用于局部力和近距离感测的装置和方法制造方法及图纸

描述了一种用于操作电子系统的方法、系统和装置，包括：第一多个传感器电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的输入表面处的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力，并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；以及可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩。所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2013年3月12日提交的序列号为13/797,669的美国非临时专利申请的优先权，并且其全部公开内容在此以引用的方式并入本文。
本专利技术大致涉及电子装置，更具体地涉及传感器装置和使用传感器装置来产生用户界面输入。
技术介绍
包括近距离传感器装置(通常也称为触摸板或触摸传感装置)的输入装置被广泛地应用在各种各样的电子系统中。近距离传感器装置典型地包括感测区域，通常由表面界定，在该区域中近距离传感器装置确定一个或多个输入物体的存在、位置和/或移动。近距离传感器装置可以被用于为电子系统提供界面。例如，近距离传感器装置经常被用作用于较大计算系统(诸如集成在或外接到笔记本或台式电脑的不透明触摸板)的输入装置。近距离传感器装置也经常被用在较小计算系统(诸如集成在便携式电话上的触摸屏幕)中。近距离感测装置可用于使得能够控制相关联的电子系统。例如，近距离传感器装置通常被用作用于较大计算系统的输入装置，所述较大计算系统包括：笔记本电脑和台式电脑。近距离传感器装置也经常被用在较小系统中，所述较小系统包括：诸如个人数字助理(PDA)等手持系统、遥控器以及诸如无线电话和手机短信系统等通信系统。越来越多地，近距离传感器装置被用在媒体系统中，诸如CD、DVD、MP3、视频或其他媒体记录器或播放器。近距离传感器装置可以被集成到或外接到与其交互的计算系统上。一些输入装置除了确定与输入装置的感测区域交互的输入物体的位置信息之外，还具有检测所施加力的能力。然而，在当前已知的力/触摸输入装置中，发射和接收电极被布置在三层。在多层中设置发射器电极和接收器电极需要复杂的几何和电子配置来避免电极的欧姆连接(短路)。此外，力接收器和触摸接收器的交叉耦合使得难以准确地定位输入物体(例如，手指)，其中输入表面由于所施加的输入物体而发生偏转。这些因素限制了当前已知的力启用输入装置的灵活性和可用性。因此需要一种全跨(fulltranscapacitive)电容图像传感器，其中发射和接收电极设置在单层或两层中。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种有利于提高装置可用性的装置和方法。该装置和方法通过战略性地将发射器电极和接收器电极布置在单层或两层中来提供改进的用户界面功能。此外，通过在发射器电极与接收器电极之间放置地面跟踪电极，可从触摸信号中有效地去除输入表面偏转的影响。具体而言，与图像传感器相关联的处理系统可构造为切换地面跟踪电极以选择性地充当接地电极和力接收器电极。当地面跟踪电极处于接地状态时，相邻的触摸接收器电极产生指示输入物体的位置的信号，其基本上无关于偏转(例如，输入表面的平移和/或弯曲)。当地面跟踪电极处于接收状态时，它产生包括偏转分量和触摸分量的信号。通过适当处理“触摸”信号和“偏转加接触”信号，可得出基本纯的触摸信号，其无关于偏转；也就是说，可获得至少一个输入物体的位置信息，其未受输入表面偏转的影响。此外，通过适当地处理“触摸”信号和“偏转加触摸”信号，可得出基本纯的偏转信号，其无关于触摸；也就是说，可以得到至少一个输入物体的力信息。附图说明在下文中将结合附图描述本专利技术的优选示例性实施例，其中同样的标记指示同样的元件，并且：图1是根据本专利技术实施例的包括输入装置和处理系统的示例性电子系统的框图；图2是根据本专利技术实施例的示例性处理系统的示意图；图3是根据本专利技术实施例的单层力和触摸传感器的俯视示意图；图4是根据本专利技术实施例的沿着图3的线IV-IV截取的单层力和触摸传感器的一部分的截面图；图5是根据本专利技术实施例的包括发射器电极和接收器电极的可压缩介电层的示意性截面图，可压缩介电层示出为夹在透镜与LCD层之间；图6是根据本专利技术实施例的进一步包括地面跟踪电极的图5的示意性截面图；图7是根据本专利技术选择性实施例的示出电极设置在两层中的力和触摸传感器的示意性截面图；图8是根据本专利技术实施例的操作电子系统驱动和接收电极以确定力和触摸信息的方法的流程图；图9是根据本专利技术实施例的压力成像传感器层叠结构的示意性透视图；图10是根据本专利技术实施例的压力成像传感器层叠结构的另一实施例的示意性透视图；图11是根据本专利技术实施例的输入装置的俯视图；以及图12是根据本专利技术实施例的沿着图11的输入装置的线XI-XI截取的截面图。具体实施方式接下来的详细描述在本质上仅仅是示例性的，而非限制本专利技术或本专利技术的应用或者使用。此外，无意于通过前述
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技术介绍
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技术实现思路
或接下来的详细描述中所呈现的任何明示或暗示的理论限定本专利技术。本专利技术的各种实施例提供了便于改进可用性的输入装置和方法。可以通过下述增强用户界面功能性：在单层(或两层)内布置发射器电极和接收器电极，并且提供地面跟踪电极，其允许接收到纯触摸信号，其基本上或完全无关于输入表面的偏转的电容影响；例如，输入表面和/或传感器电极的弯曲或平移。现在转到附图，图1是根据本专利技术实施例的示例性输入装置100的框图。输入装置100可构造为向电子系统(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“电子装置”)广义上是指能够以电子方式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制实例包括各种尺寸和形状的个人电脑，诸如台式计算机、便携式计算机、上网本、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器以及个人数字助理(PDA)等。另外的实例电子系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和独立的操作杆或键盘开关的物理键盘。其他实例电子系统包括外围设备，诸如数据输入装置(包括遥控器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏和打印机)。其他实例包括远程终端、自助服务终端和视频游戏机(例如，视频游戏控制器、便携式游戏装置等)。其他实例包括通信装置(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体设备(包括记录仪、编辑器和播放器诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框以及数码相机)。另外，电子系统可以是主机或输入装置的从属设备。输入装置100可以被实施为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统在物理上分离。视情况而定，输入装置100可以利用下述的任何一项或多项与电子系统的某些部分通信：总线、网络以及其他有线或无线互连。实例包括I2C、SPI、PS/2，通用串联总线(USB)、蓝牙、RF以及IRDA。在优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输入装置，包括：第一多个传感器电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的输入表面处的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力，并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；以及可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩；其中，所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.12 US 13/7976691.一种输入装置，包括：
第一多个传感器电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输
入装置的输入表面处的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射
器电极的第一子集；
第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力，
并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；以及
可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压
缩；
其中，所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦
合响应于所施加的力而变化。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第二多个传感器
电极设置在第二层中，使得所述第一层设置在所述输入表面与所述第
二层之间。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其中，所述可压缩介电质设
置在所述第一层和所述第二层之间。
4.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第二多个传感器
电极设置在所述第一层中。
5.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述可压缩介电质设
置在所述第一层和导体之间。
6.根据权利要求4所述的输入装置，其中，
所述第一多个传感器电极进一步包括接收器电极的第二子集，所
述接收器电极的第二子集电容耦合到发射器电极的第一子集并且构

