用于利用力成像的接近感测的装置和方法制造方法及图纸

描述了用于操作电子系统的方法、系统和装置，所述电子系统包括：第一多个传感器电极，其被布置在第一层中并且被配置为检测所述输入装置的输入表面处的输入对象，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，其被配置为检测被施加至所述输入表面的力并且被配置用于与发射器电极的所述第一子集电容性耦合；以及可压缩的介电体，其被配置为响应于被施加至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所述电容性耦合被配置为响应于所述作用力而变化。

【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2013年6月28日提交的美国非临时专利申请No.13/930,749的优先权。
本专利技术一般涉及电子装置，并且更特别地涉及传感器装置和使用传感器装置用于产生用户接口输入。
技术介绍
包括接近传感器装置（通常也被称为触摸板或触摸传感器装置）的输入装置被广泛地使用在各种各样的电子系统中。接近传感器装置典型地包括感测区域，常常由表面界定，在该感测区域中，所述接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可以被用于为所述电子系统提供接口。例如，接近传感器装置常常被用作用于较大的计算系统（诸如被集成在笔记本或台式计算机中或外接至笔记本或台式计算机的不透明触摸板）的输入装置。接近传感器装置也常常被用在较小的计算系统（诸如被集成在蜂窝式电话中的触摸屏）中。所述接近传感器装置能够被用于使得相关联的电子系统能够被控制。例如，接近传感器装置常常被用作用于较大的计算系统的输入装置，所述较大的计算系统包括：笔记本计算机和台式计算机。接近传感器装置也常常被用在较小的系统中，包括：诸如个人数字助理（PDAs）的手持系统，远程控制器，以及诸如无线电话和文本消息传递系统的通信系统。越来越多地，接近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。所述接近传感器装置可以被集成或外接至其与之交互的计算系统。一些输入装置除了确定针对与所述输入装置的感测区域交互的输入对象的“X-Y”坐标信息之外也具有检测“Z”方向上的作用力的能力。然而，在目前已知的力/接近输入装置中，所述力传感器的灵敏度和精确度的局限限制了目前已知的力使能的输入装置的灵活性和可用性。因此，需要具有增强的力感测灵敏度的接近传感器。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了有助于改进的装置可用性的装置和方法。所述装置和方法通过在力发射器电极和力接收器电极之间战略性地布置弹性体层和一层刚性间隔点来提供改进的用户接口功能性。响应于作用力，所述发射器电极和接收器电极被推压得更靠近在一起，以可检测的方式改变其之间的电容。同样地响应于作用力，所述弹性体填充所述间隔点之间的体积，随作用力而变地改变所述发射器电极和接收器电极之间的有效介电常数。与所述接近传感器相关联的处理系统可以被配置为检测由下列引起的电容的变化：i）所述发射器电极和接收器电极之间的距离的变化以及ii）所述发射器电极和接收器电极之间的有效介电常数的变化。以此方式，可以获得针对一个或多个输入对象的力信息。附图说明在下文中将结合附图描述本专利技术的优选的示例性实施例，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是根据实施例的示例性处理系统的示意图；图3是根据实施例的包括被布置在力发射器电极层和力接收器电极层之间的弹性体层和一层间隔点的输入传感器层叠的分解图；图4是根据实施例的具有被夹在力发射器电极层和力接收器电极层之间的可压缩介电层并且显示了被布置在所述刚性力传感器基底层上的间隔点的示例性输入传感器的横截面视图；图5是根据实施例的图4的输入传感器的横截面视图，但是具有被布置在柔韧的基底层上的间隔点；图6是根据实施例的力发射器电极层和力接收器电极层之间的距离对作用力的图，示出了当空气被弹性体替代时有效介电常数与电容之间的反向关系；图7是根据实施例的输入传感器层叠的一部分的示意性横截面视图，显示了在没有作用力的情况下的围绕示例性间隔点和弹性体层的局部化的区域；以及图8是根据实施例的图7的层叠的示意性横截面视图，显示了响应于作用力填充所述间隔点周围的体积的弹性体。具体实施方式下面详细的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不是意在限制本专利技术或本专利技术的应用和使用。此外，没有意在通过在前述的
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技术介绍
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技术实现思路
或下面的详细描述中呈现的任何明示的或暗示的理论约束本专利技术。本专利技术的各种实施例提供了输入装置和方法，其有助于增强的力感测能力，以及因此改进的可用性。可以通过提供具有柔性的（或柔韧的）顶层和弹性体层的输入装置来增强力灵敏度，该弹性体层响应于作用压力而局部地贴合在所述间隔点周围。随着所述弹性体层贴合在所述间隔点周围并且使空气离开围绕所述间隔点的体域，所述发射器电极和接收器电极之间的区域中的介电常数变得被所述弹性体支配。此介电常数的改变（被耦合于所述发射器电极和接收器电极之间的距离的改变）有助于响应于输入表面的弯曲或平移的增强的力成像。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装置100的框图。所述输入装置100可以被配置为向电子系统（未示出）提供输入。如本文档中所使用的，术语“电子系统”（或“电子装置”）广义上指的是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实例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、便携式计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器以及个人数字助理(PDAs)。