CN102955630A - 电容式传感阵列中提高的边缘精度 - Google Patents

电容式传感阵列中提高的边缘精度 Download PDF

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Abstract

本发明描述一种电容式传感阵列，其经配置以提高检测导电物体存在时的边缘精度。在一项实施例中，电容式传感阵列包括具有非均匀节距的至少一个第一组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第一纵轴上。所述节距包括所述传感元件的宽度和所述传感元件之间的间距。

Description

电容式传感阵列中提高的边缘精度
相关申请案
本申请主张2011年8月24日申请的PCT/US11/48908，IP/US的权益。
技术领域
本发明涉及用户接口装置领域，确切地说，涉及电容式传感装置。
背景技术
电容式传感阵列可用于替代机械式按钮、旋钮或其他类似机械式用户接口控制装置。使用电容式传感元件可消除复杂的机械式开关和按钮，从而在恶劣的条件下提供可靠的操作。此外，电容式传感元件广泛用于现代客户应用中，从而在现有产品中提供新的用户接口选项。电容式传感元件可采用电容式传感阵列的形式布置成触摸传感表面。当例如手指等导电物体接触或靠近触摸传感表面时，一个或多个电容式触摸传感元件的电容会发生改变。电容式触摸传感元件的电容的改变可通过电路进行测量。电路将所测量的电容式触摸传感元件的电容转换成数字值。
现在的工业和消费市场中普遍存在利用电容式传感阵列的透明触屏。它们可应用于手机、GPS装置、照相机、计算机屏幕、MP3播放器、数字化板等设备。在现代手机和智能手机中，由于用户互动的可用空间较小，因此触屏区域是制造商关注的焦点。因此，制造商探索一种既能最大化可用区域又能保持标准位置跟踪精度的触屏。但是，传统设计的触屏在边缘附近存在较为严重的位置跟踪错误。
图1所示为具有均匀宽度条或传感元件的电容式传感阵列面板100的传统模型设计。电容式传感阵列面板100包括NxM传感元件矩阵，所述矩阵包括发射(“Tx”)传感元件102和接收(“Rx”)传感元件104。NxM传感元件矩阵中的发射传感元件和接收传感元件可经布置以使每个发射传感元件与每个接收传感元件交叉。因此，每个发射传感元件与每个接收传感元件电容耦合。例如，在发射传感元件102与接收传感元件104的交叉点上，发射传感元件102与接收传感元件104电容耦合。发射传感元件102与接收传感元件104的交叉部分称为一个传感元件。应注意的是，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，在图1所公开的实施例中，Tx传感元件的轴的方向可与Rx传感元件进行切换。
由于发射传感元件与接收传感元件之间电容耦合，应用于每个发射传感元件的Tx信号(未图示)会因感应而在每个接收传感元件上产生电流。例如，当Tx信号应用于发射传感元件102时，Tx信号会因感应而在接收传感元件104上产生Rx信号(未图示)。当例如手指等导电物体接近NxM传感元件矩阵时，物体将通过改变连接点处的互电容，或Tx和Rx传感元件之间的交叉点处的互电容来调制信号。由于手指一般会激活约三至五个相邻连接点，因此可易于获得信号轮廓。因此，通过此轮廓分布可使用质心算法确定手指位置。
如图1所示，Tx传感元件102和Rx传感元件104具有均匀穿过面板的传感器宽度。这些传感元件称为均匀宽度传感元件。此传统设计的一个问题在于，中心区域和边缘区域之间的精度变化。边缘区域通常定义为与触摸面板的物理边缘相距一个传感器节距的范围，而其他范围则称作中心区域。传感器节距的尺寸通常是一个传感元件的宽度。在触摸面板的应用中，精度定义为导电物体在触摸面板上或附近的位置与触摸面板感测到的位置之间的误差。通常，中心区域内的精度显著高于边缘区域内的精度。例如，此模型沿着传统电容式传感阵列边缘的精度通常比阵列中心区域中的精度低至少三倍。精度的这种显著差异的主要原因在于，当手指落在边缘传感器上时，会切断面板边缘的信号轮廓。没有完整的信号轮廓，质心算法中对手指质心的确定会不可避免地出现一些误差，因为信息不平衡会导致系统质心沿着面板边缘偏移。
发明内容
本发明涉及一种电容式传感阵列，所述阵列包括：具有非均匀节距的第一组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第一纵轴上，其中所述节距包括所述传感元件的宽度和所述传感元件之间的间距。
本发明进一步涉及一种电容式传感阵列，所述阵列包括：具有非均匀第一节距的第一组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第一纵轴上；其中所述第一节距包括第一传感元件的第一宽度和所述第一组传感元件之间的第一间距；以及具有非均匀第二节距的第二组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第二纵轴上，其中所述第二纵轴实质上垂直于所述第一纵轴，其中所述第二节距包括第二传感元件的第二宽度和所述第二组传感元件之间的第二间距。
