用于電容感測(cè)的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本公開(kāi)涉及用于電容感測(cè)的方法和裝置，提出了利用傳導(dǎo)表面來(lái)輔助電容感測(cè)并且輔助對(duì)與傳導(dǎo)表面的接近的感測(cè)的方法和裝置。所感測(cè)的接近通常將是用戶的接近，但可以是基準(zhǔn)電壓電位的另一個(gè)源。在一些示例中，所描述的系統(tǒng)能夠感測(cè)包括外部傳導(dǎo)表面的電路中的電容(包括寄生電容)，其中外部傳導(dǎo)表面處于浮動(dòng)電位。在一些系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以在兩種操作模式之間切換，即系統(tǒng)將感測(cè)與傳導(dǎo)表面的接近的第一模式和系統(tǒng)將使用電容測(cè)量來(lái)感測(cè)與傳導(dǎo)表面的接觸的第二模式。
【專利說(shuō)明】用于電容感測(cè)的方法和裝置
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年8月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?01080047899.2、發(fā)明名稱為“用于電容感測(cè)的方法和裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]本申請(qǐng)要求2009年8月21日提交的序號(hào)為61/235,905的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，該申請(qǐng)通過(guò)引用全部結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般涉及用于電容感測(cè)的方法和裝置，尤其包括下述方法和裝置:這些方法和裝置在感測(cè)機(jī)構(gòu)中使用傳導(dǎo)表面(諸如金屬)，并用于檢測(cè)用戶的接近(proximity)以及可能的觸摸，以向電子設(shè)備提供用戶輸入信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0004]已知許多利用電容感測(cè)來(lái)識(shí)別諸如計(jì)算機(jī)、媒體播放設(shè)備、電話等電子設(shè)備的用戶輸入的用戶接口。這些接口中的一些被實(shí)現(xiàn)為觸摸屏系統(tǒng)，在這些觸摸屏系統(tǒng)處，一個(gè)或多個(gè)電容感測(cè)機(jī)構(gòu)(諸如電極)被放置在通常由玻璃或塑料形成的透明外表面下方以及顯示元件上方。
[0005]許多傳統(tǒng)電容感測(cè)設(shè)備的限制在于外表面需要由非傳導(dǎo)材料形成，例如觸摸屏設(shè)備的玻璃外表面。這樣，即使不需要用于操作的透明性的輸入設(shè)備(例如，基于電容感測(cè)來(lái)進(jìn)行操作的軌跡板)也將包括由玻璃或者另一非傳導(dǎo)材料形成的接觸表面。
[0006]這樣，用于電子設(shè)備的傳統(tǒng)電容感測(cè)輸入設(shè)備對(duì)這些設(shè)備可被如何利用施加了一些限制。例如，可以想到如下應(yīng)用:即使在表面由導(dǎo)體(諸如金屬)形成的情況下也希望允許對(duì)接近或觸摸作出響應(yīng)的輸入?？梢韵氲竭@樣的應(yīng)用:電子設(shè)備(諸如媒體播放器或者膝上型計(jì)算機(jī))的外殼的某個(gè)部分可能對(duì)用戶的接近和/或觸摸是敏感的，以可能在存在任何與設(shè)備的直接接觸之前發(fā)起設(shè)備的各種功能。
[0007]因此，這里公開(kāi)的方法和裝置即使在鄰近用戶的表面由金屬或另一導(dǎo)體形成的情況下也識(shí)別用于感測(cè)接近(并且在一些實(shí)施例中還感測(cè)觸摸)的系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的接近感測(cè)系統(tǒng)的感測(cè)部件的簡(jiǎn)化表示。
[0009]圖2示出利用圖1的感測(cè)部件的接近感測(cè)系統(tǒng)的示意表示。
[0010]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的接近和觸摸感測(cè)系統(tǒng)的感測(cè)部件的簡(jiǎn)化表示。
[0011]圖4示出利用圖3的感測(cè)部件的接近和觸摸感測(cè)系統(tǒng)的示意表示。
[0012]圖5示出圖3和圖4的接近和觸摸感測(cè)系統(tǒng)的操作方法的示例流程圖。
[0013]圖6示出可以包括或者與這里描述的任何電容感測(cè)系統(tǒng)或方法一起使用的示例電子設(shè)備的框圖表示。
[0014]圖7A-7B示出電子設(shè)備的一部分，其中圖7A示出設(shè)備表面上的不可見(jiàn)按鈕區(qū)域，圖7B示出不可見(jiàn)按鈕區(qū)域的截面的放大視圖。
[0015]圖8示出在設(shè)備表面上具有不可見(jiàn)滑塊區(qū)域的電子設(shè)備的一部分。
