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    • 专利摘要:
    本發明提供一種包含一評估裝置(E)及一電容感測器之一電極組態之印刷電路板(P)，其中該電極組態具有彼此疊置地配置且彼此間隔之至少兩個電極，該至少兩個電極各自由該印刷電路板(P)之至少一個導電層之部分形成，且其中該電極組態之至少一個電極係經由該印刷電路板(P)之一導體路徑與該評估裝置(E)耦合。此外，提供一種包含根據本發明之至少一個印刷電路板(P)之電手持式裝置。
    公开号:TW201316855A
    申请号:TW101122553
    申请日:2012-06-22
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Stefan Burger
    申请人:Microchip Tech Germany Ii Gmbh；
    IPC主号:G01R1-00
    专利说明:
    包含一電容感測器之一電極組態之印刷電路板
    本發明係關於一種包含一評估裝置及一電容感測器之至少一個電極組態之印刷電路板以及關於一種包含根據發明之至少一個印刷電路板之電手持式裝置。
    電手持式裝置(舉例而言，行動無線電單元、電腦滑鼠、遠端控制件或諸如此類)正越來越多地具備電容觸碰感測器及近接感測器以分別偵測一手對手持式裝置之一接觸或一手朝向手持式裝置之一接近，及在與手持式裝置之一接觸或朝向手持式裝置之一接近時啟動一預定裝置功能。
    電容感測器(諸如在電手持式裝置中所使用之彼等電容感測器)實質上由一評估裝置及分別與該評估裝置耦合之若干個電極或感測器電極組成。在如此做時，電極係單獨製造或組裝的且係配置於特別為電極提供之一剛性或撓性印刷電路板上。電極或在其上配置有電極之印刷電路板分別經由插入式連接連接至亦配置於一印刷電路板上之評估裝置。
    在如此做時，對於在其上配置有電極之印刷電路板及對於插入式連接之一缺點係招致額外成本。在成本極敏感之應用中，此等額外成本可導致放棄一電容感測器之使用。另外，一電容感測器裝置之上文所闡述之設計導致製造一電手持式裝置之努力及成本亦增加之事實，此乃因製造需要額外工作步驟以一方面製作包含配置於其上之電極之印刷電路板，且另一方面將電極或印刷電路板分別與評估裝置耦合。
    為了減少用於製造電容感測器裝置(特定而言，手持式裝置)之時間及努力以及成本，已知簡化包含配置於其上之電極之印刷電路板之設計及製造製程。舉例而言，每當可能時，僅使用在背側上不具有一接地表面之單側印刷電路板。此外，藉助於將導電色彩施加至一成本效益載體材料上來製作電極係可行的。舉例而言，在又一替代實施例中，可將電極實現為經刺穿金屬片部件。
    此外，已知藉由提供成本效益替代方案而非上文所提及之插入式連接(舉例而言，彈簧或導電彈性體作為連接元件來連接電極或在其上配置有電極之印刷電路板與評估裝置)來減少用於製造電容感測器裝置之時間及努力以及成本。
    以此方式，可減少一電容感測器裝置之材料成本，然而，用於製造電容感測器裝置之時間及努力以及成本分別實質上保持相同，以使得藉助於所提及之方法，無法實質上減少用於製造包含至少一個電容感測器之一電手持式裝置之努力。 本發明之目標
    本發明之目標係提供一電容感測器裝置(特定而言，電手持式裝置)之解決方案，與先前技術相比，該等解決方案提供一電容感測器及一電手持式裝置之一更簡單且更具成本效益製造製程。 根據本發明之解決方案
    藉由根據本發明之一印刷電路板以及根據本發明且根據獨立技術方案之包含至少一個印刷電路板之一電手持式裝置來達到目標。本發明之有利實施例係在各別附屬技術方案中給出。
    根據彼情況，提供一種包含一評估裝置及一電容感測器之至少一個電極組態之印刷電路板，其中該電極組態具有彼此疊置地配置且彼此間隔之至少兩個電極，該至少兩個電極各自由該印刷電路板之至少一個導電層之部分形成，且其中該電極組態之至少一個電極係經由該印刷電路板之一導體路徑與該評估裝置耦合。
    該電極組態之該等電極可經由該印刷電路板之一導體路徑與該評估裝置耦合。
    該電極組態可具有配置於一上部電極與一下部電極之間的一第三電極，其中該上部電極及該下部電極中之一個電極可操作為一傳輸電極且該上部電極及該下部電極中之各別另一電極可操作為一接收電極，且其中該第三電極可操作為一補償電極及/或一接地電極。
    該電極組態亦可具有配置於一上部電極與一下部電極之間的一第三電極，其中該上部電極及該下部電極可分別操作為一接地電極且其中該第三電極可操作為一負載電極。
    該電極組態可具有配置於該電極組態之該上部電極與該下部電極之間的至少另一個電極，且其中配置於該上部電極與該下部電極之間的該兩個電極中之一者可操作為一補償電極且配置於該上部電極與該下部電極之間的該兩個電極中之各別另一者可操作為一接地電極。
