[发明专利]二维位置传感器

说明书

技术领域

本发明涉及2维位置传感器。更明确地说，本发明涉及基于电容性接近感测技术的 类型的2维位置传感器。此些传感器可被称为2维电容性换能(2DCT)传感器。2DCT 传感器是基于检测由于指向物体的接近而导致的传感器电极与接地或另一电极的电容 性耦合中的扰动。所述扰动的测得位置对应于所述指向物体的测得位置。

背景技术

2DCT传感器通常由人的手指或铁笔激活。实例装置包含触摸屏和对触摸敏感的键 盘/小键盘，其例如用于控制消费型电子装置/家庭用具，且可能结合下伏显示器，例如 液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)。可并入有2DCT传感器的其它装置包含(例 如)用于反馈控制用途的机器中所使用的笔控输入写字板(pen-input tablet)和编码器。 2DCT传感器至少能够借助于电容感测机制来报告与物体或人体部位的位置有关的2维 坐标、笛卡儿坐标或其它坐标。

使用2DCT传感器的装置已变得越来越普及和常见，不仅是结合个人计算机，而且 结合各种各样的其它用具，例如个人数字助理(PDA)、销售点(POS)终端、电子信息 和售票信息查询机、厨房用具等。2DCT传感器通常因许多原因而比机械开关优选。举 例来说，2DCT传感器不需要移动的零件，且因此与其对应的机械装置相比不易磨损。 2DCT传感器还可以相对较小的大小制作，以便可提供对应地较小且紧密封装的小键盘 阵列。此外，2DCT传感器可提供在环境密封的外表面/覆盖面板的下方。这使得2DCT 传感器在潮湿环境或有污物或流体进入正被控制的装置的危险的地方的使用具有吸引 力。此外，制造商通常更喜欢在其产品中使用基于2DCT传感器的接口，因为此些接口 通常被消费者视为在美学上比常规机械输入机构(例如按钮)更能令人愉悦。

US 5,730,165描述一种电容性感测装置，其依靠测量感测电极到系统参考电位(接 地)的电容。US 5,730,165中所描述的原理利用无源电容性感测技术。US 5,730,165的 内容以全文引用的方式并入本文中，作为本发明的背景资料。总地来说，无源电容性传 感器使用耦合到电容测量电路的感测电极。每一电容测量电路测量其相关联感测电极到 系统接地的电容(电容性耦合)。当所述感测电极附近不存在指向物体时，测得电容具 有背景/静态值。此值取决于感测电极和通往所述感测电极的连接导线等等的几何形状和 布局，以及相邻物体的性质和位置(例如感测电极对附近接地平面的接近)。当指向物 体(例如用户的手指)靠近感测电极时，指向物体表现为虚拟接地。此用于增加感测电 极到接地的测得电容。因此测得电容的增加被视为指示指向物体的存在。

US 5,730,165主要针对离散(单按钮)测量，而不是针对2D位置传感器应用。然 而，US 5,730,165中所描述的原理(例如)通过提供电极以界定离散感测区域的2D阵 列或呈矩阵配置的电极的行和列而容易地适用于2DCT传感器。