专利名称：包括电容型接近传感器的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一个前盖和一个电容型接近传感器的电子设备，包括第一电极和第二电极，所述第一电极具有一个大的平面；以及一个连接到第一电极和第二电极的检测器装置，用于检测第一电极相对于第二电极的电容，并响应于该电容提供一个控制信号。
电容型接近传感器用于在电子设备中的各种应用中，例如代替一个电话听筒中的一个按钮。因此，通过例如在该电子设备附近移动一只手就能够激活一个特定功能。
使用电容型接近传感器的系统通常测量一个电极相对于其环境的电容或电容变化。也就是说，当有一个物体移入这个场中时从这些电极传播的电磁场会发生改变。因此，就有可能检测出一个相对于这些电极移动了的物体。
当一个电容型接近传感器用于小型的手提式电子设备、尤其是移动电话时，该接近传感器能够被包括在这种小型电子设备中而不要求该电子设备具有较大的尺寸，这是非常重要的。通常，要求应当可能经由一个前盖访问该电子设备的所有功能，其中该前盖提供了对用户接口装置诸如一个显示屏、小键盘、扬声器等等的访问。
US 5,337,353公开了一种电容型接近传感器，使用在例如一个电话听筒中用于感知一个物体例如一个用户、一个桌子或另一个物体是否接近于该电话听筒。公开的接近传感器包括一个感知电极与一个保护电极平行安装；这些电极由一个绝缘层分开。该感知电极和保护电极由一个RF信号一致驱动。通过借助于一个桥式耦合监控流过该感知电极的RF电流，检测一个物体接近该传感器。
尽管大量实施例被提及或公开了，但是该公开包括的实施例中这些电极构成仅仅相互平行排列的平面电极。
因此在现有技术中，当接近传感器用于小型电子设备中时，该接近传感器将在前盖上占据一个相当多的面积。做为选择，由于这样的部件通常包括导电材料，电磁场被诸如一个扬声器、显示屏、小键盘等部件减弱或干扰。
因此，现有技术中存在这样的问题这些电极的几何形状不具有一个这样的空间关系或形状，允许在提供该接近传感器足够灵敏度的同时允许它们适应小型电子设备。
因此，这个发明的一个目的是提供一种接近传感器，其电极排列适应于小型电子设备，同时提供了该接近传感器的足够灵敏度。
这在开始段落中提到的这种设备具有以下特征时就可以实现第一电极的大平面相对于该前盖倾斜。
因此，用于一个电容器的这些电极被用来对接近作出感应。当一个物体向更接近于该设备(即这些电极)移动时，该物体将趋于集中电通密度(electrical flux density)；而且当这物体向远离方向移动时，它将分开从这些电极中的一个向另一个电极传播的电通量线(lines of flux)。该物体的电特性因此被用于调整用作一个传感元件的该电容器的电容。
依据本发明的该设备的适当实施例将从从属权利要求2-11中表现出来。
以下将结合附图和一个最佳实施例对本发明进行更加充分地说明，其中
图1a和1b显示了依据本发明的一个电容型接近传感器的第一实施例；图2a、2b和2c显示了依据本发明的一个电容型接近传感器的第二实施例；图3显示了具有依据本发明的一个电容型接近传感器的一个设备的剖视图；图4显示了连接到一个电容器的一个振荡器用以感知接近的框图；以及图5显示了一个包括信号处理装置的方框图。
图1a显示了依据本发明的一个电容型接近传感器的第一实施例。一个移动通信设备1包括一个显示屏2，以及一个用于操作该移动通信设备的小键盘3。前盖6适于提供对该显示屏、该小键盘以及一个扬声器(未显示)和一个扩音器(未显示)的访问。前盖6包括开口4和5，用于分别从/向该扬声器和扩音器进行传送。前盖包括一个边缘轮廓10。在这个图例中，该边缘轮廓是长方形的，然而这个边缘轮廓能够被制成是具有更平滑曲率的形状。这也适用于在该图例中被表示为一个平面的前盖。
