[發明專利]透明的接近傳感器

在審

• 申請號: 201310757015.8
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103838447A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: R·扎胡特;O·雷蒙
• 申請（專利權）人: 澤羅技術(2009)有限公司
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

技術領域

本發明屬于傳感領域，更具體地涉及用于感測物體的位置并生成與物體位置相關的數據的電容式接近傳感器。

背景技術

觸摸屏廣泛地用于電子裝置，例如計算機、膝上型計算機、臺式機、平板電腦、電視機和手機，使用戶能夠通過在觸摸屏附近或在觸摸屏上移動他們的手指或指示筆來控制裝置。為此，可以在觸摸屏上疊置透明的電容式傳感器矩陣，該透明的電容式傳感器矩陣感測用戶的手指或指示筆并生成與物體的位置相關的數據。數據由監測模塊進行分析并被饋送到電子裝置，在電子裝置中，可以創建游標以追蹤物體的運動，并且將用戶的某些手勢轉換為指令(例如，用于操縱物體)。通常將電容式傳感器劃分為互電容傳感器和自電容傳感器。

互電容是出現在兩個電荷保持物體或導體之間的電容，在兩個電荷保持物體或導體中，流經該兩個電荷保持物體或導體中一個的電流流入到另一個中。當使第三物體接近該兩個物體時，這兩個物體之間的電流減小。互電容式傳感器利用這一事實來感測用戶的手指或者導電指示筆何時和在何處觸摸該傳感器。本領域已知的互電容式傳感器通常包括由兩組正交的導電材料帶(線)構成的網格。每組各自都由多條平行線組成。電容器出現在線之間的每個交叉點處。以順序的方式向網格的垂直線施加電壓，并且在水平(測量)線上測量輸出電壓。使手指或導電指示筆靠近傳感器表面會改變局部電磁場，這降低了互電容效應。通過測量網格的行中的電壓，可以測量在網格的每個單獨的交叉點處的電容變化以精確地確定觸摸位置。互電容允許多點觸摸操作，此時可以同時精確地追蹤多個手指、手掌或者指示筆。

自電容僅需要一個保持“浮地電容”的電極。該浮地電容受電極與周圍電導體之間的寄生電容的影響。由于人體是導體，當放置手指靠近電極時，浮地電容的值增加并且從而可以通過測量終端而檢測到。自電容傳感器可以具有與互電容傳感器相同的X-Y網格，但是列和行獨立地工作。對于自電容，壓降表示手指在位于手指附近的每列或每行上的電容性負載。這比互電容感測產生更強的信號，但是X-Y網格自電容傳感器不能準確地解決在給定時間多于一個手指或者導電指示筆的問題。

另一種類型的自電容傳感器在專利公開WO?2010/084498和US?2011/0279397中進行了描述，這兩篇專利公開與本專利申請具有相同的發明人和受讓人。在上面提到的申請中所描述的自電容傳感器中，提供了襯墊的二維陣列(矩陣)以感測由手指或導電指示筆在每個襯墊上引起的電場變化，從而使得能夠進行多點觸摸操作。

發明內容

本發明旨在提供一種新穎類型的電容式傳感器，其(i)可以由基本上透明的材料制成，并且(ii)使得能夠三維中的多點觸摸和懸停操作，即，提供如下感測信號：該感測信號允許甚至在至少一些(或者全部)物體懸停在傳感器上以及可選地一些其他物體觸摸該傳感器時，多個物體(例如，手指或者導電指示筆)的位置計算。

由于其透明性，電容式傳感器可以覆蓋在有源顯示裝置(例如，LCD屏)的頂部，以感測手指位置(X/Y位置)以及在顯示器上的高度(Z)。應當注意，材料的透明性應當指以下事實：可以透過傳感器觀察到下面的表面，并且可以在屏幕上觀看物體的行為(例如，3D位置)。此外，由于傳感器的透明性，從襯墊接收測量數據的傳感器表面外部的電路可以僅位于傳感器表面的邊緣處，而不是在傳感器的底部或者頂部，這是由于它會遮擋屏幕并影響測量。

如上所述的，互電容傳感器通常不能以高分辨率來感測懸停物體的位置。這是由于響應于懸停物體而測量到的壓降可能是響應于觸摸物體而測量到的壓降的百分之一，而響應于觸摸物體而測量到的壓降與自電容方法中感測的壓降相比已經是微弱的。此外，觸摸手指對該手指所觸摸的觸摸測量線的影響可以大于在不同位置的懸停手指對相同線的影響。同樣，互電容對于噪聲更加敏感，因為手指引入的噪聲可能會產生所有測量線上的幻影手指。

因此，互電容傳感器可以提供多點觸摸操作，但是不適于操作為三維傳感器。如上所述，在具有X-Y網格的自電容傳感器中，由于較強的信號強度，可以識別懸停手指。然而，如上所述，自電容傳感器不能在給定時間精確地分析多于一個物體的位置。如在WO?2010/084498和US?2011/0279397中所述，具有襯墊的二維陣列的自電容傳感器可以操作為多點觸摸傳感器和三維傳感器兩者。然后這種傳感器由非透明材料制成，并且從襯墊接收測量數據的傳感器表面外部的電路可以位于感測表面的底部或頂部，并且不限于僅位于感測表面的邊緣處。