附图说明
图1所示为具有均匀宽度条的互电容式传感阵列的传统设计；
图2所示方框图说明了电子系统的一项实施例，根据本发明的各实施例，所述电子系统具有处理装置，其用于检测电容式传感阵列上导电物体的存在，所述电容式传感阵列具有传感元件，其具有非均匀节距；
图3所示为传感元件的电容式传感阵列的一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距和不同的传感元件宽度；
图4所示为传感元件的电容式传感阵列的一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距，以及传感元件之间的不同间距；
图5A所示为传感元件的电容式传感阵列的一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距和不同的传感元件宽度，以及传感元件之间的不同间距；
图5B所示为传感元件的电容式传感阵列的另一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距和不同的传感元件宽度，以及传感元件之间的不同间距；
图6所示为传感元件的电容式传感阵列的另一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距；
图7所示为具有传感元件组合的互电容式传感阵列的一项实施例的平面图，所述传感元件具有均匀节距和非均匀节距；
图8A所示为传感元件的互电容式传感阵列的另一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距和不同的传感元件宽度；
图8B所示为根据一项实施例的具有单通路的图8A所示互电容式传感阵列的平面图；
图8C所示为根据另一项实施例的具有双通路的图8A所示互电容式传感阵列的平面图；
图9A至图9C所示为互电容式传感阵列的组合式分层结构的实施例；
图10所示为菱形传感元件的电容式传感阵列的示例性平面图。
具体实施方式
本发明描述一种电容式传感阵列，其经配置以提高检测导电物体是否存在时的边缘精度。在一项实施例中，电容式传感阵列包括具有非均匀节距的至少一个第一组传感元件，所述传感元件设置在电容式传感阵列的第一纵轴上。本发明中定义的节距包括传感元件的宽度和传感元件之间的间距。
本文中描述的实施例经配置以提高电容式传感阵列的边缘精度。
如上所述，在触摸面板的应用中，精度定义为导电物体在触摸面板上或附近的位置与触摸面板感测到的位置之间的误差。所感测到的或计算得出的位置基于电容式传感电路检测到的导电物体存在的整体信号幅度和轮廓。例如，单个手指触摸生成跨传感元件邻域的信号，从而产生信号轮廓。信号衰减或变形的信号轮廓会导致精度问题，其中包括触摸面板的中心区域和边缘区域之间的精度变化。如上所述，边缘区域通常定义为与触摸面板的物理边缘相距一个传感器节距的范围，而其他范围则称作中心区域。中心区域内的精度显著高于边缘区域，例如，与边缘区域处约1.5mm的精度相比，中心区域处的精度为约0.5mm(低约至少三倍)。本文中所述的实施例提高边缘区域内的精度。
为进行阐释，以下说明列出许多具体细节，以有助于深入了解本发明。但所属领域的技术人员将显而易见的认识到，本发明可在没有这些具体细节的情况下进行实践。在其他实例中，公知的电路、结构和技术并未进行详细说明，但在方框图中进行了图示，以免不必要地模糊对本说明书的理解。
说明书中对“一项实施例”或“实施例”的参考表示本发明的至少一项实施例中包括结合实施例进行说明的特定特征、结构或特性。本说明书中各部分的词组“在一项实施例中”并不一定指同一实施例。
图2所示方框图说明了电子系统200的一项实施例，根据本发明的各实施例，所述电子系统200具有处理装置，其用于检测电容式传感阵列220上导电物体的存在，所述电容式传感阵列220具有非均匀节距。电子系统200包括处理装置210、具有非均匀节距的电容式传感阵列220、触摸传感按钮240、主处理器250、嵌入式控制器260和非电容式传感元件270。处理装置210可包括模拟和/或数字通用输入/输出(“GPIO”)端口207。GPIO端口207可进行编程。GPIO端口207可耦接到可编程互联和逻辑(“PIL”)，其中PIL作为GPIO端口207和处理装置210的数字块阵列(未图示)之间的互联装置。在一项实施例中，数字块阵列可使用可配置的用户模块(“UM”)进行配置，以实施各种数字逻辑电路(例如DAC、数字滤波器或数字控制系统)。数字块阵列可耦接到系统总线。处理装置210还可包括存储器，例如随机存取存储器(“RAM”)205和程序闪存204。RAM205可为静态RAM(“SRAM”)，且程序闪存204可为非易失性存储器，其可用于存储固件(例如上文所述的由处理核心202执行以实施操作的控制算法)。处理装置210还可包括耦接到存储器的微控制器单元(“MCU”)203，以及处理核心202。
