[发明专利]界面装置及方法

说明书

相关文献

本专利文件基于美国法律第35编第119条要求2010年9月10日申请的、名称为“Flexible Pressure Sensing Apparatuses and Related Methods(柔性压力感测装置及其相关方法)”的美国临时专利申请S/N 61/381664的权益，该专利文件及在作为基础的临时申请中提出的附件，包括在其中所引用的参考文献，在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及包括柔性输入界面的装置和方法。

背景技术

对于各种各样的应用而言，大量的研究已贯注在用于感测各种形式的压力的方法上。压力响应电子器件的不断增长的市场已经很大程度地驱动了这项研究，该电子器件其中包括机器人触觉感测设备，例如用于环境探测和工业的机器人制造以及诸如那些具有例如为电视、计算机显示器、手机、个人数字助理(PDA)、数码相机和音乐播放器的显示器的触摸响应显示屏幕。

在许多这样的应用中，使用触觉感测设备，通过引起该设备与一感兴趣的区域之间的接合来探测该感兴趣的区域。该触觉感测设备与该感兴趣的区域之间的互相作用产生能够用于评估该感兴趣的区域的数据。在电子设备的背景下，例如便携通讯设备、触摸板/屏显示器被设计为与用户交互，电子设备用于向用户呈现或显示信息以提示该用户提供输入至该设备的触摸响应表面，例如，一邻近的触摸响应表面或该显示器本身。通过使用该显示屏作为触摸响应表面，该触摸屏为计算机或其他数据处理设备提供了直观的输入，这是特别有用的，其通过消除诸如键盘和鼠标之类的其他输入设备来实现上述好处。

有许多不同类型的触摸感测技术，包括电容、电阻、红外线和表面声波。这些技术中的每一项均感测表面或屏幕上的触摸位置并且每一项都提供了一定的相对优势。然而，绝大多数的这些设备并不响应于施加至触摸屏的压力，而且对于那些对施加的压力作出响应的设备，它们对于许多应用而言缺乏足够的灵敏度。

发明内容

本发明披露的各方面广泛地涉及到上面所讨论的应用所涉及的界面和方法。

根据一示例性实施方式，一种界面装置包括具有含有柔性介电材料的基于阻抗的器件的传感器，并且其基于施加至该介电材料的压力产生输出。该输出对应于介电材料的对应于施加压力的介电性质变化。在一些实现方式中，界面装置包括多个这样的传感器，并且互连电路各自耦合这些传感器以为每个传感器提供指示施加至介电材料的压力和该施加的压力的位置(例如，相对于传感器的位置)的输出。例如，介电性质的变化可以被感测为施加的电容场的变化或流过施加了这种场的沟道的电流的变化。界面装置的关于压力和位置的输出能够用于与计算机或手持型设备交互，例如用于与显示在屏幕上的信息交互或用于为游戏或其他输入方面提供控制输入。

另一示例性实施方式是关于具有界面层、介电结构和感测电路的装置。该界面层响应于以压力形式出现至该界面的输入信号而挠曲。该介电结构包括呈现第一介电常数的弹性材料，并且响应于施加至该界面层的压力压缩并且因此具有与该弹性材料的压缩状态相对应的改变的介电常数。例如，此压缩可以响应人的触摸输入，并且可以包括负压缩(例如扩张)。该感测电路通过提供施加至介电结构的压力的指示而响应于介电常数的变化。

另一示例性实施方式关于触摸屏装置。该装置包括具有多个传感器的衬底，每个传感器包括通过响应于施加至其上的压力而压缩(或扩张)的可压缩弹性介电材料而电耦合的电极，每个传感器响应于介电压缩的状态而在电极之间表现出电容的变化。导电屏蔽材料设置于介电材料上并且透光以呈现图像以供显示(例如透过至少大约75％的入射光，或更高以用于高分辨率的应用)。光源传递对应于显示图像的光以供穿透该导电屏蔽材料来观看。互连电路各自耦合至传感器并且提供指示每个传感器电容的输出，其中提供施加至邻近于每个传感器的屏蔽材料的压力量的指示。

另一实施方式关于一种制造传感器装置的方法。形成响应于压力而挠曲的界面，并且形成介电层并将其耦合至触摸界面，该介电层呈现出基于其压缩状态而改变的介电特性。形成多个感测电极，并且介电层在该感测电极与该界面之间耦合，从而使得该介电层响应于施加至接触界面的压力而压缩或扩张。基于介电层的压缩状态，将感测电极与该介电层配置并布置在一起以产生基于在感测电极的电场和电流的至少其中之一的电输出。互连电路耦合至感测电极以提供指示每个感测电极的位置和该感测电极的电场和电流中的至少之一二者的输出，其中提供施加至邻近于各个感测电极的介电层的压力的指示。