用于电容性感测的多维电极的制作方法
【专利说明】用于电容性感测的多维电极
[0001]相关申请
本申请主张于2013年9月16日提交的美国非临时专利申请序列号14/027，850(其代理人档案号为P56263)的利益，并据此以引用的方式将其并入。
技术领域
[0002]本公开一般涉及用于从多个方向接收传感器数据的技术。更具体地，本公开描述了具有多个维度的电容性触摸传感器电极。
【背景技术】
[0003]计算设备可以并入基于电容性耦合的电容性感测技术。电容性传感器被用在计算设备中以与计算设备的用户对接。例如，传感器向用户提供虚拟触摸按钮、滑块、以及触摸板交互。在一些不例中，电容性传感器可以包括被配置成发出生成电场的电荷的发射电极，以及用来感测该电场的接收电极，以便耦合所述电极。对所述电极的耦合产生被用作参考的电容。诸如用户的手或手指的具有电荷或是导电的外部物体可以改变在所述电极之间的参考电容性耦合。依赖于实现可以通过诸如感测电路、或给定计算设备的控制器的电子组件检测被改变的电容。
【附图说明】
[0004]图1是包括三维电极的计算系统的框图。
[0005]图2是用于电容性感测的示例三维电极的透视视图。
[0006]图3是具有发射电极和相对更大的接收电极的示例传感器的透视视图。
[0007]图4是具有发射电极和多个接收电极的示例传感器的透视视图。
[0008]图5是图解形成三维感测机构的方法的框图。
【具体实施方式】
[0009 ]本文中公开的主题涉及多维电容性感测机构。本文中描述的电极包括发射电极和接收电极。接收电极被配置成感测由发射电极生成的电场，产生电容性耦合。可以将电容性传感器耦合到发射电极和接收电极。电容性传感器被配置成检测在所述电极之间的电容性耦合方面的变化。形成所述电极以便可以由于在关于接收和发射电极的多个方向中的来自物体的电场方面的变化检测诸如手指或触针(stylus)的带电或导电的物体的接近。
[0010]图1是包括三维电极的计算系统的框图。计算系统100可以包括计算设备101，其具有处理器102、储存设备104、存储设备106、网络接口 108、输入/输出(I/O)接口 109，所述储存设备104具有非暂时性计算机可读/可写媒体，所述输入/输出(I/O)接口 109被配置成与被通信地耦合到至少两个三维电极112的电容性传感器110对接。三维电极可以包括一个或多个发射电极和一个或多个接收电极。
[0011]电容性传感器110可以是集成电路，其被配置成检测在三维传感器电极112的发射电极和接收电极之间的电容。可以将电容性传感器110实现为逻辑，至少部分地包括硬件逻辑，诸如被配置成检测在三维传感器电极112之间的电容方面的变化的集成电路。在实施例中，可以以模拟电路、数字逻辑电路、处理器、或它们的某结合实现电容性传感器110。储存设备104可以包括传感器应用114。可以通过任何适当的硬件或硬件和编程代码的结合来实现传感器应用114。因此，可操作用于实现本文中描述的技术的计算设备可以包括处理器(诸如处理器102)，与电容性传感器110通信的输入/输出接口 109，以及用于存储被配置成实现本文中公开的技术的编程代码的有形的、非暂时性的储存介质(诸如储存设备104)。传感器应用114可以被配置成从电容性传感器110接收指示在电容方面的变化的数据。例如，用户(未示出)可以例如使用手指或手在三维电极处与计算设备101交互。在实施例中，本文中被称作感测机构的电极112被配置成是三维的。如本文中被称作的三维电极是采用在长度、宽度和高度的所有三个外部维度中的测量形成的电极以便可以检测由于在接收和发射电极周围接近270到360度空间内的带电荷或导电的物体的在电容方面的变化。本文中讨论的三维电极具有在所有三个外部维度中的显著测量，而不是在其中当采用形状的最大表面平坦地放置平面时相比于宽度和长度在测量中形状的高度是可忽略的二维几何形状中。本文中描述的感测机构还可以包括电容性传感器110和传感器应用114，其中依赖于具体实现，在电容方面的变化可以导致在计算设备101处执行的操作。
[0012]处理器102可以是主处理器，其被适配以执行传感器应用114的存储的指令。处理器102可以是单核处理器、多核处理器、计算集群、或任何数目的其它配置。可以将处理器102实现为复杂指令集计算机(CISC)或精简指令集计算机(RISC)处理器、x86指令集兼容处理器、多核、或任何其它微处理器、微控制器或中央处理单元(CPU)。
[0013]存储设备106可以包括随机存取存储器(例如，SRAM、DRAM、零电容器RAM、S0N0S、eDRAM、EDO RAM、DDR RAM、RRAM、PRAM等)，只读存储器(例如，掩模型ROM、PROM、EPROM、EEPR0M等)，闪存存储器，或任何其它适当的存储系统。可以通过系统总线112(例如，PC1、ISA、PCI_高速(PC1-Express)、超传输 ? (HyperTransport ? )、网络用户总线(NuBus)等)将主处理器102连接到网络接口 108。
