TW201005613A - Capacitive position sensor - Google Patents

Description

201005613 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電容位置感測器。更明確地說，本發明係 關於基於電容接近感測技術之類型之二維電容位置感測 器。此類感測器可被稱作二維電容轉換（2DCT)感測器。 2DCT感測器基於j貞測由指向物體之接近而引起之感測器 電極之電容耦合之擾動《•擾動之量測位置對應於指向物體 之量測位置。 【先前技術】 US 6,452,514 [6] ' US 7,148,704 [7]^ US 5,730,165 [8] 揭示先前技術之電容觸摸感測器。 2DCT感測器通常藉由人類手指或尖筆來致動。實例裝 置包括觸摸螢幕及觸摸敏感鍵盤/小鍵盤，例如，用以控 制消費型電子裝置/家用電器，及可能與下伏顯示器（例 如，液晶顯示器（LCD)或陰極射線管（CRT))結合。可併入 有2DCT感測器之其他裝置包括用在機器中以（例如）實現反 饋控制目的之筆輸入寫字板及編碼器。2DCT感測器能夠 借助於電容感測機構來至少報告與物體或人體部分之位置 有關之二維座標、直角座標或其他。 使用2DCT感測器之裝置已變得曰益普及且普通，不僅 與個人電腦結合且亦在多種其他用具中，例如個人數字助 理（PDA)、銷售點（p〇S)終端、電子信息及售票亭、厨房用 具及其類似物。因諸多原因，2町感測器通常優於機械 開關。舉例而言，2DCT感測器不需要活動部分且因此比 139720.doc 201005613 其機械對應物較不易於磨損。2DCT感測器亦可製成大小 相對j的使得可提供相應小且緊密封裝之小鍵盤陣列。 此外2DCT感測$可提供於環境密封之外表面/遮蓋面板 下此使，、用力潮濕環境中或存在灰塵或流體進入正被控 制之4置中的危險之環境中。又此外，製造商通常更喜歡 =基於2DCT感測器之介面用於其產品中，因為消費者通 予”心為此等介面比習知機械輸入機構（例如，按鈕）更具美 感。 2009年3月5日公開之WO 2009/027629 [9]描述一種電容 觸摸感測器’纟包含上覆有兩個感測電極之驅動電極之介 電面板。該等感測電極中之—個經定位以藉由第—感測電 極來屏蔽驅動電極，使得第—感測電極接收來自驅動電極 之所耦a之電荷之大多數，且第二感測電極主要暫存雜 訊包括兩個偵測器通道之感測電路連接至第一（耦合）及 第（雜tfl )感泪！I電極以分別接收信號樣本。肖$測電路可 操作以輸出藉由自第_信號樣本減去第二信號樣本以消去 雜讯而獲得之最終信號。 …'而在生產更小裝置為更流行及所要時，上述方法增 加大小及厚度，且可減小併入有具有2dct感測器之顯示 勞幕之裝置的解析度。此外，在製造期間需要額外步驟， 且因此歸因於需要更多組件而使成本增加。 歐'州專利EP 1821175 [10]描述一種減少2DCT觸摸感測 器上所收集之雜訊之替代解決方案。EP 1821175 [10]揭示 種具有觸摸感測器之顯示裝置，其經配置以使得二維觸 139720.doc 201005613 摸感測器上覆於顯示裝置上以形成觸摸敏感顯示螢幕。該 顯示裝置使用具有LCD像素之垂直及水平切換之lcd配 置。對於複數個感測器中之每一者，觸摸感測電路包括電 流偵測電路、雜訊消除電路及取樣電路，該感測器經配置 以形成二維感測器陣列。該電流偵測電路接收選通信號， 5亥選通信號為自LCD螢幕之水平及垂直切換信號而產生。 該選通信號用以在水平切換電壓信號可影響由該電流偵測 電路執行之量測之時期期間觸發該偵測電路之消隱。 2009年2月5日公開之WO 2009/016382 [11]描述一種用以 形成二維觸摸感測器之感測器，其可上覆於液晶顯示 (LCD)螢幕上。因此，可減少由LCD螢幕之共同電壓信號 引起之切換雜訊對物體偵測之效應。該感測器包含可操作 以量測感測元件之電容之電容量測電路及控制該電容量測 電路之充電循環之控制器電路。該控制器電路經組態以在 預定時間處及以與雜訊信號同步之方式來產生充電循環。 舉例而§，電荷轉移循環或「突發」可在來自顯示螢幕之 雜訊輸出信號之某些階段期間執行，即，在雜訊不顯著地 影響所執行之電容量測之階段時。因此，該感測器可經配 置以有效地拾取來自顯示螢幕之雜訊輸出且自動地使電荷 轉移突發同步，使之在雜訊輸出循環之階段期間發生。 隨附圖式中之圖21示意性地說明US 6,452,514或在2000 年7月27日公開之其等效案WO 00/44018 [1]之先前技術的 電極圖案之典型部分。逐行延伸之複數個驅動電極XI、 X2、X3及X4配置有逐列延伸之複數個感測電極γ 1、γ2、 139720.doc 201005613 Y3及Υ4，X電極與γ電極之間的交叉點或相交點形成感測 點或區域220之矩陣或網格。應理解，χ電極及γ電極不徑 直地相父，而為在垂直或2方向上偏移、正交於圖紙之平 面、由介電層（通常為在一側上支承X電極且在另一側上支 承Υ電極之基底面板）分離。每一個交叉之電極區域22〇充 §個鍵，使付由於鍵位置處兩個電極之間轉移之電荷量 ' 之改變來偵測身體（例如，使用者之手指）之存在。在此種 ❿ 配置下，經由連接105藉由驅動電路118來驅動電極Χ1、 Χ2,、Χ3及Χ4中之每一者，且經由感測通道丨丨6將其他電 極Yl、Y2、Y3及Y4連接至電荷量測電路丨18，感測通道 Π6偵測每個感測區域220處存在之電荷量。應瞭解，為簡 單起見，所有控制電路包括在單個電路丨丨8中。此等二維 電容轉換（2DCT)感測器通常用於包括觸摸敏感螢幕或觸摸 敏感鍵盤/小鍵盤（其用於（例如）消費型電子裝置及家用電 器中）之裝置。該2DCT為所謂之「主動」或「相互」類 ❹ 型，其中藉由驅動電極與一或多個之鄰近感測電極之間的 麵.合而引誘之改變來感測物體之接近。 在上述2DCT感測器中，使用内插來判定鄰近感測器之 . 物體或手指之位置。此係藉由在線性内插演算法中使用來 • 自被觸摸之感測區域及相鄰感測區域之信號來進行。然 而，為使内插準確，鄰近驅動電極之間的電場應為線性的 或至少已知的。若電極被緊密地放置在一起，則可假定兩 個電極之間的電場為線性的。即’在遠離電極時，電場以 線性方式減小》 139720.doc 201005613 隨著使用2DCT感測器之裝置之大小增加，需要較大面 積之2DCT感測器》為使2DCT感測器之面積增加之同時保 持相同之解析度及準確度（亦即，避免使用非線性内插 法）’可增加驅動電極及感測電極之數目。然而，此意謂 來自控制電路之所需要之連接之數目增加，此又導致更昂 貴之控制電路及增加之獲取時間，因為通常需要至少部分 串聯地進行對來自每一個感測區域之信號之獲取，因為歸 因於對驅動線及感測線及控制器通道（亦即，晶片引腳）數 目的限制使並非所有感測區域均可同時被輪詢。 隨附圖式中之圖22示意性地說明於2008年1 〇月9日公開 之US 2008/0246496 [2]之先前技術的電極圖案之典型部 分。該圖說明包含縱向（條）驅動電極丨52之電極之圖案。驅 動電極152經由驅動通道158及16〇耦接至控制器（未展示於 圖中）。每一個驅動通道將驅動信號供應給四個驅動電極 152之群組。驅動電極152各自藉由具有相同值之電阻器 170鍵或列而彼此連接。或者’可使用單個電阻條帶（未展 示於圖中）。在操作時，成群之驅動電極將接收不同值之 驅動信號。舉例而言’當驅動通道16〇連接至驅動信號且 驅動通道158連接至接地時，直接連接至驅動通道ι6〇之電 極將接收所施加之信號值，下面之驅動電極將接收所施加 信號值之三分之二，且再下面之驅動電極將接收所施加信 號值之二分之一。在上述實例中，該圖中直接連接至驅動 通道158之第四個電極將連接至接地。然而，可在驅動通 道158連接至驅動信號且驅動通道160連接至接地之情況下 139720.doc 201005613 重複上述方法。此有效地允許僅使用兩個驅動通道來驅動 四個驅動電極。該圖中展示之配置可重複且擴展至包括具 有各別電阻器之更多中間驅動電極。然而，上述方法僅適 合於該等驅動電極且不彳轉移給感測電極。該圖中所示之 感測電極與單個表面上之鄰近驅動電極交錯。然而，應瞭 解，圖中所示之驅動電極亦可用於二層或雙層設計。 因此，需要提供一種用於相互電容或主動類型之2dct

