DE102011085578A1

DE102011085578A1 - Kapazitiver Sensor, Vorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102011085578A1
Application number: DE102011085578A
Authority: DE
Inventors: Jalil SHAIKH; Esat Yilmaz
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Neodron Ltd
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-05-03
Also published as: US20120105081A1; US8564314B2; US20140047706A1; CN102566840A; CN102566840B; TW201234282A; TWI522932B; US9465491B2

Abstract

Beispielhafte kapazitive Sensoren können in der Lage sein, die Gegenwart und den Ort einer Berührung zu bestimmen, und in der Lage sein, ein Fingerabdruckmuster zu bestimmen.

Description

Hintergrund
Ein Positionssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung durch einen Finger oder durch ein anderes Objekt, wie z. B. einen Stift, detektieren. Ein Berührungspositionssensor kann z. B. die Gegenwart und den Ort einer Berührung innerhalb eines Bereichs auf einer äußeren Grenzfläche des Berührungspositionssensors erfassen. In berührungsempfindlichen Anwendungen ermöglicht es der Positionssensor, direkt mit dem auf dem Bildschirm Dargestellten zu interagieren, anstelle einer indirekten Interaktion mit einer Maus oder mit einem Touchpad.
Berührungspositionssensoren können angebracht sein auf oder als Bestandteil von Vorrichtungen mit einer Anzeige zur Verfügung gestellt werden, wie z. B. Computern, persönlichen digitalen Assistenten, Satellitennavigationsgeräten, Mobiltelefonen, tragbaren Medienabspielgeräten, tragbaren Spielekonsolen, öffentlichen Informationskiosks und Kassensystemen. Berührungspositionssensoren sind auch als Steuerpanele auf Geräten verwendet worden.
Es gibt eine Anzahl von verschiedenen Arten von Berührungspositionssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen, kapazitive Berührungsbildschirme, etc. Ein kapazitiver Berührungsbildschirm kann z. B. einen Isolator beinhalten, der mit einem transparenten Leiter in einem bestimmten Muster beschichtet ist. Wenn ein Finger oder ein anderes Objekt die Oberfläche des Bildschirms berührt, so gibt es eine Änderung in der Kapazität. Diese Kapazitätsänderung kann zur Verarbeitung an eine Steuereinheit gesendet werden, um die Position der Berührung zu bestimmen.
Es gibt auch eine Anzahl verschiedener Arten von Fingerabdrucksensoren. Beispiele beinhalten optische Fingerabdrucksensoren, thermische Fingerabdrucksensoren und kapazitive Fingerabdrucksensoren.
Zusammenfassung
Offenbart werden Beispiele von kapazitiven Sensoren, die die Gegenwart und den Ort einer Berührung und ein Fingerabdruckmuster bestimmen können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Abbildungen zeigen beispielhaft und nicht einschränkend eine oder mehrere Implementierungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
1 illustriert schematisch ein erstes beispielhaftes kapazitives Auslesepanel, das einen Berührungspositionssensor und einen Fingerabdrucksensor beinhaltet;
2a illustriert schematisch eine Aufsicht auf einen Abschnitt eines beispielhaften kapazitiven Auslesepanels;
2b illustriert schematisch einen Querschnitt der relevanten Schichten einer Anordnung von Ansteuer- und Ausleseelektroden eines beispielhaften kapazitiven Auslesepanels, das zwei Substrate verwendet;
2c illustriert schematisch einen Querschnitt der relevanten Schichten einer weiteren Anordnung von Ansteuer- und Ausleseelektroden eines beispielhaften kapazitiven Auslesepanels, das ein Substrat verwendet;
3 illustriert schematisch die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die in einem kapazitiven Auslesepanel wie dem Panel aus 1 verwendet werden können;
4 illustriert schematisch ein weiteres beispielhaftes kapazitives Auslesepanel;
5 illustriert schematisch eine Anordnung von Ansteuer- und Ausleseelektroden des kapazitiven Auslesepanels aus 4;
6 illustriert schematisch ein weiteres beispielhaftes kapazitives Auslesepanel;
7 ist eine Querschnittszeichnung, die Abschnitte eines beispielhaften kapazitiven Fingerabdrucksensors und eines Fingers zeigt; und
8 illustriert schematisch ein weiteres Beispiel eines kapazitiven Auslesepanels und eines Elektrodenmusters sowie eines Beispiels einer Steuereinheit für dieses exemplarische Panel.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten mittels Beispielen dargelegt, um die relevante Lehre zu erläutern. Um eine unnötige Verschleierung von Aspekten der vorliegenden Lehre zu vermeiden, werden diejenigen Verfahren, Prozeduren, Komponenten und/oder Schaltungen, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind, auf einem vergleichsweise hohen Niveau beschrieben.
Im Folgenden wird im Einzelnen auf die in den begleitenden Figuren illustrierten und unten stehend diskutierten Beispiele Bezug genommen.
1 illustriert einen kapazitiver Sensor 100 mit einem Substrat 101. Der kapazitive Sensor 100 beinhaltet einen kapazitiven Berührungspositionssensor 103 mit einer Berührungsauslesefläche 103A und einem kapazitiven Fingerabdrucksensor 105 mit einer Fingerabdruckauslesefläche 105A.
Der Berührungspositionssensor 103 kann dazu eingerichtet sein, die Gegenwart und den Ort einer Berührung durch einen Finger, ein Stift oder dergleichen, zu erfassen. Der Fingerabdrucksensor 105 kann dazu eingerichtet sein, das Muster eines Fingerabdrucks zu bestimmen, das mit einem oder mehreren gespeicherten Fingerabdruckmustern verglichen werden kann, um zu bestimmen, ob eine Übereinstimmung zwischen den bestimmten und den gespeicherten Fingerabdruckmustern vorliegt. Gespeicherte Fingerabdruckmuster können ein oder mehrere Fingerabdruckmuster von einem oder mehreren spezifischen Benutzern beinhalten, um z. B. den Benutzer zu identifizieren. Gespeicherte Fingerabdruckmuster können allgemeine Muster für einen spezifischen Finger einer Hand beinhalten, inklusive des Zeigefingers, eines Mittelfingers, eines Ringfingers, des kleinen Fingers und des Daumens, um zwischen verschiedenen Fingern zu unterscheiden.
Der Berührungspositionssensor 103 kann lichtdurchlässig sein, so dass Licht, das von einer unter dem Berührungspositionssensor 103 befindlichen Lichtquelle emittiert wird, wie z. B. einer Hintergrundbeleuchtung oder einer Anzeige, für einen Benutzer des Berührungspositionssensors 103 sichtbar ist. Der Fingerabdrucksensor 105 andererseits befindet sich außerhalb der Berührungserfassungsfläche 103A und kann als solcher lichtdurchlässig sein oder nicht.
