用于電容性感測的多維電極的制作方法
【專利說明】用于電容性感測的多維電極
[0001]相關申請
本申請主張于2013年9月16日提交的美國非臨時專利申請序列號14/027，850(其代理人檔案號為P56263)的利益，并據此以引用的方式將其并入。
技術領域
[0002]本公開一般涉及用于從多個方向接收傳感器數據的技術。更具體地，本公開描述了具有多個維度的電容性觸摸傳感器電極。
【背景技術】
[0003]計算設備可以并入基于電容性耦合的電容性感測技術。電容性傳感器被用在計算設備中以與計算設備的用戶對接。例如，傳感器向用戶提供虛擬觸摸按鈕、滑塊、以及觸摸板交互。在一些不例中，電容性傳感器可以包括被配置成發出生成電場的電荷的發射電極，以及用來感測該電場的接收電極，以便耦合所述電極。對所述電極的耦合產生被用作參考的電容。諸如用戶的手或手指的具有電荷或是導電的外部物體可以改變在所述電極之間的參考電容性耦合。依賴于實現可以通過諸如感測電路、或給定計算設備的控制器的電子組件檢測被改變的電容。
【附圖說明】
[0004]圖1是包括三維電極的計算系統的框圖。
[0005]圖2是用于電容性感測的示例三維電極的透視視圖。
[0006]圖3是具有發射電極和相對更大的接收電極的示例傳感器的透視視圖。
[0007]圖4是具有發射電極和多個接收電極的示例傳感器的透視視圖。
[0008]圖5是圖解形成三維感測機構的方法的框圖。
【具體實施方式】
[0009 ]本文中公開的主題涉及多維電容性感測機構。本文中描述的電極包括發射電極和接收電極。接收電極被配置成感測由發射電極生成的電場，產生電容性耦合。可以將電容性傳感器耦合到發射電極和接收電極。電容性傳感器被配置成檢測在所述電極之間的電容性耦合方面的變化。形成所述電極以便可以由于在關于接收和發射電極的多個方向中的來自物體的電場方面的變化檢測諸如手指或觸針(stylus)的帶電或導電的物體的接近。
[0010]圖1是包括三維電極的計算系統的框圖。計算系統100可以包括計算設備101，其具有處理器102、儲存設備104、存儲設備106、網絡接口 108、輸入/輸出(I/O)接口 109，所述儲存設備104具有非暫時性計算機可讀/可寫媒體，所述輸入/輸出(I/O)接口 109被配置成與被通信地耦合到至少兩個三維電極112的電容性傳感器110對接。三維電極可以包括一個或多個發射電極和一個或多個接收電極。
[0011]電容性傳感器110可以是集成電路，其被配置成檢測在三維傳感器電極112的發射電極和接收電極之間的電容。可以將電容性傳感器110實現為邏輯，至少部分地包括硬件邏輯，諸如被配置成檢測在三維傳感器電極112之間的電容方面的變化的集成電路。在實施例中，可以以模擬電路、數字邏輯電路、處理器、或它們的某結合實現電容性傳感器110。儲存設備104可以包括傳感器應用114。可以通過任何適當的硬件或硬件和編程代碼的結合來實現傳感器應用114。因此，可操作用于實現本文中描述的技術的計算設備可以包括處理器(諸如處理器102)，與電容性傳感器110通信的輸入/輸出接口 109，以及用于存儲被配置成實現本文中公開的技術的編程代碼的有形的、非暫時性的儲存介質(諸如儲存設備104)。傳感器應用114可以被配置成從電容性傳感器110接收指示在電容方面的變化的數據。例如，用戶(未示出)可以例如使用手指或手在三維電極處與計算設備101交互。在實施例中，本文中被稱作感測機構的電極112被配置成是三維的。如本文中被稱作的三維電極是采用在長度、寬度和高度的所有三個外部維度中的測量形成的電極以便可以檢測由于在接收和發射電極周圍接近270到360度空間內的帶電荷或導電的物體的在電容方面的變化。本文中討論的三維電極具有在所有三個外部維度中的顯著測量，而不是在其中當采用形狀的最大表面平坦地放置平面時相比于寬度和長度在測量中形狀的高度是可忽略的二維幾何形狀中。本文中描述的感測機構還可以包括電容性傳感器110和傳感器應用114，其中依賴于具體實現，在電容方面的變化可以導致在計算設備101處執行的操作。
[0012]處理器102可以是主處理器，其被適配以執行傳感器應用114的存儲的指令。處理器102可以是單核處理器、多核處理器、計算集群、或任何數目的其它配置。可以將處理器102實現為復雜指令集計算機(CISC)或精簡指令集計算機(RISC)處理器、x86指令集兼容處理器、多核、或任何其它微處理器、微控制器或中央處理單元(CPU)。
[0013]存儲設備106可以包括隨機存取存儲器(例如，SRAM、DRAM、零電容器RAM、S0N0S、eDRAM、EDO RAM、DDR RAM、RRAM、PRAM等)，只讀存儲器(例如，掩模型ROM、PROM、EPROM、EEPR0M等)，閃存存儲器，或任何其它適當的存儲系統。可以通過系統總線112(例如，PC1、ISA、PCI_高速(PC1-Express)、超傳輸 ? (HyperTransport ? )、網絡用戶總線(NuBus)等)將主處理器102連接到網絡接口 108。