    該至少一個電極組態可在該印刷電路板之邊緣區域處配置於其上。
    該印刷電路板上之該邊緣區域處之該至少一個電極組態之該配置可經選擇以使得該電極組態之至少一個電極一直延伸至該印刷電路板之完成邊界。
    該電極組態之至少一個電極可至少部分地圓周圍繞該印刷電路板配置。
    該電極組態之至少兩個電極可由該印刷電路板之同一導電層之部分形成。
    該電極組態之該等電極中之至少一者或至少另一個電極可藉助於配置於該印刷電路板之該邊緣處之表面處之一導電層形成。
    該印刷電路板可具有配置於該邊緣區域處之至少兩個電極組態，該至少兩個電極組態較佳地在該印刷電路板之兩個相對完成邊界處，其中一個電極組態之至少一個電極可操作為一傳輸電極且另一電極組態之至少一個電極可操作為一接收電極。
    該電極組態之至少兩個電極可負載有不同交流電信號。
    該評估裝置可在至少兩種操作模式中操作，其中取決於該評估裝置之該操作模式，該電極組態之若干個該等電極各自負載有一交流電信號。
    該印刷電路板可係一雙側印刷電路板，其中該電極組態之該等電極中之至少一者係配置於該印刷電路板之上部側處且該電極組態之該等剩餘電極係配置於該印刷電路板之下部側處。
    該印刷電路板至少部分地可形成為撓性的。
    至少另一個電極可配置於該印刷電路板上，該至少另一個電極不直接與該評估裝置耦合且其可以一電容或電流方式與該電極組態之至少一個電極耦合。
    該至少另一個電極可由該印刷電路板之一導電層之部分形成。
    此外，本發明提供一種包含至少一個印刷電路板之電手持式裝置。
    該手持式裝置可包含在外殼之內部側處之導電層，其中此等導電層中之至少一者可以一電容或電流方式與根據本發明之該印刷電路板之該電極組態之至少一個電極耦合。
    舉例而言，該電手持式裝置可係一智慧電話、一行動無線電單元、一蜂巢電話、一電腦滑鼠、一遠端控制件、一數位相機、一行動迷你電腦、一平板PC或另一電手持式裝置。
    本發明之其他細節及特性以及本發明之特定例示性實施例源自以下說明連同圖式。
    根據本發明，一電容感測器之電極組態係整合至亦包含該電容感測器之評估裝置之印刷電路板中。該電極組態具有彼此疊置地配置且彼此間隔之至少兩個電極，其中該等電極各自由包含數個導電層之印刷電路板之一導電層之部分形成。該電極組態之電極各自經由一導體路徑與電容感測器之評估裝置耦合，其中該等導體路徑較佳地亦由印刷電路板之一導電層之部分形成。藉由一交流電信號加負載於至少一個電極，以使得在此電極處形成一交流電場。
    在此處未展示之本發明之又一實施例中，一電容感測器之電極組態可整合至一第一印刷電路板中，而該電容感測器之評估裝置係配置於一第二印刷電路板上。而且在此情形中，該電極組態具有彼此疊置地配置且彼此間隔之至少兩個電極，其中該等電極各自由具有數個導電層之第一印刷電路板之一導電層之部分形成。舉例而言，該兩個印刷電路板可經由插入式連接而彼此連接。另一選擇係，第一印刷電路板亦可經由一插入式連接而直接與評估裝置耦合。
    藉助於彼此疊置地配置且彼此間隔之電極，分別提供整合至印刷電路板中之一堆疊式或分層式感測器電極或電極單元。
    以一有利方式，電容感測器裝置之電極如此可與其他導電結構(舉例而言，導體路徑)一起在一個工作步驟中製造於印刷電路板上。跟據彼情況，製造包含配置於其上之感測器電極之單獨板不適用。此外，不需要連接元件(如舉例而言，插入式連接或彈簧)來連接電極與其上配置有電容感測器之評估裝置之印刷電路板，此一方面導致一顯著成本減少且另一方面導致電容感測器系統之一較簡單製作。
    較佳地，選擇具有至少兩個導電層之所謂的多層印刷電路板。在本發明之一實施例中，亦可使用在印刷電路板之兩側(上部側及下部側)上具有若干個導電層之印刷電路板，如舉例而言關於圖6所展示。
    較佳地，堆疊式或分層式電極之電極組態係在邊緣區域處配置於印刷電路板上。此意指電極各自由在印刷電路板之一導電層之邊緣區域處之區形成。以此方式，各自配置於邊緣區域處之電極組態之電極一直延伸至印刷電路板之完成邊界，如舉例而言關於圖1b所展示。
    然而，當電極組態之僅一個電極朝向印刷電路板之完成邊界一直延伸，而電極組態之其他電極距印刷電路板之完成邊界具有一特定距離(約0.2 mm)時係有利的。以此方式，避免在研磨期間在印刷電路板之邊緣區域處，導電晶片可在兩個電極之間形成一短路。然而，數個電極亦可朝向印刷電路板之完成邊界一直延伸，前提條件係導電材料不會在該等電極之間形成一短路。在朝向印刷電路板之完成邊界一直延伸之電極之約0.5 mm或更大之一電極距離之情況下，亦可在研磨期間在印刷電路板之邊緣區域處確保導電晶片無法在兩個電極之間形成一短路。
