CN109661643A - 电容传感器 - Google Patents

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Tactual Labs Co
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Abstract

提供了一种具有包括了至少一个驱动导体和一个感测导体的感测区域的触摸传感器。所述驱动导体和所述感测导体各自设置在基板上，使得对于所述感测区域内的所述驱动导体上的任何两个给定点，距感测区域内的感测导体上的每个点最近的点距离不同。可以使用与其他驱动导体或感测导体交叉的另一个驱动导体或感测导体。可以使用又另一个导体，这导致偶数个驱动导体和感测导体。重复三个或四个导体图案允许更宽的感测区域。驱动电路和感测电路用于测量由传感器上的给定触摸产生的触摸增量。对于给定的触摸，测量到的触摸增量将随该触摸沿导体长度的位置而变化。

Description

电容传感器
此申请包括受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对本专利公开进行影印，就像它出现在专利和商标局文件或记录中，但在别的方面保留所有版权。
技术领域
所公开的系统和方法中总的来说涉及感测领域，且更具体地涉及使用单侧驱动电容传感器的电容感测。
背景技术
触摸敏感设备由于其易用性和多功能性而广泛用作各种计算系统和其他设备的输入设备。触摸敏感设备通常包括触摸表面，该触摸表面在各种应用中可以是透明的、半透明的或不透明的。在许多应用(例如，智能手机、智能手表、触屏电视和触屏监视器)中，透明的触摸表面包括显示设备，该显示设备实现了通过适当的软件和硬件允许用户与显示器交互的触摸界面。在其他应用(例如，触摸板)中，触摸表面不包括通过其观看的显示设备。用于测量触摸增量(Δ)(例如，由触摸而产生的可测量变化(即响应))并且从这些测量来确定一个或多个触摸的位置的许多方法和装置是已知的，参见例如题为“LOW LATENCY TOUCHSENSITIVE DEVICE(低等待时间触摸敏感设备)”的美国专利第9,019,224号和题为“FASTMULTI-TOUCH POST-PROCESSING(快速多触摸后处理)”的美国专利第9,529,476号，以上专利的公开内容通过参考被并入本文中。触摸增量通常被表示为以dB为单位的比率。通常，触摸增量直接影响系统的信噪比(SNR)。在典型的电容触摸传感器设计中，期望在传感器的触摸表面处有高触摸增量。通常，触摸增量将反映触摸传感器的基线响应与该触摸传感器对存在的触摸对象(诸如手指或触控笔)的响应之间的差异。在以上标识的专利的情境中，触摸增量将反映触摸传感器在每一个给定的频率处的基线响应与该触摸传感器在这些频率处对存在的触摸对象(诸如手指或触控笔)的响应之间的差异。
触摸传感器的部分——该部分可以是导电材料(诸如ITO或银纳米线)——被嵌入触摸表面、放置在触摸表面上、或与触摸表面集成(触摸传感器的这样的部分可以在本文中被称为例如触摸传感器导体、导电元件或导电传感器天线)。触摸传感器导体通常放置在行和列的网格中，可以利用信号或能量来刺激所述行或所述列，尽管在一些实施例中所述行和所述列都被刺激。在典型的触摸应用中，行之间的间隔和列之间的间隔通常是均匀的并且经常被提出为在4mm至5mm的范围中。
如本文中所使用的，被驱动的导体有时被称为驱动线路，并且其他的导体被称为感测线路。在一些触摸传感器中，触摸传感器导体可以同时充当驱动线路和感测线路，参见例如题为“FAST MULTI-TOUCH NOISE REDUCTION(快速多触摸噪声减少)”的美国专利申请序列第14/216,791号，该申请的公开内容通过其引用被并入本文中。诸如以上所述的那些触摸表面之类的触摸表面包括被形成在驱动线路的行与感测线路的列之间的交叉点处的触摸区域或节点的阵列。为了感测触摸表面上的触摸，刺激驱动线路，使该线路与交叉感测线路电容耦合。接收器测量交叉感测线路上的经耦合的信号。在一些实现方式中，来自邻近触摸的节点的经耦合的信号在感测线路上减小，反之亦然。应注意，如本文中所使用的单词“触摸”不要求物理触摸(例如，实际接触)，而仅要求足以产生可测量的触摸增量的靠近。通常，触摸敏感设备通过将检测触摸增量的接收器与行-列位置相关联来检测触摸(即触摸事件)所造成的触摸增量的位置。
尽管将行和列标识为“交叉”，但从平面图来观察该交叉。通常，行和列不接触，相反，它们彼此紧邻并且因此可将它们电容耦合。在一些实现方式中，行和列在单独的层上。在一些实现方式中，行和列在基板的分开的侧面上。可将行和列放置在同一层上，但可在每个“交叉”处将其桥接，这需要大量的这样的桥。作为示例，触摸传感器导体之间的典型的间隔是在约4mm到5mm之间。因此，在典型的智能手机上，可以存在20-30个行和10-20个列，这取决于手机尺寸和导体间间距而需要200个桥到600个桥之间。
在许多实例中，当将行导体和列导体从触摸表面布线到例如驱动电路和感测电路时，可能需要屏蔽件来将行导体与列导体分开。在大体上矩形的触摸表面的情况下，必须从相对于列(例如，感测线路)从其进行布线的边缘成90度角的边缘来对行(例如，驱动线路)进行布线。鉴于现在趋于减少边框尺寸，将行和列附连至驱动电路和感测电路可能需要小心的屏蔽和/或困难或迂回的布线。
存在对于解决这些缺点并且提供其他益处的触摸传感器的需求。
发明内容
本公开内容的目标是提供解决现有技术的上述缺点的触摸传感器。
本公开内容的进一步目标是提供可具有来自单侧(例如，边缘)的驱动附连和感测附连的触摸传感器。
本公开内容的另一个目标是提供可在有限地使用桥的情况下具有在同一层上的驱动线路和感测线路的触摸传感器。
