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TWI897535B - 電容模組以及使用電容模組的電腦程式產品和方法 - Google Patents

電容模組以及使用電容模組的電腦程式產品和方法

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Publication number
TWI897535B
TWI897535B TW113126540A TW113126540A TWI897535B TW I897535 B TWI897535 B TW I897535B TW 113126540 A TW113126540 A TW 113126540A TW 113126540 A TW113126540 A TW 113126540A TW I897535 B TWI897535 B TW I897535B
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TW
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pressure
pressure sensor
capacitive
measurement
capacitance
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Application number
TW113126540A
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TW202505361A (zh
Inventor
奧爾 大衛
Original Assignee
美商瑟克公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商瑟克公司 filed Critical 美商瑟克公司
Publication of TW202505361A publication Critical patent/TW202505361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI897535B publication Critical patent/TWI897535B/zh

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Abstract

本揭示書涉及電容模組中的壓力感應。該電容模組可以包括:基板;多個電容電極,位於基板上並與控制器通訊;壓力感測器,併入電容模組中並與控制器通訊;記憶體,與控制器通訊,並具有程式設計指令,當程式設計指令被執行時,使得控制器:基於來自壓力感測器的按壓輸入確定按壓輸入的初始壓力測量值;以及基於電容測量值確定按壓輸入期間的維持壓力。

Description

電容模組以及使用電容模組的電腦程式產品和方法
本揭示書總體上涉及用於測量按壓輸入的系統和方法,具體地,本揭示書涉及利用壓力感測器和電容測量來測量電容模組上的按壓輸入的系統和方法。
電容模組在電子設備中通常用來測量按壓輸入的特性。
授予Robert W.Heubel等人的專利號為10,296,091的美國專利中公開了壓力感測器的示例。該參考文獻公開一種產生觸覺效果的方法,包括檢測利用手勢施加到設備上的壓力輸入並基於壓力輸入確定與手勢相關的水準,以及基於手勢和與該水準的項相關的上下文確定該水準的項的選擇,同時基於該水準的項的上下文產生包括觸覺參數的上下文觸覺效果。
授予Regis Croisonnier等人的公佈號為2014/0368454的美國專利中公開了壓力感測器的另一示例。該參考文獻公開一種利用擷取裝置控制觸控板功能的方法,包括測量模擬閾值壓力值及其差值,並基於閾值壓力值及其差值傳遞事件訊號以執行選定功能。用於通過手動注釋進行遠端虛擬螢幕資料登錄的擷取裝置包括至少三個功能層,包括底部剛性層、中間壓力感測器層、電容式柔性感測器層和頂部柔性面板層。底部剛性層具有為書寫提供機械支撐的表面。中間壓力感測器層適於測量捕獲活動區域上的壓力陣列或圖,並將表示 測量壓力的資料發送到個人電腦。頂部柔性觸摸式無源LCD顯示層包括LCD表面,由於其液晶物理屬性,LCD上寫下的任何內容都會以圖形方式印在LCD表面上,其中施加的壓力會改變晶體顆粒的取向和光屬性,使得當觸控筆按壓其書寫表面時,它會留下可見的痕跡,從而使用戶能夠在沒有真正墨水流出的情況下進行繪圖。
這些參考文獻中的每一篇均通過引用將其公開的所有內容併入本文。
一種電容模組可以包括:基板;多個電容電極,位於基板上並與控制器通訊;壓力感測器,併入電容模組中並與控制器通訊;記憶體,與控制器通訊,並具有程式設計指令,當程式設計指令被執行時,使得控制器:基於來自壓力感測器的壓力輸入確定按壓輸入的初始壓力測量值;以及基於電容測量值確定按壓輸入期間的維持壓力。
確定初始壓力測量值可以包括確定按壓輸入開始時間。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器回應於確定初始壓力測量值而執行初始觸覺動作。
初始觸覺動作可以是向下點擊觸覺回應。
確定維持壓力可以至少部分地基於電容測量值保持高於預定電容測量閾值。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器至少部分地基於來自壓力感測器的第二壓力測量值來確定維持壓力的增加。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器回應 於確定維持壓力測量值的增加而執行第二觸覺動作。
第二觸覺動作可以是第二向下點擊觸覺回應。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器至少部分地基於電容測量值來確定按壓輸入的終止。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器回應於確定按壓輸入的終止而執行終止觸覺動作。
終止觸覺動作可以是向上點擊觸覺回應。
一種用於使用電容模組的電腦程式產品,該電腦程式產品可以包括非暫態電腦可讀媒體,該非暫態電腦可讀媒體存儲能夠由處理器執行以執行以下操作的程式設計指令:基於來自併入電容模組中的壓力感測器的壓力輸入確定電容模組上的按壓輸入的初始壓力測量值;以及基於併入電容模組中的至少一個電容感應電極的電容測量值確定按壓輸入期間的維持壓力。
確定初始壓力測量值可以包括確定按壓輸入開始時間。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器回應於確定初始壓力測量值而執行初始觸覺動作。
