检测手动施加的压力的制作方法

检测手动施加的压力
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年11月27日提交的英国专利申请gb 20 18 700.1的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种用于检测手动施加的压力的检测器。本发明还涉及一种检测手动施加的压力的位置的方法。


背景技术：

4.众所周知，在可以响应于手指的施加或手指的移动的设备上可提供位置检测器。例如，在移动蜂窝电话上，已知的是通过使用电容感测来提供响应于触摸的屏幕。然而，不可能在其他位置部署这种类型的感测，例如在移动设备的边缘(因为该设备往往在其边缘受到支撑)。这样会导致，仅仅握住设备就可被解释为激活按钮的指令。因此，往往需要提供物理按钮，而这些按钮通常会成为第一个故障点。
5.另一种方法是使用力传感器，该力传感器依赖于设备电阻的变化，当施加压力时电阻会减小。然而，这种类型的传感器存在的问题是，施加的力往往分散在更大的区域内，因此很难识别局部的力。因此，尽管可以检测到施力，但很难实际确定施力的位置以及随后对移动的检测。


技术实现要素：

6.根据本发明的第一方面，提供了一种如权利要求1所述的用于检测手动施加的压力的检测器。
7.根据本发明的第二方面，提供了一种如权利要求11所述的检测手动施加的压力的位置的方法。
8.本发明的实施例将参照附图，仅以示例的方式进行描述。详细的实施例示出了发明人已知的最佳模式，并为所要求保护的本发明提供了支持。然而，它们仅是示例性的，不应用于解释或限制权利要求的范围。它们的目的是为本领域技术人员提供教学。由“第一”和“第二”等序数短语区分的组件和过程不一定定义任何类型的顺序或等级。
附图说明
9.图1示出了一部移动蜂窝电话；
10.图2示出了在图1中的移动蜂窝电话的另一种配置；
11.图3示出了图1所示的移动设备的剖面图；
12.图4示出了一个检测器阵列；
13.图5示出了由图4中标示的处理器执行的操作；
14.图6示出了图4中标示类型的检测器元件；
15.图7示出了第二实施例的检测器元件；以及
16.图8示出了第三实施例的检测器元件。
具体实施方式
17.图1
18.图1示出了移动蜂窝电话101，其具有沿边缘102定位的多个检测器。检测器102为触敏型，并且响应于在这些检测器上移动手指，可以控制在移动电话101上运行的应用程序内的参数。然而，应该理解的是，作为移动蜂窝电话的替代方案，其他移动设备也可以以这种方式部署，例如，可能具有与移动蜂窝电话类似的功能(例如移动触摸板)，或者采取特定功能设备的形式(可能用于控制工业过程)。
19.在图1所示的示例中，移动蜂窝电话101产生音频输出，并且该音频输出的音量由对检测器102上的手动移动的响应而控制的。此外，还向用户显示表示滑块103的视觉用户界面。因此，在图1所示的示例中，位于滑块103上的指示器104确认了音量参数当前设置为零，从而没有产生音频输出。还应当理解的是，可以以这种方式调整其它参数。
20.图2
21.如图2所示，用户向检测器102施加压力，然后在检测器上沿着箭头201的方向移动手指。结果，如位于滑块103上的指示器104所示，音量参数增加至100％。
22.为了实现指示器104的移动，需要对检测器区域102施加压力，然后在发生移动时保持该压力。检测器采用电容技术来识别移动手指的位置至达到适当的准确度水平，从而适当地控制音量参数(或在运行的应用程序中需要调整的任何其他参数)。
23.然而，鉴于检测器已经部署在移动设备的边缘102上，可以理解的是，当持有设备进行其他操作时，可能会与检测器发生接触。由此，举例来说，当设备是移动电话时，在用户进行电话交谈时，设备可以被保持在这样的位置。
24.为了避免错误触发，检测器还包括通过使用电阻技术检测施加的力或压力的能力，其中存在的材料具有在施加压力时减小的电阻。由此，一个实施例可以由具有元件的电阻式力传感器(resistive force sensor)组成，这些元件也可用于使用电容技术精确检测位置。
25.人们已经意识到，这样的触摸传感器的部署将产生一个问题，即力往往分散在相对较大的区域上。因此，很难识别局部力的位置，而将力传感器与电容传感器组合起来，可以确定准确的位置数据，同时降低发生错误触发的可能性。
26.图3
27.图3示出了移动设备101的横截面。显示器301安装在底盘302上，检测器阵列303通过一层防水带305固定在玻璃后盖304上。
28.如参考图6描述的第一实施例、参考图7描述的第二实施例和参考图8描述的第三实施例所展示的，将对检测器阵列303内每个检测器的可能配置进行描述。
29.图4
30.图4示出了检测器阵列303。在该示例中，检测器阵列303包括八个单独的检测器元件，但有些部署可以包括更少的检测器元件，有些部署可以包含更多的检测器元件。这检测器元件被标识为检测器元件401至408。
operation)得到了确认。
44.图6
45.图6示出了检测器元件401。基板601限定了激活的位置。每个检测器包括安装在该基板上的多个电极，这些电极经由多路复用器412与处理装置411通信。电极被配置为通过检测响应于从处理设备411接收的第一激励信号的电阻变化来识别施加压力的位置。电极还被配置为通过检测响应于从处理设备接收的第二激励信号的电容变化来确认这个施加压力的位置。
