CN101006416A - 具有变化深度的传感元件的电容传感装置 - Google Patents

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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables

Abstract

根据本发明的一个实施例包括一种电容传感器装置，其包括：第一传感元件，该第一传感元件沿其长度具有基本恒定的宽度，并被配置成沿电容传感参考表面的第一轴与接近电容传感参考表面的物体具有变化的电容耦合。第一传感元件的长度沿着第一轴定向。电容传感器装置可以包括第二传感元件，该第二传感元件沿其长度具有基本恒定的宽度并被配置成沿第一轴与接近电容传感参考表面的物体具有变化的电容耦合。第二传感元件的长度沿着第一轴定向。第一传感元件和第二传感元件是导电的，且被配置成提供与物体相对于电容传感参考表面的第一轴的空间位置相对应于的信息。

Description

具有变化深度的传感元件的电容传感装置
背景技术
常规的计算设备提供了一些使用户能够输入抉择或选择的方式。例如，用户可以使用与计算设备通信连接的字母数字键盘的一个或多个键来指示抉择或选择。另外，用户可以使用与计算设备通信连接的光标控制设备来指示抉择。同样，用户可以使用与计算设备通信连接的麦克风来语音指示具体的选择。此外，可以使用触摸传感技术来向计算设备或其它电子设备提供输入选择。
在触摸传感技术的广义范畴中，有电容传感触摸屏和触摸板。在商用的电容传感触摸板中，存在传感元件的若干变化图案(pattern)。这些传感元件典型的是形成在两层中的迹线(trace)，一层是在x方向上行进而另一层在y方向上行进。根据x-y迹线信号来确定手指或其它物体关于电容传感设备的位置。然而，这种形成两层的x和y迹线图案具有一些缺点。例如，一个缺点是x和y图案典型地需要x迹线和y迹线相交叉而不接触。因而，为了保持迹线的分离同时力争保持小的外形尺寸，制造工艺变得更加困难。在制造具有两层迹线的触摸板时的另一困难在于两组迹线的对准。
另一种商用的传感技术是使用单层迹线的技术，其中将每个迹线连接到触摸板上的一个区域且然后枚举这些区域。然而，这种商用的传感技术也有缺点。例如，一个缺点是不存在传感信息的备份，这导致易受噪声影响。
另一常规的传感技术涉及使用形成为三角形形状的传感电极，其中，每个三角形点的方向交替。然而，此技术也有缺点。例如，一个缺点在于当手指(或物体)向第一三角形电极的宽端和第二三角形电极的窄点移动时，由于其固有的信噪比，窄点电极不能提供高质量的信号。如此，这也可以称作引起信噪比问题的传感几何特性。
本发明可以解决上述的一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的一个实施例可以包括一种电容传感器装置，该电容传感器装置包括第一传感元件，该第一传感元件沿其长度具有基本恒定的宽度并被配置成沿着电容传感参考表面的第一轴与接近电容传感参考表面的物体具有变化的电容耦合。第一传感元件的长度可以沿着第一轴定向。电容传感器装置可以包括第二传感元件，该第二传感元件沿其长度具有基本恒定的宽度并被配置成沿着第一轴与接近电容传感参考表面的物体具有变化的电容耦合。第二传感元件的长度可以沿着第一轴定向。第一和第二传感元件是导电的，且被配置成提供与物体相对于电容传感参考表面第一轴的空间位置相对应的信息。
附图说明
图1是可以实现为包括本发明的一个或多个实施例的示例性电容触摸屏设备。
图2是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案的侧截面视图。
图3是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案的侧截面视图。
图3A、3B、3C、3D和3E是根据本发明实施例的图3中的电容传感器图案的一般横截面视图。
图4是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案的侧截面视图。
图4A、4B、4C、4D、4E、4F和4G是根据本发明实施例的图4中的电容传感器图案的一般横截面视图。
图5是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案的侧截面视图。
图5A、5B、5C、5D和5E是根据本发明实施例的图5中的电容传感器图案的一般横截面视图。
图6图示了根据本发明实施例的示例性信号强度图以及其极坐标转换。
图7A是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案的横截面视图。
图7B、7C、7D和7E是根据本发明实施例的图7A中的电容传感器图案的长度方向的侧截面视图。
图8是根据本发明实施例的包括电连接的示例性电容传感器图案的平面视图。
图9是根据本发明实施例的示例性传感器图案的平面视图。
图10A和10B是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案的侧截面视图。
图11是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案的平面视图。
图12是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案的平面视图。
图13是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案的平面视图。
图14是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案的平面视图。
图15是根据本发明实施例的示例性“鱼骨形(fishbone)”电容传感器图案的平面视图。
图16是根据本发明实施例的方法的流程图。
除非另有提及，否则说明书中所参考的附图不应理解成进行了按比例地缩放。
具体实施方式
现在，将详细说明本发明的实施例，其中在附图中图示出了本发明的示例。尽管结合实施例来描述本发明，但应理解其并不旨在将本发明限制为这些实施例。相反，本发明旨在覆盖包括在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内的替换、修改和等同方案。此外，在以下根据本发明的实施例的详细描述中，阐明了许多特定的细节来提供对本发明透彻的理解。然而，本领域普通技术人员将明白，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况中，没有详细描述熟知的方法、过程、组件和电路，以避免不必要地混淆本发明。
图1是可以实现为包括本发明的一个或多个实施例的示例性单层电容传感器装置100。可以利用该电容传感器装置100来将用户输入(例如，使用用户手指或探针)传送给计算设备或其它电子设备。例如，电容传感器装置100可以实现为可以形成在计算设备或其它电子设备上的电容触摸板设备，以使得用户能够与该计算设备或其它电子设备通过接口进行交互。应注意，根据本发明的一个或多个实施例可以结合有类似于电容传感器装置100的电容触摸板装置。
实现为触摸板时的电容传感器装置100可以包括衬底102，该衬底102具有在其上构图的(或形成的)第一组导电耦合迹线104和第二组导电耦合迹线106。电容传感器装置100的衬底102可以利用用作电容触摸板设备的衬底的一种或多种不透明的材料来实现，但不限于此。导电耦合迹线104和/或106可以用于将形成传感区域108的任何传感元件(未示出)与传感电路110耦合，由此实现电容传感器装置100的操作。导电耦合迹线104和106均可以包括一个或多个导电耦合元件或迹线。应注意，这里描述根据本发明的可以实现为形成传感区域108的传感元件图案的实施例。
在图1中，电容传感器装置100也可以实现为电容触摸屏设备。例如，电容传感器装置100的衬底102可以利用用作电容触摸屏设备的衬底的一种或多种基本透明的材料来实现，但不限于此。
