用于握持感測(cè)和手指跟蹤的電容式傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及可用于移動(dòng)設(shè)備以握持感測(cè)和手指跟蹤的電容 式傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)設(shè)備無(wú)所不在。與它們進(jìn)行交互的方式以及移動(dòng)設(shè)備的行為方式隨著時(shí)間推 移而演變。移動(dòng)設(shè)備的一個(gè)重要的技術(shù)就是它們的感測(cè)能力。感測(cè)可以通過(guò)許多方式發(fā) 生，例如觸覺/壓力傳感、聲音傳感、光線/視覺傳感、溫度傳感和電容式傳感。這些方式不 僅可以允許我們以無(wú)數(shù)的不同方式與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行交互，而且這些方式允許移動(dòng)設(shè)備變成 "更聰明"使得移動(dòng)設(shè)備可以更好地理解環(huán)境以及用戶正在與移動(dòng)設(shè)備交互的方式。
[0003] -個(gè)有趣的方式是電容式傳感。電容式傳感已經(jīng)與觸摸屏使用了一段時(shí)間以允許 用戶提供經(jīng)由移動(dòng)設(shè)備的屏幕的用戶輸入，而無(wú)需物理按鈕的使用。在一些應(yīng)用中，在大的 表面/皮膚上的電容式傳感甚至還可以用于感測(cè)握持或手的姿勢(shì)。在一些其它應(yīng)用中，兩 個(gè)電極可以被提供，在移動(dòng)設(shè)備的每一側(cè)上一個(gè)用于全手識(shí)別。在又一些其它應(yīng)用中，電極 可以在鄰近于天線被提供以檢測(cè)與靠近天線的手指或手的存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越意識(shí)到圍繞移動(dòng)設(shè)備的環(huán)境。在許多應(yīng)用中，對(duì)于移動(dòng)設(shè)備，能夠 感測(cè)不同類型的握持和/或相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備手指的位置是有用的。本公開描述了特別適合 于沿著移動(dòng)設(shè)備的側(cè)面或邊緣感測(cè)握持和/或手指跟蹤的電容式傳感裝置。
[0005] 許多常規(guī)電容式傳感應(yīng)用受到它能夠感測(cè)或區(qū)分的握持?jǐn)?shù)量的限制。此外，許多 這些應(yīng)用不能精確地跟蹤?quán)徑苿?dòng)設(shè)備手指的位置。本文所公開的電容式傳感裝置包括沿 兩條線（在設(shè)備的每一側(cè)上一條線）布置的多個(gè)電容式傳感條帶。各自的長(zhǎng)度和間距被設(shè) 計(jì)以允許用于感測(cè)握持和/或跟蹤的手指的最佳響應(yīng)行為。
[0006] 在本公開的上下文中，條帶被定義為具有細(xì)長(zhǎng)形狀（相對(duì)于不長(zhǎng)的材料的點(diǎn)）的 一塊材料。條帶可以是狹長(zhǎng)的一塊材料。條帶可以基本上是扁平且薄。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 為了提供對(duì)本公開及其特征和優(yōu)點(diǎn)更完整的理解，可以結(jié)合附圖參考下面的描 述，其中相同的參考數(shù)字表示相同的部件，其中：
[0008] 圖1根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于握持感測(cè)和包括手指跟蹤的可能擴(kuò)展 的示例性分析；
[0009] 圖2根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于握持感測(cè)和/或手指跟蹤的示例性方 法；
[0010] 圖3根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于移動(dòng)設(shè)備的示例性電容式傳感裝置和 由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說(shuō)明性響應(yīng)曲線；
[0011] 圖4根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于移動(dòng)設(shè)備的另一個(gè)示例性電容式傳感 裝置和由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說(shuō)明性響應(yīng)曲線；
[0012] 圖5根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于移動(dòng)設(shè)備的另一個(gè)示例性電容式傳感 裝置和由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說(shuō)明性響應(yīng)曲線；