附加的实例电子系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和独立的操纵杆或键盘开关的物理键盘。另外的实例电子系统包括外围设备，诸如数据输入装置（包括远程控制器和鼠标）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、信息站和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式赌博装置等等）。其他实例包括通信装置（包括蜂窝式电话，诸如智能电话）和媒体装置（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、数字相框以及数字照相机）。此外，所述电子系统可以是主机或对所述输入装置的从属设备。所述输入装置100可以被实现为所述电子系统的物理部分，或者可以与所述电子系统在物理上分离。视情况而定，所述输入装置100可以使用下列中的任何一个或多个与所述电子系统的一些部分通信：总线、网络以及其他有线或无线互连。实例包括I2C、SPI、PS/2，通用串行总线（USB）、蓝牙、RF以及IRDA。在优选的实施例中，所述输入装置100被实现为力使能的触摸板系统，包括处理系统110和感测区域120。感测区域120（也常常被称为“触摸板”）被配置为感测在所述感测区域120中由一个或多个输入对象140提供的输入。实例输入对象包括手指、拇指、手掌以及触笔。所述感测区域120被示意性地示出为矩形；然而，应被理解的是：所述感测区域可以具有任何方便的形式并且以在所述触摸板的表面上和/或否则与所述触摸板集成的任何期望的布置。感测区域120包括用于检测力和接近的传感器，如下面结合图2更详细地描述的。感测区域120可以包含在所述输入装置100上方（例如，悬停）、周围、内部和/或附近的任何空间，在其中所述输入装置100能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）。特定的感测区域的尺寸、形状和位置可以随实施例的不同而相差大地变化。在一些实施例中，所述感测区域120从所述输入装置100的表面沿一个或多个方向延伸到直至信号噪声比足够阻止精确的对象检测的空间中。在各种实施例中，此感测区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子系统的输入装置，包括：柔韧部件，其具有输入表面和被配置为感测接近所述输入表面的输入对象的第一多个传感器电极；支撑基底，其与所述柔韧部件间隔开并且具有被配置为检测被施加至所述输入表面的力的第二多个传感器电极；以及间隔层，其被布置在所述柔韧部件与所述支撑基底之间，所述间隔层包括弹性体子层和多个刚性点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.28 US 13/9307491.一种用于电子系统的输入装置，包括：
柔韧部件，其具有输入表面和被配置为感测接近所述输入表面的输入对象的第一多个传感器电极；
支撑基底，其与所述柔韧部件间隔开并且具有被配置为检测被施加至所述输入表面的力的第二多个传感器电极；以及
间隔层，其被布置在所述柔韧部件与所述支撑基底之间，所述间隔层包括弹性体子层和多个刚性点。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第一多个传感器电极包括被配置为发送感测信号的至少一个电极和被配置为接收第一类型的结果信号的至少一个电极，并且所述第二多个传感器电极包括被配置为接收第二类型的结果信号的至少一个电极。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其中，所述第一类型的结果信号包括接近所述触摸表面的输入对象的影响，并且其中所述第二类型的结果信号包括被施加至所述输入表面的力的影响。
4.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述多个刚性点从所述柔韧部件的表面延伸。
5.根据权利要求4所述的输入装置，其中，所述第一多个电极中的至少第一子集被插入在所述刚性点之间。
6.根据权利要求4所述的输入装置，其中，所述第一多个电极中的至少第一子集与所述刚性点的至少一部分重叠。
7.根据权利要求4所述的输入装置，其中，所述弹性体基底邻近于所述支撑基底并且覆盖所述第二多个传感器电极。
8.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述多个刚性点从所述支撑基底的表面延伸，并且所述第二多个电极中的至少第一子集被插入在所述刚性点之间。
9.根据权利要求8所述的输入装置，其中，所述第二多个电极中的至少第一子集与所述刚性点的至少一部分重叠。
10.根据权利要求8所述的输入装置，其中，所述弹性体基底邻近于所述柔韧部件并且覆盖所述第一多个传感器电极的至少一部分。
11.根据权利要求2所述的输入装置，其中，所述间隔层包括被布置在围绕所述刚性点的体域中的气体，并且进一步其中，响应于被施加至所述输入表面的压力，所述弹性体基底被配置为变形进入到所述体域的一部分中，局部地移开所述气体。
12.根据权利要求11所述的输入装置，其中，响应于施加的压力，被配置为发送感测信号的所述至少一个电极与被配置为接收第二类型的结果信号的所述至少一个电极之间的所测量的电容实质上至少部分地归因于与被配置为发送感测信号的所述至少一个电极和被配置为接收第二类型的结果信号的所述至少一个电极之间的区域相关联的有效介电常数的增大而变化。
13.根据权利要求12所述的输入装置，其中，所述弹性体基底的特征在于在2至7的范围中的介电常数，并且所述气体的特征在于大约1的介电常数。
14.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述刚性点的高度处在大约50至250微米的范围内，并且所述弹性体子层的厚度对点高度的比率处在大约1.5:1至3:1的范围内。
15.根据权利要求2所述的输入装置，其中，所述柔韧...

【专利技术属性】
技术研发人员：R谢迪维，
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