[0016]圖9示出處于蓋子閉合狀態(tài)的示例膝上型計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)的蓋子具有示例性的不可見(jiàn)按鈕和多個(gè)不可見(jiàn)的狀態(tài)指示器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面的詳細(xì)描述參考附圖，附圖示出了選擇來(lái)表明可以如何實(shí)施本發(fā)明的示例的各種細(xì)節(jié)。該討論至少部分地參考這些圖而給出了發(fā)明主題的各種示例，并且足夠詳細(xì)地描述了所示實(shí)施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┌l(fā)明。除了這里討論的說(shuō)明性示例之外還可以利用許多其他實(shí)施例來(lái)實(shí)施發(fā)明主題，并且除了這里具體討論的備選之外也可以作出許多結(jié)構(gòu)和操作上的變化而不脫離發(fā)明主題的范圍。
[0018]在該說(shuō)明書中，對(duì)“實(shí)施例”或者“示例”的提及意味著所提及的特征包括在或者可以包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或者示例中。本說(shuō)明書中對(duì)“實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施例”或者對(duì)“一個(gè)示例”或“示例”的分別提及不是意圖必定指同一實(shí)施例或示例;無(wú)論如何，兩者都不是那種互相排除的實(shí)施例，除非這樣聲明或者在得益于本公開(kāi)的情況下對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。這樣，本發(fā)明可以包括這里描述的實(shí)施例和示例以及基于本公開(kāi)的所有權(quán)利要求范圍內(nèi)限定的其他實(shí)施例和示例的各種組合和/或整合，以及這些權(quán)利要求的所有合法等同物。
[0019]為了本說(shuō)明書的目的，這里使用的“電子設(shè)備”包括使用一個(gè)或多個(gè)處理器、微控制器和/或數(shù)字信號(hào)處理器或者其他具有運(yùn)行“程序”的能力的設(shè)備(所有這樣的設(shè)備在這里都被稱為“處理器”)的系統(tǒng)。“程序”是可執(zhí)行的機(jī)器代碼指令的任何集合，并且如這里使用的，包括用戶級(jí)別的應(yīng)用以及系統(tǒng)指導(dǎo)的應(yīng)用或者守護(hù)程序。電子設(shè)備的示例包括諸如蜂窩電話、音樂(lè)和多媒體播放器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和“機(jī)頂盒”之類的通信和電子設(shè)備以及所有形式的計(jì)算機(jī)或“計(jì)算設(shè)備”(臺(tái)式機(jī)、膝上機(jī)、服務(wù)器、掌上機(jī)、工作站等等)。
[0020]現(xiàn)在參考圖1和圖2，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例發(fā)明性接近感測(cè)系統(tǒng)的感測(cè)部件100的簡(jiǎn)化表示，而圖2示出使用這些感測(cè)部件的新的接近感測(cè)系統(tǒng)200的示意表示。圖1的元件與圖2中相同地編號(hào)。如下面將描述的，接近感測(cè)系統(tǒng)200通過(guò)感測(cè)電路中的電容(包括寄生電容)來(lái)檢測(cè)外部電位源(諸如人類用戶)與外部傳導(dǎo)表面的接近，該電路包括外部傳導(dǎo)表面并且外部傳導(dǎo)表面處于浮動(dòng)電位。
[0021]接近感測(cè)系統(tǒng)100包括殼體(在102—般地示出)。殼體102可以是各種配置中的任一種，但是為了本說(shuō)明書的目的，將一般在可能用于膝上型計(jì)算機(jī)的外殼的背景下來(lái)描述。殼體102包括金屬蓋子104和金屬下部106。本發(fā)明決不限于用在膝上型計(jì)算機(jī)和類似設(shè)備中，而是實(shí)際上可以與任何希望感測(cè)電位的源(例如用戶)與傳導(dǎo)外表面的接近的電子設(shè)備一起使用。因此，不要求任何殼體的按鈕部分由金屬或其他傳導(dǎo)材料形成。在所示示例中，在感測(cè)部件包括金屬殼體102的情況下，通常希望使金屬蓋子104與金屬下部106絕緣。在殼體102中，絕緣墊圈108被布置在蓋子104與下部106之間。如果蓋子104不與下部106絕緣，則整個(gè)殼體將維持在浮動(dòng)電位。然而，相信這樣的配置比諸如所示系統(tǒng)之類的系統(tǒng)提供更少的噪聲免疫性，在所示系統(tǒng)中，下部106可以接地并因而提供對(duì)可能的干擾電噪聲的外部源的屏蔽。這樣，所述配置通常將提供用于確定用戶的接近的改善測(cè)量。除了絕緣墊圈108之夕卜，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，將需要避免兩個(gè)部件之間的其他可能的導(dǎo)電點(diǎn)。例如，這可以包括在用來(lái)使蓋子和下部附接的鉸鏈部件之間提供電絕緣，以及確保經(jīng)過(guò)用于以閉合朝向?qū)蓚€(gè)部件彼此緊固的任何閂鎖組件的非導(dǎo)電路徑。
[0022]在蓋子104的需要存在對(duì)用戶接近的靈敏性的感測(cè)區(qū)域114中，金屬蓋子將例如通過(guò)在蓋子104的內(nèi)表面112中形成凹槽110而被打薄。具體尺寸可以取決于具體應(yīng)用而變化。然而，作為一個(gè)示例，大約0.3至Imm的金屬厚度對(duì)許多應(yīng)用將是適當(dāng)?shù)?，更?yōu)選的范圍在大約0.4至0.6mm之間。
