用于触摸和力的感测制造技术

本文中描述的输入设备包括至少一个两用电极，该两用电极用来既执行电容性感测以检测输入对象（例如，手指或触控笔）又执行力感测以确定由输入对象施加在输入设备上的力。在第一时间段期间，输入设备使用多个传感器电极中的第一电极执行电容性感测。然而，在第二时间段期间，输入设备激励第一电极以及测量对应于第一电极的电阻。输入设备基于所测量的电阻来确定由输入对象施加在输入设备上的力。

Sensing for touch and force

The input device described herein includes at least one dual-purpose electrode for performing both capacitive sensing to detect the input object (e.g., finger or stylus) and force sensing to determine the force exerted on the input device by the input object. During the first period of time, the input device performs capacitive sensing using the first electrode of a plurality of sensor electrodes. However, during the second period, the input device excites the first electrode and measures the resistance corresponding to the first electrode. The input device determines the force exerted on the input device by the input object based on the measured resistance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于触摸和力的感测
本专利技术总体上涉及电子设备以及使用电容性传感器电极检测力。
技术介绍
包括接近传感器设备（通常又称作触摸板或触摸传感器设备）的输入设备广泛用于各种各样的电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面来区分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用来提供用于电子系统的界面。例如，接近传感器设备常常用作用于较大计算系统的输入设备（诸如笔记本计算机或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板）。接近传感器设备还常常用于较小计算系统中（诸如蜂窝电话中集成的触摸屏）。
技术实现思路
本文中所描述的一个实施例是一种输入设备，其包括输入设备的感测区中的多个传感器电极；以及耦合到多个传感器电极的一个或多个集成电路。一个或多个集成电路配置成：在第一时间段期间，使用多个传感器电极中的第一电极执行电容性感测。处理系统配置成：在第二时间段期间，激励第一电极以及测量对应于第一电极的电阻测量结果，其中电阻测量结果与由输入对象施加在输入设备上的力相关联。本文中所描述的另一个实施例是一种处理系统，其包括：界面，配置成耦合到输入设备的感测区中的多个传感器电极；以及传感器电路，配置成在第一时间段期间，使用多个传感器电极中的第一电极执行电容性感测。传感器模块配置成：在第二时间段期间，激励第一电极以及测量对应于第一电极的电阻测量结果，其中所述电阻测量结果与由输入对象施加在输入设备上的力相关联。本文中所描述的另一个实施例是一种输入设备，其包括第一多个传感器电极，其沿输入设备的感测区中的第一方向延伸，其中第一多个传感器电极中的至少两个的端经由第一开关选择性地电耦合在一起，以及第一多个传感器电极中的第二电极的端经由第二开关选择性地电耦合在一起。输入设备包括第二多个传感器电极，其沿感测区中的垂直于第一方向的第二方向延伸；以及耦合到第一多个传感器电极和第二多个传感器电极的电路。电路配置成：在第一时间段期间，使用第一多个传感器电极和第二多个传感器电极执行电容性感测，其中相应的第一开关和第二开关在第一时间段期间将第一电极和第二电极的端电耦合在一起。电路配置成，在第二时间段期间，激励第一电极和第二电极来测量至少一个电阻测量结果，其中电阻测量结果与由输入对象施加在输入设备上的力相关联，以及其中第一开关和第二开关在第二时间段期间电绝缘第一电极和第二电极的端。附图说明为了在其中能够详细理解以上所记载的本专利技术的特征的方式，可参考实施例对以上简述的本公开进行更加具体的描述，在附图中图示了所述实施例中的一些。然而，要指明的是，附图仅图示了本公开的典型实施例，并因此不认为限制其范围，因为本公开可以容许其它同样有效的实施例。