[0014]圖1的框圖不意圖指示計算設備101將包括在圖1中示出的組件中的所有。另外，依賴于具體實現細節，計算設備101可以包括任何數目的在圖1中未示出的額外的組件。此外，可以將在圖1中圖解的組件中的一些或所有體現為被組裝在印刷電路板(PCB)上的離散組件，或體現為被集成到相同的集成電路中的組件，或體現為任何其它結合或形式。
[0015]圖2是用于電容性感測的示例三維電極的透視視圖。傳感器200可以包括可以被部署在平坦表面206、彎曲表面、或可以被用于附著傳感器電極的任何其它表面或結構上的發射電極202和接收電極204。在該示例中，以管狀或圓柱的形狀體現發射電極202和接收電極204，而不是以其中當采用形狀的最大表面平坦地放置平面時相比于寬度和長度在測量中形狀的高度是可忽略的二維幾何形狀。發射電極202和接收電極204形成電容器，其具有從發射電極202發出并在接收電極204處接收的電場通量。平面型表面206或被用于附著傳感器電極的任何其它表面或結構可以是諸如圖1的計算設備101的計算設備的組件。例如，平面型表面206可以是移動計算設備(諸如移動電話或平板計算機)的后蓋或一體式計算機的側面的一部分。如在208、210、212處指示的那樣，圖2圖解用戶可以通過如在208處圖解的在平面型表面206的頂部處、如在210處圖解的在側面處、或如在212處圖解的在底部/與頂部側面相對的側面處交互來與計算設備101交互。在208、210和212處的用戶交互指示用戶可以與計算設備交互的空間。用戶交互不必被限制于在208、210和212處示出的實際的方向。例如，在由208指示的空間中，傳感器電極的頂部，用戶可以通過垂直于傳感器電極垂直地移動手指或手、或沿著傳感器電極的長度水平地移動手指或手、或在傳感器電極的頂部處的空間中的其它移動來與計算設備交互。電極202和204的三維度使得用戶能夠通過由通過發射電極202發出的電荷生成并在接收電極204處在垂直于接收和發射電極204和202長度的任何位置處檢測的電場與計算設備101交互。用戶與傳感器的交互可以是在垂直于傳感器電極的長度、或沿著傳感器電極的長度的方向中、或是在垂直于傳感器電極長度的270到360度空間中的方向的任何結合。在實施例中，發射器電極的直徑可以是大于、等于、或小于接收器電極的直徑。在實施例中，可以存在多個發射器電極和/或多個接收器電極，并且發射器電極的數目可以或可以不與接收器電極的數目相同。
[0016]圖3是具有發射電極和相對更大的接收電極的示例傳感器電極結構的透視視圖。在實施例中，多方向交互感測可以至少依賴于發射和接收電極304和302的三維度。如在圖3中圖解的那樣，接收電極304的直徑相對于發射電極302的直徑相對更大。在實施例中，發射電極302是以金屬電線的形狀，并且接收電極304是以金屬管的形狀。例如，發射電極302可以是大約直徑1毫米并且長度10毫米的金屬電線，以及接收電極可以是具有厚度0.5毫米并且長度10毫米的大約直徑3.5毫米的金屬管。通過如由208、210和212指示的交互至少由于接收和發射電極304和302的三維度可以檢測在電容方面的變化。
[0017]圖4是具有發射電極和多個接收電極的示例傳感器電極結構的透視視圖。如在圖4中圖解的那樣，可以將發射電極402通信地耦合到多個接收電極404、406、408。在一個實施例中，接收電極404、406、408中的每一個都比發射電極402在直徑方面相對更大。發射電極402到多個接收電極404、406、408的電容性耦合使實現檢測在由208、210和212指示的用戶交互空間的相同側面處的多個用戶交互。例如，用戶可以從由208、210和212指示的三個方向中的任何方向與三個接收器電極中的任何一個交互以指示按下的三個虛擬按鈕中的任何一個。用戶還可以從由208、210和212指示的三個空間中的任何空間沿著發射器的長度跨不同的接收器電極滑動手指以產生滑塊功能。從三維傳感器電極的三維感測使實現從計算設備的多個側面的用戶交互。
[0018]圖5是圖解形成三維感測機構的方法的框圖。在塊502，方法500可以包括形成三維發射電極502。發射電極可以被配置成發出電場。在塊504，方法500可以包括形成三維接收電極以接收由發射電極發出的電場。由所形成的接收電極接收的電場可以產生在所形成的的發射電極和所形成的的接收電極之間的電容耦合。
[0019]在實施例中，形成發射電極和接收電極以將它們耦合到傳感器以檢測在所述電極之間的電容。在電容方面的變化可以由諸如手指或手的帶電荷或導電的物體與電場的交互造成。被形成為三維電極的發射和接收電極可以使得傳感器能夠在發射和接收電極的270至I