[0023]電極116將被以鄰近感測(cè)區(qū)域114并且與該區(qū)域處于隔開(kāi)的關(guān)系從而共同形成平行板電容(CI)的方式布置在凹槽110內(nèi)。電極116可以是各種配置中的任一種，包括固體線形或扁平導(dǎo)體、印刷電路板(PCB)上的電鍍導(dǎo)體、傳導(dǎo)薄膜(例如金屬或者氧化銦錫薄膜)等等。電極116可以通過(guò)118處所示的絕緣層和120處所示的氣隙中的任一者或二者而與感測(cè)區(qū)域114維持在那種隔開(kāi)的關(guān)系。作為一個(gè)示例，在電極116是以傳導(dǎo)薄膜的形式實(shí)現(xiàn)的情況下，該傳導(dǎo)薄膜以及電絕緣體可以在凹槽110內(nèi)黏著地耦合到蓋子104的感測(cè)區(qū)域114。電極116可以按任何方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其與蓋子104相組合形成考慮到系統(tǒng)的其他部件的電氣設(shè)計(jì)而適當(dāng)?shù)卮_定大小的電容器。對(duì)于許多應(yīng)用，最小電容Cl將是優(yōu)選的，因?yàn)檫@允許通過(guò)由接近引入的電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的最大影響，如下面將更詳細(xì)描述的。
[0024]為了該說(shuō)明性實(shí)施例的目的，電極116耦合到電容傳感器126的輸入端。該輸入端提供到地的高阻抗(在DC(直流)時(shí))連接?！案摺弊杩沟闹祵⑷Q于所使用的傳感器而變化，但是通常將在百萬(wàn)歐姆的范圍內(nèi)或者更高。然而，蓋子104不被綁定到任何電位，而是在電氣上浮動(dòng)的。如先前提及的，不要求下部106與蓋子104電絕緣，并且在不絕緣的這種應(yīng)用中，下部106也將處于浮動(dòng)電位。電容傳感器126將耦合在基準(zhǔn)電極116與地之間。電容傳感器126可以是從商業(yè)上可用的備選中選擇的。作為一個(gè)示例，來(lái)自Norwood,MA的AnalogDevices的Model ADI 7147多通道傳感器適用于一些應(yīng)用。該傳感器將電容轉(zhuǎn)換成電壓，然后生成代表測(cè)得的電容的數(shù)字輸出。在信號(hào)被提供到多個(gè)輸入通道的情況下，ADI 7147可以輸出每個(gè)通道的測(cè)量結(jié)果以輔助各種可能類型的測(cè)量或者控制功能。
[0025]如圖1所示，最常見(jiàn)將是用戶的身體(例如手)的外部電位源將與電氣上浮動(dòng)的蓋子104共同形成電容(Cprox)。為了說(shuō)明的目的，用戶可被認(rèn)為是在大部分時(shí)間處于地電位的外部電位源。雖然不希望被理論束縛，但是在至少一些實(shí)現(xiàn)方式中，電氣上浮動(dòng)的蓋子104實(shí)際上可被認(rèn)為是對(duì)用戶的手的電位敏感的靜電天線。因?yàn)樯w子104在電氣上是浮動(dòng)的，因此在外部電位源(例如手)與電極116之間形成的總電容(Cl+Cprox)將響應(yīng)于外部源的接近而變化。
[0026]在操作中，外部電位源(諸如用戶的手124)足夠靠近蓋子104的感測(cè)區(qū)域114以建立系統(tǒng)可辨別的電容時(shí)，該電容將影響耦合到電容傳感器126的串聯(lián)電容(Cl+Cprox)。這樣，電容的大小可以用作對(duì)外部電位源的接近的一般測(cè)量方法并且該測(cè)量結(jié)果可被電容傳感器126輸出為數(shù)字信號(hào)。該輸出信號(hào)可被相關(guān)電子設(shè)備的電路128處理以響應(yīng)于用戶的接近而提供所需功能。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在許多預(yù)期的應(yīng)用中，例如在用戶的手的接近將被檢測(cè)的情況下，在這種測(cè)量中存在一些可變性，這是因?yàn)槭值拇笮『统蚩赡苡绊戨娙輦鞲衅?26的電容測(cè)量?？梢钥紤]許多用于評(píng)估測(cè)得的電容來(lái)確定接近的技術(shù)。一種這樣的技術(shù)是建立經(jīng)過(guò)平均和過(guò)濾的電容信號(hào)的基準(zhǔn)(可以是移動(dòng)平均值)，然后從該移動(dòng)平均值識(shí)別快速變化作為對(duì)接近的測(cè)量。接近信號(hào)的強(qiáng)度將是導(dǎo)電體的接近和導(dǎo)電體的大小的函數(shù)，并且通常對(duì)于較大距離將遵循冪次定律，但是在較小距離處一般將線性地移動(dòng)。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)清楚，這種形式的接近確定可以用在各種應(yīng)用中。例如，用戶與殼體(例如所示的用于膝上型計(jì)算機(jī)的殼體)外部的接近可能用于將計(jì)算機(jī)從睡眠中喚醒，以發(fā)起信息(諸如電子郵件或者喜愛(ài)的網(wǎng)頁(yè))的下載?？梢詾槠渌O(shè)備(諸如媒體播放器、蜂窩電話等)想到其他類似功能。還應(yīng)當(dāng)注意，一般針對(duì)圖1和圖2而描述的接近傳感器可以用在膝上型計(jì)算機(jī)的內(nèi)表面上?；蛘撸梢杂迷谕獗砻嫔?，但是在這種情況下，殼體構(gòu)件或者其他外表面部件的僅僅一部分是由金屬形成的。
[0029]由于蓋子104處于浮動(dòng)電位，它隨著時(shí)間將累積電荷。結(jié)果，將會(huì)希望周期性地重新校準(zhǔn)傳感器并且去除板上所累積的電容。可以通過(guò)蓋子104臨時(shí)耦合到地來(lái)去除電荷，并且可以對(duì)浮動(dòng)平均電容值進(jìn)行復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的重新校準(zhǔn)。