本公开内容的又另一个目标是提供可具有来自单侧(例如，边缘)的驱动附连和感测附连并可在有限地使用桥的情况下具有在同一层上的驱动线路和感测线路的触摸传感器。
本公开内容的又进一步目标是提供可具有来自单侧(例如，边缘)的驱动附连和感测附连并可在不使用桥的情况下具有在同一层上的驱动线路和感测线路的触摸传感器。
附图说明
通过如附图中展示的对优选实施例的以下更具体的描述，本发明的目标、特征和优点将是明显的，其中，参考字符指贯穿各个视图的相同部分。这些附图并不一定是按比例的，而是将重点放在展示本发明的原理上。尽管为了说明本发明的目的而公开了示例实施例和相关数据，但是鉴于本公开，在不脱离本文公开的范围和精神的情况下，其他实施例和相关数据对于本领域技术人员而言将是明显的。
图1示出了滑动传感器的实施例的高级图示。
图2示出了滑动传感器的一个实施例的示意图。
图3示出了滑动传感器的另一个实施例的示意图。
图4示出了滑动传感器的又另一个实施例的示意图。
图5示出了用于检测触摸的传感器的一个实施例的示意图。
图6示出了用于检测触摸的传感器的另一个实施例的示意图。
图7A示出了可与图6中展示的用于检测触摸的传感器相结合地采用的连接器的示例(将一层示出为在阴影中)。
图7B和图7C示出了图7A中所示的连接器的正视图和侧视图。
图8示出了用于检测触摸的传感器的又另一个实施例的示意图。
图9示出了说明性频分调制触摸敏感设备的功能框图。
具体实施方式
本申请构想了被设计用于人类-计算机交互应用或人类-机器交互应用的触摸传感器的各种实施例。本申请还构想了用于在与触摸感测装置组合时感测人类-计算机交互或人类-机器交互的触摸传感器导体的各种配置和取向。虽然所述触摸传感器导体配置适于与频率正交信令技术(参见例如美国专利第9,019,224号和第9,529,476号以及美国专利申请序列第14/216,791号)一起使用，但所述触摸传感器导体配置可以与其他信号技术(包括扫描或时间划分技术和/或代码划分技术)一起使用。
图1示出了根据本发明制造的滑动传感器100的实施例的高级图示。滑动传感器100包括至少两个触摸传感器导体102、104，一个触摸传感器导体充当驱动线路且另一触摸传感器导体充当感测线路。在一实施例中，采用触摸传感器导体102作为驱动线路，并且使用触摸传感器导体104作为感测线路。在一实施例中，相反的是，采用触摸传感器导体102作为感测线路，而使用触摸传感器导体104作为驱动线路。无论取向如何，为了操作滑动传感器100，驱动电路(未图示)生成驱动信号以刺激驱动线路，并且感测电路(未图示)感测经电容耦合的响应。当在滑动传感器100的表面上不存在触摸时，感测(通过定义)基线响应。(如以上讨论的，如本文中所使用的术语“触摸”不要求接触，而相反指的是影响驱动线路与感测线路之间的电容耦合的接触和靠近触摸。)当发生触摸时，可识别触摸增量。换言之，当触摸发生时，驱动线路与感测线路之间的电容耦合变化。在一实施例中，触摸增量是正的。在一实施例中，触摸增量是负的。
滑动传感器100的触摸增量根据触摸对象沿滑动传感器100的位置(即，从触摸传感器导体可见的位置和远离触摸传感器导体可见的位置)而不同，即，触摸对象影响驱动线路与感测线路之间的电容耦合。(如本文中使用的，术语“触摸对象”用于指代影响驱动线路与感测线路之间的电容耦合的对象。)在一实施例中，当触摸对象在滑动传感器的一端处时，触摸增量的大小与同一触摸对象在滑动传感器的另一端处时的触摸增量的大小相比是不同的。在一实施例中，当触摸对象在滑动传感器的一端处时，触摸增量的大小较大，当触摸对象在滑动传感器的另一端处时，触摸增量的大小较小。在一实施例中，触摸增量的大小从当触摸对象在滑动传感器的一端处时是高的或最大的到当触摸对象在滑动传感器的另一端处时是最小的或低的这个范围中变化。在一实施例中，触摸增量随着触摸对象沿滑动传感器100纵向滑动(例如，朝向图1中所示的触摸传感器导体连接或远离图1中所示的触摸传感器导体连接)而变化。在一实施例中，触摸增量以可预测的方式随着触摸对象沿滑动传感器100纵向滑动而变化。在一实施例中，由于触摸增量随纵向位置而变化，触摸增量的大小可用于推断位置。
尽管将滑动传感器100示出为具有可供单元的一端(即，边缘)处的连接接入的两个触摸传感器导体，但应注意，在一实施例中，可以将这样的接入点(例如，用于驱动电路和感测电路的连接点)放置在滑动传感器100的相对端上。在一实施例中，可以使接入点位于滑动传感器100上的任何位置处，然而，如鉴于本公开内容对本领域普通技术人员来说是明显的，在从触摸传感器导体引出或引至触摸传感器导体的布线中，需要注意以确保布线不产生对传感器信号的干扰(例如，对感测到的响应的干扰)。在一实施例中，使用屏蔽来防止由经布线的引线的位置或方位导致的干扰，该经布线的引线用于将触摸传感器导体连接到其可被接入的点。
可使用用于将触摸传感器导体放置在前表面和/或背表面上或基板内的任何技术来产生本文中所公开的触摸传感器导体配置。可使用本领域技术人员熟悉的技术来放置、配置或定向触摸传感器导体，包括例如蚀刻、光刻、化学气相沉积、物理气相沉积、化学机械平坦化或氧化等。许多不同的基板适用于支撑触摸传感器导体。在一实施例中，使用刚性的或柔性的印刷电路板以支撑触摸传感器导体。在一实施例中，可使用柔性塑料基板或其他可变形基板以支撑触摸传感器导体。
