[发明专利]力成像输入设备和系统

说明书

本申请是申请号为200710089811.3、申请日为2007年3月30日、 发明名称为“力成像输入设备和系统”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及电子系统输入设备，更具体的，涉及力成像以 及位置和力成像互电容系统。

背景技术

有许多触摸传感设备可用在计算机系统、个人数字助理、移动电 话、游戏系统、音乐系统等(如电子系统)中。可能最为人知的是电 阻膜片位置传感器，其多年来已被用作键盘和位置指示器。其他类型 的触敏设备包括电阻型书写板，表面声波设备，基于电阻、电容的触 摸传感器，应变计，电磁传感器或压力传感器，以及光学传感器。压 力感应位置传感器作为定点设备(与数据输入或书写设备不同)，过 去几乎没有使用优点，这是因为使它们运行所需的压力固有地产生手 指与传感器表面之间的静摩擦。该静摩擦在很大程度上妨碍了这些设 备变得普及。

由于便携式设备的日益普及以及伴随的将所有输入功能集成到 单个形式因子(single form factor)中的需要，触摸板现在是最普及 并广泛使用类型的输入设备中的一种。从操作方面看，触摸板可分类 为“电阻型”或“电容型”。在电阻型触摸板中，该板涂覆有薄金属 导电层和电阻层。当触摸该板时，这些导电层经由电阻层进行接触， 使得电阻发生变化(通常表示为电流变化)，这用于识别该板上的发 生触摸事件的位置。在电容型触摸板中，第一组导电线路在第一方向 上运行，并且通过介电绝缘体与在第二方向(通常与第一方向垂直) 上运行的第二组导电线路绝缘。由交叠的导电线路形成的网格产生可 以存储电荷的电容器阵列。当使一物体接近触摸板或与触摸板接触时， 该位置处的电容器的电容发生变化。该变化可用于识别触摸事件的位 置。

使用触摸板作为输入设备的一个缺点是它们通常提供压力或力 信息。力信息可用于获得对于用户如何操控设备的更为鲁棒的指示。 即，可使用力信息作为另一输入元，以将命令和控制信号提供给相关 电子设备。由此，提供力测量系统作为触摸板输入设备的一部分将是 有利的。

发明内容

在本发明的一个实施例中提供了一种力感应触摸板，其包括被弹 簧膜片(spring membrane)分隔的第一组和第二组导电线路。当施 加力时，弹簧膜片变形，将所述两组线路移动得更为接近。所得的互 电容变化将用于产生指示所施加力的位置(相对于触摸板的表面)以 及力度或强度的图像。在另一实施例中，本发明提供了一种组合的位 置和力感应触摸板，其包括两组驱动线路，一组感应线路和一弹簧膜 片。在操作中，驱动线路之一与该组感应线路结合使用，以产生一个 或更多个物体与触摸板相接触的位置的图像。第二组驱动线路与感应 线路和弹簧膜片结合使用，以产生所施加力的力度或强度及其相对于 触摸板表面的位置的图像。根据本发明的力触摸板以及位置和力触摸 板可以并入各种电子设备中，以便于识别增加的用户操控阵列。

在又一实施例中，所述力感应结构可用于实现能够检测用户施加 到显示器(如液晶显示单元)的力量的显示器。可以使用根据本发明 实施例的显示单元，以便于识别增加的用户输入阵列。

附图说明

图1以分解图的形式示出了根据本发明一个实施例的力检测器。

图2A和2B以截面图的形式示出了根据图1的未负重(A)和负 重(B)力检测器。

图3以框图的形式示出了根据本发明一个实施例的力检测系统。

图4以框图的形式示出了根据图3的力检测系统的更具体视图。

图5以截面图的形式示出了根据本发明一个实施例的位置和力检 测设备。

图6以截面图的形式示出了根据本发明另一实施例的位置和力检 测设备。

图7以分解图的形式示出了根据图6的驱动线路和感应线路。

图8A-8C示出了根据本发明又一实施例的位置和力检测设备的 各种视图。

图9A-9C示出了根据本发明又一实施例的位置和力检测设备的 各种视图。

图10A和10B以截面图的形式示出了根据本发明另一实施例的 位置和力检测设备。

图11A-11C示出了根据本发明另一实施例的弹簧膜片的各种视 图。

图12A和12B以框图的形式示出了根据本发明一个实施例的力 检测显示系统。