为了提供无线通信该移动通信设备包括一个天线7。具有上述部件的移动通信设备在现有技术中是公知的，而且将不会进一步论述。
依据本发明，该通讯装置1进一步包括电极8和9，用以感知一个物体相对于一个设备的接近。在这个实施例中，这些电极是U形的；而且该U形电极8、9被这样排列以使该U形电极的开口相对。此外，这些电极的大平面11、12、和15实质上与前盖6平行。当一个物体远离或接近于该设备时，例如当用户紧握该通信装置时，由于这些电极相对于彼此的空间排列，在这两个电极之间的相对电容将会显著变化。
应注意到电极8和9在该设备1的内部仅仅占据极少的空间。
图1b显示了在图1a中所示的电极。电极8和9能够由一种导电材料例如铜以一种带子的形式制造，其中该带子能够被加工成仿效前盖的边缘轮廓10的形状。该带子可以具有大约5毫米宽度和大约0.1毫米厚度。因此，电极8和9分别具有大平面11、12、13和14、15、16。
为了将这些电极连接到用于确定这些电极相彼此间的电容的装置(未显示)，这些电极包括用于连接导线18、以焊接点、螺旋终端或其它类型终端形式的电终端17。导线18可用于连接这些电极到用于确定这些电极的电容的装置。
图2a显示了依据本发明的一个电容型接近传感器的第二实施例。在这个实施例中，一个U形电极9和一个片形电极20一起使用以感知接近。此外，在这个实施例中，当一个用户将他的手接近该设备时在这两个电极之间相对电容将会显著地变化；这是由于这些电极相对于彼此的空间排列。
在一个最佳实施例中，借助于一个绝缘或不导电的表面涂层，这些电极是绝缘的，至少部分是绝缘的。因此，就减少了在该设备中由于和该设备接触的一个物体的静电而引起破坏电路的危险性。
图2b显示了在图2a中所示的电极。该片形电极能够由具有10mm×10mm×0.2mm大小的金属板例如一个铜板制成。该片形电极20包括一个终端19以便经由一条导线25提供到用于检测接近的装置的连接。
图2c显示了这些电极的一个进一步实施例。在这个实施例中第一电极是一个被加工成一个三角形形状的片形电极21。第二电极27被加工成为一个具有一个平面29的矩形形状。应当注意到各个电极的形状能够适用于多种形式以便适应电子设备的不同设计。
图3显示了具有依据本发明的一个电容型接近传感器的一个设备的剖视图；该剖视图显示了可通过前盖6访问的显示屏2和小键盘3。在一个最佳实施例中，该设备包括一个外壳22，它由塑料材料制成的，并具有支撑装置24以在该设备中一个固定位置固定电极9和一个印刷电路板(PCB)23。电极9经由导线18与该PCB 23相连。该BCP包括一个经由导线18连接到这些电极的检测器电路。该设备进一步包括一个电池槽和/或电池28以便向该设备提供电池工作能量。
在这个实施例中，借助于塑料外壳22这些电极与外部是电绝缘的。
图4的框图显示了连接到一个电容器的振荡器，用以对接近作出感应。依据本发明电容器Cprox是由电极9和8、或20、或26形成的；这些电极与终端30借助于导线18相连。该振荡器有一个电压电源Vcc、例如一个电池。电阻器Rc和RE提供了一个允许晶体管T1在一个适当的电流/电压范围中进行操作的负载条件。电阻器R1和R2向该晶体管T1的基极提供了一个DC(直流)偏压电流。电容器CE与电阻器RE相连，以便旁路AC即振荡信号。电容器Cb连接用于从该LC电路31向晶体管T1的基极提供一个AC反馈信号。
该LC电路包括线圈L1和L2以及电容器Cprox，其中Cprox表示这些电极的电容。该LC电路依据一个期望的振荡器频率进行设计。设计一个在一个期望频率振荡的振荡电路对本领域的技术人员来说是公知的。
在一个最佳实施例中，该振荡器被设计用来在一个大约100KHz的射频进行振荡。