此外，在本文所公开的触摸传感器导体配置的每一个配置中，可以将所述触摸传感器导体中的一个或多个触摸传感器导体放置在支撑基板的与其他的触摸传感器导体中的一个或多个触摸传感器导体相对的侧面上。因此，在一实施例中，触摸传感器导体可以都在基板的一侧上。替代性地，在一实施例中，一个或多个触摸传感器可以在基板的一侧上，而一个或多个其他的传感器导体在基板的相对的一侧上。在另一个实施例中，所述触摸传感器导体中的一个或多个触摸传感器导体在相对薄的基板的一侧上，并且其他的触摸传感器导体中的一个或多个触摸传感器导体在单独的基板上，所述两个基板堆叠成相对薄的基板在另一基板上方。在不背离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员鉴于本公开内容将认识到其他配置，本说明书的精神和范围仅旨在受到所附权利要求的限制。
图2示出了滑动传感器200的一个实施例的示意图。在该图示中，触摸传感器导体202、204在滑动传感器200中是可见的。在所示的实施例中，触摸传感器导体202、204不是彼此平行的，而相反将触摸传感器202、204以触摸传感器202、204之间的关系沿滑动传感器200的长度而变化的方式来布置。在一实施例中，将触摸传感器导体202、204取向为使得沿滑动传感器200的长度(即，在所示附图上向上和向下)的任何给定线性位置对应于触摸传感器导体202、204之间的不同的距离。在一实施例中，将触摸传感器导体202、204取向为使得沿滑动传感器200的长度的任何给定线性位置对应于给定的触摸对象在该线性位置处的不同的触摸增量。虽然将一个触摸传感器导体202示出为与滑动传感器200的纵向方向平行的直线，但该取向不是必要的或必需的。在一实施例中，触摸传感器导体202不是直的。在一实施例中，触摸传感器导体202是弯曲的。在一实施例中，触摸传感器导体202不取向为与滑动传感器200的纵向方向平行。在一实施例中，触摸传感器导体202、204两者都取向成窄的“V”形构造。在一实施例中，触摸传感器导体202、204两者都取向成窄的反转“V”形构造。在一实施例中，触摸传感器导体202、204都是弯曲的，并且取向为使得沿滑动传感器200的长度的任何给定线性位置对应于给定的触摸对象在该线性位置处的不同的触摸增量。
在一实施例中，触摸传感器导体202、204都是弯曲的，并且取向为使得滑动传感器200的触摸表面上的任何给定的X、Y位置对应于给定的触摸对象在该线性位置处的不同的触摸增量。在触摸传感器导体202、204都弯曲的实施例中，第一触摸传感器导体可以被配置成空间填充曲线(例如，希尔伯特曲线(Hilbert Curve))，且另一个触摸传感器被配置为具有沿其长度距第一曲线的连续可变的距离(例如，在很近处开始，且在进一步远离处结束)。在使用两个弯曲的触摸传感器导体的实施例中，沿第一曲线的长度的1维测量可用于推导传感器上的2维测量。在一实施例中，第一曲线可以是皮亚诺曲线(Peano curve)。在一实施例中，第一曲线可以是高斯帕曲线(Gosper curve)。在一实施例中，第一曲线可以是摩尔曲线(Moore curve)。在一实施例中，第一曲线可以是谢尔宾斯基曲线(Serpinski curve)。鉴于本公开内容，对于本领域技术人员而言明显的是，相对于空间填充曲线，存在用于在曲线上的1维位置到正在填充的空间中的2D位置之间移动的方便的数学方法。
尽管将滑动传感器200示出为具有可供单元的一端(即，边缘)处的连接接入的两个触摸传感器导体，但应注意，在一实施例中，可以将这样的接入点(例如，用于驱动电路和感测电路的连接点)放置在滑动传感器200的相对端上。在一实施例中，可以使接入点位于滑动传感器200上的任何位置处，然而，如鉴于本公开内容对本领域普通技术人员来说是明显的，在从触摸传感器导体引出或引至触摸传感器导体的布线中，需要注意以确保布线不产生对传感器信号的干扰(例如，对感测到的响应的干扰)。在一实施例中，使用屏蔽来防止由经布线的引线的位置或方位导致的干扰，该经布线的引线用于将触摸传感器导体连接到其可被接入的点。
应注意，感测区域(和/或基板)可以有各种形状和尺寸，因此，“一个边缘”的描述可能不那么清楚地适用于某些情况。鉴于本公开内容对于本领域技术人员而言将是明显的是，由于本文中所描述的传感器的新颖配置，可使对导体的电接入为与感测区域成基本上小于180度(从感测区域的几何中心测量)。这不同于需要从几乎整180度进行电接入的传统的行-列传感器。在一实施例中，可使对导体的电接入为与感测区域成小于120度(从感测中心的几何中心测量)。在一实施例中，可使对导体的电接入为与感测区域成小于90度(从感测中心的几何中心测量)。在一实施例中，可为使对导体的电接入与感测区域成小于45度(从感测中心的几何中心测量)。
图3示出了滑动传感器300的另一个实施例的示意图。滑动传感器300包括总共四个触摸传感器导体302、304、306、308。在一实施例中，所述四个触摸传感器导体中的两个触摸传感器导体302、308用作驱动线路，而另两个触摸传感器导体304、306用作感测线路。相反配置也同样可适用。在一实施例中，使用桥将两个交叉的触摸传感器导体304、306导电地分开。在一实施例中，两个交叉的触摸传感器导体在单独的层上。在一实施例中，两个交叉的触摸传感器导体在同一基板的前侧和背侧上。两个交叉的触摸传感器导体在单独的基板上。不交叉的触摸传感器302、308可以但不需要在相同层或不同层上或在相同基板或不同基板上。如以上所讨论的，在一实施例中，触摸传感器导体可以是曲线或包括曲线以代替仅直线。为了作为触摸传感器的一部分进行操作，触摸传感器导体被配置为允许驱动电路或感测电路(未图示)附连至该触摸传感器导体。
在图3中所示的实施例中，可将所有触摸传感器导体接入到滑动传感器300的单个边缘上。这允许滑动传感器300用于在四个侧面中的三个侧面上提供了很小的边框空间的应用中。尽管将滑动传感器300示出为具有可供单元的一端处的连接接入的触摸传感器导体，但应注意，在一实施例中，可以将这样的接入点(例如，用于驱动电路和感测电路的连接点)放置在滑动传感器300的相对端上。在一实施例中，可以使接入点位于滑动传感器300上的任何位置处，然而，如鉴于本公开内容对本领域普通技术人员来说是明显的，在从触摸传感器导体引出或引至触摸传感器导体的布线中，需要注意以确保布线不产生对传感器信号的干扰(例如，对感测到的响应的干扰)。
