電容感測裝置的制作方法

專利名稱：電容感測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在位置感測系統中使用的電容感測裝置。
技術背景電容i^妻近感測法^W技術中^0^斤周知的。通過測量經過兩個奪沐電 容的變化，一^^適的電路能夠檢測電^C^象的接近(proximity),包括例如 人類手指的身體部分。電容的變化"^絲對象靠近*而增加。這種雌可于數據輸入設備，例3魂過確定導本兩端的電容何時與靜止狀態相比已發 生一定數量變^M對以一個簡單的^4丑。No.5565658號美國專利公開了一種觸摸感應面板，其中矩P車導體以陣列方 iO^供。這些#(立于兩層第一層包括多個"橫向"延伸的*;以^二層 包括多個"豎向"延伸的科，這些"H^橫向"^^在同一付面并且其^1^ 向與;^^lM方向相垂直。通過測量^r-對橫向和豎向導沐的電容變化，按4面棲jiisU^近該面板的對象的位置可以被確定。發明內容才財居本發明的第一方面，我們提供了 一種在位置感測裝置中使用的電M 測裝置，該電容感測裝置包括第一電極^^第二電極條^以及^J己置用于在 正常#^乍模式^^]中確定^~對電極之間電容的電絲測電路，該#-~對電極 包含來自第一齡的一個電脅來自第二齡的一個電極，其中該裝置還絲 至少一組開關，該組開關^^置用于將電極集合內威扭的電極選棒1^^電連接 在-"^，其中在該裝置的^^#岸率模式使用中，該《賦每組開關將電才"1^接 在-"^^f且該電M測電5^顛己置用于確定在一個條^內的電^li且和另 一個集 合內的電才及或電才Al且的萄r""Xt之間的電容。因此，發明者已經認識到，通過將電極姿JL^接在-"^，對例如人類手指的 導電對象的接近可以以對象位置的^#片率為代價而獲得^的感應度。可以記得電容的變化是醋對象與電極的距離而減小，iilUL許在仍然考慮一定位置 ^#序率的同時去感測更遠一點距離的對象。
to^， ^-"電^U且具有一組開關。^te^，第"~^第二電極^^ ^ 電才> ^1^對應的組開關。 一個或兩個^的全部、或絕大多數電極可^c^成組。 同時M的是，在一個^中的絕大多l^且包^目同數目的電極，而來自第一 齡的組和來自第二齡的組也可能具有不同數目的電極。典型地，每個齡
的組可以有3、 4或5個或可能更多電極。在一個示例中，第一電極條^的紐有 3個電才^OL第二^的M^ 5個電極。
該裝置還可以包括至少進一步的(另夕卜，fiirther) —組開關，^MCS己置用 于#"~個或兩個集合內至少進一步的一組電極選棒1^地電連接在~"^，該進一 步的一組或多組電極各自包含比該組電極更多的電枕^it種情況下，該裝置 在使用中M超低^^岸率模式，其中該進一步的一組開關將該進一步的一組電 ;feU^接在"^并且該電容感測電5^Mc^置用于確定一方面一對電極的該進一步 的一《賦多組和另 一方面該進一步的一iail多組電極、該多組電 單個電極 中的至少一個的^r-"對之間的電容。
逸fMi午以^^序率為代價而進一步提高感應度。典型地，兩個電極^^都 ,ic^成進一步的一組或多組； 一個電極^的該進一步的一組可以包^i亥^ 的所有電極而另一個^的該進一步的-^JLiil多組可以包^lfc^成1(最^J^)、 2或3個進一步的組的該另一個H^的電極。這仍然肯^^^些關于該對象位置 的有用惑:據，而同時考慮、^i^范圍的^i測。
該電絲測電路可以包括扭常模式中^^的第—電路，以碌4^^序 率模式或超低^#岸率模式中^^的第二電路。在超^^^岸率模式中，其中一個 集合的該進一步的一組包^i亥集合的所有電極，該電極lt^可以被連接至地以 ^二子電路可以包—個傳感器，其4A^接至另一個電核J^f且^Si置用 于;f^則對接地對象的電容。"-feM兌，身體部^ifc^接至地，因J^t樣尤其方 便。
該裝置還可以進一步包括控制電路，^^S己置用于在^^J中在不同的^#序 率狀態之間切換該裝置。該控制電路可以祐肥置成使得在使用中，依^Mt象 與該裝置的距離相關的信息來切換該裝置的狀態。該信息可以包括電M的電 容變化的幅度，因為這，于對象與該裝置的距離。如果測量的電容下斷氐于
5閾值，則該控制電絲*可以切^_^^^率才莫式。這樣既能應用于^JE常模式 切m^f率模式，也可以從>^#率模式切 ^^率模式。