Anzeigen, die mit dem kapazitiven Sensor 100 verwendet werden können, beinhalten z. B. Flüssigkristallanzeigen, elektronische Tintenanzeigen, organische lichtemittierende Diodenanzeigen, Plasmaanzeigen, Elektronenstrahlröhren, usw.
In dem Beispiel der 1 sind der Berührungspositionssensor 103 und der Fingerabdrucksensor 105 jeweils mit getrennten gedruckten Schaltungen 107 bzw. 109 verbunden. Die gedruckten Schaltungen 107 und 109 können flexible gedruckte Schaltungen (FPCs) sein. Die FPCs können Verbindungen der Elektroden der beiden Sensoren 103 und 105 zu zwei Steuereinheiten zur Verfügung stellen. In anderen Beispielen können sowohl der Berührungspositionssensor 103 und der Fingerabdrucksensor 105 mit einem gemeinsamen FPC mit einem einzigen Verbinder zur Verbindung mit einer Steuereinheit verbunden sein.
Der Berührungspositionssensor 103 und der Fingerabdrucksensor 105 können jeweils unabhängig aus geeigneten kapazitiven Sensoren ausgewählt werden, inklusive Gegenkapazitäts- und Eigenkapazitätssensoren. Eigenkapazitätssensoren beinhalten individuelle Elektroden. Gegenkapazitätssensoren, wie sie in den meisten der unten stehenden Beispiele diskutiert werden, haben Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden. Elektroden der zwei kapazitiven Sensoren können auf zumindest einem der Substrate ausgebildet sein, das die beiden Sensoren gemeinsam haben, wie z. B. das Substrat 101 im Beispiel der 1.
Jede der 2a bis 2c zeigen Anordnungen von Ansteuerelektroden 201(x) und Elektroden 201(y) eines kapazitiven Sensors, z. B. für irgendeinen der Sensoren 103 und 105 aus 1.
Unter Bezugnahme auf 2a können die Ansteuerelektroden 201(x) und die Ausleseelektroden 201(y) eines kapazitiven Sensors elektrisch isoliert voneinander auf der gleichen Oberfläche des Substrats 211 angeordnet sein. Es versteht sich, dass die Auslese- und Ansteuerelektroden jede beliebige Form und Anordnung haben können. Zum Beispiel können die Ansteuerelektroden 201(x) die Ausleseelektroden 201(y) umschließen. Kapazitive Auslesekanäle 203 sind in der Auslesefläche in den Bereichen ausgebildet, an denen die Kanten der Ansteuerelektroden 201(x) und der Ausleseelektroden 201(y) aneinander angrenzen.
In anderen Beispielen können die Ansteuerelektroden 201(x) und die Ausleseelektroden 201(y) eines kapazitiven Sensors auf gegenüberliegenden Oberflächen eines isolierenden Substrats angeordnet sein, so dass das Substrat die elektrische Isolierung der Ansteuer- und der Ausleseelektroden voneinander übernimmt. Ein Beispiel einer derartigen kapazitiven Auslesepanelstruktur mit einem Substrat wird im Detail in Verbindung mit 2c diskutiert. In einem anderen Beispiel können die Ansteuerelektroden 201(x) und die Ausleseelektroden 201(y) auf verschiedenen Oberflächen ausgebildet sein, wobei ein Isolator zwischen den Ansteuer- und den Ausleseelektroden vorgesehen ist. Ein Beispiel einer derartigen kapazitiven Auslesepanelstruktur mit zwei Substraten wird im Detail in Verbindung mit 2b diskutiert.
Unter Bezugnahme zunächst auf 2b, die die relevanten Schichten einer kapazitiven Auslesepanelstruktur zeigt, können die Ansteuerelektroden 201(x) auf einem ersten Substrat 211a vorgesehen sein, und die Ausleseelektroden 201(y) können auf einem zweiten Substrat 211b vorgesehen sein. Die Ansteuerelektroden 201(x) und die Ausleseelektroden 201(y) sind voneinander durch eine Schicht aus nicht leitfähigem Material 207 getrennt, z. B. einem optisch klaren Klebstoff. Kapazitive Auslesekanäle sind an den kapazitiven Kopplungsknoten ausgebildet, die in den begrenzten Bereichen bestehen, in denen sich die Ansteuer- und die Ausleseelektroden 201(x) und 201(y) kreuzen und durch das nicht leitfähige Material 207 getrennt sind.
Ein Knotenauslesebereich umfasst jede oder im Wesentlichen jede Kreuzungsstelle, die durch eine Kreuzung aus einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode gebildet wird. Obwohl dies in diesem Beispiel nicht gezeigt ist, können manche Implementierungen eine transparente Deckschicht beinhalten. Die transparente Deckschicht kann auf den anderen Elementen des Auslesepanels befestigt sein und von diesem durch ein geeignetes Material beabstandet sein, wie z. B. einen optisch klaren Klebstoff.
In einer anderen Anordnung, die in 2c dargestellt ist, die die relevanten Schichten einer kapazitiven Auslesekanalstruktur zeigt, werden die Ausleseelektroden 201(y) und die Ansteuerelektroden 201(x) auf gegenüberliegenden Oberflächen des gleichen Substrats 211c ausgebildet. Das Substrat 211c kann aus einem isolierenden Material gebildet sein. Die kapazitiven Auslesekanäle sind an den kapazitiven Kopplungsknoten ausgebildet, die in dem lokalisierten Bereich um die Stellen herum bestehen, wo die Ansteuer- und Ausleseelektroden 201(x) und 201(y) übereinander hinweg führen und durch das isolierende Substrat 211c getrennt sind. Eine transparente Abdeckschicht 209 kann von den Ausleseelektroden 201(y) beabstandet sein. Ein geeignetes Material, wie z. B. eine optisch klare Klebstoffschicht 207, sorgt für den Abstand und befestigt die transparente Abdeckschicht 209 auf den Elektroden 201(y) und dem Substrat 211c.
Die verschiedenen Substrate und/oder die Abdeckschicht können aus einem transparenten nicht leitfähigen Material, wie z. B. Glas oder einem Kunststoff, ausgebildet sein. Kunststoffsubstrate und Abdeckschichten können besonders geeignet sein, wenn eine Flexibilität des kapazitiven Auslesepanels erforderlich ist. Beispiele von geeigneten Kunststoffsubstratmaterialien umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und Polycarbonat (PC). Beispiele von geeigneten Kunststoffmaterialien für die transparente Abdeckschicht 209 umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, Polycarbonat und Poly(methylmethacrylat) (PMMA).
