TW201306702A - 於電子裝置外殼上整合觸控感測器與天線 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置,包含:一外殼,定義第一與第二使用者介面區;一觸敏顯示器,設置在該第一使用者介面區裡面;一傳導結構,沿著在該第二使用者介面區中的該外殼設置。該電子裝置進一步包含:一電容式觸控控制器,設置在該外殼裡面並且被耦合至該傳導結構,該電容式觸控控制器會被配置成用以捕捉使用者和該傳導結構的互動;以及一傳收器,設置在該外殼裡面並且被耦合至該傳導結構,該傳收器會被配置成用於射頻(Radio Frequency,RF)通信。該傳導結構會被配置成一天線,用以支援該等RF通信。

Description

於電子裝置外殼上整合觸控感測器與天線
本發明大體上和電子裝置有關,且更明確地說,和能夠無線通信的電子裝置有關。
手持式電子裝置運用數個電子器件來支援各種輸入/輸出(Input/Output,I/O)功能。部分器件會構成該裝置的一使用者介面。舉例來說,行動電話之類的手持式裝置經常具有一顯示器、一鍵盤、或是一觸控螢幕作為主要的使用者介面器件。按鈕、捲輪、以及滑桿則係佔據該外殼空間的其它使用者介面器件的範例。其它器件提供用以支援和其它電子裝置進行通信的介面。為達此目的,手持式電子裝置通常包含卡槽、I/O埠、插頭插座、以及其它連接器。
此等I/O器件會爭奪一裝置外殼上的空間,其趨勢係朝向越來越小的裝置發展。
電子裝置的外殼可能會容納支援無線通信的一或多根天線。電子裝置會使用長程無線通信系統,例如,蜂巢式電話系統,用以在該全球行動通信系統(Global System for Mobile Communications,GSM)電話頻帶上接收與傳送通信。電子裝置亦可能會使用短程無線通信協定來支援和附近裝置的通信,其包含WiFiTM(IEEE 802.11)以及BluetoothTM裝置。
天線的定位對較小的裝置外殼來說係額外的挑 戰。手持式裝置具有極不受約束的天線設計,其中,一短柱會從該裝置外殼處向外突出。裝置外殼通常會被設計成具有內部天線元件,不是完全被設置在該外殼裡面,就是形成該外殼本身的一部分。然而,若天線位於該裝置外殼裡面或該裝置外殼上,使用者的手便會損及效能。即使會提高此等不利效應的可能性,天線通常仍會被放置在裝置外殼上。天線設計更複雜的事情係其它I/O器件所需要的額外空間越來越多。
根據一具體實施例,一電子裝置包含:一外殼,定義第一與第二使用者介面區;一觸敏顯示器,設置在該第一使用者介面區裡面;一傳導結構,沿著在該第二使用者介面區中的該外殼設置;一電容式觸控控制器,設置在該外殼裡面並且被耦合至該傳導結構,該電容式觸控控制器會被配置成用以捕捉使用者和該傳導結構的互動;以及一傳收器,設置在該外殼裡面並且被耦合至該傳導結構,該傳收器會被配置成用以和當作天線的該傳導結構進行射頻(Radio Frequency,RF)通信。
根據另一具體實施例,一電子裝置包含:一外殼;一天線,沿著該外殼設置;一傳收器,用以提供RF通信;一電容式觸控控制器,耦合至該天線;以及一處理器,耦合至該傳收器與該電容式觸控控制器。該傳收器會被耦合至該天線,該電容式觸控控制器會被配置成用以產生一表示該天線之傳導環境的指示,而該處理器會 被配置成用於以該電容式觸控控制器所產生的指示為基礎來調整該傳收器的配置。
根據另一具體實施例,一種用於一電子裝置之輸入/輸出操作的方法包含:感測一使用者在該電子裝置的一傳導結構上的電容性互動;以該電容性互動為函數來配置該電子裝置的一傳收器;以及透過經配置的傳收器來傳送或接收射頻(RF)通信。
前述與其它具體實施例會配合下面的附圖作更詳細說明。
本發明大體上和有多個傳導結構被設置在外殼殼體之上、之中或是其它地方以及用於各種輸入/輸出(I/O)功能(其包括無線通信以及觸敏使用者介面)之其它器件的電子裝置有關。在該外殼中製造會受觸碰事件影響的多個區域會提高一電子裝置(其可能已包括一觸控螢幕)的觸碰控制及互動的能力,但並不需要增加裝置尺寸。該等已揭示裝置的優點優於藉由整合此等觸敏外殼介面和其它I/O功能(例如,射頻(RF)通信)所達成之僅提高觸碰控制的效果。「RF」和「RF通信」等詞語的用法廣泛,包含各種無線通信,舉例來說,其包含落在微波頻率範圍裡面的無線通信。
於一態樣中,被設置在外殼殼體之上、之中或是其它地方的該等傳導結構可一起或個別被配置成用以支援多項輸入/輸出(I/O)功能,其包括無線通信和電容式觸 控感測兩者。舉例來說,一傳導線路可用於達成兩種不同的功能:充當一天線元件與一電容式觸控電極兩者;從而讓該等電子裝置更小型並且為一已非常擁擠的裝置外殼增加I/O功能。於其它具體實施例中,多條分離的傳導線路或結構雖然會被設置在該外殼上用以分開應付各項I/O功能;然而,卻可能會使用相同的製程與材料來形成該等傳導結構。利用天線充當電容式觸控電極及/或在觸控電極和天線元件中使用相同的製程步驟會最小化為提高觸控互動能力所造成的成本增加。
在天線和觸控感測兩者功能中使用相同的傳導結構亦可藉由用以將該(等)傳導結構耦合至個別控制電子元件(也就是,無線電路系統與觸控感測器電路系統)的電路系統(例如,電容式與感應式濾波器)來支援。舉例來說,一電容式或是其它高通或高帶通濾波器可將一傳導結構耦合至該RF電路系統的一傳收器,以便讓所希望的RF頻帶通過,同時阻隔用於電容式觸控感測之比較低的信號頻率。一感應式或是其它低通或低帶通濾波器則可將該傳導結構耦合至一電容式觸控控制器,以便讓該等低頻觸控感測信號通過,而較高頻率的RF信號則會被阻隔。
該等已揭示裝置的I/O功能整合的另一項態樣係關於提供和因操作者的手或其它身體部位之存在而導致傳導環境改變有關的資訊。利用此資訊便可以採取步驟來補償位於被設置在該裝置外殼上的天線元件的一部分附近或是覆蓋該部分的操作者的手。舉例來說,一處 理器會使用來自該感測器電路系統的資訊來重新調諧或是調整該無線電路系統及/或該(等)天線。對無線電子元件來說,倘若提供和覆蓋該天線或位於該天線附近的手之存在或不存在有關的資訊的話,便可以適應於手效應並且最小化天線效能減損。該等已揭示裝置的一或多個觸控介面電極可提供該等無線電子元件此資訊。於某些具體實施例中,該天線元件本身還會被耦合至該觸控感測器電路系統並且因而還可充當一電容式觸控感測器。於其它具體實施例中,該等已揭示裝置包含位於一天線元件附近的額外、單一用途的傳導結構,用以提供和手位置有關的資訊。也就是,僅專屬於觸控感測功能的傳導結構亦能夠提供有用的資訊來支援該等RF通信(未必充當其之天線)。依此方式,即使在操作者的手位於該天線元件附近而非覆蓋該天線元件的情況中,天線效能仍可依據該資訊而被改良。
被設置在該裝置外殼之上、之中或是其它地方的傳導結構的多重用途特別有利於手持式電子裝置的背景。手持式電子裝置的範例包含行動電話、個人數位助理(Personal Data Assistants,PDAs)、膝上型電腦、平板式個人電腦(Tablet Personal Computer,PCs)、小筆電、電子閱讀器、遙控器、各種媒體播放器和遊戲機、以及其它瀏覽與通信裝置。儘管前面已列出且本文中已說明過的優點與範例,但是,本發明的教示內容並不受限於手持式裝置或是任何其它種類或類型的電子裝置。舉例來說,一膝上型電腦的一或多個外殼器件可被配置成具 有本文中所述之整合的天線技術和觸控感測技術。
第一圖描繪為根據一特定具體實施例的電子裝置200的一範例,其具有一支援多項I/O功能的傳導結構202。於此具體實施例中,傳導結構202會被耦合至,或是連接,無線電路系統204與觸控感測器電路系統206兩者,用以分別支援RF通信與觸敏使用者介面。傳導結構202可能被設置在由電子裝置200的外殼208所定義的一內部空間裡。舉例來說,傳導結構202可能包含被設置在裝置外殼208的一內部表面之上或其它地方的一或多條傳導線路。然而,傳導結構202未必被設置在由如圖所示的裝置外殼208所定義的內部空間裡,取而代之的係,被埋置在裝置外殼208本身之中或是與裝置外殼208本身整合在一起。傳導結構202可具有任何佈局、定向或是配置,用以將傳導結構202定位在裝置外殼208上充當一電容式觸控電極。舉例來說,一裝置外殼上的傳導結構包含該外殼上的傳導結構、該外殼中的傳導結構(舉例來說,埋置的結構)以及當該等結構被設置在該外殼其它器件上時可能為構成該外殼一部分的傳導結構(舉例來說,被夾設在兩個外殼殼體或框架之間的邊緣)。
