基于电容的数字化仪传感器制造技术

传感器包括传感器层，该传感器层用散布在该传感器层上的导电元件图案化以及邻近该传感器层的弹性层。各导电元件相互电隔离。该传感器层被配置用于基于电容的感测，并且基于向该弹性层施加的压力来检测局部压缩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景包括基于电容的传感器的数字化仪系统被用作用于各种各样的人类接口设备(HID)和用于各种各样的不同应用的输入设备。触摸屏是与平板显示器(FPD)集成的一种类型的数字化仪系统。触摸屏被用于操作诸如膝上型计算机、平板计算机、MP3播放器、智能电话以及其他设备之类的便携式设备。数字化仪系统跟踪用手指和/或指示笔提供的自由样式输入。互电容传感器是用于数字化仪系统的一种类型的电容传感器。互电容传感器通常包括由按行和列安排的平行导电材料形成的矩阵，其中各行和各列之间形成的重叠和/或交叉区域的周围产生电容连接。将手指或导电物体靠近传感器的表面改变局部静电场并减小该手指或导电指示笔的附近的交叉区域之间的互电容。网格上的交叉点处的电容变化可被检测，以便确定手指或导电物体在电容传感器上的位置。通过沿矩阵的一个轴施加信号并测量另一个轴中的信号来确定电容变化。互电容允许多个手指、手掌或指示笔可被同时跟踪的操作。概述根据本公开的一些实施例的一方面，提供了一种基于电容的数字化仪传感器，其感测交互物体的位置和施加的压力。根据本公开的一些实施例的一方面，该基于电容的数字化仪传感器被适配用于在雨中和/或水下使用。根据本公开的一些实施例的一方面，提供了一种数字化仪系统，其被操作以便使用经感测的压力分布来检测交互物体的位置。可选地，压力分布被用于感测不导电的交互物体和/或用于当数字化仪传感器的感测表面是湿的时感测交互物体。除非以其他方式定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本领域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的方法或材料可被用于各实施例的实践与测试，下文描述了示例性的方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。另外，材料、方法、以及示例指示说明性的，并且不旨在进行必然地限制。若干附图的简述此处参考附图描述本公开的一些实施例，仅作为示例。现在专门详细地参考附图，强调的是，所示的细节作为示例且只是处于对本公开实施例的说明性讨论的目的。在这一点上，参考附图的描述使得如何体现本公开的实施例对本领域技术人员是显而易见的。在附图中：图1是根据本公开的一些实施例的启用触摸的设备的示例性数字化仪系统的简化示例性框图；图2是示出根据本公开的一些实施例的与电容传感器的交互的简化示例性示意绘图，该电容传感器具有弹性交互表面；图3是示出根据本公开的一些实施例的与示例性柔性电容传感器的交互的简化示意绘图，该示例性柔性电容传感器包括覆盖传感器的重叠于显示器的表面的弹性层；图4是示出根据本公开的一些实施例的与示例性电容传感器的交互的简化示意绘图，该示例性电容传感器沿着该传感器的各边缘包括隔片，这些隔片在该传感器与显示器之间提供气隙；图5是示出根据本公开的一些实施例的与示例性电容传感器的交互的简化示意绘图，该示例性电容传感器沿着该传感器的各边缘包括隔片，这些隔片在保护罩与该传感器之间提供气隙；图6A和6B是示出根据本公开的一些实施例的与示例性电容传感器的交互的简化示意绘图，该示例性电容传感器由被隔片点隔开的两个感测层形成；图7是示出根据本公开的一些实施例的与示例性电容传感器的交互的简化示意绘图，该示例性电容传感器包括导电的弹性交互表面；图8A和8B是根据本公开的一些实施例的利用两个示例性压敏传感器检测的示例性压敏输出的简化示意图；以及图9是根据本专利技术的一些实施例的用于检测交互坐标和在交互期间施加的压力的示例性方法的简化流程图。详细描述数字化仪系统可包括重叠在显示器上的透明数字化仪传感器，例如，平板显示器(FPD)和/或液晶显示器(LCD)。透明数字化传感器包括用于感测指示笔和/或手指中的一者或多者的位置的垂直和水平导线的矩阵。对于数字化仪传感器的输入包括来自触摸感测表面的指示笔的电磁(EM)传输以及归因于导电物体(诸如手指)触摸屏幕的电容耦合中的一者或多者。手指的位置通过每次沿着网格的一个轴触发一个导线并检测响应于所施加的每个信号来自沿着另一轴的多个导线的输出来被检测。数字化系统能够检测多个指示笔和/或多个手指触摸的同时发生的位置。压敏电容传感器可包括用户与之交互的交互表面、感测层以及弹性层，该弹性层可响应于在利用电容传感器进行用户交互期间施加在交互表面上的局部压力而被局部压缩。感测层和弹性层跨交互表面延伸。弹性层可位于电容传感器的两个感测层之间，或可位于电容传感器的感测层与其上放置有电容传感器的平板显示器之间。电容传感器被用于标识交互点和确定施加在该交互点处的压力两者。根据本公开的一些实施例，电容传感器包括弹性层和/或与位于该传感器上方的弹性层集成，并作为交互表面。根据本公开的一些实施例，电容传感器包括在传感器的两个感测层之间(例如行感测层和列感测层)、在感测层和显示器(例如LCD)或接地层之间、在导电层和感测层之间、或在玻璃罩和感测层之间的弹性层和/或气隙。根据本公开的一些实施例，弹性层归因于施加的压力提供用于在触摸位置处增加交互物体与感测层之间的邻近度、增加感测层与地层之间的邻近度、和/或增加两个感测层之间的邻近度。在一些示例性实施例中，弹性层由可压缩材料(例如，硅、胶、有机凝胶)和/或由隔片点形成。可选地，硬度为20-40绍氏A硬度的材料被使用。