图2为根据本发明实施例的示例性电容传感器图案200的侧截面视图。具体而言，传感器图案200包括可用作电容传感器装置(例如，100)的一部分的传感元件206和208，电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合到传感电路(例如110)时，传感器图案200提供了定位信息，该定位信息可以通过哪个传感元件检测到物体(例如，用户手指，探针等)以及传感元件206和208上的成比例的信号强度而推出。
传感元件206和208中的每个传感元件可以沿其长度具有基本恒定的宽度，且可以被配置成沿着参考表面202的第一轴(例如X轴)与接近电容传感参考表面202的物体具有变化的电容耦合。应注意，传感元件206和208中每个传感元件的长度沿着第一轴定向。传感元件206和208是导电的，且被配置成提供与物体相对于电容传感参考表面202第一轴的空间位置相对应的信息。应注意，传感元件206和208可以分别地提供与物体的空间位置相对应的信息。
在图2中，传感元件206和208中的每个传感元件可以包括导电材料条，其基本是直的且其沿着第一轴相对于电容传感表面202的距离减小。因此，当传感元件206与传感电路(例如110)耦合时，在接近传感参考表面202的物体沿着传感元件206的长度移动时，传感元件206可以与该物体具有变化的电容耦合。如此，通过传感元件206提供了与沿其长度的每个定位或位置相关联的不同的信号强度。应认识到，当传感元件208与传感电路(例如，110)耦合时，它可以按照与上述传感元件206类似的方式来操作。
具体而言，传感器图案200的传感元件206和208可以嵌入在衬底材料(例如102)中。传感元件206距电容传感参考表面202的距离沿传感元件206的长度而变化。例如，距离(或深度)212是传感元件206距电容传感参考表面202最近的距离，而距离(或深度)218是传感元件206的上表面距参考表面202最远的距离。传感元件206的上表面逐渐倾斜地远离电容传感参考表面202。此外，传感元件208距电容传感参考表面202的距离也沿着其长度而变化。例如，距离(或深度)216是传感元件208距电容传感参考表面202最近的距离，而距离(或深度)210是传感元件208的上表面距参考表面202最远的距离。传感元件208的上表面逐渐倾斜地远离电容传感参考表面202。
在图2内，应注意，传感元件206的距离212和210分别与传感元件208的距离216和218不同。如此，当传感元件206和208耦合到传感电路(例如，110)时，由于接近传感参考表面202的物体沿着传感元件206和208的长度行进，所以由它们所提供的成比例的强度信号是唯一的。因此，传感电路可以识别物体相对于电容传感参考表面202的第一轴的空间位置。
图3是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案300的侧截面视图。具体而言，传感器图案300包括传感元件310和320，它们可以用作电容传感器装置(例如100)的一部分，该电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合到传感电路(例如110)时，传感器图案300提供定位信息，该定位信息可以通过哪个传感元件检测到物体(例如，用户手指，探针等)以及传感元件310和320上的成比例的信号强度而推出。
传感元件310和320可以绕公共轴缠绕。例如，图3A是在截面3A-3A处的一般横截面视图，其表示传感元件310位于传感元件320之上，而图3B是在截面3B-3B处的一般横截面视图，其表示传感元件310位于传感元件320左侧。另外，图3C是在截面3C-3C处的一般横截面视图，其表示传感元件310位于传感元件320之下，而图3D是在截面3D-3D处的一般横截面视图，其表示传感元件310位于传感元件320右侧。最后，图3E是在截面3E-3E处的一般横截面视图，其表示传感元件310位于传感元件320之上。应注意到，由于截面3A-3A和3E-3E表示传感元件310和320的相似定位，所以可期望使这些截面中的一个截面处在电容传感装置的传感区域(例如108)以外，以消除传感电路接收到与传感器图案300的两个不同位置对应的相似强度的信号的可能性。
在图3中，传感元件310和320中的每个传感元件可以沿其长度具有基本恒定的宽度，且可以被配置成沿着参考表面302的第一轴(例如X轴)与接近电容传感参考表面302的物体具有变化的电容耦合。应注意，传感元件310和320中每个的长度可以沿着第一轴定向。传感元件310和320可以是导电的，且被配置成提供与物体相对于电容传感参考表面302第一轴的空间位置相对应的信息。传感元件310和320可以分别地提供与物体的空间位置相对应的信息。
与传感元件310有关的电容耦合可以随着传感元件310的部分关于电容传感参考表面302的变化的距离而改变。另外，与传感元件320有关的电容耦合可以随着传感元件320的部分关于电容传感参考表面302的变化的距离而改变。应注意到，传感元件310的部分的变化距离与传感元件320的部分的变化距离不同。传感元件310的电容耦合可以包括第一波形(例如，正弦波形)，而传感元件320的电容耦合可以包括第二波形(例如，正弦波形)。传感元件310的电容耦合可以包括第一相位，而传感元件320的电容耦合可以包括与第一相位不同的第二相位。例如，传感元件310的电容耦合可以与传感元件320的电容耦合在相位上相差180度。
应注意到，这里参考根据本发明的实施例提到的任意波形可以以各种方式来实现。例如，波形可以实现为但不限于正弦波形、三角波形等。应认识到，这些示例性波形并不是可以实现为根据本发明实施例一部分的波形的穷尽罗列。应注意到，每一连续函数都可以是根据本发明实施例的波形。
在图3中，传感元件310和320中的每个传感元件都可以包括金属材料条。另外，传感元件310的导电材料条和传感元件320的导电材料条可以绕公共轴缠绕。因此，当传感元件310与传感电路(例如110)耦合时，由于接近传感参考表面302的物体沿着传感元件310的长度移动，传感元件310可以与该物体具有变化的电容耦合。如此，通过传感元件310提供了与沿着其长度的每个定位或位置相关联的不同的信号强度。应理解，当传感元件320与传感电路(例如110)耦合时，其可以按照与上述传感元件310类似的方式来操作。
具体而言，传感器图案300的传感元件310和320可以嵌入在衬底材料(例如304)中。传感元件310与电容传感参考表面302的距离(或深度)340沿着传感元件310的长度变化。另外，传感元件320与电容传感参考表面302的距离(或深度)330沿着传感元件320的长度变化。
在图3中，由于传感元件310和320的导电条绕着公共轴缠绕，所以应注意到，依赖于传感元件310的位置，这可以影响与传感元件320的物体的电容耦合(反之亦然)。例如，如果物体接近截面3A-3A处的参考表面302，则由于传感元件310位于传感元件320和物体之间，传感元件310将屏蔽(或限制)传感元件320与物体的电容耦合。或者，如果物体接近截面3C-3C处的参考表面302，则由于传感元件320处在传感元件310与物体之间，传感元件320将屏蔽(或限制)传感元件310与物体的电容耦合。
图4是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案400的侧截面视图。具体而言，传感器图案400包括可以用作电容传感器装置或设备(例如100)的一部分的传感元件410、420和430，电容传感器装置或设备例如但不限于触摸板。当电耦合到传感电路(例如110)时，传感器图案400提供定位信息，该定位信息可以通过哪个传感元件检测到物体(例如，用户手指，探针等)以及传感元件410、420和430上的成比例的信号强度而推出。