    電極組態及電極組態之電極分別配置於印刷電路板處以使得由其形成之交流電場較佳地朝向側面傳播，尤佳地僅朝向側面傳播且特定而言可受自側面之一接近影響。
    在下文中，關於圖1a至圖7b，其展示根據本發明之一印刷電路板之例示性實施例，該印刷電路板之該等例示性實施例各自包含分別彼此疊置地配置且彼此間隔(此欲意指以一堆疊式方式)之三個或四個電極及電極層。然而，根據本發明，亦可提供包含分別彼此疊置地配置之僅兩個電極及電極層或包含彼此疊置地配置之四個以上電極之電極組態。
    並且，可藉助於印刷電路板之同一導電層之部分形成數個電極，以使得數個電極可配置於電極組態之一電極層中。一電極層之此等電極可配置於印刷電路板之不同邊緣處。
    圖1a以一俯視圖、一側視圖及一前視圖展示根據本發明之一印刷電路板P之一第一例示性實施例。印刷電路板P(多層PCB)實質上由在其之間各自配置有一電隔離材料之數個導電層構成。提供該等導電層以製造電極以及導體路徑。一電容感測器裝置之一評估裝置E配置於印刷電路板P上。除評估裝置E之外，亦可配置其他電組件及電子組件(舉例而言，一電手持式裝置之一微控制器)。
    在印刷電路板P上之邊緣區域處提供有彼此疊置地配置且彼此間隔之三個電極A、B及C，以使得該等電極共同形成一分層式或堆疊式感測器電極或電極單元。電極本身各自由印刷電路板之一導電層之部分形成。在圖1a中所展示之實例中，印刷電路板P包含在每一情形中藉以形成電極組態之一電極之至少三個導電層。如自前視圖及在側視圖中可見，下部電極C係由印刷電路板P之下部導電層之一部分形成，上部電極A係由印刷電路板P之上部導電層之一部分形成，且配置於電極A與電極C之間的電極B係由配置於下部導電層與上部導電層之間的印刷電路板P之一導電層之一部分形成。電極A、B及C各自藉助於一導體路徑LB與電容感測器之評估裝置耦合。導體路徑LB較佳地亦由印刷電路板P之各別導電層形成。
    然而，上部電極A不必必須由印刷電路板P之最上部或最外部導電層形成。電極組態之電極亦可藉助於位於內側的印刷電路板P之導電層形成。舉例而言，包含一個5層多層PCB中之三個電極之根據本發明之一電極組態之三個電極可藉助於印刷電路板P之第二、第三及第四導電層形成。
    如自圖1a可見，下部電極C及上部電極A實質上具有相同尺寸，而配置於電極A與電極C之間的電極B比電極A及C更寬以及亦更長。舉例而言，電極A及C各自可具有2 mm之一寬度及約40 mm之一長度，而電極B可具有4 mm之一寬度及約45 mm之一長度。當然電極亦可大於或小於此處所展示之電極，此最終取決於電容感測器裝置之特定應用或特定要求。
    印刷電路板P之導電層及因此電極組態之電極亦可包含銅。個別電極之間的距離(舉例而言)可係150 μm且個別電極之厚度(舉例而言)可係35 μm，其中此處電極之距離及厚度同樣取決於電容感測器裝置之特定要求。
    在圖1a中所展示之電極組態之情況下，電極A係用作一傳輸電極，電極B係用作一補償電極且電極C係用作一接收電極。評估裝置E可經設計以各自藉助一交流電信號加負載於電極A以及電極B且在電極C處分接一電信號。供應至電極A及B之交流電信號可關於相位及/或振幅不同。另一選擇係，電極B亦可用作接地電極或可與評估裝置之接地耦合。
    圖1b展示包含根據本發明之一電極組態之根據本發明之一印刷電路板P的一邊緣區段。如此處可見，電極組態之電極A、B及C各自一直延伸至印刷電路板P之完成邊界K。以此方式，在邊緣區域處接近印刷電路板P之一物件(舉例而言，一手指)操縱在邊緣區域處形成之電通量線係可行的，此可藉助於評估裝置E來偵測或分析。
    在圖1b中所展示之實例中，電極A係操作為傳輸電極，電極C係操作為接收電極且電極B係操作為補償電極，如已關於圖1a闡述。當傳輸電極A以及補償電極B負載有一交流電信號時，則自傳輸電極A及補償電極B發射耦合至接收電極C中之實質上配置於邊緣區域處之一交流電場。較佳地，交流電場實質上係相對於印刷電路板P之完成邊界K垂直發射。以此方式，亦確保朝向印刷電路板橫向地接近之一手指操縱交流電場，取決於電容感測器裝置之實施例，此導致電極A與電極C之間的電容耦合之一減小或一增加。然而，自上方或下方接近印刷電路板之邊緣區域之一手指僅極小地影響或完全不影響如此形成之交流電場。
    圖2展示包含一評估裝置E及一電容感測器之一電極組態之根據本發明之一印刷電路板之又一例示性實施例。此處同樣地，電極組態之電極係彼此疊置地配置且彼此間隔。此外，電極組態之電極係配置於印刷電路板P之邊緣區域處。
    與圖1a及圖1b中所展示之實例相比而言，此處之電極組態具有四個電極A、B、C及D，其中電極B及D係由配置於上部導電層與下部導電層之間的印刷電路板P之中部導電層之部分形成。
