CN105144049B - 包括柔性基板和由柔性基板支撑的部件的设备 - Google Patents

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Abstract

一种设备包括:柔性基板;由柔性基板支撑的部件;第一输入电极,由柔性基板支撑并且被配置用于与第二输入电极形成第一电容器以及向部件提供输入;以及第一输出电极,由柔性基板支撑并且被配置用于与第二输出电极形成第二电容器以及从部件提供输出。

Description

包括柔性基板和由柔性基板支撑的部件的设备
技术领域
本发明的实施例涉及一种包括柔性基板以及由柔性基板所支撑部件的设备。
背景技术
当在非柔性基板上形成电子部件以产生穿孔或通孔以在不同层之间作为用于在层之间形成流电连接的导电互连的布线时,这是普遍实践。
发明内容
根据本发明的各种实施例但是并非所有实施例,提供了一种设备,包括:柔性基板;由柔性基板支撑的部件;第一输入电极,由柔性基板支撑并且被配置用于与第二输入电极形成第一电容器并且用于向部件提供输入;第一输出电极,由柔性基板支撑并且被配置用于与第二输出电极形成第二电容器并且用于从部件提供输出。
根据本发明的各种实施例但是并非所有实施例,提供了一种设备,包括:柔性基板;由柔性基板支撑的感测部件;第一输入电极,由柔性基板支撑并且被配置用于与被配置用于从驱动电路接收时间变量信号的第二输入电极形成第一输入电容器;以及第一输出电极,由柔性基板支撑并且被配置用于与被配置用于向检测电路提供时间变量输出信号的第二输出电极形成第二输出电容器。
根据本发明的各种实施例但是并非所有实施例,提供了一种制造包括部件的设备的方法,包括:在柔性基板上选择性地形成至少一个第一输入电极,使得至少一个第一输入电极在所制造设备中与第二输入电极形成第一电容器;在柔性基板上选择性地形成至少一个第一输出电极,使得至少一个第一输出电极在所制造设备中与第二输出电极形成第二电容器;以及选择性地形成电连接在第一输入电极和第一输出电极之间的至少一个部件。
附图说明
为了更好地理解本发明实施例的各个示例,现在将借由示例的方式仅参照附图,其中:
图1示出了包括柔性基板和部件102的设备的示例;
图2示出了图1中所示设备的示例;
图3A示出了具有由介电层分隔的两个层的设备的示例;
图3B示出了具有由介电层分隔的三个层的设备的示例;
图4示出了包括柔性基板和由柔性基板支撑的部件的设备的示例;
图5A示出了具有多个部件的设备的示例;
图5B示出了具有单个部件的设备的示例;
图6示出了制造设备的方法;
图7示出了设备的示例,包括用于检测用户触摸的电容触摸传感器布置以及集成在电容触摸传感器布置内的至少一个可变电阻器传感器;
图8示出了取决于电容触摸传感器布置的电容值以及可变电阻传感器的电阻值的输出信号的示例;
图9示出了包括集成可变电阻器传感器的电容触摸传感器布置的简单示例;
图10示出了包括集成可变电阻器传感器的电容触摸传感器布置的示例,其中电容触摸传感器布置包括分布在区域之上的多个电容器单元;
图11示出了包括集成可变电阻器传感器的电容触摸传感器布置的示例,其中电容触摸传感器布置包括以规则阵列分布在区域之上的多个电容器单元;
图12示出了包括集成可变电阻器传感器的电容触摸传感器布置的示例,其中电容触摸传感器布置包括以规则阵列分布在区域之上的多个电容器单元并且其中电容器电极并不重叠;
图13示意性示出了对于与图6相关的电容器单元的电路图;
图14A和图14B均示出了系统的不同示例,包括用于向具有集成至少一个可变电阻器传感器的电容触摸传感器布置提供输入信号的信号发生器,以及被配置用于检测实部和虚部的处理电路装置;
图15示出了分析电路装置的示例;
图16示出了包括计算机代码的记录载体的示例;
图17示出了穿过设备一部分的示例性截面图;
图18示出了设备的扭曲的示例;以及
图19示出了制造方法。
为了易于理解,类似的附图标记在不同附图中标识类似的特征。
具体实施方式
各个附图示出了设备10的示例,包括:柔性基板100;由柔性基板100支撑的部件102;第一输入电极112,由柔性基板支撑并且被配置用于与第二输入电极116形成第一电容器114并且被配置用于向部件102提供输入104;以及第一输出电极122,由柔性基板100支撑并且被配置用于与第二输出电极120形成第二电容器124并且被配置用于从部件102提供输出106。
可以因此在不施加热量或压力的情形下表面安装部件102。当设备2已经包括石墨烯或其他柔性二维材料时,这是有用的,因为其防止了这些材料的退化。
图1示出了设备10的示例。设备10包括:柔性基板100;部件102;第一输入电极112;以及第一输出电极122。
部件120、第一输入电极112以及第一输出电极122由柔性基板100支撑。
第一输入电极112被配置用于与第二输入电极116形成第一电容器114。第一输入电极112被配置用于向部件102提供输入信号11。
第一输出电极122被配置用于与第二输出电极126形成第二电容器124。第一输出电极122被配置用于从部件102提供输出信号13。
图2示出了其中部件102、第一输入电极112和第一输出电极122是柔性的示例。此外,在该示例中,第二输入电极116和第二输出电极126也是柔性的。这使得设备10是柔性的。
在图2中,第一输入电极112、部件102和第一输出电极122占据了共同的层130。
第一输入电极112和第二输入电极116设置作为第一平行平板电容器114。第一输入电极112在上层130中,并且第二输入电极116占据了不同的下层132。柔性基板100占据了在下层132之下的层134。
第一输出电极122和第二输出电极126设置作为第二平行平板电容器124。第一输出电极122在上层130中并且第二输出电极126占据了下层132。
封装层138覆盖了第一输入电极112、部件102和第一输出电极122。