传感元件410、420和440可以绕公共轴缠绕。例如，图4A是在截面4A-4A处的一般横截面视图，其表示传感元件430位于传感元件420左侧且传感元件410位于传感元件420和430之上。图4B是在截面3B-3B处的一般横截面视图，其表示传感元件410位于传感元件420左侧且传感元件430位于传感元件410和420之下。另外，图4C是在截面4C-4C处的一般横截面视图，其表示传感元件410位于传感元件430左侧且传感元件420位于传感元件410和430之上。图4D是在截面4D-4D处的一般横截面视图，其表示传感元件420位于传感元件430左侧且传感元件410位于传感元件420和430之下。图4E是在截面4E-4E处的一般横截面视图，其表示传感元件420位于传感元件410左侧且传感元件430位于传感元件410和420之上。图4F是在截面4F-4F处的一般横截面视图，其表示传感元件430位于传感元件410左侧且传感元件420位于传感元件410和430之下。最后，图4G是在截面4G-4G处的一般横截面视图，其表示传感元件430位于传感元件420左侧且传感元件410位于传感元件420和430之上。应注意到，由于截面4A-4A和4E-4E表示传感元件410、420和430的相似定位，所以可以期望使这些截面中的一个处在电容传感装置(例如100)的传感区域(例如108)以外，以消除传感电路(例如110)接收到与传感器图案400的两个不同定位(或位置)对应的相似强度的信号的可能性。
在图4中，传感元件410、420和430中的每个传感元件具有关于电容传感参考表面402的变化的深度，且彼此基本平行。例如，传感元件420和430基本平行于传感元件410。传感元件410、420和430中的每个传感元件可以具有关于参考表面402的变化的深度(或距离)，且每个传感元件可以包括波形。然而，传感元件420的波形可以与传感元件410的波形偏移三分之一周期。同样，传感元件430的波形可以与传感元件410的波形偏移三分之二周期。传感元件410、420和430可以配置成(例如向传感电路)提供与沿电容传感参考表面402第一轴接近电容传感参考表面402的物体的位置相对应的信息。传感元件410、420和430都可以包括导电迹线。传感元件410、420和430中每个传感元件的部分可以配置成具有关于物体的电容耦合，其中该电容耦合沿着第一轴而变化。
注意到，可以使用对应于传感元件410的信号、对应于传感元件420的信号以及对应于传感元件430的信号来确定物体的位置。传感元件410、420和430可以提供累积输出信号，其在沿传感元件410、420和430的不同位置处基本恒定。传感元件410、420和430中的每个传感元件可以包括导电材料条。另外，传感元件410的导电材料条、传感元件420的导电材料条以及传感元件430的导电材料条可以绕着公共轴缠绕。因此，当传感元件410与传感电路(例如110)耦合时，因为物体沿着传感元件410的长度移动，所以传感元件可以与接近传感参考表面402的物体具有变化的电容耦合。如此，通过传感元件410提供了与沿着其长度与每个位置或定位相关联的不同的信号强度。应认识到，当传感元件420和430与传感电路(例如110)耦合时，它们可以按照类似于上述传感元件410的方式来操作。
存在许多利用传感元件410、420和430输出的信号来确定物体关于传感器图案400长度的位置(或定位)的方法。例如，图6图示了根据本发明实施例的示例性信号强度图602以及其极坐标转换。例如，假设信号“A”与传感元件410相关联(图4)，信号“B”与传感元件420相关联，且信号“C”与传感元件430相关联。如此，基于图表602中所示的信号强度，可以确定物体沿着传感器400定位，其中传感迹线420离传感表面402最近，传感迹线410离传感表面402第二近，而传感迹线430离传感表面402最远。因此，在此例中，物体位于传感器图案400的截面4C-4C的右侧。
更具体而言，如上所述，假设信号“A”对应于传感元件410，信号“B”对应于传感元件420，且信号“C”对应于传感元件430。且进一步假设，当不存在物体或没有物体在传感器图案400附近时传感元件(或迹线)410、420和430的值分别给定为A0、B0和C0。如此，设定
a＝A-A0，
b＝B-B0，以及
c＝C-C0。
因此，可以确定与信号A、B和C相关联的极坐标“h”、“r”和角度θ。
在图6中，应注意到，“h”的值对应于点606、608和610位于其上的圆604的中心的高度。点606、608和610分别与信号A、B和C相关联。“r”的值对应于圆604的半径。角度“θ”的值可以用来确定关于(或接近)传感器图案400的长度的物体的线性位置(或定位)。具体而言，高度“h”的值可以通过使用以下关系式来确定：
h＝(a+b+c)/3。
一旦确定了“h”，则利用以下关系式可以确定半径“r”：
r＝sqrt((2/3)×[(a-h)2+(b-h)2+(c-h)2])。
其中“sqrt”表示平方根函数。一旦确定了“r”，可以利用以下关系式之一来确定角度θ：
θ＝sin-1((a-h)/r)
或
θ＝sin-1((b-h)/r)
或
θ＝sin-1((c-h)/r)。
一旦确定了角度θ，则可以将其转换成对应于沿传感器图案400的长度从其一个端点所测量的线性位置的距离。例如，每个角度θ的度数可以等于距离传感器图案400的端点之一的特定距离(例如，若干毫米或英寸)。可选地，可以利用查找表来确定对应于所确定的θ的距离。应注意，角度θ可以提供物体中心沿传感器图案400的位置，而“h”和“r”可以提供关于物体大小的信息。
以上述方式确定沿传感器图案400的第一轴(例如，X轴)的位置的优势之一在于公共模式噪声没有对“r”和θ的确定产生影响。
在图6中，应注意角度θ也可以利用以下关系式来确定：
Cosθ＝a-(b+c)/2
Sinθ＝sqrt(3)/2(b-c)
θ＝ATAN2(Cosθ，Sinθ)。
其中“ATAN2”表示反正切函数。应认识到，上述的三个关系式可以更方便地利用较小的微处理器。
在图4中，传感器图案400的传感元件410、420和430可以嵌入在衬底材料中(例如404)。例如，传感元件420距离电容传感参考表面402的距离(或深度)440沿传感元件420的长度而变化。另外，传感元件430距离电容传感参考表面402的距离(或深度)450沿传感元件430的长度而变化。应注意，传感元件410可以按照与传感元件420和430相似的方式来实现。
由于传感元件410、420和430绕着公共轴缠绕，所以应注意到依赖于它们的位置，它们中的两个传感元件可以影响与剩余传感元件的物体的电容耦合。例如，如果物体在截面4D-4D处接近参考表面402，则由于传感元件420和430处在传感元件410和物体之间，传感元件420和430将屏蔽(或限制)传感元件410和物体的电容耦合。
图5是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案500的侧截面视图。具体而言，传感器图案500包括可以用作电容传感器装置(例如100)的一部分的传感元件510和530，该电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合到传感电路(例如110)时，传感器图案500提供定位信息，该定位信息可以通过哪个传感元件检测到物体(例如，用户手指，探针等)以及传感元件510和530上的成比例的信号强度而推出。
传感元件510和530可以绕着提供公共轴的心轴520缠绕。例如，图5A是在截面5A-5A处的一般横截面视图，表示传感元件510位于心轴(mandrel)520之上而心轴520位于传感元件530之上。图5B是在截面5B-5B处的一般横截面视图，表示传感元件510位于心轴520左侧而传感元件530位于心轴520右侧。相应地，图5C是在截面5C-5C处的一般横截面视图，表示传感元件510位于心轴520之下而心轴520位于传感元件530之下。图5D是在截面5D-5D处的一般横截面视图，表示传感元件510位于心轴520右侧而传感元件530位于心轴520左侧。图5E是在截面5E-5E处的一般横截面视图，表示传感元件510位于心轴520之上而心轴520位于传感元件530之上。应注意到，由于截面5A-5A和5E-5E表示心轴520以及传感元件510和530的相似定位，所以可以期望使这些截面中的一个处在电容传感装置(例如100)的传感区域(例如108)以外，以消除传感电路(例如110)接收到与传感器图案500的两个不同位置对应的相似强度的信号的可能性。
