和屏蔽区域71以及传导迹线62、64、66、67和69被形成为PCB50上的金属层。在一个实施例中，使用诸如丝网印刷、照相凸版印刷、或PCB磨制的减去方法由单个的均匀的金属层形成传感元件58、屏蔽区域71以及传导迹线。在其它实施例中，使用诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电解电镀、无电电镀或另一合适的金属沉积过程之类的添加或半添加方法。由与传感元件58和屏蔽区域71类似的过程形成屏蔽区域60。
[0048]传感元件58，屏蔽区域71，屏蔽区域60以及传导迹线62、64、66、67和69包括铝(Al)、铜(Cu)、锡(Sn)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、铟锡氧化物(ΙΤ0)、印刷传导墨水或其它合适的导电材料的一个或多个层。在PCB50的与传感元件58相同的表面上形成迹线62、66和67。迹线64和69分别地连接PCB50的相对的表面上的屏蔽区域60和70。同样地，在PCB50的每一侧上部分地形成迹线64和69。传导通孔连接PCB50的相对侧上的迹线64和69的部分。
[0049]在一些实施例中，在相对于传感元件58的PCB50的表面上或当使用多层PCB时在中间层上形成迹线62、66和67。当不在相同的表面上形成迹线时，在需要将迹线连接到CPU34、电容性触摸控制器56、传感元件58和传感元件68的情况下使用传导通孔。传导通孔将屏蔽区域71连接到屏蔽区域60以便电容性触摸控制器56驱动两个屏蔽区域到类似的电压电势。
[0050]屏蔽区域60和71提供了噪声阻塞功能以及用于传感元件58的定向性。屏蔽区域60和71提供了在不同于期望传感的方向的每一个方向上都基本环绕传感元件58的电磁屏蔽。来自传感元件58的电场与具有对自电容的稳定影响的屏蔽区域60和71相互作用，而不是与和具有关于传感元件的动态电容的屏蔽区域相对的其它对象相互作用。屏蔽区域60和71还减少了影响所检测的电容的精确度的电磁噪声。
[0051]屏蔽区域71帮助减少来自也被设置在PCB50上的移动设备10的周围组件的噪声。在一个实施例中，在屏蔽区域60和71之间提供多个传导通孔以进一步改善来自传感元件58的横向上的抗噪度。在一些实施例中，与穿过PCB50的传导通孔一起提供屏蔽区域60以提供在没有屏蔽区域71的情况下的横向抗噪度。在其它实施例中，屏蔽区域60被弯曲、弯折或以其他方式包括穿过PCB50的垂直组件以减少传感元件58和移动设备10的其它组件之间的干扰。类似于屏蔽区域60地形成并操作屏蔽区域70。
[0052]如图3a_3c中图解的那样，在屏蔽区域60和71环绕着在底部和侧部上的传感元件58的情况下，当在与屏蔽区域60相对的传感元件58之上设置时检测身体部分。当用户30的手指或其它身体部分被设置在PCB50的背侧上(S卩，在PCB的与传感元件58相对的侧上)时，屏蔽区域60限制电容性触摸控制器56的检测能力。屏蔽区域60通过提供更稳定的Cenv改善测量传感元件58的自电容的精确度以便C USER被更精确地与C SENS(]R隔离并测量Cuser °
[0053]屏蔽区域60和71被电连接到电容性触摸控制器56。电容性触摸控制器56驱动屏蔽区域60和71到与当感测传感元件58的自电容时的传感元件58类似的电压电势。在其它实施例中，屏蔽区域60和71被电连接到接地电势。由于接地提供了被吸引到传感元件的电荷的源，所以将屏蔽区域60和71连接到接地电势提供了对传感元件58的自电容的Cenv分量的增加。更高的Cenv需要电容性触摸控制器56内的更大的电容器组以抵消更高的Cenvo电容性触摸控制器56将屏蔽区域60和71驱动到与传感元件58类似的电压电势通过减少传感元件在屏蔽区域中吸引的电荷的量来减小传感元件58的自电容。
