用于握持感測和手指跟蹤的電容式傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及傳感器領域，尤其涉及可用于移動設備以握持感測和手指跟蹤的電容 式傳感器。
【背景技術】
[0002] 移動設備無所不在。與它們進行交互的方式以及移動設備的行為方式隨著時間推 移而演變。移動設備的一個重要的技術就是它們的感測能力。感測可以通過許多方式發 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數的不同方式與移動設備進行交互，而且這些方式允許移動設備變成 "更聰明"使得移動設備可以更好地理解環境以及用戶正在與移動設備交互的方式。
[0003] -個有趣的方式是電容式傳感。電容式傳感已經與觸摸屏使用了一段時間以允許 用戶提供經由移動設備的屏幕的用戶輸入，而無需物理按鈕的使用。在一些應用中，在大的 表面/皮膚上的電容式傳感甚至還可以用于感測握持或手的姿勢。在一些其它應用中，兩 個電極可以被提供，在移動設備的每一側上一個用于全手識別。在又一些其它應用中，電極 可以在鄰近于天線被提供以檢測與靠近天線的手指或手的存在。
【發明內容】
[0004] 移動設備越來越意識到圍繞移動設備的環境。在許多應用中，對于移動設備，能夠 感測不同類型的握持和/或相對于移動設備手指的位置是有用的。本公開描述了特別適合 于沿著移動設備的側面或邊緣感測握持和/或手指跟蹤的電容式傳感裝置。
[0005] 許多常規電容式傳感應用受到它能夠感測或區分的握持數量的限制。此外，許多 這些應用不能精確地跟蹤鄰近移動設備手指的位置。本文所公開的電容式傳感裝置包括沿 兩條線（在設備的每一側上一條線）布置的多個電容式傳感條帶。各自的長度和間距被設 計以允許用于感測握持和/或跟蹤的手指的最佳響應行為。
[0006] 在本公開的上下文中，條帶被定義為具有細長形狀（相對于不長的材料的點）的 一塊材料。條帶可以是狹長的一塊材料。條帶可以基本上是扁平且薄。
【附圖說明】
[0007] 為了提供對本公開及其特征和優點更完整的理解，可以結合附圖參考下面的描 述，其中相同的參考數字表示相同的部件，其中：
[0008] 圖1根據本公開的一些實施例，示出了用于握持感測和包括手指跟蹤的可能擴展 的示例性分析；
[0009] 圖2根據本公開的一些實施例，示出了用于握持感測和/或手指跟蹤的示例性方 法；
[0010] 圖3根據本公開的一些實施例，示出了用于移動設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明性響應曲線；
[0011] 圖4根據本公開的一些實施例，示出了用于移動設備的另一個示例性電容式傳感 裝置和由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說明性響應曲線；
[0012] 圖5根據本公開的一些實施例，示出了用于移動設備的另一個示例性電容式傳感 裝置和由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說明性響應曲線；
[0013] 圖6根據本公開的一些實施例，示出了用于移動設備的另一個示例性電容式傳感 裝置和由電容式傳感裝置的電容式傳感器生成的說明性響應曲線；
[0014] 圖7根據本公開的一些實施例，示出用于具有差分跟蹤的移動設備的示例性電容 式傳感裝置；
[0015] 圖8根據本公開的一些實施例，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根據本公開的一些實施例，示出了相對于移動設備的內 底盤和外殼，電容式傳感裝置的示例性的放置；
[0017] 圖12根據本公開的一些實施例，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根據本公開的一些實施例，示出相對于移動設備布置的示例性電容式傳感 裝置；和
[0019] 圖14根據本公開的一些實施例，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。
【具體實施方式】
[0020] 電容式傳感及其在移動設備中的應用
[0021] 電容式傳感被用于許多不同類型的傳感器，包括用以檢測和測量距離、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接口設備（HID)技術（例 如，以取代計算機鼠標）已經變得越來越流行。HID技術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備中，例如膝上型觸控板、數字音頻播放 器、計算機顯示器/觸摸屏、移動電話、移動設備、平板電腦等。設計工程師繼續選擇電容式 傳感器，因為它們的通用性、可靠性和耐用性，獨特的人機界面，和與機械開關相比的成本 降低。