\t造为检测在所述输入表面中或所述输入表面处的输入物体；并且
所述第二多个传感器电极中的每个电极设置在发射器电极与来
自所述第二子集中的电极之间。
7.根据权利要求1所述的输入装置，还包括：处理系统，其以通
信的方式耦合到所述第一和第二多个电极并且构造为：
将感测信号驱动到所述发射器电极的第一子集上；
从所述第二多个电极接收第一类型的结果信号；以及
从所述第一多个电极的第二子集接收第二类型的结果信号；
其中，所述处理系统构造为基于所述第一和第二类型的结果信号
确定输入物体的位置和力信息。
8.根据权利要求7所述的输入装置，其中，所述第一类型的结果
信号包括施加于所述输入表面的力的影响，并且所述第二类型的结果
信号包括所述感测区域中的输入物体的影响。
9.根据权利要求7所述的输入装置，其中，在所述电极的第二子
集处于预定恒定电压的同时从所述第二多个电极接收所述第一类型
的结果信号，并且在所述第二多个电极处于预定恒定电压的同时从所
述电极的第二子集接收所述第二类型的结果信号。
10.根据权利要求7所述的输入装置，其中，所述处理系统进一
步构造为：
接收来自所述第二多个电极的第一类型的结果信号并且接收来
自所述第一多个电极的第二子集的第二类型的结果信号，其中，所述
第一和第二类型的结果信号对应于在所述发射器电极的第一子集上
驱动的单个感测信号。
11.一种输入装置，包括：
第一多个感测电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入
装置的感测区域中的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器
电极的第一子集；
第二多个传感器电极，其设置在第二层中使得所述第一层设置在
所述输入表面与所述第二层之间，所述第二多个传感器电极构造为检
测对所述输入表面施加的力并且构造为与所述发射器电极的第一子
集电容耦合；
可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩
使得所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响
应于所施加的力而变化；以及
处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一和第二多个电极并且
构造为：
将感测信号驱动到所述发射器电极的第一子集上；
从所述第二多个感测电极接收第一类型的结果信号，所述第

【专利技术属性】
技术研发人员：M布利，P埃尔卡拉西，
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