裝置外殼208中位於該(等)傳導線路附近的區域210係當作一電容式觸控介面。該電容式觸控介面會感測使用者,例如,使用者的手的存在或移動。該感測係感測使用者造成的變動電容。圖中以212略示該變動電容,其係操作者手214和傳導結構202之間的變動電容 Ctouch。裝置外殼208的區域210可能相當於外殼208的背側,舉例來說,和具有一觸敏顯示器或觸控螢幕的前側或正面區域反向。或者,除此之外,裝置外殼208的一或多個邊緣或其它側邊或面可能係透過傳導結構或線路的電容式觸控介面。依照此等方式,傳導結構202可明顯擴大裝置200的觸敏能力。
電容式觸控介面212可被配置成一投射電容式觸控介面。三個維度(也就是,X與Y的橫向維度以及Z範圍維度)中的使用者互動都會被感測到。於觸控電極被設置在裝置外殼208的一內表面之上的情況中,介面212的本質亦可被視為外突的,於此情況中,其可能會和觸碰外殼208的手指分隔外殼208的厚度。投射電容式觸控介面212會經由,舉例來說,塑膠材料製成之約2.5mm的裝置外殼厚度來感測觸碰、手勢、及/或其它使用者互動。電容式觸控介面212還可支援捕捉包含停留在裝置外殼208上方之使用者互動的手勢。舉例來說,可以使用包含左揮和右揮的非接觸手勢。此外,亦可以使用接觸手勢,例如,觸碰、拖曳、以及兩指縮放。
傳導結構202的一或多條傳導線路可能大體上會被配置成一天線或天線元件,用以支援和裝置200的RF通信。將傳導結構202的該(等)傳導線路設置在裝置外殼208上有助於確保充分接收與傳送該等RF信號。傳導結構202的佈局、形狀、長度、材料、以及其它特徵亦可能經過選擇用以確保充分接收與傳送。傳導結構202可能還包含僅專屬用於支援觸控介面212的一或多 條傳導線路。此等單一用途傳導結構或線路可能仍被設置在放置著該天線的使用者介面區210近端處。該傳導結構或線路可能由金屬、傳導聚合物、印刷傳導油墨製成,於某些具體實施例中,它們包含金屬與傳導聚合物、過模壓或印刷傳導組合物、過模壓/鑄造低軟化溫度合金材料(液態金屬)。依此方式,該等單一用途傳導結構能夠改良觸控介面的效能,或者如下面所述,亦會改良無線通信的效能。
裝置外殼208於設置著傳導結構202的區域210中可能係由塑膠或其它非傳導材料構成。或者,除此之外,裝置外殼208可能具有一開口,其中設置著傳導結構202,於此情況中,一介電質膜或其它非傳導層(舉例來說,墊圈)可能會分隔及分離傳導結構202與裝置外殼208。於此及其它情況中,裝置外殼208可由傳導材料製成。更一般來說,裝置外殼208的結構、材料、配置、以及其它特徵可大幅地改變。傳導結構202的一或多條線路或區段雖然可構成、被形成在、或是落在裝置外殼208的一外部表面上,無線電路系統204、觸控感測器電路系統206、以及裝置200的大部分其它器件(若非全部的話)則被設置在外殼208裡面。
除了電容式觸控介面212之外,裝置200可能在216略示處不包含,或者包含數個觸敏使用者介面或使用者介面元件。該等額外使用者介面216中的其中之一可能包括一觸敏顯示器或觸控螢幕,其可能構成裝置200的一主要或主使用者介面。於某些情況中,此等使用者介 面216中的一或多者(例如,一觸敏顯示器或觸控螢幕)可能被設置在外殼208中的另一開口之中,如下面所述,其形狀可被設計成一框架用以捕捉該顯示器。此等其它觸敏使用者介面216未必被設置在裝置外殼208中不同於由該傳導結構202支援之介面212的側邊或表面上,且取而代之的係,可被設置在相同的側邊上。確切地說,該等介面可整合成任何所希望的程度,其包含操作者事實上可明顯看見該等介面之差別的情況。換言之,區域210可能構成使用者介面216中其中一個的一區域,區域210和使用者介面216之其餘部分的差別在於區域210中的傳導線路亦充當天線元件。
由傳導結構202支援的電容式觸控介面212可被視為藉由提供裝置200一次要或輔助使用者介面而讓裝置200的觸控互動能力超越主要的觸控螢幕。舉例來說,電容式觸控介面212可藉由,舉例來說,允許使用者控制或操控游標而支援和觸控螢幕顯示器或其它使用者介面216的額外互動。或者,除此之外,電容式觸控介面212可能專門用來捕捉和特定裝置功能(舉例來說,開/關、睡眠、音量提高/降低、掛斷、保留通話、...等)有關的手勢、敲拍、或其它觸碰事件所組成的事先定義集。相較於該裝置之觸控螢幕所需要的觸控資訊,此等手勢通常比較容易利用電容式感測來捕捉。
因為電容式觸控介面212不需要提供一主要觸控介面的精確性或其它能力,所以,傳導結構或線路202之排列的解析度或其它特徵的複雜性或細節未必如支援 該主要介面的排列。因此,放鬆觸控介面必要條件可讓該等傳導結構或線路被配置成用以最大化天線效能。舉例來說,該(等)傳導結構的長度與其它維度可能經過選擇,用以最大化該等RF通信頻帶中的接收與傳送。前面雖然已作說明;不過,傳導結構202的尺寸、形狀、配置、佈局、數量、結構、材料、以及其它特徵亦可能大幅改變。
裝置200可能具有任何數量的其它觸敏介面216,每一者皆未必係如第一圖的範例中所示的電容式觸控介面218。舉例來說,下面所述範例中的其中之一具有一由數個壓電換能器來支援的聲波觸敏顯示器或觸控螢幕,以及同樣依賴於聲波換能器來捕捉使用者互動的數個輔助使用者介面元件。於此等情況中,除了電容式觸控控制器220或功能之外,觸控感測器電路系統206可能還包括用以處理來自該等聲波換能器之信號的一或多個觸控控制器或功能。電容式觸控控制器220可操作在自電容模式中(舉例來說,測量來自傳導結構202與接地的電容,其包括透過使用者的觸碰),或者,可操作在互電容模式中(舉例來說,測量傳導結構202與另一傳導結構之間的電容,其可因使用者的觸碰而改變),或者,可操作在自電容與互電容兩種模式中。
一或多個濾波器可被用來將傳導結構202耦合至無線電路系統204與觸控感測器電路系統206。該(等)濾波器通常係操作用以隔離無線電路系統204與觸控感測器電路系統206,同時仍允許同步使用與操作該等天線與 電容式觸控介面功能。該等多項I/O功能的操作未必依賴分時多工或其它分段操作,可以依序或同步操作。該等兩項I/O功能有不同的信號頻率。無線電路系統204所使用的RF頻率通常且一般在約500MHz以上並且高達GHz範圍;而觸控感測器電路系統206則感測較低頻率處因操作者手的靠近所引起的變動電容Ctouch的變化,其頻率通常在10MHz以下。利用此等不同的感興趣信號,該(等)濾波器的配置可能明顯不同,從而呈現由帶通濾波器響應、低通濾波器響應、高通濾波器響應、陷波濾波器響應、或是其它濾波器響應所組成的任何組合。
在第一圖中所示的範例具體實施例中,傳導結構202可透過一提供高通或高帶通濾波器響應的電容式或其它濾波器222被耦合至或是連接至無線電路系統204。「耦合」與「連接」等用詞包含元件之間的直接與間接連結、耦合、或連接。該濾波器會阻隔或降低觸控感測器電路系統206的低頻,而讓RF通信的GHz頻帶通過。於一範例中,電容式濾波器222可能包含一大小約10pF的串聯電容222。更一般來說,會讓RF通信信號通過並且阻隔觸控激發信號的任何高通濾波器都可以放置在傳導結構202與無線電路系統204之間。接著,一感應式濾波器224可將傳導結構202耦合至觸控感測器電路系統206。感應式濾波器224會提供一低通濾波器響應,其會阻隔或降低RF通信的高頻帶,而讓代表變動電容Ctouch之變化的MHz信號通過。於一範例 中,感應式濾波器224包括一大小約100μH的串聯電感。更一般來說,會阻隔RF通信信號並且讓觸控介面激發信號通過的任何低通或低帶通濾波器都可以放置在傳導結構202與觸控感測器電路系統206之間。各式各樣其它的濾波器配置亦可被用來有效地中斷無線電路系統204與觸控感測器電路系統206的連接。
無線電路系統204可能包含專門用於不同RF通信信號的任何數量傳收器226。舉例來說,該無線電路系統可能包含被配置成用以支援下面的個別傳收器:藍牙信號、WiFiTM信號、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)信號、行動電話信號、及/或任何其它RF通信協定或標準。
觸控感測器電路系統206可能包含市售的電容式觸控控制器。一合宜的控制器會被提供在Analog Devices所售之型號為AD7147的積體電路晶片上。
