TW201837288A

TW201837288A - 電容式門把的抗水

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Publication number: TW201837288A
Application number: TW107111011A
Authority: TW
Inventors: 查德亞當; 艾倫史特拉; 保羅文森
Original assignee: 日商阿爾普士電氣股份有限公司
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-10-16
Also published as: JP2020515981A; US10724843B2; EP3601706A1; WO2018183732A1; JP6829776B2; US20180283843A1

Abstract

一種提供一被設置在一交通工具的一門把之內的近接感測器之系統及方法，以使得一或多個命令能夠藉由一使用者的手而被發送至該交通工具，其中該門把是在一嚴峻的戶外環境中而使得當該近接感測器被用來偵測一使用者的手的觸碰或存在時，該門把可能是濕的，並且其中該近接感測器係能夠補償該水的存在並且致能該近接感測器的可靠的操作，因而藉此使得命令能夠被傳送至該交通工具。

Description

電容式門把的抗水

本發明係大致有關於觸控及近接感測器。更明確地說，本發明係有關於一種用於在一門把中設置一觸控感測器之系統及方法，其係能夠在一使用者藉由來到一交通工具上的一門把的附近或是直接接觸到該門把來開啟該門時，補償存在於該門把上的水。

有數種用於觸控及近接感測器的設計可被調適以用於本發明。檢視觸控感測器的基礎的技術是有用的，以更佳的理解任意的電容敏感式觸控板是如何可以利用本發明。

CIRQUE®公司的觸控板是一種感測互電容的裝置，並且一例子係在圖1中被描繪為一方塊圖。在此觸控板10中，X(12)及Y(14)電極以及一感測電極16的一網格係被用來界定該觸控板的觸敏的區域18。通常，該觸控板10是大約16乘12個電極、或是當有空間限制時的8乘6個電極的一矩形網格。和這些X(12)及Y(14)(或是列與行)電極交錯的是單一感測電極16。所有的位置量測都是透過該感測電極16而完成的。

該CIRQUE®公司的觸控板10係量測在該感測線16上的電荷上的一不平衡。當沒有指向的物體在該觸控板10上或是附近時，該觸控板電路20係處於一平衡的狀態，因而在該感測線16上沒有電荷不平衡。當一指向的物體係因為該物體接近或接觸一觸控表面(該觸控板10的感測區域18)的電容性耦合而產生不平衡時，一在電容上的變化係發生在該些電極12、14上。被量測的是在電容上的變化，而不是在該些電極12、14上的絕對的電容值。該觸控板10係藉由量測必須被注入到該感測線16之上以重新建立或重新獲得在該感測線上的電荷平衡的電荷的量，來判斷在電容上的變化。

以上的系統係被利用以如下地判斷在一觸控板10上或附近的一手指的位置。此例子係描述列電極12，並且用相同的方式針對於該行電極14來重複之。從該列與行電極的量測獲得的值係決定一交叉，其係為在該觸控板10上或附近的該指向的物體的質心。

在第一步驟中，一第一組的列電極12係利用來自P、N產生器22的一第一信號而被驅動，並且一不同但相鄰的第二組的列電極係利用來自該P、N產生器的一第二信號而被驅動。該觸控板電路20係利用一量測互電容的裝置26以從該感測線16獲得一值，其係指出哪一個列電極是最接近該指向的物體。然而，在某種微控制器28的控制下的觸控板電路20尚無法判斷該指向的物體係位在該列電極的哪一側上，該觸控板電路20也不能夠判斷該指向的物體就位在相隔該電極多遠處。因此，該系統係位移將被驅動的電極12的群組一個電極。換言之，在該群組的一側的電極係被加入，而在該群組的相反側上的電極則不再被驅動。該新的群組係接著藉由該P、N產生器22來加以驅動，並且該感測線16的一第二量測係被取得。

從這兩個量測來判斷該指向的物體係位在該列電極的哪一側上、以及距離有多遠是可能的。利用一比較該兩個量測到的信號的大小的方程式，接著執行指向的物體的位置判斷。

該CIRQUE®公司的觸控板的靈敏度或解析度係遠高於該16乘12個列與行電極的網格所意涵的。該解析度通常是每吋960個計數的數量級、或是更大的。確切的解析度係由構件的靈敏度、在相同的列與行上的電極12、14 之間的間隔、以及其它對於本發明而言並不重要的因素來決定的。以上的過程係利用一P、N產生器24，針對於該些Y或行電極14來加以重複。

儘管上述的CIRQUE®觸控板係使用X及Y電極12、14以及一個別且單一的感測電極16的一網格，但是該感測電極實際上可以藉由利用多工處理而為該些X或Y電極12、14。

運作在戶外並且因此容易曝露到嚴峻的環境的狀況之觸控及近接感測器在水的存在下操作可能有困難度。例如，在一觸控感測器上的水可能是特別具有挑戰性的，因為水及濕氣(在以下整體被稱為"水")可能會直接干擾到互電容式觸控及近接感測器的操作。因為水是可偵測到的，因此干擾本身可能以一不穩定或間歇操作的觸控感測器的形式來呈現。

