CN102667693B - 用于电容感应电极相关应用的网格结构 - Google Patents

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Abstract

电容性传感器阵列的一个实施例可以包括第一多个传感器元件和包含主迹线的第二传感器元件，其中主迹线与第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成多个交叉。单位晶格可以与每个交叉相关联，并且每个单位晶格可以指定最接近对应的交叉的一组位置。主迹线的连续段可以穿过多个单位晶格中的至少一个。在每个单位晶格内，第二传感器元件可以包括从主迹线分叉的至少一个初级子迹线。

Description

用于电容感应电极相关应用的网格结构
相关申请
本申请主张2010年8月9日申请的美国临时申请No.61/372,002的权益，并且本申请是2011年1月18日申请的美国专利申请13/008,014的部分继续申请，美国专利申请13/008,014主张2010年1月15日申请的美国临时申请No.61/295,559的优先权，上述全部内容并入于此作为参考。
技术领域
本发明涉及触摸传感器领域，更具体地涉及电容性触摸传感器阵列中的元件的迹线图案。
背景技术
例如笔记本电脑、个人数据助理(PDA)、公用电话亭和移动手持设备等计算设备具有被称为人机界面设备的用户界面设备，其。变得更常见的用户界面设备是触摸传感器输入板(通常被称为触摸板)。基本的笔记本电脑的触摸传感器输入板模仿个人计算机(PC)鼠标的功能。为了固有的便携性，触摸传感器输入板通常被嵌入到PC笔记本中。触摸传感器输入板通过使用两个限定的轴来复制鼠标的X/Y移动，该两个限定的轴包含监测例如手指等一个或多个导电对象的位置的传感器元件的集合。可以通过位于触摸板附近的两个机械按钮，通过在触摸传感器输入板本身上轻击命令来复制鼠标右/左按钮的点击。触摸传感器输入板提供用于执行例如定位指针或在显示器上选择条目等功能的用户界面设备。这些触摸传感器输入板可以包括用于监测多个轴中的运动的多维传感器阵列。传感器阵列可以包括一维传感器阵列，以检测一个轴上的运动。传感器阵列也可以是二维的，以检测两个轴上的运动。
变得更普通的另一个用户界面设备是触摸屏。还被称为触摸窗口、触摸面板或触摸屏面板的触摸屏是透明的显示器覆盖板，其通常是压力感应的(电阻或压电的)、电子感应的(电容)、声音感应的(表面声波(SAW))或光感应的(红外光)。该种覆盖板的效果允许显示器被用作输入设备，移除作为与显示器内容交互的主要输入设备的键盘和/或鼠标。这样的显示器可以连接至计算机或者作为终端连接至网络。触摸屏经常用于零售环境，位于销售点系统、ATM、移动手持设备、公用电话亭、游戏控制台和有时使用输入笔来操作图形用户界面(GUI)并且输入数据的PDA。用户可以触摸触摸屏或触摸传感器输入板以操作数据。例如，通过使用手指来触摸触摸屏的表面，用户可以应用单个触摸以从菜单中选择条目。
发明内容
在某些实施例中，揭示了一种电容性传感器阵列。该电容性传感器阵列包括：第一多个传感器元件，所述第一多个传感器元件中的每一个包括核心迹线，其中，所述核心迹线是所述第一多个传感器元件中的每一个的最宽的迹线；以及第二传感器元件，所述第二传感器元件包括主迹线，其中，主迹线与所述第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成均与单位晶格相关联的多个交叉，其中，所述多个单位晶格中的每一个指定最接近相应交叉的一组位置，其中，主迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个的核心迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个，并且其中，在每个单位晶格内，第二传感器元件包括从主迹线分叉的至少一个初级子迹线。
在某些实施例中，揭示了一种电容性传感器阵列。该电容性传感器阵列包括：第一多个传感器元件，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个包括核心迹线，其中，所述核心迹线是所述第一多个传感器元件中的每一个的最宽的迹线；以及第二传感器元件，所述第二传感器元件电容性地耦合至所述第一多个传感器元件中的每一个，其中，所述第二传感器元件包括：主迹线，和从主迹线分叉的多个初级子迹线，其中，主迹线与所述第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成多个单位晶格，其中，所述多个单位晶格中的每一个指定与第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的交叉对应的区域，其中，主迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格的至少一个，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个的核心迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个。
