[发明专利]力敏触摸面板设备

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2014年8月4日提交的名称为“FORCE SENSITIVE TOUCH PANEL”(力敏触摸面板)的美国临时专利申请No.62/032,888的权益，该临时专利申请的公开内容明确地全文以引用方式并入本文。

背景技术

多种已知的接口设备允许对电气系统进行触摸输入。这些已知的接口设备，诸如常规的电阻式和电容式触摸面板，使用对导电膜的电特性的操控来感测触摸事件的位置。

电阻式触摸面板例如测量两个相对的导电膜在按压在一起时电导率的变化，或相反地，电阻的变化。

同时，电容式触摸面板测量在导电物体如人手指紧密靠近导电膜时两个相对的导电膜之间电容的变化。

电阻式触摸面板和电容式触摸面板两者均提供了非常准确的感测触摸位置的方式，但每一者都具有内在的缺点。电阻式触摸面板需要对显示屏正上方的两个薄膜进行机械操控，这会影响显示器清晰度并且提供膜随时间推移而发生机械磨损的一种方式。电容式触摸面板仅可感测导电物体，并且不易感测例如戴手套的手指、湿手指或无源触控笔。这两种技术也无法以高分辨率或高重复性从触摸事件检测力或压力。

因此，相关领域中需要不依赖于电阻式或电容式膜的用于感测触摸的力敏技术，或可通过增加力灵敏度作为对现有触摸技术进行补充的其他力敏技术。

发明内容

本文描述了力敏触摸面板设备。这些设备可用于确定力或压力的位置和量值，例如，沿着触摸表面的触摸事件的向量{X,Y,F}。本公开设想了可易于大批量生产的力敏触摸面板设备。另外，力敏触摸面板设备的机械设计将错误的触摸测量值降到最低。此外，可将由力敏触摸面板设备的传感器所感测的触摸输入数据提供到数据处理系统中。

示例性力敏触摸面板设备可包括设备主体；用于接收触摸力的触摸表面；被布置在设备主体与触摸表面之间的用于感测触摸力的传感器；被配置为机械地联接设备主体、触摸表面和传感器的预紧元件；以及被配置为机械地隔离设备主体和触摸表面的膜。另外，预紧元件可将预紧力施加到传感器。

另外，膜可被布置在设备主体与触摸表面之间。例如，膜可任选地被布置在设备主体与触摸表面的外边缘的至少一部分之间。另选地或另外，膜可任选地被配置为在设备主体与触摸表面之间提供密封。

任选地，膜可基本上限制触摸表面在固定平面内的运动。另外，膜可任选地允许触摸表面正交于固定平面的运动自由度。

另选地或另外，预紧元件可进一步被配置为保持传感器与设备主体之间及传感器与触摸表面之间的接触。

任选地，预紧元件可为拉伸或压缩弹簧。

另选地或另外，预紧力可大约等于传感器的感测范围的显著百分比。

另选地或另外，传感器可被配置为响应于触摸力而输出指示大于预紧力的力的信号。另选地或另外，传感器可被配置为响应于触摸力而输出指示小于预紧力的力的信号。另外，力敏触摸面板设备可任选地包括处理器，其被配置为确定触摸力的位置和量值。任选地，处理器可进一步被配置为基于触摸力的位置和量值来确定动作或响应。

另选地或另外，力敏触摸面板可包括被布置在设备主体与触摸表面之间的多个传感器。另外，预紧元件可将相应的预紧力施加到每个传感器。

任选地，传感器可为力或压力传感器。

另一个示例性力敏触摸面板设备可包括用于容纳力敏触摸面板设备的部件的设备主体；用于接收触摸力的触摸表面；被布置在设备主体与触摸表面之间的用于感测触摸力的传感器；以及被配置为机械地联接设备主体、触摸表面和传感器的预紧元件。另外，预紧元件可将预紧力施加到传感器。

另选地或另外，预紧元件可进一步被配置为保持传感器与设备主体之间及传感器与触摸表面之间的接触。

任选地，预紧元件可为拉伸或压缩弹簧。

另选地或另外，预紧力可大约等于传感器的感测范围的显著百分比。

另选地或另外，传感器可被配置为响应于触摸力而输出指示大于预紧力的力的信号。另选地或另外，传感器可被配置为响应于触摸力而输出指示小于预紧力的力的信号。另外，力敏触摸面板设备可任选地包括处理器，其被配置为确定触摸力的位置和量值。任选地，处理器可进一步被配置为基于触摸力的位置和量值来确定动作或响应。

另选地或另外，力敏触摸面板可包括被布置在设备主体与触摸表面之间的多个传感器。另外，预紧元件可将相应的预紧力施加到每个传感器。

任选地，传感器可为力或压力传感器。