Die 2b und 2c stellen zwei verschiedene Beispiele von Strukturen dar, die die Ansteuer- und Ausleseelektroden für ein Berührungsauslesepanel vom Gegenkapazitätstyp bilden. Andere Strukturen können ebenfalls verwendet werden. In den Beispielen der 2b und 2c können die Ansteuer- und Ausleseelektroden 201(x), 201(y) ein Muster in dem berührungsempfindlichen Bereich bilden, das ähnlich ist zu dem der 2a. Mehrere andere Elektrodenmuster, die Strukturen ähnlich zu den in 2b oder 2c gezeigten verwenden, werden im Hinblick auf spätere Beispiele diskutiert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann der kapazitive Fingerabdrucksensor 105 als eine kleinere Version des kapazitiven Berührungspositionssensor 103 implementiert werden. In dem Fingerabdrucksensor 105 werden individuelle Rippen eines Fingerabdrucks an Kanälen des Detektors erfasst. Im Gegensatz dazu kann der Berührungspositionssensor 103 dazu eingerichtet sein, die Position eines Fingers oder Stifts zu erfassen. Der Fingerabdrucksensor kann unter Verwendung von Verfahren und Materialien gebildet werden, die ähnlich sind zu den Verfahren und Materialien, die zur Bildung des Berührungspositionssensors 103 verwendet werden, mit Ausnahme verkleinerter Abmessungen und einer höheren Elektrodendichte. Die Elektroden sowohl des kapazitiven Berührungspositionssensors 103 und des kapazitiven Fingerabdrucksensor 105 können auf einem oder mehreren gemeinsamen Substraten ausgebildet sein, z. B. unter Verwendung der in 2a bis 2c gezeigten Substrate und Elektrodenanordnungen. Wie später diskutiert wird, können einige oder alle der Verarbeitungsschritte zur Ausbildung der Elektroden der Sensoren 103, 105 die gleichen sein.
3 illustriert eine weitere beispielhafte Elektrodenanordnung für den kapazitiven Sensor 100 aus 1, in diesem Fall mit Elektroden sowohl des Berührungspositionssensors 103 als auch des Fingerabdrucksensors 105. In dem Beispiel aus 3 enthält der Berührungspositionssensor 103 Ansteuerelektroden 301(x) und Ausleseelektroden 301(y), die auf verschiedenen Oberflächen von einem oder mehreren Substraten ausgebildet sind, die den beiden Sensoren gemein sind, z. B. in einer Art ähnlich zu der in 2b oder 2c dargestellten. Der Fingerabdrucksensor 105 enthält Ansteuerelektroden 303(x) und Ausleseelektroden 303(y), die auf verschiedenen Oberflächen des einen oder der mehreren gemeinsamen Substrate ausgebildet sind. Dargestellt sind Verbindungsleitungen 305 der Ansteuerelektroden, die aus den Ansteuerelektroden 301(x) herausführen, um diese mit einem FPC wie in 107 in 1 zu verbinden. Verbindungsleitungen 307 für die Ausleseelektroden sind für die Verbindung der Ausleseelektroden 301(y) mit dem FPC vorgesehen. Die Muster der Verbindungsleitungen sind lediglich beispielhaft dargestellt. Die Elektroden 303(x) und 303(y) des Fingerabdrucksensors 105 können durch Verbindungsleitungen auf einem FPC ähnlich zu dem FPC 109 in 1 verbunden sein.
Die Breite der Ansteuer- und Ausleseelektroden kann von der berührungsempfindlichen Anwendung abhängen, in der der Berührungspositionssensor 103 verwendet werden soll. Die Ansteuer- und/oder Ausleseelektroden des Gegenkapazitätsberührungspositionssensors 103 können bis zu 20 mm breit sein. In einem Beispiel, das ein transparentes leitfähiges Material, wie z. B. ITO verwendet, können Ausleseelektroden breiter als ungefähr 0,2 mm sein und die Ansteuerelektroden breiter als ungefähr 3 mm sein. In einem Beispiel, das eine Metallleitung verwendet, kann jede Leitung dicker als ungefähr 1 μm sein, aber die Breite der Elektroden kann nach wie vor im Bereich von ungefähr 3 mm oder größer liegen. Ähnliche Dimensionen können für Elektroden eines Eigenkapazitätsberührungspositionssensors gelten.
Die Ansteuer- und Ausleseelektroden 301(x) und 301(y) des Berührungspositionssensors 103 können jeweils aus einem leitfähigen Material gebildet sein. Geeignete leitfähige Materialien beinhalten transparente anorganische und organische leitfähige Materialien, wie z. B. ITO (Indiumzinnoxid), ATO (Antimonzinnoxid), Zinnoxid, PEDOT oder andere leitfähige Polymere, Kohlenstoffnanoröhrchen oder mit metallischen Nanodrähten imprägnierte Materialien.
Wenn ein transparentes leitfähiges Material, wie z. B. ITO, verwendet wird, um die Ansteuerelektroden 301(x) auszubilden, dann kann jede Elektrode aus massiven Blöcken des transparenten leitfähigen Materials gebildet werden. Für die Ansteuerelektroden 301(x) kann der Zwischenraum zwischen angrenzenden Elektroden so schmal wie möglich gemacht werden, um z. B. die Abschirmung der Ausleseelektroden (301(y) gegen das von der darunter liegenden Anzeige herrührende Rauschen zu verbessern. Unter Bezugnahme auf 1 kann zumindest 90% der Auslesefläche 103A durch transparentes leitfähiges Material der Ansteuerelektroden 301(x) bedeckt sein und der Zwischenraum zwischen angrenzenden Ansteuerelektroden 301(x) kann höchstens 300 μm betragen. In einem derartigen Beispiel ist im Wesentlichen die gesamte Fläche jeder Kreuzungsstelle durch die massiven Ansteuerelektrodenblöcke abgeschirmt.
In anderen Beispielen können die Ansteuer- und Ausleseelektroden 301(x) und 301(y) des Berührungspositionssensors 103 aus einem Netz oder einem anderen Muster aus feinen Leitungen eines undurchsichtigen leitfähigen Materials gebildet sein, das von der Größe und Struktur eine Lichtdurchlässigkeit durch die Netzelektroden ermöglicht. Geeignete opake leitfähige Materialien beinhalten Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Zinn und andere Metalle, die zur Verwendung in leitfähigen Verdrahtungen geeignet sind. Die feinen Leitungen können 1 μm bis hin zu 20 μm breit sein. Jede Elektrode kann ein Netz oder ein anderes Muster aus feinen Leitungen beinhaltet, die die geeignete Elektrodenbreite bilden. Schmälere Leitungen können die Sichtbarkeit für das bloße Augen verringern. Die feinen leitfähigen Leitungen der Elektroden einer Elektrodenschicht können so ausgebildet sein, dass bis zu 10% der Berührungsauslesefläche 103a durch das Elektrodenmaterial bedeckt ist. Die angegebenen Breiten und Abstände ermöglichen eine gute Transparenz des Auslesepanels. Eine Ausbildung des Leitungsmusters zur Verringerung des Abdeckungsgrads in Richtung der unteren Grenze des angegebenen Bereichs, z. B. 3% und weniger, erhöht die Transparenz und verringert die sichtbare Abschattungen oder andere Beeinträchtigungen der Anzeigequalität.