    在圖2中所展示之例示性實施例中，電極B係操作為補償電極且電極D係操作為接地電極。較佳地，評估裝置E可在數種操作模式中操作，以使得使用此處所展示之電極組態，一方面可實施電容感測器裝置之一校準且另一方面可實施一接近或一接觸之一偵測。在校準動作期間，可將一電信號供應至補償電極B，其中功能實質上係如關於圖1b所闡述。在一接近或一接觸之偵測期間，電極B亦可操作為接地電極。
    在一接近或一接觸之偵測期間，量測電極組態之電極A與電極C之間的電容耦合。當另外一第二電極組態係配置於印刷電路板P之相對邊緣區域處時，亦可量測一個電極組態之電極A與另一電極組態之電極C之間的一電容耦合，則此在(舉例而言)欲偵測手持式裝置之一握持時係有利的。
    圖3展示包含一評估裝置E及一電極組態之根據本發明之一印刷電路板，該電極組態包含彼此疊置地配置且彼此間隔之四個電極A、B、C及D。與圖2中所展示之例示性實施例相比而言，此處之電極B及D各自由彼此疊置地配置之兩個導電層之一部分形成，以使得實質上提供包含四個電極層之一電極組態。此處之電極B係操作為一補償電極且電極D係操作為一接地電極，其中效應實質上等於如關於圖2所闡述之效應。
    圖4展示包含分別在邊緣區域處配置於一印刷電路板P上之四層電極或電極組態SE1至SE4之印刷電路板P。在此情形中，電極組態SE1至SE4可如關於圖1a至圖3所展示地設計。
    可提供電極組態SE1及SE2以偵測一電手持式裝置之一握持，如此處已關於圖2闡述。舉例而言，在一握持之偵測期間，電極組態SE2可操作為一傳輸器且電極組態SE1可操作為一接收器。在操作為一傳輸器之電極組態SE2之情況下，某些或所有電極可負載有一交流電信號，以使得在經由握持手持式裝置之手耦合至接收器中(亦即，耦合至電極組態SE1中)之某些或所有電極處發射一交流電場。在操作為一接收器之電極組態SE1之情況下，某些或所有電極可操作為接收電極。
    此外，亦可分別提供兩層電極及電極組態SE1及SE2以偵測朝向各別電極組態之一接近，如舉例而言關於圖1b所闡述。
    當電極組態SE1及SE2所連接至之評估裝置可在至少兩種不同操作模式(其中在一種操作模式中可偵測手持式裝置之一握持且在另一操作模式中可偵測朝向各別電極組態之一接近)中操作時係有利的。取決於各別操作模式，一電極組態之電極各自可負載有不同交流電信號。
    舉例而言，電極組態SE3及SE4可用作電容鍵按鈕，其中兩個電極組態各自可如關於圖1b所闡述地操作。
    圖5展示包含一電容感測器之一電極組態之根據本發明之一印刷電路板P之一例示性實施例，其中中部電極B係圓周圍繞印刷電路板P且在印刷電路板P上之邊緣區域處配置。上部電極部分地係圓周圍繞印刷電路板P配置且配置於印刷電路板P上之邊緣區域處，其中上部電極係由電極段A、A'、A"及A'''形成。另一選擇係，電極組態之電極中之僅某些電極以一圓周方式圍繞印刷電路板P配置係可行的。此外，舉例而言，在其中印刷電路板P之邊緣區域之預定義區可能不具備導電層之情形(舉例而言，出於製作製程之原因)中，電極組態之電極僅部分地圓周圍繞印刷電路板P配置係可行的。
    圖6以一剖面圖展示根據本發明之一印刷電路板P之又一例示性實施例。此處之印刷電路板P係由包含各自在下部側U處以及在上部側O處之若干個導電層L之一非導電載體材料T構成。在如此層壓於兩側上之一印刷電路板之情況下，根據本發明之電極組態可由在印刷電路板之上部側處之導電層以及由在印刷電路板之下部側處之導電層形成。
    另一選擇係，如圖6中所展示，電極組態之某些電極由印刷電路板P之上部側O上之導電層形成且電極組態之其他電極由印刷電路板P之下部側U處之導電層形成亦係可行的。舉例而言，根據本發明之一電極組態之電極A可由印刷電路板P之上部側O處之最上部導電層之部分形成且電極B及C各自可由印刷電路板P之下部側U處之兩個最上部導電層之部分形成。
    關於圖1a至圖6，闡述其中在每一情形中各別電極組態之電極係由印刷電路板P之一導電層之部分形成之各別印刷電路板P。除經由導體路徑LB與電容感測器之評估裝置耦合之由印刷電路板P之導電層之部分形成之電極之外，亦可提供不直接與評估裝置E耦合之其他電極。此等其他電極各自亦可由印刷電路板P之一導電層之部分形成。另一選擇係，此等其他電極亦可藉助於另外施加至印刷電路板P之一導電材料形成。此等其他電極較佳地相對於電極組態之電極配置以使得可將其帶入至與電極組態之至少一個電極之一電容耦合中。舉例而言，在如此做時，可改變電極組態之各別電極之有效表面或電容。然而，此等其他電極亦可以一電流方式與根據本發明之電極組態之至少一個電極耦合。
    圖7a以一俯視圖及以一剖視圖展示根據本發明之一印刷電路板，該印刷電路板包含配置於其之一側壁處之一額外電極VE。舉例而言，此額外電極VE可應用為導電漆。此外，此處之電極VE係以電流方式與電極組態之上部電極A耦合，以使得電極A之有效電極表面增加，此在電極A操作為一傳輸電極之情形中對應於在電極A處所發射之交流電場之一放大。當電極A係操作為一接收電極時，額外電極VE增加有效耦合表面。
