用于电容传感器的边缘效应减轻的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年12月18日提交的美国临时专利申请no.62/269,411的优先权，其内容通过引用并入本文。

背景技术：

包括接触传感器设备(通常也称为触摸板或接近传感器设备)以及指纹传感器设备在内的输入设备被广泛应用于多种电子系统中。

接触传感器设备通常包括常常通过表面划界的感测区，接触传感器设备在该感测区中确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动，通常其目的为允许用户提供用户输入以与电子系统进行交互。

指纹传感器设备也通常包括感测区，指纹传感器设备在该感测区中确定指纹或部分指纹的存在、位置、运动和/或特征，通常其目的涉及用户的用户认证或识别。

接触传感器设备和指纹传感器设备可以因此被用于为电子系统提供界面。例如，接触传感器设备和指纹传感器设备常常被用作较大型计算系统的输入设备(诸如集成在笔记本或桌上型计算机中的或者作为笔记本或桌上型计算机外设的不透明触摸板和指纹阅读器)。接触传感器设备和指纹传感器还常常被用在较小型计算系统中(诸如集成在诸如智能电话和平板电脑的移动设备中的触摸屏)。

技术实现要素：

在示例性实施方式中，一种用于电容感测的输入设备包括：多个传感器电极，所述多个传感器电极包括多个发射器电极和多个接收器电极，其中所述多个发射器电极被配置为通过感测信号驱动并且所述多个接收器电极被配置为接收与相应的被驱动到所述多个发射器电极上的感测信号对应的被检测信号；多个发射器电极通孔，其中每个发射器电极通孔对应于所述多个发射器电极中的相应的发射器电极；以及导电屏蔽，其被配置为减轻所述多个发射器电极通孔对在所述多个接收器电极中的一个或多个接收器电极上接收的被检测信号的影响，其中所述导电屏蔽包括：设置在所述多个发射器电极通孔上方的第一部分；和设置在所述多个发射器电极通孔外侧的第二部分。

在另一个示例性实施方式中，一种用于电容感测的输入设备包括：多个传感器电极，所述多个传感器电极包括多个发射器电极和多个接收器电极，其中所述多个发射器电极被配置为通过感测信号驱动并且所述多个接收器电极被配置为接收与相应的被驱动到所述多个发射器电极上的感测信号对应的被检测信号；设置在所述多个接收器电极的第一侧上的第一多个接收器电极通孔，其中所述第一多个接收器电极通孔对应于所述多个接收器电极的第一子集；设置在所述多个接收器电极的第二侧上的第二多个接收器电极通孔，其中所述第二多个接收器电极通孔对应于所述多个接收器电极的第二子集；设置在所述多个接收器电极的第二侧上的、对应于所述多个接收器电极的第一子集的平衡金属；以及设置在所述多个接收器电极的第一侧上的、对应于所述多个接收器电极的第二子集的平衡金属；其中对应于所述多个接收器电极的第一子集的所述平衡金属被配置为平衡在与所述多个接收器电极的第二侧邻近的多个接收器电极上接收的被检测信号；并且其中对应于所述多个接收器电极的第二子集的所述平衡金属被配置为平衡在与所述多个接收器电极的第一侧邻近的多个接收器电极上接收的被检测信号。

在还有另一个示例性实施方式中，一种用于电容感测的输入设备包括：多个传感器电极，所述多个传感器电极包括多个发射器电极和多个接收器电极，其中所述多个发射器电极被配置为通过感测信号驱动并且所述多个接收器电极被配置为接收与相应的被驱动到所述多个发射器电极上的感测信号对应的被检测信号；多个接收器电极通孔，其中所述多个接收器电极通孔中的每个接收器电极通孔对应于所述多个接收器电极中的相应的接收器电极；多个接收器电极阶梯-通孔，其中所述多个接收器电极阶梯-通孔中的每个接收器电极阶梯-通孔被配置为将所述多个接收器电极中的接收器电极连接到所述输入设备的较低水平；以及导电屏蔽，其被配置为减轻所述多个发射器电极通孔对在所述多个接收器电极中的一个或多个接收器电极上接收的被检测信号的影响，其中所述导电屏蔽包括：设置在所述多个发射器电极通孔上方的第一部分；和设置在所述多个接收器电极通孔外侧的第二部分。

附图说明

图1是示例性输入设备和处理系统的框图。

图2a-2c是示例性电容传感器的某些部件的示意图。

图3描绘了具有边缘效应的、指纹的示例性捕获图像。

图4是具有导电屏蔽的示例性电容传感器的组件的示意图，该导电屏蔽具有设置在tx电极通孔上方的第一部分和设置在tx电极通孔外侧的第二部分。

图5描绘了指纹的示例性捕获图像，其中沿着顶部和底部边缘的边缘效应被图4所示的导电屏蔽结构减轻。

图6a-6b是电容传感器的部件的示意图，该电容传感器具有rx电极阶梯-通孔和导电屏蔽，该导电屏蔽具有设置在rx电极通孔上方的第一部分和设置在rx电极通孔外侧的第二部分。