被耦合至無線電路系統204與觸控感測器電路系統206以便與其進行通信的電子裝置200包含一處理器228,其被設置在外殼208之中並且被耦合至無線電路系統204和觸控感測器電路系統206,以便與其進行通信。處理器228可能負責控制或指導各式各樣的裝置功能,其包括和傳導結構202有關的I/O功能。處理器228會與電容式觸控控制器220及無線電路系統204分離,但是亦可由此等器件中的其中之一來施行。在操作中,處理器228通常會從觸控感測器電路系統206的電容式觸控控制器220處接收用以表示觸碰事件及和區域210 所進行之其它操作者互動的資訊,其具有Ctouch資料的形式。接著,處理器228便可以使用觸碰事件或其它操作者互動的每一個表示符而以一觸碰的位置、一手勢的特性、或是該互動的其它特徵為基礎來開始進行各種裝置動作。然而,處理器228亦可能會,或者,分析觸碰事件的每一個表示符,用以判斷是否因為操作者握持裝置200的方式而需要對無線電路系統204進行調整。變動電容的改變可能以和無線通信功能之效能有關的方式來表示握持裝置200的操作者。傳導結構202亦能夠提供此資訊,因為其使用相同的傳導線路作為一天線元件及一觸控電極。於其它具體實施例中,一觸控電極的傳導結構亦能夠提供此資訊,因為該觸控電極的傳導結構的位置鄰近於該天線。
參考第二圖,處理器228可能會被配置成用以施行一種大體上關於解決因天線附近的傳導環境改變所造成之無線效能減損的程序。舉例來說,傳導環境改變可能肇因於操作者的手在該裝置外殼上的位置。處理器228可以使用和由傳導結構202(第一圖)所建立之電容式觸控介面212或218進行的操作者互動的每一個表示符來重新調諧或是調整無線電路系統204及/或天線的傳收器226。於某些情況中,該表示符可能還代表該天線上***作者的手覆蓋的位置,其可能會讓處理器228足以採取更針對性的動作來改良無線效能。被感測到的變化、週期性感測、或其它動作都可以觸發該程序的施行。
在第二圖中所示的範例中,處理器228會被配置成 用以施行一軟體常式或程序,其會在方塊250中決定變動電容Ctouch(或其之代表表示)的測量值。該測量值係從電容式觸控控制器220(第一圖)提供的資訊來決定或者係該資訊。該決定可以任何所希望的方式(舉例來說,查找表、...等)來進行。接著,處理器228會在判斷方塊252中分析來自該決定的資料,舉例來說,以前一次的測量值、滾動平均值、或是代表前一次或對照的操作狀態的某些其它數值、或臨界電容為基準來判斷該變動電容是否改變。該分析可能包含計算一差異值以及將該差異值與一表示該傳導環境中實質變化的臨界位準作比較。倘若該差異值沒有跨過該臨界位準的話,那麼,控制便可能會返回方塊250作進一步的資料收集。倘若該差異值跨過該臨界位準的話,那麼,控制便會前往方塊254,其中,處理器228會指示無線電路系統204(第一圖)的傳收器226(第一圖)進行調整,以便解決該傳導環境中的實質變化。舉例來說,處理器228可能會發送一控制信號給傳收器226,用以調整一調諧機制(例如,調諧裝置145),以便重新調諧無線電路系統204及/或天線202。接著,該程序可能會返回方塊250或者可能包含一或多個額外步驟,用以分析該調整的效力、實施進一步的調整(舉例來說,回授以便作精細調諧)、並且讓控制返回方塊250用以作將來的分析。
傳收器226及/或該(等)天線的重新調諧或調整可能包含或涉及和傳收器226及/或該(等)天線進行通信的韌體、電路元件、或其它器件。舉例來說,該調整可能涉 及一切換器,其會選擇複數個電路元件中的其中之一被耦合至該天線元件,用以調整其天線-電路系統頻率響應及/或阻抗匹配特徵,舉例來說,以便在靠近該天線的手產生頻率與阻抗失調效應時仍會在相同的通信頻率中保持最佳化。另一範例可能涉及調整傳送或接收路徑中的一放大器的功率位準。又一範例可能涉及在一特殊操作者手位置的假定下選擇複數個天線元件中的其中之一來使用的調整。當一天線元件的效能因操作者手而變差時,傳收器226便可能會重新調諧該(等)天線或者指示一切換器選擇效能目前不會受到操作者的手負面影響的不同天線元件。根據特定具體實施例,傳收器226和無線電路系統204在來自該觸控介面之資訊的假定下解決傳導環境改變的方式可能包含前面範例的任何組合。被耦合至傳收器226之部件的韌體或硬體器件的調整可能係調整傳收器226本身。
第三圖描繪一裝置外殼260的一範例,其具有一被配置成用以支援觸控介面以及天線功能的傳導結構262。於此範例中,裝置外殼260包含一殼體264,其定義裝置外殼260的背側。殼體264可能會在一兩件式構造中被配置成一半殼體,用以扣接一框架或是另一個半殼體(未顯示)。亦可以使用其它配置,例如,平板或是底板。殼體264包含一被多個側壁268包圍的底板266,側壁268可定義外殼260的邊緣。底板266有一內表面270,其上沉積著傳導結構262。傳導結構262包含複數條傳導線路272,它們會以某種圖樣被排列在該裝置外 殼260的背側,用以建立一觸敏使用者介面區。於此範例中,每一條線路272會被配置成一實心觸墊,其寬度可有助於支援在天線操作期間會遭遇到的電流位準。於其它範例中,線路272中的一或多者可被配置成一組傳導線,用以跟從並定義個別線路272的外形。
於第三圖的範例中,傳導結構262會在支援觸控介面功能的單一層中覆蓋底板266。於該單一層中,每一條傳導線路272都會構成一漸細電極,用以提供兩個橫向座標(也就是,x與y)的位置資訊。相鄰電極會在相反的方向中交錯漸細排列,以便最大化底板266的覆蓋面積並且產生觸碰事件之橫向位置的表示符。於此範例中,該單一層的傳導線路272係被設置成雙陸棋(backgammon)的排列。和此類型單一層、雙陸棋式電極排列有關的進一步細節(其包含適用於已揭示裝置的交錯傳導結構)在美國專利案第6,297,811號(投射電容式觸控螢幕(Projective Capacitive Touchscreen))中已經提出,本文以引用的方式將其完整揭示內容併入。
該單一層電極排列雖然可能不會提供雙層及其它電容式觸控電極排列的解析度和其它高效能特徵;然而,此差異未必有害,因為由傳導結構262所建立的電容式觸控介面可依賴於一次要或輔助介面。透過外殼260所形成的裝置可能在外殼260的前側(未顯示)包含一主要觸敏顯示器或觸控螢幕,其具有觸控電極(或是其它換能器)排列來提供一符合該裝置之解析度與其它效能需求的使用者介面區。如本文中所述,由傳導結構262 所支援的電容式觸控介面亦可能被依賴用來捕捉手勢以及不需要高解析度或精確性的其它觸碰事件。傳導結構262的此項態樣亦可讓電極排列針對天線效能進行修飾。儘管前面已述,但是,於其它具體實施例中,傳導結構262的一或多條線路亦可藉由另一電極層(未顯示)(舉例來說,埋置在外殼之中)來增補,用以改良觸控介面效能。亦可以使用高解析度感測。
每一條傳導線路272皆可透過各式各樣製程被沉積在內表面270之上。於一範例中,線路272可能係由金屬、複合聚合物材料、液態金屬、及/或非常適用於射出成形製程的其它材料製成。使用用以形成傳導線路272的模具可能會有利於殼體264同樣被模鑄處理的情況。線路272亦可透過電鍍製程來形成,且因此,可由任何金屬(舉例來說,Cu、Ni、...等)或是能夠被電鍍的其它傳導材料製成。或者,該等線路272可透過習知的直接印刷技術被印刷在該內表面270之上。
裝置200可能具有任何數量傳導結構或線路,它們會被排列成用以提供該電容式觸控介面的任何所希望圖樣。該等傳導結構或線路中的一或多者未必被耦合至無線電路系統204(第一圖)。也就是,並非每一條線路272都需要充當一天線。對無線效能來說,在任何時間點可能僅希望線路272中的一或多者提供該天線功能。因此,該等傳導結構或線路中的一子集可能會被配置成操作為一天線與一電容式觸控介面,而該等傳導結構或線路中的另一子集可能會被配置成僅操作為一電容式 觸控介面。於此情況中,該等兩個子集的傳導結構或線路仍可被設置在裝置外殼208的相同區域之中。由兩個子集所提供的資訊可藉由表示操作者的手的位置而被用來改良天線效能。
現在參考第四圖,圖中配合一替代配置來圖解一雙陸棋式電極排列的操作。於此範例中,一傳導結構280包含複數條蜿蜒線路282,它們會構成一具有該雙陸棋圖樣的外形。相鄰的線路282會在交錯方向中漸細排列,用以改變一觸碰事件修正每一條線路之該變動電容信號的程度。圖中透過一覆蓋三條相鄰線路282的圓圈284所代表的觸碰事件來顯示此效應。由於漸細的關係,線路282中的其中之一的電容變化很高,如大箭頭286所示;而另外兩條線路282的電容變化則很低,如較小的箭頭288、290所示。和小箭頭288相關聯的線路282中的變化較低係因為在該觸碰事件區域中線路282之較小尺寸的關係。和箭頭290相關聯的線路282中的變化較低係因為線路282中僅有一部分受到該觸碰事件影響。在全部三個信號的假定下,該觸碰事件的兩個橫向座標可被決定。該介面的解析度可能會以線路282的密度為基礎。
亦可以使用各式各樣其它單層電極排列。舉例來說,該等傳導線路可被排列在一或多列的矩形之中,而非上述的雙陸棋式排列。一列矩形提供節省成本並且實用的另一範例,其中,一維的手勢或其它觸碰事件可在該裝置外殼上的電容式觸控介面中被捕捉。