46.为了不影响电容测量，在一个实施例中，电极与基板601电隔离。如参考图3所描述的，基板可以位于移动通信设备内。
47.在图6所示的实施例和参照图7描述的第二实施例中，当检测到电容变化和电阻变化时，部署公共电极(common electrode)。
48.在图6的实施例中，第一布置的电极611至615沿着上表面616平行排列。在检测电容变化期间，第一布置的电极611至615电连接以限定统一的电极。在检测电阻变化期间，第一组的第一布置的电极作为源电极被激励，第二组的第一布置的电极作为检测器电极被监测。因此，在一个实施例中，当检测电阻变化时，源电极和检测器电极被选择为可在位置上交替。
49.在一个实施例中，第一电极611是源电极，第二电极612是检测器电极，第三电极613是源电极，第四电极614是检测器电极，第五电极615是源电极。对处理设备411的分别的端口进行两个连接，由电极611、613和615并联组成，以用于接收和激励来自处理设备411的信号。电极612和614也并联连接，以将检测数据提供给处理设备411的第二端口。
50.图6的检测器包括一种材料，其电阻随着施加的压力而减小。在一个实施例中，这种材料可以为商业上标识为的材料。在该实施例中，第一布置的电极611至615和材料617之间形成有气隙。当施力时，第一布置的电极611至615与材料617接触，从而在材料617上施加减小电阻的力。
51.当发生接触时，电流有可能在电极之间流动。因此，导致气隙618塌陷的压力的施加可能导致电流从源电极611流向检测器电极612。此外，随着该力的水平的增加，材料617的电阻将变得更小(导电性更强)，使得电流的量增加，并且这被处理设备411检测到，导致在步骤503所询问的问题得到肯定地回答。
52.图7
53.图7示出了检测器元件的第二实施例。与参考图6描述的实施例一样，当检测到电容变化和电阻变化时，部署公共电极。
54.第一电极701沿着上表面定位，第二电极702沿着下表面定位，与基板703隔离。第一电极701用于检测电容的变化，其方式类似于参考图6所描述的电极611至615的组合。
55.第一电极701与第二电极702一起部署，用于检测电阻的变化。提供了材料层704，其电阻响应于施加的压力而减小。该材料与参考图6描述的材料617基本相似。第一电极701和材料704之间也存在有气隙705。当检测到压力时，气隙705塌陷，从而使第一电极701与材料704接触。这提供了到第二电极702的电流路径。材料704的电阻将随着压力的施加而减小，从而使得处理设备411检测到的更高的电流。
56.图8
57.图8示出了第三实施例，其中检测器具有位于上表面上的第一电极801。该第一电极801专门用于检测电容的变化。
58.由第一平行电极811、第二平行电极812、第三平行电极813、第四平行电极814和第五平行电极815组成的一组平行电极存在于检测器的下表面上，与基板816隔离。与第一电极801相比，第一平行电极811可以被标识为第二电极，第二平行电极812可以被认为是第三电极。第二电极811和第三电极812专门用于检测电阻变化。
59.在一个实施例中，提供了第三中间电极817，并且在第一电极801和第三电极817之间设置了绝缘材料(电介质)层818。当检测位置时，测量第一电极801和第三中间电极817之间的电容。
60.响应于施加的压力而电阻减小的材料位于第三中间电极817的下方，以便与由第一平行电极811和第二平行电极812构成的第二电极邻近。此外，在材料下方存在有气隙820。这样，当施加力时，气隙820塌陷，使得材料819与第二电极(平行电极811和812)物理接触。
61.在一个实施例中，第一平行电极811被激励作为源，同时第二平行电极812向处理设备411提供检测信号。当施加压力时，材料819的电阻将减小，因此电流的量将增加。同样地，第三平行电极813可为源，第四平行电极814可为检测器，第五平行电极815可为源。
62.参考图6、图7或图8描述的检测器都有助于部署检测手动施加压力的位置的方法，其中执行第一次扫描操作以检测电阻变化，执行第二次扫描操作以检测电容变化。如参考图5所描述的，可以周期性地执行这些扫描操作，以检测施加的压力和移动。当发生移动时，第一扫描操作基于电阻产生第一位置数据，第二扫描操作基于电容产生第二位置数据。
63.接着从第一位置数据和第二位置数据的组合得出输出位置数据。具体而言，参考图5进行描述的一个实施例中，最初通过电阻测量来识别位置，然后通过电容测量来确认该位置。这样，如果没有得到第二位置数据的确认，则可以禁止第一位置数据。
64.如参考图4所描述的，该方法还便于部署多个单独的检测器，这些检测器可以沿着移动设备的边缘定位(如参考图3所描述的)。如参考图1和图2所描述的，压力的部署可以提供改变在移动设备上运行的应用程序中的参数的指示，随后的移动可能会影响该参数的改变。
65.在另一个实施例中，用于检测电容的电极可以与力传感器分开。例如，在移动电话中，位置数据可以从触摸屏获得，压力传感器可以位于屏的下方。
66.电容的评估可以使用互容技术(mutual capacitance techniques)作为测量自电容的替代方案来实现。
67.第三实施例建立在第一实施例的结构上。第四实施例可通过以类似的方式建立在第二实施例上获得。