    為了將額外電極VE與電極組態之電極A以電流方式耦合，使電極A至少部分地一直延伸至印刷電路板P之完成邊界K可係有利的，如在俯視圖中可見。此外，較佳地選擇額外電極VE之寬度及其相對於電極A之位置以使得其不會覆蓋其他電極B及C。
    亦可在印刷電路板之側壁處提供其他額外電極，其中每一額外電極可以電流方式與電極組態之一各別電極耦合。
    圖7b展示根據本發明之一印刷電路板，該印刷電路板包含額外配置於其之一側壁處之兩個電極VE1及VE2。電極VE1係以電容方式(電容C1)與上部電極A耦合且電極VE2係以電容方式(電容C2)與下部電極C耦合。此外，亦可提供可以電容方式與中部電極B耦合之一第三額外電極。與電極組態之電極之電容耦合具有超過電流耦合(參見圖7a)之如下優點：電極組態之電極不必一直延伸至印刷電路板P之完成邊界K且在印刷電路板P之研磨期間不存在導電顆粒在電極組態之數個電極之間形成一短路之風險。
    此外，較佳地選擇額外電極VE1及VE2之寬度以及其分別相對於電極A及電極C之位置以使得其不會覆蓋中部電極B。
    在此處未展示之又一實施例中，配置於印刷電路板之一側壁處之額外電極中之某些額外電極可以電流方式與電極組態之電極耦合，且配置於印刷電路板之一側壁處之額外電極中之某些額外電極可以電容方式與電極組態之電極耦合。實際上使用哪種耦合類型(電流、電容或兩者之一組合)實質上取決於電容感測器系統之特定要求。
    另外，可靠近印刷電路板P配置之其他組件之導電結構可以電容方式與電極組態之電極耦合。舉例而言，以此方式，施加至外殼之一內部側之一導電層可以電容方式與印刷電路板P上之電極組態之電極耦合，此在至少由印刷電路板P及該外殼構成之一裝置之製作期間可係一優點。
    圖8展示包含根據本發明之四個電極組態E1至E4之根據本發明之一印刷電路板，四個電極組態E1至E4各自如先前所闡述地配置於印刷電路板上。此處，電極組態E1、E2及E4之電極分別由印刷電路板之三個最上部導電層形成。此處之電極組態E3之電極係由印刷電路板之最上部、最下部及一內部(亦即，位於內側)導電層形成。電極組態E1至E4各自可分別以如下文中所闡述之不同方式操作及使用。此處未展示評估裝置E。電極組態E1至E4可與一單個評估裝置E耦合。另一選擇係，可為每一電極組態提供一各別專用評估裝置。
    取決於特定應用，電極組態E1至E4之電極可以不同方式操作。取決於要求，該等電極中之每一者實質上可操作為- 一傳輸電極(一電信號係供應至該傳輸電極，以使得自彼處發射一交流電場)，- 一補償電極(一電信號係供應至該補償電極，以使得自彼處發射一交流電場)。所供應之信號可相對於供應至傳輸電極之信號相移及/或可具有一不同振幅)，- 一接收電極(在該接收電極處分接較佳地由評估裝置分別分析及處理之一電信號)，- 一場量測電極(在該場量測電極處分接較佳地由評估裝置分別分析及處理之一電信號)，或操作為- 一負載電極(在該負載電極處供應一電信號，以使得自彼處發射一交流電場，其中該負載電極之電容負載係由評估裝置分別偵測及分析)。
    在下文中闡述特定應用實例。 實例1：
    在此實例中，僅啟動電極組態E1及E2。電容感測器裝置可在三種不同操作模式中操作，其中取決於操作模式不同地使用電極組態E1及E2之電極。
    第一操作模式稱為「傳輸模式」。在此傳輸模式中，電極組態E1之電極A1係用作一傳輸電極且電極組態E2之電極A2係用作一接收電極。電極B1及B2各自連接至接地。在傳輸模式中，分析兩個電極A1與A2之間的電容耦合。
    在傳輸模式中，電極A1負載有一交流電信號，以使得自彼處發射一交流電場。在一手朝向電極A1及A2之一接近期間，在電極A1處所發射之交流電場經由手耦合至電極A2中，以使得在電極A1與電極A2之間形成一電容耦合，且增加一目前低電容耦合。兩個電極A1與A2之間的電容耦合在手朝向感測器裝置之一進一步接近期間改變，以使得電極A1與A2之間的耦合電容之一變化可用作一手朝向感測器裝置之接近之一指示。由於電極組態E1及E2係配置於印刷電路板之兩個相對側上，因此亦可偵測其中配置有印刷電路板之一手持式裝置之一握持。
    在此情形中不使用電極C1及C2。然而，其亦可分別操作為一傳輸電極(C1)及一接收電極(C2)。
    第二操作模式稱為「負載模式」。在負載模式中，一電極與一參考接地之間的一電容負載用於偵測一手朝向電極之接近。一電容負載意指自電極至參考接地之一有效電場之一強度藉由導電手之接近而增加且因此電極與參考接地之間的電容增加。電容負載分別係電極與參考接地之間的一有效電場之強度之一量測及電極與參考接地之間的電容之一量測。