Wie bei den Elektroden des Berührungspositionssensors 103 können die Ansteuerelektroden 303(x) und die Ausleseelektroden 303(y) des Fingerabdrucksensors 105 aus 3 auf verschiedenen Oberflächen ausgebildet sein. Die Fingerabdruckansteuerelektroden 303(x) können auf der gleichen Substratoberfläche wie die Ansteuerelektroden 301(x) des Berührungspositionssensors 103 ausgebildet sein und die Fingerabdruckausleseelektroden 303(y) können auf der gleichen Substratoberfläche wie die Ausleseelektroden 301(y) des Berührungspositionssensors 103 ausgebildet sein.
In diesem Beispiel können die Fingerabdruckansteuer- und Ausleseelektroden 303(x) und 303(y) aus feinen Leitungen eines leitfähigen Materials gebildet sein, das ein opakes leitfähiges Material, wie ein Metall, sein kann. Ein leitfähiges transparentes Material kann jedoch verwendet werden, um die Fingerabdruckansteuer- und Ausleseelektroden 303(x) und 303(y) zu bilden, wie oben im Zusammenhang mit den Elektroden des Berührungspositionssensors 103 erläutert wurde. Bei manchen Beispielen können die Elektrodenleitungen 1 μm bis 20 μm breit sein und der Abstand zwischen den Elektrodenleitungen kann bis hin zu ungefähr 200 μm betragen. Die feinen Leitungen der Fingerabdruckansteuer- und Ausleseelektroden 303(x) und 303(y) können in der gleichen Weise gebildet werden, wie die Leitungen der Ansteuer- und Ausleseelektroden 301(x) und 301(y) des Berührungspositionssensors 103. Im Gegensatz zu den Elektroden des Berührungspositionssensors 103 kann die Breite und der Abstand jeder Elektrode des Fingerabdrucksensors 105 geeignet sein, um die Erfassung eines Fingerabdruckmusters zu ermöglichen. Es versteht sich, dass die Genauigkeit der Fingerabdruckbestimmung und dessen Abgleich mit der Anzahl von Kanälen in dem Fingerabdruckauslesebereich 105A zunimmt. Die Anzahl von Kanälen in dem Fingerabdruckauslesebereich 105A kann zumindest zum Teil von der Breite und dem Abstand der Fingerabdruckansteuer- und Ausleseelektroden 303(x) und 303(y) abhängen.
Die Elektroden des Berührungspositionssensors 103 und des Fingerabdrucksensors 105 können auf der gleichen oder den gleichen Substratoberflächen ausgebildet sein, wie oben beschrieben wurde. Darüber hinaus können die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungspositionssensors 103 und des Fingerabdrucksensors 105 aus dem gleichen Material und/oder mit dem gleichen Verarbeitungsschritt ausgebildet werden. Zum Beispiel können die Ansteuerelektroden 301(x), 303{x) durch ein Netz oder ein anderes Muster von feinen Leitungen eines opaken leitfähigen Materials, wie z. B. eines Metalls, ausgebildet werden. In einem derartigen Beispiel können die Ansteuerelektroden 301(x), 303{x) durch ein Muster aus feinen Leitungen eines opaken leitfähigen Materials gebildet werden. Da die Elektroden des Berührungspositionssensors 103 und des Fingerabdrucksensors 105 auf der gleichen Oberfläche oder den gleichen Oberflächen des Substrats liegen, können die Elektroden des Berührungspositionssensors 103 und des Fingerabdrucksensors 105 über ähnliche Verarbeitungsschritte ausgebildet werden.
Die Verbindungsleitungen 305 und/oder 307 des Berührungssensors 103 können in dem gleichen Verarbeitungsschritt und/oder aus ähnlichen Materialien gebildet werden, wie die Verbindungsleitungen für den Fingerabdrucksensor 105. Das Material und/oder die Verarbeitungsschritte, die zur Ausbildung der Verbindungsleitungen des Sensors 103 oder 105 verwendet werden, können ebenfalls verwendet werden, um die Elektroden des jeweils anderen Sensors 103 oder 105 auszubilden.
In dem Beispiel der 3 sind sowohl der Berührungspositionssensor als auch der Fingerabdrucksensor Gegenkapazitätssensoren, in denen Ansteuer- und Ausleseelektroden auf verschiedenen Oberflächen des Substrats oder der Substrate, die den beiden Sensoren gemein sind, ausgebildet sind. Der Berührungspositionssensor 103 und der Fingerabdrucksensor 105 können jedoch jede geeignete Form eines Kapazitätssensors haben, und die beiden Sensoren können vom gleichen oder von verschiedenen Typen sein. Beispiele von Typen von Sensoren, die entweder für den Berührungspositionssensor oder den Fingerabdrucksensor oder beide geeignet sind, beinhalten:
Eigenkapazitätssensoren, in denen Elektroden auf nur einer Oberfläche ausgebildet sind;
Gegenkapazitätssensoren, in denen Ansteuer- und Ausleseelektroden auf der gleichen Oberfläche ausgebildet sind;
Gegenkapazitätssensoren, in denen Ansteuer- und Ausleseelektroden auf verschiedenen Oberflächen von verschiedenen Substraten ausgebildet sind; und
Gegenkapazitätssensoren, in denen Ansteuer- und Ausleseelektroden auf gegenüberliegenden Oberflächen des gleichen Substrats ausgebildet sind.
In dem Fall, in dem Elektroden des Berührungspositionssensors 103 und/oder des Fingerabdrucksensors 105 auf mehr als einer Oberfläche ausgebildet sind, können ähnliche Materialien und/oder ähnliche Verarbeitungsschritte zur Ausbildung der Elektroden des Berührungspositionssensors und des Fingerabdrucksensors auf einer oder auf beiden Oberflächen verwendet werden.
4 illustriert einen weiteren exemplarischen kapazitiven Sensor 400, der einen Berührungspositionssensor 403 mit einer Berührungsauslesefläche 403A und einen Fingerabdrucksensor 405 mit einem Fingerabdruckauslesebereich 405A beinhaltet. In diesem Beispiel liegt der Fingerabdrucksensor 405 innerhalb der Grenzen des Berührungsauslesebereichs 403A. Außerdem können der Fingerabdrucksensor 405 und der Berührungspositionssensor 403 mit einem gemeinsamen FPC 407 verbunden sein. In anderen Beispielen können die Sensoren 403 und 405 mit getrennten FPCs verbunden sein. Die Elemente der 4 sind ähnlich zu denen in 3, wobei jedoch der Berührungsauslesebereich 403A jetzt den Fingerabdrucksensor 405 zusammen mit dem Fingerabdruckauslesebereich 405A umfasst.