[0013] 圖6根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于移動(dòng)設(shè)備的另一個(gè)示例性電容式傳感 裝置和由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說(shuō)明性響應(yīng)曲線；
[0014] 圖7根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出用于具有差分跟蹤的移動(dòng)設(shè)備的示例性電容 式傳感裝置；
[0015] 圖8根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了電容式傳感裝置的示例性電容式傳感器；
[0016] 圖9A-C、10A-C和圖IlA-C根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的內(nèi) 底盤和外殼，電容式傳感裝置的示例性的放置；
[0017] 圖12根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了以柔性電路的形式的示例性電容式傳感 裝置；
[0018] 圖13根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出相對(duì)于移動(dòng)設(shè)備布置的示例性電容式傳感 裝置；和
[0019] 圖14根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了具有L形的電容式傳感器的示例性電容式 傳感裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 電容式傳感及其在移動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用
[0021] 電容式傳感被用于許多不同類型的傳感器，包括用以檢測(cè)和測(cè)量距離、位置或位 移、濕度、流體水平和加速度的那些傳感器。電容式傳感作為人機(jī)接口設(shè)備（HID)技術(shù)（例 如，以取代計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)）已經(jīng)變得越來(lái)越流行。HID技術(shù)可以基于電容式耦合，它需要把人 體電容作為輸入。電容式觸摸傳感器被用在許多設(shè)備中，例如膝上型觸控板、數(shù)字音頻播放 器、計(jì)算機(jī)顯示器/觸摸屏、移動(dòng)電話、移動(dòng)設(shè)備、平板電腦等。設(shè)計(jì)工程師繼續(xù)選擇電容式 傳感器，因?yàn)樗鼈兊耐ㄓ眯?、可靠性和耐用性，?dú)特的人機(jī)界面，和與機(jī)械開關(guān)相比的成本 降低。
[0022] 電容式傳感器通常檢測(cè)導(dǎo)電的或具有與空氣的介電常數(shù)不同的任何物體，例如， 人的手或手指的一部分。當(dāng)激勵(lì)信號(hào)充電電容式傳感器（例如，一個(gè)電極），電容式傳感器 成為虛擬電容器的兩個(gè)板中的一個(gè)。當(dāng)充當(dāng)虛擬電容器的第二板的物體接近電容式傳感 器時(shí)，在電容式傳感器上基于目前電荷的虛擬電容可以被測(cè)量，例如，通過(guò)電容式傳感控制 器。電容式傳感控制器是一種電子設(shè)備，它可以包括被配置成測(cè)量虛擬電容并且轉(zhuǎn)換模擬 測(cè)量成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬前端。一些電容式傳感控制器能夠生成高分辨率的電容測(cè)量數(shù)據(jù)， 每個(gè)電容式傳感器高達(dá)16位或更多。電容式傳感控制器也可以為提供到電容式傳感器的 激勵(lì)信號(hào)提供激勵(lì)源。典型地，電容式傳感控制器可以具有多個(gè)可連接到若干電容式傳感 器的輸入引腳。
[0023] 用于移動(dòng)設(shè)備的電容式傳感在感測(cè)圍繞移動(dòng)設(shè)備的動(dòng)態(tài)環(huán)境特別有用。作為電容 式傳感器的電極可以是便宜并且這些電極可以非常緊湊、輕薄，這使得電容式傳感特別適 用于移動(dòng)設(shè)備，它們的外形因子能夠?qū)λ鼈儍?nèi)部電子設(shè)備施加約束。例如，電容式傳感可 以避免需要機(jī)械按鈕而這往往在移動(dòng)設(shè)備中難以提供，其設(shè)計(jì)約束持續(xù)地驅(qū)使設(shè)備更小一 些、更平滑和/或防水。
[0024] 在本公開上下文中的移動(dòng)設(shè)備包括可以由一個(gè)或多個(gè)用戶的一個(gè)或多個(gè)手所持 有的電子設(shè)備（電子設(shè)備可以完全移動(dòng)的，和電子設(shè)備可以被栓到其它電子設(shè)備）。移動(dòng)設(shè) 備，憑借具有小的外形因子，通常在使用時(shí)由用戶一只手或多手持有。移動(dòng)設(shè)備可以包括移 動(dòng)電話、平板電腦、筆記本電腦等。雖然本發(fā)明著重于與具有能夠容易地由使用者的手來(lái)持 有的外形因子的移動(dòng)設(shè)備的這些類型相關(guān)的例子，本文所描述的傳感器布置通常也適用于 電子設(shè)備。例如，示例性電子設(shè)備可以包括方向盤、游戲控制臺(tái)的控制器、家用電器、互動(dòng)顯 示器等。廣義地說(shuō)，它由本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解本文所公開的傳感器布置可以應(yīng)用于用戶 期望使用他們的手和/或手指與其交互的電子設(shè)備。