第一平行平板电容器114和第二平行平板电容器124均具有大的电容器极板面积、小的电容器极板间距以及在平行平板电容器的电极之间具有高相对介电常数的介电质133。
在该示例中例如通过在下层柔性基板100上印制、压印、层叠而表面安装了第二输入电极116和第二输出电极126。方法可以例如在连续的辊对辊印制系统中。介电质层133覆盖在第二输入电极116和第二输出电极126上。
部件102、第一输入电极112和第一输出电极122例如通过印制而表面安装在介电质层133上。
第二输入电极116、第二输出电极126、第一输入电极112、部件102、第一输出电极122、柔性基板100、介电质层133和封装层138在该示例中是透明的。设备10因此在该示例中是透明的,并且可以例如覆盖在柔性显示器140上。
第一电容器114和第二电容器124使得向部件102输入并且从其输出而不必形成流电直接接触。
部件102在一些实施例中可以作为传感器而工作。柔性基板100在该示例中可以包括去往部件102的多个穿孔136。在该示例中,层130、132的顺序可以反转,使得部件102与柔性基板100和穿孔136相邻。
图3A示出了具有由介电质层133所分隔的层A和B的设备10。
在该示例中,第一输入电极112、部件102和第一输出电极122可以占据层A。第二输入电极116和第二输出电极126可以占据层B。
备选地,在该示例中,第一输入电极112、部件102和第一输出电极122可以占据层B。第二输入电极116和第二输出电极126可以占据层A。
图3B示出了设备10,其具有由介电质层133分隔的层A和B、以及由另外介电质层133分隔的层B和C。
在该示例中,第一输入电极112、部件102和第一输出电极122可以占据层B。第二输入电极116和第二输出电极126可以占据层A和/或C。例如,第二输入电极116和第二输出电极126可以占据不同的层A、C。
图4示出了设备10的示例,如图1所示包括,柔性基板100;由柔性基板100支撑的部件102;第一输入电极112,由柔性基板100支撑并且被配置用于与第二输入电极116形成第一输入电容器114;以及第一输出电极122,由柔性基板100支撑并且被配置用于与第二输出电极126形成第二输出电容器124。
设备10额外地包括驱动电路26,被配置用于在第二输入电极116处提供随时间改变的输入信号11。信号11通过第一电容器114去往第一输入电极112。第一输入电极112可操作地连接至部件102并且向部件102提供信号11。
第一输出电极122可操作地连接至部件102。部件102将输出信号13提供至第一输出电极122。随时间改变的信号13通过第二电容器124去往第二输出电极126。第二输出电极126可操作地连接至操作作为检测电路的处理电路装置22,并且将信号13提供至处理电路装置22。
处理电路装置22被配置用于处理输出信号13以在检测频率检测至少部件102的复阻抗。
在检测频率ωD,部件的电阻抗Zc的影响可从对部件102、第一电容器114和第二电容器124的总组合阻抗的测量值的影响而解得。部件阻抗Zc由于参数改变而改变。
作为示例,在检测频率ωD,第一电容器114可以具有小于部件102的电阻抗Zc的电阻抗Z1,也即Ζ1(ωD)<ZcD),并且第二电容器124具有小于部件102电阻抗Zc的电阻抗Z2,也即Ζ2D)<ZcD)。当第一电容器114、部件102和第二电容器124串联时,串联组合的阻抗由最大阻抗ZcD)主导。部件阻抗Zc由于参数改变而改变。
额外地或者备选地,作为示例,在检测频率ωD,第一电容器114可以具有电阻抗Z1,其响应于第一参数p的改变而改变,小于响应于第一参数p的改变而改变的部件102的电阻抗Zc,也即dZ1D)/dp<dZcD)/dp,并且第二电容器124具有电阻抗Z2,其响应于第一参数p的改变而改变,小于响应于第一参数p改变而改变的部件102的电阻抗Zc,也即dZ2D)/dp<dZcD)/dp。当第一电容器114、部件102和第二电容器124串联时,串联组合阻抗的改变由阻抗中最大改变dZcD)/dp主导。
额外地或备选地,作为示例,在检测频率ωD,第一电容器114具有电阻抗Z1,其响应于第二参数q改变而改变,小于响应于第二参数q改变而改变的部件102的电阻抗Zc,也即dZ1D')/dq<dZcD')/dq,并且第二电容器124具有电阻抗Z2,其响应于第二参数q的改变而改变,小于响应于第二参数q改变而改变的部件102的电阻抗Zc,也即dZ2D')/dq<dZcD')/dq。当第一电容器114、部件102和第二电容器124串联时,串联组合的阻抗改变由最大阻抗改变dZcD')/dq主导。
用于检测随后第一参数改变的检测频率ωD可以与用于检测随后第二参数改变的检测频率ωD'相同(完全重叠)、部分相同(部分重叠)或不同(不重叠)。
驱动电路26被配置用于提供随时间改变的输入信号11,其包括在相应检测频率ωDD'的分量。处理电路装置22被配置用于处理输出信号13以确定部件102的在至少检测频率的复阻抗。
参照图5A和图5B,部件102可以包括具有随感测参数改变的电容4的电容器,和/或具有随不同感测参数而改变的电阻2的电阻器。
每个部件102由柔性基板100支撑。每个部件102被配置用于经由第一电容器114接收输入并且经由第二电容器124提供输出。
在图5A中,设备10包括多个部件102。返回参照图2、图3A和图3B,这些部件102可以在设备10的相同或不同层中。
每个部件102串联连接在其自身的第一输入电容器114和其自身的第二输出电容器124之间,如前所述。
第一部件102包括随感测参数而改变的电容4。电容4可以例如当用户手指触摸或接近设备10时改变。在一些实施例中,电磁屏蔽可以提供用于第一电容器114和第二电容器124以防止或减小在这些电容器与接近的用户手指之间的耦合。
第二部件102包括随不同感测到的参数而改变的电阻2。