[0030]現(xiàn)在參考圖3和圖4，圖3示出示例發(fā)明性接近和觸摸感測(cè)的感測(cè)部件300的簡(jiǎn)化表示，圖4示出使用這些感測(cè)部件的新的接近和觸摸感測(cè)系統(tǒng)的示意表示。本說(shuō)明性系統(tǒng)在兩種不同模式中操作，用于感測(cè)接近的第一模式和用于感測(cè)對(duì)接觸表面的實(shí)際觸摸的第二模式。一旦接近被感測(cè)到并且被評(píng)估為暗示了觸摸是可能的或者迫近的，與感測(cè)部件的一個(gè)或多個(gè)連接被切換以輔助來(lái)評(píng)估觸摸而不是接近。
[0031]對(duì)觸摸是可能的或者迫近的的確定可以在一基準(zhǔn)處建立，從而基于檢測(cè)到的接近，某種進(jìn)一步的動(dòng)作或者命令(例如從一個(gè)狀態(tài)向另一狀態(tài)的轉(zhuǎn)變)是希望的。將通過(guò)由于接觸表面朝著基準(zhǔn)電極的燒曲(deflect1n)而產(chǎn)生的直接電容測(cè)量來(lái)感測(cè)觸摸。用于進(jìn)行這種形式的觸摸測(cè)量的系統(tǒng)在題為Disappearing Button or Slider并且代表Leung和David Amm而在08年10月24日提交并轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的序號(hào)為12/257,956的美國(guó)專利申請(qǐng)中描述。該共同未決申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合于此，用于所有目的。如該申請(qǐng)中所描述的，在一種實(shí)現(xiàn)方式中，如在圖9的900處示出的膝上型計(jì)算機(jī)可以具有表面(諸如蓋子902)，該表面具有通過(guò)電容感測(cè)而起作用的不可見(jiàn)“按鈕” 904，并且對(duì)這種“按鈕”的觸摸可以提供多種可能的功能，例如顯示在其他情況下不可見(jiàn)的狀態(tài)指示器906(例如用于w1-fi強(qiáng)度或者電池水平)或者用信號(hào)通知膝上型計(jì)算機(jī)的部件或者相關(guān)的外部部件從蓋子閉合的“睡目民”模式“喚醒”到蓋子閉合的“活動(dòng)”模式。不可見(jiàn)按鈕904和不可見(jiàn)狀態(tài)指示器906可以采用不可見(jiàn)的孔和背光來(lái)使得它們選擇性地對(duì)用戶可見(jiàn)。
[0032]例如，感測(cè)到觸摸(例如當(dāng)膝上型計(jì)算機(jī)處于蓋子閉合的睡眠模式時(shí)對(duì)虛擬“按鈕”904的觸摸)可以喚醒外部監(jiān)視器(未示出)，將iPod或者iPhone(未示出)與膝上型計(jì)算機(jī)900同步，或者在蓋子閉合的同時(shí)將軟件安裝到膝上型計(jì)算機(jī)。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)這樣的不可見(jiàn)按鈕的觸摸可以將從蓋子閉合的睡眠模式或者蓋子閉合的活動(dòng)模式關(guān)閉膝上型計(jì)算機(jī)。類似地，這樣的不可見(jiàn)觸摸感測(cè)控制可以用于控制從計(jì)算機(jī)播放的音樂(lè)或視頻，例如通過(guò)用于倒帶、播放和快進(jìn)以及音量的不可見(jiàn)的控制。不可見(jiàn)的孔可以形成指示出這些按鈕的功能的圖案(例如，倒帶箭頭、播放箭頭、快進(jìn)箭頭、音量增大加號(hào)、音量減小減號(hào)等等)；并且這些孔可被背光照亮，如這里所描述的。在一些示例中，不可見(jiàn)的觸摸控制可以是取決于前后文的，取決于設(shè)備的操作狀態(tài)而具有不同功能。如在所引用的申請(qǐng)中提及的，觸摸感測(cè)控制也可被實(shí)現(xiàn)為具有大量觸摸感測(cè)位置的軌跡板。
[0033]如在所引用的申請(qǐng)中還描述的并且如圖7A-7B和圖8所示，將是不可見(jiàn)的但是選擇性變得可見(jiàn)的“按鈕”或“滑塊”位置702、802的能力可以通過(guò)形成在如下表面中的極小微穿孔704來(lái)實(shí)現(xiàn):該表面可以例如通過(guò)微穿孔下的LED而被背光照亮。這里描述的電容性接近感測(cè)可以有利地用于觸發(fā)這種不可見(jiàn)接觸位置使其在一旦用戶的手(例如)靠近該位置時(shí)變得可見(jiàn)，并且還用于然后使得這些位置感測(cè)來(lái)自用戶的觸摸。虛擬按鈕或滑塊的選擇性照亮可以用于向用戶提供關(guān)于向哪里提供輸入以及關(guān)于輸入的功能將是什么的引導(dǎo)。另夕卜，在輸入的結(jié)果是提供系統(tǒng)狀態(tài)的信息或者更新計(jì)算機(jī)上的信息數(shù)據(jù)的情況下，對(duì)狀態(tài)參數(shù)或者更新后數(shù)據(jù)的存在性的指示可以利用通過(guò)微穿孔的選擇性照亮來(lái)提供。以這種方式來(lái)提供這樣的指示的示例在這里的圖9中示出。