技术特征：
1.一种用于检测手动施加的压力的检测器，包括：基板，所述基板限定激活位置；多个电极，所述电极安装在所述基板上；以及处理设备，用于激励所述电极；所述电极包括位于上表面上的第一电极，所述第一电极用于检测电容变化；和用于检测电阻变化的第二电极和第三电极；其中所述电极被配置为通过检测响应于从所述处理设备接收的第一激励信号的电阻变化来识别施加压力的位置；所述电极被配置为通过检测响应于从所述处理设备接收的第二激励信号的电容变化来确认所述施加压力的位置。2.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述电极与所述基板电隔离。3.根据权利要求1或2所述的检测器，其中，所述基板位于移动通信设备内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的检测器，包括一种材料，所述材料响应于施加的压力而电阻减小，并邻近所述第二电极和所述第三电极。5.根据权利要求4所述的检测器，包括在所述材料和所述第三电极之间的气隙，使得在施加压力时所述材料与所述第三电极接触。6.根据权利要求5所述的检测器，其中，用于电阻测量的所述电极由多个平行电极限定。7.根据权利要求6所述的检测器，其中，所述多个平行电极中的第一多个作为源电极被激励，所述多个平行电极中第二多个作为检测器电极被监测。8.根据权利要求7所述的检测器，其中，所述源电极和所述检测器电极被选择为在位置上交替。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，包括位于所述第一电极下方的固体绝缘材料。10.一种用于检测移动设备的边缘上的手动移动的装置，包括多个根据权利要求1至9中任一项所述的检测器。11.一种检测手动施加的压力的位置的方法，包括如下步骤：对多个电极中的第二电极和第三电极执行第一扫描操作，以检测电阻的变化；以及对所述多个电极中的第一电极执行第二扫描操作，以检测电容的变化。12.根据权利要求11所述的方法，还包括执行所述第二扫描操作后，周期性地执行所述第一扫描操作的步骤。13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中，所述第一扫描操作基于电阻产生第一位置数据；所述第二扫描操作基于电容产生第二位置数据；以及从所述第一位置数据和所述第二位置数据的组合得出输出位置数据。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述输出位置数据基于所述第一位置数据，如果所述第二位置数据不存在，则禁止所述输出位置数据。15.根据权利要求14所述的方法，其中，多个单独的检测器沿着移动设备的边缘定位；施加的压力指示了在所述移动设备上运行的应用程序中改变参数的意图；以及
随后的移动影响所述参数的所述改变。

技术总结
展示了用于检测手动施加的压力的检测器。基板(816)限定了激活的位置，电极(811-815)安装在该基板上。激励处理设备，使得电极被配置为通过检测响应于从处理设备接收的第一激励信号的电阻变化来识别施加的压力的位置。此外，电极被配置为通过检测响应于从处理设备接收的第二激励信号的电容变化来确认所施加的压力的位置。电极包括位于上表面上的检测电容变化的第一电极(801)，以及检测电阻变化的第二和第三电极(811、812)。812)。812)。


技术研发人员：卡尔
受保护的技术使用者：佩拉泰克控股有限公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2023/9/9