在图5B中,设备10包括串联连接在其自身第一输入电容器114和其自身第二输出电容器124之间的部件102,如前所述。
部件102包括并联电连接的随感测到的第一参数p改变的电容4以及随不同的第二感测到的参数q而改变的电阻2。
驱动电路26可以被配置用于提供随时间改变的输入信号11,其包括在相应检测频率ωD,ωD'的信号。处理电路装置22被配置用于处理输出信号13以确定在至少检测频率的部件102的至少复阻抗。
可能的是,两个子部件(电容4和电阻2)具有不同的频率响应,并且随后能够通过使用特定的探测频率而独立于另一个仅读取一个。
部件102可以完全位于设备10的单个层内。
图6示出了制造包括一个或多个部件102的设备10的方法200。
方法200包括,在步骤202处,在柔性基板100上在如下位置处选择性形成至少一个第一输入电极112,该位置使得至少一个第一输入电极112在所制造设备10中与第二输入电极116形成第一电容器114。
方法200包括,在步骤204处,在柔性基板100上在如下位置处选择性形成至少一个第一输出电极122,该位置使得至少一个第一输出电极122在所制造设备10中与第二输出电极126形成第二电容器124。
方法200包括,在步骤206处,选择性形成电连接在第一输入电极112和第一输出电极122之间的至少一个部件。
方法200可以包括,在共同层中选择性形成第一输入电极112、部件102和第一输出电极122,以及在与共同层不同的层中选择性形成第二输入电极116,以及在与共同层不同的层中选择性形成第二输出电极126。
第二输入电极116和第二输出电极126可以占据不同的层(图3B),或者第二输入电极116和第二输出电极126可以占据相同的层(图3A)。
第一输入电极112和第二输入电极116可以设置作为平行平板电容器114。
第一输出电极122和第二输出电极126可以设置作为平行平板电容器124。
图7示出了设备10的示例。设备10包括:用于检测用户触摸的电容触摸传感器布置7,以及集成在电容触摸传感器布置7内的至少一个可变电阻器传感器2。
部件102是电容触摸传感器布置7的整个或一部分。
电容触摸传感器布置7被配置用于具有可变电容,其例如当用户手指触摸了电容触摸传感器布置7时而改变。触摸传感器布置7可以包括被配置用于用户触摸的触摸表面。
所示的电容触摸传感器布置7配置作为触摸或临近检测器。当用户触摸了触摸传感器布置7时,电荷源自或者汇集在用户处,从而改变触摸传感器布置7的电容。
集成在电容触摸传感器布置7内的至少一个可变电阻器传感器2具有随感测到的参数改变的可变电阻值。
一个或多个可变电阻器传感器的集成使得触摸传感器布置7用于感测多于触摸。可变电阻传感器2可以具有可变电阻值,例如随着应力、特定化学或生物分子的存在、入射光等而改变。
例如,如果可变电阻器传感器2具有随应力改变的可变电阻值,则其可以用于额外地确定用户在电容触摸传感器布置7上触摸的力量。
例如,如果可变电阻器传感器2具有随应力改变的可变电阻值,则其可以用于额外地确定包括电容触摸传感器布置7的设备10是否回弹性扭曲、如何回弹性扭曲以及何种程度地回弹性扭曲。
扭曲是本体通过扭转和/或弯曲的形变。由本体促进的扭曲程度取决于实施方式。回弹性扭曲意味着当固定在该状态下时本体被保持在其扭曲状态,并且当释放时返回至其平衡形状。
设备10包括被配置用于接收包括随时间改变分量的输入信号11的输入端。
如前参照图4所述,例如,输入信号11经由第一输入电容器114提供至部件102(图5B),或者经由多个第一输入电容器114提供至多个部件102(图5A)。设备10也包括被配置用于提供输出信号13的输出端,输出信号同时取决于电容触摸传感器布置7的电容以及可变电阻传感器2的电阻。
如前参照图4所述,例如,输出信号13经由第二输出电容器124从部件102提供(图5B),或者经由多个输出电容器124从多个部件102提供(图5A)。
在电容触摸传感器布置7内集成至少一个可变电阻器传感器2导致单个共同输出,其同时取决于电容触摸传感器布置7的电容以及可变电阻传感器2的电阻。
图8是示出了输出信号13的示例的阿干特图(Argand diagram),输出信号取决于电容触摸传感器布置7的电容以及可变电阻传感器2的电阻。
输出信号13具有实部Xo和虚部Yo。虚部具有超前实部π/2弧度的相位,也即它们是直交的(正交)。
因此能够处理输出信号13以确定实部Xo和虚部Yo。也能够分析实部Xo和虚部Yo以检测电容触摸传感器布置7的电容以及可变电阻传感器2的电阻的改变。这提供了有用的信息以区分包括诸如触摸、悬停、压力之类的输入的设备的弯曲、扭转和拉伸。
图9示出了包括集成可变电阻器传感器2的电容触摸传感器布置7的简单示例。
触摸传感器布置7可以如前参照图5所述而配置为多个并联部件102,每个串联连接至输入电容器114和输出电容器124。部件102的一个包括电容4,而部件102的另一个包括可变电阻器传感器2。
备选地,触摸传感器布置7可以如前参照图5B所述配置作为串联连接至输入电容器114和输出电容器124的单个部件102。单个部件102包括电并联的电容4和可变电阻器传感器2。
在该示例中,可变电阻器传感器2的电阻R1电并联连接至电容触摸传感器布置7的可变电容C1。设备的总阻抗为Z(R1)//Z(C1)。这可以表达为Xo(w,C1,R1)+j(w,C1,R1),其中w是频率。
因此能够在该示例以及其他示例中代数地或使用预存储校准数据将Xo和Yo的测量值的改变与C1和/或R1的改变相匹配。在一些情形中,可以需要测量作为w的不同数值的Xo和Yo。在图10、图11和图12中,电容触摸传感器布置7包括分布在区域之上的多个电容器单元36。当用户触摸了触摸传感器布置7时,电荷源自或汇集在用户处,从而改变触摸传感器布置7的一个或多个电容器单元的电容。识别哪些电容器单元已经改变电容,使得能够确定用户触摸的位置。