第三圖與第四圖中所示的傳導結構具有較適於電容式觸控感測效能與應用的形狀,而不具有適於天線功能的形狀。為在用於電容式觸控感測功能的最佳形狀和用於天線功能的最佳形狀之間達到取捨平衡,至少某些傳導結構可能包含不規則圖樣(舉例來說,並非第三圖與第四圖中所示的規則圖樣)並且假設具有更適於天線功能的形狀。雖然不規則圖樣的電極可能損及觸控介面效能;但是,效能仍足夠用於手勢或是其它感興趣的互動。或者,如下面的說明,該傳導結構可以藉由在該傳導結構本身裡運用頻率過濾效應而同步最佳化用於觸控輸入裝置與天線兩種功能的傳導結構形狀。
第五圖所示的係根據一範例具體實施例的一具有多個傳導結構302A至302D的殼體300,它們的形狀會被設計成用以支援兩個雙極天線,而且形狀還會被設計成用以支援一用於非接觸揮動手勢的投射型電容式四象偵測器。或者,該等傳導結構302A至302D可能會互相耦合或者被配置成單一集合式傳導結構302。該等傳導結構302A至302D中的每一者皆包含一實心區域部分304(斜線區所示者)以及一網狀、蜿蜒圖樣或是其它稀疏區域部分306。傳導結構302A至302D的非稀疏、實心區域部分304在無線通信的高頻處有比較低的阻抗。相反地,相對於特徵天線阻抗(其大小通常為數十個歐姆),和稀疏區域部分306相關聯的阻值與電感在無線通信頻率處有比較高的有效阻抗。此差別大幅降低該等稀疏區域部分306對天線功能的影響。天線功能的傳導結 構形狀的效應主要係由傳導結構302A至302D的實心區域部分304來決定。相反地,相對於一手指觸碰的觸碰電容的特徵阻抗(其通常為數十千歐姆或更大),和稀疏區域部分306相關聯的阻值與電感在電容式觸控感測頻率處會造成低有效阻抗。每一個傳導結構302A至302D皆提供一電容式觸敏介面區域308,其係由傳導結構302A至302D的實心區域部分304以及稀疏區域部分306的組合來支援。部分304與306的圖樣與排列可能和所示的範例明顯不同並且仍被配置成用以最佳化天線和電容式觸控感測功能。
如第五圖中所示,該等實心區域部分304可能終止在多個觸墊310處,其之每一者可能代表一用於對應單極天線結構的個別饋送點,依照裝置接地平面被饋送。該等四個傳導結構302A至302D可能構成用於無線通信的四個獨立天線,舉例來說,它們可能對應於一主蜂巢天線、一分集蜂巢天線、一GPS天線、以一WiFiTM天線。該等四個傳導結構302A至302D可能還同時構成用於使用在一四象偵測器中的四個電容式觸控感測電極。舉例來說,在結構302中間所進行的下揮手勢,不論手指有無接觸外部殼體表面,都會在被連接至結構302A與302C的電容式觸控感測電極通道中先比較強烈地被偵測到,接著在結構302B與302D中比較強烈地被偵測到而被辨識。許多其它手勢與輸入方法皆可由此種電容式四象感測器來支援。和結構302A與302B相關聯的天線功能雖然可被設計成具有和結構302C與302D相 關聯的天線不同的無線通信頻率;但是仍提供四個傳導結構,其會構成用以達到電容式感測目的的多個功能對稱四象電極。
第六圖所示的係一電子裝置10,例如,根據一範例具體實施例所建構的行動電話。該電子裝置10代表一具有一使用者介面12的手持式消費性電子裝置,接著,使用者介面12可被視為包含數個使用者介面元件14a、14b、14c(亦可參見第七圖)。使用者介面12會被配置成用以顯示資料給操作者。使用者介面元件14a、14b、14c會被一操作者操控,用以控制電子裝置10的顯示與功能。使用者介面元件14a、14b、14c的數量、位置、用途、功能、以及其它特徵可能和所示範例明顯不同,因為電子裝置10僅係解釋一併入如下面進一步詳細說明之不同I/O功能集成的範例具體實施例。
電子裝置10包含一外殼16,其定義電子裝置10的結構性外表面。外殼16具有一外表面18,其會被配置成用以在電子裝置10的使用期間***作者握持。外表面18定義一外邊界,其具有一頂側20、一和頂側20反向的底側22、以及兩個反向的橫向側24、26。外殼16還包含或定義一前側28與一背側30。使用者介面12的一或多個器件會被設置在外殼16的前側28上。外殼16可能具有兩件式構造。於此範例具體實施例中,外殼16包含相互耦合的一上殼體32與一下殼體34。上殼體32可被配置成一框架,其會包圍並支撐一或多個I/O器件。下殼體34可被配置成一機殼(casing),用以覆蓋裝 置10的該等內部器件。於其它範例中,外殼16可能包含被配置成充當一框架或一機殼的任何數量器件,並且可利用其它類型的外殼結構來配置。
數個符號或表示符36、38可被印刷或以其它方式提供在外殼16的外表面18上,以便幫助和使用者介面12的此等器件進行使用者互動。依此方式,該等符號或表示符36、38會標記使用者介面12的對應使用者介面元件14b的近端位置。於此範例中,表示符36、38係被提供在使用者介面元件14中一或多者所在的區域中的橫向側24其中之一個上。其它表示符可能會被提供在外表面18的其它部分上。於此情況中,表示符36代表電子裝置10的音量控制。舉例來說,圖中提供兩個黑點,第一黑點代表音量提高按鈕,而第二黑點代表音量降低按鈕。表示符38代表滑桿或捲輪按鈕。舉例來說,符號38可能包含一雙箭頭,其表示操作者可以在該箭頭附近於外表面18上滑動手指。和使用者介面元件14b有關的進一步細節提供如下,但是,一般來說,每一個元件14b皆可透過靠近表示符36、38之被設置在外殼16裡面的一或多個觸控感測器件來施行。
電子裝置10包含一被設置在底側22的插槽連接器40。插槽連接器40包含一母介面42,其會被配置成用以接收一對應的公連接器(未顯示)。在圖中所示的具體實施例,插槽連接器40係由一微型USB連接器來表示。插槽連接器40可用於連接至一電力、資料、或是聲音輸入。母介面42可經由底側22來存取。插槽連接器40 可被提供在外殼16的外表面18上的其它位置。舉例來說,一頭帶式耳機插孔可被提供在外表面18的一位置中,用以接收一頭帶式耳機插頭。於替代具體實施例中,其它類型的配對連接器與器件亦可被併入電子裝置10之中。
使用者介面12的一或多個器件會被耦合至外殼16的前側28並且被設置在其上。於此範例中,使用者介面12包含一觸敏顯示器50。接著,於某些範例中,觸敏顯示器50包含一觸敏蓋板52,於此情況中,觸碰蓋板52可能和顯示器50分離並且疊置其上。舉例來說,顯示器50可能被鑲嵌在相對於外殼16之前側28的一內部位置中。觸碰蓋板52則可能疊置在顯示器50上面,並且於某些情況中可能疊置在外殼16的前側28上面。觸碰蓋板52可能為透明,以允許可經由觸碰蓋板52看見顯示器50。觸碰蓋板52可能由各式各樣不同的玻璃或塑膠材料中的一或多者製成。於其它範例中,觸敏顯示器50並不包含蓋板,取而代之的係,包含一在其一或多個邊緣底下或一或多個邊緣上有一或多個換能器、傳導元件、或是其它器件(未顯示)的玻璃區塊或其它層。觸敏顯示器50並不受限於任何特殊類型的觸控感測機制並且可能包含聲波、電阻式、電容式、或其它觸敏器件。
觸敏顯示器50(有或沒有觸碰蓋板52)通常會提供一觸控螢幕,其會被配置成用以感測操作者所產生的觸碰事件。因此,觸敏顯示器50會構成使用者介面元件14a 中的其中之一。視情況,觸敏顯示器50的實質上的整個區域(區域54與56)皆可被該操作者觸碰,用以控制電子裝置10的功能。或者,觸敏顯示器50可分成一(或多個)使用者輸入區54以及一(或多個)顯示區56。每一個使用者輸入區54相當於觸敏顯示器50中可被該操作者觸碰用以控制該電子裝置10的區域。相反地,每一個顯示區56相當於觸敏顯示器50中仍顯示資料給該操作者但並非觸敏式的部分。使用者輸入區54及顯示區56的相對尺寸可以相依於電子裝置10的操作模式及/或電子裝置10允許的功能而改變。
視情況,使用者輸入區54及顯示區56可能至少部分重疊,俾便不同的資料可被顯示在使用者輸入區54中,例如,向操作者表示使用者輸入區54裡不同的觸碰區。舉例來說,不同的圖符可被顯示在使用者輸入區54中用以表示使用者輸入區54裡面操作者必須觸碰用以實施特定操作的特殊區帶。該操作者可以觸碰使用者輸入區54中的一特殊位置,用以控制電子裝置10的功能。該操作者可以在使用者輸入區54中的觸敏顯示器50上滑動他/她的手指,用以控制該電子裝置10的功能。各式各樣不同類型的觸碰事件、手勢、以及操作者手指的移動皆可以控制電子裝置10的功能。
於一範例具體實施例中,使用者輸入區54及顯示區56會受到觸碰蓋板52的一飾邊58的約束。視情況,飾邊58在觸碰蓋板52的周圍具有實質上均勻的厚度。於此範例中,飾邊58會覆蓋外殼16的前側28的一部 分。飾邊58可能為透明,或者,可能為半透明或不透明。飾邊58可被塗繪或塗佈。一分離的器件(例如,蓋板)可被耦合至觸碰蓋板52,用以定義飾邊58。