图7描绘了指纹的示例性捕获图像，其中沿着所有边缘的边缘效应被图4和图6a-6b所示的结构减轻。

图8是示例性电容传感器的部件的示意图，该电容传感器具有位于rx电极的一端的平衡金属，其不与rx电极通孔连接。

图9a-9b是电容传感器的部件的示意图，该电容传感器具有围绕感测区域的接地金属环以及将接地金属环连接到导电屏蔽的迹线。

具体实施方式

以下详细描述实际上是示例性的而不旨在限定本公开或本公开的实施和应用。另外，并不意图受到在前述背景技术和附图的简要描述或下面的详细描述中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。

回到附图，并且如本文中更详细描述的，本公开的实施方式提供了用于电容感测的方法和系统。除其他事项外，本公开描述了用于使用导电结构来减轻电容传感器图像中的边缘效应的方法和系统。导电结构能够减少或消除位于捕获图像的(一个或多个)边缘处的伪像的出现。

图1是示例性输入设备100和处理系统110的框图。输入设备100可以被配置为向电子系统(也称为“电子设备”)提供输入。电子系统的一些非限定性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、电子书阅读器、个人数字助理(pda)以及可穿戴计算机(例如智能手表和活动追踪器设备)。另外的示例性电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和独立的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例性电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备(包括遥控装置和鼠标)，和数据输出设备(包括显示屏和打印机)。其他示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携式游戏设备等)。其他示例包括通信设备(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体设备(包括录音机、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数字相机)。另外，电子系统可以是输入设备的主机或从机，并且电子系统可以包括在分布在电信网络上的多个计算机。

输入设备100可以实施为电子系统的物理部分，或可以与电子系统物理地分开。视情况而定，输入设备100可以使用以下各项中的任何一个或多个来与电子系统的部分通信：总线，网络及其他有线或无线互连。示例包括i2c、spi、ps/2、通用串行总线(usb)、蓝牙、rf和irda。

如图1所示，输入设备100可以被配置为在感测区120中感测由一个或多个输入对象140提供的输入。输入对象140的非限定性示例包括手指、触控笔，如图1所示。通过示例的方式，输入设备100可以实施为接近传感器(诸如触摸板、触摸屏或其他接触传感器)，生物识别传感器(诸如指纹传感器)或其组合。

感测区120包括输入设备100上方、周围、之中和/或附近的任何空间，输入设备100能够在该空间中检测输入(例如通过一个或多个输入对象140提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以在输入设备100的不同实施中广泛地变化。在一些实施中，感测区120从输入设备100的表面以一个或多个方向延伸进入空间，直到信噪比阻止足够准确的对象检测。通过示例的方式，该感测区120在特定方向上延伸的距离可以约为小于一毫米、几毫米、几厘米或更多，并且可以随着所使用的感测技术的类型和期望的精度而显著变化。另外，一些实施例感测下面这样的输入：其包括与输入设备100的任何表面没有接触、输入对象与输入设备100的输入表面(例如触摸表面)的接触、与某个量的施加力或压力耦合的、输入对象与输入设备100的输入表面的接触或它们的任何组合。输入表面可以通过设置在输入设备的传感器元件上方的覆盖层来提供。通过示例的方式，该覆盖层可以由传感器元件位于其内部的壳体的表面、由施加在传感器元件之上的面板、由盖在传感器元件上方的透明显示盖板等提供。

输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。一些实施应用感测元件的阵列或其他规则的或不规则的图案来检测输入对象140。输入设备100可以应用传感器部件和感测技术的不同组合来检测感测区120内的用户输入。

在输入设备100的一些电容实施中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象引起电场的变化，并且产生电容耦合的可检测的变化，其可以被检测为电压、电流等的变化。

一些电容实施应用电容感测元件的阵列或规则的或不规则的图案来产生电场。在一些电容性实施中，独立的感测元件可以被欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实施应用电阻片，其可以是电阻性均匀的。

一些电容性实施应用“自电容”(或“绝对电容”)感测方法，其基于传感器电极与输入对象之间的电容耦合的变化。在各种实施方式中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，由此改变被测的电容耦合。在一个实施中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压(例如系统接地)调制传感器电极并且通过检测传感器电极与输入对象之间的电容耦合来操作。在另一个实施中，绝对电容感测方法通过调制驱动环或其他导电元件并且通过检测结果得到的传感器电极与输入对象之间的电容耦合来操作，其中所述驱动环或其他导电元件欧姆地或电容性地与输入对象耦接。参考电压可以是基本恒定的电压或变化的电压，并且在各种实施方式中，参考电压可以是系统接地。

一些电容实施应用“互电容”(或“跨越电容”)感测方法，其基于传感器电极之间的电容耦合的变化。在各种实施方式中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，由此改变被测的电容耦合。在一个实施中，跨越电容感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(也称为“发射器电极”或“驱动电极”)与一个或多个接收器传感器电极(也称为“接收器电极”或“信号电极”)之间的电容耦合来操作。发射器传感器电极可以相对于参考电压被调制以发射发射器信号。接收器传感器电极可以相对于参考电压保持基本恒定以促进对结果得到的信号的接收。参考电压可以是基本恒定的电压并且在各种实施方式中，参考电压可以是系统接地。在一些实施方式中，发射器传感器电极和接收器传感器电极可以均被调制。发射器电极相对于接收器电极被调制以发射发射器信号并且促进对结果得到的信号的接收。结果得到的信号可以包括与一个或多个发射器信号对应的和/或与一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)对应的(一个或多个)影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或可以被配置为既发射也接收。