如果电容触摸传感器布置7包括分布在区域之上的多个电容器单元36,则一些或所有单元可以包括一个或多个可变电阻器传感器2。在图10和图11的示例中,单元包括单个电阻器传感器2,然而在图12的示例中,单元包括多个电阻器传感器2。
如果多于一个可变电阻器传感器4被集成在电容触摸传感器布置7内,则可变电阻器传感器4可以响应于相同或不同的感测到的参数。
如果多于一个可变电阻器传感器4被集成在电容触摸传感器布置7的电容器单元36内,则可变电阻器传感器4可以响应于相同或不同的感测到的参数。
可变电阻值传感器4可以具有例如随着应力、特定化学或生物分子的存在、光、温度等而改变的可变电阻。电容触摸传感器布置7包括共同共享了输入端3并且EIF154621输出端5的多个电容器单元36。在所示的示例中,多个电容器单元中的每个包括具有随着感测参数而变化的可变电阻的至少一个可变电阻器传感器2。然而,在一些实施例中,并非每个电容器单元36都具有可变电阻器传感器2。在一些实施例中,具有可变电阻器传感2的电容器单元36具有串联或并联连接的一个或多个可变电阻器传感器2。
多个电容器单元36中的每个包括与输入端3关联的第一电容器电极31,与输出端5相关联的第二电容器电极32,以及连接在第一电容器电极31和第二电容器电极之间的至少一个可变电阻器传感器2。可变电阻器传感器2因此电并联连接至由第一电容器电极31和第二电容器电极32所形成的电容器。
分立地测试每个电容器单元36。第一选择电路装置6切换以引导输入信号11至特定单元。第二选择电路装置8切换以从特定单元引导输出信号13。第一选择电路装置6和第二选择电路装置8同步以使得它们同时引导输入信号11至相同的“有效”电容器单元36以及从此引导输出信号13。
设备10也包括被配置用于提供输出信号13的输出端,输出信号同时取决于电容触摸传感器布置的有效单元的电容的电容以及有效单元中(如果有的话)可变电阻传感器2的电阻。
在图10中,第一选择电路装置6是双态开关,切换以引导输入信号11至两个电容器单元36之一。第二选择电路装置8是双态开关,切换以从两个电容器单元36之一引导输出信号13。
电容器单元36可以如前参照图5A所述配置为多个并联部件102,每个串联连接至输入电容器114和输出电容器124。多个并联部件102中的一个包括电容4,以及多个并联部件102中的另一个包括可变电阻器传感器2。
备选地,电容器单元36可以如前参照图5B所述配置作为单个部件102,串联连接至输入电容器114和输出电容器124。单个部件102包括电并联的电容4和可变电阻器传感器2。
在图11和图12中,电容器单元36设置作为阵列(网格)。电容触摸传感器布置7包括设置作为阵列的电容器单元36的分布式网络。在所示的示例中,阵列是规则的,包括规则间距的平行行和规则间距的平行列。在所示的示例中,阵列也是正交的,其中行垂直于列。然而,对于一些应用,阵列可以不是规则的和/或可以不是正交的。
第一选择电路装置6是切换以引导输入信号11至电容器单元36的行的多路复用器。第二选择电路装置8是切换以从电容器单元36的列引导输出信号13的多路复用器。每个行因此通过多路复用器6共享共同的输入端3,以及每个列通过多路复用器8共享共同的输出端5。
分立地测试每个电容器单元36。多路复用器6切换以引导输入信号11至单元36的特定“有效”行。多路复用器8切换以从单元的特定“有效”列引导输出信号13。第一选择电路装置6和第二选择电路装置8同步,使得它们同时将输入信号11引导至均处于有效行和有效列中的相同的“有效”电容器单元36以及从此引导输出信号13。
第一选择电路装置6被配置用于通过一系列的不同行对被提供输入信号11的行进行排序。在时间T2的时段T1中,可以使得每个行有效一次。第二选择电路装置8被配置用于通过一系列不同的列对从其接收输出信号13的列进行排序。在时间段T2中可以使得每个列有效一次。
应该知晓,尽管需要向行提供输入以及从列获取输出,其可以反转,以使得向列提供输入并且从行获取输出。取决于上下文,术语“行”和“列”因此可以互换。
在这些示例中,电容触摸传感器布置7包括设置作为包括行和列的规则阵列的电极的分布式网络。每个行具有电容和电阻的共同分布,并且每个列具有电容和电阻的共同分布。第一选择电路装置6被配置用于向电容触摸传感器布置7的第一部分选择性提供输入信号11,并且第二选择电路装置8被配置用于从电容触摸传感器布置7的第二部分选择性接收输出信号13。电容和电阻的共同分布中的改变因此可以被检测。
每个行包括第一多个互连的第一电极31,并且每个列包括第二多个互连的第二电极32,以及至少一个可变电阻器传感器4与每个行和/或列相关联。在所示的示例中,至少一个可变电阻器传感器2连接在每个行互连3与每个列互连5之间,其中行和列在此交叉,并且并联连接至由第一电极和第二电极所形成的电容器。
设备10包括被配置用于处理来自电容触摸传感器布置7的不同区域(单元)的输出信号13的处理电路装置22,每个区域(单元)具有集成的至少一个可变传感器,以确定对于不同区域的当前电容和对于不同区域的当前电阻。设备10包括被配置用于对于不同区域(单元)分析当前电容和当前电阻的分析电路装置24。
处理电路装置22和分析电路装置可以集成在模块20中或者它们可以分立地提供。
在图11中,每个电容器单元包括由输入电容器电极31和输出电容器电极32所形成的单个电容器。每个电容器单元36也包括电并联连接至由输入电容器电极31和输出电容器电极32所形成电容器的可变电阻器传感器4。
每个电容器单元36可以如前参照图5A所述配置作为多个并联部件102,每个并联部件102串联连接至输入电容器114和输出电容器124。多个并联部件102的一个包括电容4,以及多个并联部件102的另一个包括可变电阻器传感器2。
备选地,每个电容器单元36可以如前参照图5B所述配置作为单个部件102,串联连接至输入电容器114和输出电容器124。单个部件102包括电并联的电容4和可变电阻器传感器2。