[0034]為了簡(jiǎn)化對(duì)所示主題的說(shuō)明，接近和觸摸感測(cè)部件再次被描述為在殼體(在302處一般地示出)中實(shí)現(xiàn)，該殼體與圖1的殼體102類似地構(gòu)建，除了殼體302包括多個(gè)感測(cè)區(qū)域而不是圖1的單個(gè)感測(cè)區(qū)域114，其中的兩個(gè)感測(cè)區(qū)域在圖3的314和316處示出。這樣，殼體302將再次被描述為由包括蓋子304和下部306的金屬部件形成，蓋子304和下部306通過(guò)絕緣墊圈308而彼此絕緣。與圖1有關(guān)的對(duì)蓋子和下部之間的其他絕緣部件(未示出)的需要的描述也在此適用。多個(gè)感測(cè)區(qū)域可以是實(shí)際上任何希望的配置，例如包括范圍從個(gè)體的虛擬“按鈕”到形成虛擬“滑塊”的區(qū)域到虛擬鍵盤、鍵區(qū)或軌跡板的配置。
[0035]與圖1的系統(tǒng)一樣，每個(gè)感測(cè)區(qū)域314、316由相應(yīng)的凹槽326、328來(lái)限定，凹槽326、328將優(yōu)選地在感測(cè)區(qū)域318、320中保留大約先前描述的尺寸的金屬厚度。另外，相應(yīng)的基準(zhǔn)電極322、324被布置在每個(gè)凹槽326、328中并且與感測(cè)區(qū)域314、316的鄰近表面處于隔開(kāi)的關(guān)系。在根據(jù)該基本描述的許多示例中，電極322、324被獨(dú)立于鄰近表面而支撐在各個(gè)感測(cè)區(qū)域314、316中將是優(yōu)選的。另外，對(duì)于許多這種示例，具有與各個(gè)相應(yīng)感測(cè)區(qū)域的多個(gè)導(dǎo)電連接或者將多個(gè)電極322、324彼此耦合也將是優(yōu)選的。因此，在感測(cè)部件300中，每個(gè)電極322、324由基板(例如印刷電路板326)支撐。印刷電路板326輔助以與每個(gè)感測(cè)區(qū)域處于固定的隔開(kāi)的關(guān)系的方式來(lái)支撐每個(gè)電極322、324。再次，與圖1的系統(tǒng)一樣，每個(gè)電極322、324與感測(cè)區(qū)域314、316的相應(yīng)表面之間的隔開(kāi)關(guān)系可以只通過(guò)氣隙328、330來(lái)建立，并且/或者可以在凹槽326、328內(nèi)存在介電層332、334。
[0036]現(xiàn)在主要參考圖4，該圖示意性地示出包括圖3的感測(cè)部件的接近和觸摸感測(cè)系統(tǒng)400。圖3所示的元件在圖4中被類似地編號(hào)。如圖所示，每個(gè)電極322、324、402與頂板304共同形成相應(yīng)的電容器(Ctl，Ct2)，并且每個(gè)電極322、324、402耦合到電容傳感器404(例如可以與圖1-2的電容傳感器126是相同的類型)的相應(yīng)輸入端。這樣，再次，每個(gè)基準(zhǔn)電極耦合到在DC時(shí)到地的高阻抗。在該示例中，電容傳感器404的輸出端406耦合到控制器408，控制器408可以用于響應(yīng)于來(lái)自電容傳感器404的信號(hào)而發(fā)起各種系統(tǒng)功能。當(dāng)然，相同功能可以由相關(guān)電子設(shè)備416中的另一控制器來(lái)提供。輸出端406還耦合到開(kāi)關(guān)控制器409，開(kāi)關(guān)控制器409響應(yīng)于來(lái)自電容傳感器404的電容測(cè)量信號(hào)或者來(lái)自控制器408的控制信號(hào)，選擇性地?cái)嚅_(kāi)或者閉合開(kāi)關(guān)410以選擇性地向場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)412的柵極施加所需極性的電壓，設(shè)置FET 412是為了選擇性地將蓋子304耦合到地。雖然開(kāi)關(guān)410被示出為機(jī)械開(kāi)關(guān)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，它在多數(shù)實(shí)施例中將是通過(guò)固態(tài)開(kāi)關(guān)(諸如FET開(kāi)關(guān))來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0037]現(xiàn)在也參考圖5，該圖示出用于圖3和圖4的系統(tǒng)的一種可能操作模式的示例流程圖500。在接近和觸摸感測(cè)系統(tǒng)400的操作中，該系統(tǒng)通常將開(kāi)始于接近感測(cè)模式(502)。在該模式中，由于FET開(kāi)關(guān)412斷開(kāi)，蓋子304處于浮動(dòng)電位(如針對(duì)圖1所描述的)。
[0038]在某一點(diǎn)，系統(tǒng)將檢測(cè)電容的變化(504)。如針對(duì)圖1和圖2所描述的，鄰近蓋子304的外部電位源的存在將在蓋子304中的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)區(qū)域314、316處生成電容(Ct+Cprox)，并且該電容將被電容傳感器404感測(cè)。在某一點(diǎn)，來(lái)自電容傳感器404的感測(cè)電容將被評(píng)估(506)以確定是否可能與蓋子304的接觸。優(yōu)選地參考感測(cè)電容的某一參數(shù)，例如通過(guò)與基準(zhǔn)電容(例如，作為相對(duì)大小)進(jìn)行比較，或者響應(yīng)于感測(cè)到的電容變化的變化速率，可以在控制器408內(nèi)或者在開(kāi)關(guān)控制器409內(nèi)評(píng)估感測(cè)電容，并且系統(tǒng)將確定所確定的電容是否表明與蓋子304的接觸是可能的或者迫近的(如508處)。在對(duì)可能的接觸的確定被作出(508)之前(S卩，只要系統(tǒng)確定接觸是不可能的，如516處)，系統(tǒng)將保持在電容感測(cè)模式(518)0