在某些实施例中，揭示了一种电容性触摸感应系统。该电容性触摸感应系统包括：电容性传感器阵列，该电容性传感器阵列包括第一多个传感器元件，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个包括核心迹线，其中，所述核心迹线是所述第一多个传感器元件中的每一个的最宽的迹线，以及第二传感器元件，所述第二传感器元件包括主迹线，其中，主迹线与所述第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成多个单位晶格，其中，所述多个单位晶格中的每一个指定与所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的交叉对应的区域，其中，主迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个，并且其中，在每个单位晶格内，第二传感器元件包括从主迹线分叉的至少一个初级子迹线；以及与所述电容性传感器阵列耦合的电容传感器，其中，所述电容传感器用于测量所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的每个交叉的互电容值。
附图说明
在下面的附图中，通过示例的方式而不是通过限制的方式示出本发明。
图1是表示处理触摸传感器数据的电子系统的实施例的框图。
图2是表示处理触摸传感器数据的电子系统的实施例的框图。
图3A表示具有钻石形图案的电容性传感器阵列的实施例。
图3B表示根据实施例的具有钻石形图案电容性传感器阵列的一部分。
图4表示根据实施例的具有主迹线和初级子迹线的电容性传感器阵列的单位晶格。
图5A表示根据实施例的具有主迹线和初级子迹线的电容性传感器阵列的单位晶格。
图5B表示根据实施例的具有主迹线和初级子迹线的电容性传感器阵列的单位晶格。
图6表示根据实施例的具有虚拟迹线的电容性传感器阵列的四个单元晶格。
图7表示根据实施例的两个相邻传感器元件之间具有初级子迹线的电容性传感器阵列的四个单位晶格。
具体实施方式
下面的描述阐述了多个具体细节，例如特定系统、组件、方法等的例子，从而提供本发明的若干实施例的更好理解。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的可以在不使用这些细节的情况下实践本发明的至少一些实施例。在其它例子中，为了避免不必要地模糊本发明，以简单的框图格式表示没有详细描述的公知组件或方法。由此，在此的具体细节仅用于示例。具体的实施方式可能不同于这些示例细节，并且依然处于本发明的精神或范围内。
电容性传感器阵列的实施例可以包括传感器元件，该传感器元件被布置使得与传感器元件之间的交叉点对应的每个单元晶格可以包括主迹线和从主迹线分叉的一个或多个初级子迹线。在一个实施例中，传感器元件还可以包括从初级子迹线分叉的一个或多个次级子迹线，或者从次级子迹线分叉的一个或多个三级子迹线。在一个实施例中，具有这样的图案的传感器阵列与例如钻石形图案等其它图案相比已经减小了信号不一致并并降低了制造问题。具体地，可以以减小的成本和增加的产率以及改善的光学质量来制造具有传感器元件的电容性传感器阵列，该传感器元件具有主迹线和从主迹线分叉的子迹线，例如图腾柱图案。
这样的电容性传感器阵列的实施例可以包括第一和第二多个传感器元件，第二多个传感器元件中每一个与第一多个传感器元件的每一个交叉。第二多个传感器元件之一和第二多个传感器元件之一之间的每个交叉可以与对应的单元晶格相关联。在一个实施例中，与交叉对应的单元晶格可以被理解为包括传感器阵列的表面上的所有位置的区域，该位置与传感器元件之间的任何其它交叉相比更接近于对应的交叉。
在电容性传感器阵列的一个实施例中，第二多个传感器元件的每一个包括主迹线，该主迹线穿过多个单元晶格中的至少一个，并且在每个单元晶格中还包括从主迹线分叉的初级子迹线。在一个实施例中，初级子迹线可以是从主迹线的两个相对侧对称分叉的两个或多个初级子迹线之一，组成“图腾柱”。可选地，初级子迹线可以从主迹线不对称地分叉。
图1表示电子系统100的一个实施例的框图，电子系统100包括处理设备110，处理设备110用于从包括如上所述的电容性传感器阵列的触摸感应表面116测量电容值。电子系统100包括连接至处理设备110和主机150的触摸感应表面116(例如触摸屏或触摸面板)。在一个实施例中，触摸感应表面116是二维用户界面，其使用传感器阵列112来检测表面116上的触摸。
在一个实施例中，传感器阵列121包括被布置为二维矩阵(也称为XY矩阵)传感器元件121(1)-121(N)(其中N是正整数)。传感器阵列121通过传输多个信号的一个或多个模拟总线115而连接至处理设备110的管脚113(1)-113(N)。在这个实施例中，每个传感器元件121(1)-121(N)被表示为电容器。