处理装置210还可包括模拟块阵列(未图示)。模拟块阵列也耦接到系统总线。在一项实施例中，模拟块阵列还可使用可配置的UM进行配置，以实施各种模拟电路(例如ADC或模拟滤波器)。模拟块阵列还可耦接到GPIO端口207。
如图所示，电容式传感器201可集成到处理装置210中。电容式传感器201可包括用于耦接到外部部件的模拟I/O，所述外部部件例如具有非均匀节距的电容式传感阵列220、触摸传感按钮240和/或其他装置。下文将详细描述电容式传感器201和处理装置210。
本文中所述的实施例可用于任何电容式传感阵列应用中，例如，具有非均匀节距的电容式传感阵列220可为触屏、触摸传感滑块或触摸传感按钮240(例如电容式传感按钮)。在一项实施例中，这些传感装置可包括一个或多个电容式传感元件。本文中所述的操作可包括，但不限于，笔记本计算机指针操作、光度控制(调光器)、音量控制、图形均衡器控制、速度控制或需要进行逐步或离散调节的其他控制操作。还应注意的是，实施电容式传感的这些实施例可与非电容式传感元件270共同使用，所述非电容式传感元件270包括但不限于拾取按钮、滑块(例如显示器亮度和对比度)、滚轮、多媒体控制(例如音量、轨迹超前等)、手写识别和数字键盘操作。
在一项实施例中，电子系统200包括具有非均匀节距的传感元件的电容式传感阵列220，其通过总线221耦接到处理装置210。在一项实施例中，具有非均匀节距的传感元件的电容式传感阵列220可包括一维传感阵列，在另一项实施例中，电容式传感阵列220可包括二维传感阵列。或者，具有非均匀节距的传感元件的电容式传感阵列220可具有多维传感阵列。另外，在一项实施例中，具有非均匀节距的传感元件的电容式传感阵列220可为滑块、触摸板、触屏或其他传感装置。在另一项实例中，电子系统200包括触摸传感按钮240，其通过总线241耦接到处理装置210。触摸传感按钮240可包括单维或多维传感阵列。单维或多维传感阵列可包括多个传感元件。对于触摸传感按钮而言，传感元件可耦接在一起，以在传感装置的整个表面上检测导电物体的存在。或者，触摸传感按钮240可具有单个传感元件，以检测导电物体的存在。在一项实施例中，触摸传感按钮240可包括电容式传感元件。电容式传感元件可用作非接触式传感元件。在有绝缘层保护的情况下，这些传感元件可抵抗恶劣环境。
电子系统200可包括一个或多个具有非均匀节距的电容式传感阵列220和/或触摸传感按钮240的任何组合。在另一项实施例中，电子系统200还可包括非电容式传感元件270，其通过总线271耦接到处理装置210。非电容式传感元件270可包括按钮、发光二极管(“LED”)和其他用户接口装置，例如鼠标、键盘或无需进行电容式传感的其他功能键。在一项实施例中，总线271、241、231和221可为单总线。或者，这些总线可配置成一个或多个单独总线的任何组合。
处理装置210可包括内部振荡器/时钟206和通信块(“COM”)208。内部振荡器/时钟块206向处理装置210的一个或多个部件提供时钟信号。通信块208可用于通过主机接口(“I/F”)线251与例如主处理器250等外部部件进行通信。或者，处理装置210也可耦接到嵌入式控制器260，从而与例如主处理器250等外部部件进行通信。在一项实施例中，处理装置210经配置以与嵌入式控制器260或主处理器250进行通信，从而发送和/或接收数据。
处理装置210可位于共用载体基板上，例如集成电路(“IC”)裸片基板、多芯片模块基板等。或者，处理装置210的部件可为一个或多个单独的集成电路和/或离散部件。在一项示例性实施例中，处理装置210可为加利福尼亚州圣何塞的赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor Corporation)所开发的芯片上可编程系统
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处理装置。或者，处理装置210可为所属领域的一般技术人员已知的一个或多个其他处理装置，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”)等。
还应注意的是，本文中所述的实施例不限于具有耦接到主机的处理装置的配置，但可包括测量传感装置上的电容且发送原始数据至主计算机的系统，其中所述原始数据在主计算机中通过应用程序进行分析。由处理装置210完成的处理实际上也可在主机中完成。
应注意的是，图2所示的处理装置210可使用多种技术来测量电容，例如自电容传感和互电容传感。由于每个传感器元件只需要一根连接线即可连接至传感电路，因此自电容传感模式也称为单电极传感模式。对于自电容传感模式而言，因为通过手指触摸而增加的电容会添加到传感器电容中，因此触摸传感器元件会增加传感器电容。互电容的改变可在互电容传感模式中进行检测。每个传感器元件使用至少两个电极：一个是发射器(TX)电极(本文中也称为发射器电极)，另一个是接收器(RX)电极。当手指触摸传感器元件或接近传感器元件时，传感器元件的接收器和发射器之间的电容耦合随着手指将部分电场分流到地面(例如底盘或大地)而减小。
