使用底側(cè)力地圖的力感測的制作方法
【專利說明】使用底側(cè)力地圖的力感測
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本專利合作條約專利申請要求于2012年9月21日提交的并且標題為“ForceSensing Using Bottom-Side Force Map”的美國非臨時性專利申請13/624，858的優(yōu)先權，其內(nèi)容全文以弓I用方式并入本文。
技術領域
[0003]本專利申請通常涉及觸摸設備中的力感測以及相關事宜。
【背景技術】
[0004]觸摸設備通常提供對用戶觸摸該設備的位置的識別，包括移動、手勢和位置檢測的其他效應。作為第一實例，觸摸設備可向計算系統(tǒng)提供關于用戶與圖形用戶界面(GUI)以及其他CTI特征部進行交互的信息，該信息諸如指向該元件、重新定向或重新定位那些元件、編輯或鍵入。作為第二實例，觸摸設備可向計算系統(tǒng)提供適用于用戶與應用程序進行交互的信息，該信息諸如與動畫、照片、圖片、幻燈片演示、聲音、文本、其他視聽元件等等的輸入或操縱相關的信息。
[0005]有時會發(fā)生的是，當與GUI或與應用程序進行交互時，能夠指示當操縱、移動、指向、觸摸或以其他方式與觸摸設備進行交互時所施加的力的大小，這對于用戶來說將是有利的。例如，能夠以利用相對較輕的觸摸的第一方式，或以利用相對更有力或更敏銳的觸摸的第二方式來操縱屏幕元件或其他對象，這對用戶來說可能是有利的。在一此類情況下，如果用戶可利用相對較輕的觸摸來移動屏幕元件或其他對象，而用戶還可另選地利用相對更有力或更敏銳的觸摸來調(diào)用或選擇該相同的屏幕元件或其他對象，則這可能是有利的。
[0006]這些實例中的每個實例以及其他可能的考慮可能對觸摸設備造成一種或多種困難，當接觸觸摸設備可能使得GUI或應用程序無法提供有利的功能時，至少無法確定由用戶所施加的力的大小。當需要此類功能時，無法提供那些功能可能使觸摸設備受制于較少能力，受制于觸摸設備的效果和價值的可能損害。另一方面，具有提供那些功能的能力可能為觸摸設備提供較多能力，提供觸摸設備的效果和價值的可能優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本專利申請?zhí)峁┌娐泛驮O計的技術，其可確定當接觸觸摸設備(諸如觸摸板或觸摸顯示器)時由用戶所施加的力的大小以及所施加的力的大小的變化?？墒褂糜|摸識另|J、GUI的觸摸元件以及應用程序中的觸摸輸入或操縱來將這些技術結(jié)合到設備中。本專利申請還提供包括應用那些技術的設備的技術，其可確定當接觸觸摸設備時由用戶所施加的力的大小以及所施加的力的大小的變化，以及響應于此，提供對于觸摸設備的用戶可用的附加功能。
[0008]在一個實施例中，技術可包括提供結(jié)合到觸摸設備中的力敏傳感器，以及測量器件疊層(device stack)中的撓曲，該器件疊層包括框架元件、力敏傳感器、一組顯示元件和覆蓋玻璃(CG)元件。CG可為玻璃、化學強化的玻璃、藍寶石、聚碳酸酯或任何其他合適的材料。例如，力敏傳感器可包括可壓縮層或設置在一組有機發(fā)光二極管(OLED)塑性顯示元件和框架元件之間的一組可壓縮元件。在OLED顯示元件為基本上柔性的情況下，其可響應于所施加的力而變形。其作用在于，力的大小可相對于位于可壓縮層或可壓縮元件上方的器件疊層的變形來測量，諸如使用局部電容感測、對由于所施加的力所導致的應變的局部測量或其他方式。響應于對力的大小的局部測量，力敏傳感器可提供可施加至觸摸設備的整個表面或其一部分的所施加的力的圖像。在另選的實施例中，此類技術可另選地或相結(jié)合地包括任何柔性顯示技術，諸如可將傳感器置于顯示器后的任何反光顯示器或其他顯示器。例如，此類技術可包括但不限于以下中的一者或多者:柔性電泳顯示器、液晶顯示器、聚合物分散液晶顯示器、聚合物網(wǎng)絡液晶顯示器、微膠囊化膽留型液晶顯示器、電致變色顯示器、電流體顯示器、動電式顯示器或其他顯示器。
