电容感测电路、方法和具有导电接触表面的系统技术方案

本发明专利技术涉及电容感测电路、方法和具有导电接触表面的系统。电容感测设备可以包括：多个感测电极；不导电结构，包括感测电极之上形成的第一区域以及在第一区域之间形成的第二区域，第二区域比第一区域是较少可压缩的；在不导电结构上形成的导电触摸表面；以及至少耦合至感测电极的电容感测电路。

【技术实现步骤摘要】

本公开总地涉及接近和/或触摸感测系统，并且更具体地涉及电容接近/触摸感测系统和方法。
技术介绍
图15示出现有电容感测系统1500，包括感测电极(一个示出为1502)，接地电极(两个示出为1504-0/1)以及电容感测电路1506。当缺少感测对象1508 (例如，诸如手指的部分身体、触笔或其他导电对象)时，在感测电极1502和地之间存在电容Cp。感测对象1508的存在引入了电容Cf。示意图1510示出了由电容感测电路1506感测的电容Cx。Cf根据感测对象1508的接近而变化。特别地，当存在感测对象1508时Cx将变得更大。现有系统1500包括用作触摸表面的不导电触摸表面1512。不导电触摸表面1512防止感测对象(例如1508)触摸感测电极(例如1502)。缺少这样的不导电触摸表面1512，当感测对象1508与感测电极1508直接接触时，因为它是对地的导体，因此可以增加所有其他感测电极和地之间的电容，对于所有其他感测电极错误地触发触摸指示。上述限制阻止连续的导电表面上的电容感测。其他现有感测系统利用除了结合导电感测表面的电容感测之外的感测方法。作为第一个例子，现有系统利用了与导电表面接触的压电传感器。响应于由触摸事件引起的应变，压电传感器可以生成电场。压电传感器的缺点可以包括难于对客户的喜好作出调整的响应、容易受到射频(RF)噪声/干扰的影响(例如800MHz，1. 9GHz信号可以干扰感测结果)，以及元件的成本，因为压电系统可能需要较高精度的模数转换器。作为第二个例子，机械按钮可以包括导电表面。机械按钮的缺点在于由于移动/接触部件和灰尘/碎片引起的磨损和损坏。其他缺点包括使得机械按钮防水或坚固而导致的花费。此外，对于许多应用，机械按钮可能对于给定设计缺少美感。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种电容感测设备，包括多个感测电极；不导电结构，包括在感测电极之上形成的第一区域以及在所述第一区域之间形成的第二区域，所述第二区域相比所述第一区域是较少可压缩的；在所述不导电结构上形成的导电触摸表面；以及，电容感测电路，至少耦合至所述感测电极。根据本专利技术的另一方面，提供一种电容感测系统，包括在多个感测电极上形成的导电表面；以及，电容感测电路,响应于感测对象按压感测电极之上的导电表面来检测至少导电表面和每个感测电极之间的电容的变化。根据本专利技术的再一方面，提供一种方法，包括在第一模式中，通过感测触摸表面和触摸表面上的位置之下形成的多个感测电极之间的电容的变化来检测在导电触摸表面上的位置处的触摸。附图说明图1A到IC是示出根据实施例的具有导电触摸表面的电容感测系统的图示。图2是示出根据实施例的具有多层导电触摸表面的电容感测系统的图示。图3A到3E是示出具有感测电极尺寸和感测电极上形成的对应可压缩区域以及导电触摸表面的形状之间的变化的实施例的横截面图。图4A到4D是示出根据实施例的具有导电触摸表面的电容感测系统的图示，其中导电触摸表面可以用作接近感测电极。图5是根据一个实施例的可以提供接近和“按钮”类型感测的电容感测系统的示意图。图6A到6C是示出根据实施例的感测组件的部件的图示。图7A到7D是示出现有电容感测系统的感测结果的表格。图8A和8B示出具有不导电触摸表面的现有电容感测系统。图9A和9B示出根据一个实施例的电容感测系统，其能够替代图8A所示的电容感测系统。图10示出根据一个实施例的消费电子系统。图11示出根据另一个实施例的消费电子系统。图12A和12B是示出根据另一个实施例的输入系统的图示。图13是根据实施例的方法的流程图。图14是根据另一个实施例的方法的流程图。图15是现有电容感测系统的示意框图。具体实施例方式现在将描述示出电容感测电路、系统和方法的各种实施例，其可以利用需要不导电的触摸表面的传统方法实现之外的能够进行电容感测应用和能力的导电触摸表面。在下面所示的各种实施例中，相似的部分由相同的附图标记表示，但是第一位数字对应于图号。图1A和IB示出根据实施例的电容感测系统100。系统100包括导电触摸表面102、一个或多个感测电极(I个示出为104)，在触摸表面102和感测电极(例如102)之间形成的不导电结构106，以及电容感测电路108。导电触摸表面102可以由一层或多层形成，一层由导电材料形成用于与感测对象(即接触触摸表面以指示输入事件的对象)接触。这与如图15所示的可以包括不导电触摸表面1512的现有系统对比强烈。导电触摸表面102可以由适当的导电材料形成，并且在特定实施例中可以包括一个或多个金属层。这样的金属层可以由一种金属或合金组成。在一些实施例中，导电触摸表面102可以是多个感测电极(例如104)上形成的连续结构。然而，在可选实施例中，导电触摸表面102可以是不连续的，具有形成于其中的开口。感测电极(例如104)可以形成在触摸表面102之下并且可以与触摸表面102物理地间隔一定距离。如下所述，在特定实施例中，这样的距离可以响应于接触触摸表面102的感测对象(例如110)而改变。当感测对象(例如110)接触感测电极之上的触摸表面102时,感测电极能呈现出电容值的改变。由此,在一些实施例中，每个感测电极(例如104)可以用作“按钮”用于感测与其上的部分触摸表面102的接触。感测电极(例如104)可以从任何合适的导电材料形成。在一个实施例中，感测电极(例如104)可以实质上彼此共面。此外或可选地，感测电极(例如104)可以与触摸表面102平行。在图1A和IB中，感测电极(例如104)可以形成在基板114上。在更特定实施例中，感测电极(例如104)可以是在印刷电路板(PCB)上形成的导电区域，并且基板114可以是PCB，该PCB中形成有导电层从而将每个感测电极(例如104)连接至电容感测电路108。不导电结构106可以包括第一部分106-0和第二部分106_1。第一部分106_0可以在垂直于触摸表面102的方向上形成在每个感测电极(例如104)和导电触摸表面102之间。第二部分106-1可以在平行于触摸表面102的方向上形成在第一部分106-0之间。第一部分106-0可以比第二部分106-1更可压缩。在一个实施例中，当感测对象(例如110)向下按压触摸表面102时，触摸位置下面的第一部分106-0可以比第二部分106-1压缩更多，从而减小对应的感测电极(例如104)和触摸表面102之间的距离，并且由此增加电容。在一些实施例中，不导电结构106可以是位于感测电极(例如104)之上的刚性的不导电层，并且第一部分106-0可以是在这样的覆层中形成的开口。第二部分106-2可以是在这样的开口之间的固态区域。在更特定实施例中，不导电结构106可以是其中形成有开口的聚合物，更特别地是丙烯酸树脂。在其他实施例中，不导电结构106可以包括玻璃或任何其他适合的不导电材料。电容感测电路108可以是任何适合的电容感测电路，用于对于至少每个感测电极(例如104)检测电容的变化。如图1A所示，适合的电容感测电路112-0包括但不局限于Σ -Δ调制(CSD)电容感测电路112-0、逐次逼近寄存器(CSA)电容感测电路112-1或积分型电容感测 路112-2。图1A示出触摸事件之前的系统100。缺少感测对象1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容感测设备，包括：多个感测电极；不导电结构，包括在感测电极之上形成的第一区域以及在所述第一区域之间形成的第二区域，所述第二区域相比所述第一区域是较少可压缩的；在所述不导电结构上形成的导电触摸表面；以及电容感测电路，至少耦合至所述感测电极。