第七圖為電子裝置10的分解側視圖。上殼體32包含一基底60與一延伸自基底60的框邊62。框邊62會定義外殼16的側壁。上殼體32具有一受到基底60與框邊62約束的器件凹腔64。同樣地,下殼體34包含一基底66與一延伸自基底66的框邊68。框邊68會定義下殼體34的側壁。下殼體34具有一受到基底66與框邊68約束的器件凹腔70。基底60會定義外殼16的前側28。基底66會定義外殼16的背側30。在組裝外殼16時,框邊62、68會彼此扣接,俾使得框邊62、68會定義頂側20、底側22、以及橫向側24與26(每一者皆顯示在第六圖中)。當上殼體32與下殼體34被耦合在一起時,器件凹腔64、70會彼此張開並且定義外殼16的一較大器件凹腔。框邊62、68會彼此扣接,用以定義外殼16的側壁。
圖中所示的上殼體32與下殼體34在第七圖中彼此分離。器件凹腔64、70會於其中接收電子裝置10的電子器件。舉例來說,器件凹腔64、70會接收使用者介面元件14a、14b、14c以及插槽連接器40。器件凹腔64、70可能還會接收一電池組72,例如,在下殼體34的器件凹腔70之中。電子裝置10包含一電路板74,其係被接收在上殼體32的器件凹腔64及/或下殼體34的器件凹腔70之中。於替代的具體實施例中,電子裝置10可 能包含一個以上的電路板74。使用者介面12的顯示器50也會配置成被接收在上殼體32的器件凹腔64之中。於替代的具體實施例中,視特殊應用而定,其它類型的電子器件可能會被接收在器件凹腔64、70之中。
使用者介面元件14a、14b、14c會被配置成用以鑲嵌至或連接至外殼16,其包含觸敏顯示器50(或觸碰蓋板52)所定義的使用者介面元件14a。於某些情況中,使用者介面元件14a、14b、14c會在結構上與操作上被連接至外殼16。為達此目的,使用者介面元件14a、14b、14c中之一或多個可能電氣耦合至外殼16的一部分。為達此目的,外殼16可能包含複數個框架連接器76,充當使用者介面元件14a、14b、14c與電路板74之間的個別介面。框架連接器76會被配置成用以在組裝電子裝置10時和電路板74產生電接觸。於一範例具體實施例中,框架連接器76會在數個介面處和電路板74產生電連接,以便方便組裝電子裝置10。於一範例具體實施例中,框架連接器76會被電連接至電路板74,但並不使用焊料或其它類型的永久性連接。因此,藉由將電路板74直接載入上殼體32及/或下殼體34的器件凹腔64、70之中使得電路板74扣接框架連接器76便能夠完成電子裝置10的組裝。當上殼體32及下殼體34被耦合在一起時,例如,藉由使用扣件或栓鎖,在框架連接器76與電路板74之間便會產生一電連接。不需要額外的焊接步驟將框架連接器76電連接至電路板74。除此之外,在框架連接器76與電路板74之間可達成廉價的連接, 例如,藉由在電路板74與框架連接器76之間使用彈簧接點78。在電路板74與框架連接器76之間不需要額外的連接器,例如,插頭與插座連接器。
各式各樣其它連接與連接介面皆可被用來支援使用者介面元件14a、14b、14c與電路板74之間的電通信。本文中所揭示之主要內容的實行方式並不受限於上面所述的框架連接器76。
組裝時,顯示器50會被電耦合至電路板74。用以控制顯示器50所顯示之資料的控制信號會從電路板74被傳送至顯示器50。接著,使用者介面元件14a會被配置成用以捕捉和顯示器50的使用者互動(例如,觸碰、手勢、或其它握持事件)有關的資訊。接著,一觸控控制器(說明如下)會處理該指示符或信號,用以產生代表該事件的指示符或信號。於一範例具體實施例中,電路板74包含一連接器80,而顯示器50包含一配置成用以被連接器80扣接的互補連接器82。任何類型的連接器80與互補連接器82皆可被使用。舉例來說,連接器80與互補連接器82可構成插頭與插座類型的連接器。或者,連接器80與互補連接器82可能係卡邊式連接器(card edge connector)、夾層連接器(mezzanine connector)、彈簧樑與觸墊、插針與插槽型連接器、以及類似物。
於此範例中,觸碰蓋板52構成使用者介面元件14a中其中之一。舉例來說,如上面提及,觸碰蓋板52會被配置成讓操作者觸碰,用以控制電子裝置10的功能。觸碰蓋板52在觸碰蓋板52的一內表面92上包含一或 多個觸覺感測器90。觸碰蓋板52還包含一和內表面92反向的一外表面94,其會被配置成用以讓操作者觸碰。當觸碰蓋板52被耦合至外殼16時,觸覺感測器90會被電連接至外殼16的對應框架連接器76a。
於圖中所示具體實施例中,外殼16包含被提供在外殼16之基底60的外表面18之上的多個框架連接器76a。舉例來說,框架連接器76a會被提供在外殼16的前側28。於一範例具體實施例中,框架連接器76a會構成被提供在外殼16上的多條傳導線路。視情況,該等傳導線路可被埋置在用以定義基底60的外殼16的主體之中。框架連接器76a包含一第一介面96與一第二介面98。觸碰蓋板52的觸覺感測器90包含一或多個終端100,它們會被配置成用以扣接第一介面96。接著,電路板74則會扣接第二介面98。於一範例具體實施例中,彈簧接點78a中的一或多者會被提供在電路板74以及框架連接器76a的第二介面98之間。彈簧接點78a會在電路板74以及第二介面98之間定義一可分離介面。外殼16和對應的框架連接器76a會在觸碰蓋板52與電路板74之間定義一互連線。於一範例具體實施例中,觸碰蓋板52會藉由觸覺感測器90和第一介面96之間的介面以電氣和機械方式被耦合至外殼16。視情況,一傳導環氧樹脂可被使用在觸覺感測器90和第一介面96之間。
於一範例具體實施例中,觸覺感測器90會被配置成用以感測操作者所進行的觸碰事件。視情況,觸覺感測器90可能構成壓電式感測器,下文中可被稱為壓電 式感測器90。壓電式感測器90會被配置成利用壓電效應來感測操作者所進行的觸碰事件。舉例來說,壓電式感測器90可能會響應於觸碰蓋板52上的外加機械應力而產生一電位及/或電信號。該機械應力可能會被傳輸跨越壓電式感測器90與內表面92之間的介面。因此,來自觸碰蓋板52的超音波、音波(舉例來說,音頻範圍)、或次音波能量會以可在壓電式感測器90處被感測到的壓力的形式傳輸至壓電式感測器90。該能量會產生一電位,其會被終端100傳送至框架連接器76a,並且被框架連接器76a傳送至電路板74。讓壓電式感測器90及觸碰蓋板52牢牢地固定至外殼16可保持該能量傳輸跨越壓電式感測器90與框架連接器76a之間的介面。於其間利用一傳導環氧樹脂也會保持該電位傳輸跨越該介面。因此,該觸碰事件的一精確讀數可被傳送至電路板74,用以調整顯示器50。
除了壓電式感測器之外,或者如不使用壓電式感測器,於替代具體實施例中亦可使用其它類型的觸覺感測器90。舉例來說,電容式感測器、電阻式感測器、磁式感測器、光學感測器、機械式感測器、以及類似物皆可被用來感測操作者在觸碰蓋板52上所進行的觸碰事件。視情況,觸覺感測器90可能包含一選擇性傳導塗料,以便電容性感測觸碰事件。觸覺感測器90可被埋置在觸碰蓋板52之中。一壓電式感測器與另一類型感測器(例如電容式感測器)兩者可透過外殼16被聯合電連接至該電路板,而來自兩者的信號則可聯合被用來決定 一響應及/或用以調整顯示器50。
於一範例具體實施例中,至少一使用者介面元件14b會被提供在上殼體32之中且至少一使用者介面元件14c會被提供在下殼體34之中。每一個使用者介面元件14b皆可被耦合至或被鑲嵌在框邊62及/或基底60。每一個使用者介面元件14b可能包含一(或多個)終端110,它們會被耦合至一對應的框架連接器76b。框架連接器76b係一沿著框邊62及/或基底60繞送的一傳導線路。於某些情況中,使用者介面元件14b、14c可能還包含沿著框邊62、基底60、及/或外殼16的其它器件繞送的傳導線路,如下面的進一步說明。框架連接器76b包含一第一介面112與一第二介面114,它們可能通常在該傳導線路的反向端。使用者介面元件14b的終端110會被耦合至第一介面112。電路板74會被耦合至第二介面114。外殼16和對應的框架連接器76b會在使用者介面元件14b與電路板74之間定義一互連線。於一範例具體實施例中,使用者介面元件14b會藉由終端110和第一介面112之間的介面以電氣和機械方式被耦合至外殼16。視情況,一傳導環氧樹脂可被使用在終端110和第一介面112之間。