备选地,电容器单元36的阵列可以配置作为单个部件102。每个行3可以经由输入电容器114而串联连接至多路复用器6。每个列4可以经由输出电容器124串联连接至多路复用器8。
在图12中,经由多路复用器6连接至输入端3的输入电容器电极31的行形成了输入电极阵列。在行之间以及在输入电容器电极31之间存在间距D。经由多路复用器8连接至输出端5的输出电容器电极32的列形成了输出电极阵列。在行之间以及在输出电容器电极31之间存在间距D。输入电极阵列和输出电极阵列是平行的并且沿行方向和列方向相互以D/2而偏移。输入电容器电极31和输出电容器电极32因此并未重叠,但是沿横向方向(在阵列的平面中)紧密靠近。
图13示意性示出了与输入电容器电极31n,m相关联的电容器单元36,其中n表示行而m表示列。输入电容器电极31n,m与分立不同的输出电容器电极相邻(参见图12)。左上侧存在一个32n-i,m,右上侧存在一个32n-1,m+i,左下侧存在一个32n,m,以及右下侧存在一个32n,m+i。输出电容器电极32n-i,m、32n-i,m+i、32n,m和32n,m+1中的每个与输入电容器电极31n,m横向配对以形成电容器4。
可变电阻器传感器2形成为电并联至每个电容器4。每个可变电阻器传感器4形成作为跨在输入电容器电极31n,m和配对的输出电容器电极32中的相应输出电容器电极之间的间隙的电桥。
间隔器34可以用于分隔在行和列交叉处的行中的输入电容器电极31之间的互连以及列中的输出电容器电极32之间的互连。间隔器可以是介电质。间隔器34也可以是压阻、力和压力敏感的,并且形成了可变电阻器传感器4。
每个电容器单元36可以如前参照图5A所述配置作为多个并联部件102,每个串联连接至输入电容器114和输出电容器124。多个并联部件102中的一个并联部件包括电容4,以及多个并联部件102的另一个并联部件包括可变电阻器传感器2。
备选地,电容器单元阵列的每个行3和每个列5可以配置作为单个部件102。每个行3可以经由输入电容器114串联连接至多路复用器6。每个列4可以经由输出电容器124串联连接至多路复用器8。
图14A和图14B示出了系统,包括用于向具有集成的至少一个可变电阻器传感器2的电容触摸传感器布置7提供输入信号11的信号发生器26,以及被配置用于检测包括至少实部的第一信号数值并且被配置用于检测包括至少虚部的第二信号数值的处理电路装置22,其中第一部分和第二部分具有已知的相位偏移。第一信号数值通常是输出信号13的实部Xo,以及第二数值通常是输出信号13的虚部Yo。
在图14A中,信号发生器26同时提供包括交变分量和静态分量的输入信号11。交变分量可以为单个频率或频率混合。
处理电路装置22包括低通滤波器40,过滤了输出信号13,从而阻断交变分量但是允许静态(dc)分量Xo通过。
处理电路装置22包括并联至低通滤波器40的高通滤波器42,其过滤了输出信号13,从而阻断静态(dc)分量但是允许交变(ac)分量Yo通过。整流器和滤波器44可以进一步用于处理滤波后的信号。
在图14A中,信号发生器26同时提供仅包括交变分量的输入信号11。交变分量可以为单个频率。
处理电路装置22包括锁定放大器50,其接收作为输入的输出信号13以及作为参考的输入信号11。其产生同相分量作为第一输出Xo,以及正交相移分量的作为第二输出Yo。
在取决于当前电阻的信号Xo和取决于当前电容的信号Yo已经由处理电路装置22隔离之后,可以分析它们。
分析电路装置24可以被配置用于针对不同的电容器单元36(位于不同区域处)分析当前电容和当前电阻以:
a)检测用户触摸输入的位置
b)估算由用户触摸输入施加的压力的幅度
c)估算由用户导致设备10的扭曲。
分析可以使用所存储的校准数据。
分析电路装置24可以被配置用于针对不同的区域/单元36分析当前电容Yo和当前电阻Xo以检测用户触摸输入的图案。
图案可以用于消除触摸输入与扭曲之间的歧义(disambiguation)。其也可以用于消除诸如弯曲和扭转之类的不同扭曲之间的歧义。其也可以用于估算由用户导致设备10的扭曲。
可以实线消除触摸输入与扭曲之间的歧义,因为当存在触摸输入时,触摸(电容改变)和应变(可变电阻改变)发生在相同区域(相同单元)。这示出在图17中。
当存在设备10的扭曲时,例如如图18中所示,用户弯曲设备所在的位置不同于用户固定设备10以施加扭曲力F的位置(A1,A2;B1,B2)。因此将存在区域C,此处没有触摸(电容改变)而有应变(可变电阻改变)。
当对于区域的当前电容和当前电阻指示了由用户进行的形变触摸时,对于区域的当前电容和当前电阻用于检测在区域处的用户触摸输入。
当对于区域的当前电容和当前电阻并未指示由用户进行形变触摸时,对于区域的当前电容和当前电阻可以用于确定设备10的扭曲。
消除扭曲之间的歧义可以通过分析应变(可变电阻改变)的空间分布而实线。分析电路装置可以被配置用于对于不同区域分析当前电容和当前电阻的空间分布以消除设备的不同扭曲的歧义。
例如,如果两个可变电阻器传感器间隔地位于共同平面中,则当设备在平面中弯曲时它们暴露于相反的应变。在弯曲外侧上的可变电阻器传感器经受了压缩(可变电阻减小),而在弯曲内侧上的另一可变电阻器传感器经受了膨胀(可变电阻增大)。
例如,如果可变电阻器传感器在共同平面中沿着直线分布,其中第一可变电阻器传感器朝向设备的第一边缘,第二可变电阻器传感器远离第一边缘并且远离设备的与第一边缘相对的第二边缘,以及第三可变电阻器传感器朝向设备的第二边缘,则当设备扭转时,平面也扭转。朝向边缘的第一和第三可变电阻器传感器经受膨胀(可变电阻增大),而第二可变电阻器传感器并未膨胀或者并未膨胀至相同程度。
仍然可以能够操作分析电路装置24以甚至在设备的扭曲期间检测新的触摸。当设备保持在扭曲状态下时,来自具有集成的至少一个可变电阻器传感器2的电容触摸传感器布置7的输出是恒定的,并且当扭曲稳定并且不变化时与恒定数值的偏离可以用于检测触摸。