5 zeigt eine beispielhafte Elektrodenanordnung für den kapazitiven Sensor 400 aus 4. Der Berührungspositionssensor beinhaltet Ansteuerelektroden 401(x) und Ausleseelektroden 401(y), und der Fingerabdrucksensor beinhaltet Ansteuerelektroden 405(x) und Ausleseelektroden 405(y). Die Elektroden der beiden Sensoren können auf verschiedenen Oberflächen des einen oder der mehreren gemeinsamen Substrate ausgebildet sein. Die Elektroden des Berührungspositionssensors 403 und des Fingerabdrucksensors 405 können jeweils mit geeigneten Abmessungen unter Verwendung von ähnlichen Materialien und Prozessen ausgebildet werden, wie sie oben im Zusammenhang mit 1–3 beschrieben wurden. Da der Fingerabdrucksensor 405 in dem Berührungserfassungsbereich 403A liegt, kann der Fingerabdrucksensor 405 ausgebildet sein, um die optischen Mindestanforderungen, wie z. B. Lichtdurchlässigkeit, des Berührungspositionssensors 403 zu erfüllen.
In der Anwendung können Daten entsperrt und/oder eine Anwendung gestartet werden, nachdem ein Fingerabdruck unter Verwendung des Fingerabdrucksensors 405 bestimmt wurde, woraufhin die Auslesung eines Fingerabdrucks für einen längeren Zeitraum nicht mehr erforderlich ist. Wenn der Fingerabdrucksensor 405 nicht zur Erfassung eines Fingerabdrucks erforderlich ist, kann er für eine Berührungserfassung verwendet werden, in Kombination mit dem Berührungspositionssensor 403. Demzufolge kann der Fingerabdrucksensor 405 umschaltbar sein zwischen einem Fingerabdruckauslesemodus und einem Berührungserfassungsmodus. Jeder Kanal des Fingerabdruckauslesebereichs 405A kann zusammen mit den Kanälen außerhalb des Fingerabdruckauslesebereichs 405A verwendet werden, damit die Gesamtheit des Berührungsauslesebereichs 403A berührungsempfindlich wird.
Die Dichte der Kanäle in dem Fingerabdruckauslesebereich 405A kann größer sein als die Dichte der Kanäle, die für die meisten berührungsempfindlichen Anwendungen erforderlich ist, wie z. B. die Erfassung der Gegenwart und des Ortes eines Fingers oder eines Stifts. Wenn z. B. der Fingerabdruckauslesebereich 405A n Fingerabdrucksensorkanäle zur Verwendung in einem Fingerabdruckauslesemodus enthält, dann können die Signale von diesen Kanälen kombiniert werden, um m Kanäle in dem Berührungsauslesemodus zur Verfügung zu stellen, wobei 1 ≤ m < n ist. Dies ermöglicht die Erfassung der Gegenwart und des Ortes einer Berührung in dem Fingerabdruckauslesebereich 405A ohne dass die Verarbeitung von Signalen erforderlich wäre, die von all den Kanälen in dem Fingerabdruckauslesebereich 405A empfangen werden.
6 illustriert einen beispielhaften kapazitiven Sensor 600 mit einem Berührungspositionssensor 603, der einen Berührungsauslesebereich 603A und einen Fingerabdrucksensor 605 hat. In manchen Beispielen kann ein Fingerabdruck eines Individuums erkannt werden. In anderen Beispielen können mehrere Fingerabdrücke von einem Individuum erkannt werden. Die verschiedenen Fingerabdrücke können die eines bestimmten Benutzers sein, oder der Sensor kann die Fingerabdruckmuster verwenden, um zwischen verschiedenen Fingern einer Hand unabhängig von einem bestimmten Benutzer zu unterscheiden.
Ein unter dem kapazitiven Sensor 600 angeordnetes und zur Betrachtung durch den Berührungsauslesebereich 603A eingerichtetes Display kann eine bestimmte Applikation starten, die einem Benutzer in Form von Icons 607 präsentiert wird, und/oder Zugang zu spezifischen Daten gewähren, die nach erfolgter Erfassung eines spezifischen Fingerabdrucks durch den Fingerabdrucksensor 605 entsperrt werden. Die Bestimmung einer Berührung durch den Fingerabdruck eines Zeigefingers kann z. B. die Anwendung (1) starten, die Bestimmung einer Berührung durch den Fingerabdruck eines Mittelfingers kann eine zweite Anwendung (2) starten, und die Bestimmung einer Berührung durch einen Fingerabdruck des Ringfingers kann eine dritte Anwendung (3) starten. In anderen Beispielen können ein oder mehr Fingerabdrucksensoren analog zu dem Sensor 405 in dem Beispiel aus 4 innerhalb des Berührungsauslesebereichs 603A vorgesehen sein und an einem oder an mehreren Icons 607 ausgerichtet sein.
7 zeigt einen Abschnitt eines beispielhaften kapazitiven Fingerabdrucksensors 705 und einen Teil eines Fingers 700 im Querschnitt, um den Fingerabdruck zu zeigen, wenn der Finger 700 in Kontakt mit dem Fingerabdrucksensor 705 kommt und der Fingerabdrucksensor 705 in Betrieb ist, um Aspekte des Fingerabdrucks auszulesen. Der Fingerabdruck eines Fingers 700 enthält Rippen 701, die durch Zwischenräume 703 getrennt sind. Die Rippen 701 sind in Mustern angeordnet, wie z. B. Wirbel, Bögen und Schleifen. Wenn ein Finger 700 in die Nähe des Fingerabdrucksensors 705 kommt und diesen berührt, haben die Rippen 701 über einen Kanal des Sensors einen größeren Effekt auf die Kapazität an dem Kanal. Die Zwischenräume 703 zwischen den Rippen 701 haben einen kleineren Effekt oder keinen Effekt auf die Kapazität an einem Kanal. Auf diese Weise können individuelle Rippen 701 eines Fingerabdrucks an Kanälen des Fingerabdrucksensors 705 erfasst werden. Im Gegensatz dazu können Berührungspositionssensoren dazu eingerichtet sein, einen Finger oder Stift und eine mögliche Bewegung des berührenden Objekts an den Sensorkanälen des Berührungspositionssensors zu erfassen.
In einem anderen Beispiel, das in 8 schematisch dargestellt ist, kann der Auslesebereich 805A eines kapazitiven Sensors 805 umschaltbar sein zwischen einem Fingerabdruckauslesemodus und einem Berührungsauslesemodus. In dem Fingerabdruckauslesemodus kann ein Teil oder der gesamte Berührungsauslesebereich 805A als Fingerabdrucksensor arbeiten. In einem Berührungspositionsauslesemodus können die Signale von mehreren Kanälen miteinander kombiniert werden, um effektiv eine kleinere Anzahl von Kanälen zur Verfügung zu stellen.