於一範例具體實施例中,彈簧接點78b中的一或多者會被提供在電路板74和框架連接器76b的第二介面114之間。彈簧接點78b會在電路板74以及第二介面114之間定義一可分離介面。於替代具體實施例中,可能會在外殼16的框架連接器76b以及電路板74之間製造其 它類型的連接線。視情況,彈簧接點78b可能會在將電路板74組裝至上殼體32之中期間被鑲嵌在電路板74之上並且被耦合至框架連接器76b。或者,彈簧接點78b可能會在將電路板74組裝至上殼體32之中期間被鑲嵌在框架連接器76b之上並且扣接電路板74。
使用者介面元件14c會被耦合至框邊68及/或基底66,而且使用者介面元件14c包含一(或多個)終端120,它們會被耦合至一對應的框架連接器76c。框架連接器76c係一沿著基底66及/或框邊68繞送的傳導線路。框架連接器76c包含一第一介面122與一第二介面124,它們可能通常在該傳導線路的反向端。使用者介面元件14c的終端120會被耦合至第一介面122。電路板74會被耦合至第二介面124。外殼16和對應的框架連接器76c會在使用者介面元件14c與電路板74之間定義一互連線。於一範例具體實施例中,使用者介面元件14c會藉由終端120和第一介面122之間的介面以電氣和機械方式被耦合至外殼16。視情況,一傳導環氧樹脂可被使用在終端120和第一介面122之間。
於一範例具體實施例中,彈簧接點78c中的一或多者會被提供在電路板74和框架連接器76c的第二介面124之間。彈簧接點78c會在電路板74以及第二介面124之間定義一可分離介面。於替代具體實施例中可能會在外殼16的框架連接器76c以及電路板74之間製造其它類型的連接線。視情況,彈簧接點78c可能會在將下殼體34組裝至上殼體32或是將電路板74組裝至下殼體 34之中期間,端視組裝過程而定,被鑲嵌在電路板74之上並且被耦合至框架連接器76c。或者,彈簧接點78c可能會在電路板74及/或下殼體34的組裝期間被鑲嵌在框架連接器76c之上並且扣接電路板74。
第八圖為上殼體32的仰視立體圖。上殼體32包含基底60與框邊62。上殼體32進一步包含器件凹腔64。於一範例具體實施例中,一開口140會被提供在基底66之中。開口140會被配置成用以接收顯示器50。開口140提供顯示器50的接取,俾使得可在上殼體32的外部看見顯示器50,以便顯示資料給操作者。視情況,開口140的尺寸實質上雷同於顯示器50。顯示器50可實質上填補開口140。視情況,該顯示器可被耦合至開口140,以便將顯示器50固定在相對於基底60的正確位置。舉例來說,顯示器50可滑入配接至開口140之中。或者,上殼體32可能包含緊固特徵元件,用以相對於開口140來緊固顯示器50,以便將顯示器50固定在正確地方。
於一範例具體實施例中,電子裝置10包含一天線142,其被提供在上殼體32的一內表面144之上。視情況,天線142可能被提供在基底60的內表面144之上。除了基底60之外,或者並非基底60,天線142可能被提供在框邊62的內表面144之上。天線142可能係內表面144上的一印刷電路,其具有一預設的佈局與配置。或者,天線142可被埋置在上殼體32的主體之中。視情況,天線142可能包含一被電耦合至天線142的調 諧裝置145(如第一圖和第八圖中所見)。調諧裝置145會讓該天線被調諧至多個頻帶,例如,藉由施加一DC電壓至天線142。視情況,該DC電壓可被施加至多個天線輸入觸墊(未顯示)。調諧裝置145可能包含直接被鑲嵌在上殼體32上的多個離散元件或部件。或者,調諧裝置145可能具有被鑲嵌在一被鑲嵌在或被耦合至上殼體32的電路板上的多個部件或元件。該電路板可能係電路板74。調諧裝置145可能包含一可調諧的電容式元件,例如,鈦酸鍶鋇(Barium-strontium-titanate,BST)電容器、阻隔電容器、MEMS切換式或其它MEMS電容器、FET切換式電容器、變容二極體(舉例來說,在接收應用中)、及/或ESD保護裝置。調諧裝置145的該電容式元件可能會與第一圖中所示的電容式濾波器222分開與分離。第一圖中的調諧裝置145雖然概略所示為天線202的一部分,但是亦可能以各種方式被耦合至天線202,舉例來說,沿著無線電路系統204和天線202之間的路徑。一調諧電壓(舉例來說,0至20伏特的DC)可能會經由一T型偏壓器(bias tee)而經由該天線輸入被施加至BST或其它電容器。
天線142包含多個鑲嵌觸墊146,它們會被配置成被電連接至電路板74。於一範例具體實施例中,一(或多個)彈簧接點78d會被設置在電路板74之上並且被配置成用以在電路板74被載入上殼體32的器件凹腔64時扣接鑲嵌觸墊146。或者,彈簧接點78d可能會被設置在鑲嵌觸墊146之上並且被配置成用以在電路板74 被載入上殼體32的器件凹腔64時扣接電路板74上的對應觸墊。在天線142的鑲嵌觸墊146和電路板74之間亦可能有其它類型的互連。
如下面的進一步說明,由天線142所呈現的傳導結構亦可能會透過彈簧接點78d被耦合至一電容式觸控控制器(舉例來說,參見第一圖),用以充當一電容式觸控介面。也就是,天線142的傳導線路可用於射頻(RF)通信與用於捕捉在天線142附近和外殼16所進行的使用者觸碰事件、手勢、以及其它互動。
插槽連接器40會被鑲嵌至上殼體32並且被配置成用以電連接至電路板74上的鑲嵌觸墊148。插槽連接器40包含多個彈簧接點150,它們會在電路板74被載入上殼體32的器件凹腔64之中時扣接鑲嵌觸墊148。彈簧接點150會加壓抵頂鑲嵌觸墊148,以便確保它們之間的電接觸。因此,插槽連接器40會被配置成用以在一可分離的介面處被電連接至電路板74。插槽連接器40會在電路板74組裝至上殼體32中之前先以機械方式被緊固在上殼體32裡面。因此,插槽連接器40可牢牢地被固定在上殼體32裡面並且可以廉價且可靠的方式被密封至上殼體32。舉例來說,插槽連接器40可能具備靜電放電(Electro-Static Discharge,ESD)保護功能、電磁干擾(Electro-Magnetic Interference,EMI)遮蔽功能、及/或防水功能。因為插槽連接器40被整合至上殼體32之中,而非鑲嵌在電路板74之上,所以,可以可靠的方式達到ESD保護、EMI遮蔽、及/或防水效果。 除此之外,在電路板74被組裝至上殼體32中之前便可達到ESD保護、EMI遮蔽、及/或防水效果,這可有較多的空間來進行組裝,從而使得組裝比較容易。
使用者介面元件14b會以獨立於電路板74的方式被耦合至框邊62及/或基底60。使用者介面元件14b會在和被耦合至上殼體32的電路板74分開的組裝步驟中被耦合至上殼體32。於某些情況中,使用者介面元件14b中的一或多者可利用一傳導環氧樹脂被牢牢地固定至框邊62及/或基底60,俾使得使用者介面元件14b會牢牢地被固定抵頂上殼體32的內表面144。或者,除此之外,使用者介面元件14b中的一或多者可能會利用亦可能用於天線142的印刷、電鍍、或其它沉積製程被沉積在上殼體32之上。如本文所述,各式各樣不同類型的使用者介面元件14可額外或替代整合至上殼體32之中。於一範例具體實施例中,使用者介面元件14b係壓電式感測器,並且可在下文中稱為壓電式感測器14b。壓電式感測器14b會響應於上殼體32上的外加機械應力而產生一電場或電位。舉例來說,加諸在上殼體32(例如,靠近壓電式感測器14b的框邊62)之上的壓力(例如,超音波、音波(舉例來說,音頻範圍)、或次音波能量)會經由上殼體32的主體被直接傳輸至該等壓電式感測器14b。讓壓電式感測器14b以機械方式被緊固至上殼體32的內表面144可保持它們之間的介面。將壓電式感測器14b緊密耦合至上殼體32會保持能量傳輸跨越該介面。舉例來說,可以利用環氧樹脂或傳導環氧樹 脂來將壓電式感測器14b緊固至內表面144。亦可不使用壓電式感測器,或者除了壓電式感測器之外,於替代具體實施例中可以提供其它類型的使用者介面元件14b來定義觸覺感測器。舉例來說,於替代具體實施例中,使用者介面元件14b可能係電容式感測器、電阻式感測器、磁式感測器、光學感測器、機械式感測器、以及類似物。一壓電式感測器與另一類型感測器(例如電容式感測器)兩者皆可透過外殼16被聯合電連接至該電路板,而來自兩者的信號則可聯合被用來決定一響應及/或用以調整顯示器50。
該等使用者介面元件14b可被提供在內表面144上的任何地方,例如,在被指定用於一特殊功能的位置中。舉例來說,藉由該等特殊的使用者介面元件14b可以提供音量控制捲動、瀏覽或移動、啟動或取消、或是其它功能。指示符,例如,指示符36、38(第六圖)可被提供在上殼體32的外表面18上,該等使用者介面元件14b的反向處。指示符36、38可以指示操作者由該等使用者介面元件14b所提供的功能。因此,該等使用者介面元件14b會操作成電子裝置10的虛擬按鈕或控制器。舉例來說,該等使用者介面元件14b實際上並不會***作者觸碰到,相反地,該等使用者介面元件14b係感測該操作者何時觸碰上殼體32中用以控制電子裝置10之該項功能的一特殊區域。