在所示的实施例中，非交叉触摸传感器导体302、308彼此平行，而交叉触摸传感器导体304、306不彼此平行。通过该配置并提供了驱动线路具有正交信号，非交叉触摸传感器导体302、308与交叉触摸传感器导体304、306之间的关系沿滑动传感器300的长度方向变化。如上文所讨论的，信号可能在时间、频率和/或代码上正交。在一实施例中，再次在多个驱动线路上采用正交信号，将触摸传感器导体302、304、306、308取向成使得沿着滑动传感器300的长度的任何给定线性位置对应于每个驱动线路与每个感测线路之间的唯一距离。在一实施例中，再次在多个驱动线路上采用正交信号，将触摸传感器导体302、304、306、308取向成使得沿着滑动传感器300的长度的任何给定线性位置对应于每个驱动线路与每个感测线路之间的唯一触摸增量。
在一实施例中，在分开的时间刺激两个驱动线路。在一实施例中，在交替的时间刺激两个驱动线路使得当所述驱动线路中的一个驱动线路被刺激时另一个驱动线路不被刺激，且反之亦然。这允许驱动线路使用相同的刺激信号。
虽然将非交叉触摸传感器导体302、304示出为与滑动传感器300的纵向方向平行的直线，但该取向不是必要的或必需的。在一实施例中，所述非交叉触摸传感器302、304中的一个或多个非交叉触摸传感器不是直的。在一实施例中，所述非交叉触摸传感器302、304中的一个或多个非交叉触摸传感器是弯曲的。
在一实施例中，仅需要所述非交叉触摸传感器302、304中的一个非交叉触摸传感器。换言之，在一实施例中，滑动传感器300利用三个触摸传感器导体302、304、306进行操作。在一实施例中，仅需要所述交叉触摸传感器302、304中的一个交叉触摸传感器。换言之，在一实施例中，滑动传感器300利用三个触摸传感器导体302、304、308进行操作。三触摸传感器导体滑动传感器300可以使用一个或两个驱动线路以及一个或两个感测线路。
因此，作为这样的三触摸传感器导体滑动传感器300的许多示例中的一个示例，使用非交叉触摸传感器导体302作为驱动线路，并且使用交叉触摸传感器导体304、306作为感测线路。驱动线路与每个感测线路之间的距离受到上移和下移滑动传感器300的反向影响。在这样的实施例中，驱动线路与每个感测线路之间的耦合可以受到上移和下移滑动传感器300的影响，即，当驱动线路302与感测线路304之间的耦合增加时(例如当触摸对象在图示上越低并且因此触摸传感器导体302、304靠近在一起时)，驱动线路302与感测线路306之间的耦合减少(例如当触摸对象在图示上越低并且触摸传感器导体302、306更远离)。
因此，作为这样的三触摸传感器导体滑动传感器300的一个图示，使用非交叉触摸传感器导体302作为感测线路，并且使用交叉触摸传感器导体304、306作为驱动线路。在这样的实施例中，对于朝向滑动传感器300的底部的触摸对象位置(如在图示中被取向的那样)而言，对于驱动线路304上的刺激信号，预期在感测线路302上看到与驱动线路306上的刺激信号相比而言更大的触摸增量。
作为这样的三触摸传感器导体滑动传感器300的进一步图示，使用非交叉触摸传感器导体302、308作为感测线路，并且使用交叉触摸传感器导体304作为驱动线路。在这样的实施例中，对于朝向滑动传感器300的底部的触摸对象位置而言，对于驱动线路304上的刺激信号，预期在感测线路302上看到与感测线路308上看到的触摸增量相比而言更大的触摸增量。
在一实施例中，将传感器300实现为使得至少交叉触摸传感器306、306不在同一层上或被桥导电隔离，两个感测线路304、306定位为在左侧和右侧直线垂直，且两个驱动线路304、306定位在对角线上。在其中非交叉触摸传感器导体302、308是感测线路且交叉触摸传感器导体304、306是驱动线路且其中两个触摸传感器导体302、304是在一层上而另两个触摸传感器导体306、308在另一层上的这样的实施例中，将以滑块形式的单侧驱动传感器配置为使得：
(i)当在其顶部处触摸时，
1)感测线路302上的触摸增量相对于驱动线路306较大，并且相对于驱动线路304较低；
2)感测线路308上的触摸增量相对于驱动线路306较低，并且相对于驱动线路304较大；
(ii)当在其中部处触摸时，
1)感测线路302上的触摸增量相对于驱动线路306和驱动线路304大致相同；
2)感测线路308上的触摸增量相对于驱动线路306和驱动线路304大致相同；
(iii)当在其底部处触摸时，
1)感测线路302上的触摸增量相对于驱动线路306较低，并且相对于驱动线路304较大；
2)感测线路308上的触摸增量相对于驱动线路306较大，并且相对于驱动线路304较低；
该结果可从单个边缘访问。更一般地，可由触摸检测逻辑来使用两个感测线路302、308的绝对触摸增量以确定触摸与右侧和左侧相距多近，并且增量的差异可用于确定触摸在垂直轴上从下到上的位置。
图4示出了双触摸传感器导体402、404滑动传感器400的又另一个实施例的示意图。图4中所示的实施例与图2中所示的实施例相似，然而，滑动传感器400中的两个触摸传感器导体中的一个触摸传感器导体404是弯曲的。在一实施例中，可以使用二阶曲线。在一实施例中，可以将曲线给予触摸传感器导体402、404中的一个或多个触摸传感器导体。在一实施例中，触摸传感器导体402、404中的一个或多个触摸传感器导体是弯曲的以影响由感测电路(未图示)在感测线路上感测到的触摸增量。在一实施例中，触摸对象的影响通常随着电容耦合触摸传感器导体之间的距离的平方而减少。因此，配置触摸传感器导体以使得它们的间隔是(或接近)二阶曲线可以在触摸对象沿滑动传感器400移动时提供更线性的触摸增量响应。在一实施例中，所述触摸传感器导体中的一个或多个触摸传感器导体是弯曲的，使得感测到的信号与触摸位置更线性地相关。在一实施例中，所述触摸传感器导体中的一个或多个触摸传感器导体是弯曲的，以使感测到的信号与触摸位置线性地相关。