針對在觸控感測器上的水的可能的解決方案可包含藉由嘗試忽略據信是來自該水的信號，來補償該水的存在。然而，此動作可能會導致一或多個手指亦被該觸控感測器排除。

於是，提供一種可以更正確地補償在觸控感測器上的水的存在並且提供較少不穩定的操作之觸控感測器，將會是一項優於該習知技術的優點。甚至將會更有利的是在一交通工具的門把中設置此種觸控感測器，該門把係容易遭受到一嚴峻的戶外環境，其中該門把通常將會是濕的。

將瞭解到的是，以下的說明只是本發明的原理的範例而已，因而不應該被視為窄化隨後的申請專利範圍。同樣應理解的是，該些術語"觸控板"、"觸控及近接感測器"、"觸控感測器"、"觸控螢幕"、"觸控輸入裝置"、"觸敏的裝置"、"近接感測電容式感測器"、以及"門把觸控感測器"在此整篇文件中可以交換地被利用。

在一第一實施例中，本發明是一種提供一被設置在一交通工具的一門把之內的近接感測器之系統及方法，以使得一或多個命令能夠藉由一使用者的手而被發送至該交通工具，其中該門把是處於一嚴峻的戶外環境，使得該門把在該近接感測器被用來偵測一使用者的手的觸碰或存在時可能是濕的，並且其中該近接感測器係能夠補償該水的存在，並且致能該近接感測器的可靠的操作，以及藉此使得命令能夠被傳送至該交通工具。

本發明的這些及其它的目的、特點、優點以及替代的方面對於熟習此項技術者而言，從以下結合所附的圖式所做的詳細說明的考量下將會變成是明顯的。

10‧‧‧觸控板

12‧‧‧列(X)電極

14‧‧‧行(Y)電極

16‧‧‧感測電極

18‧‧‧感測區域

20‧‧‧觸控板電路

22‧‧‧P、N產生器

24‧‧‧P、N產生器

26‧‧‧量測互電容的裝置

28‧‧‧微控制器

30‧‧‧門把近接感測器

32‧‧‧基板

34‧‧‧門把

36‧‧‧電極

38‧‧‧電極

40‧‧‧電極

42‧‧‧屏蔽電極

44‧‧‧交通工具的門

50‧‧‧門把近接感測器設計

52‧‧‧門把近接感測器設計

54‧‧‧門把近接感測器設計

56‧‧‧基板

58‧‧‧底部層電極

60‧‧‧碳電極

62‧‧‧頂端層電極

64‧‧‧通孔

130‧‧‧門把觸控感測器

132‧‧‧基底層

134‧‧‧間隔板層

136‧‧‧頂端層

138‧‧‧覆蓋

140‧‧‧感測電極

142‧‧‧點

144‧‧‧孔

146‧‧‧驅動電極

148‧‧‧按鈕

150‧‧‧觸控感測器的控制器

圖1是一觸控板的操作的方塊圖，其係可見於習知技術，並且可修改以用於本發明。

圖2A是一門把以及一門把近接感測器的側面圖。

圖2B是該門把以及被設置於其中的門把近接感測器的俯視圖。

圖3是由在一門把近接感測器中的水以及一手所引起的一分流模式以及一發送模式的概念的圖示。

圖4是一驅動信號模式表，其係展示利用本發明的電極配置之下，哪些驅動信號被用來偵測水以及一手。

圖5是在本發明的一第二實施例中的所有的層的俯視圖。

圖6是在本發明的第二實施例中的導電的電極的一底部層的俯視圖。

圖7是在本發明的第二實施例中的碳電極的一底部層的俯視圖。

圖8是在本發明的第二實施例中的導電的電極的一頂端層的俯視圖。

圖9是在該第二實施例中的頂端層以及底部層之間的通孔的俯視圖。

圖10是在本發明的一第一實施例中的層的側面圖。

圖11是在本發明的第一實施例中的一基底PCB層的俯視圖。

圖12是在本發明的第一實施例中的一間隔層的俯視圖。

圖13是在本發明的第一實施例中的一頂端層的俯視圖。

圖14是本發明的第一實施例的一覆蓋的俯視圖。

圖15是本發明的第一實施例的在圖5至9中所示的全部的層的俯視圖。

圖16是一耦接至一基底層以及該頂端層的觸控感測器的控制器的概要的方塊圖。

現在將會參考到該圖式，其中本發明的各種的元件將會被給予元件符號，並且其中本發明將會加以論述以便於使得熟習此項技術者能夠完成及利用本發明。將瞭解到的是，以下的說明只是本發明的原理的範例而已，因而不應該被視為窄化隨後的申請專利範圍。

在本發明的一第一實施例中，一印刷電路板(PCB)可被設置為一用於該觸控感測器的基板。然而，應瞭解的是其它的材料亦可被使用於該基板，只要該些材料執行在一門把近接感測器中提供個別的電極層的所要的功能即可。

該基板可被設置在該門把內。若該基板被設置在該門把之內的一特定位置中，則該門把近接感測器可以最佳的運作。因此，該門把近接感測器可被設置成不接觸到該門把、或是其可被設置抵頂該門把的一內表面。該基板亦可以是撓性的，其係使得該基板能夠具有一弧形或是曲線的形狀，以便於彎曲並且更佳的符合一門把的一彎曲的形狀。