[0054]覆盖物72为传感元件58提供物理隔离和保护。覆盖物72通过保护传感元件58免受诸如灰尘、污垢、雨和风的环境危险影响而增加移动设备10的鲁棒性。在一个实施例中，覆盖物72是集成到外壳20中的塑料或玻璃片材。覆盖物72是半透明的、透明的或不透明的。由具有足以容许电场在传感元件58和用户30的身体部分或被设置在传感元件附近的另一对象之间传播的电场电容率的材料形成覆盖物72。在传感元件68之上形成的类似的覆盖物包括图案化设计以向用户30指示按钮14的位置和功能。
[0055]图3b图解了当没有人体部分在传感元件附近时的传感元件58和屏蔽区域60和71之间的电场。电场80在传感元件58和屏蔽区域71之间延伸。电场82在传感元件58和屏蔽区域60之间延伸。电场80和82是与传感元件58相互作用的电场的简化的图解。在实践中，电场是复杂的并且不只延伸到屏蔽区域60和71，而且延伸到诸如传导通孔或传导迹线的在传感元件58附近的任何传导材料。当用户30不在附近时，传感元件58的环境自电容Cenv是来自与屏蔽区域60和71以及传感元件附近的其它传导材料相互作用的传感元件的电场80和82的量度。
[0056]当传感元件58上存在电荷时，电场80和82吸引附近的传导材料内的相反的电荷。当在对象的原子中存在相比于质子的数目过剩的电子时存在负电荷。当相比于质子的数目存在电子的不足时存在正电荷。被充了负电的材料吸引正电荷，并且被充了正电的材料吸引负电荷。当第一对象具有正电荷时，附近的传导对象中的电子被吸引到第一对象，产生附近的对象中的负电荷的区域。当第一对象具有负电荷时，附近的传导对象中的电子被排斥，产生附近的对象中的正电荷的区域。负电荷和正电荷是相反的。
[0057]在图3c中，用户30的手指84在传感元件58附近。虽然图解了手指，但是膝盖、手掌、脸或例如桌子或椅子的其它对象也能够被检测。电场86吸引与传感元件58上的电荷相反的电荷到手指84的尖端。在手指84中被吸引的附加的电荷增加了必须由电容性触摸控制器56提供到传感元件58以达到传感元件的给定的电压电势的电荷的总量。由于每伏特电荷是定义电容的公式，所以具有被吸引到传感元件58的附加电荷的附加传导材料增加了传感元件的自电容。在图3c中，由电场80和82代表CENV，由电场86代表CUSER，并且
Csensor疋 C ENV 和Cuser的和。
[0058]电容性触摸控制器56测量传感元件58的自电容，并且因此Cuser已经上升。在电容性触摸控制器56的硬件寄存器内设置标记，并且电容性触摸控制器向CPU34断言中断信号。CPU34接收到中断并执行与接近传感器11的新的接近读取相关联的程序代码。在移动设备10的情况中，CPU34执行减小RF功率输出并禁用触屏12的代码。
[0059]电容性触摸控制器56测量手指84离传感元件58的距离以及检测接近或没有接近。手指84越靠近传感元件58，手指84对传感元件的自电容的影响越大。电容性触摸控制器56隔离CUSER，即手指84对传感元件58的自电容的贡献，并使用公式以将Cuser转化成距离。在其它实施例中，CPU34从电容性触摸控制器56中的寄存器读取传感元件58的自电容的值并将自电容值转换成距离。提供精确的基于传感元件58的自电容的距离测量需要屏蔽区域60和71有效地减少Cenv随时间的变化。类似于传感元件58地形成并操作传感元件68。
[0060]在一些实施例中，将多个传感元件设置成在触屏12后面展开以向CPU34提供关于用户30离触屏的距离(S卩，在z轴方向上)的反馈。电容性触屏经常使用差分电容性或互电容性传感以确定用户30相对于触屏12的位置。互电容性传感元件的行和列确定用户30在X和y轴中的位置。触屏12的X轴从触屏的左侧向右侧延伸，而y轴从触屏的底部(靠近按钮14)向顶部(靠近扬声器16)延伸。互感触摸传感器在X和y方向上是精确的，但是没有给出用户30在z方向上的位置的精确的读数。z轴以垂直于触屏的方向从触屏12朝着用户30向外延伸。