电容式传感器201可集成到处理装置210的IC中，或者集成到单独的IC中。如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，电容式传感器201可包括用于测量电容的张弛振荡器(RO)电路、三角积分调制器(也称为CSD)电路、电荷转移电路、电荷积聚电路等。或者，可生成并编辑对电容式传感器201的说明，以并入其他集成电路中。例如，说明电容式传感器201的行为级码或其中部分可使用硬件描述语言生成，例如使用VHDL或Verilog生成，并存储至机器可存取的媒体(例如CD-ROM、硬盘、软盘等)中。此外，行为级码可编辑成寄存器传送级(“RTL”)码、网表，甚至编辑成电路布局，并存储至机器可存取的媒体中。行为级码、RTL码、网表和电路布局均表示说明电容式传感器201的各种提取级。
应注意的是，电子系统200的部件可包括上述所有部件。或者，电子系统200可只包括上述部件中的某些部件。
在一项实施例中，电子系统200用于笔记本计算机。或者，电子装置可用于其他应用，例如手机、个人数据助理(“PDA”)、键盘、电视机、远程控制、监视器、手持式多媒体装置、手持式视频播放器、手持式游戏装置或控制面板。
图3所示为传感元件302的电容式传感阵列300的一项实施例的平面图，所述传感元件302具有非均匀节距，所述传感元件设置在电容式传感阵列300的第一纵轴上。如上所述，本发明的节距定义为传感元件的宽度和传感元件之间的间距。例如，图3中的节距304所示为从传感元件302a的右边缘到传感元件302b的相同右边缘的距离。类似地，节距306所示为从传感元件302b的右边缘到传感元件302c的相同右边缘的距离，且所示节距308为从传感元件302c的右边缘到传感元件302d的相同右边缘的距离。应注意的是，节距304可包括从传感元件302a的左边缘到传感元件302b的相同左边缘的距离。另外，应注意的是，节距304可包括从传感元件302a的中心到传感元件302b的中心的距离(包括传感元件302a和传感元件302b之间的间距)。具体而言，具有非均匀节距的传感元件302位于水平轴，当设置非均匀传感元件302的节距时，所述节距朝电容式传感阵列300的边缘方向逐渐减小。沿着电容式传感阵列300的边缘设置的非均匀传感元件302的节距(即传感元件节距)较小，而靠近电容式传感阵列300的中心区域的传感元件的传感元件节距相对较大。这实际上是因为靠近边缘的传感元件302的宽度小于靠近电容式传感阵列的中心区域的传感元件的宽度，且在图3所示的实施例中，传感元件之间的间距(309、311和313)保持相同。例如，设置在电容式传感阵列300的中心区域的中心传感元件302c的宽度307可在30至40μm的范围内，设置成靠近电容式传感阵列300的中心区域的内传感元件302b的宽度305可在150至200μm的范围内，且靠近电容式传感阵列300的边缘设置的边缘传感元件302a的宽度303可在5至10μm的范围内。或者，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用其他尺寸的宽度。传感元件302a和传感元件302b之间的间距309与元件302b和元件302c之间的间距311以及元件302c和元件302d之间的间距313相同。如上文所述，由于位于阵列中心的信号轮廓很强，因此位于中心的非均匀传感元件302的较宽节距对信号轮廓精度的影响很小。然而，通过减小边缘处的传感元件节距(如图3所示)，可使轮廓具有更精细的间隔尺寸，从而显著提高阵列边缘处的信号轮廓的精度。应注意的是，传感元件302可为发射(Tx)传感元件或接收(Rx)传感元件。虽然图3所示电容式传感阵列300只具有设置在水平轴上的一层非均匀传感元件，但应注意的是，电容式传感阵列300可包括设置在其他纵轴上的具有类似配置的第二层非均匀传感元件。另外，虽然图3所示的每个传感元件的节距随着传感元件逐渐靠近面板边缘放置而减小，但应注意的是，传感元件节距的减小可采用任何形式的间隔尺寸。
图4所示为传感元件402的电容式传感阵列400的一项实施例的平面图，所述传感元件402具有非均匀节距，且设置在电容式传感阵列400的第一纵轴上。如上所述，本发明的节距定义为传感元件的宽度和传感元件之间的间距。例如，图4中的节距404所示为从传感元件402a的右边缘到传感元件402b的相同右边缘的距离。类似地，节距406所示为从传感元件402b的右边缘到传感元件402c的相同右边缘的距离，且所示节距408为从传感元件402c的右边缘到传感元件402d的相同右边缘的距离。应注意的是，节距404可包括从传感元件402a的左边缘到传感元件402b的相同左边缘的距离。具体而言，具有非均匀节距的传感元件402具有不变的宽度(407、409、411和413)且位于水平轴上，具有非均匀节距的传感元件402之间的间距朝电容式传感阵列400的边缘方向逐渐减小。