[发明专利]触敏器件和提高触敏器件的空间分辨率的方法

说明书

本申请是申请日为2005年8月15日、申请号为200580027519.8、 名称为“提高触敏器件的空间分辨率的方法”的发明专利申请的分案 申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2004年8月16日递交的美国临时专利申请No. 60/522,107并要求其优先权，该临时申请与本申请具有相同的题目和 发明人，并作为参考被全部包含进来。

技术领域

本发明总地涉及触敏器件的领域，具体地说，涉及最优化容性传 感电极的形状和布局，以增加使用有限数量的传感器的传感器件的有 效空间分辨率和/或物理范围。

背景技术

在容性触敏器件中，在它可能具有的许多传感器中的每个传感器 都包括形成电容器的一个极板的导电盘和一种测量该导电盘与另一个 可移动的导电物形成的电容的方式。该可移动的导电物典型地是利用 非导电隔离体与所述导电盘保持最小距离的手指或触笔。两个导电物 (导电盘和可移动的导电物)连同它们之间的非导电电介质形成了一 个电容器。本领域的技术人员公知，该电容器的电容随着所述导电物 之间的距离和/或重叠的改变而改变。在典型的器件中，导电盘(此后 称为电极)的数量、电极的尺寸以及电极之间的间距决定了触敏器件 的物理范围和空间分辨率。

在容性触敏器件的典型实现中，在覆盖电介质的传感器电极阵列 上滑动的手指的位置是通过观测电容随着手指在表面上移动而发生的 改变来确定的。扫描和处理电路测量由于改变手指和给定的电极之间 的重叠而发生的电容变化。如果手指大到足以与多个相邻电极部分重 叠，那么内插就允许手指位置被确定为比电极间距高得多的分辨率。 内插计算遵循传统的质心公式：每个电极处的信号值的总和乘以它的 坐标，再除以所有信号值的总和。该技术对于由行列电极组成的线性 阵列、被布置为车轮辐条形式的径向电极阵列或者被布置为填充平面 空间的二维电极阵列都同样有效。旨在提高内插精度或分辨率的特殊 电极形状是各种相关技术设计之间的主要区别。

例如，授予Boie等的美国专利5,463,388教导了指尖大小的、交 织的电极螺旋体，以最小化多触点传感器阵列所需的电极数量。交织 确保了当手指集中在一个特定的电极上，而电极彼此相隔一个指尖宽 度时，手指与多个电极重叠。稳定的内插通常需要手指与多个电极连 续重叠。

多伦多大学Seonkyoo Lee的硕士论文“A Fast Multi-Touch- Sensitive Input Device”(1984)披露了正方形电极单元的虚拟组，以 更快地确定在一个相邻区域内是否存在一个物体，该论文作为引用被 包含在本申请中。授予Gerpheide的美国专利5,767,457披露了通过在 一个物体的任一侧寻找虚拟电极组的平衡点来确定该物体的位置。这 两篇参考文献都作为引用被包含进来。

最后，全部转让给Synaptics并作为引用被包含在这里的美国专 利5,543,590、5,543,591、5,880,411和6,414,671教导了在同一平面中 的行列横跨电极的密交织，这是通过以下步骤形成的：将每行电极成 形为互连的一串钻石形状，并将每列电极成形为一串钻石形状，其中 心偏离行钻石中心。

但是，这样的器件还是需要对分辨率的更多改进。虽然可以通过 增加额外的传感器元件来提高分辨率，但是对扫描时间、电路成本和 功耗的规定同时驱动着系统朝着尽可能少的传感器元件的方向发展。 因此，在传感器阵列设计领域中需要在传感器数量有限的情况下使分 辨率最大化的传感器布局。这里公开了一种触敏器件，它解决了现有 技术中对增大的分辨率和减小的传感器元件数量的需求。

发明内容

这里公开了一种容性触敏器件。这里描述的触敏器件的一个方面 是圆形或直线形容性触敏器件所需的传感器电路数量的减少，同时保 持相同的分辨率和对单个物体的绝对位置确定。这里描述的触敏器件 的相关方面是一种编码模式，它允许容性触敏器件的每个传感器电路 共享位于传感器阵列中特别选定的位置上的多个电极，使得确定单个 物体在阵列上的绝对位置的能力不受到损害。

附图说明

图1图示了采用本发明的某些教导的触敏器件。

具体实施方式

这里描述了一种容性接触式传感器。本发明的以下实施方式仅仅 是说明性的，在任何方面都不应当被认为是限制性的。