可以以水平串联的方式使用滑动传感器100、200、300和400以提供X定位。转至图5，示意性地展示了用于检测触摸的传感器的实施例。传感器500包括两组触摸传感器导体502、504。两组触摸传感器导体502、504被示出为直线，但如上文所讨论的，也可以是曲线，并且的确可以是曲线的以增加响应(例如，触摸增量)相对于驱动线路/感测线路对的线性度。在一实施例中，采用两组触摸传感器导体502、504中的一组触摸传感器导体作为驱动线路，而采用另一组触摸传感器导体502、504作为感测线路。
在一实施例中，图5中示出的触摸传感器导体的垂直/对角线对可以配置和表现为如结合图2所描述的那样。在一实施例中，图5中示出的触摸传感器导体的垂直/对角线/垂直三联可以配置和表现为如与结合图3所描述的三触摸传感器导体实施例相结合地描述的那样。应注意，图5中所示的实施例任意地包含偶数个触摸传感器导体，但是同样可以具有奇数个触摸传感器导体，例如，在所示的最后一个触摸传感器导体的右侧具有附加的垂直触摸传感器导体。
图5中所示的配置以及鉴于本公开内容对于本领域技术人员而言明显的该配置的变体可用于感测触摸传感器500上的X和Y位置。在一实施例中，根据本公开内容的传感器中的驱动线之间路的间隔可以但不是必须落在4mm至5mm的范围内。在一实施例中，根据本公开内容的传感器中的驱动线之间路的间隔可以小于4mm。在一实施例中，根据本公开的传感器中的驱动线路之间的间隔可以超出5mm。类似地，在一实施例中，根据本公开的传感器中的感测线路之间的间隔可以但不是必须落在4mm至5mm的范围内。在一实施例中，根据本公开的传感器中的感测线路之间的间隔可以小于4mm。在一实施例中，根据本公开的传感器中的感测线路之间的间隔可以超出5mm。
如上文讨论的那样识别垂直(“Y”)方向上的触摸位置(如图示中所示)。水平(“Y”)方向上的触摸位置被检测为触摸对象中发生的水平偏移。考虑例如靠近左上角的触摸传感器500并朝向右上角水平移动的手指：当在左上角时，在第一对驱动和感测线路(例如，最左侧的示出的导体和第二靠近左侧的示出的导体)之间将看到给定幅度的触摸增量；当手指向右移动时，触摸增量的幅度将减小，因为下一对驱动和感测线路上的触摸增量的幅度增加(例如，在第三靠近左侧的导体与从左数第四个所示的导体之间)。这将在面板上继续。上述分析忽略了可从第二导体与第三导体以及第四导体与第五导体之间的相互作用中收集的附加信息在一实施例中，这些触摸增量在面板顶部附近会较弱，但是仍然可以提供用于定位触摸物体的有价值的信息。在其中用正交信号来对驱动线路进行驱动并且感测电路可感测每个感测线路上存在的每个正交信号的量的实施例中，鉴于本公开内容，对于本领域技术人员而言将明显的是，即使缺少任何节点(即，驱动线和感测线之间的交叉点)，来自触摸传感器500的感测信息也足以计算触摸物体的X和Y位置。
图5中所示的配置以及鉴于本公开内容对于本领域技术人员而言明显的该配置的变体可提供所有的连接来驱动和感测位于一个边缘上的电路，由此允许用于具有对至少三侧的边缘约束的设计中。如将在下文中更详细讨论的，必须注意将触摸后传感器驱动线与触摸后传感器感测线屏蔽开，以使一个线路不影响另一个线路。在一实施例中，在一个边缘上提供用于一组触摸传感器导体502的连接，而在另一个边缘上提供用于另一组触摸传感器导体504的连接。这样的配置可以减少或消除屏蔽要求。此外，在一实施例中，这样的配置可以用于保持刺激电路与感测电路物理上分开。
图6示出了用于检测触摸的传感器的另一个实施例的示意图。类似于传感器500，传感器600包括类似于502、504的两组触摸传感器导体602、604。图6中示出的实施例与图5实施例不同之处在于，图6中示出的实施例包含第三组触摸传感器导体606。在一实施例中，传感器600的交叉导体603、604在单独的层上(所述层可以在同一基板的相对侧或在同一基板上和/或内，或者所述层可以在两个独立的基板上和/或内)。在一实施例(参见图8)中，传感器800的交叉导体804、806在同一层上，但是由桥分开。在一实施例中，交叉导体804、806由ITO(铟锡氧化物)制成，并且ITO桥用于在所述交叉导体804、806交叉处将交叉导体804、806分开。
回到图6，必须使用三组触摸传感器导体602、604、608中的至少一组触摸传感器导体作为驱动线路，并且必须使用三组触摸传感器导体中的至少一组触摸传感器导体作为感测线路；触摸传感器600中的第三组触摸传感器导体可以是驱动线路或感测线路。
在一实施例中，两组交叉触摸传感器导体804、806都被采用作为感测线路，而一组非交叉触摸传感器导体被采用作为驱动线路。在一实施例中，两组交叉触摸传感器导体804、806都被采用作为驱动线路，而一组非交叉触摸传感器导体被采用作为感测线路。在一实施例中，采用一组交叉触摸传感器导体804作为感测线路，并且采用一组非交叉触摸传感器导体和另一组交叉触摸传感器导体作为驱动线路。在一实施例中，采用一组交叉触摸传感器导体804作为驱动线路，并且采用一组非交叉触摸传感器导体和另一组交叉触摸传感器导体作为感测线路。不管如何选择驱动和感测线路，上文所述的技术可分辨触摸对象的X和Y坐标。在一实施例中，感测电路从感测线路接收到足够的信息以分辨多个触摸对象的X和Y坐标。