應瞭解的是，在本發明的所有的實施例中，該門把可以是由一種並不干擾到該門把近接感測器的操作的材料所做成的。

該門把近接感測器的基板的實體設置亦可以依據在該基板上的電極的配置而定。

圖2A是展示一門把近接感測器30的一輪廓的側面圖，其係包含在一門把34內的一基板32。該基板32的視圖是從介於一交通工具以及該門把34之間的觀點來看的，並且是朝向該門把來觀看的。複數個電極36、38、40可被設置在該基板32的一正面側上，並且單一電極42(在圖2B中所示)可被設置在該基板的一背面側(背對在圖2A中的視圖)上。該些電極ES10(36)、ES11(38)以及ES19(40)係被展示在該基板32的第一側上。在該基板32的相反的第二側上係被設置一第四屏蔽電極ES13(42)。

該門把近接感測器30可以是能夠偵測一使用者的被移動到該門把近接感測器的一偵測範圍之中的身體部分，例如是一手指、多個手指、或手(在以下只被稱為一手)。例如，該使用者的手可被置放在一交通工具的門把34以及一門之間，就像是該使用者將要拉動該門把來開啟該交通工具的門。然而，該使用者的手亦可以在該門把34的周圍的任意位置中被偵測到。

該複數個電極36、38、40、42的全部可以根據該門把近接感測器30的需求來運作為一驅動電極、一感測電極、處於一個三態狀況(電性浮接的)或是接地的。再者，那些需求可以在水被偵測到時改變，並且該些電極可能會需要不同的信號來區別該水與一使用者的手。

圖2B的視圖是在圖2A中所示的元件的俯視圖，並且展示有一交通工具的門44、該門把34、以及該門把近接感測器30，其係由該基板32以及在該基板的第一側上並且面向該交通工具的門44的複數個電極36、38、40、以及在該基板的第二側上並且背對該交通工具的門的單一屏蔽電極42所構成。

本發明的第一實施例的門把近接感測器30可以是一被密封的裝置，其係受到保護以免於直接接觸到例如是泥土、灰塵及水的環境的元素。該門把近接感測器30亦可以是能夠在例如是雨水的水以及一使用者的手之間做出區別。再者，該門把近接感測器30亦可以是能夠在小雨以及大雨之間做出區別。

在一例如是門把近接感測器30的觸控感測器的典型的操作下，水以及手可能看起來是類似的，並且因此一觸控感測器並未可靠地運作。於是，所判斷出的是該門把近接感測器30可能必須在該複數個電極36、38、40及42上利用特定的信號模式來操作。該些不同的信號模式之目的是去利用一物體被耦接至接地，相對於一物體並未接地而是作用為耦接至一信號的一手段，因而是一在該門把近接感測器30的驅動電極與感測電極之間的信號載體。換言之，一物體可以接地並且降低該信號、或是當並非接地時，其可以放大在該驅動電極以及感測電極之間的信號。

該門把近接感測器30的第一實施例可以運作在兩個不同的感測操作模式中。若該物體至驅動電極以及感測電極的電容性耦合係大於該物體至接地的電容性耦合，則一物體可以運作在一發送模式中。相對地，若該物體增加至接地的耦合，則該物體係操作在一分流模式中，因而在該驅動電極以及感測電極之間的電容性耦合係因為電容被分流離開而減小。

圖3是以上的概念的圖示。例如，若該物體是一滴水，則該水的液滴係增加在該驅動電極以及感測電極之間的電容性耦合，因為該水並未接地的。然而，若該物體是一使用者的一手指、多個手指或是該手(在此文件中整體被稱為一"手")，則電容性耦合係因為該手係接地的而減小。

當水具有水的液滴的形式時，嘗試在水以及一手之間做出區別並不是困難的。當該水是如同在小雨中的水液滴時，因為在該驅動電極以及感測電極之間的電容係被增大，因此該水係被操作在一用於該門把近接感測器的發送模式中。該門把近接感測器係因此能夠拒斥來自該水的信號。

然而，當該水如同在大雨中地變成是一水簾或水流時，該水可以耦合至該門把的表面，其係已經完全耦合至該接地的門或是該環境。此係使得該水運作在一分流模式中，並且因此在該驅動電極以及感測電極之間的電容係被降低並且運作在一分流模式中，並且因此該門把近接感測器將該水感知為一手。

在本發明的第一實施例中，此問題係透過在該些電極上的信號模式、以及該些電極在該基板上的一特定的配置之一組合來加以克服。在此第一實施例中，該門把亦可以是或者不是一種導電材料。該門把近接感測器30仍然可以根據所要地運作。

如同在圖2A及2B中所示，開始於該門把近接感測器30的基板32，該基板可以在該基板的一內部的門把側上具有三個電極ES10(36)、ES11(38)以及ES19(40)，而該基板可以在該門把觸控感測器的外部的門把側上具有該屏蔽電極42。

在一水簾以及一手之間做出區別的問題可以藉由利用該屏蔽電極E13(42)以在該門把34的外部上驅動一信號，並且接著在該電極ES11(38)上量測在該門把的內部上的一產生的信號來加以達成。可以做出假設是流動在該門把之上的水流將會是更加耦合至該門把，並且因此該水將會運作在圖3中所示的發送模式中。類似地，當該手接近該門把34時，其係比該門把更加耦合至該門把近接感測器30，因為其正在移動而到達該門把的內部。