靠近电容式传感阵列400的边缘设置的传感元件402之间的间距较小，而靠近电容式传感阵列400的中心区域设置的传感元件之间的间距相对较大。因此，图4中的边缘传感元件402a经设置以靠近电容式传感阵列400的边缘；第一内传感元件402b经设置以比边缘传感元件402a更靠近阵列400的中心区域；第二内传感元件402c经设置以比第一内传感元件402b更靠近电容式传感阵列400的中心区域；以及中心传感元件402d经设置以位于电容式传感阵列400的中心区域。如图4所示，边缘传感元件402a和第一内传感元件402b之间的第一间距401小于第一内传感元件402b和第二内传感元件402c之间的第二间距403。另外，第二间距403小于第二内传感元件402c和中心传感元件402d之间的第三间距405。例如，在图4中，第一间距401可在10μm至40μm的范围内，第二间距403可在100μm至160μm的范围内，且第三间距405可在160μm至640μm的范围内。或者，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用其他尺寸的间距。如上所述，由于位于阵列中心的信号轮廓很强，因此靠近电容式传感阵列400的中心区域的传感元件402之间的间距对信号轮廓的精度的影响很小。然而，通过减小靠近电容式传感阵列400的边缘的传感元件402之间的间距(如图4所示)，可显著提高阵列面板边缘处的信号轮廓的精度。应注意的是，传感元件402可为发射(Tx)传感元件或接收(Rx)传感元件。虽然图4所示电容式传感阵列400只具有一层均匀传感元件，其以不同间距设置在水平轴上，但应注意的是，电容式传感阵列400可包括具有类似配置的第二层传感元件，其以不同间距设置在其他纵轴上。另外，虽然图4所示的每个传感元件之间的间距随着传感元件朝面板边缘放置而减小，但应注意的是，传感元件之间的间距可采用任何形式的间隔尺寸。
图5A所示为传感元件502的电容式传感阵列500的一项实施例的平面图，所述传感元件502具有非均匀节距，且设置在电容式传感阵列500的第一纵轴上。传感元件502具有非均匀宽度和传感元件502之间的不同间距。具体而言，传感元件502位于水平轴上，且传感元件502的宽度和传感元件502之间的间距(即传感元件节距)随着传感元件502朝电容式传感阵列500的边缘放置而逐渐减小。如图5A所示，边缘传感元件502a的宽度小于第一内传感元件502b的宽度，且第一内传感元件502b的宽度小于第二内传感元件502c的宽度。另外，边缘传感元件502a和第一内传感元件502b之间的第一间距501小于第一内传感元件502b和第二内传感元件502c之间的第二间距503等。应注意的是，传感元件502可为发射(Tx)传感元件或接收(Rx)传感元件。如上所述，传感元件的宽度和传感元件之间的间距可在几十μm到几百μm的范围内......或者，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用其他尺寸的宽度和间距。虽然图5A所示电容式传感阵列500只具有一层非均匀传感元件，其以不同间距设置在水平轴上，但应注意的是，电容式传感阵列500可包括具有类似配置的第二层均匀传感元件，其以不同间距设置在其他纵轴上。或者，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用两层以上的传感元件。还应注意的是，无论是一维阵列还是二维阵列，传感元件均可设置在单层中。在其他实施例中，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用层数和维数的其他组合。
图5B所示为具有传感元件的电容式传感阵列510的另一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀宽度，以及传感元件之间的不同间距。如图5B所示，传感元件的宽度w和传感元件502之间的间距s均可采用任何形式的间隔尺寸。或者，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用两层以上的传感元件。还应注意的是，无论是一维阵列还是二维阵列，传感元件均可设置在单层中。在其他实施例中，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，可使用层数和维数的其他组合。
图6所示为传感元件602的电容式传感阵列600的另一项实施例的平面图，其中传感元件602具有非均匀节距。如图6所示，传感元件602设置在电容式传感阵列600的垂直轴上，且包括边缘处的非均匀宽度。具体而言，边缘传感元件602a位于垂直轴上，且如图6所示，每个边缘传感元件602a的宽度均经延伸以与电容式传感阵列600的每个边缘对齐。边缘传感元件602a的宽度604大于相邻传感元件602b的宽度606。由于这种对齐，边缘传感元件602a和电容式传感阵列600的边缘之间的第一间距601小于边缘传感元件602a和相邻传感元件602c之间的第二间距603。因此，边缘传感元件602a与面板阵列边缘的这种对齐实质上减小边缘处的间距，从而显著提高阵列面板边缘处的信号轮廓的精度。例如，传感元件602b的宽度606可为约100μm，且边缘传感元件602a的宽度604可为约400μm。另外，第一间距601可在几十μm的范围内，且第二间距603可在几百μm的范围内。应注意的是，在此实施例中，信号轮廓的间隔尺寸将保持相同；但是，如果增加信号强度则会使面板阵列边缘处的精度更高。