確定維持壓力可以至少部分地基於電容測量值保持高於預定電容測量閾值。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器至少部分地基於來自壓力感測器的第二壓力測量值來確定維持壓力的增加。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器回應於確定維持壓力測量值的增加而執行第二觸覺動作。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器至少部分地基於電容測量值來確定按壓輸入的終止。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器回應 於確定按壓輸入的終止而執行終止觸覺動作。
一種使用電容模組的方法,該方法可以包括:基於來自併入電容模組中的壓力感測器的壓力輸入確定電容模組上的按壓輸入的初始壓力測量值;以及基於併入電容模組中的至少一個電容感應電極的電容測量值確定按壓輸入期間的維持壓力。
一種電容模組可以包括:基板;多個電容電極,位於基板上並與控制器通訊;壓力感測器,併入電容模組中並與控制器通訊;記憶體,與控制器通訊,並具有程式設計指令,當程式設計指令被執行時,使得控制器:基於來自壓力感測器的壓力輸入執行第一觸覺動作;以及基於來自多個電容電極的電容輸入執行第二觸覺動作。
壓力感測器可以包括壓電設備。
壓力感測器可以包括電感線圈。
壓力感測器可以包括應變計。
第一觸覺動作可以是向下點擊觸覺回應。
第二觸覺動作可以是向上點擊觸覺回應。
電容輸入可以包括手指與電容參考表面接觸的面積的變化。
電容輸入可以包括用戶手指和多個電容電極之間的距離的變化。
一種電容模組可以包括:基板;多個電容電極,位於基板上並與控制器通訊;壓力感測器,併入電容模組中並與控制器通訊;記憶體,與控制器通訊,並具有程式設計指令,當程式設計指令被執行時,使得控制器:基於來自壓力感測器的壓力輸入確定T0時的第一壓力測量值;以及基於來自多個電容電極的電容輸入確定T1時的第二壓力測量值。
一種電容模組可以包括:基板;多個電容電極,位於基板上並 與控制器通訊;壓力感測器,併入電容模組中並與控制器通訊;記憶體,與控制器通訊,並具有程式設計指令,當程式設計指令被執行時,使得控制器:基於來自壓力感測器的壓力輸入確定按壓輸入的開始時間;以及基於來自多個電容電極的電容測量值確定按壓輸入的結束時間。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器基於來自壓力感測器的第二壓力輸入確定第二按壓事件。
第二按壓事件可以是按壓輸入期間壓力的增加。
程式設計指令可以進一步被配置為在執行時,使得控制器基於電容測量值的變化確定第二按壓事件。
100:電子設備
102:鍵盤
103:殼體
104:觸控板
106:顯示器
108:按鍵
114:連接機構
200:電容模組
202:基板
204:第一組電極、電極
206:第二組電極、電極
208:觸控控制器
212:電容參考表面
214:遮罩層
216、218:電連接
400:顯示層
500:第一壓力感測器、壓力感測器
502:第二壓力感測器、壓力感測器
600:參考表面
602:第一壓力感測器
604:第二壓力感測器
700:底側
702:參考表面、輸入表面
704、706、708、710:壓力感測器
712、714、716、718:拐角
720:第一側
722:第二側
724:第三側
726:第四側
1100:電容模組
1102:參考表面
1104:第一基板
1106:第二基板
1108:壓力感測器
1110:物體、手指
1112:第一組電極、電容電極
1114:第二組電極、電容電極
1118:第二路徑
1200:壓力感測器曲線圖
1202:電容壓力感測電路曲線圖
1204:電壓變化
1205:閾值線
1206:第一斜率
1207:維持閾值線、預定壓力閾值、預定閾值
1208:壓力值
1210:第二斜率
1250:測量值
1252:斜率
1254:壓力測量值、原始測量值、調整後測量值
1300:電容模組
1302:參考表面
1304:第一基板
1306:第二基板
1308:壓力感測器
1310:物體、手指
1312、1314:電極
1316:觸覺回應
1400:電容模組
1402:參考表面
1404:第一基板
1406:第二基板
1408:壓力感測器
1410:物體
1412:第一組電極
1414:第二組電極
1416、1418、1420:路徑
1500:壓力感測器曲線圖
1502:電容壓力感測電路曲線圖
1504:變化
1505:預定閾值
1506:按壓輸入開始時間、線段
1510:按壓輸入終止時間
1600:壓力感測器曲線圖
1602:電容壓力感測電路曲線圖
1604:電壓變化
1605:壓力電壓閾值
1606:第一斜率
1607:維持閾值
1610:第二斜率
1700:電容模組
1702:參考表面
1704:第一基板
1706:第二基板
1708:壓力感測器
1710:物體
1712:第一組電極
1717:第二組電極
1716、1718、1720、1722、1724、1726、1728:路徑
1800:壓力感測器曲線圖
1802:電容壓力感測電路曲線圖
1804:第一電壓變化
1805:壓力感測器閾值、預定閾值
1806:第一斜率
1807:第一電容壓力感測電路閾值
1810:第二電壓變化
1812:第二斜率
1900:方法
1902、1904:步驟
2000:方法
2002、2004、2006、2008、2010、2012:步驟
2100:方法
2102、2104、2106、2108、2110、2112:步驟
2200:方法
2202、2204:步驟
圖1示出根據本揭示書的電子設備的示例。
圖2示出根據本揭示書的具有第一組電極和第二組電極的基板的示例。
圖3示出根據本揭示書的觸控板的示例。
圖4示出根據本揭示書的觸控式螢幕的示例。
圖5示出根據本揭示書的輸入表面的示例。
圖6示出根據本揭示書的輸入表面的示例。
圖7示出根據本揭示書的壓力感測器的佈置的示例。
圖8示出根據本揭示書的壓力感測器的佈置的示例。
圖9示出根據本揭示書的壓力感測器的佈置的示例。
圖10示出根據本揭示書的壓力感測器的佈置的示例。
圖11示出根據本揭示書的按壓輸入的示例。
圖12A示出根據本揭示書的按壓輸入測量的示例。
圖12B示出根據本揭示書的按壓輸入測量的示例。
圖13示出根據本揭示書的觸覺回應的示例。
圖14示出根據本揭示書的按壓輸入的示例。
圖15示出根據本揭示書的按壓輸入測量的示例。
圖16示出根據本揭示書的按壓輸入測量的示例。
圖17示出根據本揭示書的變化的按壓輸入的示例。
圖18示出根據本揭示書的按壓輸入測量的示例。
圖19示出根據本揭示書的確定按壓輸入的方法的示例。
圖20示出根據本揭示書的確定按壓輸入啟動和結束的方法的示例。
圖21示出根據本揭示書的執行觸覺回應的方法的示例。
圖22示出根據本揭示書的測量按壓輸入的方法的示例。
