具有力传感器的电子设备制造技术

本申请涉及具有力传感器的电子设备。更具体而言，公开了一种用于用作对电子设备的输入的力传感器和力感测结构。用户触摸事件可以利用适于确定触摸事件的力的强度的力传感器在显示器、外壳或与电子设备相关联的其它表面上被感测到。对应于力的强度的传感器输出可以用作输入信号、输入数据、或对电子设备的其它输入信息。力传感器可以包括布置在第一基板上的上部电极阵列和布置在第一基板和第二基板之间的间隙中的柔性介质。至少一个下部电极可以被布置在第二基板上。第一基板可以配置为当力施加到力接收表面时在局部区域上相对于第二基板偏斜。

【技术实现步骤摘要】

本文描述的实施例一般地涉及集成到设备中的力传感器，并且更具体地，涉及利用电容间隙传感器检测触摸的力的位置和强度。
技术介绍
一些电子设备包括用于接收来自用户输入的触敏表面。一些传统的触摸设备能够检测到外部表面上触摸的存在或甚至位置。为了检测到触摸，一个或多个传感器电极通常被放置在靠近触敏表面。但是，许多传统的触摸设备不能检测或测量设备上触摸的力的强度。因此，由一些传统触摸传感器提供的输出是二进制的，就像许多当前对计算设备的输入一样。即，触摸存在还是不存在。由于二进制输入只能占有两种状态(存在或不存在，开或关闭，等等)，它们固有地就是有局限的。在许多例子中，还检测和测量施加到表面的触摸的力会是有利的。此外，如果力可以跨连续的值进行测量，那么它可以用作非二进制的输入。而且，触摸输入和力输入的组合会比只使用其中一种能提供某些优点。因此，对能够检测和传递施加在一个或多个用户触摸位置的力的改进的输入表面，会存在当前的需要。
技术实现思路
本文描述的实施例会涉及、包括或采用用于用作对电子设备的输入的力传感器和力感测结构的形式。一般地，用户触摸事件可以利用适于确定触摸事件的力的强度的力传感器在显示器、外壳或与电子设备相关联的其它表面上被感测到。对应于力的强度的传感器输出，可以用作输入信号、输入数据或对电子设备的其它输入信息。一种实施例涉及一种具有力传感器的电子设备，特征在于，所述力传感器包括：构成所述电子设备的外部表面的一部分的力接收表面；布置在所述力接收表面下面的具有表面的第一基板；布置在所述第一基板的所述表面上的第一电极阵列；通过间隙与所述第一基板分开的第二基板；布置在所述第一基板和第二基板之间的所述间隙中的柔性介质；及布置在所述第二基板上的至少一个第二电极，其中所述第一基板配置为当力施加到所述力接收表面时在局部区域上相对于所述第二基板偏斜。在一个示例中，所述传感器还包括：操作上连接到所述第一电极阵列和所述至少一个第二电极的电容监控电路，其中：所述电容监控电路被配置为检测和测量所述第一电极阵列中的第一电极与所述至少一个第二电极之间的电容变化；并且所述电容监控电路被配置为产生可用来计算施加到所述力接收表面的估计的力的输出。在一个示例中，所述第二基板配置为当所述力施加到所述力接收表面时偏斜。在一个示例中，当力施加到所述力接收表面时，所述第一基板和第二基板之间的间隙在远离所述局部区域的区域上基本上保持均匀。在一个示例中，所述柔性介质在所述局部区域内移位，以允许所述第一基板相对于所述第二基板偏斜。在一个示例中，所述第一基板、第二基板和柔性介质从耦合到所述力接收表面的组件悬挂下来。在一个示例中，所述第二基板经所述柔性介质和第一基板附连到所述设备，其中所述第二基板基本上不被所述除柔性介质和第一基板之外的其它组件支撑。在一个示例中，布置在所述第一基板和所述力接收表面之间的显示器。在一个示例中，所述第一基板耦合到所述显示器的下部表面。在一个示例中，所述显示器附连到所述电子设备的外壳，并且其中所述第一基板附连到所述显示器且基本上不被除所述显示器之外的其它组件支撑。在一个示例中，所述电子设备还包括：布置在所述第二基板下面的显示器，其中所述第一基板和第二基板由透明材料构成，并且所述柔性介质具有基本上与所述第一基板和第二基板的光学指数匹配的光学指数。在一个示例中，所述第一基板和第二基板由玻璃材料构成。在一个示例中，所述柔性介质是硅凝胶。在一个示例中，所述柔性介质包括硅树脂结构和液体介质。在一个示例中，所述柔性介质包括聚乙二醇液体材料。在一个示例中，所述第一电极阵列包括具有基本上矩形形状的上部像素电极阵列，并且所述至少一个第二电极是具有基本上矩形形状的下部像素电极阵列的一部分。在一个示例中，所述第一电极阵列包括沿第一方向延伸的上部行电极阵列，并且所述至少一个第二电极是沿横贯所述第一方向的第二方向延伸的下部列电极阵列的一部分。一种实施例涉及一种具有力传感器的电子设备，特征在于，所述力传感器包括：构成电子设备的外部表面的至少一部分的力接收表面；布置在所述电子设备内的表面上的上部电极阵列；通过间隙与所述表面分开的第二基板；布置在所述上部电极阵列和第二基板之间的所述间隙中的柔性介质；及布置在所述第二基板上的至少一个下部电极，其中所述表面被配置为当力施加到所述力接收表面时在局部区域上相对于所述第二基板偏斜。在一个示例中，所述表面是显示器元件的下部表面。在一个示例中，所述表面是所述电子设备的外壳的内部表面。一种示例实施例针对具有力传感器的电子设备。力传感器包括构成电子设备的外部表面的至少一部分的力接收表面。第一基板可以布置在力接收表面下面，并且上部电极阵列可以布置在第一基板上。传感器还包括布置在第一基板和第二基板之间的间隙中的柔性介质。第二基板通过间隙与第一基板分开。至少一个下部电极可以布置在第二基底上。在一些情况下，第一基板配置为当力施加到力接收表面时在局部区域上相对于第二基板偏斜。传感器还可以包括电容监控电路，其操作上连接到上部电极阵列和至少一个下部电极。电容监控电路可以配置为检测和测量上部电极和至少一个下部电极之间的电容变化。电路还可以配置为产生可用于计算施加到力接收表面的估计的力的输出。在一些实施例中，第二基板配置为当力施加到力接收表面时偏斜。在一些情况下，当力施加到力接收表面时，第一基板和第二基板之间的间隙在远离局部区域的区域上会基本上保持均匀。柔性介质可以在局部区域内移位，以允许第一基板相对于第二基板偏斜。在一些情况下，第一基板、第二基板和柔性介质从耦合到力接收表面的组件中悬挂下来。在一个例子中，第二基板经柔性介质和第一基板附连到设备，其中第二基板基本上不被除了柔性介质和第二基板之外的其它组件支撑。在一种示例实施例中，显示器可以布置在第一基板和力接收表面之间。第一基板可以耦合到显示器的下部表面。在一些情况下，显示器附连到电子设备的外壳，并且第一基板附连到显示器且基本上不被除显示器之外的其它组件支撑。在另一种示例实施例中，显示器可以布置在第二基板下面。第一基板和第二基板可以由透明材料构成，并且柔性介质可以具有基本上与第一和第二基板的指数匹配的指数。在一些情况下，第一和第二基板由玻璃材料构成。柔性介质可以包括硅凝胶和/或液体介质。柔性介质可以包括，例如，聚乙二醇液体材料。在一些实施例中，第一电极阵列可以包括具有基本上矩形形状的上部像素电极阵列，并且至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有力传感器的电子设备，特征在于，所述力传感器包括：构成所述电子设备的外部表面的一部分的力接收表面；布置在所述力接收表面下面的具有表面的第一基板；布置在所述第一基板的所述表面上的第一电极阵列；通过间隙与所述第一基板分开的第二基板；布置在所述第一基板和第二基板之间的所述间隙中的柔性介质；及布置在所述第二基板上的至少一个第二电极，其中所述第一基板配置为当力施加到所述力接收表面时在局部区域上相对于所述第二基板偏斜。