一些实施被配置为提供跨越一个、两个、三个或更高维度空间的图像。输入设备可以具有传感器分辨率，该传感器分辨率根据实施方式变化，取决于诸如所涉及的特定感测技术和/或感兴趣区域的规模的因素。在一些实施方式中，传感器分辨率由感测元件阵列的物理布置决定，其中较小的感测元件和/或较小的间距可以被用于限定更高的传感器分辨率。

输入设备100可以被实施为指纹传感器，其具有足够高以捕获指纹的区别特征的传感器分辨率。在一些实施中，指纹传感器具有足以捕获细节(包括脊末尾和分叉)、方向场(有时称为“脊流”)和/或脊骨架的分辨率。这些有时被称为1级或2级特征，并且在示例性实施方式中，至少250像素每英寸(ppi)的分辨率能够可靠地捕获这些特征。在一些实施中，指纹传感器具有足以捕获更高级别特征的分辨率，诸如汗孔或边缘轮廓(即单个脊的边缘的形状)。这些有时被称为3级特征，并且在示例性实施方式中，至少750像素每英寸(ppi)的分辨率能够可靠地捕获这些更高级别的特征。

在一些实施方式中，指纹传感器被实施为放置传感器(也称为“区域”传感器或“静态”传感器)或滑动传感器(也称为“滑过式”传感器或“滑擦式”传感器)。在放置传感器实施中，传感器被配置为在用户的手指被保持在感测区上方不动时捕获指纹输入。通常，放置传感器包括感测元件的二维阵列，其能够在单个帧中捕获指纹的期望区域。在滑动传感器实施中，传感器被配置为基于用户的手指与感测区之间的相对运动来捕获指纹输入。通常，滑动传感器包括感测元件的线性阵列或薄的二维阵列，其被配置为在用户的手指从感测区上滑过时捕获多个帧。所述多个帧可以接着被重建以形成与指纹输入对应的指纹图像。在一些实施中，传感器被配置为捕获放置和滑动输入两者。

在一些实施方式中，指纹传感器被配置为在单个用户输入中捕获比用户指纹的全部区域少的区域(在本文中被称为“部分”指纹传感器)。通常，结果得到的由部分指纹传感器捕获的指纹的部分区域对于系统来说足以根据指纹的单个用户输入(例如单个手指放置或单个手指滑动)来执行指纹匹配。用于部分放置传感器的一些示例性成像区域包括100mm²或更小的成像区域。在另一个示例性实施方式中，部分放置传感器具有范围为20-50mm²的成像区域。在一些实施中，部分指纹传感器具有与成像区域相同尺寸的输入表面。

在图1中，处理系统110被显示为与输入设备100通信。处理系统110被配置为操作输入设备100的硬件以检测感测区120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(ic)和/或其他电路部件的部分或全部。例如，用于互电容传感器设备的处理系统可以包括发射器电路和/或接收器电路，其中所述发射器电路被配置为通过发射器传感器电极发射信号，所述接收器电路被配置为通过接收器传感器电极接收信号。另外，用于自电容传感器设备的处理系统可以包括驱动器电路和/或接收器电路，其中所述驱动器电路被配置为将绝对电容信号驱动到传感器电极上，所述接收器电路被配置为通过那些传感器电极接收信号。在另外一个实施方式中，用于组合互电容和自电容传感器设备的处理系统可以包括上述互电容和自电容电路的任何组合。在一些实施方式中，处理系统110也包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码等等。在一些实施方式中，构成处理系统110的部件被放置在一起，诸如在输入设备100的(一个或多个)感测元件附近。在其他实施方式中，处理系统110的部件与接近输入设备100的(一个或多个)感测元件的一个或多个部件以及其他地方的一个或多个部件物理地分开。例如，输入设备100可以是与计算设备耦接的外围设备，并且处理系统110可以包括软件，其被配置为在计算设备的中央处理单元以及与中央处理单元分开的一个或多个ic(可能带有关联的固件)上运行。作为另一个示例，输入设备100可以被物理集成到移动设备中，并且处理系统110可以包括电路和固件，其是移动设备的主处理器的部分。在一些实施方式中，处理系统110专用于实施输入设备100。在其他实施方式中，处理系统110还执行其他功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。

处理系统110可以被实施为一组模块，其应对处理系统110的不同功能。每个模块可以包括作为处理系统110的部分的电路、固件、软件或它们的结合。在各种实施方式中，可以使用不同的模块结合。示例性模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏的硬件的硬件操作模块、用于处理诸如传感器信号和位置信息的数据的数据处理模块以及用于报告信息的报告模块。另外的示例性模块包括被配置为操作(一个或多个)感测元件以检测输入的传感器操作模块、被配置为识别诸如模式改变手势的手势的识别模块以及用于改变操作模式的模式改变模块。在一个或多个实施方式中，第一和第二模块可以被包括在独立的集成电路中。例如，第一模块可以被至少部分地包括在第一集成电路内，并且独立的模块可以被至少部分地包括在第二集成电路内。另外，单个模块的部分可以跨越多个集成电路。