[0022] 電容式傳感器通常檢測導電的或具有與空氣的介電常數不同的任何物體，例如， 人的手或手指的一部分。當激勵信號充電電容式傳感器（例如，一個電極），電容式傳感器 成為虛擬電容器的兩個板中的一個。當充當虛擬電容器的第二板的物體接近電容式傳感 器時，在電容式傳感器上基于目前電荷的虛擬電容可以被測量，例如，通過電容式傳感控制 器。電容式傳感控制器是一種電子設備，它可以包括被配置成測量虛擬電容并且轉換模擬 測量成數字數據的模擬前端。一些電容式傳感控制器能夠生成高分辨率的電容測量數據， 每個電容式傳感器高達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 激勵信號提供激勵源。典型地，電容式傳感控制器可以具有多個可連接到若干電容式傳感 器的輸入引腳。
[0023] 用于移動設備的電容式傳感在感測圍繞移動設備的動態環境特別有用。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 用于移動設備，它們的外形因子能夠對它們內部電子設備施加約束。例如，電容式傳感可 以避免需要機械按鈕而這往往在移動設備中難以提供，其設計約束持續地驅使設備更小一 些、更平滑和/或防水。
[0024] 在本公開上下文中的移動設備包括可以由一個或多個用戶的一個或多個手所持 有的電子設備（電子設備可以完全移動的，和電子設備可以被栓到其它電子設備）。移動設 備，憑借具有小的外形因子，通常在使用時由用戶一只手或多手持有。移動設備可以包括移 動電話、平板電腦、筆記本電腦等。雖然本發明著重于與具有能夠容易地由使用者的手來持 有的外形因子的移動設備的這些類型相關的例子，本文所描述的傳感器布置通常也適用于 電子設備。例如，示例性電子設備可以包括方向盤、游戲控制臺的控制器、家用電器、互動顯 示器等。廣義地說，它由本領域技術人員所理解本文所公開的傳感器布置可以應用于用戶 期望使用他們的手和/或手指與其交互的電子設備。
[0025] 理解握持感測和手指跟蹤
[0026] 本公開的上下文中握持感測包括用戶正在如何持有移動設備的感測。握持的概 念并不僅僅是一個簡單的用戶是否持有設備的激活或檢測，或一個人是否在附近的簡單確 定。握持感測可以感測各種握持方式，其中用戶正在持有并且身體上正在與移動設備交互。 手指跟蹤可以確定移動設備附近的手指位置和/或運動。圖1和2描述了用于握持感測和 /或手指跟蹤的示例性程序。
[0027] 圖1根據本公開的一些實施例，示出了用于握持感測和包括手指跟蹤的可能擴展 的示例性分析。具有適當的電容式傳感裝置的移動設備可以通過分析電容式測量數據確定 了許多不同類型的信息。
[0028] 在用戶接近檢測層102,如果一個人在附近或者如果移動設備被無生命物體持有， 電容式傳感可以識別。在某些情況下，電容式傳感甚至可以對電容式測量作三角測量以確 定附近一個或多個用戶之間的距離和移動。此外，電容式傳感可以推斷移動設備的放置情 形（例如，它是在桌上，在錢包內，是用戶正持有設備，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設備。
[0030] 在手勢判定層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 義為其中移動設備的一部分由手掌或基關節區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的摩 擦力握持的家族。如果未檢測到手，電容式傳感可以使用具有介電常數的電容關系執行材 料檢測算法來推斷關于周圍環境的信息。
[0031] 在握持檢測層108,電容式傳感可以從電容式傳感器的測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微 差別，并且在某些情況下，電容式傳感可以在25個或更多握持間準確區分。
[0032] 在握持分析擴展層110,電容式傳感可以導出除握持外的其他信息，例如用戶標 識、意圖識別、握持手勢（例如，檢測握持的順序）和手指跟蹤（例如，用于按鈕替代、手指 手勢）。存在通過分析提供給和從握持算法取回的原始和派生數據可得到的擴展功能。握 持元分析可以識別移動設備的主要用戶當前是否正在提供握持信息。另外，意圖識別、例如 拇指使勁達到跨越屏幕，是可識別。握持手勢和/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制，例如鎖定和解鎖，基于握持時序。顯式輸入，例如手指滑動或輕 敲移動設備的機殼或外殼，可以被采取以替代物理按鈕。應用程序可以使用在手機機殼上 任意擺放和編號的按鈕和滑塊。
[0033] 基于電容式傳感器數據，通過應用分析的這些示例性的層，移動設備可以導出關 于用戶和移動設備之間的關系的信息。例如，握持感測可以提供用戶界面，其中用戶提供用 戶輸入到移動設備。在另一實例中，握持感測可以允許移動設備以調整內部特性例如天線 調諧或波束成形。在又另一實例中，與通用手勢相關的握持感測可以指示使用情形和/或 用戶意圖。握持感測及其擴展可以為用戶引入了更方便地與移動設備交互的新的方式。
[0034] 圖2根據本公開的一些實施例，示出了用于握持感測和/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