來填充。布置在兩個基板上的電極可以用來監(jiān)控電極之間的電容。
[0094]在操作502中，進行電極的初始掃描。在一個例子中，掃描包括測量在每個電極對(或每個電極交叉點)的電容。操作502可以用來測量在沒有施加力的情況下力感測結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。初始的掃描可以用來說明力感測結(jié)構(gòu)的溫度或其它環(huán)境條件的影響。操作502在一些實現(xiàn)中可能是可選的。
[0095]在操作504中，將力施加到結(jié)構(gòu)。力可能由于設備表面上的觸摸所引起。如以上關(guān)于圖2A-圖2D所描述的，力可以通過堆疊的多個層施加到力感測結(jié)構(gòu)。在一些情況下，力可以施加到設備的覆蓋玻璃上，并通過顯示器和其它元件傳遞到力感測結(jié)構(gòu)。
[0096]在操作506中，進行電極的掃描。特別地，當力施加到力敏感結(jié)構(gòu)時，力敏感結(jié)構(gòu)的電極被掃描以測量電極對(或電極交叉點)之間的電容。在一個例子中，所有的電極在操作506中被掃描。在另一個例子中，電極的子集在操作506中被掃描或采樣。如果觸摸的位置是已知的(例如，利用觸摸傳感器)，則靠近觸摸位置的一個或多個電極可以被掃描，并且位于遠離觸摸的一個或多個電極可以被掃描。在一些實現(xiàn)中，在一段時間上進行多個掃描，以提高測量的可靠性。
[0097]在操作508中，計算估計的力。特別地，操作506的(一個或多個)掃描可用來估計相應的電極之間的距離。通常地，當施加力時(在操作504中)，力敏感結(jié)構(gòu)以可預測的方式偏斜。因此，如果電極(和基板)之間的距離是已知的，則可以計算估計的力。在一個例子中，偏斜的局部區(qū)域和結(jié)構(gòu)的另一個區(qū)域之間的相對偏斜(或電容)被用來計算所施加的估計的力(在操作504中)。
[0098]圖5B描繪了制造力敏感結(jié)構(gòu)的示例方法。在圖5B中描繪的過程550可以用來制造以上關(guān)于圖2A-圖2D描述的一個或多個力敏感結(jié)構(gòu)。
[0099]在操作552中，將電極布置在兩個基板的每一個上?？梢岳玫矸e、印刷、濺射、層壓或其它制造工藝來布置電極。在一些情況下，通過處理一層或多層以在介質(zhì)或?qū)觾?nèi)形成導電區(qū)域來形成電極。介質(zhì)或?qū)涌梢员煌扛不蛞云渌绞礁竭B到基板的表面。
[0100]在操作554中，兩個基板被組裝以在基板之間形成間隙。在一個例子中，基板被組裝到用于定義基板之間的間隙厚度的一個或多個間隔器或支柱。在力敏感結(jié)構(gòu)的構(gòu)造完成之后，間隔器或支柱可以被去除或者可以保留在位置中。在另一個例子中，如果柔性層由具有足夠結(jié)構(gòu)完整性的材料構(gòu)成，則基板被附連到或放置在柔性層的相對側(cè)上。(如果柔性層是由液體或軟凝膠構(gòu)成的，則這是不可能的。)
[0101]在操作556中，柔性層布置在兩個基板之間的間隙內(nèi)。在一些情況下，柔性層由硅凝膠或結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在一些情況下，柔性層由在間隙內(nèi)安排的多個結(jié)構(gòu)或支柱構(gòu)成。結(jié)構(gòu)或支柱之間的容積空間可以基本上用液體介質(zhì)填充。在一個例子中，聚乙二醇或聚乙二醇液體被注入到間隙中，以基本上填滿兩個基板之間的容積。在一些情況下，密封層或元件也被用于使柔性層保持在位置中。
[0102]雖然以上公開內(nèi)容是就各種示例性實施例和實現(xiàn)來描述的，但是應當理解，在一個或多個個別實施例中描述的各種特征、方面和功能性就其適應性而言不限于關(guān)于其描述它們的特定實施例，而是可以單獨地或者以各種組合應用到本發(fā)明的一個或多個其它實施例，不管這種實施例是否已描述以及這種特征是否作為所述實施例的一部分給出。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應當由以上所述的任何示例性實施例限制而是由這里給出的權(quán)利要求來限定。
[0103]相關(guān)申請的交叉引用
[0104]本申請要求于2014年8月28日提交的名稱為“Force Sensor with CapacitiveGap Sensing”的美國臨時專利申請N0.62043，077、以及于2014年9月30日提交的名稱為“Force Sensor with Capacitive Gap Sensing”的美國非臨時專利申請N0.14/501,384的權(quán)益，這兩個申請通過引用的方式全部并入本文。
【主權(quán)項】