Der kapazitive Positionssensor 805 beinhaltet Ansteuerelektroden 803(x) und Ausleseelektroden 803(y), die in dem Auslesebereich 805A auf verschiedenen Oberflächen von einem oder von mehreren gemeinsamen Substraten ausgebildet sind, ähnlich den Ansteuer- und Ausleseelektroden der früheren Beispiele. In diesem Beispiel sind alle Elektroden 803(x) und 803(y) in einer Größe und einem Abstand strukturiert, die geeignet sind, das Auslesen eines Fingerabdrucks zu ermöglichen. Die Anzahl der Kanäle pro Einheitsfläche des kapazitiven Auslesepanels 805 kann groß genug sein, um die Auflösung für eine Fingerabdruckfunktion zu liefern, ähnlich zu den Fingerabdrucksensoren in den früheren Beispielen, aber größer als in den Berührungspositionssensoren der früheren Beispiele.
Das kapazitive Sensorpanel 805 kann betrieben werden, um eine Auslesung einer Berührung oder eines Fingerabdrucks zu verschiedenen Zeiten durchzuführen. Ähnlich der Funktion des Beispiels aus 5 können Daten entsperrt werden und/oder eine Anwendung gestartet werden, nachdem ein Fingerabdruck bestimmt wurde, während der Sensor 805 in dem Fingerabdruckauslesemodus arbeitet. Für eine bestimmte Zeit danach kann eine Fingerabdruckauslesung unnötig sein und der Sensor 805 arbeitet in einem Berührungspositionsauslesemodus. Das in 8 dargestellte Auslesegerät oder System beinhaltet eine Steuereinheit 850. Die Steuereinheit 850 kann mit dem kapazitiven Sensor 805 kommunikativ verbunden sein. In dem Fingerabdruckauslesemodus kann die Steuereinheit 850 zur Erzielung der vollen Auflösung die Signale von allen Kanälen getrennt voneinander verarbeiten. In dem Berührungspositionsauslesemodus kann die Steuereinheit 850 Signale von Gruppen von Kanälen kombinieren, um effektiv eine kleinere Anzahl von Kanälen zur Auslesung der Berührungsposition und Bewegung zur Verfügung zu stellen. Je kleiner die Anzahl der Kanäle ist, desto kleiner ist die Auflösung, die aber eine schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit ermöglichen kann.
In dem Beispiel aus 8 beinhaltet die Steuereinheit 850 eine Ansteuereinheit 810, eine Ausleseeinheit 820, ein Speichergerät 830 und eine Verarbeitungseinheit 840. Das Speichergerät 830 kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit 840 und Daten speichern, die beim Betrieb der Verarbeitungseinheit 840 verwendet werden oder daraus resultieren. Die Steuereinheit 850 kann als einzelne integrierte Schaltung, wie z. B. in Form eines Universalmikroprozessors, eines Mikrocontrollers, eines programmierbaren logischen Geräts/Arrays, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder einer Kombination derselben zur Verfügung gestellt werden. In anderen Beispielen kann die Ansteuereinheit 810, die Ausleseeinheit 820 und die Verarbeitungseinheit 840 jeweils als separate Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden.
Die Verarbeitungseinheit 840 steuert die Ansteuereinheit 810, um Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden 803(x) anzulegen, um so Ladungen auf den Ausleseelektroden 803(y) zu induzieren, die die Ansteuerelektroden 803(x) kreuzen. Die Ausleseeinheit 820 liest Ladungen an den verschiedenen Kreuzungsstellen über die Ausleseelektroden 803(y) aus und die Ausleseeinheit 820 liefert Messsignale an die Verarbeitungseinheit 840, die eine Knotenkapazität darstellen. Um einen Betrieb in den beiden verschiedenen Auslesemoden zu ermöglichen, sind in einem Beispiel die Ansteuerelektroden 803(x) über ein oder mehrere erste Schaltelemente 870 mit der Ansteuereinheit 810 verbunden und die Ansteuerelektroden 803(y) sind über eine oder mehrere zweite Schaltelemente 860 mit der Ausleseeinheit 820 verbunden. Die Schaltelemente 860, 870 werden durch die Verarbeitungseinheit 840 gesteuert.
In dem Fingerabdruckauslesemodus steuert die Verarbeitungseinheit 840 die Schaltelemente 860 und 870 und die Ansteuer- und Ausleseeinheiten 810 und 820, um eine Erfassung von allen Kreuzungsstellen auf dem Sensorpanel 805 zu implementieren und die volle Ausleseauflösung zur Verfügung zu stellen. Jede Ansteuerelektrode 803(x) kann angesteuert werden, und Signale können von jeder Ausleseelektrode 803(y) erfasst werden. In dem Berührungspositionsauslesemodus steuert die Verarbeitungseinheit 840 die Schaltelemente 860 und 870 und die Ansteuer- und Ausleseeinheiten 810 und 820, um die Ansteuerung und Auslesung über eine kleinere Anzahl von Kanälen vorzunehmen. Ausgewählte Teilmengen der Ansteuer- und Ausleseelektroden können verwendet werden. In diesem Beispiel werden Ansteuersignale an Gruppen von Ansteuerelektroden 803(x) angelegt, die eine kleinere Zahl von Ansteuerkanälen bilden, und Signale werden von Gruppen von Ausleseelektroden 803(y) ausgelesen, die eine kleinere Anzahl von Auslesekanälen bilden.
In dem Fingerabdruckauslesemodus kann die Verarbeitungseinheit 840 Daten von der Ausleseeinheit 820 verarbeiten und eine Form eines Fingerabdrucks bestimmen, um einen bestimmten Finger der Hand eines Benutzers zu erkennen und/oder die Rippen eines Fingerabdrucks zu erfassen. Die Programmierung der Verarbeitungseinheit 840 kann den Prozessor in die Lage versetzen, ein ausgelesenes Rippenmuster mit Fingerabdruckdaten zu vergleichen, die in dem Speichergerät 830 gespeichert sind, um zu erkennen, welcher Finger der Hand das Sensorpanel 805 berührt hat und/oder das ausgelesene Rippenmuster mit dem Muster eines bestimmten bekannten Fingerabdrucks zu vergleichen. Die in dem Speichergerät 830 gespeicherten Fingerabdruckdaten können z. B. einen oder mehrere Fingerabdrücke von einem oder mehreren bestimmten Benutzern beinhalten. Zusätzlich zu oder anstelle der Speicherung von Fingerabdrücken können die in dem Speichergerät 830 gespeicherten Musterdaten allgemeine Muster zur Identifizierung eines bestimmten Fingers, wie z. B. eines Zeigefingers, eines Mittelfingers, eines Ringfingers, eines kleinen Fingers und eines Daumens, beinhalten, die verwendet werden können, um allgemein zwischen verschiedenen Fingern zu unterscheiden. In einem anderen Beispiel kann die Verarbeitungseinheit 840 programmiert sein, um ausgelesene Fingerabdruckdaten an eine höhere logische Ebene in einem Gerät weiterzuleiten, in dem das Panel 805 und die Steuereinheit 850 enthalten sind, um es der höheren logischen Ebene des Geräts zu ermöglichen, das ausgelesene Fingerabdruckmuster zu analysieren.