    在第二操作模式中，第一電極組態E1之電極A1係用作負載電極以偵測朝向電極A1之一接近。電極B1可連接至接地。不使用該電極。相應地，亦可使用第二電極組態E2之電極。在一實施例中，電極組態E1及E2可交替地用作負載感測器。
    第三操作模式亦稱為傳輸模式，然而其中在此情形中，並不偵測兩個不同電極組態之間的電容耦合，而是偵測一電極組態之各別兩個電極之間的電容耦合。在此實例中，偵測第一電極組態E1之兩個電極之間及第二電極組態E2之兩個電極之間的電容耦合。
    在第三操作模式中，電極A1及A2各自操作為傳輸電極，電極C1及C2各自操作為接收電極。電極B1及B2可連接至接地。在電極A1及A2處分別發射可分別耦合至電極C1及C2中之一交流電場。取決於電容感測器裝置之實際接地條件，一手朝向電極組態之一接近在各別電極組態處分別導致電極A1與C1及A2與C2之間的電容耦合之一減小或一增加。
    可測試在各別接收電極C1或C2處分接之所接收信號是否滿足預定義容限以使得在第三操作模式中亦可實施電容感測器裝置之一系統測試。 實例2：
    電極組態E1、E2及E3可經提供以對其中配置有根據本發明之印刷電路板之一電手持式裝置偵測該手持式裝置之一握持，其中其同時可偵測該手持式裝置是以其背側還是以其前側朝向手掌定向。
    為了如此做，電極A1係用作傳輸電極且電極A2係用作接收電極。為了增加偵測之精度，電極C1及C2亦可分別用作傳輸電極及接收電極。電極B1及B2可連接至接地。藉助於傳輸電極A1(及C1，若適用)及接收電極A2(及C2，若適用)可量測第一電極組態E1與第二電極組態E2之間的電容耦合。在手持式裝置之一握持期間，此電容耦合改變，以使得其可用作一手對手持式裝置之一握持之一指示。
    此外，第三電極組態E3之電極A3及C3係用作場量測電極，在該等場量測電極處掃描及分析一所接收信號。電極B3係與接地耦合以實質上達到電極A3自電極C3之一電容解耦。電極A3係配置於印刷電路板之上部側處，電極C3係配置於印刷電路板之下部側處。
    在傳輸電極A1處所發射之交流電場經由握持手持式裝置之手分別耦合至場量測電極A3及C3中。電極A1與電極A3之間的電容耦合還是電極A1與電極C3之間的電容耦合更大取決於手持式裝置之哪一側(上部側或下部側)係朝向手掌定向。
    此外，在此實例中提供兩種操作模式係可行的。在第一操作模式中，僅偵測一握持。在第二操作模式中，僅偵測手持式裝置之哪一側係朝向手掌定向。較佳地，自第一操作模式至第二操作模式中之一切換僅在實際上在第一操作模式中偵測到一握持時發生。然後在第二操作模式中，在第一操作模式中操作為一接收電極之電極A2(及電極C2，若適用)亦可操作為一傳輸電極。
    在此實例之又一實施例中，可藉由使用第四電極組態E4來在手持式裝置之一側壁處實現一觸敏按鈕。為了如此做，第四電極組態E4之電極A4係用作一場量測電極。電極B4可連接至接地。在傳輸電極A1處(及在電極A2處，若適用)所發射之交流電場經由握持手持式裝置之手耦合至電極A4中。為了避免錯誤啟動，可提供僅在已偵測到一握持時再啟動電極組態E4。此外，僅在手持式裝置係以其背側朝向手掌定向時再啟動電極組態E4可係有利的。
    僅一個傳輸電極A1或A2及僅場量測電極A4係作用的以偵測按鈕之一簡單致動亦係可行的。
    並且，在一替代實施例中，僅電極組態E4可係作用的，其中在此情形中，該電極組態可在傳輸模式(A4-傳輸電極、C4-接收電極)中操作或在負載模式(A4-傳輸電極)中操作以實現一觸敏按鈕。 實例3：
    在下文中分別闡述根據本發明之電極組態及印刷電路板之一實施例，其中電極組態E1至E4之電極中之至少一者係用作一補償電極。
    此處，電極A1係操作為一傳輸電極且電極A2係操作為一接收電極。電極C2係操作為一補償電極。電極B1及B2可連接至接地。
    傳輸電極A1負載有一交流電信號。補償電極C2亦負載有較佳地具有藉以加負載於傳輸電極A1之交流電信號之波形及頻率之一交流電信號。補償電極C2之交流電信號可相對於傳輸電極A1之交流電信號相移及/或可具有一不同振幅。
    供應至傳輸電極A1之交流電信號經設計以使得由傳輸電極A1發射之交流電場可耦合至接收電極A2中。供應至補償電極C2之交流電信號經設計以使得由補償電極C2發射之交流電場亦可耦合至接收電極A2中。藉助於在補償電極C2處所發射之交流電場(若適用，則其相對於由傳輸電極A1發射之交流電場相移)，在與相反相位之一疊加之情形中減小或(事實上)刪除作用於接收電極A2上之交流電場之位準。
    藉助於一手朝向電極之接近，改變存在於接收電極A2處之交流電場以使得在接收電極A2中產生表示一手朝向電極之接近之一電流。
    另外，第一電極組態E1之電極C1亦可用作一傳輸電極。