感測器之電極圖案’其可用於允許增加總的敏感面積大小 而無需引入更多感測通道。 【發明内容】 根據本發明之第一態樣，提供一種電容位置感測器，其 包含：複數個驅動電極’其在第一平面上在第一方向上延 伸’複數個感測電極，其在與該第—平面偏移之第二平面 上在第一方向上延伸，使得該感測電極與該驅動電極在複 數個父叉點處乂又，其共同形成位置感測陣列；其中感測 電極具有在第-方向上延伸、部分行程朝向每-鄰近感測 電極之分支’使得鄰近感測電極之分支之末端部分在第一 方向上彼此共同延伸，料分支被分離充分小的距離以減 夕對鄰近於共同延伸部分之該驅動電極之電容麵合。 在個實施例中，對於每一驅動電極，存在一組感測電 二刀支#提供在該第一方向上佔據鄰近感測電極之間的 品、一同i伸邙分。提供感測電極分支允許感測器被製成 子於、疋數目的感測通道在第一方向上具有較大廣度。 -他實施例中’對於每一驅動電極，存在在第二方向 139720.d〇c 201005613 上彼此偏移之多組感測電極分支，該多組提供在第一方向 上在不同各別區上延伸之各別共同延伸部分。增加每個驅 動電極之感測電極分支之數目允許感測器在無需增加感測 通道之數目的情況下被製成在第一方向上具有非常大之廣 度。 感測電極在第一方向上彼此分離距離Psense，且驅動電極 在第二方向上彼此分離距離Pdrive，其中：Psense/Pdrive=2m±1 , 其中「m」為每個驅動電極之感測電極分支之組數。驅動 電極間距卩川^較佳具有與設計該感測器所針對之觸摸物體 之觸摸大小相當的尺寸。設計該感測器所針對之觸摸物體 可為手指，例如具有直徑為8_10 mm之觸摸大小。亦可使 用尖筆。 在平面圖中每一驅動電極覆蓋完全封圍其相關聯之感測 電極分支的區域。換言之，在第二方向上或較佳亦在第一 方向上，感測電極之「佔用面積」位於其相關聯之驅動電 極内’或驅動電極之外圍位於向外超出與其相關聯之感測 電極。 驅動電極較佳大體上完全覆蓋第—平面，其中驅動電極 中之個別驅動電極與相鄰驅動電極分離小的間隙，其中該 間隙之尺寸經設計為充分小而不可見或幾乎不可見。、該^ 隙較佳小於大約⑽微米，例如具有IT〇驅動電極。小於 H 7〇、6〇或5G微米之間隙值亦可較佳。對於—些電 材料例如PET，可能難以製造此類小間隙，因此在_ 些例子中，間隙較佳小於大約25〇、2〇〇或15〇微米。 139720.doc 201005613 驅動及感測電極可為所提供之唯_電極層，二層式電極 構造導致例如用於觸摸敏感顯示器之透明實施例的改良之 光透射、較薄之整體構造及較低之成本。 種重要之組合為具有顯示模組之以上所界定之電容觸 . 誠測器。顯示模組(例如LCD或〇LED顯示面板)將通常配 , ^於第—層下方且遠離觸摸表面，使得自裝置之頂部至底 , 部或自外部至内部’組件為·介電層（其上表面將為觸摸表 • 面)_層2_基板-層卜顯示面板，其中顯示面板處於裝置外殼 或外殼層内部。在顯示器應用中，電極將可能由ιτ〇製 成。 纟一些實施丫列中，每一驅動及/或$測電極由導電材料 之連續薄片製成，例如ITO或金屬。在其他實施例中，每 -驅動及/或感測電極由高度導電材料之互連線之網或細 絲圖^製成，高度導電材料之互連線之該網或細絲圖案共 同界定每—電極。其他實施例使用連續薄片來用於電極類 • 型中之一者且使用網來用於其他電極類型。在網方法中， 互連線較佳具有《分小之寬度以便不可見或幾乎不可見。 其接著可由並非固有不可見之材料製成（例如，例如銅之 " 金屬）’但仍保持實際上不可見。 • 本發明可經實施以形成觸摸感測器位置之直角「xy」 網。實際上L電極可在第一線性方向上延伸且感測電 極在橫穿第一線性方向之第二線性方向上延伸，使得複數 個交又點形成網格圖案，例如正方形、菱形或矩形網格。 本發明亦可經實施以形成極座標「Γθ」網，其中驅動電極 139720.doc 201005613 弓狀地延伸且感測電極徑向地延伸，使得複數個交又點位 於一或多個弓狀路徑上。 本發明之另一態樣係關於一種用於電容觸摸感測器之觸 摸敏感面板’該觸摸敏感面板具有在第一層中配置於基板 之側上之複數個驅動電極及在第二層中配置於該基板之 另一側上之複數個感測電極，使得感測電極與驅動電極在 複數個交叉點處交又且彼此偏移基板之厚度，其中驅動電 極大體上完全覆蓋該第一層，且該驅動電極中之個別驅動 電極與鄰近驅動電極分離小的間隙。 根據本發明之第二態樣，提供一種用於電容觸摸感測器 之觸摸敏感面板，該觸摸敏感面板具有在第一層中配置於 基板之一侧上之複數個驅動電極及在第二層中配置於該基 板之另一侧上之複數個感測電極，使得感測電極與驅動電 極在複數個交叉點處交叉且彼此偏移基板之厚度，其中該 感測電極具有在第一方向上延伸之分支、部分行程朝向每 一鄰近感測電極，使得鄰近感測電極之分支之末端部分在 第一方向上彼此共同延伸，該等分支被分離充分小的距離 以減少對鄰近於共同延伸部分之驅動電極之電容耦合。 根據本發明之第三態樣，提供一種感測根據本發明之第 一態樣之二維位置感測器上的致動位置之方法，該方法包 含： 將驅動信號施加至複數個驅動電極中之每一者； 量測自複數個感測電極中之每一者接收之感測信號，該 感測信號表示驅動電極與感測電極之每一群組之間的該驅 139720.doc -12· 201005613 動信號之電容耦合之程度； 藉由在自該複數個感測電極中之每_者獲得之感測信號 之間進行内插來判定第一方向上之位置；以及 在藉由使用各自雜動信號循序地驅動該複數個驅動電極 之每者所獲得之感測信號之間進行内插來判定第二方 向上之位置。 根據本發明之替代模式，提供—種具有電極圖案之電容

感測器，電極圖案包含：複數個感測電極，其通常在橫跨 感測區域之y方向上延伸且在,方向上間隔開；其中感測電 極中之每—者之以向之廣度在本文中稱為脊；其中感測 電極中之每一者進一步包含在y方向上間隔開之複數個廣 二/、在本文中稱作在父方向及與X方向相反之X方向上自 脊延伸之第—分支，其在第二及妨向上自脊延伸之廣度 不：於鄰近脊之間的間隔；且其中感測電極中之每一者之 第刀支在與鄰近脊之第一分支相同的敏感區域之部分上 共同延伸。 電極圖案可進一人+ 匕3在X方向上延伸且在y方向上交錯 之複數個驅動電極，甘+ 八中驅動電極中之每一者在與感測電 極中之每一者之第—八 刀叉相同的感測區域之部分上在第一 及X方向上延伸。 驅動及感測電極可安番认甘> 置於基板之相對表面上。 驅動及感测電極可 J文置於不同基板之表面上。

電極圖案可進—A ^ ^ ^ VI 3與第一分支交錯之複數個第二、 第二或第四分支，复 ”节为支自鄰近脊之共同延伸彼此偏 139720.doc -13· 201005613 移。 根據本發明之另一態樣，提供一種包含電極圖案之二維 位置感測器，其中感測器可進一步包含控制器，其包含： 驅動單元，其用於將驅動信號施加至驅動電極；以及感測 單元，其用於量測自各別感測電極中之每—者接收之感測 心號，該感測k號表示驅動電極與感測電極中之每一者之 間的驅動信號之電容輕合之程度。 控制器可進一步包含處理單元，其用於根據藉由將驅動 仏號施加至驅動電極而獲得之感測信號之分析來計算與敏 感區域之相互作用之位置。 處理單元可操作以藉由在自複數個感測電極中之每一者 獲得之感測信號之間進行内插來判定X方向上之位置。 處理單元可操作以在藉由使用纟別驅動信號循序地驅動 複數個驅動電極中之每一者所獲得之感測信號之間進行内 插來判定y方向上之位置。 根據本發明之另一態樣，提供一種感測二維位置感測器 上的致動位置之方法，該感測器包含：電極圖案，其包含 複數個感測電極，該感測電極通常在跨越感測區域之又方 向上L伸且在X方向上間隔開，其中感測電極中之每一者 之y方向之廣度在本文中稱為脊，其中感測電極中之每一 者進一步包含在y方向上間隔開之複數個廣度，其在本文 中稱作在X方向及與χ方向相反之·乂方向上自脊延伸之第一 /刀支’其在第二及妨向上自脊延伸之廣度不大於鄰近脊 之-間的間⑮，且其中感測電極中之每—者之第—分支在與 139720.doc 201005613 鄰近脊之第一分支相同的敏感區域之部分上共同延伸；複 數個驅動電極’其在x方向上延伸且在y方向上交錯；其中 驅動包極中之每一者在與感測電極中之每一者之第一分支 相：的感測區域之部分上在第-及X方向上延伸；該方法 包3.將驅動信號施加至複數個驅動電極中之每一者；量 自複數個感測電極中之每一者接收之感測信號，該感測 信號：示驅動電極與感測電極之每一群組之間的驅動信號 電谷耗5之程度，藉由在自該複數個感測電極中之每一 者獲得之感測信號之間進行内插來判定乂方向上之位置； 以及在藉由使用各自驅動信號循序地驅動該複數個驅動電 極中之每一者所獲得之感測信號之間進行内插來判定y方 向上之位置。 【實施方式】 本文描述用於電容觸摸螢幕或2〇〇丁感測器之二電極層 構造。 圖1A及圖1B為用於電容觸摸螢幕或2DCT感測器之二電 極層構造的側視圖及透視圖之示意圖。層1〇1可大體上由 任何導電材料製成，且該層可經配置以在任何隔離基板 1〇2(例如，玻璃、PET、FR4等）之兩侧上彼此相對。基板 103之厚度並非關鍵。較薄之基板導致層之間的較高電容 耦合，在控制晶片中必須減輕該電容耦合。較厚之基板減 少了層與層之耦合，且出於此原因大體上更有利（因為所 量測之電容之變化為層與層之電容的較大分數，因此改良 了信號雜訊比）。典型之基板厚度範圍為自數十至數百微 139720.doc -15- 201005613 米。此外，將瞭解，介電層或隔離層可安置成上覆於層2 上之一電極層構造，以防止鄰近於2DCT感測器之物體與 層之表面接觸。此隔離層可為玻璃或塑膠層。 圖1C展不根據本發明之另一實施例圖丨a中所展示之用 於電令觸摸螢幕或2DCT感測器之二電極層構造的替代配 置之侧視圖。在圖1(：中，層1〇1安置於隔離基板1〇2之相同 表面上，由隔離層1〇8分離。額外介電或隔離層1〇4安置於 電極層上，以防止鄰近於2DCT感測器之物體與層表面接 觸。 圖1D展示根據本發明之另一實施例圖ία中所展示之用 於電谷觸摸螢幕或2DCT感測器之二電極層構造的替代配 置之側視圖。在圖1D中’層1〇1安置於隔離基板1〇2之相同 表面上’由隔離層1〇8分離。然而，電極層ι〇1安置於隔離 基板的距觸摸表面i 06最遠之表面上。顯示面板丨〇〇亦（以 陰影線）展示為配置於基板1〇2下方，其承載電極層101。 將理解’顯示面板與觸摸感測器之組合形成觸摸螢幕。顯 示面板亦可配合至如上文圖1C中所展示之配置。 圖1E展示根據本發明之另一實施例圖1 a中所展示之用 於電容觸摸螢幕或2DCT感測器之二電極層構造的替代配 置之側視圖。在圖1E中，層101中之每一者安置於兩個不 同隔離基板102之表面上。使兩個隔離基板合在一起，使 得兩個電極層1〇丨與觸摸螢幕106分離，且由隔離基板中之 一者分離。顯示面板亦可配合至如圖1E中所展示之配置。 圖2 A展示根據本發明之一實施例具有電阻性元件之驅動 139720.doc -16- 201005613 電極之電極圖案。層1為距觸摸表面最遠之層。傳輸電極 之陣列位於層1上，如圖2八中所展示。電極201經配置成沿 著第一軸202或y方向行進之一系列實心條。條2〇3之子組 連接至控制晶片’使得其可被驅動為上文所描述之傳輸_ 接收配置中之傳輸器。受驅動條2〇3包括最外之條及隨後 之在剩餘受驅動條之間的均勻間隙204。使用鏈21 〇中之電 阻性元件206來連接中間條2〇5，鏈之末端連接至兩個鄰近 之受驅動203條。受驅動條203將被稱作受驅動又條，且電 阻性連接之條205將被稱作電阻性X條。 圖2B、2C及2D展示形成電阻性元件206之三種不同方 式。即’電阻性元件206可藉由在觸摸螢幕之邊緣處以 「蜿蜒」圖案207使用電極材料自身之固有電阻而形成（見 圖2B) ’或可為在邊緣處之絲網印製電阻性材料2〇8(見圖 2C)’或可為圖案之邊緣處（見圖2D)或單獨電路上之實體 離散電阻器209。後一選項實質上增加了互連連線，但在 某些設計中可為有利的。 電阻性鏈210用於充當傳統之分壓器，使得傳輸信號之 振幅在一個受驅動X條與鄰近之受驅動X條之間漸進地衰 減。如此描述之該組受驅動及電阻性條將被稱作「區段」 211。藉由使用此鏈，若稱使用具有峰間電壓V 307的相對 於0 V 306之脈衝列305驅動受驅動X條#1 303，且受驅動又 條#2 3 04被驅動至0 V，則此兩者之間的電阻性X條將成比 例地衰減。 圖3展示圖2B中所展示之電極圖案之一部分，在該實例 139720.doc -17· 201005613 中，右存在2個電阻性χ條2〇5，且電阻分壓器鏈21〇係由等 值元件R 308所構造，則電阻性乂條#1 3〇1將具有〇 66666 v 之峰間電壓，且電阻性又條#2將具有〇 33333 v之峰間電 壓。此具有漸進地減弱自此等電阻性電極發射之電場之效 果且因此形成用於受驅動X條之間的區段内之電容改變 之内插效果。因此，當在區段内移動時電容改變之線性度 得以改良。在無電阻性x條之情況下進行操作係可能的， 但線性度較S，因為電場以較強之非線性方式隨著距離而 哀退。藉由引入均勻隔開之電阻性發射器（其以作為相關 聯之觉驅動X條之線性分割之振幅進行發射），該場傾向於 「填充」並形成對線性系統之較佳近似。 在上文描述中，層丨為傳輸電極（其亦可被稱作驅動電 極）之圖案。層1之電極圖案亦可被稱作乂電極。驅動電極 包括受驅動X條203及中間之X條205或電阻性χ條。此外’ 文驅動或驅動電極被界定為由使用鏈21〇中之電阻性元件 206而連接之最外受驅動又條2〇3及中間之χ條或電阻性χ條 205組成。最外X條被稱作受驅動χ條2〇3。然而，應理 解，所有X條可為受驅動x條，而不使用電阻性元件。 典型之電阻性元件2〇6具有範圍自數尺卩高達較高之數十 ΚΩ之電阻值。較低之值需要來自控制晶片之更多電流（且 口此更夕此里）而進行驅動，但允許較快速之電容量 測，因為其具有較低之時間常數且因此可更快速地充電及 放電。較南之值需要較少之電流（且因此，較少能量）進行 驅動，但具有較高之時間常數，且因此必須較緩慢地充電 139720.doc 201005613 及放電。較大之值亦有助於使互連連線中之任何電阻積累 向來自X條之所發射之場強度貢獻較小之電壓降，且因此 有利於更有效之系統。出於此原因，通常較高之值係較佳 的。 包括電阻性X條之另一重要原因在於其使得該區段可縮 放’即，藉由添加更多之電阻性X條，可使該區段更大。