雖然本揭示書可以存在各種修改和替代形式,但具體的實施例已在附圖中以示例方式示出,並將在本文中詳細描述。然而,應該理解的是,本揭示書並非旨在局限於所公開的特定形式。相反,目的是涵蓋落入所附請求項所限定的本發明的精神和範圍內的所有修改、等同和替代形式。
本描述提供示例,並且並非旨在限制本發明的範圍、實用性或配置。相反,接下來的描述將為本領域的技術人員提供實現本發明實施例的可行描述。可以對元件的功能和佈置進行各種改變。
因此,各種實施例可以適當地省略、替代或添加各種步驟或元件。例如,應該理解的是,方法可以以不同於所描述的順序進行,並且可以增加、省略或組合各種步驟。另外,就某些實施例所描述的方面和要素可以在其 它各種實施例中組合。還應理解的是,以下系統、方法、設備和軟體可以單獨或統一地成為更大系統的元件,其中其它步驟可以優先於或以其它方式修改其應用。
就本揭示書而言,術語「對齊」通常是指平行、基本平行或形成小於35.0度的角度。就本揭示書而言,術語「橫向」通常是指垂直、基本垂直或形成55.0度至125.0度的角度。就本揭示書而言,術語「長度」通常是指物體的最長尺寸。就本揭示書而言,術語「寬度」通常是指物體從一側到另一側的尺寸,並且可以指垂直於物體長度橫跨物體進行測量。
就本揭示書而言,術語「電極」通常可以指旨在進行測量的電導體的一部分,而術語「路線」和「跡線」通常是指不旨在進行測量的電導體的一部分。在本揭示書中提及電路時,術語「線路」通常是指電極和電導體的「路線」或「跡線」部分的組合。就本揭示書而言,術語「Tx」通常是指發射線、電極或其部分,而術語「Rx」通常是指感應線、電極或其部分。
就本揭示書而言,術語「電子設備」通常可以指可被運輸且包括電池和電子元件的設備。示例可以包括膝上型電腦、臺式電腦、行動電話、電子平板電腦、個人數位設備、手錶、遊戲控制器、遊戲可穿戴設備、可穿戴設備、測量設備、自動化設備、安全設備、顯示器、電腦滑鼠、車輛、資訊娛樂系統、音訊系統、控制台、其它類型的設備、運動跟蹤設備、跟蹤設備、讀卡器、採購站、資訊亭或組合。
應當理解的是,本文中使用的術語「電容模組」、「觸控板」、「觸摸感測器」可以與「電容式觸摸感測器」、「電容式感測器」、「電容式觸摸和接近感測器」、「接近感測器」、「觸摸和接近感測器」、「觸摸面板」、「觸控板」、「觸控式螢幕」互換使用。電容模組可以被併入電子設備中。
還應理解的是,如本文所使用的,術語「垂直」、「水準」、「橫向」、「上部」、「下部」、「左側」、「右側」、「內部」、「外部」等可以指圖中所示的所公開的設備和/或組裝件中的特徵的相對方向或位置。例如,「上部」或「最上部」可以指一個特徵比另一個特徵更接近頁面的頂部位置。然而,這些術語應被廣義地解釋為包括具有其它方向(例如,倒置或傾斜的方向)的設備和/或組裝件,其中頂部/底部、上方/下方、以上/以下、上面/下面和左側/右側可以根據方向而互換。
在一些情況下,電容模組位於殼體內。電容模組可以在殼體的下方,並能夠檢測殼體外部的物體。在示例中,在電容模組能夠通過殼體檢測電容的變化時,殼體是電容參考表面。例如,電容模組可以暴露在電腦(例如,膝上型電腦或其它類型的計算設備)的鍵盤殼體形成的空腔內,感測器可以設置在鍵盤殼體的表面下方。在這樣的示例中,與電容模組相鄰的鍵盤殼體是電容參考表面。在一些示例中,可以在殼體中形成開口,並且覆蓋層可以位於開口中。在該示例中,覆蓋層是電容參考表面。在這樣的示例中,電容模組可以位於覆蓋層的背面附近,電容模組可以通過覆蓋層的厚度感應物體的存在。就本揭示書而言,術語「參考表面」通常可以指一種表面,壓力感測器、電容感測器或其它類型的感測器通過該表面被定位,以感應壓力、存在、位置、觸摸、接近、電容、磁性、電性、表示輸入的其它類型的屬性或其它特性或它們的組合。例如,參考表面可以是殼體、覆蓋層或其它類型的表面,通過這些表面輸入被感應。在一些示例中,參考表面沒有移動部件。在一些示例中,參考表面可以由任何適當類型的材料製成,包括但不限於塑膠、玻璃、電媒體材料、金屬、其它類型的材料或它們的組合。
就本揭示書而言,術語「顯示器」通常可以指不被示出在與電容參考表面相同區域的顯示器或螢幕。在一些情況下,顯示器被併入膝上型電 腦中,其中鍵盤位於顯示器和電容參考表面之間。在電容參考表面被併入膝上型電腦中的一些示例中,電容參考表面可以是觸控板的一部分。壓力感測器可以被集成到構成電容模組的疊層中。然而,在一些情況下,壓力感測器可以位於膝上型電腦的其它部分,例如在鍵盤殼體下面但在用於感應觸摸輸入的區域之外,在膝上型電腦的側面,在鍵盤上方,在鍵盤的側面,在膝上型電腦的其它位置,或位於其它位置。在這些部件被集成到膝上型電腦的示例中,顯示器可以樞軸式地連接到鍵盤殼體上。顯示器可以是數位螢幕、觸控式螢幕、其它類型的螢幕或它們的組合。在一些情況下,顯示器位於與電容參考表面相同的設備上,而在其它示例中,顯示器位於與電容參考表面所在的設備不同的其它設備上。例如,顯示器可以被投射到不同的表面上,例如牆壁或投影儀螢幕。在一些示例中,參考表面可以位於輸入或遊戲控制器上,顯示器位於可穿戴設備上,例如虛擬實境或增強現實螢幕。在一些情況下,參考表面和顯示器位於同一個表面上,但位於該表面上的不同位置。在其它示例中,參考表面和顯示器可以集成到同一個設備中,但在不同的表面上。在一些情況下,參考表面和顯示器可以相對於彼此以不同的角度方向定向。
就本揭示書而言,術語「按壓輸入」通常可以指物體以一定的可測量的力按壓在表面上某個可測量位置而對表面施加的力。在一些情況下,物體可以是手指、觸控筆、手掌或任何其它能夠按壓表面的物體。在一些示例中,按壓輸入的位置可以是點、一系列點或與物體的區域相對應的區域。例如,手指可以以一定大小按壓電容模組的表面上某個位置,該大小可以通過壓力感測器測量。在一些示例中,可以將多個位置的多個大小測量為單個按壓輸入。在其它示例中,壓力輸入可以是在一個位置的一個大小。
就本揭示書而言,術語「觸覺動作」通常可以指電子設備內的力、振動、運動或它們的組合,它們可以通過觸覺進行傳達。在一些示例中, 觸覺動作可以由物體的振盪運動產生。在一些示例中,振盪物體可以導致該物體周圍的其它物體振盪或振動。在該示例中,可以使用戶可觸摸或感覺到的表面振動,這是觸覺動作的示例。在一些示例中,觸覺動作可以由壓電設備、旋轉設備、線性致動器、諧振致動器、電感設備、電容設備、用於導致觸覺動作的其它適當設備或它們的組合產生。
就本揭示書而言,術語「壓力感測器」通常可以指測量按壓輸入的力、位置、持續時間、其它屬性和/或它們的組合的電子元件或設備。在一些示例中,壓力感測器可以是壓電設備、電感設備、線性致動器、諧振致動器、應變計、用於測量壓力的其它適當設備或它們的組合。在一些示例中,壓力感測器還可以是用於產生觸覺動作的觸覺設備。在一些示例中,與壓力感測器通訊的控制器可至少部分地基於從壓力感測器接收的測量值來確定已達到壓力閾值。
就本揭示書而言,術語「初始壓力測量值」通常可以指按壓輸入的初始力變化的測量值。在一些示例中,初始壓力測量值可以是至少部分地基於壓力感測器因按壓輸入被壓縮引起的電壓變化。在一些示例中,初始壓力測量值可以是相對壓力測量值。