在一些实施方式中，处理系统110通过引起一个或多个动作来直接响应于感测区120中的用户输入(或没有用户输入)。示例性动作包括改变操作模式以及诸如光标运动、选择、菜单导航及其他功能的gui动作。在一些实施方式中，处理系统110将关于输入(或没有输入)的信息提供给电子系统的某个部分(例如提供给与处理系统110分开的电子系统的中央处理系统，如果这样的独立中央处理系统存在)。在一些实施方式中，电子系统的某个部分处理从处理系统110接收的信息以作用于用户输入，诸如促进全部范围的动作，包括模式改变动作和gui动作。

例如，在一些实施方式中，处理系统110操作输入设备100的(一个或多个)感测元件以产生指示感测区120中的输入(或没有输入)的电子信号。处理系统110可以在产生被提供给电子系统的信息的同时执行对所述电子信号的任何适合量的处理。例如，处理系统110可以将从传感器电极获得的模拟电信号数字化。作为另一个示例，处理系统110可以执行滤波或其他信号处理。作为还有另一个示例，处理系统110可以减去或以其他方式计及基线，从而使得该信息反映电信号与基线之间的差异。作为还有另外的示例，处理系统110可以确定位置信息、将输入识别为命令、识别笔迹等。

本文所用的“位置信息”广泛地包括绝对位置、相对位置、速度、加速度及其他类型的空间信息。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/非接触信息。示例性的“一维”位置信息包括沿着轴的位置。示例性的“二维”位置信息包括在平面内的运动。示例性的“三维”位置信息包括在空间内的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其他表达。还可以确定和/或存储关于一种或多种类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间跟踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。

在一些实施方式中，输入设备100包括触摸屏界面，并且感测区120覆盖了显示屏的至少部分有源区域。例如，输入设备100可以包括与显示屏重叠的基本透明的传感器电极并且为关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示，并且可以包括任何类型的发光二极管(led)、有机led(oled)、阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、等离子体、电致发光(el)或其他显示技术。输入设备100和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施方式可以将相同的电子部件中的一些应用于显示和感测。在各种实施方式中，显示设备的一个或多个显示电极可以被配置为用于显示器更新和输入感测两者。作为另一个示例，显示屏可以部分或完全地由处理系统110操作。

应该了解的是虽然上下文中关于完全功能的装置描述了本公开的许多实施方式，但是本公开的某些机制可能能够以多种形式被分布成程序产品(例如软件)。例如，这些机制可以被实施和分布成可被电子处理器读取的信息承载介质(例如可被处理系统110读取的非瞬态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序。另外，本公开的实施方式同样适用，而不管用于执行所述分布的介质的特定类型。非瞬态电子可读介质的示例包括各种盘、记忆棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可以基于闪存、光、磁、全息或任何其他存储技术。

图2a-2c是示例性电容传感器的某些部件的示意图。图2a-2c的电容传感器包括多个传感器电极，其按重叠网格布置以形成二维感测阵列。传感器电极包括多个发射器(tx)电极201和在正交于tx电极201的方向上延伸的多个接收器(rx)电极202。有源感测区域被形成在与传感器电极重叠的位置对应的区域内。传感器电极中的每一个均在该传感器的外围部分处在有缘感测区域的边缘附近使用导电连线被连线通过该传感器的一个或多个内层。如图2a所示，连接到通孔(在该示意图中延伸到页面中)的通孔焊盘201p，202p在每个传感器电极的端部被用于连线传感器电极。该连线可以将传感器电极图案连接到传感器电路，例如用于捕获有源感测区域上方的输入对象的图像。将理解的是，虽然在该示例性实施方式中通孔和通孔焊盘被描绘为圆形，通孔和通孔焊盘的其他几何构造也可以被使用。

图2a中显示的传感器图案具有适于感测指纹或其他小的表面变化的几何形状。由于连线约束，在每个传感器电极的端部处用于通孔焊盘和通孔的面积大于分隔相邻传感器电极的空间(例如tx和rx电极的行和列的间距)。因为这个，传感器电极从相反端交替地连线。如图2a所示，rx电极与通孔焊盘在左边和右边交替连线，并且类似地，tx电极与通孔焊盘在顶部和底部交替连线。由此，沿着图2a所描绘的传感器图案中的给定边缘，每隔一个电极具有带有到(一个或多个)内层的通孔连线的通孔焊盘。

在如图2a所示的传感器图案中，rx电极202在上层内，所述上层在tx电极201所位于的层的上方。导电屏蔽203在与rx电极202相同的层内位于tx电极201上方。