此係以空間解析度為代價；區段使用相同之兩個受驅動χ 條，且因此所量測之解析度必須基本上相同，但區段現散 布在較大之區上，且因此在空間上，解析度降級。使區段 可縮放意謂需要較少之受驅動又條，且因此需要較少的對 控制晶片之連接。藉由平衡空間解析度與連接成本/複雜 性之間的折衷，可針對每一設計找到最佳解決方案。 總體上，層中之條可被視為實質上係區域填充的，·幾乎 所有表面區域皆被電極布滿。可使條2〇5之間的間隙任意 小，且實際上自可見度觀點來看，越小越好。使間隙大於 大約⑽μ^η係不理想的’因為此導致間隙對於人眼之增加 的可見度’且重要目標常常為嘗試並製成不可見的觸摸榮 幕。較大的間隙亦傾向於增加層2中之電極之間隙附近的 顯著邊緣電場之可能性’其將導致惡化非線性度。數十微 米之門隙較常見，因為其幾乎不可見，且可容易大規模生 產，例如20微米與5〇微米之間的間隙。 圖:展：根據本發明之一實施例之驅動電極的電極圖案 之-部分。參看圖4, #需要使用—種間隙，其中在受驅 動X條4G2與電阻性X條彻之間具有較小之上/下波形圖案 139720.doc •19- 201005613 401，因為當穿過層2觀看時，此有助於掩飾間隙，且具有 由基板厚度引起之視差之添加效應。當以此方式觀看時， 各種圖案可用於幫助掩飾間隙’例如可使用正弦波三角 形波或方波。頻率及振幅經選擇以當穿過層2中之複雜但 規則之圖案觀看時有助於***原本較長之線性間隙。必須 使振幅最小化以避免所報告之觸摸座標中之誤差。 圖5 A展示圖2A中所展示之電極圖案之一部分。 圖5B展示典型之指尖。 電極條（兩種類型皆如此）通常經設計以使得其具有大約 8 mm或更小之基本間距，如圖5八中所展示，較佳為5爪爪。 已認識到，如圖5B中所展示，典型之手指觸摸5〇1產生直 徑為大約8 mm至10 mm之大體上圓形區502(圖5B中以陰影 說明），且因此使電極間距與觸摸大小匹配優化了觸摸之 内插效果。使電極之間距大於8 mm可開始導致響應之明顯 非線性度’因為内插遠不夠理想。本質上，藉由使電極條 過分寬，當觸摸手指垂直於條移動時，其影響傾向於在手 指開始與下一電極交互時在任意顯著程度上使一個電極 「飽和」。當間距經優化時，手指將引起對一個條之穩定 減少的影響，同時已開始在相鄰之條上產生良好平衡之增 加，其中峰值影響在空間上相當不同，即穩定增加後緊接 著穩定減少，而自增加至減少（反之亦然）無可感知之轉變 距離。 圖6展示根據本發明之一實施例之驅動電極之電極圖 案。參看圖6 ’使層1之外邊緣處之受驅動X條6〇1為所有其 139720.doc -20· 201005613 他條602之寬度之-半。總體設計本質上為相等的串聯之 區段603’且層内部上之受驅動χ條亦為—半寬度，但以其 -半寬度之外條對接相鄰之區段，因此圖案内部之受驅動 X條看似為整個寬度。圖6以纽展示内部條，之虛擬分 • ;實際上，為單件。在其外部兩個邊緣處 具有一半寬度之條之圖案改良總體線性度；若圖案係無限 • 的，則在此點上’線性度將係完美的，但當然，圖案肯定 Φ 有末端，且因此在邊緣處存在自然之非線性度。 圖7A展示根據本發明之—實施例之感測電極的電極圖 案。層2為最接近觸摸表面之層。參看呈其最簡單之形式 之圖7A，層2上之電極為沿著與用於層丨中之第一軸（本文 中稱作X方向）標稱成90度之第二軸行進之均勻隔開之一系 列窄線。亦即，層1或驅動電極橫跨層2或感測電極。層2 上之電極被稱作感測電極、y電極、γ線或接收電極。其經 配置以直接並完全平放在由下方之χ條佔據之區域7〇3上。 籲 條之間的間隔具有與Χ條之間隔對線性度之影響類似的影 響。此意4 Υ線需要被隔開8 mm或更小之間距7〇4，出於 最佳固有線性度起見，較佳為5 mm。以與具有其一半寬度 之外部X條之層1類似的方式，自層2圖案之邊緣至第一線 • 之間隙為此間距的一半705，以改良線性度。γ線之寬度 706較為重要。其需要足夠窄以使得它們不會被人眼容易 看見，但足夠寬以使得它們具有足夠低以與電容量測兼容 之電阻（在其「遠端」處）。由於抗擾度亦受到關注，所以 較窄亦較佳，因為γ線之表面積直接影響手指觸摸可將多 139720.doc -21 . 201005613 少電雜訊耦合至Y線中。具有較窄之Y線亦意謂使X層與γ 層之間的電容耦合最小化，如先前所提及，此有助於使信 说雜訊比最大化。 圖7Β展示根據本發明之一實施例之觸摸感測器丨〇。圖中 所展示之感測器1〇組合了來自圖2A及圖7A之電極圖案。 感測器10包含承載電極圖案30之基板102，其界定感測器 及控制器20之敏感區域或感測區。控制器2〇藉由一系列電 連接（其將在下文描述）耦合至電極圖案内之電極。電極圖 案30由位於基板1 〇2之相對侧上之層1電極及層2電極組 成，如圖1B中所展示。 參看圖7B ’控制器20提供以下功能性：用於將驅動信號 供應至電極圖案30之若干部分之驅動單元12、用於感測來 自電極圖案30之其他部分之信號的感測單元μ，以及用於 基於針對施加至電極圖案之不同部分之驅動信號而觀察到 的不同感測信號來計算位置之處理單元丨6。控制器2〇因此 控制驅動及感測單元之操作，以及在處理單元丨6中對來自 感測單元14之響應之處理，以便判定鄰近於感測器1〇之物 體（例如，手指或尖筆）之位置。圖7B中將驅動單元12、感 測單元14及處理單元16示意性地展示為控制器内之單獨元 件。然而’一般而言’將藉由單個積體電路晶片（例如， 經合適程式化之通用微處理器、或場可程式化閘陣列，或 特殊應用積體電路）（尤其呈微控制器之格式）提供所有此等 元件之功能性。 在圖中，提供許多驅動電極6〇,其由在上文所描述且在 139720.doc •22· 201005613 圖2A_展不之χ方向上延伸之縱向條表示。在基板ι〇2之相 對表面上，提供如圖7A中所展示且在上文所描述之形成電 極層2之許多感測電極62，其在y方向上橫跨層】之驅動電 極60 〇 接著感測電極經由連接或軌道76連接至感測單元14，且 驅動電極經由連接或軌道72連接至驅動單元12。在圖7B中 示意性地展示對驅動電極及感測電極之連接。然而，將瞭 解，可使用用於路由連接或軌道之其他技術。可將所有軌 道路由至基板102之外圍處之單個連接器區塊以用於連接 至控制器20。 以下描述圖7B中所展示之感測器1〇之操作。如可見，對 於Y線在其寬度方面存在衝突之需求。最強烈之需求傾向 於使Y線之電阻最小化以確保處於可接受之總體量測時間 内之成功電容量測。此導致較寬之電極，通常在1〇〇 ^瓜至 1000 μιη之區間内。當電極之可見度不成問題時或當實際 上可將電極製作為不可見時（例如，在ΡΕΤ上指數匹配之 ΙΤΟ)，則相當容易地適應全部折衷，且寬度增加係簡單的 選擇。但當可見度成為問題且用於製造電極之方法不能使 得充分不可見時（例如，在玻璃上非指數匹配之ΙΤΟ)，則 必須找到某一替代配置。在此情況下，可使用稱為填充之 方法’如現在進行描述及說明。 圖8Α展示具有填充電極之圖7Α中所展示之電極圖案之 部刀。此方法使用隔離之正方形導體（例如，IT。）8 〇2填 充所有「未使用」801之空間’該正方形導體8〇2與其相鄰 139720.doc -23- 201005613 者相隔間隙803，該間隙803足夠小以實際上不可見，且足 夠小以引起顯著之正方形之間的電容。在設計隔離之元件 或島狀物過程中之另一重要因素為使得它們在每—轴中具 有與Y線之寬度805相同之大小8〇4。以此方式，總體圖案 之均勻性係最佳的，且唯一的不規則性為γ線之長度方 面。此圖案對於人眼實質上不可見》可使相鄰正方形之間 的間隙以及正方形與相鄰γ線之間的間隙任意小，通常在 數十μπι之區間内，如此它們幾乎不可見，且可容易大規 模生產。在製造期間與感測電極同時且使用相同之製程步 驟產生填充，因此它們為由與感測電極相同之材料製成， 且具有與感測電極相同之厚度及電特性。此係便利的，但 並非係實質的。原則上可單獨地實行填充。 隔離之正方形802用以遮掩總體圖案，但其亦充當電容 内插器(稍微類似於層i中所使用之電阻性内插器）。如此形 成之電容内插器僅具有最小地影響γ線與下似條之間的 邊緣場之效果。此較為重要，因為該場必須自¥線之邊緣 充分向下散開至X條，以允許對γ線之至少一半間距之奋 質性觸摸影響。只要正方形之間的電容實f上高於（至； 兩倍於）正方形向下至X條之電容’則便為如此情況。其原 因在於’在此等條件下，與電場被向下分流至乂層相比， 電場傾向於更容易地在正方形之間傳播。因此，與具有填 充之^又什相比’不具有填充之到* , 具兄之Λ。十之％分布足夠類似，其 保留了線性度。^增加正方形之間的間隙，則線性度降 低，因為該場傾向於經由正方形之第__合離開γ線向下 139720.doc •24· 201005613 傳遞至x條，且因此未遠離γ線進行傳播。 圖戰明實例填充電極之間以及實例填充電極盘實似 電極之間的此等電料徑。使用標稱電容請6展示自正 方形808至正方形8〇8之電容，且使用標稱電容器術展示 自正方形808中之一者向下至鄰近之X條809之電容。 應注意，在此設計中實際上不需要填充，但其可用於使 圖案可見度最小化’而不破壞輸出之線性度。 在操作中，傳輸電極或驅動電極經定序以使得一次僅一 個受驅動X條203-直有效，所有其他條被驅動至零電位。 因此’所發射之場一次僅自一個區段輻射。此輻射之場局 部麵合至所討論之區段上方之所有丫線7()1卜控制晶片接 著針對此區段中之X電極與γ電極之間所形成之「交叉 點」或「相交點」中之每一者進行電容量測。每一 交 又點亦被稱為節點。按照序列，每—受驅動χ條被啟動， 使所有其他條保持在零電位.以此方式，循序地掃描每一 區段。一旦已完成所有區段，將已量測總共ΝχΜ個節點， 其中Ν為受驅動χ條之數目，且河為¥線之數目。應強調， 節點量測全部彼此獨立，從而使得可同時偵測若干觸摸位 置。掃描ΧΥ陣列之方式中之另一重要點在於，因為在任 -人僅一個區段係有效的，其他區段被驅動至零電位，因 此，僅該有效區段中之觸摸可影響該區段中之測得之節點 電容（至少至第一近似值）。此意謂極大地使被稱為「手陰 影（hand-shadow)」之效應最小化。手陰影為當使用者使用 手指觸摸時由手掌、拇指、手腕等至觸摸螢幕之靠近位置 H9720.doc -25- 201005613 而引起之效應。 圖9展示當使用者使用手指觸摸時由手掌、拇指、手腕 等至觸摸螢幕之靠近位置而引起之手陰影。電容量測之性 質意謂，電場傾向於自裝置之表面輻射或投射，且因此甚 至可受到不與表面直接接觸之物體之影響。此影響將通常 足以扭曲所報告之觸摸位置，因為手指之電容讀取以及由 「手陰影」引起之讀取之組合將輕微地破壞由控制晶片報 告之所計算座標。藉由一次僅啟動一個區段，徹底減少此 通常造成問題之效應。 在掃描整個觸摸螢幕之後，產生ΝχΜ個節點之量測，在 兩個軸上計算一或多個物體之觸摸位置係簡單的任務，如 2009年1月15日公開為w〇 2009/007704 [5]之美國專利申請 案60/949,3 76中所描述，其使用以下組合：發現每一觸摸 之近似中心處之節點的邏輯處理，以及在所偵測之每一觸 摸周圍之相對信號強度之標準數學質心計算。使用觸摸之 中心節點信號以及至沿著第一轴之每一側之緊鄰之節點信 號來解析沿著該第一轴之觸摸位置。同樣，使用中心節點 以及沿著第二軸之緊鄰之節點信號來解析該第二軸中之位 置。 使整個層1幾乎完全被發射型X電極覆蓋或布滿之重要設 計優點在於’因為此等電極實際上不受寄生之電容負載 (匕們為相對較低之阻抗驅動器，甚至電阻性耦合之X條仍 僅具有數十ΚΩ之DC電阻’且因此可非常迅速地充電及放 電任何適度之寄生效應）之改變之干擾，所以層1之後方（非 139720.doc •26· 201005613 觸摸侧）與附近之接地負載之間的距離上之任何改變將不 會改變節點之所測得電容。因此，觸摸螢幕僅在一側（層2) 係觸摸敏感的。當使用略具柔性之前面板（其可相對於放 置在觸摸螢幕下方之LCD彎曲）時，此具有較大益處。由 基板材料固定層1與層2之間的分隔，且因此此兩者之間的 電谷固疋，即使在觸摸期間使基板彎曲從而致使層1之後 方在其環境條件下經歷一改變時亦為如此。 使用布滿型X設計之其他優點在於，為存在於層丨後之所 輻射發射提供固有量之雜訊衰減。此在LCD模組中較常 見，該LCD模組傾向於具有在其外層上存在之較大振幅驅 動信號。此等驅動波形將一般耦合至¥線，且干擾相關聯 之節點之瞬間報告的電容。然而，因為丫線被布滿之χ層 有效屏蔽，所讀雜㈣合至丫線之唯—難機制係電容 性地經由X層本身。如已描述，χ條具有合理低之電阻， 且因此僅可藉由以與雜訊麵合之阻抗對乂條之阻抗之比率 成比例地干擾雜訊波形來干擾χ條。因此，以此比率衰減 向前耦合至Υ線之雜訊之量。雜訊波形至乂條之耦合純粹 為電容性的，且因此減少此輕合電容有助於更多地衰減干 擾。此可藉由在LCD與層1之背部之間配置空氣間隙，或 藉由使用透明介電隔片層來代替空氣間隙而實現，該透明 介電隔片層將產生較高之輕合電容，但具有機械上穩固之 優點。在傳統之電容觸摸螢幕中’常必須使用層】下方之 整個額外「屏蔽」4來減輕此LCD雜訊。常將此層驅動至 零電位’或使用電容獲取波形之傳真來有效地驅動此層， 139720.doc -27- 201005613 該電容獲取波形之傳真用以將雜訊與電容節點隔離。此具 有以下缺點：添加成本及複雜性，惡化光學性質，且亦傾 向於衰減觸摸期間電容之改變之大小（從而導致較低之解 析度及較差之信號雜訊比）。本文中所描述之布滿型X設計 將常產生耦合雜訊之充分固有衰減而使得不需要額外層， 從而提供實質性之商業優點。 此設計之另一優點在於，與觸摸物體之大小相比，可使 γ線較窄。具體而言’ γ線可具有觸摸物體之四分之一或 小於觸摸物體之大小或等效於χ電極之間距的寬度。舉爿 _ 而β，0.5 mm之γ線寬度比典型手指觸摸之寬度窄丨6倍。 此暗示與可用於與觸摸手指交互之表面區域有關。較窄的 Y線具有非常小之表面區域來電容性地麵合至觸摸物體； 在該實例中，耦合區域為大約4酿2，與大約％麵2之總 之圓形」觸摸區域形成對比。在耗合至觸摸之此較小區 域之情況下’來自手指的注入至Y線中之雜訊之量被最小 因為耦S之電谷較小。此對觸摸物體與使用觸摸螢幕 之裝置之間的任何差分雜訊具有衰減作用。此外，藉由形© 成較窄之Y線，減小了電阻。減小了 γ線之電阻減少了獲 取時間並減少了功率耗散。 又 總之，所描述之觸摸螢幕之優點為·· · I僅需要兩個層來用於構造，從而得到：⑴改良之光- 學透射（11)較薄之總體構造（iii)較低之成本。 用於層1上之電極之區域填充設計得到：⑴當使用 〇時歲乎不可見之電極圖案（i〇將層2上之Y線與層 139720.doc -28- 201005613 1下方之電容效應隔離（iii)部分衰減自下伏Let)模 或其他雜訊源耦合之雜訊。 3.具有任選區域填充之隔離式正方形之層2上之窄γ線 得到：⑴當使用ιτο時幾乎不可見之電極圖案（ii)減 少之電極區域減少了自觸摸耦合雜訊之易受性。