藉由用該些模式中的至少一個來驅動一信號到該屏蔽電極ES13(42)之上，該門把近接感測器係能夠將該水識別為水。然而，因為各種模式被使用，該手仍然是能夠利用一不同的驅動模式而被偵測為一手。

圖4係被提供作為展示一組可能的模式的表，其可被使用於本發明的硬體以便於能夠偵測水並且偵測一手。

於是，所發明的是一近接感測器的電極的一硬體配置結合複數個驅動信號模式，其可被用來偵測在感測電極上的水以及一手。

同樣應理解的是，第一實施例的門把近接感測器亦可包含一近接控制器，其可被用來產生用於驅動電極的驅動信號，並且亦從該些感測電極接收信號，而且從這些信號來判斷一手、水的存在、一正被執行的姿勢、或是任何其它所要的近接及觸控工作。

一使用者可以傳送至該門把近接感測器的指令可以是任何可被一近接感測器識別的命令，並且可以只包含該手、水的存在、或者其可以是更複雜的，例如是藉由該手的用一可偵測的方式移動所執行的一姿勢。再者，該姿勢可包含在該門把上的觸碰，因而不只是近接的偵測而已。

可被傳送至本發明的門把近接感測器的命令可以是開鎖一上鎖的門、鎖住一未上鎖的門、降下車窗、升起車窗、發動一引擎、或是任何其它對於使用者而言可能是所要的將要傳送至交通工具的命令。

該第一實施例的門把近接感測器亦可被設置在一交通工具的除了門把之外的位置中。該門把近接感測器可被設置在使用者可能希望移動一手並且給予指令至該交通工具的任何地方。例如，該近接感測器可被設置在擋風玻璃或是任何其它車窗旁邊的柱中。因此，在該交通工具的外部上的任何位置都可被配備有該第一實施例的近接感測器。

由於本發明的第一實施例可被使用於手的偵測以及水的偵測兩者，因此該第一實施例的應用可以延伸至其它領域。例如，雨水或是水的偵測對於灑水系統而言可能是有用的，並且用於自動地關閉窗戶。再者，該門把並不需要在交通工具上，而是可能亦被使用於進入一房間或是進入一建築物的入口。

應瞭解的是，該些電極的幾何以及該些電極的佈局可加以改變，並且仍然是在本發明的範疇內。於是，該門把可以具有各種曲線的表面。同樣地，該第一實施例的基板32亦可具有一曲線的形狀，以便於彎曲且依循一把手或是其被設置於之中的其它交通工具部件的輪廓。

在本發明的一第二實施例中，該門把近接感測器的結構及操作係做成某些基本的改變。該第一實施例係提供一些方向性給該門把近接感測器30的操作，因為一側係被該接地的電極42所屏蔽。此可以作用以在一方向上放大偵測，但是其亦妨礙在該門把近接感測器的兩側上的偵測。

於是，本發明的第二實施例係針對於在圖5中所示的三個不同的門把近接感測器中之一。圖5係展示三個不同的門把近接感測器設計50、52及54的俯視圖，其中該些層是彼此重疊的。

該三個不同的門把近接感測器設計50、52及54係分別由在一例如是MYLAR^TM或某種非導電的類似的材料的撓性的基板56上的兩個不同的層所構成的。

圖6是該些門把近接感測器設計50、52及54的複數個底部層電極58的一底部層的俯視圖。這些底部層電極58可以是由例如是銀或ITO的任意的導電材料所構成的。

圖7是展示該些門把近接感測器設計50、52及54的複數個底部層可以是由在該些門把近接感測器設計50、52及54上的較大的碳電極60所構成的俯視圖。儘管該些門把近接感測器設計50、52分別具有兩個碳電極60，但是該門把近接感測器設計54可以具有單一碳電極。

圖8是展示在該些門把近接感測器設計50、52及54上的複數個頂端層電極62可以是由例如是銀或ITO的任意的導電材料所構成的俯視圖。

圖9是一通孔層的俯視圖，其係展示在該些門把近接感測器設計50、52及54中的通孔64。該通孔層係使得電極能夠通過在該頂端層以及該底部層之間。

在該第一及第二實施例之間的某些重要的差異係包含如下。首先，因為不再有一屏蔽電極，所以該第二實施例係能夠提供在該基板的任一側上的感測。屏蔽現在可以是由該頂端層電極62所提供的，其係被設置在該些碳電極60的每一個的周圍。此外，屏蔽可以具有將該頂端層電極62接地的形式、或是它們可以在相位上加以切換。

另一差異是本發明的第二實施例可以是製造起來較不昂貴的，因為相對於該第一實施例的基板的兩側，該些不同的電極的全部都可被設置在該基板56的單一側上。

另一差異是該第二實施例可以進行單一量測，以便於判斷正被偵測的物體是水或是一手。該些碳電極60可以作用為感測電極。因此，該些底部層電極58可以作用為該驅動電極。針對於該單一量測，該些底部層電極58可被驅動為正的。一被偵測的物體將會是接地的(一手)、或是浮接的(水)。該浮接的物體可以驅動在該些碳電極上的信號更加正的，而該接地的物體可以有相反的效應，因而向下驅動該信號。