可选地，传感器被图案化在玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的膜基板上。可选地，当在感测层之间使用隔片点时，由交互物体施加的压力可导致可被检测到的各感测层之间的局部短路连接。可选地，弹性层的厚度为50-500μm。根据本公开的一些实施例，弹性层响应于由交互物体施加的压力而被局部压缩。在一些示例性实施例中，弹性层的局部压缩增强了交互物体的测得的电容效应。在一些示例性实施例中，弹性层的集成使传感器压敏，并使交互物体的位置以及由交互物体施加的压力被检测。可选地，用传感器检测的压力分布被用于跟踪交互物体的位置。根据本公开的一些实施例，电容传感器被配置用于当电容传感器的感测表面是湿的和/或在水下时感测物体(例如，导电或非导电物体)的交互。通常，基于电容的传感器的感测表面上的水的存在扰乱了对手指和/或导电物体的感测和/或跟踪。通常，基于电容的传感器在水下条件中是不可操作的。通常，与接地的水体接触使整个传感器接地，并因此使传感器对指尖触摸不敏感。感测表面上的水滴通常可由电容传感器感测，并可被错误地标识为与传感器的预期交互。在一些示例性实施例中，传感器还被配置为感测不能传送静电信号或以其他方式影响数字化仪的电磁场的非导电物体的交互，非导电物体为例如被手套覆盖的指尖、塑料指针以及无源的笔。现在参考图1，图1示出根据本公开的一些实施例的启用触摸的设备的示例性数字化仪系统的简化示例性框图。根据本公开的一些实施例，计算设备100包括与数字化仪传感器50集成的显示器45。在一些示例性实施例中，数字化仪传感器50是用行和列导电条带58形成的基于网格的电容传感器。通常，导电条带58相互电绝缘并且每个导电条带至少一个端被连接到数字化仪电路25。通常，导电条带58被安排以响应于导电物体的存在来增强例如各行和各列之间形成的交叉点59周围的行和列导线之间的电容耦合。根据本公开的一些实施例，导电条带58被用于检测由指示笔200发射电磁信号和/或一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，包括：传感器层，所述传感器层图案化有跨所述传感器层散布的导电元件，其中所述导电元件相互电隔离，并且其中所述传感器层被配置用于基于电容的感测；以及邻近所述传感器层的弹性层，所述传感器层被配置成基于向所述弹性层施加的压力来检测局部压缩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 US 62/015,5771.一种传感器，包括：传感器层，所述传感器层图案化有跨所述传感器层散布的导电元件，其中所述导电元件相互电隔离，并且其中所述传感器层被配置用于基于电容的感测；以及邻近所述传感器层的弹性层，所述传感器层被配置成基于向所述弹性层施加的压力来检测局部压缩。2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述弹性层被配置为响应于差压而差分地压缩。3.如权利要求1或权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述弹性层为50-500μm厚。4.如权利要求1-3中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述弹性层由隔片点形成。5.如权利要求1-4中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述弹性层涂有导电材料。6.如权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述导电材料被涂在所述弹性层背离所述传感器层的表面上。7.如权利要求1-6中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器层由图案化有导电元件的刚性基板形成。8.如权利要求1-7中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器层为0.1-1mm厚。9.如权利要求1-8中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器层是压敏的。10.一种传感器，包括：传感器层，所述传感器层由柔性基板形成并图案化有跨所述传感器层散布的导电元件，其中所述导电元件相互电隔离，并且其中所述传感器层被配置用于基于电容的感测；以及隔片点阵列，所述隔片点阵列邻近所述传感器层并提供用于安装所述传感器层的表面。11.如权利要求10所述的传感器，其特征在于，所述隔片点被配置为响应于差压而差分地压缩。12.如权利要求10或权利要求11所述的传感器，其特征在于，所述隔片点的直径为20-200μm。13.如权利要求10-12中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器层可操作用于响应于由与所述传感器进行交互的物体施加的压力而在交互位置处屈曲。14.一种传感器，包括：传感器层，所述传感器层由刚性基板形成并图案化有跨所述传感器层散布的导电元件，其中所述导电元件相互电隔离，并且其中所述传感器层被配置用于基于电容的感测；以及沿着所述传感器层的周界定位的隔片，所述隔片被配置用于将所述传感器层安装在所述显示器上方高于显示器预定高度处，且其间形成有气隙层。15.如权利要求14所述的传感器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·巴雷尔，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US