图1是根据本文中所描述的实施例的包括输入设备的示例性系统的框图；图2A和图2B图示了根据本文中所描述的实施例的感测元件或电容性感测像素的示例性图案的部分；图3图示了根据本文中所描述的实施例将多个电容性传感器电极耦合在一起来形成力传感器电极；图4图示了根据本文中所描述的实施例将多个电容性传感器电极耦合在一起来形成力传感器电极；图5图示了根据本文中所描述的实施例将多个电容性传感器电极耦合在一起来形成力传感器电极；图6A是根据本文中所描述的实施例的使用电极以供电容性感测和力感测两者的传感器布置；图6B图示了根据本文中所描述的实施例的用于使用图6A中的传感器布置解码电容性感测信号的图表；图7是根据本文中所描述的实施例的用于使用至少两个力传感器电极测量电阻的电路；图8是根据本文中所描述的实施例的用于同时在多个位置处测量不同的力的传感器布置；图9是根据本文中所描述的实施例的用于同时在多个位置处测量不同的力的传感器布置；图10图示了根据本文中所描述的实施例的用于输入设备的触摸面板；图11图示了根据本文中所描述的实施例同时执行电容性感测和力感测；图12图示了根据本文中所描述的实施例的具有不同的力感测电极布局的力响应曲线；图13图示了根据本文中所描述的实施例的用于力感测、电容性感测和温度感测的传感器电极布局；图14图示了根据本文中所描述的实施例执行力感测来确定输入对象的2D位置；以及图15A和图15B图示了根据本文中所描述的实施例的触摸叠层和显示叠层上的应变。为了促进理解，已经在可能的情况下使用相同的参考标号来标明附图共有的相同元件。预期到的是，一个实施例中公开的元件可有利地利用于其它实施例上而无需特定记载。此处所参考的附图不应当被理解为按比例绘制，除非具体说明。同样，为了呈现和解释的清楚性，常常简化附图并且省略细节或部件。附图和讨论用于解释以下所讨论的原理，其中相似的标记表示相似的元件。具体实施方式以下的详细描述在本质上仅仅是示例性的而不是意在限制本公开或其应用和用途。此外，不意在受前面的
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技术介绍
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技术实现思路
或者以下具体描述中所呈现的任何明示的或暗示的理论束缚。本专利技术的各种实施例提供促进改进可用性的输入设备和方法。在一个实施例中，输入设备包括至少一个混合电极，所述混合电极用来既执行电容性感测以检测输入对象（例如，手指或触控笔）又执行力感测来确定由输入对象施加在输入设备上的力。在第一时间段期间，输入设备在一个或多个电容性传感器电极上驱动经调制的信号（例如，AC信号）以执行电容性感测。然而，在第二时间段期间，输入设备跨电容性传感器电极中的一个或多个驱动DC电压来执行力感测。例如，如果输入设备包括发射器电极和接收器电极两者，则在执行电容性感测时的第一时间段期间，输入设备在发射器电极上驱动经调制的信号以及在接收器电极上测量所产生信号来识别感测区中的输入对象的位置。然而，在第二时间段期间，输入设备可以跨发射器电极或接收器电极驱动DC电压来测量由输入对象施加的力。在一个实施例中，混合电极中所使用的电容性传感器电极（或者永久地或者通过使用开关）被电耦合，使得单独的电极相互连接来形成用于力感测的更长的混合电极。例如，电容性传感器电极的端可以耦合在一起，使得混合电极的总长度是单独的电容性传感器电极的各自长度的组合。当输入对象在混合电极上施加力时，这个力使混合电极的材料变形以及改变混合电极的可以由输入设备测量的电阻。此外，输入设备将电阻的改变与由输入对象施加的力相关联。以此方式，用于电容性感测的相同的电极也可以用来执行力感测。现在转至附图，图1是根据本专利技术的实施例的示例性输入设备100的框图。输入设备100可以配置成向电子系统（未示出）提供输入。如本文档中所使用的那样，术语“电子系统”（或“电子设备”）宽泛地表示能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网页浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA）。附加的示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括诸如数据输入设备（包括远程遥控和鼠标）和数据输出设备（包括显示屏幕和打印机）之类的外围设备。其它示例包括远程终端、信息站和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等）。其它示例包括通信设备（包括蜂窝电话，诸如智能电话）和媒体设备（包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、机顶盒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输入设备，包括：所述输入设备的感测区中的多个传感器电极；以及耦合到所述多个传感器电极的一个或多个集成电路，所述一个或多个集成电路配置成：在第一时间段期间，使用所述多个传感器电极中的第一电极执行电容性感测；在第二时间段期间，激励所述第一电极以及测量对应于所述第一电极的电阻测量结果，其中所述电阻测量结果与由输入对象施加在所述输入设备上的力相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 US 15/143,476;2016.10.24 US 15/332,8221.一种输入设备，包括：所述输入设备的感测区中的多个传感器电极；以及耦合到所述多个传感器电极的一个或多个集成电路，所述一个或多个集成电路配置成：在第一时间段期间，使用所述多个传感器电极中的第一电极执行电容性感测；在第二时间段期间，激励所述第一电极以及测量对应于所述第一电极的电阻测量结果，其中所述电阻测量结果与由输入对象施加在所述输入设备上的力相关联。2.