[0039]當(dāng)這樣的確定被作出時(shí)，該示例系統(tǒng)將切換到觸摸感測(cè)模式(510)。為了實(shí)現(xiàn)這種變化，開(kāi)關(guān)控制器409將促使閉合開(kāi)關(guān)410，從而向FET開(kāi)關(guān)412的柵極提供所選電壓，并且閉合開(kāi)關(guān)412并且將蓋子304電耦合到地。該耦合將感測(cè)機(jī)構(gòu)置于觸摸感測(cè)模式。
[0040]隨后對(duì)表面的觸摸將生成一個(gè)或多個(gè)觸摸輸入信號(hào)(512)。這是通過(guò)對(duì)任一感測(cè)區(qū)域314、316的觸摸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該觸摸弓I起感測(cè)區(qū)域的某種程度的物理?yè)锨瑥亩鴾p小由相應(yīng)電極322、324形成的電容器板與感測(cè)區(qū)域314、316的鄰近表面之間的距離，從而產(chǎn)生電容的變化，該變化可被電容傳感器404檢測(cè)，電容傳感器404然后將輸出代表該位置處的觸摸接觸的信號(hào)。
[0041]在所描述的多通道電容傳感器的情況下，可以感測(cè)多個(gè)位置處的觸摸(同時(shí)的或者順次的)的存在與否(在512)，并且實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓δ?514)。如這里提及的，該觸摸接觸信號(hào)可被系統(tǒng)控制器408用來(lái)在相關(guān)電子設(shè)備416中實(shí)現(xiàn)所需功能。一旦不再感測(cè)到觸摸接觸，就可以使用計(jì)時(shí)器來(lái)生成超時(shí)信號(hào)，此后將優(yōu)選地通過(guò)開(kāi)關(guān)410的失活以及因而還有開(kāi)關(guān)412的失活把系統(tǒng)返回到接近感測(cè)模式，從而把蓋子304返回到其浮動(dòng)狀態(tài)。作為一個(gè)示例，在另一位置處感測(cè)到的接觸可能引起計(jì)時(shí)器功能的復(fù)位。作為備選，在觸摸感測(cè)模式中，Ctprox可被認(rèn)為是電容傳感器404的多個(gè)通道的感測(cè)輸入的總和，并且例如，可以相對(duì)于最小值(Cmin)來(lái)評(píng)估這些信號(hào)的總和以確定用戶的顯然不存在并且然后僅僅啟動(dòng)定時(shí)器。
[0042]圖6示出電子設(shè)備(諸如計(jì)算設(shè)備)的示例形式的機(jī)器的簡(jiǎn)化框圖，在該電子設(shè)備中可以執(zhí)行用于使得該機(jī)器這里討論的方法中的任何一種或多種的一組指令。在備選實(shí)施例中，該機(jī)器可以與其他機(jī)器相連(例如，聯(lián)網(wǎng))。在聯(lián)網(wǎng)的布置中，該機(jī)器可以以客戶端-月艮務(wù)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的服務(wù)器或者客戶端機(jī)器的身份來(lái)操作，或者作為對(duì)等(或者分布式)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的對(duì)等機(jī)器來(lái)操作。雖然只圖示出單個(gè)機(jī)器，但是術(shù)語(yǔ)“機(jī)器”還應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包括單獨(dú)或者聯(lián)合執(zhí)行一組(或者多組)指令以執(zhí)行這里討論的方法中的任何一種或多種的機(jī)器的任何集合。
[0043]示例計(jì)算設(shè)備600包括經(jīng)由總線608彼此通信的至少一個(gè)處理器602(例如，中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)或者二者)、主系統(tǒng)存儲(chǔ)器604和靜態(tài)存儲(chǔ)器606。在一些示例中，該計(jì)算設(shè)備將包括多個(gè)處理器，其中一個(gè)是輔助處理器，與可以在除了完全的系統(tǒng)關(guān)閉(例如在“睡眠”模式中；例如是系統(tǒng)的狀態(tài)被保留但是系統(tǒng)處理器的其他操作被禁止的模式)之外的幾乎所有時(shí)間是通電的(一個(gè)或多個(gè))主處理器或者說(shuō)“系統(tǒng)”處理器相比，該輔助處理器將優(yōu)選地是相對(duì)低功率的設(shè)備。這樣的輔助處理器將在這樣的示例系統(tǒng)中用于在即使當(dāng)計(jì)算設(shè)備處于“蓋子閉合”狀態(tài)和/或處于睡眠模式時(shí)也控制其中的感測(cè)電路。另外，這樣的輔助處理器可以在這些示例系統(tǒng)的至少一些中在仍然處于蓋子閉合狀態(tài)或者睡眠狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)各種響應(yīng)于觸摸的功能。例如，除了這里的其他地方描述的功能之外，這樣的蓋子閉合的操作可以包括:實(shí)現(xiàn)有線或無(wú)線通信系統(tǒng)以檢查更新后的信息數(shù)據(jù)，例如檢查接收到的電子郵件、股票報(bào)價(jià)、賽事比分等等;檢查系統(tǒng)狀態(tài)(例如w1-fi信號(hào)強(qiáng)度或者電池狀態(tài))的參數(shù)；以及通過(guò)閉合的蓋子，例如通過(guò)照亮微穿孔區(qū)域的在不可見(jiàn)按鈕或滑塊處或者附近的某一部分，顯示信息或者對(duì)更新后的信息是可用的指示。