一近接控制器電路可以連接至該第二實施例的電極58、60及62的全部。在該第二實施例中，一信號可以從每一個碳電極60的兩端取出、或是其可以從單一端取出。若不需要位置資訊的話，則該信號只需要從單一端取出即可。從兩端取出該信號可被用來導出被偵測的物體的位置資訊。

該第二實施例可以運作在一自電容操作模式中、在一互電容操作模式中、或是兩者，但不是同時的。在一互電容操作模式中，該些門把近接感測器設計50、52及54可被用來區別一偵測到的物體為一手或是水，但是可能未被用來判斷該偵測到的物體的位置。相對地，當操作在該自電容操作模式中，該些門把近接感測器設計50、52及54可以偵測該物體的位置，但是並未判斷其是否為一手或是水。因此，若水的偵測及位置的偵測都是所需的，則可能需要兩種操作模式。然而，若該系統只需要知道該物體是否為水或是該手，則該互電容操作模式可以是足夠的。

應注意的是，大多數的電容式感測系統都運作在一電壓域中。然而，因為該系統的近接控制器可以操作在電流或電荷域中，因此該第一及第二實施例係能夠判斷位置。若該實施例被操作在該電壓域中，則該系統可能無法判斷位置，因為該電壓位準係被保持固定的。然而，因為該第一及第二實施例可以在一電荷不平衡被偵測到時，藉由注入電荷來嘗試維持一電壓，並且該電荷係藉由積分該電荷來加以量測，因此該位置可被判斷出。

應注意的是，一手將會造成從該些碳電極60的一電流汲取，因而作用為一分流器。該手的位置因此將會是該些碳電極60的低電阻端。當電荷被注入以回復該電壓並且平衡在該近接控制器中的電路時，該手的位置可以藉由知道該些碳電極的哪一端正失去電流而被判斷出。

應瞭解的是，該些碳電極可被想成為單一電阻性的電極，其係沿著其之長度具有一電壓梯度。然而，因為該些門把近接感測器設計50、52分別具有兩個碳電極60，因此相較於只能夠運作在單一維度上的門把近接感測器54，這兩個門把近接感測器亦可以在兩個維度上執行手的偵測。

該第二實施例的另一特點是當利用該些門把近接感測器設計50、52、54來執行一互電容的量測，而當雨水影響該些電極58、60時，該雨水係被良好的平衡，並且因此在該些門把近接感測器設計50、52、54上造成一較小的影響。相對地，一接地的物體將會有一較大的影響，並且造成在電容上的一降低。因為該水將會總是增加在該些電極58、60之間的信號，因此不論該水是小的或大的都沒有關係，該影響可以是相同的。

另一種看待該第二實施例的方式是一浮接的物體的影響可能會變化，但是一接地的物體的影響則不會變化。

該第二實施例的另一特點是一手可以被偵測到是從任一側接近一門把的。

該第二實施例的另一特點是該些較大的碳電極60提供更大的電容性耦合至一手，並且因此提供一較大的信號。

總之，該第二實施例是一種用於提供一包含水的防護的門把近接感測器之系統，其中該系統係由一門把近接感測器所構成，該門把近接感測器係包括一具有一電極側的近接感測器基板、一由兩個不同的電極所構成的第一層，該第一電極是至少一用於提供一驅動信號的底部層電極，並且該第二電極是至少一碳電極而且並未接觸該至少一底部層電極、一在該第一層之上的非導電的塗層、一由一第三電極所構成的第二層，該第三電極是至少一被設置在該非導電的塗層上的頂端層電極，其中該第一層以及該第二層係在該近接感測器基板上平行且共面的、一近接控制器，其係用於產生被發送至該第一電極的驅動信號並且用於從作用為一感測電極的該第二電極接收信號、以及用於在該第三電極上產生一接地或是一正信號、以及一門把，其係作用為一用於該門把近接感測器的殼體。該第一電極可以作用為一驅動電極，該第二電極可以作用為一感測電極，並且該第三電極可以作用為一屏蔽及水電極。

該第一實施例係針對於一門把近接感測器。該第二實施例亦針對於一門把近接感測器。然而，在本發明的一第三實施例中，一觸控感測器可被設置在一門把上。例如，該觸控感測器可被設置在該門把的內側上，其係面對該交通工具的門。一密封的觸控感測器可被使用，其並不依賴由水或是一手的存在所引起的電容上的一變化，而是藉由被施加在一如同在以下敘述的觸控感測器上的壓力。

圖10係展示用於一門把觸控感測器130的一第一實施例的一堆疊配置的側面圖。此門把觸控感測器130。該堆疊可包含由一基底PCB基板所構成的一基底層132、一薄的間隔板層134、由一頂端PCB基板所構成的一頂端層136、以及一覆蓋138。在該堆疊中的所有的層都可以是平面的，並且平行於彼此的。