在一个实施例中，电容传感器101可以包括驰张振荡器或将电容值转换为测量值的其它器件。电容传感器101还可以包括计数器或定时器来测量振荡器输出。电容传感器101还可以包括软件组件以将计数值(例如电容值)转换为传感器元件检测结果(还被称为开关检测结果)或相关量值。应该知道存在用于测量电容值的不同已知方法，例如电流与电压相移测量、电阻-电容充电定时、电容桥分压器、电荷转移、逐次逼近法、∑-Δ调制器、电荷累积电路、场效应、互电容、频移或其它电容测量算法。然而，应该知道，代替相对于阈值评估原始计数，电容传感器101还可以评估其它测量以确定用户交互。例如，在具有∑-Δ调制器的电容传感器101中，电容传感器101评估输入的脉冲宽度的比率，而不是在某个阈值之上或之下的原始计数。
在一个实施例中，处理设备110还包括处理逻辑102。处理逻辑102的操作可以在固件中实施，可选地，处理逻辑102的操作可以在硬件或软件中实施。处理逻辑102可以从电容传感器101接收信号，并且确定传感器阵列121的状态，例如，是否在传感器阵列121上或附近检测到对象(例如手指)(确定对象的存在)，在传感器阵列的哪里检测到对象(确定对象的位置)，追踪对象的运动或者与在触摸传感器上检测的对象相关的其它信息。
在另一个实施例中，替代执行处理设备110中的处理逻辑102的操作，处理设备110可以将原始数据或部分处理的数据发送到主机150。如图1所示，主机150可以包括执行处理逻辑102的一些操作或全部操作的决定逻辑151。决定逻辑151的操作可以在固件、硬件、软件或其组合中实现。主机150可以包括应用152中的高级应用编程接口(API)，应用152对于所接收的数据执行程序，例如补偿灵敏度差异、其它补偿算法、基准更新程序、启动和/或初始化程序、内插操作或缩放操作。关于处理逻辑102描述的操作可以在决定逻辑151、应用152或处理设备110外部的其它硬件、软件和/或固件中实施。在一些其它实施例中，处理设备110是主机150。
在另一个实施例中，处理设备110可以包括非感应动作块103。该块103可以用于处理和/或从主机150接收数据或向主机150发送数据。例如，额外的部件可以与传感器阵列121一起与处理设备110协作(例如键盘、键区、鼠标、轨迹球、LED、显示器或其它外围设备)。
处理设备110可以驻留在例如集成电路(IC)管芯基板或多芯片模块基板等普通的载台基板上。可选地，处理设备110的组件可以是一个或多个分离的集成电路和/或分立元件。在一个实施例中，处理设备110可以是由位于加州的圣何塞的Cypress半导体公司研制的片上可编程系统(PSoCTM)处理设备。可选地，处理设备110可以是本领域普通技术人员公知的一个或多个处理设备，例如微处理器或中央处理单元、控制器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程设备。在可选实施例中，例如处理设备110可以是具有包括核心单元和多个微引擎的多个处理器的网络处理器。此外，处理设备110可以包括通用处理设备和专用处理设备的任意组合。
在一个实施例中，操作系统100可以在包括作为用户界面的触摸感应表面116的设备中实现，例如手持电子设备、便携式电话、手机、笔记本电脑、个人计算机、个人数据助理(PDA)、公用电话亭、键盘、电话、遥控器、监视器、手持多媒体设备、手持视频播放器、游戏设备、家用或工业应用的控制面板或其它计算机外围或输入设备。可选地，电子系统100可以用于任何类型的设备。应该知道电子系统100的组件可以包括上述所有组件。可选地，电子系统100可以仅包括上述一些组件，或者包括在此没有列出的其它组件。
图2是表示电容性触摸传感器阵列121和将测量的电容值转换为坐标的电容传感器101的一个实施例的框图。基于测量到的电容值计算坐标。在一个实施例中，在例如电子系统100的系统中实施传感器阵列121和电容传感器101。传感器阵列220包括N×M个电极的矩阵225(N个接收电极和M个发射电极)，其进一步包括发射(TX)电极222和接收(RX)电极223。矩阵225中的每个电极通过解复用器212和复用器213与电容感应电路201连接。
电容传感器101包括复用器控制器211、解复用器212和复用器213、时钟发生器214、信号发生器215、解调电路216和模数转换器(ADC)217。ADC217还与触摸坐标转换器218连接。触摸坐标转换器218将信号输出给处理逻辑102。
可以布置电极矩阵225中的发射和接收电极，以使得每个发射电极重叠或穿过每个接收电极以形成交叉阵列，同时彼此保持电偶隔离。由此，每个发射电极可以被电容耦合至每个接收电极。例如，在发射电极222和接收电极223重叠的点处，发射电极222电容耦合至接收电极223。
时钟发生器214将时钟信号提供给信号发生器215，信号发生器215产生要被提供给触摸传感器121的发射电极的TX信号224。在一个实施例中，信号发生器215包括一组开关，其根据来自时钟发生器214的时钟信号而进行操作。开关可以通过周期性地将信号发生器215的输出连接至第一电压并且然后连接至第二电压来生成TX信号224，其中所述第一和第二电压不同。
信号发生器215的输出与解复用器212连接，这允许TX信号224被应用至触摸传感器121的M个发射电极中的任一个。在一个实施例中，复用器控制器211控制解复用器212，使得TX信号224以受控的顺序被应用至每个发射电极222。解复用器212还可以被用于接地、浮动或将可选信号连接至当前没有对其应用TX信号224的其它发射电极。