图2b描绘了沿着如图2a所示的a-a’线的截面，其对应于不在通孔内终止的tx电极201的端部，并且图2c描绘了沿着如图2a所示的b-b’线的截面，其对应于在通孔内终止的tx电极201的端部。如以上所讨论的，rx电极202位于与导电屏蔽203相同的层内，并且tx电极201位于下层内。在传感器电极上方是覆盖层210，而在传感器电极下方是介电层220。另外，如图2c所示，对于连接到tx电极201的通孔焊盘201p，导电屏蔽203位于通孔焊盘201p上方，从而使得其至少屏蔽了电场线的从tx电极201的通孔焊盘和通孔延伸到rx电极202的一部分。然而，如图2c所示，将存在起自对应于tx电极201的通孔焊盘201p和/或通孔201v的附加电场线，所述附加电场线到达一个或多个rx电极202(特别是相对于在感测区边缘附近的rx电极202)。

应该了解的是图2a-2c仅是示意图，并且某些细节出于解释的目的被省略。例如，位于介电层220内或下方的部件的内层细节在图2b-2c中被省略。

在某些应用中，传感器电极可以通过显著的厚度与用于输入对象的输入表面分开(例如在覆盖层210的顶部)。例如，诸如覆盖玻璃层、粘合层、颜色层或其他层的(一个或多个)材料层将电容传感器的电极与输入表面分开，其可以具有50μm到300μm或者高达400μm或以上的厚度。在某些指纹传感器中，当覆盖层的厚度为大约150μm或以上时，在由传感器电极捕获的图像的边缘处可能出现所谓的“边缘效应”。随着覆盖厚度的增加，由传感器电极检测到的信号变得越来越小(例如每100um为～10x的减少量)，这导致边缘效应变得越来越明显。

图3描绘了具有边缘效应的、指纹的示例性捕获图像。边缘效应可以在该图像中被看到为沿着所有四个边缘观察到的黑/白条纹。图3中的图像对应于具有厚度为210μm的覆盖玻璃层和15μm厚的光学透明粘合剂层(oca)的传感器堆叠。

这些边缘效应至少部分地由相邻的tx电极之间以及相邻的rx电极之间在边缘处的差别引起。举例来说如图2a-2c所示的连线结构在感测区的每个边缘处仅针对每隔一个传感器电极具有通孔，其使得偶数线之间的电场线与感测区的每个边缘内的奇数线之间的电场线不同，这导致电容器增量(dct)不同。在基于在rx电极处在tx电极被驱动而没有手指存在的同时接收的基线参考水平的电容传感器中，相对于其中不存在通孔和通孔焊盘的边缘像素，基线在其中存在通孔和通孔焊盘的边缘像素处将包括更强的电场读数(例如，当手指不存在时，图2b中的rx电极202比图2c中的rx电极202检测到更少的电场)。因此，当手指存在时，并且起自通孔和/或通孔焊盘的电场线被屏蔽时(例如在手指正屏蔽通过如图2c所描绘的覆盖层210的场线的情况下)，由手指导致的在存在通孔和通孔焊盘的边缘像素处的电容变化显著地大于由手指导致的在不存在通孔和通孔焊盘的边缘像素处的电容变化。这引入了图3中所看到的边缘效应，并且随着输入表面与传感器电极之间的距离增加该效应变得更显著。

本公开的实施方式提供能够减轻和/或消除这些边缘效应而同时保持最优而言的大感测区域的各种结构。这些实施方式进一步能够在不增加电容感测结构的整体厚度的情况下实现边缘效应减轻和/或消除，这可能在例如其中期望保持最小厚度(例如用于移动设备的电容性指纹传感器)的应用中是特别有价值的。另外，诸如在感测区的一个或多个边缘处抛弃边缘像素和/或增加伪电极的附加技术可以用于与本公开的这些实施方式结合以进一步减轻和/或消除边缘效应。

在第一示例性实施方式中，用于电容感测的输入设备包括：多个传感器电极，所述多个传感器电极包括多个发射器电极和多个接收器电极，其中所述多个发射器电极被配置为通过感测信号驱动并且所述多个接收器电极被配置为接收与相应的被驱动到所述多个发射器电极上的感测信号对应的检测信号；多个发射器电极通孔，其中每个发射器电极通孔对应于所述多个发射器电极中的相应的发射器电极；以及导电屏蔽，其被配置为减轻所述多个发射器电极通孔对在所述多个接收器电极中的一个或多个接收器电极上接收的被检测信号的影响，其中所述导电屏蔽包括：设置在所述多个发射器电极通孔上方的第一部分；和设置在所述多个发射器电极通孔外侧的第二部分。

图4是该第一示例性实施方式的示例性实施的示意图，其描绘了具有导电屏蔽的电容传感器的部件，该导电屏蔽具有设置在tx电极通孔上方的第一部分和设置在tx电极通孔外侧的第二部分的。与图2c类似，电容传感器包括连接到通孔焊盘201和通孔201v的tx电极201以及rx电极202。tx电极201和rx电极202被设置在覆盖层210下方以及介电层220上方(位于介电层内或下方的部件的内层细节被省略)。电容传感器进一步包括导电屏蔽203，其具有设置在tx电极通孔201v和通孔焊盘201p上方的第一水平部分401。另外，根据该第一示例性实施方式，电容传感器的导电屏蔽进一步包括设置在tx电极通孔201v外侧的第二垂直部分402。

将理解的是，第一部分401和第二部分402不需要如所描绘的那样是水平的和垂直的，只要它们被设置在tx电极通孔的上方和外侧以提供屏蔽，该屏蔽阻止诸如图2c所示的那些的电场线到达边缘rx电极。

