[发明专利]力和位置感应显示器

说明书

本申请要求于2006年3月30日提交的题为“Force imaging InputDevice and System”的美国专利申请以及2004年5月6日提交的题为“Multipoint Touchscreen”的美国专利申请的优先权，在此通过引用并入这些申请。

技术领域

本发明总体上涉及电子系统输入和输出设备，更具体的，涉及检测用户的触摸和触摸力(输入)的显示装置(输出)。

背景技术

当今存在用于在计算机系统中进行操作的许多类型的输入设备。这些操作通常包括在显示屏幕上移动光标和/或进行选择。例如，输入设备可包括按钮或键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、操纵杆和触摸屏。具体而言，触摸屏因为其易于操作和操作多功能性以及其越来越低的价格而变得日益普遍。触摸屏使得用户可以通过简单地经由手指或触摸笔触摸显示屏，来进行选择以及移动光标。通常，触摸屏识别出该触摸以及该触摸在显示屏上的位置，并且计算机系统解析该触摸，随后基于该触摸事件进行动作。

触摸屏一般包括触摸面板、控制器和软件驱动器。触摸面板是具有触敏表面的透明面板，并且以使得触敏表面覆盖显示屏的可视区域的方式置于在显示屏的前面。触摸面板记录触摸事件并且将这些信号发送到控制器。控制器处理这些信号并且将数据发送到计算机系统。软件驱动器将触摸事件解析成计算机事件。

有多种类型的触摸屏技术，包括电阻型、电容型、红外线型、表面声波型、电磁型、近场成像型等。这些设备中的每一种都具有优点和缺点，在设计或配置触摸屏时要考虑这些优点和缺点。在电阻型技术中，触摸面板涂覆有薄金属导电和电阻层。当触摸该面板时，这些层进行接触，由此闭合一“开关”，这记录触摸事件的位置。将此信息发送到控制器以进行进一步处理。在电容型技术中，触摸面板涂覆有对电荷进行存储的材料。当触摸该面板时，少量电荷被吸至触点。与该面板同地协作(co-located)的电路测量电荷，并将此信息发送到控制器以进行处理。

在表面声波型技术中，例如通过换能器在触摸面板上水平和垂直地发送超声波。当触摸该面板时，这些波的声能被吸收。位于换能器对面的传感器检测到该变化并且将此信息发送到控制器以进行处理。在红外线型技术中，例如通过发光二极管在触摸面板上水平和垂直地发送光束。当触摸该面板时，从发光二极管发出的某些光束被中断。位于发光二极管对面的光检测器检测到该变化并将此信息发送到控制器以进行处理。

这些技术的一个缺点是它们通常不提供压力或力信息。力信息可用于获取对于用户如何操控设备的更为鲁棒的指示。即，可将力信息用作另一输入元(dimension)，以将指令和控制信号提供给相关电子设备(如，手写板(tablet)计算机系统，个人数字助理或移动手机)。这些技术的另一问题在于：即使在感应表面上放置有多个物体，它们也只能报告单个点。即，它们无法同时跟踪多个触点。由此，提供以下输入显示装置将是有利的，该输入显示装置能够既检测触摸的位置又检测施加该触摸的力。

发明内容

一种提供力和位置检测的装置包括：第一透明衬底(具有取向为第一方向的第一组和第二组导电线路)；第二透明衬底(具有取向为第二方向的第三组导电线路)；以及并置于第一透明衬底和第二透明衬底之间的多个可变形组件(如橡胶垫圈(rubber bead))。第一组导电线路与第二透明元件的导电线路的结合被配置为提供一电容信号，该电容信号表示用户触摸显示元件的位置。第二组导电线路与第二透明元件的导电线路的结合被配置为提供一电容信号，该电容信号表示施加到显示元件的力的量。在一个实施例中，第二透明衬底包括第四多个导电线路(取向为第二方向)，其中的每对导电线路分隔第三多个导电线路的组。在另一实施例中，第二透明衬底形成封闭体，该封闭体可以填充有液体以减轻可变形元件的视觉问题。所述力和位置感应装置可以邻接显示元件(如，LCD或CRT)，以使得显示装置可以提供位置感应和力感应。

附图说明

图1以框图的形式示出了根据本发明一个实施例的显示装置。

图2以框图的形式示出了根据本发明一个实施例的力和触摸单元。

图3A和3B示出了根据本发明一个实施例的可压缩介质元件(media element)的各种视图。

图4示出了根据本发明一个实施例的导电线路的布局。

图5A和5B示出了图4所示结构的放大视图。

图6以示意形式示出了根据本发明一个实施例的力和触摸感应显示器。

具体实施方式