具有多个发射电极的电容式传感器系统技术方案

一种电容式传感器系统具有：接收电极，其具有到接地平面或接地电极的电容性耦合；第一发射电极，其布置在所述接收电极与所述接地平面之间且相对于所述接收电极具有使得所述发射电极覆盖所述接收电极的表面区域的大小；及第二发射电极，其邻近于所述接收电极而布置且不与所述第一发射电极耦合，其中用比所述第一发射电极高的交流电压来驱动所述第二发射电极。

A capacitive sensor system with multiple emission electrodes

Is a kind of capacitive sensor system: a receiving electrode, having to capacitive coupling ground plane or grounding electrode; the first electrode, disposed between the receiving electrode and the ground plane and with respect to the receiving electrode has a surface area of the electrode covering the receiving electrode the size of the two; and the emitter electrode, adjacent to the receiving electrode arranged with the first electrode coupling, the AC voltage than the first high emission electrode to drive the emitter electrode second with them.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个发射电极的电容式传感器系统相关专利申请案本申请案主张于2015年4月22日提出申请的共同拥有的第62/151,172号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案特此出于所有目的以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及电容式传感器系统。
技术介绍
电容式传感器装置通常实施于例如触摸屏的显示器应用中。使用互电容及自电容感测的不同感测技术用于检测触摸位置。进一步开发提供非触摸输入系统，其产生交流电近场并用(举例来说)围绕显示器以框架方式布置的四个电极来测量此一场的失真以确定进入所述场的物件的三维位置数据。此一系统还称为系统并已由本申请案的受让人开发，且一般描述(举例来说)揭示于由微芯科技公司(MicrochipTechnologyInc.)于2013年公开的申请案注解“MGC3130–Sabrewing单区评估工具包用户指南”中，所述申请案注解特此以引用的方式并入。图8展示此系统，所述系统具有：四个接收电极A、B、C、D；发射电极820，其布置在接收电极A、B、C、D下方；及控制器810，其与接收电极A、B、C、D耦合且提供用于发射电极820的交流驱动信号。控制器810可提供用于计算机系统或任何其它后处理装置的输出信号。因此，如图8中所展示的系统800可操作为类似于计算机鼠标或键盘的输入装置。举例来说，所述装置可通过将接收电极A、B、C、D布置成环绕显示器屏幕而容易地集成在显示器内。
技术实现思路
然而，需要电容式感测系统来使传感器获得较大敏感度以为需要较大传感器大小/敏感度的应用(明确地说显示器应用)提供条件。根据各种实施例，具有不同电压电平的多个发射电极可用于在不过驱动感测输入的情况下增加互耦合效应并维持自感测效应。根据实施例，一种电容式传感器系统可包括：接收电极，其具有到接地平面或接地电极的电容耦合；第一发射电极，其布置在所述接收电极与所述接地平面之间且相对于所述接收电极具有使得所述发射电极覆盖所述接收电极的表面区域的大小；及第二发射电极，其邻近于所述接收电极而布置且不与第一发射电极耦合，其中用比所述第一发射电极高的交流电压来驱动所述第二发射电极。根据另一实施例，驱动所述第一及第二发射电极的第一及第二信号可具有相同频率且可同相。根据另一实施例，所述第二发射电极可与所述第一发射电极共面布置。根据另一实施例，所述第二发射电极可与所述接收电极共面布置。根据另一实施例，所述第二发射电极可至少部分地环绕所述接收电极。根据另一实施例，所述第二发射电极可布置在所述第一发射电极下方。根据另一实施例，所述第一发射电极可被分段。根据另一实施例，所述第二发射电极可被分段。根据另一实施例，所述第二发射电极可大于所述第一发射电极。根据另一实施例，所述电容式电极系统可进一步包括产生馈送到所述第一及第二发射电极的第一及第二驱动信号的控制器。根据另一实施例，所述电容式电极系统可进一步包括接收不同于所述第一及第二发射电极的电压的至少一个另外发射电极。根据另一实施例，第二及第三发射电极可与所述接收电极共面布置，其中所述第二发射电极至少部分地环绕所述接收电极，且其中所述第三发射电极至少部分地环绕所述第二发射电极。根据另一实施例，一种用于操作电容式传感器的方法，所述电容式传感器包括：接收电极，其具有到接地平面或接地电极的电容耦合；第一发射电极，其布置在所述接收电极与所述接地平面之间且相对于所述接收电极具有使得所述发射电极覆盖所述接收电极的表面区域的大小；及第二发射电极，其邻近于所述接收电极而布置且不与所述第一发射电极耦合，其中所述方法包括用比所述第一发射电极高的交流电压来驱动所述第二发射电极的步骤。根据所述方法的另一实施例，驱动所述第一及第二发射电极的第一及第二信号可具有相同频率且可同相。根据所述方法的另一实施例，所述第二发射电极可与所述第一发射电极共面布置，或其中所述第二发射电极可与所述接收电极共面布置。根据所述方法的另一实施例，所述第二发射电极可至少部分地环绕所述接收电极。根据所述方法的另一实施例，可将所述第二发射电极布置在所述第一发射电极下方。根据所述方法的另一实施例，可将所述第一及/或第二发射电极分段。根据所述方法的另一实施例，所述第二发射电极可大于所述第一发射电极。