[0061]在触屏12下面添加利用自电容的传感元件将z轴检测添加到现有的触屏。自电容传感器具有比利用互电容的传感器更精确的z轴检测。被添加到触屏12下面的自电容传感元件容许CPU34接收对用户30的身体部分在X、y和z轴中的位置的反馈。三维位置传感容许用户30与移动设备10的更丰富的交互，以及移动设备的更高级的功能。在一个实施例中，由触屏12下面的自电容传感元件使能的z轴反馈容许用户30通过在触屏上方的三个维度中移动手指84来控制在移动设备10上玩的游戏。
[0062]图4是用于操作多个屏蔽区域和多个传感元件的电容性触摸控制器56的内部组件的框图。模拟前端(AFE) 102检测传感元件58和68的自电容并将自电容的数字值输出到数字处理单元104。寄存器106包括通过电容性触摸控制器56使用以向CPU34报告信息并通过CPU使用以配置电容性触摸控制器的各种硬件寄存器。屏蔽控制108启用或禁用屏蔽区域，并驱动所启用的屏蔽区域到与正被测量的传感区域类似的电压电势。多路复用器(MUX)控制110控制通过MUX112将哪个屏蔽区域耦合到屏蔽控制108以及通过MUX114将哪个传感元件親合到AFE102。
[0063]AFE102包括被调节以近似地消去Cenv的影响以便由于外部对象的接近导致的电容Cuser被隔离并被精确地测量的可配置的电容器组。Cuser是可归于用户30的身体部分或要被检测的其它对象的传感元件58或68的自电容的一部分。
[0064]来自寄存器106的数字值基于在前的Cenv的读数配置AFE102中的电容器组。AFE102中的可配置的电容器组被用于生成近似地与先前检测的Cenv成比例的电压。AFE102还生成近似地与Csensi3r (即传感元件58的总的自电容)成比例的电压。AFE102从与Csensqr成比例的电压中减去与Cenv成比例的电压以产生近似地与C _成比例的电压。通过AFE102内的模数转换器将与Cu-成比例的电压转换成数字值并输出到数字处理单元104。
[0065]数字处理单元104从AFE102接收近似地与传感元件58或68的Cuser成比例的数字值并将该值写入寄存器106中的硬件寄存器。被写入寄存器106中的寄存器的数字Cuser值可由CPU34通过读取寄存器得到。寄存器106包括电容性触摸控制器56的每个可用的传感端子一个寄存器。CPU34通过读取对应的寄存器来读取任何传感元件的最近的CUSERa数。存储在寄存器106的硬件寄存器中并由CPU34配置的不同的数字值指示Cuser必须达到的阈值以便电容性触摸控制器56向CPU34报告接近。如果来自AFE102的数字Cuser值超过来自寄存器106的阈值，数字处理单元104使寄存器106中的接近状态标记变成逻辑“1”，并且使CPU34中断以处理接近事件。在一个实施例中，寄存器106包括用于电容性触摸控制器56的每一个可利用的传感端子的分开的阈值寄存器。
[0066]每次传感元件58或68的自电容被转换成新的Cuser值时，数字处理单元104在寄存器106中存储Cuser的数字值。在一个实施例中，数字处理单元104将来自AFE102的新的Cu-值存储在寄存器106中。在另一实施例中，数字处理单元104在存储在寄存器106中之前(例如)通过针对Cenv的漂移调节C _或通过过滤高频噪声来调节C ■值。
[0067]寄存器106包括由CPU34使用以配置电容性触摸控制器56的或由电容性触摸控制器使用以向CPU报告接近和其它信息的各种存储器映射式硬件寄存器。由制造商设置寄存器106的一些硬件寄存器用于制造商期望针对移动设备10的寿命永久地设置或直到由制造商的更新修改的配置方面。寄存器106包括用于当用户30的接近状态已改变(S卩，用户已经进入或离开传感元件58或68的附近)时通知CPU34的中断请求(IRQ)比特。寄存器106还包括用于完成新的Cuser读取或C ENV的新的校准的IRQ比特。由CPU34使用寄存器106以