[发明专利]集成压力敏感透镜组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于电子的输入设备，并且具体地涉及具有小的形状因数的触摸敏感输入面板或显示器，其特别适于在蜂窝电话和个人数字助理(PAD)、板式PC以及膝上电脑、PC、办公设备、医学设备或使用触摸敏感显示器或面板的任意其他设备中使用。

背景技术

近年来已经在许多产品当中使用了触摸屏。

存在实现触摸敏感屏幕的若干种技术，所述触摸敏感屏幕能够检测手指或其它被动物体的施加力。

例如，电阻板包括压合在一起的两个传导平板。电阻板的缺点在于，为了实现所述两个传导平板之间的触摸，要求手指施加固定量的压力。由于非用户优化的触摸屏灵敏度，这会导致用户疲劳。电阻膜也将磨损，最初会导致进一步降低的清晰度，随后就会出现死点(deadspot)。

电容触摸板通过测量被动物体的对地电容或者通过测量不同传感器之间的相互电容(transcapacitance)变化而进行操作。电容触摸板的示例在授予Miller的美国专利No.5,495,077中有所描述。电容板的制造相对昂贵，并且仅能够检测具有充足电容的物体。诸如常规触针或笔的末端之类的小型物体并不具有能够被电容触摸板检测到的足够对地电容或相互电容。

表面声波设备通过沿板的表面发出声音并测量被动物体与所述声音的交互来进行操作。这些设备工作正常，但是通常对于一般应用而言却过于昂贵。

最后，存在使用力传感器来测量被动物体在触摸板上施加的力的位置和大小的设备。力敏感触摸板将感应任意类型的被动对象所施加的力，而无论所述物体的导电性或成分如何。这样的设备最初在授予Peronneau等人的美国专利No.3,657,475和授予Roeber的美国专利No.4,121,049中有所描述。这些设备测量由触摸板向多个点处(例如该板的角)的固定架构所传送的力。Roeber公开了用于根据在所述多个点所测量的力得出被动物体所施加的力的位置和大小的数学公式。

例如，在1985年4月16日公开的Garwin等人的美国专利4,511,760给出了一种对应于压力释放的力感应数据输入设备。输入表面被提供以安装在力感应压电换能器上的透明面罩(faceplate)。优选地，提供四个压电换能器，其中在形成于架构中的矩形开口的每个角处提供一个压电换能器。为了确定输入表面上的施力点，首先对四个传感器的输出进行求和。为了构成有效的数据输入尝试，该和在用户推动输入表面时必须超出第一阈值。当用户放开其手指时，检测到所述和的峰值，其的极性与推动方向的和的极性相反。在出现所述和的峰值时的四个传感器的单独输出被用来计算施力点。

由Lu在2003年5月8日公布的美国专利申请20030085882给出了一种具有支撑层的触摸板设备，所述支撑层具有以矩阵配置的多个应变仪。在所述应变仪矩阵的顶部布置有触摸层，所述触摸层被结合到应变仪矩阵的顶部。传感器线路将应变仪连接到处理器，所述处理器利用算法被编程，用以测量同时的多个触摸的位置和压力。

Hoshino等人的美国专利申请20040108995和20040021643给出了这样的显示器单元，其具有通过四个差别安装的传感器而安装在显示器上的触摸面板。所述压力传感器实时检测诸如手指之类的指示设备推动面板表面的力。根据与指示位置无关的以下等式得出诸如手指之类的指示设备按压面板表面的力P：P＝a+b+c+d-a0+b0+c0+d0，该等式检测光标的拖动。

Ma等人在2005年7月21日发布的美国专利申请20050156901给出了一种具有显示屏和其上面的触摸表面的触摸屏显示系统。成像系统确定接近所述触摸表面的物体在所述触摸表面上的角位置。

Rosenberg的美国专利申请20060119589给出了触摸板的触觉反馈特征和其它触摸控制，其中至少一个激励器耦合到触摸输入设备并输出力以对接触触摸表面的用户提供触觉感应。在触摸输入设备上输出的触觉感应可包括脉冲、振动和图像纹理(spatial texture)。权利要求需要安装在悬挂物上的触摸板，和激励器，该激励器被配置成向放大触觉反馈的相容(compliant)悬挂物输出触觉反馈。

Chang在2006年1月26日公开的美国专利申请20060016272给出了一种具有相对传感器元件的薄膜触摸板，所述传感器元件生成与所施加的压力和施加压力的位置处的表面区域成比例的电信号。作为这些传感器元件的重叠和补充定向的结果，第一和第二传感器元件生成不对称的信号对，所述信号对通过位置和大小唯一定义所施加的压力。