可以能够在仅触摸模式下操作分析电路装置24,其中其仅对于不同区域分析当前电容以检测用户触摸输入的图案,以及一个或多个其他模式,其中针对不同区域的当前电阻和当前电容被用于检测其他参数。
分析电路装置24可以被配置用于对电阻值的缓慢变化进行补偿,例如作为环境温度的结果。
图17示出了穿过设备10的示例的一部分的示例性截面图。电容触摸传感器布置7和集成在电容触摸传感器布置7内的至少一个可变电阻器传感器2在该示例中是柔性的和可伸展的,能够承受超过5%的应变。电容触摸传感器布置7和集成在电容触摸传感器布置7内的至少一个可变电阻器传感器2可以是透明的。电容触摸传感器布置7的电极31、32分布在共形的、可伸展的隔膜60上,并且可以使用印制技术被施加至基板60。
基板60可以例如包括:聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚亚安酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),柔性玻璃,可伸展基板,例如弹性硅树脂(例如聚二甲基硅氧烷)或聚亚安酯。
包括电容器电极31、32、第一和第二输入电极112、116以及第一和第二输出电极122、126的电极可以由以下一个或多个形成:金属,银纳米线,碳纳米管网络,石墨烯衍生物,铟锡氧化物,石墨烯。
间隔器62分隔了电容器电极31、32。间隔器62可以是在电极之间的可扭曲介电质,当扭曲时,可扭曲介电质的介电特性改变。间隔器62可以例如是介电量子隧穿合成物,聚合物/弹性体,或离子凝胶。
集成在电容触摸传感器布置7内的可变电阻器传感器2可以由以下形成:金,石墨烯,碳纳米管和/或银纳米线。
例如,可变电阻器传感器2可以是金的迹线。例如,可变电阻器传感器2可以是具有小于50nm的宽度和/或厚度的金迹线。
如前所述,可以形成随着不同感测参数而改变的不同的可变电阻器传感器2。感测参数包括:应变,预定的生物或化学分子,入射光,环境温度等。
尽管图18示出了可以检测扭曲的设备10的示例,但是设备10的其他示例可以不检测扭曲,并且可变电阻器传感器2可以响应于除了应力之外的参数。基板60可以是刚性的。
图19示出了制造包括至少一个集成可变电阻器2的电容触摸传感器布置7的一个示例的方法70。
在步骤71处,选择性形成一个或多个第一电容器电极31。
在步骤72处,选择性形成一个或多个第二电容器电极32。
在步骤73处,在第一电容器电极31和第二电容器电极32之间形成至少一个可变电阻器传感器2。可以使用可以是透明的软性可形变材料形成可变电阻器传感器2。
第二电容器电极32由介电质与第一电容器电极分隔。在一些实施例但是并非全部实施例中,可变电阻器传感器2中的一些或所有可以设置用于在第一电容器电极31和第二电容器电极32之间提供分隔。
在步骤74处,形成了封装层。
方法也包括参照图6之前所述的方法200,用于形成连接至部件102的第一输入电容器114和第二输出电容器124,其中部件102是电容4和/或电阻2。
在一些实施例中,方法可以额外地包括:形成串联互连了不同电容器电极的电并联的第一互连,形成串联互连了不同第二电容器电极的电并联的第二互连。方法也可以包括,在第一和第二互连的不同配对之间形成可变电容器传感器2。每个可变电阻器传感器2具有大于流过与其相连的第一和第二互连的电流路径的组合电阻的电阻。至少一个可变电阻器传感器2可以形成为与由相邻第一和第二电极的配对所形成的每个电容器并联。
术语“连接”意味着可操作地耦合,并且可以存在任意数目的插入元件或其组合(包括不具有插入元件)。
之前所述的分析电路装置24可以使用指令实施,指令例如通过使用在通用或专用处理器中的、可存储在计算机可读存储媒介(盘,存储器等)上的、将要由该处理器62所执行的可执行计算机程序指令而实现硬件功能。
参照图15,配置处理器62以从存储器64读取并且向其写入。处理器62也可以包括由此由处理器62输出了数据和/或命令的输出接口,以及由此数据和/或命令输入处理器62的输入接口。
存储器64存储了包括当载入处理器62中时控制了设备10的工作的计算机程序指令的计算机程序66。计算机程序指令66提供了使得设备执行所述方法的逻辑和例行程序。处理器62通过读取存储器64能够载入并且执行计算机程序66。
设备10因此包括:至少一个处理器62;以及包括计算机程序代码66的至少一个存储器64,至少一个存储器64和计算机程序代码66被配置用于与至少一个处理器62一起使得分析电路如所述而执行。
计算机程序可以经由任何合适的输送机制68到达设备10。输送机制68可以例如是非临时计算机可读存储媒介,计算机程序产品,存储器装置,诸如小型盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用盘(DVD)的记录媒介,有形地实施了计算机程序66的制造商品。输送机制可以是被配置用于可靠地传输计算机程序66的信号。设备10可以作为计算机数据信号而传播或发射计算机程序66。
尽管存储器64示出为单个部件,其可以实施为一个或多个分立部件,一些或全部可以是集成的/可移除的,和/或可以提供永久/半永久/动态/高速缓存的存储。
涉及“计算机可读存储媒介”、“计算机程序产品”、“有形实施的计算机程序”等或者“控制器”、“计算机”、“处理器”等应该理解为不仅包括具有不同架构的计算机,诸如单/多处理器架构和时序(冯诺伊曼)/并行架构,而且也包括专用电路,诸如现场可编程门阵列(FPGA),专用集成电路(ASIC),信号处理装置和其他处理电路。涉及计算机程序、指令、代码等应该理解为包括用于可编程处理器或固件的软件,诸如例如,硬件装置的可编程内容,不论用于处理器的指令、或用于固定功能装置的配置设置、门阵列或可编程逻辑器件等。
如在该申请中所使用的,术语“电路”涉及以下所有:
(a)仅硬件电路实施方式(诸如仅在模拟和/或数字电路中的实施方式)以及
(b)电路和软件(和/或固件)的组合,诸如(如可应用的):