【技术特征摘要】
2014.08.28 US 62/043,077;2014.09.30 US 14/501,3841.一种具有力传感器的电子设备，特征在于，所述力传感器包括：
构成所述电子设备的外部表面的一部分的力接收表面；
布置在所述力接收表面下面的具有表面的第一基板；
布置在所述第一基板的所述表面上的第一电极阵列；
通过间隙与所述第一基板分开的第二基板；
布置在所述第一基板和第二基板之间的所述间隙中的柔性介质；及
布置在所述第二基板上的至少一个第二电极，其中所述第一基板配置为当力施加到所
述力接收表面时在局部区域上相对于所述第二基板偏斜。
2.如权利要求1所述的电子设备，特征在于，所述传感器还包括：
操作上连接到所述第一电极阵列和所述至少一个第二电极的电容监控电路，其中：
所述电容监控电路被配置为检测和测量所述第一电极阵列中的第一电极与所述至少
一个第二电极之间的电容变化；并且
所述电容监控电路被配置为产生可用来计算施加到所述力接收表面的估计的力的输
出。
3.如权利要求1所述的电子设备，特征在于，所述第二基板配置为当所述力施加到所述
力接收表面时偏斜。
4.如权利要求1所述的电子设备，特征在于，当力施加到所述力接收表面时，所述第一
基板和第二基板之间的间隙在远离所述局部区域的区域上基本上保持均匀。
5.如权利要求1所述的电子设备，特征在于，所述柔性介质在所述局部区域内移位，以
允许所述第一基板相对于所述第二基板偏斜。
6.如权利要求1所述的电子设备，特征在于，所述第一基板、第二基板和柔性介质从耦
合到所述力接收表面的组件悬挂下来。
7.如权利要求1所述的电子设备，特征在于，所述第二基板经所述柔性介质和第一基板
附连到所述设备，其中所述第二基板基本上不被除所述柔性介质和所述第一基板之外的其
它组件支撑。
8.如权利要求1所述的电子设备，还包括：
布置在所述第一基板和所述力接收表面之间的显示器。
9.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·哈勒，金昭伶，D·D·萨夏恩，P·凯瑟勒，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：新型
国别省市：美国;US