亦需要使橫跨軸1 (在圖7A中標記為第一軸）之γ線之數目 最小化。此通常導致較低成本之控制晶片並簡化電極之互 連。在所描述之Y線設計之情況下，線之間的基本間距需 要為8 mm或低於8 mm以實現良好之線性度。將線進一步 隔開迅速破壞轴1上之線性度。為使γ線具有更大之「延 伸」’可對層2設計作出以下改動。

圖1〇展示感測電極之電極配置之一部分，其修改υ線 1101設計以添加-系列十字狀部件11〇2，該十字狀部件沿 著第一軸1103行進且均等地安置1104，以便圍繞γ線位於 中心。十字狀部件在兩個方向上橫越至下一mll05之間 隙的約1/2至3/4。每-連續丫線上之十字狀部件經配置以使得 其與相鄰Y線1106上之彼等十字狀部件重疊，其中重疊部 分之間的間隙1107經選擇為數十μη1以使可見度最小化，且 防止沿著重疊區之内部形成任何實質性之邊緣場。以8随 或更小之間距沿著γ毺脾 耆踝將十子狀部件隔開一距離1108，且 理想上’其被隔開以平放成與下伏幻条中之間隙具有均勻 的關係。此確保場圖案在觸摸螢幕之所有區中皆均勾且對 =，從而得到良好之線性度。十字狀部件有效地起作用以 將電場進一步擴散超過肩始γ線，且重疊區有助於以線性 139720.doc -29- 201005613 之方式逐漸轉化自一個γ區至下一 γ區之場。 圖2Α、7Α、祕及1〇中所展示之本發明之實施例可進一 步包含分別對驅動電極及感測電極或傳輸電極以及Υ線之 兩個廣度之連接。亦即，在驅動電極及感測電極之每一者 之兩個末端處作出連接。此可增加電場沿著驅動電極之線 性度’且改良布滿型電極設計之屏蔽。 本發明之實施例亦可適用於非顯示器應用，例如，膝上 型電腦上之觸摸墊’或家用電器上之控制面板。 。。圖11展示包含根據本發明之—實施例之電極圖案之感測 益80。出於簡明起見’圖中所展示之電極圖案不包括任何 電路。然而’應瞭解，如上文針對圖冗之實施例所描述， 亦可使用驅動及感測電路。該圖展示基板82之相對側上之 電極圖案（自上方觀看以展示電極圖案之相對位置 電極圖案包含兩個上文描述的被稱作層丨或傳輸電極之 類型之環形電極。傳輸電極亦可被稱作驅動電極。圖中所 展示之驅動電極實際上為圖2八中所展示之傳輸電極，且已 被成弧形捲繞以形成完整的或幾乎完整的環或環面，如可 由（例如）滾輪感測器使用。連接至驅動電極中之每一者的 係-連接或軌道，用以自適當之驅動單元（未圖示）提供驅 動信號。可使用上文所描述之驅動單元。該電極圖案進一 步包含許多上文被稱作層2電極86之感測電極，其自中心 點徑向延伸。層2電極亦可被稱作感測電極或接收電極。 感測電極86呈圖10中所展示且在上文所描述之形式。感測 電極經由連接及軌道（未圖示）而連接至感測單元（未^ 139720.doc -30- 201005613 示）。_感測器8 0之择作雜办，从， '、乍類似於上文所描述之操作。然而， 來自連接至驅動單矛芬、Β, 00 及感測早兀之處理單元（未圖示）之讀 出將不同。處理單元之輸出將提供鄰近於感測器㈣之物體 的極座標。環形咸消丨哭 冽器80可用於以下應用：其中通常組合 地使用兩個圓形控制件，例如高保真放大器上之低音及高 音控制件或左/右以及前/後淡入淡出控制。將昧解，可在 圖中所展不之感測器8〇中實施其他環形形狀之驅動電極。 因此可將此實施例概括為遵循極座標網，其中兩種電極類 型徑向並成孤形地延伸，與遵循直角座標網之其他實施例 形成對比，其中兩種電極類型沿著X軸及y軸延伸。 在圖11叹冲之修改中，弧形路徑可在較小之角度（例如 四分之 ' 一或二分之一夕[g| . 之圓’而不為整個圓，或另一角範 圍）上延伸。 圖12為根據本❹之—實施例之位置感測器1G的正視 圖，其遵循圖1G之設訐。位置感測器之正側通常為感測器 或併入有感測器之設備之正常使用期間面向使用者的側。 感測器1〇包含承載電極圖案3〇之基板40,其界定感測器及 控制器20之敏感區域或感測區。控制器2〇藉由一系列電連 接（其將在下文描述）耦合至電極圖案内之電極。電極圖案 3〇位於基板之相對侧上，如下文所描述。 可使用習知技術（例如，微影、沈積、或㈣或純化技 術）提供基板40上之電極圖案3〇。基板為諸如塑膠膜之介 電材料，在此情況下為聚對苯二甲酸乙二酯（pET)。包含 電極圖案之電極為透明導電材料，在此情況下為氧化钢錫 139720.doc -31 - 201005613 (ITO)。或者’可由不透明之導電材料（例如，金屬（例如， 銅）)形成電極。可使用合適之壓力敏感黏合劑（PSA)將基板 接合至上覆面板（未圖示），該PSA可為透明的以允許光透 射因此，感測器之敏感區域整體皆為透明的。若透明， 則可在下伏顯示器上使用感測器層，而不會昏暗。在其他 實施例中，若感測ϋ層為不透明@，則其可包含習知^印 製電路板或具有銅電極圖案之其他基板，（例如）以用於行 動電話小鍵盤。 圖13Α展示自側視圖所見之感測器1〇之較佳配置。該圖 說明電極㈣何安置於基板4Q之—個表面上且電極Μ如何 安置於基板40之相對表面上。電極6〇、以分別為感測電極 及驅動電極，即通常放置在距觸摸表面最遠處之驅動電 極。為了將感測器與鄰近於感測器之物體隔離，亦安置一 絕緣介電層42 ’其上覆於感測n上。絕緣層42可為玻璃或 塑膠面板。感測器用於偵測鄰近於前側7〇上之感測器之物 體的位置。 圖13B展示自側視圖所見之感測器1〇之替代配置。該圖 =明電極60如何安置於基板4G之—個表面上且電極Μ如何 安置於不同之基板44上。隨後使兩個基板42、44靠攏，如 圖中所示。通常在兩組電極之間安置絕緣層81以防止兩組 電極之間的電接觸。或者’兩組電極均可塗覆有絕緣層。 圖13C展示自側視圖所見之感測器1()之#代配置。該圖 說明電極60如何安置於基板40之—個表面上。電極62安置 於電極60上，由安置於兩個電極圖案6()、62之間的絕緣層 139720.doc -32- 201005613 81而刀離。设想其他配置，使得電極圖案彼此電隔離且電 極藉由合適之介電材料與鄰近於感測器之物體分離。 >看圖12，控制器20提供以下功能性：用於將驅動信號 供應至電極圖案3〇之若干部分的驅動單元12,用於感測來 自電極圖案30之其他部分之信號的感測單元“，以及用於 基於針對施加於電極圖案之不同部分之織信號所觀察之 不同感測信號而計算位置之處理單元16。㈣器2〇因此控 制驅動單元及感測單元之操作以及在處理單元1 6中對來自 感測單元14之響應之處理，以便判定鄰近於感測器ι〇之物 體（例如，手指或尖筆）之位置。驅動單元12、感測單元14 及處理單元16在圖12中示意性地展示為控制器内之單獨元 件。然而，一般而言，所有此等元件之功能性將由單個積 體電路晶片提供，例如經合適程式化之通用微處理器或場 可程式化閘陣列或特殊應用積體電路。 在圖中提供許多由兩個元件組成之感測電極62，該等兩 個元件在本文中稱為脊64及分支66。感測電極之脊64在丫 方向（y-direction)(亦稱為y方向（y directi〇n)或縱向方向）上 延伸。分支66在與脊64交叉之X方向（x_directionRx方向（χ direction)上延伸。分支66自脊64之左邊及右邊延伸，即在 相對於圖之負X方向及正X方向上延伸。負X方向及正X方向 亦分別被稱為X方向及-X方向，其中_χ方向與X方向相反。 分支之廣度或長度近似為鄰近之感測電極脊64之間的間隔 之3Λ。來自鄰近之感測電極62之分支66共同延伸或者係共 同延伸的。亦即，來自鄰近之感測電極脊64之分支66佔據 139720.doc •33· 201005613