該裝置還可以進一步包括顯示器，例如有機發光二極管(Organic Light Emitting Diode， OLED)顯示器或薄膜晶體管(Thin Film TVansistor， TFT)液晶 顯示器(Liquid Crystal display, LCD);典型地該顯示器包^i^棒l"生照亮部分， 以使在使用中選棒f^Mff言息顯示給用戶。該控制電路還可以在使用中，初LS己 置用于當它感測到對象的靠近時啟動(激活)該顯示器。>^^，它^CS己置用 于當是超^^岸率模式和/或《^^率模式時以這忡方式啟動該顯示器。
^E^，第—第二電極齡的^"個包括多個大糾目互平#^延伸電極 第 第二齡的電極可以相對to匕成一定角度。在一個尤其簡便的實施例中， 第-^第二^的電 目互平行。
才財居本發明的第二方面，提供了一種用于檢測對象的接i^確定務f立置的 位置感測裝置，包樹鵬本發明第一方面的電容感測裝置，以及位置確定電路， 該位置確定電^^S己置用于在<^1中才財居由電M測裝置測量的電容來確定接 近該裝置的對象的位置。
才M居本發明的第三方面，提供了一種本發明第二方面的位置感測裝置的用
途，其用在兩個^j:座椅之間具有中央控制臺類型的機動車輛中，其中》U有
該位置感測裝置，其中在超低，率模式中，該位置感測裝置^s己置用于確定
對^JE^該裝置的明卜邊靠近。
il^通過該^3^—個電極ll^上包括兩個進一步的電^^且而伏i^^得， ^^^/fi而形成兩個橫向間隔組。車輛的每個3^^座椅因i^夸比另一個進一 步的電招i且更接近一個進一步的電^l^且。
該中央控制臺典型iik^該車輛^4Jt的^^分，其J^上位于^:座椅的 中間位置。


接下來，僅僅以示例方式參照所附附圖^4笛^"發明的實施例，其中
圖1示出了本發明第一實施例的觸^^顯示器的示意圖2示出了圖1的觸^^顯示器的電極的相對定位；
圖3示出了圖1的觸^#顯示器徊^#率模式中^^且的電抝圖4示出了圖1的觸^#顯示器^|^^率模式中進一步^^且(further grouped)的電枕
圖5示出了安^車輛中央控制臺的圖1的顯示器。
絲實施方式
觸^^顯示器1在圖中示出。這包括顯示器面板2，該顯示器面板包括一個 獨立選捧性照亮元件的矩陣。這種顯示器在4^頁i^0^斤周知的，并且典型地 該顯示器2包括TFT LCD或OLED矩陣。
^示器面板2^Ji是電極面板3。 iiA—個大約0.5mm厚的薄片玻璃， 在^-iiJi安裝了透明電極^。 iM了兩個電極^。第一，"X"條^5詔i ^C璃片頂部，而第二， "Y"集合6詔X^l璃^^部。每個I^的電才^5J^伸且 平行，而兩個集合的電才W目互垂直。典型地，這些電極由諸如娜氧"ft^(Indium TinOxide， UO)的透明的導電材料形成。
在顯示器的頂^Ji，有-HM呆護透明蓋4，其功能僅^A為了防止對下面 的層的損害。它典型地包括玻璃或純聚"^材料。
電極條^5、 6^^接至電M測電路7，如在附圖的圖2至4中更詳細地 示出。這#^欠將驅動信號 口到第二絲6的每個電極。由jH^Mw于第二電 極集合6的信號感應在第一電極集合5中的電流。該第一電極集合5被連接至 多3^#接器8，其通iii文大器9銜欠^^個電^i^接至電^P!慢電路7，在其中 測量了放大的信號7JC平(signal level)。這^M言號水平給出在包括電路74驅 動的電缺由多^#接器8當前選輛電極的電tof之間的電^^K平'^E然， 通幼頃序步進第二條^6的被驅動的電#由多^^#接器選擇的第一條^5的 電極可以從第一^5和第二條^6中獲#^-對電極，
jtb^卜，如上所述，在電容測量電路7處測量的信號水平#( 于#—對電 極的電容。任何導電對象，例:H^。人類手指的身體的一部分，嘲洽影響該電 ^^及由jH^電^^測電路7處測量的信號7jC平。
因此，該電路還包括位置感測電路IO， ^^Si置用于^^""對電極的電 容變化來確定接近該觸^^的對象的位置。該位置感測電5^^k^角定電容變 化最大的一對電極以及確定那一對電^顯示器-fcA哪穿過，或者^M^定電極 對穿過位置的情況下計算出電容變化的質心并且確定對M那個位置。 一種將電容變^^^^位置的示例方法可以在上面討論的No.5565658號美國專利中了 解到。在附圖的圖2中示出的例子中，如^f象將^^觸顯示器的示出的區域 13 ，則電才弱5對5，和6，的電容變^^是最高的，并JLi^ff立置感測電路10就能 夠才財居這個變^JM角定該對象已^I^區域13。