如权利要求1所述的输入设备，还包括：耦合到所述多个传感器电极的多个布线迹线，其中所述多个布线迹线中的第一迹线耦合到所述第一电极的第一端，而所述多个布线迹线中的第二迹线耦合到所述第一电极的第二端；以及将所述第一迹线选择性地耦合到所述第二迹线的开关，其中，在所述第一时间段期间，所述开关电连接所述第一迹线和所述第二迹线，以及在所述第二时间段期间，所述开关电断开所述第一迹线和所述第二迹线。3.如权利要求2所述的输入设备，其中所述多个布线迹线设置在包围所述感测区的边框中，其中所述第一迹线和所述第二迹线耦合到所述边框中的连接器，所述连接器将所述第一电极电耦合到所述一个或多个集成电路。4.如权利要求2所述的输入设备，其中所述多个传感器电极中的第二电极在第一端处耦合到所述多个布线迹线中的第三迹线，而在第二端处耦合到所述多个布线迹线中的第四迹线，其中所述第三迹线和所述第四迹线永久地短路在一起，以及其中所述一个或多个集成电路配置成：在所述第一时间段期间，使用所述第二电极执行电容性感测。5.如权利要求1所述的输入设备，其中所述一个或多个集成电路配置成：在所述第二时间段期间，通过将经调制的信号驱动到第二电极上来使用所述多个传感器电极中的所述第二电极执行电容性感测。6.如权利要求5所述的输入设备，其中所述第一电极和所述第二电极是设置在所述感测区中的相同层中的发射器电极，其中在所述第一时间段期间，所述一个或多个集成电路配置成将所述经调制的信号驱动到所述第一电极上。7.如权利要求1所述的输入设备，其中所述一个或多个集成电路配置成：在所述第二时间段期间，使用所述多个传感器电极中的第二电极执行温度感测；以及在第三时间段期间，使用所述多个传感器电极中的所述第二电极执行电容性感测。8.如权利要求7所述的输入设备，其中在惠斯通电桥中，所述第一电极的第一端耦合到所述第二电极的第一端。9.如权利要求8所述的输入设备，其中所述第一电极和所述第二电极沿跨所述感测区的公共方向延伸，其中所述第一电极和所述第二电极由所述多个传感器电极中的至少两个电极分离，所述多个传感器电极沿跨所述感测区的所述公共方向延伸。10.如权利要求1所述的输入设备，其中所述一个或多个集成电路配置成：在所述第二时间段期间，激励所述多个传感器电极中的第二电极，以及测量对应于所述第二电极的电阻，其中所述第一电极沿跨所述感测区的第一方向延伸，而所述第二电极沿跨所述感测区的第二方向延伸，其中所述第一方向和所述第二方向是垂直的，以及其中所述一个或多个集成电路基于对应于所述第一电极的所述电阻测量结果和对应于所述第二电极的所测量的电阻来确定由所述输入对象施加的所述力。11.如权利要求1所述的输入设备，还包括：传感器叠层，包括第一多个层，其中所述多个传感器电极设置在所述第一多个层中的至少一层中；显示叠层，包括配置成输出用于显示的图像的第二多个层；以及设置在所述传感器叠层与显示叠层之间的去耦合层，其中所述去耦合层包括粘性黏合剂和润滑剂中的至少一个。12.一种处理系统，包括：界面，配置成耦合到输入设备的感测区中的多个传感器电极；以及传感器电路，配置成在第一时间段期间，使用所述多个传感器电极中的第一电极执行电容性感测；在第二时间段期间，激励所述第一电极以及测量对应于所述第一电极的电阻测量结果，其中所述电阻测量结果与由输入对象施加在所述输入设备上的力相关联。13.如权利要求12所述的处理系统，其中所述传感器电路配置成：控制开关，所述开关将耦合至所述第一电极的第一端的第一布线迹线耦合到耦合至所述第一电极的第二端的第二布线迹线，其中，在所述第一时间段期间，所述开关电连接所述第一迹线和所述第二迹线，以及在所述第二时间段期间，所述开关电断开所述第一迹线和所述第二迹线。14.如权利要求13所述的处理系统，其中所述传感器电路配置成：在所述第一时间段期间，将经调制的信号驱动到所述多个传感器电极中的第二电极上。15.如权利要求12所述的处理系统，其中所述传感器电路配置成：在所述第二时间段期间，通过将经调制的信号驱动到第二电极上来使用所述多个传感器电极中的所述第二电极执行电容性感测。16.如权利要求15所述的处理系统，其中所述第一电极和所述第二电极是设置在所述感测区中的相同层中的发射器电极，其中在所述第一时间段期间，所述处理系统配置成将所述经调制的信号驱动到所述第一电极上。17.如权利要求12所述的处理系统，其中所述传感器电路配置成：在所述第二时间段期间，使用所述多个传感器电极中的第二电极执行温度感测；以及在第三时间段期间，使用所述多个传感器电极中的所述第二电极执行电容性感测。18.如权利要求17所述的处理系统，其中在惠斯通电桥中，所述第一电极的第一端耦合到所述第二电极的第一端。19.如权利要求18所述的处理系统，其中所述第一电极和所述第二电极沿跨所述感测区的公共方向延伸，其中所述第一电极和所述第二电极由所述多个传感器电极中的至少两个电极分离，所述多个传感器电极沿跨所述感测区的所述公共方向延伸。20.一种输入设备，包括：第一多个传感器电极，其沿所述输入设备的感测区中的第一方向延伸，其中所述第一多个传感器电极中的第一电极的端经由第一开关选择性地电耦合在一起，以及所述第一多个传感器电极中的第二电极的端经由第二开关选择性地电耦合在一起；第二多个传感器电极，其沿所述感测区中的垂直于所述第一方向的第二方向延伸；以及耦合到所述第一多个传感器电极和所述第二多个传感器电极的电路，所述电路被配置成：在第一时间段期间，使用所述第一多个传感器电...

【专利技术属性】
技术研发人员：T范德梅登，種村哲夫，K科库布，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US