1.一種具有力傳感器的電子設備，特征在于，所述力傳感器包括: 構(gòu)成所述電子設備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電極陣列； 通過間隙與所述第一基板分開的第二基板； 布置在所述第一基板和第二基板之間的所述間隙中的柔性介質(zhì);及布置在所述第二基板上的至少一個第二電極，其中所述第一基板配置為當力施加到所述力接收表面時在局部區(qū)域上相對于所述第二基板偏斜。2.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述傳感器還包括: 操作上連接到所述第一電極陣列和所述至少一個第二電極的電容監(jiān)控電路，其中:所述電容監(jiān)控電路被配置為檢測和測量所述第一電極陣列中的第一電極與所述至少一個第二電極之間的電容變化;并且 所述電容監(jiān)控電路被配置為產(chǎn)生可用來計算施加到所述力接收表面的估計的力的輸出。3.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述第二基板配置為當所述力施加到所述力接收表面時偏斜。4.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，當力施加到所述力接收表面時，所述第一基板和第二基板之間的間隙在遠離所述局部區(qū)域的區(qū)域上基本上保持均勻。5.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述柔性介質(zhì)在所述局部區(qū)域內(nèi)移位，以允許所述第一基板相對于所述第二基板偏斜。6.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述第一基板、第二基板和柔性介質(zhì)從耦合到所述力接收表面的組件懸掛下來。7.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述第二基板經(jīng)所述柔性介質(zhì)和第一基板附連到所述設備，其中所述第二基板基本上不被除所述柔性介質(zhì)和所述第一基板之外的其它組件支撐。8.如權(quán)利要求1所述的電子設備，還包括: 布置在所述第一基板和所述力接收表面之間的顯示器。9.如權(quán)利要求8所述的電子設備，特征在于，所述第一基板耦合到所述顯示器的下部表面。10.如權(quán)利要求8所述的電子設備，特征在于，所述顯示器附連到所述電子設備的外殼，并且其中所述第一基板附連到所述顯示器且基本上不被除所述顯示器之外的其它組件支撐。11.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，還包括: 布置在所述第二基板下面的顯示器，其中所述第一基板和第二基板由透明材料構(gòu)成，并且所述柔性介質(zhì)具有基本上與所述第一基板和第二基板的光學指數(shù)匹配的光學指數(shù)。12.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述第一基板和第二基板由玻璃材料構(gòu)成。13.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述柔性介質(zhì)是硅凝膠。14.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述柔性介質(zhì)包括硅樹脂結(jié)構(gòu)和液體介質(zhì)。15.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述柔性介質(zhì)包括聚乙二醇液體材料。16.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述第一電極陣列包括具有基本上矩形形狀的上部像素電極陣列，并且所述至少一個第二電極是具有基本上矩形形狀的下部像素電極陣列的一部分。17.如權(quán)利要求1所述的電子設備，特征在于，所述第一電極陣列包括沿第一方向延伸的上部行電極陣列，并且所述至少一個第二電極是沿橫貫所述第一方向的第二方向延伸的下部列電極陣列的一部分。18.一種具有力傳感器的電子設備，特征在于，所述力傳感器包括: 構(gòu)成電子設備的外部表面的至少一部分的力接收表面； 布置在所述電子設備內(nèi)的表面上的上部電極陣列； 通過間隙與所述表面分開的第二基板； 布置在所述上部電極陣列和第二基板之間的所述間隙中的柔性介質(zhì);及 布置在所述第二基板上的至少一個下部電極，其中所述表面被配置為當力施加到所述力接收表面時在局部區(qū)域上相對于所述第二基板偏斜。19.如權(quán)利要求18所述的電子設備，特征在于，所述表面是顯示器元件的下部表面。20.如權(quán)利要求18所述的電子設備，特征在于，所述表面是所述電子設備的外殼的內(nèi)部表面。
【專利摘要】本申請涉及具有力傳感器的電子設備。更具體而言，公開了一種用于用作對電子設備的輸入的力傳感器和力感測結(jié)構(gòu)。用戶觸摸事件可以利用適于確定觸摸事件的力的強度的力傳感器在顯示器、外殼或與電子設備相關(guān)聯(lián)的其它表面上被感測到。對應于力的強度的傳感器輸出可以用作輸入信號、輸入數(shù)據(jù)、或?qū)﹄娮釉O備的其它輸入信息。力傳感器可以包括布置在第一基板上的上部電極陣列和布置在第一基板和第二基板之間的間隙中的柔性介質(zhì)。至少一個下部電極可以被布置在第二基板上。第一基板可以配置為當力施加到力接收表面時在局部區(qū)域上相對于第二基板偏斜。
【IPC分類】G06F3/041
【公開號】CN205302226
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】J·A·哈勒, 金昭伶, D·D·薩夏恩, P·凱瑟勒
【申請人】蘋果公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年8月28日