這個系統在^巨離范圍的#^乍令>0'禹意，其中由于該對M顯示器的^巨 離接近導致的電容變^^以讓電絲測電路7檢測到電容的變化。然而， 一旦 該電容傳感器移出該設備的一定范圍(大約0.5cm)^卜，則電容傳感器沒有足夠 的靈做以將電容的變化與背景噪聲等區甜。因此，該設備^4^在附圖的 圖3中示出的^^f率模式。
^it種情況下，組開關lla、 lib的兩個集合已經#^"-個^的電才1^接 成多組。這些組開關lla、 11b在^^率模式中將^i且的電極電連接在-"^， 使#^"~組充當一個大電極。電絲測電路7、多5$#接器8、放大器9以及位 置感測電路IO以與之前相同的方式操怍，除了當有較少的酉e^組時的更少的通 道以外。由SE^組定義的新的區域可以在圖3中以附圖才封己12示出。
因此，由于在—組電極的增加，逸就導致感應度的增加，但M以^f
率的制M;代價。然而，假i^it一階段，在4封可情況下當對象離觸^^足夠 ^:使相對于該觸^"難以足^fr確地定位該對象，則感應度的減少不是這么 重要。
同時附圖的圖3示出了^t^^且的電極，有可^il些組tbit個更大。典型 地，電極將在一個方向上^^^X組而在另一個方向被分^l5i且。
這^f^^序率模i^A類手指至多大約5cm的范圍內能充^X作。然而， 一旦手指在這個延伸的范圍"卜，由于延伸的范圍產生電容變化的減小而引起 的相同問題適用。因此，這個原則可以^M:—步延伸J^附圖的圖4中示出的 劍^f率模式。
^^il種情況下，進一步的組開關14a、 14b將電極連接成比圖3的組更大的 進一步的組。在電極的第二^6情況中，全郎電極將連接在""^為單個的 進一步的一組以接地并JJL^不再需要單獨驅動它們。電極的第一條^ 5 成兩個進一步的組，^-個大體包含顯示器的一半；這將顯示器分M邊一半 面板15和右邊一半面板16。提供了另一類電絲測電路17，凈顏i置用于確定 由于接3W^例如人類手指)靠a示器導致產生的電容變化。這種電路在接近
8傳感H^頁iil ljO^斤周知的并iW^于確定司機頭部與車輛氣嚢的接近。這種配 置允許^f^則距離為至少10cm的手指。
觸絲由控制單元18控制。錄制設備扭常、低^^岸率和超^^f率模 式之間的切換。它依賴于由電容I"生的感測電路7、 17確定的電容變化水平來實 現。如^所，膝的靜止狀態過禾賄較小的電容變化，則觸摸面板將在圖2中 所示的超^^^岸率模式下"^乍。如^J(Ji^到中等水平的電容變化，則控制單元 將觸^^切^^圖3中所示的^^f岸率模式。如^M^到電容變4^^itJi閾 值，則控制單元18將觸^^切^A^圖2中所示的正常模式。
jt"卜，控制單;^E可以^^示器面板2僅當對^^皮檢測到時才照亮；如果 ^!低^f率模式中沒有對^^皮枱側到，則顯示器2可被iOA睡眠。一M ^^皮檢測到并，^^i^vf^^岸率或正常模式，則顯示器2可以^tM亮。由 于顯示H^^需要的時候^C^亮，這樣f"慮到節^H呆護顯示器的壽命，這 樣還能防止汽車司才A^神。
在附圖的圖5中觸^^顯示器1被示出安裝在車輛的中央控制臺20上。該 控制臺20位于司機座椅22和^J1座椅21之間，^it檔器24上方，擋J5iU^璃 15下方并且緊挨著方向盤23;所描述的^A用于右手驅動車輛但A^情況的 等^bt^^夸同沖科^f:feit用于左手馬區動汽車'
圖4示出在超低^f率模式中的顯示器1。在這種情況下，上面討論的# 圖4中示出的兩個區域15和16使能一個簡單的^/右指示例如司*^的手指 的對棘哪；由于觸^^著能夠確定對象是從哪邊靠近以及因jH^角定司才咸
絲是否正試圖翻觸辦。
權利要求
1、一種在位置感測裝置中使用的電容感測裝置，包括第一電極集合和第二電極集合以及被配置用于在正常操作模式使用中確定每一對電極之間電容的電容感測電路，該每一對電極包含來自第一集合的一個電極和來自第二集合的一個電極，其中該裝置還具備至少一組開關，該組開關被配置用于將電極集合內成組的電極選擇性地電連接在一起，其中，在該裝置的低分辨率模式使用中，該組或每組開關將電極組連接在一起并且該電容感測電路被配置用于確定在一個集合內的電極組和另一個集合內的電極或電極組的每一對之間的電容。