    在此實施例中，根據實例3可偵測手持式裝置之一握持。
    在實例3中所闡述之原理亦可用於一單個電極組態，舉例而言，用於電極組態E1。舉例而言，電極A1可用作一傳輸電極，電極C1可用作一接收電極且電極B1可用作一補償電極。此處，操作模式與先前所闡述相同。
    此外，在實例3中，亦可提供第三電極組態E3以偵測手持式裝置是以其前側還是其背側朝向手掌定向。為了如此做，僅將電極A1操作為傳輸電極可係充分的。在兩種操作模式(其中在第一操作模式中偵測手持式裝置之一握持且在第二操作模式中偵測手持式裝置相對於手掌之定向)中操作電容感測器裝置可係有利的。在第二操作模式中，在第一操作模式中分別用作補償電極之電極C1或C2可用作又一傳輸電極。
    此外，在實例3中，亦可提供第四電極組態E4以實現一觸敏按鈕。在此情形中，操作模式與關於實例2所闡述相同。此外，此處將電極C4操作為補償電極可係有利的。
    可將根據本發明之印刷電路板P至少部分地形成為撓性的。
    A‧‧‧電極/上部電極/電極段/傳輸電極
    A1‧‧‧電極/傳輸電極
    A2‧‧‧電極/傳輸電極/接收電極
    A3‧‧‧電極/場量測電極
    A4‧‧‧電極/場量測電極/傳輸電極
    A'‧‧‧電極段
    A"‧‧‧電極段
    A'''‧‧‧電極段
    B‧‧‧電極/第三電極/補償電極/中部電極
    B1‧‧‧電極
    B2‧‧‧電極
    B3‧‧‧電極
    B4‧‧‧電極
    C‧‧‧電極/下部電極/接收電極
    C1‧‧‧電極/傳輸電極/接收電極/電容
    C2‧‧‧電極/補償電極/接收電極/電容
    C3‧‧‧電極/場量測電極
    C4‧‧‧電極/接收電極
    D‧‧‧電極/接地電極
    E‧‧‧評估裝置
    E1‧‧‧電極組態/第一電極組態
    E2‧‧‧電極組態/第二電極組態
    E3‧‧‧電極組態/第三電極組態
    E4‧‧‧電極組態/第四電極組態
    K‧‧‧完成邊界/表面
    K1‧‧‧完成邊界
    K2‧‧‧完成邊界
    L‧‧‧導電層
    LB‧‧‧導體路徑
    O‧‧‧上部側
    P‧‧‧印刷電路板
    SE1‧‧‧電極組態
    SE2‧‧‧電極組態
    SE3‧‧‧電極組態
    SE4‧‧‧電極組態
    T‧‧‧非導電載體材料
    U‧‧‧下部側
    VE‧‧‧電極/額外電極
    VE1‧‧‧電極/額外電極
    VE2‧‧‧電極/額外電極
    圖1a以一俯視圖、一前視圖及一側視圖展示根據本發明之包含一電極組態之一印刷電路板；圖1b展示包含在邊緣區域處配置於一印刷電路板上之一電極組態的印刷電路板之一區段；圖2以一俯視圖、一前視圖及一側視圖展示根據本發明之包含一電極組態之一印刷電路板之又一實例；圖3以一俯視圖、一前視圖及一側視圖展示根據本發明之包含一電極組態之一印刷電路板之再一實例；圖4展示包含配置於一印刷電路板上之若干個電極組態之印刷電路板之一實例；圖5展示根據本發明之包含一電極組態之一印刷電路板，該電極組態圓周地配置於印刷電路板處之邊緣區域處；圖6展示根據本發明之包含一電極組態之一印刷電路板之一例示性實施例，其中電極之一部分係配置於印刷電路板之上部側處且電極之剩餘部分係配置於印刷電路板之下部側處；圖7a展示包含配置於一印刷電路板之一側壁處之一電極之根據本發明的印刷電路板，該電極以一電流方式與電極組態耦合；圖7b展示包含配置於一印刷電路板之一側壁處之兩個電極之根據本發明的印刷電路板，該兩個電極中之每一者以電容方式與電極組態耦合；及圖8展示包含根據本發明之四個電極組態之根據本發明之一印刷電路板。
    A‧‧‧電極/上部電極/電極段/傳輸電極
    B‧‧‧電極/第三電極/補償電極/中部電極
    C‧‧‧電極/下部電極/接收電極
    E‧‧‧評估裝置
    K‧‧‧完成邊界/表面
    LB‧‧‧導體路徑
    P‧‧‧印刷電路板
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] 一種印刷電路板(P)，其包含一評估裝置(E)及一電容感測器之至少一個電極組態，其中該電極組態具有彼此疊置地配置且彼此間隔之至少兩個電極，該至少兩個電極各自由該印刷電路板(P)之至少一個導電層之部分形成，且其中該電極組態之至少一個電極係經由該印刷電路板(P)之一導體路徑與該評估裝置(E)耦合。
    [2] 如請求項1之印刷電路板，其中該電極組態之該等電極係經由該印刷電路板(P)之一導體路徑與該評估裝置(E)耦合。
