物理力电容式触摸传感器的制造方法
【专利说明】物理力电容式触摸传感器
[0001]相关专利申请案
[0002]本申请案为2012年5月10日申请的第13/468，504号美国专利申请案的部分接续申请案；第13/468，504号美国专利申请案为2010年5月26日申请的第12/787，474号美国专利申请案的接续申请案；第12/787，474号美国专利申请案主张2009年9月I日申请的第61/238，718号美国临时专利申请案的优先权。
[0003]本申请案为2009年9月9日申请的第12/556，191号美国专利申请案的部分接续申请案；第12/556，191号美国专利申请案主张2008年10月27日申请的第61/108，648号美国临时专利申请案的优先权。所述所有申请案中的内容是据此出于所有目的而以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0004]本发明涉及电子电容式触摸传感器，例如，按键、按钮、滑块、旋转等等；且更特定来说，涉及一种更安全的电容式触摸传感器，其在激活期间在所述触摸传感器上需要物理力且进一步屏蔽所述传感器以免于因用户的无意接近而造成无关的不需要的激活。
【背景技术】
[0005]电容式触摸传感器用作电子设备(例如，计算器、电话、收银机、汽油泵等等)的用户界面。当物体(例如，用户指尖)造成电容式触摸传感器的电容改变时，通过电容式触摸传感器的电容的改变而激活电容式触摸传感器(控制指示激活的信号)。参看图1，描绘整体上由数字100表示的现有技术电容式触摸传感器。现有技术电容式触摸传感器100包括衬底102、传感器元件112及保护性覆盖物108 (例如，玻璃)。当用户指尖110极接近于传感器元件112时，传感器元件112的电容值改变。电子地处理此电容改变(未展示)以便由用户(仅展示其指尖110)产生指示电容式触摸传感器100激活的信号。保护性覆盖物108可用以保护传感器元件112且用于传感器100的标记。
[0006]可能会因水、油、泥及/或食物产品(例如，番茄酱及芥末)而造成与传感器100的适当操作共存的问题，即，误触发激活或抑制其期望激活。当金属物体(未展示)极接近于传感器元件112且造成其非期望激活时也存在问题。当存在以矩阵(例如，数字及/或绘图布置)而布置的多个传感器100时，因为用户指尖110或用户的手的其它部分(未展示)极接近，所以传感器100中的预期传感器的激活可造成一(多个)相邻传感器100不理想地致动。当触摸预期传感器100时，可造成一个以上传感器100的此多激活，且用户的手的部分也足够靠近邻近的相邻传感器100以用于其激活。
[0007]每一电容式触摸传感器按键或按钮包括衬底上的电容式传感器、电容式触摸传感器上方的薄电介质间隔件层，及薄电介质间隔件层上方的可变形金属目标层(例如，按键或按钮)。当按下可变形金属目标层时，电容式传感器的电容值改变(增加)。此电容值改变被检测且用以指示按键或按钮已被按压。然而，所存在的问题为，可变形金属目标层为不透光的，且因此阻碍其背光照明。针对电容式触摸传感器设计的现有公布解决方案为机械地极薄的。它们依赖于小于约50微米厚的简单平坦间隔件层及用于目标的连续导电金属薄板，其并不允许光穿过。
【发明内容】
[0008]由本文中揭示的电容式触摸传感器解决前述问题且实现其它及另外益处。
[0009]根据一实施例，一种物理力电容式触摸传感器可包括:衬底；所述衬底的面上的电容式传感器元件；所述衬底上的实质上非可变形间隔件，其环绕所述电容式传感器元件；及紧接于所述电容式传感器元件的导电平面；其中当可将机械力施加到所述导电平面时，所述导电平面可朝向所述电容式传感器元件偏置，借此所述电容式传感器元件改变电容值。
[0010]根据另外实施例，所述导电平面能够为柔性地可变形的。根据另外实施例，柔性覆盖物可提供于所述导电平面上方，其中当可将所述机械力施加到所述柔性覆盖物时，所述导电平面可朝向所述电容式传感器元件偏置。根据另外实施例，基座可提供于所述柔性覆盖物与所述导电平面之间。根据另外实施例，围绕所述电容式传感器元件的可变形空间可由所述柔性覆盖物及所述实质上非可变形间隔件产生。
[0011 ] 根据另外实施例，所述柔性覆盖物能够为透光的。根据另外实施例，所述导电平面能够为透光的。根据另外实施例，所述电容式传感器元件能够为透光为。根据另外实施例，所述衬底能够为透光的。根据另外实施例，所述实质上非可变形间隔件能够为阻光的。
[0012]根据另外实施例，光源可经提供用于照亮所述柔性覆盖物的面。根据另外实施例，所述光源可定位于所述导电平面与所述柔性覆盖物之间。根据另外实施例，所述光源可定位于所述导电平面与所述电容式传感器元件之间。根据另外实施例，所述光源可定位于所述电容式传感器元件与所述衬底之间。根据另外实施例，所述光源可定位于所述衬底的与所述电容式传感器元件可被定位的面相对的面上，借此光照射穿过所述衬底以照亮所述柔性覆盖物。
[0013]根据另外实施例，字母数字徽标可提供于所述柔性覆盖物上以指示关联电容式传感器元件的功能。根据另外实施例，所述字母数字徽标可丝网印刷到所述柔性覆盖物上。根据另外实施例，所述字母数字徽标可浮雕到所述柔性覆盖物中。根据另外实施例，所述字母数字徽标可压印到所述柔性覆盖物上。