在图5中，传感元件510和530中的每个传感元件可以沿其长度具有基本恒定的宽度，且可以配置成沿着参考表面502的第一轴(例如X轴)与接近电容传感参考表面502的物体具有变化的电容耦合。应注意，传感元件510和530中每个的长度可以沿着第一轴(例如，心轴520)定向。传感元件510和530可以是导电的，且配置成提供物体相对于电容传感参考表面502第一轴的空间位置相对应的信息。传感元件510和530可以分别地提供与物体的空间位置相对应的信息。
与传感元件510相关联的电容耦合可以随着传感元件510的部分关于电容传感参考表面502的变化的距离而改变。另外，与传感元件530相关联的电容耦合可以随着传感元件530的部分关于电容传感参考表面502的变化的距离而改变。应注意到，传感元件510的部分的变化距离与传感元件530的部分的变化距离不同。传感元件510的电容耦合可以包括第一波形(例如，正弦波形)，而传感元件530的电容耦合可以包括第二波形(例如，正弦波形)。应注意到，每个连续函数都可以是波形。传感元件510的电容耦合可以包括第一相位，而传感元件530的电容耦合可以包括与第一相位不同的第二相位。例如，传感元件510的电容耦合可以与传感元件530的电容耦合在相位上相差180度，但不限于此。
在图5中，传感元件510和530中的每个传感元件都可以包括金属材料条。另外，传感元件510的导电材料条和传感元件530的导电材料条可以绕心轴520缠绕。因此，当传感元件510与传感电路(例如110)耦合时，由于物体沿着传感元件510的长度移动，传感元件510可以与接近传感参考表面502的物体具有变化的电容耦合。如此，通过传感元件510提供了与沿着其长度的每个位置或定位相关联的不同的信号强度。应理解，当传感元件530与传感电路(例如110)耦合时，其可以以与上述传感元件510类似的方式来操作。
具体而言，传感器图案500的传感元件510和530可以嵌入在衬底材料(例如508)中。传感元件510与电容传感参考表面502的距离(或深度)506沿着传感元件510的长度变化。另外，传感元件530与电容传感参考表面502的距离(或深度)504沿着传感元件530的长度变化。
在图5中，由于传感元件510和530的导电条绕着心轴520缠绕，所以应注意到，依赖于传感元件510的位置，其和心轴520可以影响与传感元件530的物体的电容耦合(反之亦然)。例如，如果物体接近截面5A-5A处的参考表面502，则由于传感元件510和心轴520位于传感元件530和物体之间，传感元件510和心轴将屏蔽(或限制)传感元件530与物体的电容耦合。或者，如果目标接近截面5C-5C处的参考表面502，则由于传感元件530和心轴520处在传感元件510与物体之间，传感元件530和心轴520将屏蔽(或限制)传感元件510与物体的电容耦合。
结合图7A-7E来进行描述，以提供对根据本发明实施例的示例性电容传感器图案700a的更好的理解。具体而言，图7A是根据本发明实施例的电容传感器图案700a的横截面视图。另外，图7B、7C、7D、7E分别是根据本发明实施例的电容传感器图案700a的纵向侧截面视图700b、700c、700d和700e。
传感器图案700a包括传感元件706、708、710和712，它们可以用作二维电容传感器装置(例如100)的一部分，二维电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合时，传感器图案700a从具有基本平行的迹线(或元件)而不具有交叉的传感器图案提供定位信息。该定位信息可以通过哪个或哪些传感元件检测到物体(例如，用户手指，探针等)接近传感参考表面702以及传感元件706、708、710和712上的成比例的信号强度而推出。
具体而言，电容传感器图案700a可以包括绝缘衬底材料704，其具有基本光滑平坦的、物体(例如，用户手指、探针等)可以接触或接近的电容传感参考表面702。衬底704包括基本平行的通道(或沟槽)730、732、734和736。沿着通道732、734和736中每个的长度，可以包括距参考表面702的距离(或深度)为变化的波动的波形表面。另外，通道732、734和736可以实现为包括三相。然而，沿着沟槽730的长度，其距参考表面702的距离可以是基本恒定的。可以将导电材料淀积在通道730、732、734和736内，以分别制成传感元件706、708、710和712。因此，传感元件710、712和708都可以分别包括距参考表面702的距离为变化的波形，如图7B、7C和7D所示。当耦合到传感电路(例如110)时，传感元件(或迹线)708、710和712可以用来确定物体相对于传感参考表面702的第一轴(例如X轴)的位置，而传感元件706可以用来确定物体相对于参考表面702的第二轴(例如Y轴)的位置。第二轴可以不和第一轴平行(例如，基本上正交)。
在图7A-7E中，可以将导电材料淀积在通道730、732、734和736内，以分别制成传感元件706、708、710和712。在一个实施例中，传感元件708、710和712中的每个传感元件可以设置在衬底704之上，其中通道732、734和736的变化的深度为传感元件708、710和712中的每个传感元件分别限定了唯一的深度(或距离)剖面。导电材料的淀积可以通过各种方法(例如，印刷、溅射、涂覆等)来实现。传感元件706、708、710和712可以通过淀积任意一种导电材料来形成，或可以包括多层导电材料，该导电材料例如但不限于黑铬、铝、钛等。尽管具体提到了上述的材料，但应理解可以使用任何导电材料来淀积到沟道730、732、734和736中以分别形成传感元件706、708、710和712。
传感元件(或迹线)708、710和712分别具有关于传感参考表面702的变化的深度722、724和726。然而，传感元件(或迹线)706具有关于传感参考表面702基本恒定的深度720。根据一个实施例，传感元件708、710和712均包括具有距参考表面702的变化的深度(或距离)的波形，其每个具有不同的相位。例如，在本实施例中，如果导电迹线708的波形形状基本等于sinθ，则导电迹线710的波形形状可以基本等于sin(θ+120度)，而导电迹线712的波形形状可以基本等于sin(θ+240度)。或者，传感元件710的波形可以与导电迹线708的波形偏差(或移动)2π/3弧度，而传感元件712的波形可以与导电迹线708的波形偏差(或移动)4π/3弧度。在另一实施例中，传感元件710的波形可以与传感元件708的波形偏移三分之一周期，而传感元件712的波形可以与传感元件708的波形偏移三分之二周期。然而，应理解，传感元件708、710和712的波形的相位和形状不以任何方式限于本实施例或所述的实施例。
在图7A-7E中，应理解物体的位置可以使用对应于传感元件708的信号、对应于传感元件710的信号和对应于传感元件712的信号来确定。传感元件708、710和712可以提供在沿着传感元件708、710和712的不同位置处基本恒定的累积输出信号。有多种方式用于使用由传感元件708、710和712输出的信号来确定物体关于传感器图案700a的长度的位置(或定位)。例如，物体关于传感器图案700a的长度的位置(或定位)的确定可以通过类似于参考图4和图6所描述的方式来实现，但不限于此。
应注意，电容传感器图案700a可以利用以下描述的图16的工艺1600或通过其它工艺(例如，可以包括制造具有期望深度变化的绝缘材料)来制作。
图8是根据本发明实施例的包括电连接的示例性电容传感器图案800的平面视图。具体而言，传感器图案800包括四组重复的传感元件706、708、710和712。应注意，传感元件708、710和712均可以具有距传感参考表面(未示出)的变化的距离，而传感元件706可以具有距传感参考表面的基本恒定的深度(或距离)。传感元件708、710和712可以包括具有三相的波形，但不限于此。