[0014]图1的框图不意图指示计算设备101将包括在图1中示出的组件中的所有。另外，依赖于具体实现细节，计算设备101可以包括任何数目的在图1中未示出的额外的组件。此外，可以将在图1中图解的组件中的一些或所有体现为被组装在印刷电路板(PCB)上的离散组件，或体现为被集成到相同的集成电路中的组件，或体现为任何其它结合或形式。
[0015]图2是用于电容性感测的示例三维电极的透视视图。传感器200可以包括可以被部署在平坦表面206、弯曲表面、或可以被用于附着传感器电极的任何其它表面或结构上的发射电极202和接收电极204。在该示例中，以管状或圆柱的形状体现发射电极202和接收电极204，而不是以其中当采用形状的最大表面平坦地放置平面时相比于宽度和长度在测量中形状的高度是可忽略的二维几何形状。发射电极202和接收电极204形成电容器，其具有从发射电极202发出并在接收电极204处接收的电场通量。平面型表面206或被用于附着传感器电极的任何其它表面或结构可以是诸如图1的计算设备101的计算设备的组件。例如，平面型表面206可以是移动计算设备(诸如移动电话或平板计算机)的后盖或一体式计算机的侧面的一部分。如在208、210、212处指示的那样，图2图解用户可以通过如在208处图解的在平面型表面206的顶部处、如在210处图解的在侧面处、或如在212处图解的在底部/与顶部侧面相对的侧面处交互来与计算设备101交互。在208、210和212处的用户交互指示用户可以与计算设备交互的空间。用户交互不必被限制于在208、210和212处示出的实际的方向。例如，在由208指示的空间中，传感器电极的顶部，用户可以通过垂直于传感器电极垂直地移动手指或手、或沿着传感器电极的长度水平地移动手指或手、或在传感器电极的顶部处的空间中的其它移动来与计算设备交互。电极202和204的三维度使得用户能够通过由通过发射电极202发出的电荷生成并在接收电极204处在垂直于接收和发射电极204和202长度的任何位置处检测的电场与计算设备101交互。用户与传感器的交互可以是在垂直于传感器电极的长度、或沿着传感器电极的长度的方向中、或是在垂直于传感器电极长度的270到360度空间中的方向的任何结合。在实施例中，发射器电极的直径可以是大于、等于、或小于接收器电极的直径。在实施例中，可以存在多个发射器电极和/或多个接收器电极，并且发射器电极的数目可以或可以不与接收器电极的数目相同。
[0016]图3是具有发射电极和相对更大的接收电极的示例传感器电极结构的透视视图。在实施例中，多方向交互感测可以至少依赖于发射和接收电极304和302的三维度。如在图3中图解的那样，接收电极304的直径相对于发射电极302的直径相对更大。在实施例中，发射电极302是以金属电线的形状，并且接收电极304是以金属管的形状。例如，发射电极302可以是大约直径1毫米并且长度10毫米的金属电线，以及接收电极可以是具有厚度0.5毫米并且长度10毫米的大约直径3.5毫米的金属管。通过如由208、210和212指示的交互至少由于接收和发射电极304和302的三维度可以检测在电容方面的变化。
[0017]图4是具有发射电极和多个接收电极的示例传感器电极结构的透视视图。如在图4中图解的那样，可以将发射电极402通信地耦合到多个接收电极404、406、408。在一个实施例中，接收电极404、406、408中的每一个都比发射电极402在直径方面相对更大。发射电极402到多个接收电极404、406、408的电容性耦合使实现检测在由208、210和212指示的用户交互空间的相同侧面处的多个用户交互。例如，用户可以从由208、210和212指示的三个方向中的任何方向与三个接收器电极中的任何一个交互以指示按下的三个虚拟按钮中的任何一个。用户还可以从由208、210和212指示的三个空间中的任何空间沿着发射器的长度跨不同的接收器电极滑动手指以产生滑块功能。从三维传感器电极的三维感测使实现从计算设备的多个侧面的用户交互。
[0018]图5是图解形成三维感测机构的方法的框图。在块502，方法500可以包括形成三维发射电极502。发射电极可以被配置成发出电场。在块504，方法500可以包括形成三维接收电极以接收由发射电极发出的电场。由所形成的接收电极接收的电场可以产生在所形成的的发射电极和所形成的的接收电极之间的电容耦合。
[0019]在实施例中，形成发射电极和接收电极以将它们耦合到传感器以检测在所述电极之间的电容。在电容方面的变化可以由诸如手指或手的带电荷或导电的物体与电场的交互造成。被形成为三维电极的发射和接收电极可以使得传感器能够在发射和接收电极的270至I