應瞭解的是，任何適當的基板材料都可以取代該基底層132以及該頂端層136的PCB材料，並且因此本發明的實施例不應該被視為受限於作為該基板材料的PCB。

圖11是該基底層132的俯視圖。被設置在該基底層132上的是複數個導電線路，其係形成該門把觸控感測器130的感測電極140。該些電極可以作用為感測電極，並且被展示為具有一平行的配置。然而，該些感測電極140並不必要是平行的，因而此配置只是為了便利性而已。例如，在一門把中，可能只需要有單一感測電極即可。於是，該些感測電極140可以用其它配置來加以設置，只要它們彼此並不交叉即可。

該門把觸控感測器130可以不需要一典型的觸控感測器的一能夠追蹤一手指的移動的完整的XY電極網格。這是因為所需的只是一電壓的偵測、以及因此在形成該門把觸控感測器130的一開關的一特定的區域之內的電容的一變化。在該覆蓋138上的按壓將會提供做成與該門把觸控感測器130的接觸的指示。

該基底層32的厚度通常可以是1.6mm厚的，但其可以是任何提供所要的功能的厚度。

圖16亦展示由導電材料所做成的複數個點42，以用於該些感測電極140。這些點142是用於該門把觸控感測器130的每一個開關的部分，並且是有助於在一手指按壓在該覆蓋138上時偵測一在電容上的變化。然而，該些點並非必須的，而只是為了該些實施例的方便而已，以便於增加在該複數個感測電極140以及該複數個驅動電極146之間的電容性耦合。

在此第三實施例中，該複數個感測電極140可以用單一水平的配置來加以設置。然而，應瞭解的是，該複數個感測電極140亦可以用一垂直的配置來加以設置，例如是在一交通工具的一窗柱上，並且仍然根據需要地運作。在該門把觸控感測器130中的每一列開關都需要一電極140。

圖12是該薄的間隔板層134的俯視圖。該薄的間隔板層134係包含複數個穿過形成該薄的間隔板層的材料的孔144。該些孔144係被形成在該複數個點142的每一個之上，該複數個點142係在該基底層32上形成一開關。該複數個孔144的每一個的直徑不論如何都必要的是使得在使用者按壓在一孔之上的基板上時，基板可以至少稍微被向下彎曲到孔內。

該薄的間隔板層134可以直接被安裝在該基底層132上。該薄的間隔板層134可以是由一例如是PCB或聚碳酸酯膜的介電材料所構成。此外，該薄的間隔板層134的厚度可以是任何給予在該基底層132以及該頂端層136之間的分隔，但是將會容許有上述的一層的偏轉的厚度。

該薄的間隔板層134的厚度通常可以是0.15mm厚的，但是其可以是任何提供所要的功能的厚度。

用於決定厚度的標準係包含該薄的間隔板層134必須是足夠薄的，使得在該頂端層136上的一小彎曲係在該基底層132的感測電極140中的電容上產生一足夠的變化，使得一觸控感測電路能夠偵測該電容的變化。

圖13是該平面的頂端層136的俯視圖。該頂端層136係包含複數個用一垂直的配置而被設置的電極146，其可以是與該複數個感測電極140共平面的，但是垂直於該複數個感測電極140。該頂端層136可被安裝在該薄的間隔板層134之上。這些垂直的電極46可以利用一電壓來加以驅動，使得在該基底層132上作用為開關的複數個電極140可以感測該電壓、以及因此在該複數個電極140上的電容的一變化。

該頂端層136可被安裝在該薄的間隔板層134之上。這些垂直的電極146可以利用一電壓來加以驅動，使得一起在該門把觸控感測器130上作用為開關的複數個感測電極140可以感測該電壓、以及因此的在該複數個電極140上的電容的一變化。

該頂端層136的厚度通常可以是0.5mm厚的，但是其可以是任何在被按壓時提供所要的彎曲功能的厚度。

由於幾個原因，該第三實施例的操作原理可以是不同於該習知技術的電容式觸控感測器。首先，一習知技術的電容式觸控感測器可以偵測在電極上的電容的一變化，因為一使用者的手指可以在兩個電極之間的電容上造成一變化，因而可以只利用觸碰來運作。當利用一自電容觸控感測器電路時，該手指可以由於一手指的存在而造成一在電容上的增加、或是該手指可以在一互電容觸控感測器電路中，由於該手指的存在而造成一在電容上的降低。

該些實施例的一不同於該習知技術的觸控感測器的特點是一手指觸碰該門把觸控感測器130的覆蓋138並不直接影響該複數個感測電極140的電容，因而只有觸碰將會不足以致動一開關。反而，該手指係壓抵該頂端層136，此係造成此層的些微的彎曲。此些微的彎曲係使得該頂端層136在該複數個驅動電極146中之一以及該複數個感測電極140中之一的一交叉處移動成較靠近該基底層132。該頂端層136的彎曲係進入在該間隔板層134中的複數個孔144中之一內。一在電容上的變化係發生在此交叉處。此在電容上的變化是可藉由一將加以描述的觸控感測器的控制器150偵測的。

在該門把觸控感測器130中有超過一種方式來產生在電容上的一可偵測的變化。例如，一觸控感測器的控制器可以用一種藉由從一觸控感測器的控制器傳送一驅動信號的順序的方式，沿著該些驅動電極146的每一個發送一信號至該頂端PCB層136。