(i)处理器的组合或
(ii)处理器/软件(包括一起工作使得诸如移动电话或服务器的设备执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器)以及
(c)电路,诸如即便软件或固件不实际存在也需要软件或固件用于操作的、微处理器或微处理器的一部分。
该“电路”的定义适用于在包括任何权利要求的本申请中的该术语的所有使用。作为另一示例,如在本申请中所使用的,术语“电路”也将覆盖纯处理器(或多个处理器)或处理器的一部分以及其(或它们的)附属软件和/或固件的实施方式。术语“电路”也例如并且如果可应用于特定权利要求要素则包括用于移动电话或服务器中类似集成电路、蜂窝网络装置或其他网络装置的基带集成电路或应用处理器集成电路。
如在此所使用的“模块”涉及排除了由终端制造者或用户所添加的某些部分/部件的单元或设备。
图6和图19中所示的步骤并非必须暗示对于步骤存在所要求的或优选的顺序,并且可以改变步骤的顺序和设置。此外,可以能够省略一些步骤。
尽管已经参照各个示例在之前段落中描述了本发明的实施例,应该知晓的是,可以不脱离请求保护的本发明的范围而对给定示例做出修改。
例如,尽管所示的如上所述示例的一些(例如图9)具有电并联至电容触摸传感器布置7的可变电容器C1的可变电阻器传感器2的电阻R1,在其他设置中,可变电阻器传感器2的电阻R1可以与电容触摸传感器布置7的可变电容C1串联连接。可变电阻器传感器2至触摸传感器布置7的电容器的电连接可以因此通过电并联连接或电串联连接。
在之前说明书中描述的特征可以用于除了明确所述的组合之外的其他组合。
尽管已经参照某些特征描述了功能,那些功能可以由不论是否描述的其他特征而执行。
尽管已经参照某些实施例描述了特征,那些特征也可以存在于不论是否描述的其他实施例中。
当努力在前述说明书中着重关注相信认为是特别重要的本发明的那些特征时,应该理解的是,申请人请求保护此前涉及的和/或附图中示出的任何可专利的特征或特征组合,不论是否已经特别强调了这些。

Claims (48)

1.一种电子设备,包括:
柔性基板;
部件,由所述柔性基板支撑;
第一输入电极,由所述柔性基板支撑并且被配置用于与第二输入电极形成第一电容器并且被配置用于经由所述第一电容器向所述部件提供输入;
第一输出电极,由所述柔性基板支撑并且被配置用于与第二输出电极形成第二电容器并且被配置用于经由所述第二电容器从所述部件提供输出。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述部件、所述第一输入电极和所述第一输出电极是柔性的。
3.根据权利要求2所述的电子设备,其中,所述第二输入电极和所述第二输出电极是柔性的。
4.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述第一输入电极、所述部件和所述第一输出电极占据共同的层。
5.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述第一输入电极和所述第二输入电极占据不同的层。
6.根据权利要求5所述的电子设备,其中,所述第一输入电极和所述第二输入电极被设置作为平行平板电容器。
7.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述第一输出电极和所述第二输出电极占据不同的层。
8.根据权利要求7所述的电子设备,其中,所述第一输入电极和所述第二输入电极被设置作为平行平板电容器。
9.根据权利要求7所述的电子设备,其中,所述第二输入电极和所述第二输出电极占据不同的层。
10.根据权利要求7所述的电子设备,其中,所述第二输入电极和所述第二输出电极占据相同的层。
11.根据权利要求1所述的电子设备,进一步包括被配置用于在所述第二输入电极处提供随时间改变的输入信号的驱动电路装置。
12.根据权利要求11所述的电子设备,进一步包括被配置用于在所述第二输出电极处检测随时间改变的输出信号的检测电路装置。
13.根据权利要求12所述的电子设备,其中,所述检测电路装置被配置用于至少检测复阻抗。
14.根据权利要求1所述的电子设备,其中,在检测频率处,可从总组合阻抗对测量的影响而解得所述部件的电阻抗对测量的影响。
15.根据权利要求14所述的电子设备,其中,在检测频率处,所述部件的电阻抗随着至少一个参数而改变。
16.根据权利要求1所述的电子设备,其中,在检测所述部件的阻抗所在的检测频率处,所述第一电容器具有响应于第一参数的改变而改变的电阻抗,该电阻抗小于响应于所述第一参数的改变而改变的所述部件的电阻抗。
17.根据权利要求16所述的电子设备,其中,在检测所述部件的阻抗所在的检测频率处,所述第二电容器具有响应于第一参数的改变而改变的电阻抗,该电阻抗小于响应于所述第一参数的改变而改变的所述部件的电阻抗。
18.根据权利要求1所述的电子设备,其中,在检测所述部件的阻抗所在的检测频率处,所述第一电容器具有响应于第二参数的改变而改变的电阻抗,该电阻抗小于响应于所述第二参数的改变而改变的所述部件的电阻抗,以及所述第二电容器具有响应于第二参数的改变而改变的电阻抗,该电阻抗小于响应于所述第二参数的改变而改变的所述部件的电阻抗。
19.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述部件包括具有随着感测的参数改变的电容的电容器。
20.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述部件包括具有随着感测的参数改变的电阻的电阻器。
21.根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述部件具有当用户手指触摸或接近所述设备时改变的电容。
