输入设备中的跨电容触摸和力感测制造技术

用于力和接近感测的示例性输入设备包括：包括触摸发射器电极和触摸接收器电极的多个触摸电极、以及包括多个力电极的力电极层。输入设备还包括设置在多个触摸电极和力电极层之间的弹性材料层。输入设备还包括耦合到多个触摸电极和多个力电极的处理系统，该处理系统配置成：利用触摸发射器信号驱动发射器电极，并从触摸接收器电极获取跨电容接近测量结果；以及利用力发射器信号驱动多个力电极，并从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取跨电容力测量结果。

【技术实现步骤摘要】
输入设备中的跨电容触摸和力感测
本公开的实施例一般涉及电容传感器，并且更具体地涉及输入设备中的跨电容触摸和力感测。
技术介绍
包括接近传感器设备（通常也称为触摸板或触摸传感器设备）的输入设备被广泛地用在多种电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面来区分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以被用于为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备常常被用作用于较大计算系统的输入设备（诸如集成在笔记本或台式计算机中或者在其外围的不透明触摸板）。接近传感器设备也常常被用在较小计算系统中（诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏）。
技术实现思路
描述了用于输入设备中的跨电容触摸和力感测的技术。在实施例中，用于力和接近感测的输入设备包括：包括触摸发射器电极和触摸接收器电极的多个触摸电极、以及包括多个力电极的力电极层。输入设备还包括设置在多个触摸电极和力电极层之间的弹性材料层。输入设备还包括耦合到多个触摸电极和多个力电极的处理系统，该处理系统配置成：利用触摸发射器信号驱动发射器电极，并从触摸接收器电极获取跨电容接近测量结果；以及利用力发射器信号驱动多个力电极，并从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取跨电容力测量结果。在另一实施例中，公开了一种用于输入设备处的力和接近感测的处理系统。输入设备包括通过弹性材料层与力电极层分离的多个触摸电极。处理系统包括配置成耦合到：多个触摸电极的触摸发射器电极和触摸接收器电极的传感器电路；以及设置在力电极层上的多个力电极。传感器电路配置成：利用触摸发射器信号驱动触摸发射器电极，并从触摸接收器电极获取触摸结果所得信号；并且利用力发射器信号驱动多个力电极并从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取力结果所得信号。该处理系统包括耦合到传感器电路的确定模块，其配置成：基于触摸结果所得信号确定跨电容接近测量结果；并从力结果所得信号确定跨电容力测量结果。在另一实施例中，公开了一种输入设备处的力和接近感测的方法。输入设备包括通过弹性材料层与力电极层分离的多个触摸电极。该方法包括利用触摸发射器信号驱动多个触摸电极的触摸发射器电极并从多个触摸电极的触摸接收器电极获取触摸结果所得信号。该方法还包括利用力发射器信号驱动设置在力电极层上的多个力电极并从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取力结果所得信号。该方法还包括基于触摸结果所得信号确定跨电容接近测量结果，以及从力结果所得信号确定跨电容力测量结果。附图说明为了可以详细地理解本专利技术的上述特征所采用的方式，可以通过参考实施例来进行上面简要概述的本专利技术的更具体的描述，所述实施例中的一些在附图中图示。然而，应当注意，附图仅图示了本专利技术的典型实施例，并且因此不应被认为是限制其范围，因为本专利技术可以允许其它同样有效的实施例。图1是根据本文描述的一个实施例的示例性输入设备的框图。图2是描绘根据一些实施例的电容性感测设备的框图。图3A是描绘根据实施例的显示面板的横截面的框图。图3B是描绘根据另一实施例的显示面板的横截面的框图。图4是描绘根据实施例的由输入对象施加到输入设备的力的示意性横截面。图5是描绘根据实施例的输入设备处的力和接近感测的方法的流程图。图6是描绘根据实施例的输入设备处的力感测的方法的流程图。为了促进理解，在可能的情况下使用相同的附图标记来表示附图所共同的相同元件。预期在一个实施例中公开的元件可以在没有具体叙述的情况下有益地用在其它实施例上。本文提到的附图不应被理解为按比例绘制，除非特别指出。此外，为了呈现和解释的清楚，附图经常被简化并且细节或组件被省略。附图和讨论用于解释下面讨论的原理，其中相同的标号表示相同的元件。具体实施方式图1是根据本专利技术的实施例的示例性输入设备100的框图。输入设备100可以配置成向电子系统提供输入。如在本文档中所使用的那样，术语“电子系统”（或“电子设备”）宽泛地指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示例包括所有大小和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA）。附加示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备（包括遥控装置和鼠标）、以及数据输出设备（包括显示屏和打印机）。其它示例包括远程终端、信息站和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等）。其它示例包括通信设备（包括蜂窝电话，诸如智能电话）、以及媒体设备（包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机）。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。输入设备100可以被实现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。在适当的情况下，输入设备100可以使用以下各项中的任何一项或多项来与电子系统的部分通信：总线、网络和其它有线或无线互连件。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙、RF和IRDA。在图1中，将输入设备100示出为配置成在感测区120中感测由一个或多个输入对象140提供的输入的接近传感器设备（常常也称为“触摸板”或“触摸传感器设备”）。示例输入对象包括手指和触针，如图1中所示。感测区120包括输入设备100上方、周围、其中和/或附近的任何空间，在其中输入设备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）。特定感测区的大小、形状和位置可以因实施例而很大地不同。在一些实施例中，感测区120从输入设备100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比阻碍充分精确的对象检测。在各种实施例中，该感测区120沿特定方向延伸到的距离可以在小于一毫米、数毫米、数厘米或更大的数量级上，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因而，一些实施例感测输入，其包括没有与输入设备100的任何表面的接触、与输入设备100的输入表面（例如，触摸表面）的接触、以某个量的施加力或压力耦合的与输入设备100的输入表面的接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面、由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板等提供。在一些实施例中，感测区120在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。输入设备100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为非限制性示例，输入设备100可以使用电容性、倒电容性（elastive）、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。一些实现方式配置成提供横跨一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现方式配置成提供输入沿特定轴或平面的投影。在输入设备100的一些电容性实现方式中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的改变，并且产生电容性耦合的可检测改变，其可以作为电压、电流等的改变而被检测。一些电容性实现方式利用电容性感测元件的阵列或其它规则或非规则图案来创建电场。在一些电容性实现方式中，分离感测元件可以欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现方式利用电阻片，其可以是均匀电阻性的。一些电容性实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于力和接近感测的输入设备，包括：多个触摸电极，其包括触摸发射器电极和触摸接收器电极；力电极层，其包括多个力电极；弹性材料层，其设置在多个触摸电极和力电极层之间；以及处理系统，其耦合到多个触摸电极和多个力电极，所述处理系统配置成：利用触摸发射器信号驱动触摸发射器电极，并从触摸接收器电极获取跨电容接近测量结果；以及利用力发射器信号驱动多个力电极，并从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取跨电容力测量结果。