或者是，在該些驅動電極146上的電壓可被保持固定的，並且該些感測電極140可以依序地被取樣以便於判斷該彎曲的位置。

同樣應理解的是，根據例如是所用的觸控感測器的控制器的類型、該系統被使用所在之處、以及是否可能存在其它強的信號而必須與該基底層132的感測電極140屏蔽開的情況，該些驅動電極146可被容許為電性地浮接、接地的、或是被保持在一帶電的狀態中。

重要的是該手指並非直接造成在電容上的變化，而是該頂端層136的彎曲造成的。此系統及方法的優點係有數個。首先，該系統仍然是被密封以阻絕任何外部的污染，因為至少該基底層132、該薄的間隔板層134以及該頂端層136可以在一堆疊的配置中與彼此加以密封，因而藉此密封阻絕掉任何可能嘗試要進入到該些層132、134、136之間的水或碎片。第二，因為該手指並未造成在電容上的變化，所以任何物體都可以按壓在該頂端層136上，並且造成在電容上的變化。因此，在冷天穿戴手套的使用者並不需要脫掉它才能操作該系統。第三，該頂端層136可以作用為一屏蔽，以阻絕否則可能會造成一在該基底層32的感測電極1140上的電容的變化的強的信號。

本發明的第一實施例係已經針對於一種其中在該基底層132上的感測電極140可以作用為用於一觸控感測器的控制器的感測電極之系統，同時該頂端PCB層136的驅動電極146可以作用為用於一觸控感測器的控制器的驅動電極。

然而，在本發明的一第三實施例的替代方案中，該基底層132以及該頂端層136的功能可以相反過來。因此，該基底層132的感測電極140可以作用為驅動電極，並且該頂端層136的驅動電極146可以作用為感測電極。然而，該第三實施例可能是較佳的，以便於將該些感測電極與來自該系統外部的雜散信號屏蔽開。

圖14是該覆蓋138的俯視圖。該覆蓋38可被設置在該頂端層136上，以藉由在該覆蓋上設置按鈕148來提供一有關在該系統中的開關的位置及功能的視覺的導引。該些按鈕148可被設置在該薄的間隔板層134中的孔144之上並且與該些孔144對準，並且因此亦與在該基底層132中的感測電極140以及在該頂端層136中的電極136的交叉對準。該些按鈕148並非機械式按鈕，而只是作用為使用者應該按壓在該覆蓋138上的何處的一導引。

同樣應理解的是，當該覆蓋被設置在該門把的內側，因而遠離使用者的視野時，該覆蓋可以是空白的。

該覆蓋138可以是由例如是聚碳酸酯、玻璃、或任何其它材料的材料所構成的，其可以保護該頂端層136免於嚴峻的環境狀況，但是仍然容許該頂端層136能夠在一按鈕148正被按壓時彎曲。因此，該覆蓋148亦應該是一種並不會干擾到該頂端層136的移動的撓性材料。

有關可以利用本發明的實施例來加以執行的更多的特定的量測，兩個不同的量測類型可加以執行。該第一類型的量測可以是用於感測由於一使用者按壓在該覆蓋138上所造成在該頂端層36以及該基底層132之間的空間上的一變化。一序列的事件可以是依序地激勵在該頂端層136中的驅動電極146的每一個。一耦接至該基底層132的感測電極140的觸控感測器的控制器接著可以處理一信號，以判斷在該覆蓋138上的哪一個按鈕148正被一使用者所按壓。

圖15是本發明的第三實施例在圖10至14中所示的所有的層的俯視圖。

圖16係被提供作為描繪本發明的實施例的特點的概要方塊圖，一觸控感測器的控制器150係耦接至該基底層132的感測電極140以及該頂端層136的驅動電極146。該觸控感測器的控制器可以產生驅動信號，並且可以接收感測信號以及判斷一在電容上的變化。該觸控感測器的控制器150可以傳送任一種類型的信號至該基底層132的感測電極140以及該頂端層136的驅動電極146的任一個。該觸控感測器的控制器150亦可以傳送驅動信號並且接收感測信號至在該頂端層136上的專用的分離器(skimmer)偵測電極。

總之，本發明的實施例中的至少一個係針對於一種用於提供一觸控感測器之系統，其係包含水的防護，並且使得穿戴非導電材料的使用者能夠操作其。該觸控感測器系統可以包括一基底層，其係由一平面基板以及被設置於其上的複數個平行的感測電極所構成、一平面的間隔板層，其係被設置在該基底層的頂端上並且被密封至該基底層，並且其中該間隔板層係包含複數個穿過該間隔板層的孔、以及一頂端層，其係被設置在該間隔板層的頂端上並且被密封至該間隔板層，並且是由一平面基板所構成的，其中該頂端層係包含複數個平行的驅動電極，其係共平面的，但是垂直於該些感測電極的一方向。