就本揭示書而言,術語「維持壓力測量值」通常可以指對按壓輸入所施加的持續壓力的測量值。在一些示例中,維持壓力測量值可以是電容測量值。在一些示例中,維持壓力測量值可以是與按壓輸入所施加的壓力量相關的絕對測量值。
圖1示出電子設備100的示例。在該示例中,電子設備是膝上型電腦。在圖示的示例中,電子設備100包括諸如鍵盤102的輸入元件和諸如觸控板104的電容模組,它們被併入殼體103中。電子設備100還包括顯示器106。由電子設備100操作的程式可以在顯示器106中顯示,並由使用者通過鍵 盤102和/或通過觸控板104提供的指令序列控制。內部電池(未示出)可以用於為電子設備100的操作供電。
鍵盤102包括按鍵108的佈置,當用戶以足夠的力按下按鍵108以導致按鍵108被壓向位於鍵盤102下方的開關時,可以單獨選擇按鍵108。回應於選擇按鍵108,程式可以接收關於如何操作的指令,例如文字處理程式確定要處理哪些類型的文字。使用者可以使用觸控板104向在電子設備100上操作的程式發出不同類型的指令。例如,顯示器106中示出的游標可以通過觸控板104控制。用戶可以通過沿著觸控板104的表面滑動他或她的手來控制游標的位置。在一些情況下,使用者可以將游標移動到位於計算設備的顯示器中的物件處或附近,並通過觸控板104發出指令來選擇物件。例如,用戶可以通過敲擊觸控板104的表面一次或多次來提供選擇該物件的指令。
觸控板104是電容模組,其包括設置在鍵盤殼體下方、裝配到鍵盤殼體的開口中的覆蓋層下方或其它電容參考表面下方的疊層。在一些示例中,電容模組位於鍵盤表面的某個區域,使用者在打字時手掌可以放在該區域。電容模組可以包括基板,例如印刷電路板或其它類型的基板。電容模組的其中一層可以包括感測器層,該感測器層包括沿第一方向定向的第一組電極和沿第二方向定向的第二層電極,該第二方向橫向於第一方向。這些電極可以相互隔開和/或電隔離。電隔離可以通過將至少一部分電極沉積在同一基板的不同側面或為每組電極提供專用的基板來實現。電容可以在不同組電極之間的重疊交叉點進行測量。然而,當具有與周圍空氣不同的介電值的物體(例如,手指、手寫筆等)接近電極之間的交叉點時,電極之間的電容可能發生變化。電容的這種變化以及物體相對於電容模組的相關位置可以被計算,以確定使用者在電容模組的檢測範圍內觸摸或懸停物體的位置。在一些示例中,第一組電極和第二組電極是相互等距的。因此,在這些示例中,電容模組的靈敏度在兩個 方向上是相同的。然而,在其它示例中,電極之間的距離可以是不均勻間隔的,以便為某些方向的運動提供更大的靈敏度。
在一些情況下,顯示器106在機械上是分離的,並且可以利用連接機構114相對於鍵盤移動。在這些示例中,顯示器106和鍵盤102可以連接並且可以相對移動。顯示器106可以相對於鍵盤102在0度到180度或更大的範圍內移動。在一些示例中,當處於關閉位置時,顯示器106可以折疊到鍵盤102的上表面上,並且當顯示器106處於操作位置時,顯示器106可以從鍵盤102折疊開來。在一些示例中,當用戶使用顯示器106時,顯示器106可以相對於鍵盤102以35至135度的角度定向。然而,在這些示例中,顯示器106可以位於用戶所需的任何角度。
在一些示例中,顯示器106可以是非觸摸敏感的顯示器。然而,在其它示例中,顯示器106的至少一部分是觸摸敏感的。在這些示例中,觸摸敏感的顯示器還可以包括位於顯示器106的外表面後面的電容模組。當使用者的手指或其它物體接近觸摸敏感螢幕時,電容模組可以檢測由於使用者的輸入而產生的電容變化。
雖然圖1的示例示出電子設備是膝上型電腦的示例,但電容感測器和觸摸表面可以併入任何適當的設備中。設備的非詳盡清單包括但不限於臺式電腦、顯示器、螢幕、資訊亭、計算設備、電子平板電腦、智慧型電話、位置感測器、讀卡感測器、其它類型的電子設備、其它類型的設備或它們的組合。
圖2示出電容模組200的一部分的示例。在該示例中,電容模組200可以包括基板202、第一組電極204和第二組電極206。第一組電極204和第二組206的方向可以是相互橫向的。此外,第一組電極204和第二組206可以相互電隔離,使得電極之間不會相互短路。然而,在第一組電極204與第二 組電極206重疊的地方,可以測量電容。電容模組200可以包括第一組電極204或第二組電極206中的一個或多個電極。這樣的基板202和電極組可以被併入觸控式螢幕、觸控板、位置感測器、遊戲控制器、按鈕和/或檢測電路中。
在一些示例中,電容模組200是互電容傳感設備。在這樣的示例中,基板202具有一組行電極204和一組列電極206,這些電極定義組件的觸摸/接近敏感區域。在一些情況下,元件被配置為由適當數量的電極組成的矩形網格(例如,8乘6、16乘12、9乘15等)。
如圖2所示,電容模組200包括觸控控制器208。觸控控制器208可以包括中央處理單元(CPU)、數位訊號處理器(DSP)、包括放大器的模擬前端(AFE)、週邊介面控制器(PIC)、其它類型的微處理器和/或它們的組合中的至少一個,並且可以被實施為具有適當的電路、硬體、固件和/或軟體以選擇可用的操作模式的積體電路、現場可程式設計閘陣列(FPGA)、特定應用積體電路(ASIC)、邏輯門電路的組合、其它類型的數位或類比電氣設計元件或它們的組合。
在一些情況下,觸控控制器208包括至少一個多工電路,以交替使用兩組電極204、206中的哪一組作為驅動電極和感應電極。驅動電極可以按順序一次驅動一個,或隨機地驅動,或以編碼模式同時驅動多個電極。其它配置也是可能的,例如電極同時被驅動和感應的自電容模式。電極也可以以非矩形陣列佈置,例如徑向模式、線性串等。在電極下方可以設置遮罩層(見圖3)以減少噪音或其它干擾。遮罩層可以延伸到電極的網格之外。其它配置也是可能的。
在一些情況下,沒有固定的參考點被用於測量。觸控控制器208可以產生訊號,該訊號以各種模式直接發送到第一組電極204或第二組電極206。
在一些情況下,元件不依賴於絕對電容測量來確定手指(或觸筆、指標或其它物體)在電容模組200的表面上的位置。電容模組200可以測量用作感應電極的電荷不平衡,在一些示例中,感應電極可以是在兩組電極204、206中指定的任何一個電極,或者在其它示例中,用專用的感應電極。當沒有指向性物體在電容模組200上或附近時,觸控控制器208可能處於平衡狀態,並且感應電極上沒有訊號。當手指或其它指向性物體因電容耦合而產生不平衡時,在構成觸摸/接近敏感區域的幾組電極204、206之間的交叉處可能發生電容的變化。在一些情況下,電容的變化被測量。然而,在可替代示例中,可以測量絕對電容值。
雖然本示例已經描述了電容模組200具有在感應電極和發射電極之間切換兩組電極204、206的靈活性,但在其它示例中,每組電極專門用於發射功能或感應功能。