[0044]計(jì)算設(shè)備200還可以包括視頻顯示單元610(例如，等離子顯示屏、液晶顯示屏(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏、薄膜晶體管(TFT)顯示屏或者陰極射線管(CRT))。計(jì)算設(shè)備600還包括光學(xué)媒體驅(qū)動(dòng)器628、用戶接口(UI)導(dǎo)航或者光標(biāo)控制設(shè)備614(例如，鼠標(biāo))、盤驅(qū)動(dòng)單元616、信號(hào)生成設(shè)備618(例如，揚(yáng)聲器)、光學(xué)媒體驅(qū)動(dòng)器628和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備620。
[0045]盤驅(qū)動(dòng)單元616包括機(jī)器可讀介質(zhì)622，在機(jī)器可讀介質(zhì)622上存儲(chǔ)了體現(xiàn)這里描述的方法或功能中的任何一種或多種或者被這里描述的方法或功能中的任何一種或多種利用的一組或多組指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，軟件624)。軟件624在由計(jì)算設(shè)備200執(zhí)行器件也可以完全或者至少部分地駐留在主系統(tǒng)存儲(chǔ)器604內(nèi)和/或處理器602內(nèi)，主系統(tǒng)存儲(chǔ)器604和處理器還構(gòu)成機(jī)器可讀的有形介質(zhì)。軟件624還可以利用多種已知傳輸協(xié)議(例如，超文本傳輸協(xié)議(HTTP))中的任一種經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備620通過(guò)網(wǎng)絡(luò)626來(lái)發(fā)送或接收。
[0046]雖然機(jī)器可讀介質(zhì)622在該示例實(shí)施例中被示出為單個(gè)介質(zhì)，但是術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀介質(zhì)”應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括存儲(chǔ)一組或多組指令的單個(gè)或多個(gè)介質(zhì)(例如，集中式或分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，和/或相關(guān)的緩存)。術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀介質(zhì)”還應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括任何能夠存儲(chǔ)或者編碼供機(jī)器執(zhí)行的一組指令并且使得機(jī)器執(zhí)行本申請(qǐng)的方法當(dāng)中的任何一種或多種的任何介質(zhì)，或者能夠存儲(chǔ)、編碼或者承載由這樣一組指令利用或者與這樣一組質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任何介質(zhì)。因此術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀介質(zhì)”應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括固態(tài)存儲(chǔ)器、光和磁介質(zhì)以及其他輔助其上存儲(chǔ)或者以其他方式保持的數(shù)據(jù)的讀取的結(jié)構(gòu)的所有形式。
[0047]在得益于本公開(kāi)的教導(dǎo)的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到許多其他備選構(gòu)造，并且在這里描述并說(shuō)明的技術(shù)和結(jié)構(gòu)中可以作出許多其他的修改和變化。例如，所給出的示例電容傳感器裝置通過(guò)將基準(zhǔn)值與地進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行操作?？梢允褂迷S多其他類型的電容傳感器，適當(dāng)?shù)男薷膶?duì)于得益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。例如，可以使用直接測(cè)量?jī)蓚€(gè)感測(cè)構(gòu)件之間的電容的電容傳感器。作為用于輔助這種類型的電容傳感器的修改例的一個(gè)示例，每個(gè)感測(cè)位置的外部導(dǎo)電構(gòu)件可以通過(guò)相應(yīng)的FET開(kāi)關(guān)而個(gè)體地耦合到外部板。