在本实施例中，传感元件708中的每个与电迹线810耦合，传感元件710中的每个与迹线820耦合，且传感元件712中的每个与迹线830耦合。然而，传感元件706中的每个独立地与迹线840耦合。迹线810、820、830和840可以与图1中的迹线104和/或106耦合。当以此方式耦合时，可以利用传感器图案800来形成传感区域108。可以使用传感元件708、710和712来确定物体(例如，手指、探针、触针等)相对于传感器图案800的x位置或第一轴的位置。传感元件706可以用来确定物体(例如，手指、探针、触针等)相对于传感器图案800的y位置或第二轴的位置。
在另一实施例中，可以将传感元件708、710和712中每个传感元件独立地耦合到传感电路(例如110)，在该情况下物体的y位置可以通过每个迹线来直接确定。如此，可以将每个传感元件706排除在传感器图案800之外。如果传感元件的数目较大，则独立地电耦合传感器图案800中迹线708、710和712的每一个的方法可以涉及多于一个的专用集成电路(ASIC)，然而，互连所有具有相同变化深度和相位的传感元件然后使用中间传感元件706来确定y位置的方法则允许结合单个ASIC使用更多的传感元件。
在图8中，传感器图案800也可以利用在传感器图案800的“顶部”的保护迹线850和在“底部”的保护迹线852来实现，由此使得处于它们附近的“边缘”传感元件能够以与更靠近传感器图案800中心的那些传感元件类似的方式来操作。根据本发明的实施例，保护迹线850和852可以电驱动、接地和/或保持在基本固定或恒定的电位。
例如，可以分别通过迹线854和856将图8的保护迹线850和852耦合接地；以此方式，保护迹线850和852起接地迹线的作用。可选地，可以分别通过迹线854和856将保护迹线850和852耦合至恒定的电位信号；以此方式，保护迹线850和852起恒定电位迹线的作用。还可以通过迹线854和856分别有效地驱动保护迹线850和852；以此方式，保护迹线850和852起驱动保护迹线的作用。应理解，保护迹线850和852可以以各种方式来实现。
注意，也可以将类似于保护迹线850和852的一个或多个保护迹线(或接地迹线或固定电位迹线)包括在这里所描述的任何传感图案中或作为其一部分。
虽然图8的传感器图案800表示使用三组重复的传感元件来确定物体相对于传感器图案800的x位置(例如，第一轴)，但应理解到，也可以使用不同数目的传感元件，利用合适的数学关系来确定物体的x位置。
图9是根据本发明实施例的示例性传感器图案900的平面视图。传感器图案900包括六个重复图案的传感元件708、710和712。具体而言，传感元件708、710和712均可以具有距传感参考表面(未示出)的变化的深度(或距离)。传感元件708、710和712可以包括具有三相的波形。传感元件708、710和712可以用作单层电容传感器装置(例如100)的一部分，该单层电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合时，传感器图案900可以提供具有基本平行的迹线(或传感元件)而不交叉的二维定位信息。可以以这里所述的任何方式来利用传感器图案900，但也不限于此。
应注意，六个重复图案的传感元件708、710和712可以按照类似于这里所描述的图8的传感器图案800的传感元件708、710和712的方式来操作。
图10A和10B是根据本发明实施例的示例性电容传感器图案1000的侧截面视图。具体而言，传感器图案1000包括传感元件1020和1022，它们可以用作电容传感器装置(例如100)的一部分，该电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合到传感电路(例如110)时，传感器图案1000提供定位信息，该定位信息可以通过哪个传感元件检测到物体(例如，用户手指，探针等)以及传感元件1020和1022上的成比例的信号强度而推出。
传感元件1020和1022中的每个传感元件沿其长度可以具有基本恒定的宽度，且其配置成沿着参考表面1002的第一轴(例如X轴)与接近电容传感参考表面1002的物体具有变化的电容耦合。具体而言，传感元件1020的电容耦合可以随电容传感参考表面1002和传感元件1020的部分之间介电常数的变化而变化。此外，传感元件1022的电容耦合可以随电容传感参考表面1002和传感元件1022的部分之间介电常数的变化而变化。应认识到，传感元件1020的介电常数的变化可以与传感元件1022的介电常数的变化不同。因此，传感元件1020和1022均可以具有距传感参考表面1002的基本恒定的深度(或距离)，而其均可以配置成与接近传感参考表面1002的物体具有变化的电容耦合。
在图10A和10B中，传感元件1020和1022中每个的长度可以沿着第一轴定位。传感元件1020和1022可以是导电的，且配置成提供与物体相对于电容传感参考表面1002的第一轴的空间位置相对应的信息。应注意，传感元件1020和1022可以分别地提供与物体的空间位置相对应的信息。
传感元件1020和1022中的每个传感元件可以包括沿着第一轴基本上是直的导电材料条。具体而言，在图10A中，传感元件1020设置在衬底1008之上，而介电材料1006设置在传感元件1020之上，且介电材料1004设置在介电材料1006之上。应注意到，介电材料1006的上表面逐渐倾斜地远离电容传感参考表面1002。假设介电材料1004具有比介电材料1006低的介电常数且传感元件1020耦合到传感电路(例如110)，则传感元件1020可以与接近电容传感参考表面1002左侧的物体比其接近右侧时具有更强的电容耦合。因此，当传感元件1020与传感电路(例如110)耦合时，在物体沿着传感元件1020的长度移动时，传感元件1020可以与接近传感参考表面1002的物体具有变化的电容耦合。如此，通过传感元件1020提供了与沿着其长度的每个位置或定位相关联的不同的信号强度。
在图10B中，传感元件1022设置在衬底1008之上，而介电材料1010设置在传感元件1022之上，且介电材料1012设置在介电材料1010之上。应注意，介电材料1010的上表面逐渐倾斜地远离电容传感参考表面1002。假设介电材料1010具有比介电材料1012低的介电常数且传感元件1022耦合到传感电路(例如110)，则传感元件1022可以与接近电容传感参考表面1002左侧的物体具有比其接近右侧时更强的电容耦合。因此，当传感元件1022与传感电路(例如110)耦合时，在物体沿着传感元件1022的长度移动时，传感元件1022可以与接近传感参考表面1002的物体具有变化的电容耦合。如此，通过传感元件1022提供了与沿着其长度的每个位置或定位相关联的不同的信号强度。
在图10A和10B中，应注意，介电材料1004、1006、1010和1012可以实现为具有不同的介电常数。如此，当传感元件1020和1022耦合到传感电路(例如110)时，在接近传感参考表面1002的物体沿着传感元件1020和1022的长度行进时，由传感元件1020和1022与传感电路提供的成比例强度信号可以是唯一的。因此，传感电路可以识别物体相对于电容传感参考表面1002的第一轴的空间位置。
图11是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案1100的平面视图。具体而言，传感器图案1100包括传感元件708a、710a和712a的三组同心环形图案，该传感元件708a、710a和712a可以包括具有三相的波形。传感器图案1100可以用作单层电容传感器装置(例如100)的一部分，该单层电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合时，传感器图案1100可以提供连续的二维定位信息，该传感器图案1100具有深度变化且没有交叉的传感元件。传感器图案1100可以以类似于这里所述方式的任何方式来实现，但是不限于此。
具体而言，传感元件708a、710a和712a中的每个传感元件具有距传感参考表面(未示出)的变化的深度(或距离)，并形成基本圆形(或环形)的图案。应注意，环形图案可以包括任何闭合的环形传感器图案形状(例如，圆形、方形、矩形、三角形、多边形、圆弧形传感器图案、曲线、半圆形传感器图案和/或基本不是直线或非线性方式的任何传感器图案)。不要求传感元件708a、710a和712a彼此重叠，以便确定物体在二维空间中相对于基本圆形的图案(例如环形)的角位置φ。应注意到，角位置φ开始于原点1102，原点1102可以位于和传感器图案1100相关联的任何位置。传感元件708a、710a和712a可以提供在沿着传感元件708a、710a和712a的不同位置处基本恒定的累积输出信号。
在图11中，传感元件708a、710a和712a均可以包括导电迹线。而且，每组传感元件(例如，708a、710a和712a)可以用来确定在二维空间中物体相对于环形的径向位置“R”。
利用导电耦合迹线(例如，104和/或106)，传感器图案1100的每个传感元件(例如，708a、710a和712a)可以各自地与传感电路(例如110)耦合。当以此方式耦合时，传感器图案1100可以用来形成传感区域(例如108)。此外，当以此方式耦合时，传感器图案1100可以提供按照角位置φ和径向位置“R”的定位信息。
可选地，传感器图案1100的所有类似的传感元件(例如712a)可以如图8所示地耦合在一起，并利用导电耦合迹线(例如104或106)与传感电路(例如110)耦合。当以此方式耦合时，传感器图案1100可以向传感电路提供对应于角位置φ而不是径向位置“R”的定位信息。应理解，径向位置“R”可以以类似于所述确定第二轴位置的方式的任何方式来确定。
传感器图案1110可以利用多于或少于本实施例所示数目的传感元件来实现。例如，传感器图案1100可以利用单组传感元件708a、710a和712a来实现。可选地，传感器图案1100可以利用多组传感元件708a、710a和712a来实现。传感器图案1100及其传感元件可以以类似于这里所描述方式的任何方式来实现，但不限于此。
在图11中，传感器图案1100的每组传感元件(例如708a、710a和712a)可以以类似于这里所描述方式的任何方式来操作，以提供与物体(例如用户手指、探针、触针等)相对于传感器图案1100的角位置φ相对应的定位信息。传感元件708a、710a和712a可以配置成提供与接近所述电容传感参考表面(未示出)曲线的物体的空间位置相对应的信息。例如，以类似于参考图6所描述的方式，可以使用与一组传感元件(例如708a、710a和712a)相关联的每组信号确定相位角θ。应注意，一旦确定了相位角θ，就可以将其转换成相对于原点1102的几何位置角φ。以此方式，确定了物体相对于传感器图案1100的角位置φ。
图12图示了根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案1200。具体而言，传感器图案1200包括传感元件706b、708b、710b和712b的三组同心环形图案。应注意，传感元件708b、710b和712b均可以具有距传感参考表面(未示出)的变化的深度(或距离)，而传感元件706b可以具有距参考表面的基本恒定的深度。传感元件708b、710b和712b可以包括具有三相的波形。传感器图案1200可以用作单层电容传感器装置(例如100)的一部分，该单层电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合时，传感器图案1200可以提供连续的二维定位信息，该传感器图案1200具有深度变化且没有交叉的传感元件。传感器图案1200可以以类似于这里所述方式的任何方式来实现，但不限于此。
具体而言，传感元件706b、708b、710b和712b形成基本圆形(或环形)的图案。应注意，环形图案可以包括任何闭合的环形传感器图案形状(例如，圆形、方形、矩形、三角形、多边形、圆弧形传感器图案、半圆形传感器图案和/或基本不是直线的任何传感器图案)。不要求传感元件706b、708b、710b和712b彼此重叠，以便确定物体在二维空间中相对于基本圆形的图案(例如环形)的角位置φ和径向位置“R”。角位置φ开始于原点1202，原点1202可以位于和传感器图案1200相关联的任何位置。传感元件708b、710b和712b提供可以在沿着传感元件708b、710b和712b的不同位置处基本恒定的累积输出信号。
在图12中，传感元件706b、708b、710b和712b均可以包括导电迹线。利用导电耦合迹线(例如，104和/或106)，类似的传感器图案1200的变化深度的传感元件(例如，708b)可以如图8中所示那样耦合在一起并与传感电路(例如110)耦合。当以此方式耦合时，传感器图案1200可以向传感电路提供对应于角位置φ而不是径向位置“R”的定位信息。应理解，径向位置“R”可以以类似于所述确定第二轴位置的方式的任何方式从传感器706b来确定。
传感器图案1200可以利用多于或少于本实施例所示数目的传感元件来实现。例如，传感器图案1200可以利用单组传感元件706b、708b、710b和712b来实现。可选地，传感器图案1200可以利用多组传感元件706b、708b、710b和712b来实现。传感器图案1200及其传感元件可以以类似于这里所描述的方式的任何方式来实现，但不限于此。
在图12中，传感器图案1200的每组变化深度的传感元件706b、708b、710b和712b可以以类似于这里所描述方式的任何方式来操作，以提供与物体(例如用户手指、探针、触针等)相对于传感器图案1200的角位置φ相对应的定位信息。例如，可以以类似于参考图6所述方式的方式，使用与该组变化深度的传感元件708b、710b和712b相关联的每组信号来确定相位角θ。应注意，一旦确定了相位角θ，就可以将其转换成相对于原点1202的几何位置角φ。这样，确定了物体相对于传感器图案1200的角位置φ。
图13是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案1300的平面视图。具体而言，传感器图案1300包括传感元件708c、710c和712c的三组同心环形图案。应注意，传感元件708c、710c和712c均可以具有距传感参考表面(未示出)的变化的深度(或距离)。传感元件708c、710c和712c可以实现为包括具有三相的波形。传感元件708c、710c和712c可以用作单层电容传感器装置(例如100)的一部分，该单层电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合时，传感器图案1300可以提供连续的二维定位信息，该传感器图案1300具有深度变化且没有交叉的传感元件。传感器图案1300可以以与这里所述方式类似的任何方式来实现，但是不限于此。
应注意，传感器图案1300可以以类似于图11的传感器图案1100的任何方式来操作。传感器图案1300可以利用多于或少于本实施例所示数目的传感元件来实现。传感器图案1300及其传感元件可以以类似于这里所描述的方式的任何方式来实现，但不限于此。
图14是根据本发明实施例的示例性环形电容传感器图案1400的平面视图。具体而言，传感器图案1 400包括传感元件706d、708d、710d和712d的两组同心环形图案。应注意，传感元件708d、710d和712d均可以具有距参考表面(未示出)的变化的深度或距离，而传感元件706d可以具有距参考表面的基本恒定的深度或距离。传感元件708d、710d和712d可以实现为包括具有三相的波形。传感元件706d、708d、710d和712d可以用作电容传感器装置(例如100)的一部分，该电容传感器装置例如但不限于触摸板。当电耦合时，传感器图案1400可以提供连续的二维定位信息，该传感器图案1400具有深度变化且没有交叉的传感元件。传感器图案1400可以以与这里所述方式类似的任何方式来实现，但是不限于此。
应认识到，传感器图案1400可以以类似于传感器图案1100(图11)的任何方式来操作。传感器图案1400可以利用多于或少于本实施例所示数自的传感元件来实现。传感器图案1400及其传感元件可以以类似于这里所描述的方式的任何方式来实现，但不限于此。
图15是根据本发明实施例的示例性“鱼骨形”电容传感器图案1500的平面视图。具体而言，传感器图案1500包括可以用作电容传感器装置(例如100)的一部分的一组传感元件708e、710e和712e，该电容传感器装置例如但不限于触摸板。应注意，传感元件708e、710e和712e均可以具有距传感参考表面(未示出)的变化的深度(或距离)。当电耦合时，传感器图案1500可以提供二维定位信息，该传感器图案1500具有不交叉的基本平行的迹线(或传感元件)。传感器图案1500可以以与这里参考图7A-7E、图8和图9所述方式类似的任何方式来使用，但是不限于此。此外，传感器图案1500可以以与这里所述方式类似的任何方式来使用，但是不限于此。
具体而言，传感元件708e可以包括基本上彼此平行且基本与传感元件708e的第一轴正交的多个延伸部1502。传感元件710e可以包括基本上彼此平行且基本与传感元件710e的第一轴正交的多个延伸部1504。传感元件712e可以包括基本上彼此平行且基本与传感元件712e的第一轴正交的多个延伸部1506。
在图15中，传感元件708e的多个延伸部1502可以与传感元件710e的多个延伸部1504相互交叉。此外，传感元件712e的多个延伸部1506可以与传感元件710e的多个延伸部1504相互交叉。
传感元件708e、710e和712e可以用来确定物体(例如用户手指、探针、触针等)沿二维空间的第一轴关于传感器图案1500的第一位置。此外，可以使用一组重复的传感元件708e、710e和712e(未示出)来确定物体沿二维空间的第一轴和第二轴关于传感器图案1500的第一位置和第二位置，其中第二轴基本上不平行于(或基本正交于)第一轴。
在图15中，传感器图案1500可以以类似于图7A-E的传感器图案700a-700e的任何方式来操作。另外，传感器图案1500可以利用多于或少于本实施例所示数目的传感元件来实现。传感器图案1500及其传感元件可以以类似于这里所描述的任何方式来实现，但不限于此。
图16是根据本发明实施例的、在接近电容传感参考表面的导电物体和导电迹线之间建立随位置而变化的电容耦合的方法1600的流程图。尽管在方法1600中公开了特定的操作，但这些操作是示例性的。即，方法1600可以不包括图16所示的所有操作。可选地，方法1600可以包括图16所示操作的改型和/或各种其它操作。
具体而言，可以在衬底中提供(或形成)多个通道图案。应注意，通道图案的深度是变化的。可以将导电材料淀积到通道图案上以形成第一传感元件和第二传感元件。第一传感元件和第二传感元件可以是导电的，且基本沿着第一取向延伸。此外，第一传感元件和第二传感元件中的每个传感元件可以配置成提供与沿第一方向的第一位置对应的信息。
在图16的操作1610，可以在衬底中提供(或形成)具有变化深度的多个通道(或沟槽)图案。应理解，衬底可以用多种方式来实现。例如可以将衬底实现为包括但不限于塑料材料或晶体材料。另外，可以将衬底实现为信息显示设备或便携式计算设备的元件。例如，可以将衬底实现为信息显示设备或便携式计算设备的壳体或前盖部的一部分。通道图案可以包括波形或波形的一部分。例如，通道图案可以包括一个或多个正弦波形。可选地，通道图案可以包括正弦波形的一个或多个部分。
在操作1620，可以将导电材料淀积到通道(或沟槽)图案上，以形成导电的且基本沿着第一取向延伸的第一传感元件和第二传感元件。应注意，在步骤1620可以形成多于两个的传感元件。第一传感元件和第二传感元件中的每个传感元件可以配置成提供对应于沿第一取向的第一位置的信息。应注意，第一取向可以以各种方式来实现。例如第一取向可以基本为线性。可选地，第一取向可以为非线性。第一和第二传感元件可以以各种方式来实现。例如，第一传感元件可以包括第一波形而第二传感元件可以包括第二波形。另外，第一波形和第二波形可以不同也可以相似。第一波形和第二波形均可以包括一个或多个正弦波形或正弦波形的一部分。此外，第一波形和第二波形均可以具有不同的相位。应理解，第一传感元件和第二传感元件均可以形成环形或曲线的至少一部分。
在图16的操作1630，可以用材料来回填(backfill)第一传感元件。应注意，在操作1630也可以利用材料来回填第二传感元件。应注意，回填材料可以用各种方式来实现。例如该材料可以实现为但不限于形成衬底的材料、绝缘材料和/或电屏蔽材料。这种任选的回填材料可以向一个或多个传感元件提供物理保护。另外，回填材料可以提供电屏蔽，由此使一个或多个传感元件在衬底的期望的参考传感表面上而不是在衬底的两侧上测量电容。此外，回填材料可以在衬底上提供平滑的背表面，这是在某些情况下所希望的。
通过按照图16所示的方式来制作电容传感器图案，由于只利用了一层导电材料且在传感元件中没有交叉，所以可以减少错误率。另外，通过将通道图案模制到膝上型计算机或其它电子设备的壳体中并将导电材料淀积(或印刷或溅射)到通道图案上，可以非常便宜地制造电容传感器图案。
应注意，根据本发明实施例的传感器图案不会引起信噪比问题。
为了示例和说明的目的，公开了本发明特定实施例的上述描述。它们并不旨在穷尽列举，也不旨在将本发明限制成所公开的精确形式，并且显然的是，基于上述教示，可以进行许多修改或改型。选择并描述了这些实施例以最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员可以最佳地利用本发明，并且将具有不同修改的各种实施例具体用于他们所遇到的具体情形。旨在通过所附权利要求书和其等同方案来限定本发明的范围。

Claims (45)

1.一种电容传感器装置，包括：
第一传感元件，该第一传感元件沿其长度具有基本上恒定的宽度并被配置成沿电容传感参考表面的第一轴与接近所述电容传感参考表面的物体具有变化的电容耦合，其中所述第一传感元件的所述长度沿着所述第一轴定向；以及
第二传感元件，该第二传感元件沿其长度具有基本上恒定的宽度并被配置成沿所述第一轴与接近所述电容传感参考表面的所述物体具有变化的电容耦合，所述第二传感元件的所述长度沿着所述第一轴定向，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件是导电的，并且被配置成提供与所述物体相对于所述电容传感参考表面的所述第一轴的空间位置相对应的信息。
2.如权利要求1的电容传感器装置，其中与所述第一传感元件相关联的所述电容耦合随着所述第一传感元件的部分相对于所述电容传感参考表面的变化距离而变化。
3.如权利要求2的电容传感器装置，其中与所述第二传感元件相关联的所述电容耦合随着所述第二传感元件的部分相对于所述电容传感参考表面的变化距离而变化，所述第一传感元件的所述部分的所述变化距离不同于所述第二传感元件的所述部分的所述变化距离。
4.如权利要求3的电容传感器装置，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件均包括导电材料条。
5.如权利要求4的电容传感器装置，其中所述第一传感元件的所述导电材料条基本上是直的并且沿着所述第一轴相对于所述电容传感表面的距离减小，以及其中所述第二传感元件的所述导电材料条基本上是直的并且沿着所述第一轴相对于所述电容传感表面的距离增加。
6.如权利要求4的电容传感器装置，其中所述第一传感元件的所述导电材料条和所述第二传感元件的所述导电材料条绕公共轴缠绕。
7.如权利要求1的电容传感器装置，其中：
所述第一传感元件的所述电容耦合包括第一波形；以及
所述第二传感元件的所述电容耦合包括第二波形。
8.如权利要求7的电容传感器装置，其中：
所述第一传感元件的所述电容耦合包括第一相位；以及
所述第二传感元件的所述电容耦合包括与所述第一相位不同的第二相位。
9.如权利要求1的电容传感器装置，其中所述第一传感元件的所述电容耦合和所述第二传感元件的所述电容耦合均包括正弦波形。
10.如权利要求1的电容传感器装置，其中所述第一传感元件的所述电容耦合随着在所述电容传感参考表面和所述第一传感元件的部分之间的介电常数的变化而变化。
11.如权利要求10的电容传感器装置，其中所述第二传感元件的所述电容耦合随着在所述电容传感参考表面和所述第二传感元件的部分之间的介电常数的变化而变化，针对所述第一传感元件的所述介电常数的变化不同于针对所述第二传感元件的所述介电常数的变化。
12.如权利要求1的电容传感器装置，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件分别地提供与所述物体的所述空间位置相对应的所述信息。
13.如权利要求1的电容传感器装置，进一步包括：
第三传感元件，该第二传感元件具有沿所述第一轴定向的长度，并被配置成提供与所述物体相对于所述电容传感参考表面的第二轴的空间位置相对应的信息。
14.一种电容传感设备，包括：
第一传感元件，该第一传感元件具有相对于电容传感参考表面的变化的深度；
第二传感元件，该第二传感元件基本上平行于所述第一传感元件，并且具有相对于所述电容传感参考表面的变化的深度；以及
第三传感元件，该第三传感元件基本上平行于所述第一传感元件，并且具有相对于所述电容传感参考表面的变化的深度，其中所述第一传感元件、第二传感元件和第三传感元件被配置成提供与接近所述电容传感参考表面的物体沿所述电容传感参考表面的第一轴的位置相对应的信息。
15.如权利要求14的电容传感设备，其中：
所述第一传感元件的部分被配置成具有相对于所述物体的电容耦合，其中所述电容耦合沿所述第一轴而变化；
所述第二传感元件的部分被配置成具有相对于所述物体的电容耦合，其中所述电容耦合沿所述第一轴而变化；以及
所述第三传感元件的部分被配置成具有相对于所述物体的电容耦合，其中所述电容耦合沿所述第一轴而变化。
16.如权利要求14的电容传感设备，其中：
所述第一传感元件具有包括波形的变化的深度；
所述第二传感元件具有包括波形的变化的深度，该波形与所述第一传感元件的所述波形偏移三分之一周期；以及
所述第三传感元件具有包括波形的变化的深度，该波形与所述第一传感元件的所述波形偏移三分之二周期。
17.如权利要求14的电容传感设备，其中所述位置是使用对应于所述第一传感元件的信号、对应于所述第二传感元件的信号以及对应于所述第三传感元件的信号来确定的。
18.如权利要求17的电容传感设备，其中所述位置是使用三角函数来确定的。
19.如权利要求14的电容传感设备，其中所述第一传感元件、所述第二传感元件和所述第三传感元件均包括导电迹线。
20.如权利要求19的电容传感设备，其中每条所述导电迹线被设置在衬底之上，其中所述衬底的一侧包括变化深度的通道，所述变化深度限定了针对所述第一、第二和第三传感元件中的每个传感元件的唯一深度剖面。
21.如权利要求14的电容传感设备，其中所述第一传感元件、第二传感元件和第三传感元件中的至少一个传感元件用来确定沿着基本上正交于所述第一轴的第二轴的第二位置。
22.如权利要求14的电容传感设备，其中：
所述第一传感元件具有包括第一正弦波形的变化深度；
所述第二传感元件具有包括从所述第一正弦波形偏移的第二正弦波形的变化深度；以及
所述第三传感元件具有包括从所述第一正弦波形和所述第二正弦波形偏移的第三正弦波形的变化深度。
23.如权利要求14的电容传感设备，进一步包括：
第四传感元件，用于确定沿着不平行于所述第一轴的第二轴的第二位置。
24.如权利要求14的电容传感设备，进一步包括：
具有变化深度的第四传感元件；
具有变化深度的第五传感元件；
具有变化深度的第六传感元件，其中所述第四、第五和第六传感元件基本上平行于所述第一传感元件，且被配置成用于确定沿着所述第一轴的所述位置。
25.如权利要求24的电容传感设备，其中所述第一、第二、第三、第四、第五和第六传感元件中的至少一个传感元件被配置成用于确定沿着第二轴的第二位置，所述第二轴不平行于所述第一轴。
26.如权利要求14的电容传感设备，其中所述第一、第二和第三传感元件用作电容触摸板设备的一部分。
27.一种便携式电子设备，包括：
与电容传感器耦合的处理器，其中所述电容传感器包括：
第一传感元件，该第一传感元件具有包括sine(θ)波形的变化深度；
第二传感元件，该第二传感元件具有包括从所述第一传感元件的所述sine(θ)波形偏移2π/3弧度的sine(θ)波形的变化深度；和
第三传感元件，该第三传感元件具有包括从所述第一传感元件的所述sine(θ)波形偏移4π/3弧度的sine(θ)波形的变化深度，其中所述第一传感元件、第二传感元件和第三传感元件均是导电的并且基本上平行于第一轴，其中所述第一传感元件、第二传感元件和第三传感元件被配置成提供与沿着所述第一轴的第一位置相对应的信息。
28.如权利要求27的便携式电子设备，其中所述第一传感元件、第二传感元件、第三传感元件中的至少一个传感元件用于确定沿着不平行于所述第一轴的第二轴的第二位置。
29.如权利要求27的便携式电子设备，其中使用来自所述第一传感元件、所述第二传感元件和所述第三传感元件的信号来确定沿着所述第一轴的所述第一位置。
30.如权利要求27的便携式电子设备，其中使用三角函数来确定沿着所述第一轴的所述第一位置。
31.如权利要求27的便携式电子设备，进一步包括：
第四传感元件，用于确定沿着基本上正交于所述第一轴的第二轴的第二位置。
32.一种电容传感器设备，包括：
第一传感元件，该第一传感元件被配置成与接近电容传感参考表面的物体具有变化的电容耦合；以及
第二传感元件，该第二传感元件被配置成与接近所述电容传感参考表面的所述物体具有变化的电容耦合，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件是导电的，并且被配置成提供与接近所述电容传感参考表面上的曲线的所述物体的空间位置相对应的信息。
33.如权利要求32的电容传感器设备，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件以基本上线性的方式定向。
34.如权利要求32的电容传感器设备，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件以非线性的方式定向。
35.如权利要求34的电容传感器设备，其中所述非线性的方式包括曲线。
36.如权利要求34的电容传感器设备，其中所述非线性的方式包括环形。
37.如权利要求32的电容传感器设备，其中与所述第一传感元件相关联的所述电容耦合随所述第一传感元件的部分相对于所述电容传感参考表面的变化距离而变化。
38.如权利要求37的电容传感器设备，其中与所述第二传感元件相关联的所述电容耦合随所述第二传感元件的部分相对于所述电容传感参考表面的变化距离而变化，所述第一传感元件的所述部分的所述变化距离不同于所述第二传感元件的所述部分的所述变化距离。
39.如权利要求32的电容传感器设备，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件均包括金属材料条。
40.一种用于在接近电容传感参考表面的导电物体和导电迹线之间建立随位置而变化的电容耦合的方法，所述方法包括：
在衬底中提供多个通道图案，所述通道图案的深度是变化的；以及
将导电材料淀积到所述通道图案上以形成第一传感元件和第二传感元件，其中所述第一传感元件和第二传感元件是导电的，并且基本上沿着第一取向延伸，并且所述第一传感元件和第二传感元件中的每个传感元件配置成提供与沿所述第一取向的第一位置相对应的信息。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述第一取向基本上是线性的。
42.如权利要求40所述的方法，其中所述第一取向是非线性的。
43.如权利要求40所述的方法，其中：
所述第一传感元件包括第一波形；以及
所述第二传感元件包括第二波形。
44.如权利要求40所述的方法，进一步包括：
利用材料回填所述第一传感元件。
45.如权利要求40所述的方法，其中所述第一传感元件和所述第二传感元件的每一个至少形成环形的一部分。
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