In dem Berührungsauslesemodus ist die Verarbeitungseinheit 840 dazu in der Lage, Daten von der Ausleseeinheit 820 zu verarbeiten und die Gegenwart und den Ort einer Berührung auf dem Panel 805 zu bestimmen. Die Verfolgung einer Berührungsbewegung kann die Erfassung einer Berührungsgeste ermöglichen.
Ein Prozess zur Herstellung der oben diskutierten kapazitiven Sensoren aus 1–8 beinhaltet die Strukturierung von Elektroden des Berührungspositionssensors und des Fingerabdrucksensors. In dem Fall, dass eine Schicht der Elektroden von einem oder von beiden Sensoren ITO beinhaltet, kann der Prozess zur Strukturierung der Elektroden auf dem jeweiligen Substrat die Abscheidung eines positiven oder negativen Fotolacks über unstrukturiertem ITO auf dem Substrat, die Belichtung des Fotolacks mit UV-Licht durch eine Maske mit dem geeigneten Muster, die Entwicklung des Fotolacks durch Auswaschen unbelichteten Fotolacks mit einem Lösungsmittel, und Wegätzen der belichteten ITO-Bereiche unter Verwendung eines geeigneten Ätzmittels beinhalten. Der belichtete Fotolack kann unter Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels entfernt werden.
Ein Beispiel eines geeigneten Ätzmittels zur Verwendung in der Entfernung belichteten ITOs ist eine Ätzsäure. Beispiele einer geeigneten Flüssigkeit zur Entfernung des Fotolacks beinhalten organische Lösungsmittel. Andere geeignete positive und negative Fotolacke, Ätzflüssigkeiten und Lösungsmittel können verwendet werden.
In einem weiteren Beispiel kann ITO auf einem Substrat abgeschieden werden, indem ITO unter Verwendung einer Schattenmaske mit einem für die Ausbildung der Elektroden in einer oben beschriebenen Form geeigneten Muster auf das Substrat gesprüht wird.
Organische leitfähige Materialien, wie z. B. PEDOT, können unter Verwendung von Druckverfahren, wie z. B. Tintenstrahldruck oder Siebdruck, strukturiert werden.
Die Elektroden der beiden Sensoren, die aus ITO oder PEDOT gebildet werden und auf der gleichen Oberfläche des gleichen Substrat gebildet werden, können zur gleichen Zeit in dem gleichen Verarbeitungsschritt oder den gleichen Verarbeitungsschritten ausgebildet werden.
Die Strukturierung von feinen Leitungen eines leitfähigen Materials für einen oder beide Sensoren kann die Abscheidung des Metalls oder eines anderen leitfähigen Materials durch Verdampfung durch eine Maske mit einem geeigneten Muster beinhalten.
In anderen Beispielen kann das Muster der feinen Metallleitungen für die Elektroden durch einen Druckprozess ausgebildet werden, in dem ein leitfähiges Material oder dessen Vorstufe gedruckt wird, z. B. durch Tintenstrahldrucken, um das geeignete Elektrodenmuster zu bilden. Für den Fall, dass eine katalytische Vorstufentinte verwendet wird, beinhaltet der Prozess die Verarbeitung der Vorstufentinte zur Umwandlung der Vorstufentinte in das endgültige leitfähige Material, z. B. durch nicht elektrische Plattierung. In einem anderen Beispiel kann das Substrat gleichförmig mit einer katalytischen fotoempfindlichen Tinte beschichtet sein. Die Tinte kann mit UV-Licht durch eine Fotomaske oder vektormäßig mit UV-Licht von einem Laser oder einer anderen geeigneten Lichtquelle belichtet werden und mit einem Lösungsmittel gespült werden, um die nicht belichtete Tinte zu entfernen. Die verbleibende Tinte kann in ein Galvanisierungsbad getaucht werden, um die feinen leitfähigen Leitungen zu bilden. Geeignete katalytische Tinten sind kommerziell erhältlich.
Wo die Elektroden des Fingerabdrucksensors und des Berührungssensors beide aus Leitungen des gleichen opaken leitfähigen Materials und auf der gleichen Oberfläche des gleichen Substrats ausgebildet sind, können die Elektroden beider Sensoren zum gleichen Zeitpunkt in dem oder den gleichen Verarbeitungsschritt(en) gebildet werden.
Obgleich verschiedene beispielhafte Prozesse zur Ausbildung der verschiedenen Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors und des kapazitiven Fingerabdrucksensors angegeben wurden, versteht es sich, dass jeder geeignete Weg zur Ausbildung dieser Elektroden und Leiter in Verbindung mit der hier zur Verfügung gestellten Offenbarung verwendet werden kann.
Die oben beschriebenen kapazitiven Sensoren können mit zahlreichen elektronischen Geräten verbunden werden. Beispiele der elektronischen Geräte beinhalten Computer, persönliche digitale Assistenten, Satellitennavigationsgeräte, Mobiltelefone, tragbare Medienabspielgeräte, tragbare Spielekonsolen, öffentliche Informationskiosks, Kassensysteme und Haushaltsgeräte. Zumindest manche dieser elektronischen Geräte können einen Zentralprozessor oder andere Verarbeitungsgeräte zur Ausführung von Programmanweisungen, einen internen Kommunikationsbus, verschiedene Arten von Speicher oder Speichermedien, zur Speicherung von Code und Daten, und eine oder mehrere Netzwerkschnittstellenkarten oder Ports für Kommunikationszwecke beinhalten.
Ein Fingerabdrucksensor, der in einem kapazitiven Sensor mit einem Berührungspositionssensor, wie oben beschrieben, enthalten ist, kann eine verbesserte Sicherheit von Daten zur Verfügung stellen, die in dem Speicher eines elektronischen Geräts gespeichert sind. Die Verwendung des Fingerabdrucksensors kann die Zugänglichkeit der Daten oder der ausführbaren Programme, die in einem derartigen elektronischen Gerät gespeichert sind, vereinfachen, indem die Anforderungen an einen Benutzer, sich ein oder mehrere Benutzernamen und/oder Passworte zu merken, verringert wird. Die Verwendung des Fingerabdrucksensors in einem kleinen oder tragbaren Gerät kann auch die Verfügbarkeit vereinfachen, indem Instanzen der potenziell unbequemen und zeitaufwändigen Prozesse zur Eingabe von Benutzernamen und/oder Passwörtern auf einer kleinen Tastatur oder einem kleinen Berührungsbildschirm des kleinen oder tragbaren Geräts verringert werden.