圖3示出基板202的示例,基板202上沉積了第一組電極204和第二組電極206,並且被併入電容模組中。第一組電極204和第二組電極206可以相互隔開,並相互電隔離。在圖3所示出的示例中,第一組電極204沉積在基板202的第一側,第二組電極206沉積在基板202的第二側,其中第二側與第一側相對,並且以基板202的厚度間隔開。基板可以由電絕緣材料製成,從而防止第一組電極204和第二組電極206相互短路。如圖2所示,第一組電極204和第二組電極206的方向可以是相互橫向的。在與第一組電極204和第二組電極206的交叉點重疊的地方可以進行電容測量。在一些示例中,可以對發射電極施加電壓,並且可以測量與發射電極重疊的感應電極的電壓。來自感應電極的電壓可以用於確定在感應電極與發射電極重疊的交叉點的電容。
在圖3示出電容模組的橫截面的示例中,基板202可以位於電容參考表面212和遮罩層214之間。電容參考表面212可以是覆蓋層,其被置於 基板202的第一側,並且對電場至少部分可通過。當用戶的手指或手寫筆接近電容參考表面212時,手指或手寫筆的存在可能會影響基板202上的電場。在手指或手寫筆存在的情況下,從感應電極測得的電壓可能與手指或手寫筆不存在時不同。因此,可以測量電容的變化。
遮罩層214可以是導電層,其遮罩來自電子設備的內部元件的電雜訊。該遮罩層可以防止對基板202上的電場的影響。在一些情況下,遮罩層是是導電的固體材料。在其它情況下,遮罩層具有基板和設置在至少一個基板上的導電材料。在其它示例中,遮罩層是觸控板中的一層,其執行一種功能,同時也遮罩電極使其免受電干擾噪音的影響。例如,在一些示例中,顯示應用中的圖元層可以形成通過電容參考表面可見的圖像,但也遮罩電極使其免受電噪音的影響。
施加到發射電極的電壓可以通過從觸控控制器208到適當組電極的電連接216進行。通過從發射電極產生的電場施加到感應電極的電壓可以通過從感應電極到觸控控制器208的電連接218檢測。
雖然圖3的示例已被示出為具有沉積在基板上的兩組電極,一組電極沉積在第一側,第二組電極沉積在第二側;但在其它示例中,每組電極可以沉積在其自身的專用基板上。
此外,雖然上面的示例描述了具有第一組電極和第二組電極的觸控板;但在一些示例中,電容模組具有單組電極。在這樣的示例中,感測器層的電極可以同時用作發射電極和接收電極。在一些情況下,可以在持續時間內對電極施加電壓,從而改變電極周圍的電容。當持續時間結束時,電壓的施加停止。然後可以從同一個電極測量電壓,以確定電容。如果在電容參考表面上或附近沒有物體(例如,手指、手寫筆等),則在停止施加電壓之後從電極上測得的電壓可能處於與基線電容一致的值。然而,如果有物體接觸或接近電 容參考表面,則測得的電壓可以表明電容相比於基線電容的變化。
在一些示例中,電容模組具有第一組電極和第二組電極,並與控制器通訊,該控制器被設置為運行互電容測量(例如,使用第一組電極和第二組電極兩者進行電容測量)或自電容測量(例如,僅使用一組電極進行電容測量)。
圖4示出被併入觸控式螢幕中的電容模組的示例。在該示例中,基板202、各組電極204、206和電連接216、218可以類似於結合圖3描述的佈置。在圖4的示例中,遮罩層214位於基板202和顯示層400之間。顯示層400可以是發光以產生圖像的圖元或二極體層。顯示層可以是液晶顯示器、發光二極體顯示器、有機發光二極體顯示器、電致發光顯示器、量子點發光二極體顯示器、白熾燈絲顯示器、真空螢光燈顯示器、陰極氣體顯示器、其它類型的顯示器或它們的組合。在該示例中,遮罩層214、基板202和電容參考表面212都可以是至少部分光學透明的,以使顯示層中示出的圖像通過電容參考表面212對用戶可見。這樣的觸控式螢幕可以被包括在顯示器、顯示組裝件、膝上型電腦、行動電話、移動設備、電子平板電腦、儀錶盤、顯示面板、資訊娛樂設備、其它類型的電子設備或它們的組合中。
圖5示出電容模組200的橫截面的示例,其中基板202可以位於電容參考表面212和遮罩層214之間。在該示例中,第一壓力感測器500和第二壓力感測器502被併入電容模組200中。如該示例所示,壓力感測器500、502可以設置在遮罩層214的下側附近。但是,在其它示例中,壓力感測器可以位於任何適當的位置,包括但不限於電容參考表面212的下側附近、遮罩層的下側附近、基板202的下側附近、其它位置或它們的組合。在壓力感測器500、502位於基板202下方的示例中,施加到電容參考表面212的壓力可以通過電容參考表面212傳輸,從而對基板202施加壓力,進而對壓力感測器 500、502中的至少一個施加壓力。在壓力感測器位於遮罩層附近的示例中,施加到輸入表面的壓力可以傳輸到遮罩層,進而對壓力感測器施加壓力。壓力感測器500、502可以測量該壓力以確定壓力值。
在該示例中,第一壓力感測器500與第二壓力感測器502沿電容參考表面212的長度、寬度和/或其它維度間隔開一定距離,這可以允許第一壓力感測器500和第二壓力感測器502根據電容參考表面212上的壓力輸入位置來檢測不同水準的壓力。在一些情況下,那些更靠近壓力輸入位置的壓力感測器可以檢測到比位於更遠位置的壓力感測器更大的壓力。不同的壓力值可能有助於確定壓力輸入的位置。
雖然本示例示出了將壓力感測器併入具有電容感測器的電容模組中,但在其它示例中,壓力感測器不與電容感測器一起併入。此外,可以根據本文所述的原理使用任何適當類型的壓力感測器。例如,合適的壓力感測器的非詳盡列表包括但不限於壓電感測器、磁致伸縮感測器、電位計壓力感測器、電感壓力感測器、電容壓力感測器、應變計壓力感測器、可變磁阻壓力感測器、其它類型的壓力感測器或它們的組合。
在一些示例中,壓力感測器還可以包括提供觸覺回饋的能力。例如,壓電設備可以用作壓力感測器和觸覺設備。當壓電材料由於通過電容參考表面施加壓力而被壓縮時,壓電材料可以產生可以被控制器檢測到的電訊號。在一些情況下,控制器可以產生發送到壓電材料以使壓電材料膨脹、收縮和/或振動的電訊號。來自壓電材料的振動可以導致電容參考表面振動。該振動可以向使用者傳達觸覺訊號。然而,在一些示例中,壓力感測器不被配置為提供觸覺訊號。
圖6示出參考表面600的示例。在該示例中,第一壓力感測器602和第二壓力感測器604位於參考表面600附近。在該示例中,第一壓力感 測器602和第二壓力感測器604未併入具有電容感測器的疊層中。
圖7至圖10示出參考表面702的底側700上示出的壓力感測器的示例。在圖7的示例中,參考表面702具有矩形形狀,並且壓力感測器704、706、708、710位於各個拐角712、714、716、718中。在圖8的示例中,僅在輸入表面702的第一側720上示出了第一壓力感測器704,並且在輸入表面702的第二側722上示出了第二壓力感測器706。在圖9的示例中,在第一側720、第二側722、第三側724和第四側726的中心示出了壓力感測器704、706、708、710。在圖10的示例中,壓力感測器704、706、708、710被示出為朝向輸入表面的中心並且遠離輸入表面702的邊緣和拐角。
雖然圖7至圖10中的示例是參考特定數量的壓力感測器來描述的,但可以在輸入表面附近設置任何適當數量的壓力感測器。例如,該數量的壓力感測器可以包括一個壓力感測器或多個壓力感測器。雖然上面描述的示例是參考壓力感測器的特定模式和位置來描述的,但還可以設想其它佈置,包括但不限於感測器的對稱分佈、感測器的非對稱分佈、感測器的其它分佈和模式,或它們的組合。