图7所示为具有传感元件组合的互电容式传感阵列700的一项实施例的平面图，所述传感元件组合包括具有均匀节距的传感元件和具有非均匀节距的传感元件。如图7所示，互电容式传感阵列700包括5X5矩阵，所述矩阵包括具有均匀节距的第一组发射(“Tx”)传感元件702(即均匀Tx元件)，以及具有非均匀节距的第二组接收(“Rx”)传感元件704(即非均匀Rx元件)。5X5传感元件矩阵的发射传感元件和接收传感元件均经布置以使每个均匀发射传感元件702与每个非均匀接收传感元件704交叉。均匀发射传感元件702与非均匀接收传感元件704的交叉部分称为互电容式传感阵列中的传感元件。在此实施例中，均匀Tx传感元件702位于水平轴上，且每个均匀Tx传感元件702的宽度相同。如图7所示，非均匀Rx传感元件704位于垂直轴上，且边缘非均匀Rx传感元件704a和704a中的每者的宽度均经延伸以与均匀Tx传感元件702的每端对齐。边缘非均匀Rx传感元件704a的宽度706大于相邻非均匀Rx传感元件704b的宽度708。因此，边缘Rx传感元件和面板阵列的Tx传感元件的这种对齐实质上减小边缘非均匀Rx传感元件704a和每个均匀Tx传感元件的一端之间的第一间距。此外，这种对齐还减小边缘非均匀Rx传感元件704a和每个均匀Tx传感元件的另一端之间的第二间距，从而显著提高阵列面板边缘处的信号轮廓的精度。如上所述，传感元件的宽度可在几十μm至几百μm的范围内变动。如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，本文中所述的实施例可用于使用其他电容式传感技术(例如自电容传感)的任何电容式传感阵列。
图8A所示为传感元件的互电容式传感阵列800的另一项实施例的平面图，所述传感元件具有非均匀节距。如图8所示，互电容式传感阵列800包括5X5矩阵，所述矩阵具有第一组传感元件，即具有非均匀节距的发射(“Tx”)传感元件802，以及第二组传感元件，即具有节距非均匀节距的接收(“Rx”)传感元件804。5X5传感元件矩阵中的发射传感元件和接收传感元件均经布置以使每个发射传感元件与每个接收传感元件交叉。因此，每个发射传感元件与每个接收传感元件电容耦合。如图8所示，Tx传感元件802设置在互电容式传感阵列800的第一纵轴上，且包括非均匀宽度。具体而言，Tx传感元件802位于水平轴上，Tx传感元件802的宽度朝互电容式传感阵列800的边缘逐渐减小。靠近互电容式传感阵列800的边缘放置的Tx传感元件802的宽度(即传感元件节距)较小，而靠近互电容式传感阵列800的中心区域放置的Tx传感元件802的宽度相对较大。仍如图8所示，“Rx”传感元件804设置在互电容式传感阵列800的第二纵轴上，且具有非均匀宽度。具体而言，Rx传感元件804位于垂直轴上，Rx传感元件804的宽度也朝互电容式传感阵列800的边缘逐渐减小。与Tx传感元件802类似，靠近互电容式传感阵列802的边缘放置的Rx传感元件804的宽度(即传感元件节距)较小，而靠近互电容式传感阵列800的中心区域放置的Rx传感元件804的宽度相对较大。
图8B所示为根据一项实施例的具有单通路的图8A所示的互电容式传感阵列的平面图。在单通路中，只有Tx传感元件802通过导电引线803与电容式传感器201(未图示)连接。Tx信号(未图示)适用于每个Tx传感元件802，且对关联每个Tx传感元件802的电容进行感测。因此，当例如手指等物体接近互电容式传感800时，物体会导致电容减小，从而只影响Tx传感元件802。应注意的是，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，在图8B所公开的实施例中，Tx传感元件的轴的方向可与Rx传感元件进行切换，且单通路可只连接到Rx传感元件。
图8C所示为根据另一项实施例的具有双通路的图8A所示互电容式传感阵列的平面图。如图8B所示，通路适用于所有Tx传感元件802，且只适用于边缘Rx传感元件804a和边缘Rx传感元件804b。如所属领域的技术人员已知的那样，双通路从相同传感元件的两端执行，这样可以电气方式将传感元件有效地分成两半，从而使传感元件提供给驱动器的总电阻和电容负载减半。但双通路需要额外的通路空间，这在消费电子设计方面会比较昂贵，且进一步减小传感元件宽度则可能会减弱信号轮廓。因此，只在边缘传感元件处选择性使用双通路则既具有成本效率又可提高灵敏度，从而提高阵列面板边缘处的精度。如上所示，位于阵列中心的信号轮廓较强，因此Rx信号(未图示)通过导电引线805只在Rx传感元件804a的边缘处和Rx传感元件804b的边缘处进行测量。因此，例如，如果手指置于Tx传感元件802和Rx传感元件804交叉部分附近，则手指的存在将减小Tx传感元件802和Rx传感元件804之间的电容。电容的这种减小只在边缘Rx传感元件804处进行测量。