2、 才Mt^^要求i所述的裝置，其中^""電才^且具有"^且開關。
3、 才鵬^U'j要求i或2所述的裝置，其中第一和第二電極^^W備電極纟i^^t應的組開關。
4、 才財居前面^-項^^要求所述的^i，還包括至少進一步的"^且開關，^#@己置用于#—個或兩個^內至少進一步的一組電fei^棒f^電連接在一起，該進一步的一《iLil多組電極各自包含比該組電^L^多的電極；該裝1^使 用中具有超低^^岸率模式，其中該進一步的一組開關或多W關將進一步的電 ^iJLi^接在""^并且該電容感測電5^iLS己置用于確^_一方面一對電極的該ii一 步的一組或多組和另 一方面該進一步的一組或多組電極、該多組電M單個電 極中的至少一個的^—對之間的電容。
5、 才M^5U'J要求4所述的裝置，其中兩個電相J^^fi^^i4一步的一組 或多組。
6、 才M^U'J要求4或5所述的裝置，其中一個電極齡的該進一步的"^且 可以包^i亥齡的所有電極，而另 一個齡的該進一步的一《賦多組可以包含 凈^^成多個進一步的組的該另 一個^的電極。
7、 4Nt前面^-項^'J要求所述的裝置，其中該電容感測電路可以包括在 正常模式中^^的第—電路，以^^〗^^岸率模式中^^的第二電路。
8、 才N^H5^要求7A^于WJ要求4所述的裝置，其中^^(^#片率模 式中， 一個集合的該進一步的一組包^i亥集合的所有電極，該電極^Hfo^接 至地，和^^低^l岸率模式中^l]的第二子電路，并且包^"憤感器，該傳感器凈ic^接至另一個電極l^f且^S己置用于稱則由于接斷象產生的電容。
9、 根據前面<—項擬'J要求所述的裝置，進一步包M制電路，#顛&置用 于在不同的^f^態之間切換該裝置。
10、 ^u^5u'j要求9所述的裝置，其中該控制電路可以凈顛己i^yt使用中依^Mf象與該裝置的距離相關的信息來切換該裝置的狀態。
11、 4M^5U'J要求10所述的裝置，其中該信息包括電fe寸的電容變化的幅度。
12、 根據^'J^求9至11任一項所述的裝置，還包括顯示器，其中該控制 電路在^fM中，^S&置用于當M測到對象的靠近時啟動該顯示器。
13、 一種用于檢測對象的接#確定^(立置的位置感測裝置，包樹艮椐前 面^-"項;|51^要求所述的電絲測裝置以及位置確定電路，該位置確定電i^皮 配置用于在使用中根據由電^測裝置測量的電容來確定接近該裝置的對象的 位置。
14、 一種在兩個^^座椅之間具有中央控制臺類型的機動車輛中^^]:N^ 矛J^求13絲于WJ^求4所述的位置感測裝置的用途，其用在兩個^:座椅 之間具有中央控制臺類型的機動車輛中，其中M有該位置感測裝置，其中在 超^^率模式中，該位置感測裝置^LS己置用于確定對^JE^該裝置的哪一邊靠近。
15、 ^!t^'虔求14所述的用途，其中該位置感測裝蹤一個電極^^上 包含兩個i^一步的電才^^且，祐定^^而形成兩個橫向間隔組。
全文摘要
本發明的各種實施例涉及一種電容感測裝置。其中公開了一種在位置感測裝置中使用的電容感測裝置，包括第一電極集合(5)和第二電極集合(6)以及被配置用于在正常操作模式使用中確定每一對電極之間電容的電容感測電路(7)，該每一對電極包含來自第一集合的一個電極和來自第二集合的一個電極，其中該裝置進一步具備至少一組開關(11a、11b、14a、14b)，其被配置用于將電極集合內成組的電極選擇性地電連接在一起，其中在該裝置的低分辨率模式使用中，該組或每組開關將電極組連接在一起并且該電容感測電路被配置用于確定在一個集合內的電極組和另一個集合內的電極或電極組的每一對之間的電容。典型地，該裝置與顯示器(2)相結合使用以形成一個觸摸感應顯示器。它可在位置感測裝置中使用以用于確定對象對該裝置的接近以及位置，并且尤其可在一種在兩個乘客座椅(21、22)之間居中具有控制臺(20)類型的機動車輛的控制臺(20)中使用。
文檔編號G06F3/044GK101632059SQ200780049083
公開日2010年1月20日 申請日期2007年11月26日 優先權日2006年11月24日
發明者R·J·黑茲爾登 申請人:Trw有限公司