因为发射和接收电极之间的电容耦合，所以应用至每个发射电极的TX信号224感应每个接收电极内部的电容。例如，当TX信号224通过解复用器212被应用至发射电极222时，TX信号224在矩阵225中的接收电极上感应RX信号227。通过使用复用器213顺序地测量每个接收电极上的RX信号227，从而将N个接收电极中的每一个顺序地连接至解调电路。
通过使用解复用器212和复用器213选择TX电极和RX电极的每个可用组合可以感应与TX电极和RX电极之间的每个交叉相关的互电容。为了改善性能，复用器213也可以被分段以允许在矩阵225中的多于一个的接收电极被路由到额外的解调电路216。在优化配置中，其中存在解调电路216与接收电极存在1对1的对应关系的情况，系统中可能没有复用器213。
当例如手指等对象接近电极矩阵225时，该对象引起仅一些电容之间的互电容的降低。例如，如果手指放到发射电极222和接收电极223的交叉附近，则手指的存在将降低电极222和223之间的互电容。由此，除了识别在一个或多个接收电极上测量到降低的互电容的时被应用了TX信号224的发射电极之外，通过识别具有降低的互电容的一个或多个接收电极，也可以确定手指在触摸板上的位置。
通过确定与矩阵225中的每个交叉电极相关的互电容，可以确定一个或多个触摸接触的位置。该确定可以是顺序的、并行的，或者可以在常使用的电极中更频繁地发生该确定。
在可选实施例中，可以使用检测手指或导电对象的存在的其它方法，其中手指或导电对象引起了在一个或多个电极处电容的增加，该一个或多个电极可以被布置为网格或其它图案。例如，在电容性传感器的电极附近放置的手指可以引入额外的接地的电容，其增加电极和地之间的总电容。根据检测到增加的电容的一个或多个电极的位置可以确定手指的位置。
感应的电流信号227由解调电路216整流。然后由解调电路216整流的电流输出可以被滤波并且由ADC217转换为数字代码。
触摸坐标转换器218将数字代码转换为指示触摸传感器阵列121的位置的触摸坐标。触摸坐标作为输入信号被发送到处理逻辑102。在一个实施例中，在处理逻辑102的输入接收输入信号。在一个实施例中，输入可以被配置为接收指示多个行坐标和多个列坐标的电容值测量。可选地，输入可以被配置为接收行坐标和列坐标。
在一个实施例中，传感器阵列121可以被配置为检测多个触摸。用于多触摸检测的一种技术使用两个轴实现：一个轴支持行以及另一个轴支持列。使用额外层在表面上实现的例如对角线轴等额外的轴可以允许额外的触摸的精度。
图3A表示包括电容性传感器阵列320的电容性触摸感应系统300的实施例。电容性传感器阵列320包括多个行传感器元件331-340以及多个列传感器元件341-348。行和列传感器元件331-348连接至处理设备310，如图2所示，该处理设备310可以包括电容传感器101的功能。在一个实施例中，处理设备310可以执行电容传感器阵列320的TX-RX扫描，以测量在传感器阵列320中的行传感器元件和列传感器元件之间的每个交叉相关的互电容值。测量的电容值可以被进一步处理以确定一个或多个接触在电容性传感器阵列320中的质心位置。
在一个实施例中，处理设备310被连接至主机150，主机150可以从处理设备310接收测量到的电容值或计算出的质心位置。
图3A所示的传感器阵列320包括以钻石形图案布置的传感器元件。具体地，传感器阵列320的传感器元件331-348可以被布置为单个实心钻石形(SSD)图案。图3B表示具有钻石形图案的可选实施例(其为双实心钻石形(DSD)图案)的电容性传感器阵列321。电容性传感器阵列321的每个传感器元件包括两行或列电连接的钻石形迹线。和SSD图案相比，因为在保持每个传感器元件和传感器元件附近的导电对象之间可能的相同自电容耦合的同时TX和RX传感器元件之间的耦合的增加，所以DSD图案改善了的信号不一致特性，。然而，DSD图案还增加用于创建该图案的桥的数目，这可能导致减小的产量。如果使用金属桥，则桥的增加的数目可能是可见的。
图4表示根据实施例用于电容性传感器阵列的传感器元件的图案的一个单元晶格400。单元晶格400包括部分传感器元件410和420。传感器元件420包括从单元晶格的一侧向单元晶格的相对侧延伸的主迹线401。传感器元件410包括核心迹线405，其可以进一步包括分离的部分405A和405B。在一个实施例中，核心迹线405可以穿过单元晶格的长度延伸。
在一个实施例中，桥402被用于连接在传感器元件420的主迹线401的两个相对侧上的传感器元件410的部分。例如，桥402连接核心迹线405A和405B的部分。在一个实施例中，桥402由铟锡氧化物(ITO)制成。可选地，桥402可以由金属或一些其它导电材料制成。在一个实施例中，可以在与桥连接的传感器元件的相同层加工桥。例如，桥402可以被加工为与与传感器元件410相同的材料层的部分。这可能是传感器元件410和420处于不同层的情况。可选地，传感器元件410和420可能位于同一层，并且桥402可能在分离的层。
在可选实施例中，桥402可以被用于连接传感器元件420的部分而不是传感器元件410。在一个实施例中，金属桥可以被用于连接传感器元件420的部分，以使RX传感器元件420的电阻值最小化。