感測區域之相间A 。刀。圖12中所示之分支66之共同延伸的 廣度近似為鄰沾· + # 八 感測電極脊64之間的間隔之y2。將瞭 、6之廣度將如同共同延伸之廣度那樣變化。共同 申感測電極分支之間的間隔通常大約為十微米或數十 _隹5 與50 μηι之間，最佳在1〇 μη]^3〇 之 間間隔將經選擇以提供足夠之遮蔽作用，同時容易可靠 地製造且使用者之裸眼亦不可見。 t上文所描述’在基板40之下伏於感測電極之相對表面 上提供許多驅動電極6〇，該等驅動電極60由在x方向（χ_ duection)(亦稱為\方向（χ directi〇n)或橫向方向）上延伸之 縱向條表示。亦即，驅動電極沿著X方向上之軸延伸。驅 動電極60在圖中為陰影，但將瞭解，此等電極將由固體材 料層構造。驅動電極60通常間隔開大約十微米或數十微 米，例如在5 μιη與50 μιη之間，最佳在1〇 4：11與3〇 之 間。間隔將經選擇以提供足夠之遮蔽作用，同時容易可靠 地製造且使用者之裸眼亦不可見。 對於經設計以藉由手指觸摸而致動之裝置，在y方向（y_ direction)或y方向（y direction)(亦稱為縱向方向）上，驅動 電極60之寬度通常在4至1〇 mm之範圍内，例如4 mm、5 mm、6 mm、7 mm、8 mm、9 mm 或 10 mm。驅動電極之寬 度由將在感測器10之表面上使用之物體之大小判定。舉例 而言，若感測器1 〇經設計以偵測鄰近於感測器10之手指之 位置，則驅動電極10之寬度將大於感測器10經設計以偵測 觸筆之位置之情況。基板的由驅動電極60覆蓋之區域可稱 139720.doc -34- 201005613 為感測區域、感測區或敏感區域β 圖12中所示之驅動電極使用電極層有效地覆蓋或布滿基 板之表面。然而，將瞭解，亦可以比圖中所展示及上文所 描述之寬度小的寬度來構造驅動電極，使得每一驅動電極 60覆蓋感測區的類似於由感測電極覆蓋之區域的區域。亦 即，驅動電極可能具有小於5 mm之寬度及在y方向上大於 30 μπι之間隔。 上覆於驅動電極之感測電極分支通常以對稱之方式安置 於相關聯之驅動電極上，例如在相關聯之驅動電極之邊緣 之間於y上在中心安置。亦即，一對共同延伸之感測電極 分支之上部及下部邊緣距下伏驅動電極之上部及下部邊緣 係等距離的。上部及下部邊緣用於描述在y方向上驅動電 極之最上廣度及最下廣度。 圖12中所不之驅動及感測電極可視為形成許多離散之感 測區域、節點或鍵《參看最上驅動電極，存在如虛線區⑽ 所示之七個離散鍵。藉由存在之感測電極之暴露邊緣的數 目來界定不同離散區。 已知在相互或主動型感測中，大部分場線發生在電極之 邊緣處。參看左上之離散鍵，存在來自具有兩個邊緣 (即，在圖示定向上之y方向上之上部及下部邊緣）之最左邊 感測電極脊的分支電極之一部分。右邊之下一離散區僅具 有來自最左邊感測電極脊之一個暴露邊緣，即分支電極之 上部邊緣。此係因為來自鄰近之電極脊之分支的共同延伸 有效地屏蔽此分支之下部邊緣。在右邊之下一離散小鍵盤 139720.doc •35- 201005613 中無來自最左邊感測電極之暴露邊緣。第二感測電極脊存 在類似之情形。然而，如圖中可見，此脊將具有位於電極 脊處之兩個暴露邊緣及在電極脊之左邊及右邊之一個暴露 邊緣。分支擴展鄰近感測電極脊之間的電場。 為了減少用於驅動驅動電極60之驅動線之數目，驅動電 極60經由驅動通道72耦接至控制器驅動單元以。每一驅動 通道將驅動信號供應至一組三個驅動電極。亦即，儘管四 . 個驅動電極連接在—起’但下部驅動電極將連接至接地。 驅動電極6G每—者藉由電阻器7G之鏈或列而彼此連接。《 ® 者，可使用單個電阻性條帶（圖中未展示）。當操作時，經 分組之驅動電極中之每一者將接收不同值驅動信號。舉例 而^，直接連接至驅動單元12之驅動電極將接收所施加之 4。號值下方之驅動電極將接收所施加之信號值之三分之 二，且再下方之驅動電極將接收所施加之信號值之三分之 在此實例中直接連接至驅動通道之第四驅動電極將 連接至接地。然而’當驅動下一組電極時將使用全信號值 來驅動此驅動電極。將瞭解’若存在較少之驅動電極或對 © 驅動單元之連接數目不存在限制’則可使用單獨之驅動 通道驅動所有驅動電極。或者’若需要較多之驅動電極， 則此可藉由使用電阻器將鄰近之驅動電極彼此連接成群組 且僅直接尋址每第二、第三、第四等驅動電極來實現，而 不用引入較多驅動通道。 隨後經由連接件或軌道76將感測電極連接至感測單元 14，且經由連接件或軌道72將驅動電極連接至驅動單元 139720.doc ·* 36 - 201005613 12。與驅動及感測電極之連接在圖12中示意性展示。然而 將瞭解’可使用用於對連接件或軌道進行路由的其他技 術。可將所有軌道路由至位於基板4〇外圍處之單個連接器 區塊以用於連接至控制器20。 藉由具有最高信號之在X方向上之鄰近感測電極之信號 強度之比率法内插而獲得觸摸或其他致動之乂位置。在圖 . 12中，將使用四個電極來内插X方向上之觸摸。一旦自驅 φ 冑驅動電極收集到全組感測信號，產生最強信號之兩個鄰 近X電極便被選定，且藉由此兩個信號之信號強度之按比 率内插而判定X位置。 亦藉由仏號強度之按比率内插來獲得觸摸或其他致動之 ^位置。一旦自驅動驅動電極收集到全組感測信號，產生 最強信號之兩個鄰近y電極便被選定，且藉由此等兩個信 號之信號強度之按比率内插而判定y位置。 ★替代内插方法可併入加權因子，例如已知之鄰近鍵抑制 .#算法中之—者’其例如基於與被視為當前觸摸位置之鍵 之接近度或預期之手陰影效應而抑制來自某些鍵之信號或 肖該L號給出較低加權，如此項技術中已知。内插無需以 • #上所描述之逐行及逐列之方式完成。舉例而言，内插可 •麵有最近之相鄰鍵或先前界定之子區塊區中之所有鍵之 間將设想f午多其他之内插方法之變化形式。 圖14A示意性地展示一 展丁電路，其可用於量測自驅動電極 又動之-者轉移至感測電極、在給定時間受驅動之驅 電極以及具有自身電容之感測電極之電荷。此主要係藉 139720.doc -37- 201005613 由其幾何形狀(尤其為在其最接近處之區中)來判定。因 此，將梵驅動之驅動電極示意性地展示為電容器412之第 一板41〇，且將感測電極示意性地展示為電容器412之第二 板圖14B所示類型之電路更全面地描述= W〇 00/44018 [1]中。該電路為部分基於US 5,730，165 [3] 中所揭示之電荷轉移(「QT」)設備及方法，其内容以引用 ^方式併入本文。將瞭解，圖12所示之驅動電極之配置被 分組在-起。在此情況下’將驅動電極群組視為示意性地 展示為第一板410之受驅動電極。如上文所描述，一群組 驅動電極之驅動連接件中之一者連接至信號且另一驅動連 接件連接至接地。 在操作期間，將驅動電極群組循序驅動，同時感測全部 之感測電極。或者’亦可使用許多感測單元或使用適當多 工連接至所有感測電極之單個感測單元來循序感測感測電 極。 與當前受驅動電極4H)相關聯之驅動通道、與感測電極 414相關聯之感測通道以及感浪】器控制器之元件在圖丄4 a中 展示為組合之處理電路400。處理電路4〇〇包括取樣開關 術、電荷積分器402(此處展示為簡單的電容器）、放大号 403及復位開關404,且亦可包括任選之電荷消除構件 405 ° 圖14B示意性地展示來自驅動通道414之受驅動電極驅動 信號與開關4(Π之取樣時序之間的時序關係。驅動通道414 及取樣開關401具備合適之同步構件(可為微處理器或其他 139720.doc •38- 201005613