在一实施例中，对驱动线路和感测线路的分配是动态的，并且随时间推移而变化。因此，例如，将三组触摸传感器导体称为A、B和C，并且使用“上撇号”标记(例如，A’)来示出驱动线路，在一实施例中，对于第一扫描或第一帧，所述组是A’、B和C，对于第二扫描或第二帧，所述组是A、B’、C，并且对于第三扫描或第三帧，所述组是A、B、C’——在一实施例中，重复该序列。在另一个实施例中，对于第一扫描或第一帧，所述组是A’、B’、C，对于第二扫描或第二帧，所述组是A、B’、C’，并且对于第三扫描或第三帧，所述组是A’、B、C’。再次，在一实施例中，重复该序列。
图6中所示的配置以及鉴于本公开内容对于本领域技术人员而言明显的该配置的变体可提供在一个边缘上的驱动和感测电路的所有连接，由此允许用于具有对至少三侧的边缘约束的设计中。如将在下文中更详细讨论的，必须注意将触摸后传感器驱动线与触摸后传感器感测线屏蔽开，以使一个线路不影响另一个线路。在一实施例中，在一个边缘上提供用于一组或两组触摸传感器导体的连接，而在另一个边缘上提供用于另一组或另两组触摸传感器导体的连接。在一实施例中，使用触摸传感器导体作为共享用于连接的共用边缘的驱动线路，并且使用触摸传感器作为共享用于连接的共用边缘的感测线路。在一实施例中，用于驱动线路的共用边缘与感测线路所使用的共用边缘是不同的边缘。在一实施例中，用于驱动线路的共用边缘与感测线路所使用的共用边缘是相对的边缘。这样的配置可以减少或消除屏蔽要求。此外，在一实施例中，这样的配置可以用于保持刺激电路与感测电路物理上分开。
图7A示出了可与例如图6中展示的用于检测触摸的传感器600相结合地采用的连接器700的示例(为了说明目的而使其部分穿透可见)。图7B示出了连接器700以及引线702和端子704在连接器的一侧上，而图7C示出了连接器700以及引线706和端子708在连接器的另一侧上。在图7A中以阴影的方式示出图7C中看到的引线706和连接708。在一实施例中，连接器700与传感器600组合使用。在一实施例中，引线702连接到非交叉触摸传感器导体602，且引线706连接到交叉触摸传感器导体604、606。连接器700适于用作传感器600的触摸传感器导体602、604、606与驱动和感测电路之间的连接的一部分，且因为引线702放置成连接到触摸传感器导体602并且引线706放置成连接到触摸传感器导体604、606，连接器700特别适合于以下实施例，其中：(i)非交叉触摸传感器导体602是驱动线路，并且交叉触摸传感器导体604、608是感测线路；或者(ii)非交叉触摸传感器导体602是感测线路，并且交叉触摸传感器导体604、608是驱动线路。接地710将连接器的前侧与背侧分开，以减轻引线702上的信号与引线706上的信号之间的混合或干扰。
当连接器700与传感器600相组合地被使用时，连接器700将来自非交叉触摸传感器导体602的电连接路由到端子704，并将来自交叉触摸传感器导体604、606的电连接路由到端子708。在一实施例中，端子704、708向连接器提供了容易的插件操作。在一实施例中，驱动电路和感测电路在与连接器700配合的边缘连接(未示出)上是可用的。
图9提供了说明性频分调制触摸检测器的功能框图。示意性地示出了传感器600(图6)。在一实施例中，经由包括数模转换器(DAC)236、238的驱动电路将刺激信号发射到触摸传感器230的驱动线路702，并且由包括模数转换器(ADC)244、246的感测电路来从感测线路706对时域接收信号进行采样。在一实施例中，被发射的信号是由信号发生器248、250产生的时域信号，该信号发生器248、250可操作地连接到DAC 236、238。在一实施例中，可操作地连接到系统调度器222的信号发生器寄存器接口块224负责基于调度发起时域信号的发射。在一实施例中，信号发生器寄存器接口块224与帧相位同步块226进行通信，这导致峰值到平均值滤波器块228向信号发生器块248、250馈送导致信号产生所需的数据。
在一实施例中，接收到的信号的变化反映了触摸板传感器600处的触摸事件(例如触摸增量)、噪声和/或其他影响。在一实施例中，在通过FFT块254将时域接收信号转换到频域之前，时域接收信号在硬门252中排队。在一实施例中，编码增益调制器/解调器块提供信号发生器块248、250和硬门252之间的双向通信。在一实施例中，时间滤波器块256和电平自动增益控制(AGC)块258被应用于FFT块254输出。在一实施例中，AGC块258输出用于证明热图数据并且被馈送到上采样(UpSample)块260。在一实施例中，上采样块260内插热图以产生更大的图，以努力提高团块检测(Blob Detection)块262的准确度。在一个实施例中，可以使用双线性插值来执行上采样。在一实施例中，团块检测块262执行后处理以区分感兴趣的目标。在一实施例中，团块检测块262输出被发送到触摸跟踪块264以在感兴趣的目标出现在连续或近端帧中时跟踪感兴趣的目标。在一实施例中，还可以将团块检测块262输出部件发送到多芯片接口266以用于多芯片实现。在一实施例中，结果从触摸跟踪块264被发送到触摸数据物理接口块270，用于通过QSPI/SPI进行短距离通信。
在一实施例中，每个通道有一个DAC。在一实施例中，每个DAC具有信号发射器，其发射由信号发生器感应的信号。在一实施例中，信号发射器由模拟驱动。在一实施例中，信号发射器可以是公共发射器。在一实施例中，信号由信号发生器发送，由系统调度器调度，向DAC提供数字值列表。每次重新启动数字值列表时，发射的信号都具有相同的初始相位。
在一实施例中，在单个集成电路中实现频分调制触摸检测器(缺少触摸板检测器)。在一实施例中，集成电路包括多个ADC输入以及多个DAC输出。在一实施例中，集成电路包括36个ADC输入以及64个正交DAC输出。在一实施例中，集成电路被设计成与一个或多个相同的集成电路级联，这提供了附加的信号空间，诸如128个、192个、256个或者更多个同步正交DAC输出。在一实施例中，ADC输出能够在正交DAC输出的信号空间内确定所述ADC输出中的每个ADC输出的值，并且由此可确定来自级联的IC的DAC输出的值以及ADC所驻留的IC上的DAC输出的值。