圖11示出電容模組1100的橫截面的示例。第一基板1104可以位於參考表面1102和第二基板1106之間。第一基板1104的第一側具有第一組電極1112,第二側具有第二組電極1114。第二基板1106具有第一側和第二側。壓力感測器1108位於基板1106的第二側附近。物體1110沿第一路徑1116移動,然後沿第二路徑1118移動。在該示例中,物體1110是手指。在一些示例中,手指1110可以沿著第一路徑1116移動,向電容參考表面1102施加按壓輸入,然後在沿著第二路徑1118移動時釋放按壓輸入。在一些示例中,手指1110可以在兩次移動之間維持按壓輸入一段可測量的時間。
在一些示例中,手指1110的按壓輸入可以由電容模組1100測 量。在一些示例中,壓力感測器1108可以確定按壓輸入的大小、位置、其它屬性和/或它們的組合。在一些示例中,壓力感測器1108可以是壓電壓力感測器。在一些示例中,壓力感測器1108可以測量手指1110施加按壓輸入時所輸入的力的大小變化。在一些示例中,與壓力感測器1108通訊的控制器可以確定按壓輸入的大小大於預定閾值。在一些示例中,與壓力感測器1108通訊的控制器可以確定按壓輸入可以是手指1110的向下點擊。
在一些情況下,壓力感測器可以是相對壓力感測器,其檢測壓力變化而不是絕對壓力。在一些情況下,壓力感測器的測量值可以在進行初始壓力測量之後恢復正常,從而導致壓力感測器的測量值出現初始峰值。在一些情況下,壓力測量值可能最初超過預定閾值達到峰值,隨後不久又恢復正常而低於預定閾值,接近基線壓力測量值。
在一些示例中,兩組電容電極1112、1114可以是電容壓力感測電路的一部分。在一些示例中,兩組電容電極1112、1114可以是用於檢測移動靠近電容模組1100的物體的其它電容感測電路的一部分。在一些示例中,電容壓力感測電路可以確定按壓輸入的大小、位置、其它屬性和/或它們的組合。在一些示例中,電容壓力感測電路可以至少部分地基於兩組電容電極1112、1114測量的與按壓輸入的大小相關的電壓來確定按壓輸入的大小。在一些示例中,當按壓輸入的大小增加時,電容壓力感測電路測量的電壓增加。在一些示例中,與電容壓力感測電路通訊的控制器可以確定電容壓力感測電路測量的電壓可能高於或低於預定閾值。在一些示例中,電壓從高於閾值變為低於閾值可以觸發控制器確定按壓輸入已終止。在一些示例中,電壓從低於閾值變為高於閾值可以觸發控制器確定按壓輸入已啟動。
在一些示例中,電容壓力感測電路和壓力感測器1108均可用於確定按壓輸入的屬性。在一些示例中,與壓力感測器和/或電容壓力感測電路通 訊的控制器可以使用來自一個或兩者的測量值來確定按壓輸入已啟動和/或終止。在一些示例中,來自壓力感測器的測量值可以確定按壓輸入已啟動,來自電容壓力感測電路的測量值可以確定按壓輸入已終止。
例如,當手指1110向下按壓電容模組1100時,壓力感測器1108可以檢測到按壓輸入的大小變化。與壓力感測器通訊的控制器可以至少部分地基於壓力感測器測量的電壓變化來確定按壓輸入已啟動。電容壓力感測電路可以至少部分地基於手指施加到電容模組的力來測量電壓電平。與電容壓力感測電路通訊的控制器可以至少部分地基於壓力感測器和/或電容壓力感測電路測量的電壓來確定維持閾值電壓。當手指1110釋放按壓輸入時,電容壓力感測電路測量的電壓可能低於維持電壓閾值。與電容壓力感測電路通訊的控制器可以確定按壓輸入已釋放。
在一些示例中,當手指1110向電容模組1100施加按壓輸入時,其可以以壓力感測器1108測量的變化率可能無法觸發按壓輸入檢測的方式施加按壓輸入。在這樣的示例中,電容壓力感測電路可以測量觸發與電容壓力感測電路通訊的控制器的電壓,以確定按壓輸入已發生。在一些示例中,與電容壓力感測電路通訊的控制器可以在沒有壓力感測器的測量的情況下確定按壓輸入已發生。
在一些示例中,手指1110可以在施加第一按壓輸入之後施加第二按壓輸入。在這樣的示例中,與壓力感測器通訊的控制器可以確定發生了第二按壓輸入。在一些示例中,可以為第二按壓輸入確定電容壓力感測電路的第二閾值電壓。在一些示例中,當手指1110在初始按壓輸入之後施加更多壓力時,與電容壓力感測電路通訊的控制器可以至少部分地基於電容壓力感測電路上的電壓變化來確定發生了第二按壓輸入。
在一些示例中,與壓力感測器1108和電容壓力感測電路通訊的 控制器可以基於壓力感測器的測量值來確定電容壓力感測電路的維持閾值。在一些示例中,當壓力感測器測量的按壓輸入的變化率變為零時,可以通過測量電容壓力感測電路上的電壓來確定按壓輸入的大小。在一些示例中,可以至少部分地通過以這種方式確定的按壓輸入的大小來確定維持閾值。
在一些示例中,當電流施加到壓力感測器時,壓力感測器1108可以在電容模組1100中產生觸覺回應。在一些示例中,在檢測到按壓輸入啟動之後,與壓力感測器1108通訊的控制器可以觸發壓力感測器1108中的觸覺回應。在一些示例中,第二觸覺回應可以由第二檢測到的按壓輸入啟動觸發。在一些示例中,另一個或多個設備可以產生觸覺回應。
雖然在所示示例中,壓力感測器1108位於第二基板1106附近,但在其它示例中,壓力感測器可以位於電容參考表面附近、第一基板1104附近或任何其它適當位置。在一些示例中,電容模組1100可以具有多個壓力感測器。在一些示例中,多個壓力感測器可以用於確定按壓輸入的位置、大小、速度、其它屬性和/或它們的組合。在一些示例中,壓力感測器可以是電感壓力感測器、聲學壓力感測器、應變計壓力感測器或任何其它類型的壓力感測器。在一些示例中,當手指1110釋放電容模組上的按壓輸入時,壓力感測器1108可以測量到負電壓。在一些示例中,與壓力感測器1108通訊的控制器可以至少部分地基於壓力感測器測量的負電壓達到負電壓閾值來確定按壓輸入已終止。
圖12A示出壓力感測器曲線圖1200和電容壓力感測電路曲線圖1202的示例。在該示例中,這兩個曲線圖表示圖11中所示示例中的壓力感測器1108和電容壓力感測電路的測量值。在該示例中,曲線圖的y軸示意性地表示電壓,曲線圖的x軸示意性地表示時間。壓力感測器曲線圖1202具有電壓變化1204,其可以表示在壓電壓力感測器上測量的按壓輸入的變化率。電壓變化 1204大於閾值線1205。這可以表明按壓輸入已啟動。電容壓力感測電路曲線圖1202具有第一斜率1206、壓力值1208和第二斜率1210。電容壓力傳感曲線圖還具有維持閾值線1207。第一斜率1206可以表示物體開始向電容模組施加按壓輸入。在物體開始施加穩定壓力之後,壓力值1208表示基於按壓輸入的大小在電容壓力感測電路上測量到的特定電壓。當物體開始釋放電容模組上的按壓輸入時,第二斜率1210表示隨著壓力被釋放而導致的電容壓力感測電路上的電壓變化。維持閾值線1207與第一斜率1206和第二斜率1210相交。這些交叉點可以指示按壓輸入在第一斜率1206處啟動並在第二斜率1210處終止。