由一个大写字母“A”表示的节点用来监控该振荡器响应于该电容Cprox的振荡。
这个振荡器也被称为一种所谓的“Hartley振荡器”；这个及其它适当振荡器的进一步说明能够在下面这本书中找到由J.Millman和A.Grabel所著、McGraw-Hill国际出版社1987出版的第二版“微电子学”。
图5显示了一个包括信号处理装置的方框图。在该振荡器中用一个大写字母A表示的节点与一个比较器32相连，以便将在节点A的电压电平与一个参考电压Vref进行比较。该比较器包括一个所谓的Schmitt触发器功能。该比较器32的输出是一个输入正方形脉冲信号的形式。这个输入正方形脉冲信号被提供给一个锁相环(PLL)36。该PLL包括一个相位检测器33、一个低通滤波器34、以及一个压控振荡器35。该PLL提供一个表示一个物体是否接近该设备的控制信号Vprox。该信号处理装置可以具有一个阈值单元以提供一个表示接近或者不接近的一位数字信号。
该接近传感器和检测器可用于控制各种功能，例如用于接听拨进来的电话、控制扬声器的音量等。
权利要求
1.一种具有一个前盖(6)和一个电容型接近传感器的电子设备(1)，包括第一电极(9；27)和第二电极(8；21，20)，且所述第一电极具有一个大平面(11，12，13；29)；以及连接到第一电极(9，27)和第二电极(8，21，20)的检测器装置，用于检测第一电极相对于第二电极的电容，并响应于该电容提供一个控制信号(Vprox)；其特征在于第一电极的大平面(11，12，13；29)相对于该前盖(6)倾斜。
2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于第一电极(9；27)的大平面(11，12，13；29)实质上与该前盖平行排列。
3.如权利要求1-2所述的电子设备，其特征在于第二电极(20；21)的一个大平面实质上与该前盖(6)的至少一部分平行排列，且在该前盖的附近或者形成该前盖的一部分。
4.如权利要求1-3所述的电子设备，其特征在于第一电极(9；27)是U形的。
5.如权利要求1-4所述的电子设备，其特征在于第一电极(9；27)实质上是仿效该设备(1)的一个边缘轮廓(10)的至少一部分进行排列的。
6.如权利要求1-5所述的电子设备，其特征在于第二电极(20；21)包含一个实质上与该前盖平行排列的大平面。
7.如权利要求1-6所述的电子设备，其特征在于第二电极(8)是U形的。
8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于第一和第二电极是U形的，并在该设备中这样排列以使这些U形的电极的开口彼此相对。
9.如权利要求1-8所述的电子设备，其特征在于借助于一种电绝缘材料电极与该设备的外部绝缘。
10.如权利要求1-9所述的电子设备，其特征在于该检测器装置包含一个振荡器，其振荡频率取决于这些电极相对于彼此的电容。
11.如权利要求1-10所述的电子设备，其特征在于该设备是一个移动电话(1)。
全文摘要
一种电子设备(1),例如一个移动电话,具有一个前盖(6)和一个电容型接近传感器,包括:第一电极(9;27)和第二电极(8;21,20),所述第一电极具有一个大平面(11、12、13;29);以及连接到第一电极(9;27)和第二电极(8;21、20)的检测器装置,用于检测第一电极相对于第二电极的电容,并响应于这个电容提供一个控制信号(Vprox)。第一电极的大平面(11、12、13;29)相对于前盖(6)倾斜。
文档编号H04M1/00GK1357192SQ0080933
公开日2002年7月3日 申请日期2000年6月16日 优先权日1999年6月21日
发明者U·林格伦, C·比约尔克 申请人:艾利森电话股份有限公司