在诸如图9中所示的实施例中，因为触摸检测逻辑现在正在寻找例如在每个接收器上存在的4个段，则节拍(beat)Vpp是相当可控的，并且FFT中的整体基线信号很显著地增加。此外，整体传感器可以以与之前的传感器相比而言高得多的每个发射器的基线信号运行。
因为触摸检测逻辑正在寻找差分信号，所以可在特定的应用中提供一些共模抑制，这可能消除一些共模噪声源的影响。这种共模抑制对于特定应用的有效性至少部分取决于噪声是如何影响FFT大小的。
贯穿本公开内容，可以使用术语“触摸”、“接触”或其他描述符来描述由传感器检测到用户的手指、指示笔、物体或身体部位的事件或时间段。在一些实施例中，仅当用户与传感器或传感器包括在其中的设备物理地接触时，这些检测才发生。在其他实施例中，可以调谐传感器以允许检测悬停(hover)在触摸表面上方的一距离或以其他方式与触摸敏感设备分离的“触摸”或“接触”。因此，在本说明书中使用暗示对感测的物理接触的依赖性的语言不应该意味着所描述的技术仅应用于那些实施例；事实上，几乎全部的(若不是全部的话)本申请描述的内容将同等地应用于“触摸”和“悬停”传感器。
如本文所使用的，当用于识别未编号对象时，诸如第一和第二之类的序数词仅用于区分那些对象，并且不旨在创建对象的顺序或以其他方式限制所述序数词用于识别的对象。
以上实施例和偏好用于说明本发明。对于本专利来说，既不必要也不旨在概括或限定每种可能的组合或实施例。本发明人已经公开了足够的信息以准许本领域技术人员实践本发明的至少一个实施例。在不脱离如以下权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下，以上描述和附图仅用于说明本发明，并且部件、结构和程序的变化是可能的。例如，在不脱离本发明的情况下，可以按照不同的顺序实践以上所述的元件和/或步骤和/或按照特定顺序的以下权利要求书。因此，虽然已经参照本发明的实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和细节做出各种修改。

Claims (32)

1.一种触摸传感器，包括：
基板，所述基板具有感测区域以及第一导电元件、第二导电元件和第三导电元件；
所述第一导电元件和所述第二导电元件设置在所述基板上，使得所述第一导电元件和所述第二导电元件中的每一个导电元件的至少一部分在所述感测区域内，并且所述第一导电元件和所述第二导电元件被布置成：使得对于所述感测区域内的所述第一导电元件上的任何两个给定点而言，距所述感测区域内的所述第二导电区域上的每个点最近的点距离不同；
所述第三导电元件设置在所述基板上，使得所述第三导电元件的至少一部分在所述感测区域内，并且所述第三导电元件被布置成使得所述第三导电元件与所述第二导电元件交叉并与所述第二导电元件导电隔离；
所述第一导电元件和所述第三导电元件被布置成使得对于所述感测区域内的所述第一导电元件上的任何两个给定点，距所述感测区域内的所述第三导电元件上的每个点最近的点距离不同。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板具有第一边缘，并且所述第一导电元件、所述第二导电元件和所述第三导电元件在所述第一边缘上是电可接入的。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述第一导电元件、所述第二导电元件和所述第三导电元件当从所述基板的所述感测区域的几何中心测量时在所述感测区域的120度内全部都是电可接入的。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述第一导电元件、所述第二导电元件和所述第三导电元件当从所述基板的所述感测区域的几何中心测量时在所述感测区域的45度内全部都是电可接入的。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器，进一步包括：
第四导电元件，所述第四导电元件设置在所述基板上、至少部分地在所述感测区域内，所述第四导电元件与所述第一导电元件、所述第二导电元件和所述第三导电元件中的每一个导电元件导电隔离，并且所述第四导电元件被布置成使得：
对于所述感测区域内的所述第四导电元件上的任何两个给定点，距所述感测区域内的所述第二导电元件上的每个点最近的点距离不同，并且
对于所述感测区域内的所述第四导电元件上的任何两个给定点，距所述感测区域内的所述第三导电元件上的每个点最近的点距离不同。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述第一导电元件是驱动线路，且所述第二导电元件和所述第三导电元件是感测线路。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述第一导电元件是感测线路，且所述第二导电元件和所述第三导电元件是驱动线路。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器，进一步包括：
驱动电路，所述驱动电路操作地连接至所述第二导电元件和所述第三导电元件；
感测电路，所述感测电路操作地连接至所述第一导电元件和所述第二导电元件；
信号处理器，所述信号处理器被配置为：
确定所述第一导电元件与所述第二导电元件之间的第一触摸增量；
确定所述第二导电元件与所述第三导电元件之间的第二触摸增量；
确定所述第二导电元件与所述第四导电元件之间的第三触摸增量；