該系統亦可包含一被設置在該頂端層的頂端上的覆蓋，其中該頂端層係包含一顯示複數個按鈕的顯示器。

該些感測電極以及該些驅動電極的交叉係形成開關，其中在該間隔板層中的複數個孔的每一個以及在該覆蓋上的按鈕的每一個係被設置在一按鈕是所要的交叉的每一個之處。

在該複數個孔的任一個位在一交叉上的孔之上的頂端層的一彎曲都將會在該交叉處的電容上產生一可偵測的變化、以及在該覆蓋上正被按壓的一按鈕的識別。此外，該頂端層、該間隔板層以及該頂端層係被密封以避免濕氣的進入。

在該些實施例的另一特點中，利用一非導電的物體來按壓在該覆蓋上的一按鈕上仍然在相關的交叉中造成一可偵測的變化。

儘管只有一些範例實施例已經在以上詳細地敘述，但是熟習此項技術者將會容易地體認到在該些範例實施例中許多修改是可能的，而不實質脫離本發明。於是，所有此種修改都欲被內含在如同在以下的申請專利範圍中所界定的此揭露內容的範疇之內。申請人明確的意圖是，除了對於那些其中申請專利範圍明確地和一相關的功能一起使用該'手段'用語以外，否則並不爰引第35號美國法典第112條第6段落以作為在此的申請專利範圍的任一項的任何限制。

Claims

一種用於提供門把近接感測器之系統，該門把近接感測器包含水的防護，該系統係包括：一門把近接感測器，其係包括：一近接感測器基板，其係具有一電極側；一第一層，其係包含兩個不同的電極，該第一電極是至少一用於提供一驅動信號的底部層電極，並且該第二電極是至少一碳電極而且並未接觸該至少一底部層電極；一在該第一層之上的非導電的塗層；一第二層，其係包含一第三電極，該第三電極是至少一被設置在該非導電的塗層上的頂端層電極，其中該第一層以及該第二層係在該近接感測器基板上平行且共面的；一近接控制器，其係用於產生被發送至該第一電極的驅動信號並且用於從該第二電極接收信號、以及用於在該第三電極上產生一接地或是一正信號；以及一門把，其係作用為一用於該門把近接感測器的殼體。
如請求項1所述之系統，其中該系統係進一步包含一剛性的近接感測器基板。
如請求項1所述之系統，其中該系統係進一步包含一撓性的近接感測器基板。
如請求項1所述之系統，其中該系統係進一步包含：作用為一驅動電極的該第一電極；作用為一感測電極的該第二電極；以及作用為一屏蔽及水電極的該第三電極。
如請求項1所述之系統，其中該系統係進一步包含一量測電極，其係被設置在所有的碳電極的相反端上。
一種用於提供一包含水的防護的門把近接感測器之系統，該系統係包含：一門把近接感測器，其係包含：一近接感測器基板，其係具有一第一側以及一第二側；一底部電極、一中間的電極以及一頂端電極，其係被設置在該基板的該第一側上，其中該底部電極、中間的電極以及頂端電極係在該基板上平行且共面的；一屏蔽電極，其係被設置在該基板的該第二側上；一近接控制器，其係用於產生驅動信號並且用於從作用為感測電極的電極接收信號；以及一門把，其係作用為一用於該門把近接感測器的殼體，其中該近接感測器基板的該第一側係面對一交通工具的門。
一種用於提供一包含水的防護的門把近接感測器之方法，該方法係包括：提供一門把近接感測器，其係包含：一近接感測器基板，其係具有一電極側；一第一層，其係包含兩個不同的電極，該第一電極是至少一用於提供一驅動信號的底部層電極，並且該第二電極是至少一碳電極而且並未接觸該至少一底部層電極；一在該第一層之上的非導電的塗層；一第二層，其係包含一第三電極，該第三電極是至少一被設置在該非導電的塗層上的頂端層電極，其中該第一層以及該第二層係在該近接感測器基板上平行且共面的；一近接控制器，其係用於產生被發送至該第一電極的驅動信號並且用於從該第二電極接收信號，以及用於在該第三電極上產生一接地或是一正信號、以及一門把，其係作用為一用於該門把近接感測器的殼體；在該第一電極上產生一正信號；在該第三電極上產生一接地或是一正信號；以及取得該第二電極的單一量測，以判斷一正被偵測的物體是否為水或是一手。
如請求項7所述之方法，其中該方法進一步包括取得一互電容的量測作為該單一量測，以判斷正被偵測的該物體是否為水或是一手的步驟。
如請求項7所述之方法，其中該方法進一步包括取得一自電容的量測作為該單一量測，以判斷正被偵測的該物體沿著該第二電極的一長度的一位置的步驟。
如請求項8所述之方法，其中該方法進一步包括指定一在互電容上的減少為一手的偵測。
如請求項8所述之方法，其中該方法進一步包括指定一在互電容上的增加為水的偵測。
如請求項8所述之方法，其中該方法進一步包括在該電荷域中利用該近接控制器。
如請求項8所述之方法，其中該方法進一步包括利用該近接控制器以量測一必須被注入到該第二電極上以便於回復一在該些感測電極上的電壓之電荷量。
如請求項8所述之方法，其中該方法進一步包括積分該電荷量，以便於判斷該被偵測的物體的一位置。
如請求項7所述之方法，其中該方法進一步包括：利用該第一電極作為一驅動電極；利用該第二電極作為一感測電極；以及利用該第三電極作為一屏蔽及水電極。