在单元晶格内，初级子迹线403从主迹线分叉。在一个实施例中，仅初级子迹线403的一端连接至主迹线401。传感器元件420除了初级子迹线403之外还包括例如子迹线404等初级子迹线。这些额外的初级子迹线也可以从主迹线401分叉，并且可以平行于子迹线403。例如，子迹线404从与子迹线403相同的主迹线401的一侧分叉，并且平行于子迹线403。在一个实施例中，初级子迹线(包括子迹线403)可以关于通过主迹线401延伸的轴对称。在一个实施例中，初级子迹线可以在初级子迹线和主迹线401之间的节点处与主迹线401正交。
与单个实心钻石形(SSD)图案相比，图4所示的传感器图案的特征是在传感器元件410和420之间具有更大的边界长度。与SSD相比，该增加的边界长度增加了传感器元件410和420之间的电容耦合，其结果是减小了信号不一致。
与DSD图案相比，图4的传感器图案每个单元晶格具有较少的桥，该结果是增加了的生产率。每个DSD图案的单元晶格内，较少的桥比较大数目的桥具有更小的可见性，特别是在用于清楚的触摸感应重叠应用中使用传感器阵列的应用中。
在一个实施例中，传感器元件410的形状与传感器元件420的形状周围的负空间一致。在一个可选实施例中，传感器元件410的形状可以独立于传感器元件420的形状，并且不同传感器元件可以部分重叠。
在一个实施例中，传感器元件420的迹线的布局容纳传感器元件410的核心迹线405。在由多个连接的迹线组成传感器元件410的实施例中，核心迹线可以是每个传感器元件的最宽的迹线。例如，传感器元件410包括比传感器元件410包括的任何其它迹线都要宽的核心迹线405。在一个实施例中，核心迹线405的宽度保持低的电阻值以帮助电流通过传感器元件410。在一个实施例中，例如厚度或材料等核心迹线的其它特性也可以用于保持传感器元件410的低的电阻值。
在一个实施例中，如图4所示，传感器元件410可以用作发射(TX)传感器元件，而传感器元件420用作接收(RX)传感器元件。在可选实施例中，传感器元件410和420可以分别替代RX和TX传感器元件的功能。
与例如SSD和DSD图案的钻石形图案相比，具有主迹线和子迹线的图案允许TX和RX传感器元件的更灵活的缩放和调整大小，以及更灵活地调整TX和RX元件之间的边界长度。在一个实施例中，对了特定的应用和感应方法可以优化传感器元件的几何形状。例如，为了互电容感应，可以使TX和RX传感器元件之间的边界长度最大化，这依赖于TX和RX传感器元件之间的边缘电场。为了自电容感应，可以设计传感器元件的图案以使由特定传感器元件覆盖的区域最大化。在一个实施例中，可以增加主迹线401的宽度以减小传感器元件540的电阻值，或者减小主迹线401的宽度以增加传感器元件540的电阻值。
图5A表示根据实施例的电容性传感器阵列的单元晶格。单元晶格500包括传感器元件510和520的部分。传感器元件520包括从单元晶格500的一侧向单元晶格500的另一侧延伸的主迹线501。桥502穿过主迹线501以提供传感器元件510的部分之间的电连接。例如初级子迹线503等多个子迹线从主迹线501分叉。在一个实施例中，每个初级子迹线可以仅在一端连接至主迹线501，可以关于通过至少一部分主迹线501延伸的轴对称，以及可以与其它初级子迹线并列。
如图5A所示，与图4所示的8个初级子迹线相比，传感器元件510可以包括从主迹线501分支的十二个初级子迹线。由此，在不同的实施例之间，每个单元晶格的子迹线的数目可能不同以对于不同感应方法最优。在一些实施例中，可以为了不同的优化目的改变主迹线501和子迹线的其它尺寸，例如迹线的长度和厚度。
图5B表示具有传感器元件530和540的电容性传感器阵列的单元晶格550。传感器元件540包括穿过单元晶格550的主迹线511。包括子迹线513和514的多个初级子迹线从单元晶格550内的主迹线511分叉。在一个实施例中，一些初级子迹线可以比其它子迹线更短。例如，初级子迹线513的长度比子迹线514的长度短。在一个实施例中，可以调整子迹线的长度以构建具有特定特性的传感器。例如，可以增加初级子迹线513的长度来增加传感器元件530和540之间的边界长度，或者减小传感器元件540和元件530的面积之比。
图6表示电容性传感器阵列600的四个单元晶格，包括与传感器元件630和640交叉的传感器元件610和620。在一个实施例中，传感器元件630和640可以是RX传感器元件，并且传感器元件610和620可以是TX传感器元件。在一个实施例中，例如桥631等桥或跳线可以用于连接TX传感器元件610和620的部分。
在一个实施例中，虚设迹线可以被用于减小相邻的传感器元件之间的寄生耦合。虚设迹线605可以由例如铟锡氧化物(ITO)等导电材料制成，其与传感器元件电隔离。
在一个实施例中，虚设迹线可以位于相邻传感器元件之间。例如，虚设迹线605位于传感器元件610和620之间。在一个实施例中，虚设迹线605可以被布置在传感器元件610和620之间的两行中。可选地，虚设迹线605可以被布置在多于或少于两行。例如，可以仅通过一行虚设迹线来分离传感器元件。