在一个示例性实施中，第二部分402可以包括位于由多个传感器电极形成的感测区域外侧的导电壁。在另一个示例性实施中，第二部分402可以包括设置在多个发射器电极通孔外侧的多个导电通孔。在另一个示例性实施中，第二部分402可以包括围绕感测区域的金属边框(例如具有类似于溅射屏蔽的结构，或具有用于感测区域的窗口的金属片)。在另一个示例性实施中，第二部分402可以包括导电墨水。所述第二部分402由此可以例如通过电镀、溅射、导电涂覆、涂刷(例如用导电涂料)和/或沿着电容传感器的边缘使用粘合剂或者通过在tx电极通孔外侧形成通孔结构的附加行来形成。用于形成第二部分402的其他结构和技术也可以被使用。

屏蔽(其可以是导电壁、多个导电通孔、金属边框、导电墨水或涂料等)可以被设置为与位于传感器衬底的外侧边缘上的tx电极通孔邻近，或在位于传感器衬底的外侧边缘附近的外围部分处被设置在传感器衬底内。

在示例性实施中，第二部分402的水平厚度可以是100μm，但将理解的是，水平厚度可以基于所使用的结构和处理技术的类型而变化(例如对于涂覆技术来说，水平厚度可以在数百纳米的范围内)。

在另一个示例性实施方式中，导电屏蔽203可以进一步包第三部分403，其从第二部分402水平地延伸远离tx电极通孔201。在各种示例性实施中，该水平延伸的第三部分403可以被定位在通孔上方和/或通孔外侧和/或邻近第二部分402。将理解的是，第三部分403可以如以上关于第二部分402所讨论的类似的方式形成和/或具有与如以上关于第二部分402所讨论的类似的结构(例如第三部分403可以是导电片、可以是连接到导电通孔的导电迹线、可以是金属边框的部分、可以是导电墨水，并且可以例如通过电镀、溅射、导电涂覆、涂刷和/或使用粘合剂来形成)。

在另一个示例性实施方式中，导电屏蔽203可以被连接到参考电压或系统接地。

如图4所示的导电屏蔽203可以全部沿着如图2a所示的电容传感器设备的顶部和底部边缘设置，以便减轻由沿着那些顶部和底部边缘的交替的tx电极之间的差别引起的边缘效应。图5描绘了指纹的示例性捕获图像，其中沿着顶部和底部边缘的边缘效应通过如图4所示的导电屏蔽结构被减轻。在该特定示例中，导电涂料沿着顶部和底部边缘被施加以形成导电屏蔽的第二部分，该第二部分被设置在具有210μm的玻璃和30μm的粘合剂的覆盖层的指纹传感器的tx电极外侧。如在与tx电极通孔位于其中的边缘对应的图像的顶部和底部边缘中可以看到的那样，沿着这些顶部和底部边缘的边缘效应被减轻或完全去除(参见图3以进行比较)。

如在图5中可以看到的那样，以上关于图4所讨论的结构仅被应用于顶部和底部边缘(其中导电屏蔽203能够被放置在tx电极通孔的上方和外侧)。然而，因为rx电极在上层(参见例如图2a-2c)，位于电容传感器左侧和右侧边缘的rx电极通孔和通孔焊盘达到电容传感器的顶部，并且导电屏蔽(诸如图4所示的导电屏蔽)不能在不增加电容传感器的厚度的情况下被直接添加在rx电极通孔的上方和外侧。

在第二示例性实施方式中，用于位于感测区域的左侧和右侧边缘的rx电极的连线被修改，以便包括用于将rx电极连接到rx电极通孔的阶梯通孔，同时rx电极通孔达到电容传感器的下层(例如与tx电极通孔所达到的相同的层)。这允许在左侧和右侧边缘产生相对均匀的电场并且允许在交替的rx电极通孔上方和外侧施加导电屏蔽。

例如，根据第二示例性实施方式的用于电容感测的输入设备可以包括：多个传感器电极，所述多个传感器电极包括多个发射器电极和多个接收器电极，其中所述多个发射器电极被配置为通过感测信号驱动并且所述多个接收器电极被配置为接收与相应的被驱动到多个发射器电极上的感测信号对应的被检测信号；多个接收器电极通孔，其中所述多个接收器电极通孔中的每个接收器电极通孔对应于所述多个接收器电极中的相应的接收器电极；多个接收器电极阶梯-通孔，其中所述多个接收器电极阶梯-通孔中的每个接收器电极阶梯-通孔被配置为将所述多个接收器电极中的接收器电极连接到所述输入设备的较低水平；以及导电屏蔽，其被配置为减轻所述多个发射器电极通孔对在所述多个接收器电极中的一个或多个接收器电极上接收的被检测信号的影响，其中所述导电屏蔽包括：设置在所述多个发射器电极通孔上方的第一部分；和设置在所述多个发射器电极通孔外侧的第二部分。