數字控制器彻）以維持此關係。在所示之實施方案中，復 位開關404初始閉合，以便將電荷積分器術復位至已知之 初始狀態（例如，零伏特復位開關例隨後斷開，且在之 後的某個時間取樣開關4G1經由開關之端子丨連接至電荷積 分器402並持續一時間間隔（其間驅動通道414發射正轉 變）’且隨後再連接至端子〇，端子"電接地或其他合適 之參考電位。驅動通道414隨後返回至㈣，且過程再次 重複持續總共「η」個循環（其中n可為丨（即〇次重複）、2(丄 次重複）、3(2次重複）等等）。在電荷積分器自感測電極斷 開之别驅動信號未返回至接地之情況可為有幫助的，因為 否則在正向及負向邊緣期間相等且相反之電荷將流入/流 出感測通道，因此導致未進入電荷偵測器之淨電荷轉移。 在所需數目的循環之後，將取樣開關401保持在位置0，同 時藉由量測構件407量測電荷積分器402上之電壓，該量測 構件407 了包括放大器、ADC或在現有之可適用於應用之 其他電路。在進行量測之後，復位開關404再次閉合，且 循環重新開始，但以序列中之下一驅動通道及受驅動電極 替換圖14A中示意性地展示之驅動通道414及受驅動電極 1〇〇 °對給定受驅動電極進行量測之過程在此稱為長度 「 n」之「突發（burst)」量測，其中「η」之範圍可自1至 任意有限數字。電路之靈敏度與「η」成正比且與電荷積 分器402之值成反比。 將瞭解’指定為4〇2之電路元件提供亦可藉由其他構件 貫現之電荷積分功能，且此類型之電路不限於如402所示 139720.doc -39- 201005613 之接地參考電容器之使用。亦應明白電荷積分器術可 為基於運算放大器之積分器，用以對流過感測電路中之電 荷進行積分。此等積分器亦使用電容器來儲存電荷。可注 意到儘管積分益增加了電路複雜性，但其提供用於感測 電瓜之較理之求和接點（summing」uncti⑽）負载及較為動 範圍若採用彳哭速積分器，則可能必須在402之位置 使用單獨之電各器以臨時以高速儲存電荷，直到積分器可 在適當時候吸收該電荷為止，但此電容器之值與併入基於 運算放大器之積分器之積分電容器之值相比變得相對不關 鍵。 在具有所選極性（在此情況下為正向）之驅動信號之改變 期間取樣開關4G1將感測器之感測電極連接至接地（在不連 接至電荷積分器402時）可為有幫助的。此係因為此可產生 人工接地平面，因此減小RF發射，且如上所描述，亦允許 與電荷積分H4G2正在感測之極性相反之極性的麵合電荷 適當耗散以及中和。亦可能使用電阻器來將感測電極接地 以完成驅動通道414之轉變之間的相同作用。作為對單極 雙擲（SPDT)開關401之替代，若以適當之方式定時，則可 使用兩個獨立開關。 如US 5,730，165 [3]中所摇述，對於信號振幅之福測或量 測之操縱及判定存在許多可能的信號處理選擇。 US5,73G，165 _描述圖12中所描緣之配置之增益關係， 但為依據單電極系統。本情況中之增益關係係相同的。信 號消除構件405之效用描述於us 4 879,461 [4]以^ 139720.doc -40* 201005613 uS5’73(U65 [3]中。US 4 879 461 [4]之揭示内容以引用 之方式併入本文。信號消除之目的為在每一突發（驅動通 道之正向轉變）之產生之同時減少電荷積分器術上所積累 之電壓（即，電荷），以便允許受驅動電極與接收感測電極 . <間的較高麵合。此方法之-個益處為以相對低之成本實 ⑨對電極之間的輕合上之小偏差敏感之較大感測區域。此 等較大之感測輕合存在於諸如可能用於人觸摸感測塾中之 • 冑體上相對大之電極中。電荷消除允許以較高之線性度量 測耦合量，因為線性度視自受驅動電極1〇〇至感測電極1〇4 之耗合電荷在突發之過程中被没取至「虛擬接地」節點中 之能力巾冑。若允許電荷積分器402上之電壓在突發之過 程期間以可感知之方式上升，則電壓將以反指數方式上 升。此指數分量對線性度且因此對可用之動態範圍具有有 害之影響。 驅動通道可為簡單之CMos邏輯間，其自習知穩壓電源 • 供電且由感測器控制器20控制以提供週期性的多個具有選 定持續時間之電壓脈衝（或在簡單實施方案中為自低至高 或南至低電壓之單個轉變，即一個脈衝之突發）。或者， . 職通道可包括正弦產生器或具有另-合適波形之循環電 • 壓產生器。因此，在施加於受驅動電極之電壓循環之串之 上升緣及下降緣上產生改變之電場。假定受驅動電極及感 測電極充當具有電容CE之電容器之相對板。因為感測電極 電容耦合至受驅動電極，所以其接收或汲取由受驅動列電 極產生之改變之電場。此導致藉由改變之電場之電容差分 139720.doc 201005613 而改變受驅動電極上之電壓所引起之感測電極中之電流。 該電流將朝向感測單元14中之感測通道流動（或自其流 動’視極性而定）。如上所描述，感測通道可包括電荷量 測電路’其經組態以量測感測電極中引誘之電流所引起之 流入/流出（視極性而定）感測通道之電荷。 電容差分藉由支配穿過電容器之電流之等式而發生， 即： dt 其中IE為流動至感測通道之瞬態電流，且dv/以為施加於 受驅動電極之電壓之改變速率。在一邊緣轉變期間耦合至 感測電極（且因此流入/流出感測通道）之電荷量為以上等式 隨時間之積分，即 在每一轉變上耦合之電荷QE與V之上升時間（即，dv/dt) 無關且僅視受驅動電極處之電壓擺動（可容易使其固定）以 及受驅動電極與感測電極之間的耦合電容Ce之量值而定。 因此對響應於施加於受驅動電極之驅動信號之改變而輛合 入/出包括感測通道之電荷偵測器之電荷的確定係受驅動 電極與感測電極之間的耦合電容cE之量測。 習知平行板電容器之電容幾乎與板(至少對於在與其分 隔相比之程度上較大之板而言)之間的空間外部之區之電 關。然而’對於在—平面中包括相鄰電極之電容器 =情況並非如此。此係因為在受驅動電極與感測電極之 ”中之至少某些電場自基板「溢出」。此意謂 139720.doc •42· 201005613 受驅動電極與感測電極之間的電容耦合（即，Ce之量值）在 某種私度上對「溢出」電場延伸至其中之電極附近之區之 電特性敏感。 在不存在任何鄰近物體之情況下，CE之量值主要由電 極之幾何形狀以及感測器基板之厚度及介電常數判定。然 而’若一物體存在於電場溢出基板外而進入的區中，則此 區中之電場可被該物體之電特性更改。此促使電極之間的 電容耦合改變，且因此所測得之耦合入/自包括感測通道 之電荷偵測器之電荷改變。舉例而言’若使用者將手指放 置在由溢出電場中之某些電場佔據之空間之區申，則電極 之間的電容電荷耦合將減少，因為使用者將具有實質之接 地之電容（或路徑將終止於控制感測元件之電路之接地參 考電位之其他附近結構）。此減少之耦合係因為在受驅動 電極與感測電極之間正常耦合之溢出電場被部分地遠離電 極轉向至地面。此係因為鄰近於感測器之物體用以將電場 分流而退離電極之間的直接輛合。 因此藉由監視受驅動電極與感測電極之間麵合之電荷 量，可識別其間耦合之電荷量之改變且用於判定物體為否 鄰近於感測器（即，溢出電場延伸至其中之區的電特性為 否已改變）。 圖15A、圖16及圖17展示實施本發明之其他電極圖案， 其可應用於併入電容器位置感測器之基板。此等其他實施 例之電極圖案為圖12之圖所採用之y内插方法之延伸，其 中為每一驅動電極提供每一感測電極之多個分支。在適+ 139720.doc -43- 201005613 處使用相同之參考標號來表示對應特徵。 圖15A為根據本發明另一實施例之位置感測器1〇之正面 的視圖。圖15A所示之位置感測器在布局及操作方面類似 於圖12所示之感測器’但自感測電極脊64延伸之分支66之 數目不同。在圖中所示之感測器中，在每一驅動電極6〇位 置處存在兩個自脊64延伸之分支。該等兩個分支之長度不 同且共同延伸亦在每一驅動電極6〇之位置處彼此偏移。如 此改變了感測電極之分支之暴露邊緣的數目。兩組分支之 每一組之兩個個別分支延伸自其自身之脊至鄰近感測電極 脊64之行程之八分之三及八分之七，以提供7/8 + 3/8_ 1 1/8 1/4脊为隔距離之重疊。如圖中可見，存在四個感測 電極脊64且因此存在四個感測通道76(與圖12相同），但離 散之感測元件或區68之數目為十三（與圖12中之7相比）。 圖15B以展開圖展示圖15A所示之位置感測器1〇之區域 92 °圖15B之展開圖展示兩個鄰近之脊15〇2、15〇4。存在 四個自脊延伸之分支15〇6，自每一脊1502、15〇4延伸兩 個。暴露邊緣為不鄰近於另一分支電極之分支之邊緣。舉 例而言，在圖中所示之左邊脊處，存在4個暴露邊緣 15 08、1510、1512、1514。圖中所示之左邊電極脊15〇2之 暴露分支邊緣的數目在左邊為4，且針對由圖中之虛線正 方形界定之每一離散之感測元件或區遞減〗。在右邊之鄰 近脊15〇4處，不存在來自左邊脊〗5〇2之暴露邊緣。在圖 15B上沿著展開區域之上部邊緣標記每一區處左邊脊 之暴露邊緣之數目。類似地，在圖15B上沿著展開區域之 139720.doc -44· 201005613 下部邊緣標記每一區處右邊脊1504之暴露分支邊緣之數 目°布滿之X電極在y方向上之廣度或邊界在圖中由兩條水 平虛線1516展示。 圖16為根據本發明另一實施例之位置感測器1〇之正面的 視圖。圖15所示之位置感測器在布局及操作方面類似於圖 12所不之感測器，但增加自感測電極脊64延伸之分支μ之 數目。在圖中所示之感測器中，在每一驅動電極6〇位置處 存在三個自脊64延伸之分支。該等三個分支之長度不同且 共同延伸區亦在每一驅動電極6〇之位置處彼此偏移。如此 改變了分支之暴露邊緣之數目。圖中在乂方向上或自感測 器脊右邊延伸之三個分支分別延伸至鄰近之感測電極脊64 之間的間隔之7/12、9/12及11/12。在-X方向上或自感測器 脊左邊延伸之三個分支分別延伸至鄰近感測電極脊64之間 的間隔之11/12、9/12及7/12。如圖中清楚可見，仍存在僅 四個感測電極脊64且因此存在四個感測通道76，但離散之 感測兀件68之數目自圖12中之7增加至20。參看圖16，自 最左電極脊64開始之暴露分支邊緣之數目為6，且針對每 一離散之感測元件Μ遞減1直至鄰近之感測器電極脊處為 零。 ”、、 圖17為根據本發明另一實施例之位置感測器10之正面的 視圖圖1 8所示之位置感測器在布局及操作方面類似於圖 12所不之感測器。然而，圖中所示之位置感測器具有替代 電和配置。圖中所示之驅動及感測電極由薄導線或導線 網而並非為圖12所示之連續電極材料層組成。驅動電極6〇 139720.doc •45- 201005613 由矩形導線周邊構造以界定驅動電極之形狀，其具有一系 列橫跨矩形周邊之對角導線線路。對角線通常與沿著乂方 向行進之軸成45度角。每一驅動電極之對角線及矩形周邊 經電連接且經由驅動通道72連接至驅動單元12。該等導線 或網係由金屬導線（例如，銅）製造，但亦可由金或銀製 成。類似地，亦使用遵循圖12所示之感測電極圖案之周邊 的薄金屬迹線來製造感測電極。感測電極與驅動電極. 相比相對較窄，因此無需使用對角線填充。然而，在感測 電極網結構内添加某些額外導線，如圖17中由短線几所參 示。