[0009]在一個實施例中，可壓縮層或一組可壓縮元件可包括電容感測，通過該電容感測可確定所施加的力的測量。所施加的力的位置可響應于覆蓋玻璃(CG)上的相對于一個或多個軸的傾斜度的測量來確定。例如，在特定點[X，Y]處所施加的力可響應于測量覆蓋玻璃的邊緣處的以及點[Χ，Υ]和覆蓋玻璃的邊緣之間的可能的其他位置處所施加的力來確定。在另選的實施例中，電容感測可確定觸摸位置，而測量所施加的力可與觸摸位置相組合或結(jié)合地使用以確定在觸摸發(fā)生的特定點處所施加的力的測量。
[0010]在一個實施例中，電容感測可通過將氧化銦錫(ITO)的第一層和ITO的第二層用作雙層電容元件(有時統(tǒng)稱為DIT0)來確定。在另選的實施例中，電容感測可相對于基本上導電的(諸如金屬的)第二層通過將ITO的第一層用作自電容元件來確定。當所施加的力發(fā)生在覆蓋玻璃上的特定點[χ，γ]處時，器件疊層可在該點附近和圍繞該點而變形，其作用在于電容傳感器測量在該點附近和圍繞該點的一個或多個點處的電容的變化。例如，電容傳感器可包括一組行和列，一組(諸如行)沿行中的所選擇的一者提供電壓的驅(qū)動器，并且一組(諸如列)沿列中的所選擇的一者提供電壓的漏極。其作用在于，電容傳感器可確定發(fā)生電容變化的一個或多個位置。觸摸設備可響應于電容的變化來確定所施加的力的大小。例如，觸摸設備可使用處理器或其他計算設備，其作用在于確定所施加的力的位置和大小。
[0011]在一個實施例中，可壓縮層或一組可壓縮元件可包括設置在ITO的第一層和ITO的第二層之間的電容層，電容層可包括氣隙，其作用在于穿過該氣隙來測量電容。在一個實施例中，設置在ITO的第一層和ITO的第二層之間的電容層可包括壓敏粘合劑(PSA)層，該PSA層可為基本上透明或半透明的(如果位于OLED層上)或另選地可為不透明或換句話講吸光的(如果位于OLED層下)。在任一此類情況下，電容層具有不干擾顯示器的操作的效果。另外，可使用ITO之外的材料，諸如銀納米線和其他透明的(或接近透明的)導電電極。
[0012]在一個實施例中，可壓縮層或一組可壓縮元件可包括彈性元件，該彈性元件包括以下中的一者或多者:包括一組開放(open)單元的液體、“蛾眼”結(jié)構(gòu)(諸如包括納米結(jié)構(gòu)化錐體、柱體、圓錐體、或其他細長的納米級元件)、納米泡沫(nanofoam)結(jié)構(gòu)、娃橡膠結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)。例如，可壓縮層可包括以下中的一者或多者:一組單獨的相對開放的元件；一組相對可壓縮的實心(solid)元件；開放區(qū)域和實心元件兩者的網(wǎng)絡，諸如它們的互穿網(wǎng)絡；包括相對開放的區(qū)域的區(qū)域和包括相對實心元件的區(qū)的組合或結(jié)合；或其他區(qū)域。