在一些示例中,相對壓力感測器測量初始壓力量。相對壓力感測器的測量值可以歸一化。因此,相對壓力感測器的測量值可能無法反映與按壓輸入期間內施加的實際壓力量的一致性,因為相對壓力感測器的測量值會隨著時間的推移而惡化,從而使相對壓力感測器的測量值在按壓輸入的維持壓力期間和/或按壓輸入的終止時間不可靠。
除了相對壓力感測器之外,還可以使用第二壓力輸入。在一些情況下,第二壓力輸入在持續測量準確壓力讀數的能力方面可以基於濕度、溫度、其它條件或它們的組合的變化而有所不同。其中一個這樣的其它條件可以是用戶的手指大小。例如,第二壓力感測器可以是電容感測器,其使用用戶手指與電容參考表面之間的接觸面積的大小來確定用戶施加到電容參考表面的壓力量的變化。隨著手指大小的變化,第二壓力感測器的記錄壓力在使用者之間可能不一致。然而,在這樣的示例中,相對壓力感測器的相對峰值測量可以用於校準第二壓力感測器的第二峰值。在這樣的示例中,當來自相對壓力感測器的壓力測量值減小時,控制器可以比較兩個壓力感測器之間的下降率。在測量值下降並且第二壓力測量值維持其相同水準的情況下,控制器可以基於來自第二感測器的測量值來確定實際壓力值維持不變。
在一些示例中,當第一壓力感測器和第二壓力感測器的測量值不同或示出不同現象時,可以基於第一壓力感測器的測量值確定第一組特性,並且可以基於第二壓力感測器的測量值確定第二組特性。
在一些示例中,第一壓力感測器用於確定初始壓力,並且其初始壓力用於校準第二壓力感測器的初始壓力讀數。圖12B中可以示出這樣的示例。在該示例中,來自第二壓力感測器的壓力測量值1254未超過預定壓力閾值1207。然而,基於來自兩個感測器的測量值之間的比較,第二壓力感測器的壓力測量值可以向上調整為調整後的測量值1250,其使來自第二壓力感測器的測量值超過預定閾值1207。在這種情況下,可以相應地調整原始測量值1254和調整後測量值1254的斜率1252。
圖13示出電容模組1300的示例。第一基板1304可以位於參考表面1302和第二基板1306之間。第一基板1304的第一側具有第一組電極1312,第二側具有第二組電極1314。第二基板1306具有第一側和第二側。壓力感測器1308位於基板1306的第二側附近。在該示例中,回應於檢測到物體1310施加到電容模組的壓力,可以引起觸覺回應1316。在一些示例中,觸覺回應1316可以是壓力感測器的單次振動。在其它示例中,可以以某種模式產生一個或多個振動。在一些示例中,觸覺回應可以在持續時間、模式、強度、其它合適方面和/或它們的組合方面變化。在一些示例中,與兩組電極1312、1314和/或壓力感測器1308通訊的控制器可以至少部分地基於由手指1310的按壓輸入確定的測量值產生預定的觸覺回應。在一些示例中,可以同時使用多個壓力感測器來產生觸覺回應1316。
圖14示出電容模組1400的示例。第一基板1404可以位於參考表面1402和第二基板1406之間。第一基板1404的第一側具有第一組電極1412,第二側具有第二組電極1414。第二基板1406具有第一側和第二側。壓 力感測器1408位於基板1406的第二側附近。物體1410沿路徑1416移動,在電容參考表面1402上施加按壓輸入,沿路徑1418移動,同時繼續施加按壓輸入,然後在沿路徑1420移動時釋放按壓輸入。在該示例中,物體1410是手指。
圖15示出壓力感測器曲線圖1500和電容壓力感測電路曲線圖1502的示例。在該示例中,這兩個曲線圖表示圖14中所示示例中的壓力感測器1408和電容壓力感測電路的測量值。
在該示例中,第一壓力感測器示出壓力的暫時變化1504,該變化1504超過預定閾值1505,然後回落至低於預定閾值1505。然而,來自暫時變化1504的資訊可用於收集一些有用的資料,例如按壓輸入的發生、壓力量、初始按壓輸入的開始時間、其它資料或它們的組合。這些資訊可以與來自第二壓力測量的資訊結合使用,或用於校準第二壓力測量的特性。
例如,第二壓力輸入可以確定按壓輸入開始時間1506和/或按壓輸入終止時間1510。在一些示例中,第二按壓輸入的壓力測量值的峰值可以由線段1506表示。如果第二壓力輸入的原始測量值未能超過預定閾值,則壓力測量值可以向上縮放以超過預定閾值。當第二壓力測量值由於用戶施加較小的壓力或完全終止壓力輸入而減弱時,第二壓力測量值可以回落到低於預定閾值以指示按壓輸入終止。
在該示例中,用戶的手指在電容參考表面上移動,這是按壓輸入的一部分。雖然按壓輸入的位置會相對於電容參考表面發生變化,但使用者可以根據需要保持或基本保持對電容參考表面施加的壓力,直到按壓輸入完成。
圖16示出壓力感測器曲線圖1600和電容壓力感測電路曲線圖1602的示例。在該示例中,這兩個曲線圖表示圖14中所示示例中的壓力感測 器1408和電容壓力感測電路的測量值。在壓力感測器曲線圖1600中,當施加按壓輸入時,電壓變化1604超過壓力電壓閾值1605。第一斜率1606超過電容壓力閾值1607。當按壓輸入移動穿過電容模組1400時,按壓輸入的大小根據電壓曲線1608而變化。當按壓輸入終止時,第二斜率1610超過維持閾值1607。這可以向與電容壓力感測電路通訊的控制器指示按壓輸入已終止,該電容壓力感測電路由電容壓力感測電路曲線圖1602表示。
圖17示出電容模組1700的示例。第一基板1704可以位於參考表面1702和第二基板1706之間。第一基板1704的第一側具有第一組電極1712,第二側具有第二組電極1714。第二基板1706具有第一側和第二側。壓力感測器1708位於第二基板1706的第二側附近。物體1710沿路徑1716移動,在電容參考表面1702上施加第一按壓輸入,沿路徑1718移動,同時繼續施加第一按壓輸入。物體1710沿路徑1720移動,向電容參考表面1702施加第二按壓輸入,並沿路徑1722移動,繼續施加第二按壓輸入。在一些示例中,第二按壓輸入的大小可以大於第一按壓輸入的大小。物體1710在沿著路徑1724移動時釋放第二按壓輸入,並在沿著路徑1726移動時維持第一按壓輸入的壓力。物體在沿著路徑1728移動時釋放按壓輸入。在該示例中,物體1710是手指。
圖18示出壓力感測器曲線圖1800和電容壓力感測電路曲線圖1802的示例。在該示例中,這兩個曲線圖表示圖17中所示示例中的壓力感測器1708和電容壓力感測電路的測量值。壓力感測器曲線圖上的第一電壓變化1804表示電容參考表面上的第一按壓輸入。第一電壓變化1804超過壓力感測器閾值,這可以表示第一按壓輸入已啟動。第二電壓變化1810也超過壓力感測器閾值1805,並且可以表示第二按壓輸入已啟動。第一和第二電壓變化可以對應於電容壓力感測電路曲線圖1802的第一斜率1806和第二斜率1812。然 而,在該示例中,第一和第二電壓變化1804、1810表現為暫時的電壓峰值,並且相對較快地下降至低於預定閾值1805,因此無法可靠地確定按壓輸入的持續壓力或按壓輸入的終止。第一斜率1806與第一電容壓力感測電路閾值1807相交,可以指示和/或確認第一按壓輸入已啟動。第二斜率1812與第二電容壓力感測電路閾值1809相交,可以指示和/或確認第二按壓輸入已啟動。