根据所述方法的另一实施例，所述电极系统可包括至少一个另外发射电极，且所述方法包括将与用于所述第一及第二发射电极的电压不同的电压馈送到第三发射电极的步骤。根据所述方法的另一实施例，可将所述第二及第三发射电极与所述接收电极共面布置，其中所述第二发射电极至少部分地环绕所述接收电极，且其中所述第三发射电极至少部分地环绕所述第二发射电极。根据又一实施例，一种装置可包括显示器及围绕所述显示器以框架方式布置的四个电极群组，其中每一电极群组可包括：接收电极，其具有到接地平面或接地电极的电容性耦合；第一发射电极，其布置在所述接收电极与所述接地平面之间且相对于所述接收电极具有使得所述发射电极覆盖所述接收电极的表面区域的大小；及第二发射电极，其邻近于所述接收电极而布置且不与所述第一发射电极耦合，其中用比所述第一发射电极高的交流电压来驱动所述第二发射电极。附图说明图1展示常规传感器布置；图2及3展示根据实施例的传感器电极布置；图4-7a展示电极布置的各种实施例的横截面图；图7b-7d展示根据图7a的实施例的俯视图；图8展示常规手势检测系统；图9展示根据实施例的驱动电路框图；图10展示根据实施例的手势检测系统。具体实施方式如(举例来说)图8中所展示，系统的大小受限于接收电极A、B、C、D的敏感度。根据各种实施例，将输入信号的电平增大3倍及更多倍以及实现需要较高系统敏感度的新应用领域是可能的。所提议的技术并不限于系统，而是可用于各种电容式测量系统中。如图1中所展示，发射电极Tx1放置在接收电极Rx与接地电极120之间。用由接收电极Rx接收的特定频率刺激发射电极Tx1。发射电极Tx1使电极Rx免于接地，换句话说，发射电极Tx1减少电容性耦合CRx-Gnd。效应将是Rx电极的经减少基极自电容。因此，人的手的接近将产生较大信号移位(自电容测量)。然而，Tx1的信号电压是限制的，因为高电压电平将过驱动感测输入。对互电容测量来说，在于发射电极Tx与接收电极Rx之间具有低基极耦合CTx1-Rx的情况下工作是有益的。发射电极Tx未必一定在接收电极Rx下方。当在Tx与Rx电极之间的基极耦合低时，可在较高电压的情况下工作，因为输入不会容易地过驱动。举例来说，当人的手接近杂散场并将杂散场分流到接地CHand-Gnd时，用于Tx信号的较高电压将导致接收电极Rx上的较高信号移位。图1展示常规发射电极Tx，其中下伏于接收电极Rx的部分加阴影线展示且剩余部分不加阴影线。明确地说，如图1中所展示，Tx1的加阴影线部分减少基极耦合CRX-GND并因此改进自电容测量。Tx1的不加阴影线部分提供用于互电容测量的直场。Tx1的加阴影线部分具有到Rx的高耦合且Tx信号电压U1受限制以避免信号输入的过驱动。Tx的不加阴影线部分将需要用于最优互电容测量输出的高电压发射信号(U1)。如图2及3中所展示，根据各种实施例，引入未使Rx免于接地(换句话说，未布置在接地电极120与接收电极Rx之间)的第二发射电极Tx2。此第二发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式传感器系统，其包括：接收电极，其具有到接地平面或接地电极的电容耦合，第一发射电极，其布置在所述接收电极与所述接地平面之间且相对于所述接收电极具有使得所述发射电极覆盖所述接收电极的表面区域的大小，及第二发射电极，其邻近于所述接收电极而布置且不与所述第一发射电极耦合，其中用比所述第一发射电极高的交流电压来驱动所述第二发射电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.22 US 62/151,172;2016.04.21 US 15/134,7491.一种电容式传感器系统，其包括：接收电极，其具有到接地平面或接地电极的电容耦合，第一发射电极，其布置在所述接收电极与所述接地平面之间且相对于所述接收电极具有使得所述发射电极覆盖所述接收电极的表面区域的大小，及第二发射电极，其邻近于所述接收电极而布置且不与所述第一发射电极耦合，其中用比所述第一发射电极高的交流电压来驱动所述第二发射电极。2.根据权利要求1所述的电容式电极系统，其中驱动所述第一及第二发射电极的第一及第二信号具有相同频率且同相。3.根据权利要求1或权利要求2所述的电容式电极系统，其中所述第二发射电极与所述第一发射电极共面布置。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其中所述第二发射电极与所述接收电极共面布置。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其中所述第二发射电极至少部分地环绕所述接收电极。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其中所述第二发射电极布置在所述第一发射电极下方。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其中所述第一发射电极被分段。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其中所述第二发射电极被分段。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其中所述第二发射电极大于所述第一发射电极。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其进一步包括产生馈送到所述第一及第二发射电极的第一及第二驱动信号的控制器。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电容式电极系统，其进一步包括接收不同于所述第一及第二发射电极的电压的至少一个另外发射电极。12.根据权利要求11所述的电容式电极系统，其中所述第二及第三发射电极与所述接收电极共面布置，其中所述第二发射电极至少部分地环绕所述接收电极，且其中所述第三发射电极至少部分地环绕所述第二发射电极。13.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·多夫纳，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US