[发明专利]电容性位置传感器

说明书

背景技术

本发明涉及电容性位置传感器。更明确地说，本发明涉及基于电容性接近感测技术 的类型的二维电容性位置传感器。此类传感器可被称作二维电容性转换(2DCT)传感 器。2DCT传感器基于检测由指向物体的接近而引起的传感器电极的电容性耦合的扰动。 扰动的测量位置对应于指向物体的测量位置。

US 6,452,514[6]、US 7,148,704[7]和US 5,730,165[8]揭示现有技术的电容性触摸传 感器。

2DCT传感器通常通过人类手指或尖笔来致动。实例装置包括触摸屏幕和触摸敏感 键盘/小键盘，例如，用以控制消费型电子装置/家用电器，和可能与下伏显示器(例如， 液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))结合。可并入有2DCT传感器的其它装置 包括用在机器中以(例如)实现反馈控制目的的笔输入写字板和编码器。2DCT传感器 能够借助于电容感测机构来至少报告与物体或人体部分的位置有关的二维坐标、直角坐 标或其它。

使用2DCT传感器的装置已变得日益普及且普通，不仅与个人计算机结合且也在各 种各样的其它用具中，例如个人数字助理(PDA)、销售点(POS)终端、电子信息和 售票亭、厨房用具和其类似物。因诸多原因，2DCT传感器通常优于机械开关。举例来 说，2DCT传感器不需要活动部分且因此比其机械对应物较不易于磨损。2DCT传感器 也可制成大小相对小的，使得可提供相应小的且紧密封装的小键盘阵列。此外，2DCT 传感器可提供于环境密封的外表面/遮盖面板下。这使其用于潮湿环境中或存在灰尘或流 体进入正被控制的装置中的危险的环境中。又此外，制造商通常更喜欢将基于2DCT传 感器的接口用于其产品中，因为消费者通常认为这些接口比常规机械输入机构(例如， 按钮)更具美感。

2009年3月5日公开的WO 2009/027629[9]描述一种电容性触摸传感器，其包含上 覆有两个感测电极的驱动电极的介电面板。所述感测电极中的一个经定位以通过第一感 测电极来屏蔽驱动电极，使得第一感测电极接收来自驱动电极的所耦合的电荷的大多 数，且第二感测电极主要寄存噪声。包括两个检测器通道的感测电路连接到第一(耦合) 和第二(噪声)感测电极以分别接收信号样本。所述感测电路可操作以输出通过从第一 信号样本减去第二信号样本以消去噪声而获得的最终信号。

然而，在生产更小装置为更流行和所要时，上述方法增加大小和厚度，且可减小并 入有具有2DCT传感器的显示屏幕的装置的分辨率。此外，在制造期间需要额外步骤， 且因此归因于需要更多组件而使成本增加。

欧洲专利EP 1821175[10]描述一种减少2DCT触摸传感器上所收集的噪声的替代解 决方案。EP 1821175[10]揭示一种具有触摸传感器的显示装置，其经布置以使得二维触 摸传感器上覆于显示装置上以形成触摸敏感显示屏幕。所述显示装置使用具有LCD像 素的垂直和水平切换的LCD布置。对于多个传感器中的每一者，触摸感测电路包括电 流检测电路、噪声消除电路和取样电路，所述传感器经布置以形成二维传感器阵列。所 述电流检测电路接收选通信号，所述选通信号是从LCD屏幕的水平和垂直切换信号而 产生。所述选通信号用以在水平切换电压信号可影响由所述电流检测电路执行的测量的 时期期间触发所述检测电路的消隐。

2009年2月5日公开的WO 2009/016382[11]描述一种用以形成二维触摸传感器的 传感器，其可上覆于液晶显示(LCD)屏幕上。因此，可减少由LCD屏幕的共同电压 信号引起的切换噪声对物体检测的效应。所述传感器包含可操作以测量感测元件的电容 的电容性测量电路和控制所述电容性测量电路的充电循环的控制器电路。所述控制器电 路经配置以在预定时间处和以与噪声信号同步的方式来产生充电循环。举例来说，电荷 转移循环或“突发”可在来自显示屏幕的噪声输出信号的某些阶段期间执行，即，在噪 声不显著地影响所执行的电容性测量的阶段时。因此，所述传感器可经布置以有效地拾 取来自显示屏幕的噪声输出且自动地使电荷转移突发同步，使之在噪声输出循环的阶段 期间发生。