圖19示出測量按壓輸入的方法1900的示例。該方法1900可以基於與圖1至圖18相關的設備、模組和原理的描述來執行。在該示例中,方法1900包括確定來自電容模組中的壓力感測器的初始壓力測量值1902,以及基於來自電容模組中的至少一個電容感應電極的電容測量值來確定維持壓力測量值1904。
圖20示出測量按壓輸入的方法2000的示例。該方法2000可以基於與圖1至圖18相關的設備、模組和原理的描述來執行。在該示例中,方法2000包括確定來自電容模組中的壓力感測器的初始壓力測量值2002,並確定初始壓力測量值是否高於預定壓力閾值2004。如果初始壓力測量值高於預定壓力閾值,則方法2000還包括確定按壓已啟動2006。方法2000還包括基於來自電容模組中的至少一個電容感應電極的電容測量值確定維持壓力測量值2008,並確定維持壓力測量值是否低於預定壓力閾值2010。如果維持壓力測量值低於預定壓力閾值,則方法2000還包括確定按壓已結束2012。
圖21示出測量按壓輸入的方法2100的示例。該方法2100可以基於與圖1至圖18相關的設備、模組和原理的描述來執行。在該示例中,方法2100包括確定來自電容模組中的壓力感測器的初始壓力測量值2102,並確定初始壓力測量值是否高於預定壓力閾值2104。如果初始壓力測量值高於預定壓力閾值,則方法2100還包括執行第一觸覺動作2106。方法2100還包括基於來自電容模組中的至少一個電容感應電極的電容測量值確定維持壓力測量值 2108,並確定維持壓力測量值是否高於預定壓力閾值2110。如果維持壓力測量值高於預定壓力閾值,則方法2100還包括執行第二觸覺動作2112。
圖22示出測量按壓輸入的方法2200的示例。該方法2200可以基於與圖1至圖18相關的設備、模組和原理的描述來執行。在該示例中,方法2200包括確定來自電容模組中的壓力感測器的初始時間的第一壓力測量值2202,並基於來自多個電容感應電極的電容測量值確定第二時間的第二壓力測量值2204。
應注意的是,上面討論的方法、系統和設備僅僅是為了舉例。必須強調的是,各種實施例可以適當地省略、替代或添加各種步驟或元件。例如,應該理解的是,在可替代實施例中,方法可以按照與所述不同的循序執行,而且各種步驟可以增加、省略或組合。另外,就某些實施例所描述的特徵可以在其它各種實施例中組合。實施例的不同方面和要素可以以類似方式組合。另外,應該強調的是,技術在不斷發展,因此,許多要素本質上是示例性的,不應該被解釋為限制本發明的範圍。
在描述中給出了具體的細節,以提供對實施例的徹底理解。然而,本領域的普通技術人員將理解的是,可以在沒有這些具體細節的情況下實施實施例。例如,眾所周知的電路、過程、演算法、結構和技術已被示出,而沒有不必要的細節,以避免使實施例不清楚。
另外,注意的是,實施例可以被描述為過程,該過程被示出為流程圖或框圖。儘管每個人可以將操作描述為順序過程,但許多操作可以並行或併發地執行。此外,操作的順序可以重新排列。過程可以具有未包括在圖中的額外步驟。
在示出了若干個實施例之後,本領域的技術人員將認識到,在不脫離本發明精神的情況下,可以使用各種修改、替代和等同形式。例如,上 述要素可能僅僅是更大系統的組成部分,其中其它規則可能優先於或以其它方式修改本發明的應用。另外,在考慮上述要素之前、期間或之後,可能會採取一些步驟。因此,以上描述不應視為對本發明範圍的限制。
200:電容模組202:基板204:第一組電極206:第二組電極208:觸控控制器

Claims (16)

  1. 一種電容模組,包括:基板;多個電容電極,位於所述基板上並與控制器通訊;非電容壓力感測器,併入所述電容模組中並與所述控制器通訊;記憶體,與所述控制器通訊,並具有程式設計指令,當所述程式設計指令被執行時,使得所述控制器:比較來自所述非電容壓力感測器的非電容測量值與來自所述多個電容電極的電容測量值,以觸發對單個按壓輸入的不同類型的觸覺回應;回應於基於所述非電容測量值確定所述單個按壓輸入的初始壓力測量值而執行初始觸覺動作;以及回應於至少部分地基於所述電容測量值確定所述單個按壓輸入的終止而執行終止觸覺動作。
  2. 根據請求項1所述的電容模組,其中,確定所述初始壓力測量值包括確定按壓輸入開始時間。
  3. 根據請求項1所述的電容模組,其中,所述初始觸覺動作是向下點擊觸覺回應。
  4. 根據請求項1所述的電容模組,其中,當所述程式設計指令被執行時,進一步使得所述控制器至少部分地基於所述電容測量值保持高於預定電容測量閾值來確定所述維持壓力。
  5. 根據請求項4所述的電容模組,其中,當所述程式設計指令被執行時,進一步使得所述控制器至少部分地基於來自所述非電容壓力感測器的第二壓力測量值來確定所述維持壓力的增加。
  6. 根據請求項5所述的電容模組,其中,當所述程式設計指令被執行時,進一步使得所述控制器回應於確定所述維持壓力測量值的增加而執行第二向下點擊觸覺動作。
  7. 根據請求項1所述的電容模組,其中,所述終止觸覺動作是向上點擊觸覺回應。
  8. 根據請求項1所述的電容模組,其中,所述非電容壓力感測器是壓電感測器。
  9. 根據請求項1所述的電容模組,其中,所述非電容壓力感測器是電感壓力感測器。
  10. 根據請求項1所述的電容模組,其中,所述非電容壓力感測器是應變計壓力感測器。
  11. 根據請求項1所述的電容模組,其中,所述非電容壓力感測器用於校準所述電容測量值。
  12. 一種用於使用電容模組的電腦程式產品,包括非暫態電腦可讀媒體,所述非暫態電腦可讀媒體存儲能夠由處理器執行以執行以下操作的程式設計指令:比較非電容測量值與電容測量值,以觸發對單個按壓輸入的不同類型的觸覺回應;回應於基於所述非電容測量值確定所述單個按壓輸入的初始壓力測量值而執行初始觸覺動作;以及回應於至少部分地基於所述電容測量值確定所述單個按壓輸入的終止而執行終止觸覺動作。
  13. 根據請求項12所述的電腦程式產品,進一步包括確定維持壓力至少部分地基於所述電容測量值保持高於預定電容測量閾值。
  14. 根據請求項13所述的電腦程式產品,其中,當所述程式設計指令被執行時,進一步使得控制器至少部分地基於來自所述非電容壓力感測器的第二壓力測量值來確定所述維持壓力的增加。
  15. 根據請求項14所述的電腦程式產品,其中,當所述程式設計指令被執行時,進一步使得所述控制器回應於確定所述維持壓力測量值的增加而執行第二觸覺動作。
  16. 一種使用電容模組的方法,包括:比較非電容測量值與電容測量值,以觸發對單個按壓輸入的不同類型的觸覺回應;回應於基於所述非電容測量值確定所述單個按壓輸入的初始壓力測量值而執行初始觸覺動作;以及回應於至少部分地基於所述電容測量值確定所述單個按壓輸入的終止而執行終止觸覺動作。
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