显示堆叠内的力感测制造技术

本文中描述的实施例包括用于感测由输入对象施加的力的输入设备和相关联的处理系统。输入设备包括显示设备，所述显示设备包括形成为显示堆叠的多个层，所述显示堆叠包括顶表面。输入设备还包括：一个或多个应变仪，其设置在显示堆叠内并且配置为检测施加到顶表面的力；以及处理系统，其配置为使用显示设备执行显示更新以及配置为使用一个或多个应变仪执行力感测。

Force Sensing in Display Stack

The embodiments described herein include input devices and associated processing systems for sensing forces exerted by input objects. The input device includes a display device comprising a plurality of layers formed into a display stack comprising a top surface. The input device also includes: one or more strain gauges, which are arranged in the display stack and configured to detect forces applied to the top surface; and a processing system, which is configured to perform display updates using the display device and to perform force sensing using one or more strain gauges.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示堆叠内的力感测
本公开的实施例总体上涉及用于包括显示设备的输入设备的用于感测由输入对象施加的力的技术。
技术介绍
包括接近传感器设备(通常又称作触摸板或触摸传感器设备)的输入设备广泛用于多种电子系统中。接近传感器设备通常包括常常通过表面来区分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用来为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备常常用作较大计算系统的输入设备(诸如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器设备还常常用于较小计算系统中(诸如蜂窝电话中集成的触摸屏)。
技术实现思路
本文中描述的一个实施例是用于感测由输入对象施加的力的输入设备。输入设备包括显示设备，所述显示设备包括形成为显示堆叠的多个层，所述显示堆叠包括顶表面。输入设备还包括：一个或多个应变仪，设置在显示堆叠内并且配置为检测施加到顶表面的力；以及处理系统，配置为使用显示设备执行显示更新以及配置为使用一个或多个应变仪执行力感测。本文中描述的另一个实施例是用于具有集成显示设备的输入设备的处理系统，该输入设备包括一个或多个应变仪，所述应变仪配置为感测由输入对象施加的力。处理系统包括：显示驱动器模块，包括配置为更新显示设备的电路；以及电容性感测模块，包括配置为操作输入设备的多个传感器电极以获取电容性感测数据的电路。处理系统还包括力感测模块，所述力感测模块包括配置为使用一个或多个应变仪获取力感测数据的电路。一个或多个应变仪使用从多个传感器电极中所选择的一个或多个传感器电极形成，并且其中所选择的一个或多个传感器电极配置为执行力感测和电容性感测。本文中描述的另一个实施例是一种显示设备，所述显示设备包括多个层，其形成为显示堆叠，所述显示堆叠包括顶表面。显示设备还包括多个显示电极，其设置在显示堆叠内并且配置为由处理系统驱动以执行显示更新。显示设备还包括一个或多个应变仪，其设置在显示堆叠内并且配置为基于由处理系统驱动的信号检测施加到顶表面的力。附图说明为了以其能够详细理解本公开的以上记载的特征的方式，可以通过参照实施例对以上概述的本公开进行更具体的描述，在附图中图示了所述实施例中的一些。然而要注意的是，附图仅图示了本公开的典型实施例，并且因此不要被认是其范围的限制，因为本公开可以容许其它同样有效的实施例。图1是根据本文中描述的实施例的输入设备的示意性框图。图2A、图2B和图3图示了根据本文中描述的实施例的示例性传感器电极布置的部分。图4图示了根据本文中描述的实施例的形成显示设备的显示堆叠的多个层的示例性布置。图5和图6图示了根据本文中描述的实施例的显示堆叠的多个层的示例性界面。图7图示了根据本文中描述的实施例的具有包括应变集中零件的层的示例性界面。图8和图9图示了根据本文中描述的实施例的设置在显示设备的显示区外部的应变仪的示例性布置。图10图示了根据本文中描述的实施例的与处理系统耦合的多个应变仪桥的示例性布置。图11图示了根据本文中描述的实施例的用于使用应变仪桥感测信号的示例性布置。为了便于理解，已经在可能的情况下使用了相同的参考标号来标明对于附图而言共有的相同元件。设想的是，在一个实施例中公开的元件可以有利地用于其它实施例上而无需具体记载。这里所参照的附图不应当被理解为按比例绘制，除非明确说明。同样地，为了呈现和解释的清楚性，通常简化附图并且省略细节或部件。附图和讨论用于解释以下讨论的原理，其中相似名称表示相似元件。具体实施方式以下的具体实施方式本质上只是示例性的而不是意在限制本公开或者本公开的应用和用途。此外，不存在受前面的
技术介绍
、
技术实现思路