Verschiedene Abwandlungen können an den oben stehend beschriebenen Beispielen vorgenommen werden, und jede verwandte Lehre kann in zahlreichen Anwendungen angewendet werden, von denen hier nur einige beschrieben wurden. Mit den folgenden Ansprüchen wird beabsichtigt, alle Anwendungen, Modifikationen und Variationen, die in den wahren Umfang der vorliegenden Lehre fallen, zu beanspruchen.

Claims

Kapazitiver Sensor, umfassend: einen Berührungsauslesebereich und einen Fingerabdruckauslesebereich; zumindest ein Substrat; einen kapazitiven Berührungspositionssensor, der auf dem zumindest einen Substrat und in dem Berührungsauslesebereich enthalten ist und eine Vielzahl von Elektroden umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Erfassung von Gegenwart und Position einer Berührung in dem Berührungserfassungsbereich zu ermöglichen; und einen kapazitiven Fingerabdrucksensor, der auf dem zumindest einen Substrat und in dem Fingerabdruckauslesebereich enthalten ist und eine Vielzahl von Elektroden umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Identifikation des Fingerabdrucks eines auf dem Fingerabdruckauslesebereich platzierten Fingers zu ermöglichen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei der Fingerabdruckauslesebereich außerhalb des Berührungsauslesebereichs liegt.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei der Fingerabdruckauslesebereich innerhalb des Berührungsauslesebereichs liegt.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 3, wobei Elektroden innerhalb des Fingerabdruckauslesebereichs zwischen einem Fingerabdruckerkennungsmodus und einem Berührungsauslesemodus umgeschaltet werden können.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 4, wobei zumindest zwei Kanäle des Fingerabdrucksensors beim Betrieb in dem Berührungsauslesemodus kombiniert werden.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei: zumindest eine Vielzahl der Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors auf einer Oberfläche des Substrats liegen, und zumindest eine Vielzahl der Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors auf der Oberfläche des Substrats liegen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei eine erste Dichte der Vielzahl der Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors größer ist als eine zweite Dichte der Vielzahl der Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei die Elektroden des Berührungspositionssensors und die Elektroden des Fingerabdrucksensors ein leitfähiges Material gemeinsam haben.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 8, wobei das gemeinsame leitfähige Material ein opakes leitfähiges Material umfasst.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 8, wobei das gemeinsame leitfähige Material ein transparentes leitfähiges Material umfasst.
Auslesevorrichtung, umfassend: einen kapazitiven Sensor mit: ersten Elektroden, die sich in einer ersten Richtung in einem Auslesebereich des kapazitiven Sensors erstrecken; einem Isolator; und zweiten Elektroden, die von den ersten Elektroden durch den Isolator getrennt sind und sich in dem Auslesebereich des kapazitiven Sensors in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, erstrecken, wobei die ersten und die zweiten Elektroden einander kreuzen, um kapazitive Auslesekanäle in dem Auslesebereich des kapazitiven Sensors zu bilden, wobei die ersten und die zweiten Elektroden dazu eingerichtet sind, kapazitive Auslesekanäle in dem Auslesebereich des kapazitiven Sensors zur Verfügung zu stellen, die ausreichen, um eine Identifikation des Fingerabdrucks eines auf dem Auslesebereich des kapazitiven Sensors platzierten Fingers zu ermöglichen; und eine Steuereinheit, die mit den ersten und den zweiten Elektroden des kapazitiven Sensors gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist: eine erste Anzahl von Signalen von den kapazitiven Auslesekanälen in einen Fingerabdruckauslesemodus zu verarbeiten, um den Fingerabdruck des auf dem Auslesebereich des kapazitiven Sensors platzierten Fingers zu identifizieren, und eine zweite Anzahl von Signalen von den kapazitiven Auslesekanälen zu verarbeiten, um eine Berührung zu detektieren und eine Position der detektierten Berührung in dem Auslesebereich des kapazitiven Sensors in einem Berührungspositionsauslesemodus zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass die zweite Anzahl von Signalen, die in dem Berührungspositionsauslesemodus verarbeitet wird, kleiner ist als die Anzahl von Signalen, die in dem Fingerabdruckauslesemodus verarbeitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, Signale von allen kapazitiven Ausleskanälen in dem Fingerabdruckauslesemodus zu verarbeiten, und Signale zu verarbeiten, die durch Kombination von Signalen von Gruppen der kapazitiven Auslesekanäle in dem Berührungspositionsauslesemodus gebildet werden.
Verfahren zur Ausbildung eines kapazitiven Sensors mit den Schritten: Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht, die eine Vielzahl von ersten Elektroden eines kapazitiven Berührungspositionssensors auf zumindest einem Substrat in einem Berührungsauslesebereich und eine Vielzahl von ersten Elektroden eines kapazitiven Fingerabdrucksensors auf dem zumindest einen Substrat in einem Fingerabdruckauslesebereich umfasst; und Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht, die eine Vielzahl von zweiten Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors auf dem zumindest einen Substrat in dem Berührungsauslesebereich und eine Vielzahl von zweiten Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors in dem Fingerabdruckauslesebereich auf dem zumindest einen Substrat umfasst; wobei zumindest die ersten und zweiten Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors so ausgebildet sind, dass eine Dichte von kapazitiven Auslesekanälen zur Verfügung gestellt wird, die zur Auslesung eines Fingerabdrucks eines den Fingerabdruckauslesebereich berührenden Fingers ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei: das Substrat ein isolierendes Substrat ist, der Schritt der Ausbildung der ersten leitfähigen Schicht die erste leitfähige Schicht inklusive sowohl der ersten Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors als auch der ersten Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors auf einer ersten Oberfläche des isolierenden Substrats bildet, der Schritt der Ausbildung der zweiten leitfähigen Schicht die zweite leitfähige Schicht inklusive sowohl der zweiten Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors als auch der zweiten Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors auf einer zweiten Oberfläche des isolierenden Substrats bildet, und die zweite Oberfläche von der ersten Oberfläche verschieden ist, so dass das Substrat eine elektrische Isolierung zwischen den in der ersten leitfähigen Schicht gebildeten Elektroden und den in der zweiten leitfähigen Schicht gebildeten Elektroden zur Verfügung stellt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei: der Schritt der Ausbildung der ersten leitfähigen Schicht die erste leitfähige Schicht inklusive sowohl der ersten Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors als auch der ersten Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors auf einer Oberfläche eines ersten Substrats bildet, und der Schritt der Ausbildung der zweiten leitfähigen Schicht die zweite leitfähige Schicht inklusive sowohl der zweiten Elektroden des kapazitiven Berührungspositionssensors als auch der zweiten Elektroden des kapazitiven Fingerabdrucksensors auf einem zweiten Substrat getrennt von dem ersten Substrat bildet.