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)顯然理解為僅由本說(shuō)明書所支持的所有權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求的所有等同物的范圍來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子設(shè)備，包括: 多個(gè)電容傳感器電極，所述多個(gè)電容傳感器電極中的每個(gè)電容傳感器電極相對(duì)于所述電子設(shè)備的導(dǎo)電表面被布置在不同的位置，并且與所述導(dǎo)電表面電隔離； 感測(cè)電路，其中所述感測(cè)電路被配置為使用所述多個(gè)電容傳感器電極檢測(cè)所述導(dǎo)電表面處的觸摸的接觸位置;以及 電子設(shè)備外殼，其中所述電子設(shè)備的所述導(dǎo)電表面形成所述電子設(shè)備外殼的一部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述電子設(shè)備的所述導(dǎo)電表面處于浮動(dòng)電位。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述多個(gè)電容傳感器電極中的至少一個(gè)與所述電子設(shè)備的所述導(dǎo)電表面形成電容。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述電子設(shè)備外殼包括與所述導(dǎo)電表面電隔離的導(dǎo)電外殼下部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述感測(cè)電路被配置為通過(guò)檢測(cè)所述多個(gè)電容傳感器電極中的一個(gè)或多個(gè)的電容的變化，檢測(cè)所述導(dǎo)電表面處的所述觸摸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備，其中所述導(dǎo)電表面和多個(gè)電容傳感器電極被配置為在施加壓力時(shí)改變它們之間的距離。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子設(shè)備，其中所述導(dǎo)電表面在所述多個(gè)電容傳感器電極的位置處變薄，以使得所述導(dǎo)電表面在施加壓力時(shí)發(fā)生撓曲。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，所述感應(yīng)電路被進(jìn)一步地配置為檢測(cè)所述電子設(shè)備的所述表面處與所述觸摸有關(guān)的另外的接觸位置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述電子設(shè)備包括移動(dòng)電話。10.—種檢測(cè)電子設(shè)備處的接觸的方法，包括: 形成導(dǎo)電表面，作為所述電子設(shè)備的外殼的一部分； 布置多個(gè)電容傳感器電極，所述電容傳感器電極與所述導(dǎo)電表面電隔離并且相對(duì)于所述導(dǎo)電表面處于不同位置； 使用所述多個(gè)電容傳感器電極檢測(cè)所述導(dǎo)電表面處的觸摸的接觸位置。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括使所述電子設(shè)備的所述導(dǎo)電表面電氣浮動(dòng)。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述多個(gè)電容傳感器電極中的至少一個(gè)與所述電子設(shè)備的所述導(dǎo)電表面之間形成電容。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括形成與所述導(dǎo)電表面電隔離的導(dǎo)電外殼下部，作為所述外殼的另一部分。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括通過(guò)檢測(cè)所述多個(gè)電容傳感器電極中的一個(gè)或多個(gè)的電容的變化，檢測(cè)所述導(dǎo)電表面處的所述觸摸。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括檢測(cè)所述導(dǎo)電表面與一個(gè)或多個(gè)電容傳感器電極之間的距離在施加壓力時(shí)的變化。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括使所述導(dǎo)電表面在所述多個(gè)電容傳感器電極的位置處變薄，以使得所述導(dǎo)電表面在施加壓力時(shí)發(fā)生撓曲。17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括檢測(cè)所述電子設(shè)備的所述表面處與所述觸摸有關(guān)的另外的接觸位置。18.—種電子設(shè)備，包括: 作為所述電子設(shè)備的外殼的一部分而形成的導(dǎo)電器件； 多個(gè)電容感測(cè)器件，與所述導(dǎo)電器件電隔離，并且相對(duì)于所述導(dǎo)電器件被布置在不同的位置； 使用所述多個(gè)電容感測(cè)器件檢測(cè)所述導(dǎo)電器件處的觸摸的接觸位置的器件。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備，其中所述導(dǎo)電器件是電氣浮動(dòng)的。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備，其中所述導(dǎo)電器件被配置為使得所述導(dǎo)電器件在施加壓力時(shí)發(fā)生撓曲。
【文檔編號(hào)】H03K17/955GK106020583SQ201610640625
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2010年8月20日
【發(fā)明人】亞歷山大·潘斯, 奧馬爾·S·梁, 大衛(wèi)·T·艾姆
【申請(qǐng)人】蘋果公司