    [3] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該電極組態具有配置於一個上部電極(A)與一個下部電極(C)之間的一第三電極(B)，其中該上部電極(A)及該下部電極(C)中之一個電極可操作為一傳輸電極且該上部電極(A)及該下部電極(C)中之各別另一電極可操作為一接收電極，且其中該第三電極(B)可操作為一補償電極及/或一接地電極。
    [4] 如請求項1或2中任一項之印刷電路板，其中該電極組態具有配置於一上部電極(A)與一下部電極(C)之間的一第三電極(B)，其中該上部電極(A)及該下部電極(C)可分別操作為一接地電極，且其中該第三電極(B)可操作為一負載電極。
    [5] 如請求項3或4之印刷電路板，其中該電極組態具有配置於該電極組態之該上部電極(A)與該下部電極(C)之間的至少另一個電極，且其中配置於該上部電極(A)與該下部電極(C)之間的該兩個電極中之一個電極可操作為一補償電極(B)且配置於該上部電極(A)與該下部電極(C)之間的該兩個電極中之各別另一電極可操作為一接地電極(D)。
    [6] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該至少一個電極組態係配置於該印刷電路板(P)之邊緣區域處。
    [7] 如請求項6之印刷電路板，其中該印刷電路板(P)上之該至少一個電極組態之在該邊緣區域處之該配置經選擇以使得該電極組態之至少一個電極一直延伸至該印刷電路板(P)之完成邊界(K)。
    [8] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該電極組態之至少一個電極至少部分地圓周圍繞該印刷電路板(P)配置。
    [9] 如請求項3至8中任一項之印刷電路板，其中該電極組態之至少兩個電極係由該印刷電路板(P)之同一導電層之部分形成。
    [10] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該電極組態之該等電極中之至少一者或至少另一個電極係由配置於該印刷電路板(P)之表面(K)之該邊緣區域處之一導電層形成。
    [11] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該印刷電路板(P)具有配置於該邊緣區域處之至少兩個電極組態，該至少兩個電極組態較佳地在該印刷電路板(P)之兩個相對完成邊界(K1、K2)處，且其中一個電極組態之至少一個電極可操作為一傳輸電極且另一電極組態之至少一個電極可操作為一接收電極。
    [12] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該電極組態之至少兩個電極可負載有不同交流電信號。
    [13] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該評估裝置(E)可在至少兩種操作模式中操作，且其中取決於該評估裝置(E)之該操作模式，該電極組態之若干個該等電極各自可負載有一交流電信號。
    [14] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該印刷電路板係一雙側印刷電路板，且其中該電極組態之該等電極中之至少一者係配置於該印刷電路板(P)之上部側(O)處且該電極組態之該等剩餘電極係配置於該印刷電路板(P)之下部側(U)處。
    [15] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中該印刷電路板(P)係設計為至少部分地撓性的。
    [16] 如前述請求項中任一項之印刷電路板，其中至少另一個電極係配置於該印刷電路板(P)上，該至少另一個電極不直接與該評估裝置(E)耦合且其可以一電容或電流方式與該電極組態之至少一個電極耦合。
    [17] 如請求項16之印刷電路板，其中該至少另一個電極係由該印刷電路板(P)之一導電層之部分形成。
    [18] 一種包含如前述請求項中任一項之至少一個印刷電路板(P)之電手持式裝置。
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    法律状态:
    2021-08-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102011078077A|DE102011078077A1|2011-06-24|2011-06-24|Leiterplatte mit Elektrodenkonfiguration eines kapazitiven Sensors|
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