在一个实施例中，虚设迹线也可以位于相同传感器元件的部分之间，从而减小交叉传感器元件之间的寄生互电容。例如，虚设迹线604可以位于传感器元件630和610的部分之间，以减小传感器元件630和610之间的寄生互电容。在一个实施例中，虚设迹线604可以被定位以使得虚设迹线604不阻碍通过一个或多个传感器元件的电流流动，并且虚设迹线604的存在没有显著增加传感器元件的电阻值。例如，虚设迹线604可以被定位在从传感器元件的主迹线分支的两个初级子迹线602和603之间。由此，虚设迹线604的存在没有显著地阻碍通过传感器元件610的电流流动。
图7表示根据实施例的电容性传感器阵列的四个单位晶格，该电容性传感器阵列包括位于相邻传感器元件之间的初级子迹线以减小相邻传感器元件之间的耦合电容。电容性传感器阵列700包括传感器元件710和720，传感器元件710和720的每一个与传感器元件730和740交叉。在一个实施例中，传感器元件710和720是TX传感器元件，并且传感器元件730和740是RX传感器元件。传感器元件730和740的每一个可以包括主迹线和至少一个初级子迹线，例如传感器元件740的主迹线741和初级子迹线742。
与图6所示的电容性传感器阵列600相比，传感器阵列700包括在相邻行传感器元件之间的列传感器元件的初级子迹线(而不是虚设迹线)。例如，初级子迹线742可以位于传感器元件710和720之间。在一个实施例中，初级子迹线可以划分传感器元件710和720之间的整个边界。可选地，如图7所示，初级子迹线可以仅划分元件710和720之间的部分边界。在一个实施例中，在传感器元件710和720之间初级子迹线720的存在减小了传感器元件710和720之间的电容耦合。
除了在触摸感应应用中使用之外，因为确定传感器元件的面积和传感器元件之间的边界长度的大小的灵活性，所以图4-7所示的传感器图案还可以被用于创建对于特定指纹具有期望的电容密度的结构。例如，传感器图案可以被用作硅工艺中的电子测试模块，其中面积增强和周长增强图案可以被用于提取工艺层叠的与面积电容相对的侧壁电容。
在一个实施例中，电容性传感器阵列图案可以包括具有多于一个主迹线的传感器元件。例如，RX传感器元件可以包括两个或更多主迹线以减小RX电阻值。
这里描述的本发明的实施例包括各种操作。这些操作可以由硬件元件、软件、固件或其组合执行。如这里所述，术语“耦合到”可以表示直接地耦合或者通过一个或多个中间元件间接地耦合。如这里所述在不同总线上提供的任何信号可以与其它信号时间复用，并且在一个或多个公用总线上提供。额外地，电路元件或块之间的互联可以被表示为总线或单个信号线。可选地，每个总线可以是一个或多个单信号线，并且可选地每个单信号线可以是总线。
某些实施例可以被实现为包括在计算机可读介质上存储的指令的计算机程序产品。这些指令被用于编程通用或专用处理器以执行所述操作。计算机可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式(例如软件、处理应用)存储或发射信息的任何结构。计算机可读存储介质可以包括但不局限于磁存储介质(例如软盘)、光存储介质(例如CD-ROM)、磁-光存储介质、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、可擦除可编程存储器(例如EPROM和EEPROM)、闪存或适于存储电子指令的另一种类型介质。
此外，可以在分布式计算环境中实现一些实施例，其中计算机可读介质被存储在多于一个计算机系统和/或由多于一个计算机系统执行。此外，在计算机系统之间传送的信息可以通过连接计算机系统的传输介质而推入或拉出。
尽管以特定顺序在这里示出和描述了方法的操作，但是也可以改变每个方法的操作顺序，以使得以相反的顺序执行某些操作，或者某个操作至少部分地与其它操作同时执行。在另一个实施例中，不同的操作的指令或子操作可以处于间断和/或交替形式。
在前述说明书中，参考其特定示例实施例描述了本发明。然而，显而易见可以对其进行不同修改和改变而不偏离所附权利要求限定的本发明的更广的精神和范围。由此，说明书和附图用于示例而不是限制。

Claims (20)

1.一种电容性传感器阵列，包括：
第一多个传感器元件，所述第一多个传感器元件中的每一个包括核心迹线，其中，所述核心迹线是所述第一多个传感器元件中的每一个的最宽的迹线；以及
第二传感器元件，所述第二传感器元件包括主迹线，其中，所述主迹线与所述第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成均与单位晶格相关联的多个交叉，其中，多个单位晶格中的每一个指定最接近相应交叉的一组位置，其中，所述主迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个的核心迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个，并且其中，在每个单位晶格内，第二传感器元件包括从所述主迹线分叉的至少一个初级子迹线。
2.根据权利要求1所述的电容性传感器阵列，其中，所述至少一个初级子迹线在所述至少一个初级子迹线和所述主迹线之间的结点处与所述主迹线实质上正交。
3.根据权利要求1所述的电容性传感器阵列，其中，所述至少一个初级子迹线包括至少两个初级子迹线。