此係為了添加圖案中之冗餘，使得若在一個位置處之 電極導線中存在缺陷，則電流具有替代路徑。若在用於對 導線進行圖案化之光學遮罩中存在缺陷或若在處理期間在 導線之表面上存在碎屑，則此些缺陷可發生。將瞭解，圖 16及17中所示之電極配置亦可自如上所描述之電極導線或 網來構造。 將理解’在间度導電之導線或迹線之多個互連細線外形 成每-電極之「網」或「填充物（麵grane)」方法可用於〇 層（X驅動）層2(γ感測）或兩者。圖丨7實施例使用網來用 ;兩個層然而，對於顯示器應用或其中不可見性較重要 之其他應用尤其較佳之組合為：層j以非網、即具有小的 不可見間隙之「固體」電極（例如由汀〇)製成，且層2以具 有足夠小而同樣不可見之線寬度之網格電極（例如銅）製 成。 將瞭解，圖12、圖15、圖16及圖17所示之圖案可在χ方 139720.doc -46- 201005613 向及y方向兩者上重複或延伸。 圖12、圖15、圖16及圖17所示之感測器允許在不增加感 測通道數目的情況下增加2DCT之寬度（χ方向），同時保持 相同解析度且使用線性内插技術。此在圖12、圖Η及圖Μ 中清邊展示（但該等圖係示意性的且在絕對意義上未按照 彼此相同之比例來按比例繪製）以說明可如何在不改變感 測通道數目（在所有說明之實例中為四）之情況下藉由增加 每驅動「單元」之7内插分支之數目來增加2〇(：丁之總寬 度。 感測通道之數目可變化。而且，每驅動單元之感測通道 分支之數目可大於上文說明之數目。以上實施例展示每驅 動單元1、2及3個分支，但該數目原則上可為4、5、6或更 多’但可能存在由於通道數目、讀出時間及電極圖案之複 雜性之間的通常设计折衷而帶來的實際限制。 因此分支之作用為將自一個感測通道至下一感測通道之 轉變線性化。 大體上，「鍵」之數目「K」將為感測通道數目「n」及 每驅動電極單元之感測分支數目「m」之函數，其由公式 K=2m(n-1)+1給出。針對「m」至4且rn」至5之值製表， 此給出以下鍵之數目： n=2 n=3 ' 1 Q=4 n=5 m=l 3 5 —__ __ 7 9 m=2 5 9 ---^’ _13 17 m=3 7 13 19 25 m=4 9 17 tZ__ -25 33 139720.doc •47- 201005613 亦應理解，驅動電極間隔將較佳具有與感測ϋ設計所針 對之觸摸物體之觸摸大小相當之尺寸。另—方面，藉由使 用^測電極分支之"内插特徵’感測電極間隔可較稀疏。 在每驅動電極僅一組感測電極分支之情況下(圖12)，感測 電極間隔將大體上兩倍於驅動電極間隔（假定…上之鍵 尺寸設定為相同）。在每驅動電㈣組感測電極分支之情 況下（圖15)，感測電極間隔將大體上四倍於驅動電極間 隔。在每驅動電極三組感測電極分支之情況下（圖Μ)，感 測電極間隔將大體上六倍於驅動電極間隔。亦即，感測電 極間隔將大體上「2m」倍於驅動電極間隔(假定—上之 鍵尺寸設定為相同）。通常，上之鍵尺寸若不相同， 則將為類似的，因此感測電極間隔將通常在驅動電極間隔 之「2m±l」倍以内。此外，若設計感測器所針對之觸摸 物體為人之手指，則每一鍵將通常具有在5_1〇爪爪範圍内 之X及y尺寸。 在上文中將理解，對「每驅動電極」之參考涉及個別驅 動電極，無論驅動電極為否經直接尋址。舉例而言，在圖 12之實施例中，存在10個驅動電極，但由於使用橋接電阻 器74而僅存在4個驅動通道。 將瞭解，本發明之感測器適用於許多類型之裝置/器 具。舉例而言，感測器可用於烤爐、烤架、洗衣機、轉筒 式乾燥機、洗碗機、微波爐、食物攪拌器、製麵包機、飲 料機、電腦、家用視聽設備、個人電腦、攜帶型媒體播放 器、PDA、手機、電腦、遊戲控制台等等。 139720.doc -48- 201005613 '圖18展示行動個人電腦（pc)12〇之實例。根據本發明技 術之觸摸感測器可用於形成筆記本型PC 12G之輸入控制面 板之部分或全部。在圖中，展示PC120，其包含附接至基 底124之顯不器裝置122，基底124容納處理器及通常與pc 相關聯之其他組#。輸入控制面板126包含鍵盤⑵。輸入 控制面板126進一步包含觸摸敏感鼠標墊13〇。可使用根據 本發明之觸摸感測器來實施該鼠標墊。而且，亦可使用上 覆於其頂部上以提供觸摸螢幕之根據本發明之觸摸感測器 來實施顯不裝置122。此可尤其有用於台式pc。 圖19示意性地展示併入控制面板％之洗衣機”，該控制 面板93併入根據本發明之感測器。 圖20示意性地展示蜂离式電話％，其可併入根據本發明 實施例之或多個感測器。根據本發明之二維感測器9 8可 用於提供具有按紐99之按紐面板，或可為與按紐面板共同 延伸之單獨感測器。舉例而言，可將按鈕面板保持為機械 組合件，且提供感測器以允許使用者藉由按鈕面板區域執 订繪畫、書寫或命令手勢，（例如）以用中文或其他亞洲字 符寫作文本消息。螢幕97亦可上覆有根據本發明之感測 器》 更一般而言，本發明可結合任何具有人機介面之器具而 使用。亦可能提供與上文所描述之感測器類似的感測器， 該感測器與其可用於控制之裝置/器具分開提供，（例如）以 提供對預先存在之器具之升級。亦可能提供可經組態以操 作某範圍之不同器具之通用感測器。舉例而言，可提供 139720.doc •49- 201005613 具有可程式化之鍵的感測器，裝置/器具提供者可藉由適 當組態（例如藉由再程式化）而將該可程式化之鍵與所需功 能相關聯。 參考文獻 1. WO 00/44018 或 US 6,452,514 2. US 2008/0246496 3. US 5,730,165 4. US 4,879,461 5. WO 2009/007704 6. US 6,452,514 7. US 7,148,704 8. US 5,730,165 9. WO 2009/027629 10. EP 1821175 11. WO 2009/016382 【圖式簡單說明】 圖1A展示根據本發明之一實施例之二電極層電容觸摸螢 幕的側視圖， 圖1B展示根據本發明之一實施例之二電極層電容觸摸螢 幕的透視圖， 圖1C展示根據本發明之另一實施例之二電極層電容觸摸 螢幕的側視圖； 圖1D展示根據本發明之另一實施例之二電極層電容觸摸 螢幕的側視圖； 139720.doc -50- 201005613 圖1E展示根據本發明之一實施例之二電極層電容觸摸螢 幕的側視圖， 圖2A展示根據本發明之一實施例之具有電阻性元件的驅 動電極之電極圖案； 圖2B展示具有電極材料之婉诞圖案之圖2A所示的電極 圖案之一部分； • 圖2C展示具有絲網印製電阻器之圖2A所示之電極圖案 之一部分； ❹ 圖2D展示具有離散電阻器之圖2A所示之電極圖案之一 部分； 圖3展示圖2B所示之電極圖案之一部分； 圖4展示根據本發明之一實施例之驅動電極的電極圖案 之一部分； 圖5A展示圖2A所示之電極圖案之一部分； 圖5B展示典型指尖； 圖6展不根據本發明之一貫施例的驅動電極之電極圖 案； 圖7 A展不根據本發明之· 實施例之感測電極的電極圖 • 案； . 圖7Β展示根據本發明之一實施例之驅動單元及感測單元 經由通道連接至控制器的二電極層電容觸摸螢幕； 圖8Α以平面圖示意性地展示具有填充電極的圖7Α所示 之電極圖案之一部分； 圖8Β為說明填充電極與X電極之間的電容路徑之貫穿圖 139720.doc -51 - 201005613 8A之部分之橫截面； 圖9展示在使用者用手指觸摸時由手掌、拇指、手腕等 至觸摸螢幕之罪近位置而引起之手陰影； 圖10展示感測電極之電極配置之一部分； 圖11展示根據本發明之另一實施例之二電極層電容觸摸 螢幕； 圖12展示根據本發明之一實施例之位置感測器； 圖13 A展示根據本發明之一實施例之位置感測器陣列的 側視圖； 圖13B展示根據本發明之一實施例之位置感測器陣列的 側視圖； 圖13C展不根據本發明之一實施例之位置感測器陣列的 侧視圖； 圖14A示意性地展示可用於量測自驅動電極中之受驅動 電極轉移至感測電極之電荷之電路； 圖14B示意性地展示圖14A之電路之操作的時序關係； 圖15A展示根據本發明之另一實施例的位置感測器陣 列； 圖15B展示圖15A所示之位置感測器之擴展部分，展示 所暴露之分支邊緣之數目； 圖16展示根據本發明之另一實施例之位置感測器陣列； 圖17展示根據本發明之另一實施例之位置感測器陣列； 圖1 8示意性地展示併入有根據本發明之一實施例之感測 器的攜帶型個人電腦； 139720.doc 201005613 圖19示意性地展示併入有根據本發明之一實施例之感測 器的洗衣機； 圖20示意性地展示併入有根據本發明之一實施例之感測 器的行動電話； 圖21示意性地說明先前技術之位置感測器之代表性部 分； 圖22示意性地說明先前技術之位置感測器之代表性部 分。 【主要元件符號說明】 10 感測器 12 驅動單元 14 感測單元 16 處理單元 20 控制器 30 電極圖案 40 基板 42 絕緣介電層 60 驅動電極 62 感測電極 64 脊 66 分支 68 虛線區 70 前侧 72 連接或軌道 139720.doc -53- 201005613 74 橋接電阻器 76 連接或軌道 80 感測器 81 絕緣層 82 基板 86 感測電極 91 洗衣機 92 區域 93 控制面板 95 蜂窩式電話 97 螢幕 98 二維感測器 99 按鈕 100 顯示面板 101 層 102 基板 103 基板 104 隔離層 106 觸摸表面 108 隔離層 120 行動個人電腦（PC) 122 顯示器裝置 124 基底 126 輸入控制面板 139720.doc -54- 201005613 128 鍵盤 130 觸摸敏感鼠標墊 152 驅動電極 158 驅動通道 160 驅動通道 ' 170 電阻器 • 201 電極 202 第一轴 • 203 受驅動條 204 間隙 205 中間條 206 電阻性元件 207 「婉蜒」圖案 208 絲網印製電阻性材料 209 實體離散電阻器 • 210 電阻性鏈 211 「區段」 301 電阻性X條# 1 303 受驅動X條#1 . 304 受驅動X條#2 305 脈衝列 306 0 V 307 峰間電壓V 308 等值元件R 139720.doc -55- 201005613 400 處理電路 401 取樣開關 402 電荷積分器 403 放大器 404 復位開關 405 電荷消除構件 407 量測構件 408 數字控制器 410 受驅動電極 414 驅動通道 401 上/下波形圖案 402 受驅動X條 403 電阻性X條 501 手指觸摸 502 大體上圓形區 601 受驅動X條 602 所有其他條 603 串聯之區段 604 内部條 701 Y線 703 X條佔據之區域 704 間距 705 間距的一半 706 Y線之寬度 139720.doc -56- 201005613 801 「未使用」之空間 802 正方形導體 803 間隙 804 相同之大小 805 Y線之寬度 806 標稱電容器 807 標稱電容器 808 正方形