应注意的是，在上述实施例中，附图包括条形，但也可使用受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解的其他形状，例如菱形、六角形、五角形以及其他方格形。
图9A至图9C所示为互电容式传感阵列的组合式分层结构的实施例。如图9A所示，单层玻璃的顶部和底部喷镀有ITO。顶部ITO可为Rx传感元件，底部ITO可为Tx传感元件。应注意的是，传感器元件并不限于ITO，也可由其他透光导电材料构成。如图9A所示，宽度在0.05mm至0.2mm的范围内的光学透明胶(OCA)只置于顶部ITO上。宽度在0.55mm至1.1mm的范围内的覆盖层，例如聚合物或玻璃，位于OCA顶部。例如LCD等显示模块置于底部ITO下方，且宽度在0.3mm至0.5mm的范围内的气隙置于底部ITO和LCD之间，以减小LCD所引起的任何辐射。此外，从顶部传感元件到底部传感元件(包括传感器玻璃)之间的宽度在0.3mm至0.7mm的范围内变动。在图9B中，图9A的传感器玻璃以双层膜代替，其宽度在0.1mm至0.18mm的范围内。宽度在0.05mm至0.2mm范围内的OCA也置于顶部ITO上方，且宽度在0.1mm至0.2mm范围内的OCA可置于膜下方。如图9B所示，宽度在0.55mm至1.1mm范围内的覆盖层位于OCA顶部。底部ITO的宽度在0.05mm至0.18mm的范围内。例如LCD等显示模块置于底部ITO下方，且宽度在0.3mm至0.5mm的范围内的气隙置于底部ITO和LCD之间，以减小LCD所引起的任何辐射。图9C所示为玻璃膜混合模型，其使用宽度在0.1mm至0.18mm的范围内的单个膜代替图9A所示的玻璃。覆盖层置于顶部ITO上方，且两者的组合的宽度在0.55mm至1.1mm的范围内。宽度为约0.2mm的OCA也置于底部ITO上方。宽度在0.3mm至0.5mm范围内的气隙置于底部ITO和LCD之间，以减小LCD所引起的任何辐射。或者，如受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解，宽度可采用其他尺寸。
应注意的是，在上述实施例中，可切换的轴的方向可配置成所属领域的技术人员已知的其他配置。还应注意的是，上述实施例中所公开的传感元件包括矩形，但是，所属领域的技术人员应了解，传感元件可包括受益于本发明的所属领域的一般技术人员所了解的其他形状，例如正方形、菱形、圆形或其他形状和配置。例如，图10所示为菱形传感元件1002的电容式传感阵列1000的示例性平面图，其中传感元件1002具有非均匀节距，且设置在电容式传感阵列1000的第一纵轴上。例如，如实施例所述，菱形传感元件1002的宽度1004有所变化，传感元件之间的间距保持相同。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种电容式传感阵列，其特征在于，所述阵列包括：
具有非均匀节距的第一组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第一纵轴上，其中所述节距包括所述传感元件的宽度和所述传感元件之间的间距。
2.根据权利要求1所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述传感元件的所述宽度是非均匀的。
3.根据权利要求1所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述传感元件之间的所述间距是非均匀的，且所述传感元件的所述宽度是均匀的。
4.根据权利要求1所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述传感元件之间的所述间距是非均匀的，且所述传感元件的所述宽度是非均匀的。
5.根据权利要求1所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组包括至少一个第一传感元件，其具有的节距小于所述第一组的其他传感元件中的至少一个传感元件的节距。
6.根据权利要求5所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一传感元件是边缘传感元件，在所述第一纵轴上，与所述第一组的其他传感元件相比，所述第一传感元件设置成最接近所述电容式传感阵列的边缘。
7.根据权利要求5所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一传感元件是内传感元件，在所述第一纵轴上，与设置成最接近所述电容式传感阵列的边缘的边缘传感元件相比，所述第一传感元件设置成更接近所述电容式传感阵列的中心。