[0014]根据另外实施例，所述导电平面可为安置于所述柔性覆盖物的面上的氧化铟锡(ITO)层。根据另外实施例，所述导电平面可为安置于所述柔性覆盖物的面上的氧化锑锡(ATO)层。根据另外实施例，所述导电平面可为安置于所述柔性覆盖物的面上的石墨烯层。
[0015]根据另外实施例，所述光源可为电致发光(EL)层。根据另外实施例，所述光源可为有机发光二极管(OLED)层。根据另外实施例，所述光源可为发光材料电泳涂层。根据另外实施例，光源可定位于所述可变形空间中。根据另外实施例，所述光源可为至少一个发光二极管(LED)。
[0016]根据另外实施例，所述电容式传感器元件可耦合到电容值测量电路的输入，且所述导电平面可耦合到电力供应共同点或接地。根据另外实施例，所述电容式传感器元件可耦合到电容值测量电路的第一输入，所述导电平面可耦合到所述电容值测量电路的第二输入，且开关可耦合到所述导电平面及电力供应共同点或接地，其中当所述开关可闭合时，所述导电平面可耦合到所述电力供应共同点或接地，且当断开时，所述导电平面可与所述电容值测量电路的所述第二输入一起操作。
[0017]根据另外实施例，所述衬底及所述电容式传感器元件可由印刷电路板制造。根据另外实施例，所述衬底可为玻璃。根据另外实施例，所述衬底可为塑料。根据另外实施例，所述柔性覆盖物可为金属的。根据另外实施例，所述柔性覆盖物可为非金属的。
[0018]根据另一实施例，一种具有多个物理力电容式触摸传感器的用户界面可包括:衬底:所述衬底的面上的多个电容式传感器元件；环绕所述多个电容式传感器元件中的每一者的实质上非可变形间隔件；及具有其紧接于所述多个电容式传感器元件中的相应者的部分的导电平面；其中当可将机械力施加到所述导电平面的至少一个部分时，所述导电平面可朝向所述多个电容式传感器元件中的所述相应至少一者偏置，借此所述多个电容式传感器元件中的所述至少一者改变电容值。根据另外实施例，所述多个电容式传感器元件可以矩阵而布置。
[0019]根据又一实施例，一种电容式触摸滑块可包括:衬底；线性地布置于所述衬底的面上的多个电容式传感器元件；所述衬底上的实质上非可变形间隔件，其环绕所述多个电容式传感器元件；及紧接于所述多个电容式传感器元件的导电可变形平面；其中当可将机械力施加到所述导电平面的部分时，所述导电平面可朝向所述多个电容式传感器元件中的至少一者偏置，借此所述多个电容式传感器元件中的所述至少一者改变电容值。根据另外实施例，柔性覆盖物可提供于所述导电可变形平面上方，其中当可将所述机械力施加到所述柔性覆盖物时，所述导电可变形平面可朝向所述多个电容式传感器元件中的至少一者偏置。
[0020]根据另外实施例，多个小型基座可定位于所述柔性覆盖物与所述导电可变形平面之间。根据另外实施例，所述多个小型基座可为圆形。根据另外实施例，所述多个小型基座可为方形。根据另外实施例，所述多个小型基座可为矩形。
[0021]根据另外实施例，光源用于照亮所述导电可变形平面的面。根据另外实施例，光源可经提供用于照亮所述柔性覆盖物的面。根据另外实施例，所述柔性覆盖物及所述导电可变形平面能够为透光的。
[0022]根据另外实施例，具有多个输入的电容式测量电路可耦合到所述多个电容式传感器元件中的相应者。数字处理器可耦合到所述电容式测量电路且可基于所述多个电容式传感器元件中的某些电容式传感器元件的电容值的确定而提供力位置信息。
[0023]根据另外实施例，所述数字处理器及所述电容式测量电路可为微控制器的部分。
[0024]根据又一实施例，一种电容式触摸垫可包括:衬底；以矩阵而布置于所述衬底的面上的多个电容式传感器元件；所述衬底上的实质上非可变形间隔件，其环绕所述多个电容式传感器元件；及紧接于所述多个电容式传感器元件的导电可变形平面；其中当可将机械力施加到所述导电平面的部分时，所述导电平面可朝向所述多个电容式传感器元件中的至少一者偏置，借此所述多个电容式传感器元件中的所述至少一者改变电容值。
[0025]根据另外实施例，柔性覆盖物可提供于所述导电可变形平面上方，其中当可将所述机械力施加到所述柔性覆盖物时，所述导电可变形平面可朝向所述多个电容式传感器元件中的至少一者偏置。根据另外实施例，多个小型基座可定位于所述柔性覆盖物与所述导电可变形平面之间。根据另外实施例，所述多个小型基座可为圆形。根据另外实施例，所述多个小型基座可为方形。根据另外实施例，所述多个小型基座可为矩形。
[0026]根据另外实施例，光源用于照亮所述导电可变形平面的面。根据另外实施例，光源可经提供用于照亮所述柔性覆盖物的面。根据另外实施例，所述柔性覆盖物及所述导电可变形平面能够为透光的。
[0027]根据另外实施例，具有多个输入的电容式测量电路可耦合到所述多个电容式传感器元件中的相应者。根据另外实施例，数字处理器可耦合到所述电容式测量电路且基于所述多个电容式传感器元件中的某些电容式传感器元件的电容值的确定而提供力位置信息。根据另外实施例，所述数字处理器及所述电容式测量电路可为微控制器的部分。
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