图6a-6b是该第二示例性实施方式的示例性实施的示意图，其描绘了具有rx电极阶梯-通孔202sv和导电屏蔽603的电容传感器的部件，该导电屏蔽603具有设置在rx电极通孔202v上方的第一部分和设置在rx电极通孔202v外侧的第二部分。通常，通孔尺寸(就直径而言)与通孔延伸通过的材料的厚度对应，其中较大的通孔直径用于穿过较厚的层。在图6a-6b所示的电容传感器中，到上电极层(l1)(rx电极202位于其中)的通孔连线被分成独立的阶段。从下电极层(l2)(tx电极201位于其中)到电容传感器的底部使用了较大尺寸的rx电极通孔202v(具有rx电极通孔焊盘202p)。从上电极层(l1)到下电极层(l2)使用了较小尺寸的rx电极阶梯-通孔202sv(具有rx电极阶梯-通孔焊盘202sp)。

如可以从图6a-6b中看到的那样，这允许导电屏蔽603被施加，该导电屏蔽603包括设置在rx电极通孔202v和通孔焊盘202p上方的第一部分611(水平)和设置在rx电极通孔202v外侧的第二部分612(垂直)。另外，因为阶梯-通孔202sv可以是相对小的(因为它们仅需要穿过从上电极层l1到下电极层l2的距离，这可以在1μm到10μm的范围内)，可以使用与交替的rx电极202的导电图案匹配的伪阶梯-通孔202d，从而使得位于感测区域的左侧边缘和右侧边缘的未屏蔽部分是均匀的(即每个rx电极202在如图6a所示的未屏蔽边缘处具有相同尺寸的阶梯-通孔(或者是阶梯-通孔202sp或者是伪-通孔202d))。相应地，每个rx电极202可以具有在一侧将其连接到rx电极通孔202v的阶梯-通孔202sv和在另一侧上的伪阶梯-通孔202d(其不在rx电极通孔内终止)。

在另外的示例性实施方式中，导电屏蔽603可以进一步包括第三部分613，其从第二部分612水平地延伸远离rx电极通孔202v。将理解的是，在其他示例性实施中，该水平延伸的第三部分613可以被定位在不同的高度和/或位置。

将理解的是，导电屏蔽603可以具有与如以上关于图4所讨论的导电屏蔽203类似的结构(例如包括(一个或多个)导电壁和(一个或多个)导电片、包括导电通孔和迹线、形成为金属框架或导电墨水等)，并且可以类似的方式形成(例如通过电镀、溅射、导电涂覆、涂刷和/或使用粘合剂)。

在另外的示例性实施方式中，为了进一步减轻或消除边缘效应，位于感测区域的边缘的一个或多个tx电极(例如一个、两个或三个tx电极201)可以用“伪”tx线或接地tx线201d代替，如图6a-6b所示。

如图6a-6b所描绘的阶梯-通孔结构和导电屏蔽603可以全部沿着图2a所示的电容传感器设备的左侧和右侧边缘施加，以便减轻由在沿着那些左侧和右侧边缘的交替的rx电极之间的差别引起的边缘效应。图7描述了指纹的示例性捕获图像，其中沿着所有边缘的边缘效应由如图4和图6a-6b所示的结构减轻，其中沿着顶部和底部边缘的边缘效应由图4所示的导电屏蔽结构减轻，而沿着左侧和右侧边缘的边缘效应由如图6a-6b所示的阶梯-通孔结构和导电屏蔽结构减轻。该特定示例对应于具有覆盖层的指纹传感器，该覆盖层具有250μm的玻璃和21μm的粘合剂，在该特定示例中可以看到沿着感测区域的所有四个边缘的边缘效应被减轻或完全去除(参见图3以进行比较)。

在第二示例性实施方式的可替代示例性实施方式中，“伪”金属或“平衡”金属可以被用在rx电极的端部，其中不存在rx电极通孔。例如，根据该可替代示例性实施方式的用于电容感测的输入设备可以包括：多个传感器电极，所述多个传感器电极包括多个发射器电极和多个接收器电极，其中所述多个发射器电极被配置为通过感测信号驱动并且所述多个接收器电极被配置为接收与相应的被驱动到所述多个发射器电极上的感测信号对应的检测信号；设置在所述多个接收器电极的第一侧上的第一多个接收器电极通孔，其中所述第一多个接收器电极通孔对应于所述多个接收器电极的第一子集；设置在所述多个接收器电极的第二侧上的第二多个接收器电极通孔，其中所述第二多个接收器电极通孔对应于所述多个接收器电极的第二子集；设置在所述多个接收器电极的第二侧上的、对应于所述多个接收器电极的第一子集的平衡金属；以及设置在所述多个接收器电极的第一侧上的、对应于所述多个接收器电极的第二子集平衡金属；其中对应于所述多个接收器电极的第一子集的所述平衡金属被配置为平衡在与所述多个接收器电极的第二侧邻近的多个接收器电极上接收的被检测信号；并且其中对应于所述多个接收器电极的第二子集的所述平衡金属被配置为平衡在与所述多个接收器电极的第一侧邻近的多个接收器电极上接收的被检测信号。