於一範例具體實施例中,該等使用者介面元件14b包含一換能器152以及該等終端110(第七圖)。該等終端 110會被耦合至對應的框架連接器76b。框架連接器76b會沿著上殼體32的內表面144繞送至一用以扣接電路板74的合宜位置。舉例來說,框架連接器76b可構成一傳導線路,其會在內表面144上繞送至基底60之上的一被指定用於連接至電路板74的位置。
框架連接器76b包含該第一介面112與第二介面114。使用者介面元件14b的該等終端110會被耦合至第一介面112。電路板74會被耦合至第二介面114。舉例來說,該等彈簧接點78b可被提供在電路板74和第二介面114之間,用以將電路板74耦合至第二介面114。彈簧接點78b會在電路板74和第二介面114之間定義一可分離介面。於替代具體實施例中可能會在外殼16的框架連接器76b以及電路板74之間製造其它類型的連接線。視情況,彈簧接點78b可能會在將電路板74組裝至上殼體32之中期間被鑲嵌在電路板74之上並且被耦合至框架連接器76b。或者,彈簧接點78b可能會在將電路板74組裝至上殼體32之中期間被鑲嵌在框架連接器76b之上並且扣接電路板74。
外殼16和對應的框架連接器76b會在使用者介面元件14b與電路板74之間定義一互連線。於一範例具體實施例中,使用者介面元件14b會藉由終端110和第一介面112之間的介面以電氣和機械方式被耦合至外殼16。視情況,一傳導環氧樹脂可被使用在終端110和第一介面112之間。
繼續參考第八圖的範例,上殼體32具有數個額外 的傳導結構154,它們會被印刷、電鍍、或是沉積在上殼體32之上,用以支援額外的I/O功能。某些傳導結構154可能支援單一I/O功能(舉例來說,用於一或多個通信頻帶或協定的RF通信),而其它傳導結構154可能支援一個以上的I/O功能(舉例來說,RF通信以及觸敏使用者介面兩者),如本文中所述。不論涉及的I/O功能為何,每一個傳導結構154皆可能包含利用一共同製程(舉例來說,電鍍、射出成形、...等)被沉積在上殼體32之上的多條傳導線路,並且因而係由相同的(多種)材料所構成。於此範例中,該等傳導結構包含一對電容式觸控電極155以及一對天線元件156。電容式觸控電極155會被耦合至觸控控制電路系統(舉例來說,參見第一圖),用以產生操作者和外殼16在其附近之部分所進行之互動的指示符。天線元件156可被耦合至對應的無線電路系統,用以支援一或多個RF通信頻帶(舉例來說,藍牙、Wi-Fi、GPS、行動電話、...等)。天線元件156可為一如上面所述的特殊頻帶提供冗餘性,以便讓該等無線電子元件在假定一操作者的手的位置下選擇一天線。為達此等目的,每一個傳導結構154可能包含一或多個接觸觸墊或其它終端157,用以扣接該電路板之上的對應彈簧接點78e。如本文中所述,天線元件156中的一或兩者可能也會被耦合至該觸控控制電路系統,用以充當電容式觸控電極。依此方式,該觸控控制電路系統能夠提供一指示符,用以表示操作者的手是否正在觸碰或覆蓋天線元件156的一部分。於某些情況中,該指 示符亦可表示天線元件156上的被觸碰或覆蓋的位置。或者,除此之外,該等電容式觸控電極155會沿著或相鄰於天線元件156被設置,用以提供和該操作者的手的位置有關的指示符。
第九圖為下殼體34的俯視立體圖。下殼體34包含基底66和框邊68。下殼體34包含器件凹腔70。下殼體34包含一內表面160與一外表面162。外表面162定義外殼16的外表面並且被配置成用以讓操作者握持與觸碰。下殼體34包含一貫穿框邊68的開口164,其會在下殼體34被耦合至上殼體32時容納插槽連接器40(第六圖至第八圖)。
使用者介面元件14c會以獨立於電路板74的方式被耦合至基底66。視情況,除了基底66之外,或者並非基底66,使用者介面元件14c可能係被耦合至框邊68。該等使用者介面元件14c會以獨立於電路板74的方式被耦合至下殼體34。使用者介面元件14c可利用一傳導環氧樹脂被牢牢地固定至基底60,俾使得使用者介面元件14c會牢牢地被固定抵頂下殼體34的內表面160。或者,每一個使用者介面元件14c可能會利用任何所希望的製程(其包含用於將該等天線元件沉積在外殼16的一或多個器件之上的製程)被印刷、電鍍、或沉積在下殼體34之上。除此之外,或者,其它類型的使用者介面元件14亦可被整合至下殼體34。於一範例具體實施例中,使用者介面元件14c包含壓電式感測器,並且可在下文中稱為壓電式感測器14c。壓電式感測器14c會響應於下殼 體34上的外加機械應力而產生一電場或電位。舉例來說,加諸在下殼體34(例如,靠近壓電式感測器14c的基底66)之上的壓力(例如,超音波或次音波能量)會經由下殼體34的主體直接被傳輸至壓電式感測器14c。讓該等壓電式感測器14c以機械方式被緊固至下殼體34的內表面160可保持它們之間的介面的能量。將壓電式感測器14c緊密耦合至下殼體34會保持能量傳輸跨越該介面。舉例來說,可以利用環氧樹脂或傳導環氧樹脂來將壓電式感測器14c緊固至內表面160。亦可不使用壓電式感測器,或者除了壓電式感測器之外,於替代具體實施例中可以提供其它類型的使用者介面元件14c來定義觸覺感測器。舉例來說,於替代具體實施例中,使用者介面元件14c可能係電容式感測器(例如,上面配合已揭示裝置之其它具體實施例所述的電容式觸控介面)、電阻式感測器、磁式感測器、光學感測器、機械式感測器、以及類似物。一壓電式感測器與另一類型感測器(例如電容式感測器)兩者可透過外殼16被聯合電連接至該電路板,而來自兩者的信號則可聯合被用來決定一響應及/或用以調整顯示器50。
使用者介面元件14c可被提供在內表面160上的任何地方,例如,在被指定用於一特殊功能的位置中。舉例來說,在圖中所示的具體實施例中,使用者介面元件14c會於一陣列中實質上居中定位在基底66上,用以感測操作者的手指在基底66之外表面162上的移動。因此,使用者介面元件14c會共同操作用以定義一瀏覽或 移動感測器,雷同於一滑鼠或捲動裝置。使用者介面元件14c會感測使用者的手指在一或多個方向中的移動,例如,在縱向方向170和橫向方向172中。此移動可以轉換成一游標在顯示器50(第六圖)上的移動、顯示器50裡面的圖符的移動、或是其它類型的移動或功能。指示符可被提供在下殼體34的外表面162上,使用者介面元件14c的反向處。該等指示符可以指示操作者由該等使用者介面元件14c所提供的功能。因此,使用者介面元件14c會操作成電子裝置10的虛擬按鈕或控制器。舉例來說,該等使用者介面元件14c實際上並不會被該操作者觸碰到,相反地,該等使用者介面元件14c係感測該操作者何時觸碰下殼體34中用以控制電子裝置10之該項功能的一特殊區域。
於一範例具體實施例中,使用者介面元件14c包含一換能器174以及終端120。終端120會終止在對應的框架連接器76c。框架連接器76c會沿著下殼體34的內表面160繞送至一用以匹配連接電路板74的合宜位置。舉例來說,框架連接器76c可構成一傳導線路,其會在內表面160上繞送至基底66之上的一被指定用於連接至電路板74的位置。視情況,每一個框架連接器76c可能會被繞送至用於連接至電路板74的相同通用區域。每一個框架連接器76c的傳導線路可以利用被用來將天線電極與其它傳導結構沉積在外殼16之上的相同製程步驟被沉積。於其它具體實施例中,該等使用者介面元件14c可能包括額外傳導線路取代換能器174,以 便形成一電容式觸控介面。
外殼16和對應的框架連接器76c會在使用者介面元件14c與電路板74之間定義一互連線。於一範例具體實施例中,使用者介面元件14c會藉由該等終端120和第一介面112之間的介面以電氣和機械方式被耦合至外殼16。視情況,一傳導環氧樹脂可被使用在該等終端120和第一介面122之間。
在共同待審及共同受讓的美國申請案第12/775,977號(「用於電子裝置的整合連接系統(Integrated Connection System for an Electronic Device)」)中已經提出和電子裝置10的結構、組裝,以及構造有關的進一步細節,本文以引用的方式將其完整揭示內容併入。
本文中所述的各具體實施例可以單獨使用或是彼此結合使用。前面的詳細說明僅說明本發明之許多可能施行方式中的數種。據此,此詳細說明的用意在於解釋,而沒有限制意義。
