[实用新型]一种电子设备以及用于电子设备的电容式力传感器

说明书

技术领域

本公开整体涉及感测抵靠表面所施加的力，更具体地讲涉及通过电容变化来感测力。

背景技术

触摸设备通常用于识别用户触摸设备的位置，包括移动、手势等。作为一个示例，触摸设备可向计算系统提供关于用户与图形用户界面(GUI)交互(诸如指向元素、重新定向或重新定位那些元素、编辑或键入)以及与其他GUI特征交互的信息。作为另一示例，触摸设备可向计算系统提供适用于用户与应用程序进行交互的信息，诸如与动画、照片、图片、幻灯片演示、声音、文本、其他视听元素等的输入或操纵相关的信息。

然而，一般来说，触摸输入被视为二进制输入。触摸要么存在并被感测，要么不存在。触摸输入的力可向设备提供另一输入信息源。例如，设备对施加力低的触摸与施加力高的触摸可有不同的响应。力感测设备可基于经受力的部件的变形量来确定所施加的力的大小或值。

在力输入被施加到触摸屏(诸如用户触摸以进行选择或者与显示器上显示的对象或应用程序交互的多点触摸触摸屏)的设备中，由显示器产生的噪声可干扰触摸屏的操作。在一些情况下，显示噪声可电耦合至触摸屏并且干扰触摸屏的操作。这种显示噪声还可电耦合至力感测设备。显示噪声的量值可远大于力信号的量值，使得难以从显示噪声中辨别力信号。

实用新型内容

一种电子设备，包括：用户输入表面，其限定电子设备的外表面；第一电容传感器，其包括在其间具有气隙的第一对感测元件，并且被配置为确定用户输入表面上的导致气隙塌缩的第一施加力大小；以及在第一电容传感器下方的第二电容传感器，其包括在其间具有可变形元件的第二对感测元件，并且被配置为确定在用户输入表面上的导致可变形元件变形的第二施加力大小。

第一对感测元件包括共享感测元件和与共享感测元件分离设置并电容耦合到共享感测元件的第一驱动元件。第二对感测元件包括共享感测元件和与共享感测元件分离设置并电容耦合到共享感测元件的第二驱动元件。共享感测元件可设置在第一驱动元件和第二驱动元件之间。共享感测元件可包括感测区域阵列。

电子设备还可包括耦接到第一驱动元件的显示元件。电子设备还可包括基部结构，其中显示元件被配置为相对于基部结构弯曲，可变形元件耦接到基部结构，并且气隙定位在可变形元件和显示元件之间。共享感测元件可耦接到可变形元件。

电子设备还可包括显示层，该显示层包括定位在用户输入表面下方的显示元件和定位在显示元件下方的后置偏光器。电子设备还可包括在后置偏光器的背表面上方形成的导电材料片，以在后置偏光器的背表面上产生导电表面，以及沿着导电材料片的至少一个边缘形成导电边界。导电边界可定位在显示层的用户可视区域之外。导电材料片可包括银纳米线。

用于电子设备的电容式力传感器包括：第一驱动层，相对于第一驱动层定位的第二驱动层，第一驱动层和第二驱动层之间的共享感测层，第一驱动层和共享感测层之间的第一间隔层，以及共享感测层和第二驱动层之间的第二间隔层。

第一间隔层可包括气隙。电容式力传感器还可包括限定气隙的一对相对的表面，以及被配置为防止相对的表面之间粘附的抗粘附层。气隙可具有约1.0mm或更小的厚度。第二间隔层可包括可变形材料。第二间隔层可包括从基部层延伸的可变形突起阵列。

电容式力传感器还可包括感测电路，其操作性地耦接到第一驱动层、第二驱动层和共享感测层，并且被配置为确定导致第一间隔层厚度变化的第一施加力大小以及导致第二间隔层厚度变化的第二施加力大小。

第一驱动层可包括：绝缘衬底；在绝缘衬底的背表面上方形成的导电材料片，以在绝缘衬底的背表面上产生导电表面；以及沿着导电材料片的至少一个边缘形成的导电边界。导电边界可包括沿着导电材料片的边缘延伸的连续导电边界。导电边界可包括沿着导电材料片的相应边缘形成的一个或多个导电条。

电子设备可包括：限定电子设备的用户输入表面的盖，在电子设备的内部空间内耦接到盖的第一感测元件，耦接到盖并且延伸到电子设备的内部空间中的框架构件，耦接到该框架构件的第二感测元件，以及耦接到基部结构并且与感测层分离设置的第三感测元件。

框架构件可限定开口，并且第三感测元件可以通过开口与第二感测元件电容耦合。

第一感测元件可包括覆盖基本上整个衬底表面的连续透明导电材料层。第二感测元件可包括多个感测区域，并且连续透明导电材料层可与多个感测区域中的多个感测区域重叠。