4.根据权利要求3所述的电容性传感器阵列，其中，所述至少两个初级子迹线中的第一初级子迹线具有与所述至少两个初级子迹线中的第二初级子迹线不同的长度。
5.根据权利要求3所述的电容性传感器阵列，其中，所述至少两个初级子迹线从所述主迹线的两个相对侧分叉，并且关于沿着一部分主迹线对称延伸的轴对称。
6.根据权利要求3所述的电容性传感器阵列，其中，所述至少两个初级子迹线从所述主迹线的相同侧分叉并且是平行的。
7.根据权利要求3所述的电容性传感器阵列，还包括位于所述至少两个初级子迹线之间的一个或多个虚设迹线，其中，所述一个或多个虚设迹线中的每一个包括导电材料，所述导电材料与所述第一多个传感器元件和所述第二传感器元件电隔离。
8.根据权利要求1所述的电容性传感器阵列，还包括所述第一多个传感器元件中的每一个之间的一个或多个虚设迹线，其中，所述一个或多个虚设迹线包括导电材料，所述导电材料与所述第一多个传感器元件和所述第二传感器元件电隔离。
9.一种电容性传感器阵列，包括：
第一多个传感器元件，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个包括核心迹线，其中，所述核心迹线是所述第一多个传感器元件中的每一个的最宽的迹线；以及
第二传感器元件，所述第二传感器元件电容性地耦合至所述第一多个传感器元件中的每一个，其中，所述第二传感器元件包括：
主迹线，和
从所述主迹线分叉的多个初级子迹线，其中，所述主迹线与所述第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成多个单位晶格，其中，所述多个单位晶格中的每一个指定与所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的交叉对应的区域，其中，所述主迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格的至少一个，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个的核心迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，其中，对于所述多个单位晶格中的每一个，与所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的任何其它交叉相比，所述单位晶格内的每个点更接近于与所述单位晶格相对应的交叉，并且其中，所述主迹线延伸穿过所述多个单位晶格中的每一个。
11.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，其中，所述多个初级子迹线中的每一个对应于所述多个单位晶格中的一个。
12.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，其中，所述多个初级子迹线中的第一子迹线具有与所述多个初级子迹线中的第二子迹线不同的长度。
13.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，其中，所述多个初级子迹线中的至少一个初级子迹线平行于从所述主迹线的相同侧分叉的所述多个初级子迹线中的另一个，并且其中，所述至少一个初级子迹线在所述至少一个初级子迹线和所述主迹线之间的结点处与所述主迹线实质上正交。
14.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，还包括位于所述多个初级子迹线中的第一子迹线和所述多个初级子迹线中的第二子迹线之间的一个或多个虚设迹线，其中，所述一个或多个虚设迹线中的每一个包括导电材料，所述导电材料与所述第一多个传感器元件和所述第二传感器元件电隔离。
15.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，还包括至少一个核心迹线的一个或多个桥结合部。
16.根据权利要求9所述的电容性传感器阵列，还包括位于所述第一多个传感器元件中的至少一个传感器元件和所述第二传感器元件之间的一个或多个虚设迹线，其中，所述一个或多个虚设迹线包括导电材料，所述导电材料与所述第一多个传感器元件和所述第二传感器元件电隔离。
17.一种电容性触摸感应系统，包括：
电容性传感器阵列，包括：
第一多个传感器元件，其中，所述第一多个传感器元件中的每一个包括核心迹线，其中，所述核心迹线是所述第一多个传感器元件中的每一个的最宽的迹线；以及
第二传感器元件，所述第二传感器元件包括主迹线，其中，所述主迹线与所述第一多个传感器元件中的每一个交叉以形成多个单位晶格，其中，所述多个单位晶格中的每一个指定与所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的交叉对应的区域，其中，所述主迹线的连续部分穿过所述多个单位晶格中的至少一个，并且其中，在每个单位晶格内，所述第二传感器元件包括从所述主迹线分叉的至少一个初级子迹线；以及
与所述电容性传感器阵列耦合的电容传感器，其中，所述电容传感器被配置为用于测量所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的一个传感器元件之间的每个交叉的互电容值。