8.根据权利要求1所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组传感元件包括至少一个边缘传感元件，其在所述第一纵轴上延伸至所述电容式传感阵列的边缘，这样第一边缘传感元件和所述电容式传感阵列的所述边缘之间的第一间距小于所述第一边缘传感元件和所述第一组的其他传感元件中的至少一个传感元件之间的第二间距，且其中所述其他传感元件中的至少一个传感元件邻近所述第一边缘传感元件。
9.根据权利要求1所述的电容式传感阵列，其特征在于，进一步包括第二组传感元件，所述第二组传感元件设置在所述电容式传感阵列的第二纵轴上，其中所述第二纵轴垂直于所述第一纵轴。
10.根据权利要求9所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述阵列耦接到处理装置，其中所述处理装置经配置以检测导电物体的存在，所述处理装置经配置以使用具有非均匀节距的所述第一组传感元件作为发射Tx传感元件和接收Rx传感元件中的一个传感元件，且使用所述第二组传感元件作为所述Tx传感元件和所述Rx传感元件中的另一个传感元件。
11.一种电容式传感阵列，其特征在于，所述阵列包括：
具有非均匀第一节距的第一组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第一纵轴上；其中所述第一节距包括第一传感元件的第一宽度和所述第一组传感元件之间的第一间距；以及
具有非均匀第二节距的第二组传感元件，其设置在所述电容式传感阵列的第二纵轴上，其中所述第二纵轴实质上垂直于所述第一纵轴，其中所述第二节距包括第二传感元件的第二宽度和所述第二组传感元件之间的第二间距。
12.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组传感元件的所述第一宽度是非均匀的，且所述第二组传感元件的所述第二宽度是非均匀的。
13.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组传感元件的所述第一宽度是非均匀的，且所述第二组传感元件的所述第二宽度是均匀的。
14.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组传感元件的所述第一间距是非均匀的，且所述第二组传感元件的所述第二间距是均匀的。
15.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组传感元件的所述第一间距是非均匀的，且所述第二组传感元件的所述第二间距是非均匀的。
16.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组包括至少一个第一传感元件，其具有的所述第一宽度小于所述第一组的其他传感元件中的至少一个传感元件的所述第一宽度，且其中所述第二组包括至少一个第二传感元件，其具有的所述第二宽度小于所述第二组的其他传感元件中的至少一个传感元件的所述第二宽度。
17.根据权利要求16所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一传感元件是第一边缘传感元件，其设置在所述第一纵轴上最接近所述电容式传感阵列的边缘的位置，且其中所述第二传感元件是第二边缘传感元件，其设置在所述第二纵轴上最接近所述电容式传感阵列的边缘的位置。
18.根据权利要求16所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一传感元件是第一内传感元件，在所述第一纵轴上，与设置成最接近所述电容式传感阵列的边缘的边缘传感元件相比，所述第一传感元件设置成更接近所述电容式传感阵列的中心，且其中所述第二传感元件是第二内传感元件，在所述第二纵轴上，与设置成最接近所述电容式传感阵列的边缘的边缘传感元件相比，所述第二传感元件设置成更接近所述电容式传感阵列的中心。
19.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述第一组传感元件包括至少一个边缘传感元件，其在所述第一纵轴上延伸至所述电容式传感阵列的边缘，这样第一边缘传感元件和所述电容式传感阵列的所述边缘之间的第一间距小于所述第一边缘传感元件和所述第一组的其他传感元件中的至少一个传感元件之间的第二间距，且其中所述其他传感元件中的至少一个传感元件邻近所述第一边缘传感元件。
20.根据权利要求11所述的电容式传感阵列，其特征在于，所述阵列耦接到处理装置，其中所述处理装置经配置以检测导电物体的存在，所述处理装置经配置以使用具有非均匀节距的所述第一组传感元件作为发射Tx传感元件和接收Rx传感元件中的一个传感元件，且使用具有非均匀节距的所述第二组传感元件作为所述Tx传感元件和所述Rx传感元件中的另一个传感元件。
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