[0013]作為第一實例，可壓縮層可包括一組錐體結(jié)構(gòu)，諸如單獨的錐體或倒錐體、或同時散置的錐體和倒錐體，其作用在于提供均為可壓縮的并且對變形具有基本上已知的電容響應的層。作為第二實例，可壓縮層可包括一組延伸的錐體結(jié)構(gòu)(或者，還具有一組倒置的延伸的錐體結(jié)構(gòu))，諸如沿第一方向具有錐體橫截面以及沿第二方向為縱向延伸的。其作用在于提供均為可壓縮的并且對變形具有基本線性的電容響應的層。作為第三實例，可壓縮層可包括雙“蛾眼”結(jié)構(gòu)，諸如其中蛾眼結(jié)構(gòu)和倒置的蛾眼結(jié)構(gòu)兩者均類似于鐘乳石和石筍而散置，其作用在于提供均為可壓縮的并且透明的層。作為第四實例，可壓縮層可包括一系列應變儀，諸如一系列彈簧或其抗力響應于應變而變化的其他元件。在閱讀本專利申請之后，本領域的技術人員將認識到，這些可能性為示例性的，并且并非旨在以任何方式進行限制。此外，本領域的技術人員將認識到，此類實例的組合或結(jié)合將是可行的，并且在本發(fā)明的范圍和實質(zhì)內(nèi)。例如，一個實施例可將此類第一實例用于可壓縮層的第一部分，將此類第二實例用于可壓縮層的第二部分，或?qū)⒍鄠€實例的互穿網(wǎng)絡用于可壓縮層的至少第三部分。
[0014]雖然公開了多個實施例，但本領域的技術人員根據(jù)示出和描述本公開的示例性實施例的以下詳細描述將容易理解本公開的其它實施例。如將認識到的，本公開能夠在各個明顯的方面作出修改，所有修改均不脫離本公開的實質(zhì)和范圍。因此，附圖和詳細描述將被視為在實質(zhì)上是不例性的而不是限制性的。
【附圖說明】
[0015]雖然本說明書以特別指出并清楚地要求保護主題的權利要求書結(jié)束，其中該主題被認為形成本公開，但是據(jù)信，通過以下結(jié)合附圖的描述可更好地理解本公開，其中:
[0016]圖1示出了觸摸I/O設備和計算系統(tǒng)之間的通信的概念圖。
[0017]圖2示出了包括力敏觸摸設備的系統(tǒng)的概念圖。
[0018]圖3示出了包括雙層覆蓋玻璃的力傳感器的概念圖。
[0019]圖4A-4D示出了力敏結(jié)構(gòu)的概念圖。
【具體實施方式】
[0020]術語
[0021]以下術語是示例性的，并且不旨在以任何方式進行限制。
[0022]文本“所施加的力”及其變型通常指施加于設備的力的大小的程度或量度。所施加的力的程度或量度無需具有任何特定標度。例如，所施加的力的大小度可為線性的、對數(shù)的或以其他方式非線性的，并且可與所施加的力、時間、觸摸的位置相關或以其他方式響應于一個或多個因素來周期性地(或以其他方式諸如非周期性地，或換句話講不時地)被調(diào)
-K-T。
[0023]文本“力感測元件”及其變型通常指一個或多個任何類型的數(shù)據(jù)元，該任何類型的數(shù)據(jù)元包括相對于在各個位置或其他位置處所施加的力所感測到的信息。例如而非限制性地，力感測元件可包括相對于用戶強行接觸設備所在的相對較小區(qū)域的數(shù)據(jù)或其他信息。
[0024]文本“觸摸感測元件”及其變型通常指一個或多個任何類型的數(shù)據(jù)元，該任何類型的數(shù)據(jù)元包括相對于各個位置所感測到的信息。例如而非限制性地，觸摸感測元件可包括相對于用戶接觸觸摸設備所在的相對較小區(qū)域的數(shù)據(jù)或其他信息。
[0025]文本“用戶的手指”及其變型通常是指用戶的手指或其他主體部分、或觸筆或其他設備，諸如當由用戶用來向觸摸設備施加力或接觸觸摸設備時。例如而非限制性地，“用戶的手指”可包括用戶的手指、用戶的手