[0025] 理解握持感測(cè)和手指跟蹤
[0026] 本公開的上下文中握持感測(cè)包括用戶正在如何持有移動(dòng)設(shè)備的感測(cè)。握持的概 念并不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶是否持有設(shè)備的激活或檢測(cè)，或一個(gè)人是否在附近的簡(jiǎn)單確 定。握持感測(cè)可以感測(cè)各種握持方式，其中用戶正在持有并且身體上正在與移動(dòng)設(shè)備交互。 手指跟蹤可以確定移動(dòng)設(shè)備附近的手指位置和/或運(yùn)動(dòng)。圖1和2描述了用于握持感測(cè)和 /或手指跟蹤的示例性程序。
[0027] 圖1根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于握持感測(cè)和包括手指跟蹤的可能擴(kuò)展 的示例性分析。具有適當(dāng)?shù)碾娙菔絺鞲醒b置的移動(dòng)設(shè)備可以通過(guò)分析電容式測(cè)量數(shù)據(jù)確定 了許多不同類型的信息。
[0028] 在用戶接近檢測(cè)層102,如果一個(gè)人在附近或者如果移動(dòng)設(shè)備被無(wú)生命物體持有， 電容式傳感可以識(shí)別。在某些情況下，電容式傳感甚至可以對(duì)電容式測(cè)量作三角測(cè)量以確 定附近一個(gè)或多個(gè)用戶之間的距離和移動(dòng)。此外，電容式傳感可以推斷移動(dòng)設(shè)備的放置情 形（例如，它是在桌上，在錢包內(nèi)，是用戶正持有設(shè)備，等）。
[0029] 在手判定層104,電容式傳感可以確定偏手性。例如，電容式傳感可以確定右手、左 手、或雙手或沒有手是否正在持有移動(dòng)設(shè)備。
[0030] 在手勢(shì)判定層106,電容式傳感可以確定握持是基于掌握還是基于捏握。掌握被定 義為其中移動(dòng)設(shè)備的一部分由手掌或基關(guān)節(jié)區(qū)域皮膚的摩擦力被持在手里的握持的家族。 捏握把被定義為，其中主要由拇指尖和指尖或其他表面的某些組合提供用于持有手機(jī)的摩 擦力握持的家族。如果未檢測(cè)到手，電容式傳感可以使用具有介電常數(shù)的電容關(guān)系執(zhí)行材 料檢測(cè)算法來(lái)推斷關(guān)于周圍環(huán)境的信息。
[0031] 在握持檢測(cè)層108,電容式傳感可以從電容式傳感器的測(cè)量確定的特定類型的握 持。示例性握持包括：三指掌握、五指掌握、兩指捏、三指捏等。握持的類型可以是具有細(xì)微 差別，并且在某些情況下，電容式傳感可以在25個(gè)或更多握持間準(zhǔn)確區(qū)分。
[0032] 在握持分析擴(kuò)展層110,電容式傳感可以導(dǎo)出除握持外的其他信息，例如用戶標(biāo) 識(shí)、意圖識(shí)別、握持手勢(shì)（例如，檢測(cè)握持的順序）和手指跟蹤（例如，用于按鈕替代、手指 手勢(shì)）。存在通過(guò)分析提供給和從握持算法取回的原始和派生數(shù)據(jù)可得到的擴(kuò)展功能。握 持元分析可以識(shí)別移動(dòng)設(shè)備的主要用戶當(dāng)前是否正在提供握持信息。另外，意圖識(shí)別、例如 拇指使勁達(dá)到跨越屏幕，是可識(shí)別。握持手勢(shì)和/或手指跟蹤可以包括使用握持作為用于 隱式命令的用戶輸入機(jī)制，例如鎖定和解鎖，基于握持時(shí)序。顯式輸入，例如手指滑動(dòng)或輕 敲移動(dòng)設(shè)備的機(jī)殼或外殼，可以被采取以替代物理按鈕。應(yīng)用程序可以使用在手機(jī)機(jī)殼上 任意擺放和編號(hào)的按鈕和滑塊。
[0033] 基于電容式傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)應(yīng)用分析的這些示例性的層，移動(dòng)設(shè)備可以導(dǎo)出關(guān) 于用戶和移動(dòng)設(shè)備之間的關(guān)系的信息。例如，握持感測(cè)可以提供用戶界面，其中用戶提供用 戶輸入到移動(dòng)設(shè)備。在另一實(shí)例中，握持感測(cè)可以允許移動(dòng)設(shè)備以調(diào)整內(nèi)部特性例如天線 調(diào)諧或波束成形。在又另一實(shí)例中，與通用手勢(shì)相關(guān)的握持感測(cè)可以指示使用情形和/或 用戶意圖。握持感測(cè)及其擴(kuò)展可以為用戶引入了更方便地與移動(dòng)設(shè)備交互的新的方式。
[0034] 圖2根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，示出了用于握持感測(cè)和/或手指跟蹤的示例性方 法。其它方法可以使用，并且圖2中所示的方法僅僅示出了用于握持感測(cè)和/或手指跟蹤 的示例性方法。具有電容式傳感控制器和電容式傳感