18.根据权利要求17所述的电容性触摸感应系统，其中，所述至少一个初级子迹线在所述至少一个初级子迹线中的每一个初级子迹线和所述主迹线之间的结点处与所述主迹线实质上正交。
19.根据权利要求17所述的电容性触摸感应系统，其中，所述至少一个初级子迹线包括从所述主迹线的两个相对侧与所述主迹线分叉的至少两个初级子迹线，并且其中，所述至少两个初级子迹线关于沿着部分主迹线对称延伸的轴是对称的。
20.根据权利要求17所述的电容性触摸感应系统，还包括位于所述第二传感器元件和所述第一多个传感器元件中的至少一个之间的一个或多个虚设迹线，其中，所述一个或多个虚设迹线包括导电材料，所述导电材料与所述第一多个传感器元件和所述第二传感器元件电隔离。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130321324A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Touch Turns Llc System for reducing finger-coupled noise in capacitive touch sensors
EP2713248B1 (en) * 2012-09-28 2017-12-20 BlackBerry Limited Touch-sensitive display
US9229588B2 (en) 2012-09-28 2016-01-05 Blackberry Limited Touch-sensitive display
US9292138B2 (en) * 2013-02-08 2016-03-22 Parade Technologies, Ltd. Single layer sensor pattern
US8692802B1 (en) * 2013-07-30 2014-04-08 Cypress Semiconductor Corporation Method and apparatus for calculating coordinates with high noise immunity in touch applications
US8823399B1 (en) 2013-10-07 2014-09-02 Cypress Semiconductor Corporation Detect and differentiate touches from different size conductive objects on a capacitive button
KR102396711B1 (ko) * 2015-09-15 2022-05-11 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 그것의 제어방법
CN108846313A (zh) * 2018-05-03 2018-11-20 Oppo广东移动通信有限公司 电子装置及其指纹识别方法
AT521182B1 (de) * 2018-07-11 2019-11-15 Greenwood Power Og Spannungsteilungsvorrichtung mit Stäbchenstruktur

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609384A (zh) * 2008-06-18 2009-12-23 爱普生映像元器件有限公司 静电电容式输入装置以及带输入功能的显示装置
CN101634923A (zh) * 2008-07-25 2010-01-27 株式会社日立显示器 显示装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7864160B2 (en) * 2005-10-05 2011-01-04 3M Innovative Properties Company Interleaved electrodes for touch sensing
KR101009672B1 (ko) * 2008-09-12 2011-01-19 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널 내장형 액정 표시 장치
KR20100070964A (ko) * 2008-12-18 2010-06-28 (주)에릭소코퍼레이션 정전용량방식 터치패널의 전극패턴구조

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609384A (zh) * 2008-06-18 2009-12-23 爱普生映像元器件有限公司 静电电容式输入装置以及带输入功能的显示装置
CN101634923A (zh) * 2008-07-25 2010-01-27 株式会社日立显示器 显示装置

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