确定所述第三导电元件与所述第四导电元件之间的第四触摸增量；以及
基于所述第一触摸增量、所述第二触摸增量、所述第三触摸增量和所述第四触摸增量，确定所述触摸传感器上的触摸的位置。
9.一种触摸传感器，包括：
基板，所述基板具有感测区域，所述感测区域包括驱动导体和感测导体；
所述驱动导体和所述感测导体各自设置在所述基板上，使得对于所述感测区域内的所述驱动导体上的任何两个给定点，距所述感测区域内的所述感测导体上的每个点最近的点距离不同，以及
其中由所述传感器上的给定的触摸产生的触摸增量随所述触摸的位置而变化。
10.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，由给定触摸而产生的触摸增量与触摸位置相关联。
11.根据权利要求10所述的触摸传感器，其特征在于，所述位置是沿着以下导体中的至少一个导体的长度的一维坐标：所述驱动导体以及所述感测导体。
12.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板具有第一边缘，并且所述驱动导体和所述感测导体在所述第一边缘上是电可接入的。
13.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体和所述感测导体当从所述基板的所述感测区域的几何中心测量时在所述感测区域的120度内都是电可接入的。
14.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体和所述感测导体当从所述基板的所述感测区域的几何中心测量时在所述感测区域的90度内都是电可接入的。
15.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体和所述感测导体当从所述基板的所述感测区域的几何中心测量时在所述感测区域的45度内都是电可接入的。
16.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板具有第一侧，并且所述驱动导体和所述感测导体各自设置在所述第一侧上。
17.根据权利要求16所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体和所述感测导体当从所述基板的所述感测区域的几何中心测量时在所述感测区域的45度内都是电可接入的。
18.根据权利要求17所述的触摸传感器，其特征在于，驱动电路操作地连接至所述驱动线路，并且感测电路操作地连接至所述感测线路。
19.根据权利要求18所述的触摸传感器，其特征在于，由给定触摸而产生的所述触摸增量与触摸位置相关联。
20.根据权利要求16所述的触摸传感器，进一步包括：
第二驱动导体，所述第二驱动导体设置在所述基板上，使得所述第二驱动导体的至少一部分在所述感测区域内，并且所述第二驱动导体被布置成使得所述第二驱动导体与所述驱动导体交叉并与所述驱动导体导电隔离。
21.根据权利要求20所述的触摸传感器，其特征在于，所述第二驱动导体被布置成使得：对于所述感测区域内的所述第二驱动导体上的任何两个给定点，距所述感测区域内的所述感测导体上的每个点最近的点距离不同。
22.根据权利要求21所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板具有第二侧，并且通过将所述第二驱动导体设置在第二层上来将所述第二驱动导体与所述驱动导体导电隔离。
23.根据权利要求21所述的触摸传感器，其特征在于，由桥将所述第二驱动导体与所述驱动导体导电隔离。
24.根据权利要求16所述的触摸传感器，进一步包括：
第二感测导体，所述第二感测导体设置在所述基板上，使得所述第二感测导体的至少一部分在所述感测区域内，并且所述第二感测导体被布置成使得所述第二感测导体与所述感测导体交叉并与所述感测导体导电隔离。
25.根据权利要求24所述的触摸传感器，其特征在于，所述第二感测导体被布置成使得：对于所述感测区域内的所述第二感测导体上的任何两个给定点，距所述感测区域内的所述驱动导体上的每个点最近的点距离不同。
26.根据权利要求25所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板具有第二侧，并且通过将所述第二感测导体设置在第二层上来将所述第二感测导体与所述感测导体导电隔离。
27.根据权利要求26所述的触摸传感器，其特征在于，由桥将所述第二感测导体与所述感测导体导电隔离。
28.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板具有第一侧和第二侧，并且其中所述驱动导体设置在所述第一侧上，且所述感测导体设置在所述第二侧上。
29.根据权利要求9所述的触摸传感器，其特征在于，所述基板由堆叠在一起的多个部件部分组成，并且其中所述驱动导体设置在第一部件部分的一侧上且所述感测导体设置在第二部件部分的一侧上。
30.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体和所述感测导体中的至少一个导体笔直穿过所述感测区域。
31.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体和所述感测导体中的至少一个导体是穿过所述感测区域的二阶曲线。
32.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，所述驱动导体与所述感测导体之间的距离以被计算为产生沿所述驱动导体和所述感测导体的长度呈对触摸的线性响应的方式变化。
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