22.根据之前权利要求中任一项所述的电子设备,其中,所述部件、所述第一输入电极和所述第二输出电极是表面安装的和/或印制/压印/挤压的。
23.根据权利要求22所述的电子设备,其中,所述第二输入电极和所述第二输出电极是表面安装的和/或印制的。
24.根据权利要求1所述的电子设备,包括多个部件,其中每个部件由所述柔性基板支撑,其中每个部件被配置用于经由第一电容器接收输入并且用于经由第二电容器提供输出,其中每个部件被配置用于感测不同的参数。
25.根据权利要求1或23所述的电子设备,其中,所述柔性基板覆盖在柔性显示器上方。
26.根据权利要求1或23所述的电子设备,其中,所述柔性基板包括多个穿孔。
27.根据权利要求1-21中任一项所述的电子设备,其中,所述部件、所述第一输入电极和所述第二输出电极是透明的。
28.根据权利要求27所述的电子设备,其中,所述第二输入电极和所述第二输出电极是透明的。
29.根据权利要求23所述的电子设备,其中,所述部件是电容触摸传感器布置的全部或一部分,所述电容触摸传感器布置被配置为具有当用户手指触摸或接近所述电容触摸传感器布置时改变的可变电容。
30.一种电子设备,包括:
柔性基板;
部件,由所述柔性基板支撑;
第一输入电极,由所述柔性基板支撑并且被配置用于与第二输入电极形成第一输入电容器,所述第二输入电极被配置用于从驱动电路接收随时间可变的信号;以及
第一输出电极,由所述柔性基板支撑并且被配置用于与第二输出电极形成第二输出电容器,所述第二输出电极被配置用于向检测电路提供随时间可变的输出信号。
31.根据权利要求30所述的电子设备,其中,所述部件是电容触摸传感器布置的全部或一部分,所述电容触摸传感器布置被配置为具有当用户手指触摸或接近所述电容触摸传感器布置时改变的可变电容。
32.根据权利要求31所述的电子设备,其中,所述电容触摸传感器布置包括至少一个可变电阻器传感器,其中所述可变电阻器传感器具有随着感测的参数而改变的可变电阻。
33.根据权利要求32所述的电子设备,其中,所述电容触摸传感器布置和至少一个可变电阻器被配置用于经由所述第一输出电极提供单个输出信号,所述单个输出信号同时取决于所述电容触摸传感器布置的电容以及所述至少一个可变电阻器的电阻。
34.根据权利要求32所述的电子设备,其中,所述电容触摸传感器布置和集成在所述电容触摸传感器布置内的至少一个可变电阻器传感器是柔性和可伸展的,能够承受超过5%的应变。
35.根据权利要求31所述的电子设备,其中,所述电容触摸传感器布置包括在共形的可伸展隔膜上的电极的分布式网络。
36.根据权利要求35所述的电子设备,其中,所述部件是电极的所述分布式网络的全部或一部分。
37.根据权利要求31所述的电子设备,其中,所述电容触摸传感器布置包括被设置为行和列的阵列的多个电容器单元,其中每个单元的行共同共享输入并且每个单元的列共同共享输出。
38.根据权利要求37所述的电子设备,其中,所述部件是电容器单元的全部或一部分。
39.根据权利要求31所述的电子设备,其中,所述电容触摸传感器布置包括被设置作为包括行和列的规则阵列的电极的分布式网络,其中每个行具有电容和电阻的共同分布,以及每个列具有电容和电阻的共同分布。
40.根据权利要求39所述的电子设备,其中,所述部件是所述分布式网络的全部或一部分。
41.根据权利要求40所述的电子设备,其中,每个行共享共同输入并且每个列共享共同输出,其中每个行包括第一多个互连的第一感测电极,以及其中每个列包括第二多个互连的第二感测电极,以及至少一个可变电阻器与每个行和/或列关联,以及其中至少一个可变电阻器传感器连接在每个行和每个列之间,所述行和所述列在此交叉,并且与由第一感测电极和第二感测电极所形成的电容器并联连接,其中所述第一感测电极和所述第二感测电极不重叠。
42.根据权利要求31所述的电子设备,进一步包括:被配置用于处理来自所述电容触摸传感器布置的不同区域的输出信号的电路装置,每个区域具有集成的至少一个可变传感器,所述电路装置用于确定对于不同区域的当前电容和对于不同区域的当前电阻;
被配置用于对于不同区域分析当前电容和当前电阻的分析电路装置。
43.根据权利要求42所述的电子设备,其中,所述分析电路装置被配置用于对于所述不同区域分析所述当前电容和所述当前电阻:
以检测用户触摸输入并估算由所述用户触摸输入所施加的压力的幅度,和/或
以检测用户触摸输入的图案并且估算由用户导致的所述设备的扭曲。
44.一种制造包括部件的设备的方法,包括:
在柔性基板上在如下位置处选择性形成至少一个第一输入电极,该位置使得至少一个第一输入电极在所制造的设备中与第二输入电极形成第一电容器;
在所述柔性基板上在如下位置处选择性形成至少一个第一输出电极,该位置使得所述至少一个第一输出电极在所制造的设备中与第二输出电极形成第二电容器;以及
选择性形成电连接在所述第一输入电极和所述第一输出电极之间的至少一个部件;
其中所述第一输入电极被配置成经由所述第一电容器向所述部件提供输入,以及所述第一输出电极被配置成经由所述第二电容器从所述部件提供输出。
45.根据权利要求44所述的方法,进一步包括:
在共同层中选择性形成所述第一输入电极、所述部件和所述第一输出电极;
在与所述共同层不同的层中选择性形成所述第二输入电极;以及
在与所述共同层不同的层中选择性形成所述第二输出电极。
46.根据权利要求44或45所述的方法,其中,所述第一输入电极和所述第二输入电极被设置作为平行平板电容器。
47.根据权利要求44或45所述的方法,其中,所述第一输出电极和所述第二输出电极被设置作为平行平板电容器。
48.根据权利要求44或45所述的方法,进一步包括,形成封装层。
CN201480016523.3A 2013-02-06 2014-02-05 包括柔性基板和由柔性基板支撑的部件的设备 Active CN105144049B (zh)

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