图8是根据该可替代示例性实施方式的、在rx电极的不连接到rx电极通孔的端部具有平衡金属的示例性电容传感器的部件的示意图。平衡金属801可以或可以不类似于rx电极通孔(连接到rx电极通孔焊盘202p)那样延伸到页面中，平衡金属801的形状和尺寸基于rx电极通孔和rx电极通孔焊盘202p的尺寸被优化，以在感测区域的与rx电极通孔所位于的位置邻近的边缘处没有输入物体的情况下提供均匀的电场(例如图2a所示的感测区域的左侧和右侧边缘)。平衡金属801的形状和尺寸的这种优化可以基于使用rx电极通孔和rx电极通孔焊盘的尺寸和/或rx电极、rx电极通孔和/或rx电极通孔焊盘按其布置的图案或构造的模拟。每个rx电极202可以因此在一侧被连接到rx电极通孔焊盘202p，并且在另一侧连接到平衡金属801。

在可替代第二示例性实施方式的还有另一个示例性实施方式中，接地的金属环围绕由电容传感器的tx和rx电极形成的感测区域被提供，连同将接地金属环(即连接到参考电压或系统接地的金属环)连接到导电屏蔽的多个迹线，以进一步减轻可能的边缘效应。该接地金属环可以与来自本文所讨论的其他示例性实施例的特征结合来使用(诸如图4所描绘的导电屏蔽、图6a-6b所描绘的阶梯-通孔和导电屏蔽和图8所描绘的平衡金属结构)。

图9a-9b是电容传感器的部件的示意图，该电容传感器具有围绕感测区域的接地金属环以及将接地金属环连接到导电屏蔽903的迹线911。图9a描绘了在tx电极901和“伪”tx电极或接地tx电极901d(其经由迹线被连接到接地金属环910)的平面内的电容传感器的水平截面。接地金属环910被连接到导电屏蔽903(其可以具有类似于图4和/或图6a-6b所描绘的导电屏蔽的构造)。

图9b描绘了电容传感器的垂直截面，其显示了电容传感器的示例性层l1-l4。每个层可以例如包括介电部分和金属部分，其中rx电极形成于l1内，tx电极形成于l2内，传感器核心和连线设置于l3内(连同保护传感器阵列免受安装在传感器封装底部的传感器小片影响的接地屏蔽)，并且附加连线和外部连接设置于l4内。将理解的是，所描绘的层l1-l4仅是一个示例，并且在其他示例性实施方式中，电容传感器可以包括具有传感器部件的其他构造的更多或更少的内层。

在图9a所描绘的示例中，接地金属环910被设置在l2，围绕感测区域并且位于具有tx电极的平面内，其中迹线911从导电屏蔽903延伸到接地金属环910(也参见图9b)。附加迹线912被设置于l3和/或l4内，其在l3和/或l4内将导电屏蔽903连接到接地元件(诸如以上关于l3所提及的接地屏蔽)，以便为导电屏蔽903、接地金属环910和/或tx电极901d提供接地。

如图9a所示，可以在l2内设置多个冗余迹线911，以确保实现接地金属环910与接地导电屏蔽903之间的连接。类似地，可以在l3和/或l4内设置多个冗余迹线912，其在l3和/或l4内将接地导电屏蔽903连接到接地平面。

通过如图9a-9b所示的那样使用迹线将导电屏蔽903连接到参考电压或系统接地并且围绕感测区域提供接地金属环910，电容传感器的部件被更好地保护以免受静电放电(esd)影响。

虽然本文讨论的示例性实施方式主要关于具有在相对侧上交替连线的位于下电极层的tx电极和在相对侧上交替连线的位于上电极层的rx电极的电容传感器，将理解的是，本文讨论的用于减轻边缘效应的结构也可以关于具有其他传感器电极构造的电容传感器来应用。例如，本文讨论的示例性实施方式也可以应用于这样的电容传感器：其中tx电极和rx电极是反转的，其中tx电极位于上层(更靠近输入表面)而rx电极位于下层。在另一个示例中，本文讨论的示例性实施方式也可以应用于这样的电容传感器：其中tx电极和rx电极两者都位于上层，其中tx连线实施在下电极层内。在还有另一个示例中，本文讨论的示例性实施方式也可以应用于这样的电容传感器：不同于图2a，其中在每一侧的rx电极通孔均按相应的列布置并且在每一侧的tx电极通孔均按相应的行布置，tx电极通孔和在每一侧的rx电极通孔按交错构造(staggeredconfiguration)布置，从而使得在感测区域的每一侧上具有两行或更多行的通孔。在还有另一个示例中，本文讨论的示例性实施方式还可以应用于这样的电容传感器：其中tx电极和rx电极按菱形图案或某个其他图案布置。因此，将理解的是，许多不同的图案可以被用于实施根据本文讨论的原理提供的具有边缘效应减轻的电容传感器。

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本发明的优选实施例在本文中描述，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。那些优选的实施方式的变型对本领域普通技术人员来说在阅读前述说明的前提下将变得显而易见。本发明人期望本领域技术人员视情况而定地采用这样的变型，并且发明人意图以不同于本文所指定的方式实施本发明。因此，本发明包括在适用法律允许的情况下所附权利要求中列举的主题的所有修改和等同。而且，上述元素的任何结合以其所有可能的变型均被包含在本发明中，除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾。