传感阵列的场线中继器(flr)结构的制作方法
【专利说明】传感阵列的场线中继器（FLR)结构
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2013年4月26日递交的美国临时申请号61/816442的益处，其全 部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开一般涉及传感系统，并且更具体地涉及配置成确定在电容传感系统上的触 摸件的触摸位置的电容传感系统。
[0004] 背景
[0005] 电容传感系统可以传感在反映电容中的变化的电极上产生的电信号。在电容中的 这样的变化可以指示触摸事件（即，物体到特定电极的接近）。电容式传感元件可被用来代 替机械按钮、旋钮和其他类似的机械的用户界面控件。电容式传感元件的使用允许消除复 杂的机械开关和按钮，在恶劣的条件下提供了可靠的操作。此外，电容式传感元件被广泛用 于现代客户应用程序，提供了在现有产品中的新的用户界面选项。电容式传感元件的范围 可以从单一的按钮到以用于触摸传感表面的电容式传感阵列的形式布置的大的数量的按 钮。
[0006] 利用电容式传感阵列的透明触摸屏在今天的工业和消费市场是无处不在的。它们 可以在移动电话、GPS设备、机顶盒、相机、计算机屏幕、MP3播放器、数字平板等上找到。电 容式传感阵列通过测量电容式传感元件的电容并在指示导电物体的触摸或存在的电容中 寻找增量来工作。当导电物体（例如，手指、手或其他物体）接触到或非常接近电容传感元 件时，电容发生变化且导电物体被检测到。电容式触摸传感元件的电容变化可以由电路来 测量。该电路将测量的电容式传感元件的电容转换成数字值。
[0007] 有两种典型类型的电容：1)互电容，其中电容传感电路可以访问电容器的两个电 极；2)自电容，其中电容传感电路仅可以访问电容器的一个电极，其中第二电极被连接到 DC电压电平或寄生地耦合到接地。触摸面板具有（1)和（2)两种类型的电容的分布载荷 且Cypress的触摸解决方案或者单独地或以与它的各种传感模式混合的形式来传感两个 电容。
[0008] 附图简述
[0009] 本发明在附图的图中通过示例而非限制的方式示出。
[0010] 图1是示出具有耦合到带有根据一个实施例的场线中继器（FLR)结构的电容传感 阵列的处理设备的电子系统的一个实施例的框图。
[0011] 图2A示出在根据一种实现的常规的传感阵列的传感元件中的两个电极。
[0012] 图2B示出接近根据一种实现的图2A的常规传感阵列的触针。
[0013] 图3A示出在根据一个实施例的传感阵列的传感元件中的两个电极和FLR结构。
[0014] 图3B示出接近根据一个实施例的图3A的传感阵列的触针。
[0015] 图4A不出包括根据一个实施例的以菱形形状排列的第一组浮动电极和包含第一 条形电极和第二条形电极的第二组浮动电极的第一 FLR结构的俯视图。
[0016] 图4B示出根据一个实施例的布置在多个行和多个列的多个菱形形状电极的俯视 图。
[0017] 图4C示出根据一个实施例的布置在多个菱形形状电极上方的第一 FRL结构的俯 视图。
[0018] 图4D示出根据一个实施例的带有第一 FRL结构和多个菱形形状电极的堆叠式传 感阵列的透视图。
[0019] 图5A示出根据一个实施例的带有包括第一 U形电极、第二U形电极、第一条形电 极和第二条形电极的多个浮动电极的第二FLR结构的俯视图。
[0020] 图5B示出根据一个实施例的布置在多个行和多个列的多个菱形形状电极的俯视 图。
[0021] 图5C示出根据一个实施例的布置在多个菱形形状电极上方的第二FRL结构的俯 视图。
[0022] 图f5D示出根据一个实施例的带有第二FRL结构和多个菱形形状电极的堆叠式传 感阵列的透视图。
[0023] 图6A示出根据一个实施例的包括用于浮动电极的第一组线和第二组线的第三 FLR结构的俯视图。
[0024] 图6B示出根据一个实施例的布置在多个菱形形状电极上方的第三FLR结构的俯 视图。
[0025] 图6C示出根据一个实施例的带有第三FRL结构和多个菱形形状电极的堆叠式传 感阵列的透视图。
[0026] 图7A示出根据一个实施例的带有包括第一 U形电极、第二U形电极和多个条形电 极的多个浮动电极的第四FLR结构的俯视图。
[0027] 图7B示出根据一个实施例的多个图腾柱电极和联动电极的俯视图。
[0028] 图7C示出根据一个实施例的布置在图腾柱电极上方的第四FRL结构的俯视图。
[0029] 图8示出根据一个实施例的包括用于浮动电极的第一组曲线和第二组曲线的第 五FLR结构的俯视图。
[0030] 图9是示出了根据一个实施例的相对于图的传感阵列的距离的电容中的变化 的曲线图。
[0031] 图10是示出了根据一种实现的相对于使用单个实心菱形（SSD)布局的常规传感 阵列的距离的电容中的变化的曲线图。
[0032] 图11是示出了根据一种实现的相对于使用双实心菱形（DSD)布局的常规传感阵 列的距离的电容中的变化的曲线图。
[0033] 图12是根据实施例的制造具有FLR结构的传感阵列的方法的流程图。
[0034] 详细描述
[0035] 在以下描述中，出于解释的目的，许多具体的细节被阐述以便提供本发明的彻底 理解。然而，对于本领域技术人员来说，将明显的是，本发明可以在没有这些具体细节的情 况下实施。在其他实例中，公知的电路、结构和技术未详细示出，而是在框图中示出以避免 不必要地混淆对本描述的理解。
[0036] 在说明书中引用"一个实施例"或"实施例"意味着结合该实施例描述的特定的特 征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。位于在本说明书中的不同的地方的 短语"在一个实施例中"不一定指的是同一实施例。
[0037] 用于传感阵列的场线中继器结构的装置和方法进行了描述。一种装置，包括基底、 带有布置在一个或多个层中的基底的一个或多个侧面上的电极的电容式传感阵列和布置 成覆盖电容式传感阵列的保护覆盖层。涂膜布置在保护覆盖层上且浮动电极的场线中继器 (FLR)结构被布置在涂膜和保护覆盖层之间。
[0038] 带有现有传感元件（也称为传感器单元）的无源触针的空间精度由于在被动触针 下的传感器单元（单元i_l、i和i+Ι)中的低信号而受限。由于低灵敏度，使用用于在设备 上的小屏幕诸如在屏幕上的10x15mm框中手写的无源触针是具有挑战性的。许多触摸屏应 用利用出于安全原因层压在玻璃盖板上的涂膜，诸如抗震裂（AS)的涂膜。本文所描述的实 施例涉及布置在涂膜和保护覆盖层之间，如在AS涂膜和玻璃盖板之间的FLR结构。FLR结 构可以包括布置在盖板玻璃和AS薄膜之间的浮动铟锡氧化物（ITO)电极。例如，ITO贴片 可沉积在AS薄膜的底面或在玻璃盖板的顶面。ITO电极可以被排列，以在AS薄膜层中形成 FLR结构。FLR的功能是放大在传感元件（例如，TX/RX电极）和触摸物体（例如，手指、无 源触针或类似物）之间的电容耦合。也就是说，FLR是增加在窄的触摸物体和传感阵列的 传感电极（RX电极）之间的耦合的导电材料如金属的浮动贴片的结构。例如，窄的触摸物 体可以是1. 7毫米的触针或2毫米的触针且常规的触摸物体可以是7毫米或更大。本文所 描述的实施例可以通过改进用于传感触摸物体的测量的灵敏度以及通过提供更好的定位 精度来提供改进的触摸屏。这里所描述的实施例可以使设备的触摸屏，例如平板，用无源触 针来精确地操作，以及继续用手指或其他导电物体进行操作。
[0039] 图1是示出根据一个实施例的具有耦合到带有场线中继器（FLR)结构120的电容 传感阵列125的处理设备110的电子系统100的一个实施例的框图。关于FLR结构120的 细节更详细地关于图2-12来描述。在一个实施例中，处理设备110包括测量在耦合到处理 设备110的电容传感阵列125的一个或多个传感元件上的电容的电容传感电路101。例如， 电容传感电路101测量在电容传感阵列125的发射（TX)电极和接收（RX)电极之间的交叉 处的互电容。电容传感阵列125可以是各种类型的触摸传感设备。触摸传感设备包括布置 成覆盖传感阵列的保护覆盖层和布置在保护覆盖层上的涂膜。FLR结构120包括布置在涂 膜和保护覆盖层之间的浮动电极。
[0040] 在另外的实施例中，电容传感电路101包括产生要施加到TX电极的TX信号的TX 信号发生器和接收器（也称为传感信道），如积分器，其被耦合以测量在RX电极上的RX信 号。在另外的实施例中，电容传感电路包括耦合到接收器的输出以将测量的RX信号转换成 数字值的模拟-数字转换器（ADC)。该数字值还可以由处理设备110、主机150或两者来处 理。FLR结构120可以包括以如下关于图3A-8示出以及描述的各种配置进行布置的电极。
[0041] 处理设备110被配置成检测诸如电容式传感阵列125的触摸传感设备上的一个或 多个触摸件。该处理设备可以检测导电物体，诸如触摸物体140(手指或无源触针、有源触 针130或它们的任意组合）。电容传感电路101可以测量在电容传感阵列125上的触摸数 据。触摸数据可以被表示为多个单元，每个单元代表电容传感阵列125的传感元件（例如， 电极）的交叉处。在另一个实施例中，触摸数据是电容传感阵列125的2D电容图像。在一 个实施例中，当电容传感电路101测量触摸传感设备（例如，电容传感阵列125)的互电容 时，电容传感电路101获得触摸传感设备的2D电容图像并处理用于峰值的数据和位置信 息。在另一个实施例中，处理设备110是微控制器，其如从传感阵列获得电容触摸信号数据 集并且在微控制器上执行的手指检测固件识别指示触摸、检测和处理峰值、计算坐标或其 任何组合的数据集区。固件使用本文所描述的实施例来识别峰值。固件可以计算用于所得 到的峰值的精确坐标。在一个实施例中，固件可以使用质心算法计算用于所得到的峰值的 精确坐标，该算法计算触摸件的质心，该质心是触摸件的质量中心。质心可