上面說明的用意在於解釋,沒有限制意義。上面所述的具體實施例(及/或其觀點)可以彼此結合使用。此外,可以進行許多修正,以便讓一特殊情形或材料適應於本發明的教示內容,不會脫離其範疇。本文中所述的各種器件的維度、材料類型、定向、以及數量與位置的用意在於定義特定具體實施例的參數而沒有限制之意,而且僅係範例具體實施例。熟習本技術的人士審視上面說明便會明白申請專利範圍的精神與範疇裡面的許多其它具體實施例及修正。所以,本發明的範疇應該 參考隨附的申請專利範圍來決定並且享有此等申請專利範圍之等效例的完整範疇。
10‧‧‧電子裝置
12‧‧‧使用者介面
14a‧‧‧使用者介面元件
14b‧‧‧使用者介面元件,壓電式感測器
14c‧‧‧使用者介面元件,壓電式感測器
16‧‧‧外殼
18‧‧‧外表面
20‧‧‧頂側
22‧‧‧底側
24‧‧‧橫向側
26‧‧‧橫向側
28‧‧‧前側
30‧‧‧背側
32‧‧‧上殼體
34‧‧‧下殼體
36‧‧‧符號或指示符
38‧‧‧符號或指示符
40‧‧‧插槽連接器
42‧‧‧母介面
50‧‧‧觸敏顯示器
52‧‧‧觸敏蓋板
54‧‧‧區域,使用者輸入區
56‧‧‧區域,顯示區
58‧‧‧飾邊
60‧‧‧基底
62‧‧‧框邊
64‧‧‧凹腔
66‧‧‧基底
68‧‧‧框邊
70‧‧‧凹腔
72‧‧‧電池組
74‧‧‧電路板
76a‧‧‧框架連接器
76b‧‧‧框架連接器
76c‧‧‧框架連接器
78a‧‧‧彈簧接點
78b‧‧‧彈簧接點
78c‧‧‧彈簧接點
78d‧‧‧彈簧接點
78e‧‧‧彈簧接點
80‧‧‧連接器
82‧‧‧互補連接器
90‧‧‧觸覺感測器,壓電式感測器
92‧‧‧內表面
94‧‧‧外表面
96‧‧‧第一介面
98‧‧‧第二介面
100‧‧‧終端
110‧‧‧終端
112‧‧‧第一介面
114‧‧‧第二介面
120‧‧‧終端
122‧‧‧第一介面
124‧‧‧第二介面
140‧‧‧開口
142‧‧‧天線
144‧‧‧內表面
145‧‧‧調諧裝置
146‧‧‧鑲嵌觸墊
148‧‧‧鑲嵌觸墊
150‧‧‧彈簧接點
152‧‧‧換能器
154‧‧‧傳導結構
155‧‧‧電容式觸控電極
156‧‧‧天線元件
157‧‧‧終端
160‧‧‧內表面
162‧‧‧外表面
164‧‧‧開口
170‧‧‧縱向方向
172‧‧‧橫向方向
174‧‧‧換能器
200‧‧‧電子裝置
202‧‧‧傳導結構
204‧‧‧無線電路系統
206‧‧‧觸控感測器電路系統
208‧‧‧外殼
210‧‧‧區域
212‧‧‧變動電容,電容式觸控介面
214‧‧‧操作者手
216‧‧‧觸敏使用者介面
218‧‧‧電容式觸控介面
220‧‧‧電容式觸控控制器
222‧‧‧電容式濾波器,串聊電容
224‧‧‧感應式濾波器
226‧‧‧傳收器
228‧‧‧處理器
260‧‧‧外殼
262‧‧‧傳導結構
264‧‧‧殼體
266‧‧‧底板
268‧‧‧側壁
270‧‧‧內表面
272‧‧‧傳導線路
280‧‧‧傳導結構
282‧‧‧蜿蜒線路
284‧‧‧圓圈
286‧‧‧大箭頭
288‧‧‧小箭頭
290‧‧‧小箭頭
300‧‧‧殼體
302‧‧‧傳導結構
302A‧‧‧傳導結構
302B‧‧‧傳導結構
302C‧‧‧傳導結構
302D‧‧‧傳導結構
304‧‧‧實心區域部分
306‧‧‧稀疏區域部分
308‧‧‧電容式觸敏介面區域
310‧‧‧觸墊
第一圖為根據一具體實施例的電子裝置的略圖,其包含一被耦合至無線電路系統和觸控感測器電路系統兩者的天線。
第二圖為根據一具體實施例用以調整一射頻(RF)傳收器之配置的方法流程圖。
第三圖為根據一具體實施例的外殼殼體的立體圖,其具有一由多個傳導結構所組成的排列,該等傳導結構會被配置成天線元件及/或電容式觸控電極。
第四圖為由多個傳導結構所組成的替代排列的略圖,該等傳導結構會被配置成天線元件及/或電容式觸控電極。
第五圖為由多個傳導結構所組成的又一替代排列的略圖,該等傳導結構會被配置成天線元件及/或電容式觸控電極。
第六圖為一手持式電子裝置的一範例的立體圖,其具有一具有根據一具體實施例建構而成之數個使用者介面元件的外殼。
第七圖為第六圖的手持式電子裝置的分解側視圖。
第八圖為第六圖的手持式電子裝置的一外殼正面殼體(或框架)與一電路板的分解立體圖。
第九圖為第六圖的手持式電子裝置的該電路板與 一外殼背面殼體的分解立體圖,根據一具體實施例,該外殼背面殼體具有一由多個傳導結構所組成的排列,該等傳導結構會被配置成天線元件及/或電容式觸控電極。
145‧‧‧調諧裝置
200‧‧‧電子裝置
202‧‧‧傳導結構
204‧‧‧無線電路系統
206‧‧‧觸控感測器電路系統
208‧‧‧外殼
210‧‧‧區域
212‧‧‧變動電容,電容式觸控介面
214‧‧‧操作者手
216‧‧‧觸敏使用者介面
218‧‧‧電容式觸控介面
220‧‧‧電容式觸控控制器
222‧‧‧電容式濾波器,串連電容
224‧‧‧感應式濾波器
226‧‧‧傳收器
228‧‧‧處理器

Claims (15)

  1. 一種電子裝置,包括:一外殼,定義一第一與第二使用者介面區;一觸敏顯示器,設置在該第一使用者介面區裡面;一傳導結構,沿著在該第二使用者介面區中的該外殼設置;一電容式觸控控制器,設置在該外殼裡面並且被耦合至該傳導結構,該電容式觸控控制器會被配置成用以捕捉使用者和該傳導結構的互動;以及一傳收器,設置在該外殼裡面並且被耦合至該傳導結構,該傳收器會被配置成用於射頻(RF)通信;其中,該傳導結構會被配置成一天線,用以支援該等RF通信。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,進一步包括一和該傳收器及該電容式觸控控制器連接的處理器,該處理器會被配置成用於以該電容式觸控控制器所產生之該使用者互動的指示符為基礎來調整該傳收器的配置。
  3. 如申請專利範圍第2項之電子裝置,其中該指示符代表覆蓋該天線的一操作者的手,且其中該處理器會被配置成以該指示符為基礎重新調諧該傳收器及/或該天線。
  4. 如申請專利範圍第3項之電子裝置,其中該指示符進一步代表該天線上被該操作者的手覆蓋的一位置。
  5. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中該傳導結構包含一被設置在該外殼之上的傳導線路。
  6. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中該傳導結構包含沿著該外殼設置的複數條傳導線路。
  7. 如申請專利範圍第6項之電子裝置,其中該等複數條傳導線路係被設置在一單一層排列之中。
  8. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,進一步包括被設置在該第二使用者介面區中的該外殼上另一傳導結構,該另一傳導結構會被耦合至該電容式觸控控制器而非該傳收器。
  9. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中該傳導結構會透過一被配置成用以阻隔該等RF通信之信號頻率的一低帶通濾波器被耦合至該電容式觸控控制器,且其中該傳導結構會透過一被配置成用以阻隔該電容式觸控控制器之信號頻率的一高帶通濾波器被耦合至該傳收器。
  10. 一種電子裝置,包括:一外殼;一天線,沿著該外殼設置;一傳收器,用以提供射頻(RF)通信,該傳收器會被耦合至該天線;一電容式觸控控制器,耦合至該天線,該電容式觸控控制器會被配置成用以產生一表示該天線之傳導環境的指示符;一處理器,耦合至該傳收器與該電容式觸控控制 器,該處理器會被配置成用於以該電容式觸控控制器所產生的指示符為基礎來調整該傳收器的配置。
  11. 如申請專利範圍第10項之電子裝置,其中該天線係被設置在該外殼上的一使用者介面區之中,且其中該電子裝置在該天線之使用者介面區以外的一區域之中進一步包括一受到該外殼支撐的觸敏顯示器。
  12. 如申請專利範圍第10項之電子裝置,其中該指示符代表改變該天線的該傳導環境之和該外殼所進行的一使用者互動。
  13. 如申請專利範圍第10項之電子裝置,其中該指示符代表覆蓋該天線的一操作者的手,且其中該處理器會被配置成以該指示符為基礎重新調諧該傳收器及/或該天線。
  14. 如申請專利範圍第10項之電子裝置,其中該天線包含一被設置在該外殼之上或沿著該外殼設置的傳導線路。
  15. 如申請專利範圍第10項之電子裝置,其中該天線係沿著該外殼設置的複數條傳導線路中的其中之一,其中該等複數條傳導線路係被設置在單一層排列之中。
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