或者以下具体实施方式中呈现的任何明示的或暗示的理论束缚的意图。本技术的各种实施例提供了用于改进可用性的输入设备和方法。输入设备可以包括作为传感器电极操作以检测输入设备与输入对象（例如，触控笔或用户的手指）之间的相互作用的电极。输入设备还可以包括一个或多个应变仪，以用于测量在与输入对象相互作用期间施加的力。所获取的力感测数据可以用于验证所获取的电容性感测数据，以区分用户施加力的意图来执行不同的功能等。此外，用于力感测的应变仪可以集成到现有的显示堆叠结构中，这减轻了使用其它力感测技术所面对的特定挑战。例如，通常可以在不向针对输入设备的制造和组装过程引入显著的附加厚度或复杂性的情况下实现集成的力感测。另外，应变仪可以分组成桥，以提供更线性的力响应。图1是根据本技术的实施例的输入设备100的示意性框图。尽管本公开的所图示的实施例被示出为与显示设备160集成，但是设想的是，本公开可以体现在未集成有显示设备的输入设备中。输入设备100可以配置为向电子系统150提供输入。如本文档中所使用的那样，术语“电子系统”(或“电子设备”)广义地表示能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括诸如数据输入设备(包括遥控器和鼠标)和数据输出设备(包括显示屏和打印机)之类的外设。其它示例包括远程终端、信息站和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携游戏设备等)。其它示例包括通信设备(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体设备(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可能是输入设备的主机或从机。输入设备100能够实现为电子系统的物理部分，或者能够与电子系统在物理上分离。视情况而定，输入设备100可以使用下列中的任何一个或多个与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其它有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。在图1中，输入设备100示出为接近传感器设备(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器设备”)，其配置为感测由一个或多个输入对象140在感测区170中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1中所示出的那样。感测区170涵盖输入设备100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入设备100能够检测用户输入(例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以因实施例而变化很大。在一些实施例中，感测区170沿一个或多个方向从输入设备100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的对象检测。在各种实施例中，这个感测区170沿特定方向延伸到的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者更多，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因而，一些实施例感测的输入包括：没有与输入设备100的任何表面的接触、与输入设备100的输入表面(例如触摸表面)的接触、以某个量的施加力或压力耦合的与输入设备100的输入表面的接触和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其内的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的面板等来提供。在一些实施例中，感测区170在投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形、圆形或类似形状。输入设备100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感测由输入对象施加的力的输入设备，所述输入设备包括：显示设备，包括形成为显示堆叠的多个层，所述显示堆叠包括顶表面；一个或多个应变仪，设置在所述显示堆叠内并且配置为检测施加到所述顶表面的力；以及处理系统，配置为使用所述显示设备执行显示更新以及配置为使用所述一个或多个应变仪执行力感测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 US 62/312894;2016.06.30 US 15/1994641.一种用于感测由输入对象施加的力的输入设备，所述输入设备包括：显示设备，包括形成为显示堆叠的多个层，所述显示堆叠包括顶表面；一个或多个应变仪，设置在所述显示堆叠内并且配置为检测施加到所述顶表面的力；以及处理系统，配置为使用所述显示设备执行显示更新以及配置为使用所述一个或多个应变仪执行力感测。2.如权利要求1所述的输入设备，其中所述一个或多个应变仪布置为形成设置在所述显示堆叠内的至少一个应变仪桥。3.如权利要求2所述的输入设备，其中所述至少一个应变仪桥包括两个应变仪桥，所述输入设备还包括多个布线电极，其将所述处理系统与所述两个应变仪桥耦合，其中所述多个布线电极中的至少一个由所述两个应变仪桥共享。4.如权利要求1所述的输入设备，还包括：多个传感器电极，布置为至少部分地重叠所述显示设备的显示区，其中所述处理系统还配置为使用所述多个传感器电极执行输入对象的电容性感测。5.如权利要求4所述的输入设备，其中所述一个或多个应变仪中的每一个包括从所述多个传感器电极中所选择的一个或多个传感器电极，并且其中所选择的一个或多个传感器电极配置为执行力感测和电容性感测。6.如权利要求5所述的输入设备，其中所述多个传感器电极包括配置为执行电容性感测的多个接收器电极和多个发射器电极，其中所述一个或多个应变仪中的每一个包括从所述多个发射器电极中所选择的一个或多个发射器电极。7.如权利要求4所述的输入设备，其中所述一个或多个应变仪中的至少一个设置在所述显示区的外部。8.如权利要求4所述的输入设备，其中所述一个或多个应变仪中的至少一个和所述多个传感器电极中的至少一个设置在所述显示堆叠的相同层上。9.如权利要求4所述的输入设备，其中所述多个传感器电极中的每一个包括所述显示设备的多个公共电极中的至少一个公共电极，所述多个公共电极配置为执行电容性感测和显示更新。10.如权利要求1所述的输入设备，其中所述一个或多个应变仪设置在所述显示堆叠的相邻第一层与第二层之间的界面处，其中所述第一层重叠所述第二层以形成交错的界面，其中所述一个或多个应变仪设置在所述交错的界面处。11.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：JK雷诺，T范德梅登，種村哲夫，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US