809 X 條 1101 Y線 1102 十字狀部件 1103 第一軸 1104 均等地安置 1105 下一 Y線 1106 相鄰Y、線 1107 重疊部分之間的間隙 1108 距離 1502 脊 1504 脊 1506 分支 1508 暴露邊緣 1510 暴露邊緣 1512 暴露邊緣 1514 暴露邊緣 139720.doc -57- 201005613 1516 水平虛線 CE 電容

139720.doc -58 -

Claims (1)

1. 201005613 七、申請專利範圍： 1. 一種電容位置感測器，其包含： 複數個驅動電極，其於一第—平面上在一第一方 延伸； 複數個感測電極，其於與該第一平面偏移之一第二平 面上在一第二方向上延伸，使得該等感測電極與該等驅 . 動電極在複數個交又點處交叉，其共同形成一位置感測 陣列； 其中該等感測電極具有在該第一方向上延伸、部分行 程朝向每一鄰近感測電極之分支，使得鄰近感測電極之 该等分支之末端部分在該第一方向上彼此共同延伸，該 等分支被分離一充分小的距離以減少對鄰近於該共同延 伸部分之該驅動電極之電容耦合。 2. 如請求項1之感測器，其中對於每一驅動電極，存在一 組感測電極分支，該組感測電極分支提供在該第一方向 φ 上佔據鄰近感測電極之間的一區的共同延伸部分。 3 ·如》奮求項1之感測器，其中對於每一驅動電極，存在於 該第二方向上彼此偏移之多組感測電極分支，該多組感 測電極分支提供在該第一方向上在不同各別區上延伸之 . 各別共同延伸部分。 4·如請求項3之感測器，其中該等感測電極在該第一方向 上彼此分離一距離psense，且該等驅動電極在該第二方向 上彼此分離一距離Pdrive，其中： Psense/Pdrive^^mtl 139720.doc 201005613 其中m」為每驅動電極之感測電極分支之組數。 5. 6. 8. 9. 如請求項4之感測器，装φ p a . 具中Pdrive具有與設計該感測器所 針對之觸摸物體之觸摸大小相當的尺寸。 如請求項1之感測器，並中 八〒在平面圖中，母一驅動電極 覆蓋心全封圍其相關聯之感測電極分支之一區域。 如請求項1之感測器，其中該箄 丹丫忒寻驅動電極中之個別驅動 電極之間的間隙較小。 ^請求項7之電容觸摸制器，其中該等間隙之尺寸經 《a十為充分小而不可見或幾乎不可見。 如明求項7之電容觸摸感測器，纟中該等間隙小於約_ 其進—步包含一顯示模 電極下方。 ’其中該顯示模組為一 10.如請求項丨之電容觸摸感測器， 組’該顯示模組配置於該等驅動 11·如請求項10之電容觸摸感測器 LCD。 12·:請求項i之電容觸摸感測器，其中每一驅動及/或感剛 電極由導電材料之一連續薄片製成。 13. 如請求们之電容觸摸感測器，其中每—驅動及/或感剩 電極由高度導電材料之互連線之—網或細絲圖案製成， 同度導電材料之互連線之該網或細絲圖案共同界定每一 電極。 14. 如請求項13之電容觸摸感測器，其中該等互連線具有— 充分小的寬度以便不可見或幾乎不可見。 15. 如請求項丨之電容觸摸感測器，其中該等驅動電極在一 139720.doc 201005613 第一線性方向上延伸，且該等感測電極在橫穿該第一線 性方向之一第二線性方向上延伸，使得該複數個交又點 形成一網格圖案。 16.如請求項1之電容觸摸感測器，其中該等驅動電極弓狀 地延伸且該等感測電極徑向地延伸，使得該複數個交又 點位於一或多個弓狀路徑上。 、種用於電谷觸摸感測器之觸摸敏感面板，該觸摸敏

   感面板具有在一第一層中配置於一基板之一側上之複數 個驅動電極及在—第二層中配置於該基板之另—側上之 複數個感測電極’使得該㈣測電極與該等驅動電極在 複數個交叉點處交又且彼此偏移該基板之厚度，其中該 等感測電極具有在該第—方向上延伸、部分行程朝向每 一鄰近感測電極的分支’使得鄰近感測電極之該等分支 :末端部分在該第一方向上彼此共同延伸，該等分支被 U _充分小的距離以減少對鄰近於該共同延伸部分之 該驅動電極之電容耦合。 18. 一種感測如請求項1之二維位置感測器上之 的方法，該方法包含： 致動位置 將驅動信號施加至複數個驅動電極中之每一者· ㈣㈣測電極中之每—者接收之感測信號， :=Γ表示該等驅動電極與該等感測電極之每-群=的該等驅動信號之電容麵合之一程度； 自該複數個感測電極中之每_者獲得之感測信 間進订一内插來判定第™方向上之位置，·以及 139720.doc 201005613 在藉由使用各別驅動信號循序地驅動該複數個驅動電 極中之每一者所獲得之感測信號之間進行一内插來判定 第二方向上之位置。 139720.doc