【技术特征摘要】
2011.09.28 US 13/247,2481.一种电容感测设备，包括 多个感测电极； 不导电结构，包括在感测电极之上形成的第一区域以及在所述第一区域之间形成的第二区域，所述第二区域相比所述第一区域是较少可压缩的； 在所述不导电结构上形成的导电触摸表面；以及 电容感测电路，至少耦合至所述感测电极。2.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中， 所述感测电极包括印刷电路板的导电区。3.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中， 所述不导电结构包括刚性层，并且所述第一区域包括所述刚性层中的开口。4.根据权利要求1所述的电容感测设备，其中， 所述感测电极和第一区域在平行于触摸表面的方向上具有宽度，并且至少一个第一区域的所述宽度选自与对应的感测电极的宽度相同的宽度；比对应的感测电极的宽度小的宽度；以及比对应的感测电极的宽度大的宽度。5.根据权利要求1所述的电容感测设备,其中， 所述导电触摸表面包括感测电极上形成的连续结构。6.根据权利要求1所述的电容感测设备,其中， 所述导电触摸表面选自刚性金属层；柔性导电层；在柔性不导电层上形成的导电涂层。7.根据权利要求1所述的电容感测设备，还包括 开关电路，选择性地将至少一个感测电极连接至电容感测电路；并且 电容感测电路包括Σ -Δ调制电容感测电路。8.一种电容感测系统，包括 在多个感测电极上形成的导电表面；以及 电容感测电路，响应于感测对象按压感测电极之上的导电表面来检测至少导电表面和每个感测电极之间的电容的变化。9.根据权利要求8所述的电容感测系统，其中， 导电表面包括连续导电层；并且 感测电极实质上与触摸电极共面并且平行于触摸电极。10.根据权利要求8所述的电容感测系统，其中， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鲁提·哈姆马桑亚，肯纳·史利尼瓦萨加，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：