【技术特征摘要】
2016.02.19 US 62/297265;2016.06.30 US 15/1994551.一种用于力和接近感测的输入设备，包括：多个触摸电极，其包括触摸发射器电极和触摸接收器电极；力电极层，其包括多个力电极；弹性材料层，其设置在多个触摸电极和力电极层之间；以及处理系统，其耦合到多个触摸电极和多个力电极，所述处理系统配置成：利用触摸发射器信号驱动触摸发射器电极，并从触摸接收器电极获取跨电容接近测量结果；以及利用力发射器信号驱动多个力电极，并从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取跨电容力测量结果。2.根据权利要求1所述的输入设备，其中触摸发射器电极设置在第一层上，并且触摸接收器电极设置在与第一层不同的第二层上。3.根据权利要求1所述的输入设备，其中触摸发射器电极和触摸接收器电极设置在单个层上。4.根据权利要求1所述的输入设备，其中多个力电极沿一轴定向。5.根据权利要求4所述的输入设备，其中多个力电极沿其定向的轴与触摸发射器电极或触摸接收器电极的轴正交。6.根据权利要求1所述的输入设备，其中力发射器信号在时间、频率和编码中的至少一个方面与触摸发射器信号正交。7.根据权利要求1所述的输入设备，其中弹性材料层的厚度小于多个触摸电极的间距。8.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述处理系统还配置成在利用触摸发射器信号驱动触摸发射器电极时利用保护信号驱动多个力电极。9.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述处理系统配置成通过从触摸接收器电极接收触摸结果所得信号而从触摸接收器电极获取跨电容接近测量结果，所述触摸结果所得信号包括接近多个触摸电极的输入对象的影响。10.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述处理系统配置成通过从触摸发射器电极或触摸接收器电极接收力结果所得信号而从触摸发射器电极或触摸接收器电极获取跨电容力测量结果，所述力结果所得信号包括响应于弹性层的压缩的、多个触摸电极中的至少一个相对于力电极层的位移的影响。11.一种用于输入设备处的力和接近感测的处理系统，所述输入设备包括通过弹性材料层与力电极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：D霍奇，AL施瓦茨，
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