透明力传感器制造技术

本申请涉及透明力传感器。一种用于检测设备表面上施加的力的透明力传感器。该透明力传感器包括具有沿第一方向定向的应变消除特征件阵列的透明力敏感膜。该透明力敏感膜由透明压电材料形成，该透明压电材料当沿主方向应变时呈现显著减少的净电荷。本公开的一个实施例解决的一个问题是提供一种能够确定与触摸关联的力的大小或程度的透明力传感器。根据本公开的一个实施例的一个用途是提供了用于利用力敏感膜检测施加到设备上的力的数量和/或位置的设备和系统。

【技术实现步骤摘要】

本申请一般涉及力感测，并且具体涉及利用具有一个或多个应变消除特征件的透明力敏感膜的力感测。
技术介绍
移动设备通常包括用于向设备提供用户输入的一个或多个组件和显示屏。在一些情况下，为用户在覆盖设备的显示器或其他部分的表面上提供触摸输入是有利的。一些传统的触摸传感器被配置成利用电容性感测技术检测表面上触摸的存在和位置。然而，许多传统的触摸传感器不能够确定与触摸关联的力的大小或程度。
技术实现思路
本公开的一个实施例的一个目的是提供一种能够确定与触摸关联的力的大小或程度的透明力传感器。一个示例实施例包括一种用于检测设备表面上的力的透明力传感器。施加的力可以是由于设备外表面上的触摸造成的。所述透明力传感器包括具有沿第一方向定向的狭缝特征件阵列的透明力敏感膜。所述透明力敏感膜可以由透明压电材料形成，所述透明压电材料当沿主方向应变时呈现显著减少的净电荷。所述力传感器还可以包括相对透明力敏感膜一侧设置的显示元件。所述力传感器还可以集成到用户输入设备中，例如包括触摸板、跟踪板、键盘等。在一些实施例中，所述压电材料呈现依赖于应变方向的电荷极性。在一些情况下，所述压电材料当沿第一应变方向向上弯曲时呈现正电荷，并且当沿大体垂直于第一应变方向的第二应变方向向上弯曲时呈现负电荷。在一些实施例中，所述压电材料是聚L丙交酯或聚D丙交酯聚合物膜材料。所述压电材料可以是被拉成膜板的PLLA聚合物材料。一些示例实施例涉及具有设置在透明力敏感膜之上的第一电极和设置在透明力敏感膜之下的第二电极的透明力传感器。所述传感器还可以包括与第一电极和第二电极电耦接的感测电路。在一些实施例中，所述感测电路被配置成检测透明力敏感膜由于所述设备上的力造成的电特性的改变。在一些实施例中，所述电特性是电荷。一些示例实施例涉及一种用于检测施加到设备上的力的透明力传感器，所述透明力传感器包括:形成所述设备的外表面的一部分的盖，以及设置在所述盖之下并且具有沿第一方向定向的应变消除特征件阵列的透明力敏感膜。所述透明力敏感膜可以由压电材料形成，所述压电材料当沿主方向应变时呈现显著减少的净电荷。所述力传感器还可以包括设置在所述透明力敏感膜之下的显示元件。在一些情况下，所述应变消除特征件是沿所述第一方向定向的狭缝特征件。所述应变消除特征件可以包括沿所述第一方向定向的凹陷沟道特征件。在一些情况下，所述应变消除特征件可以包括沿所述第一方向布置的穿孔特征件。一些示例实施例涉及一种透明力传感器，所述透明力传感器包括具有沿第一方向定向的狭缝特征件阵列的第一透明力敏感膜。所述透明力敏感膜可以由压电材料形成，所述压电材料当沿第一主方向定向时呈现显著减少的净电荷。所述传感器还可以包括具有沿第二方向定向的狭缝特征件阵列的第二透明力敏感膜。所述第二透明力敏感膜可以由压电材料形成，所述压电材料当沿第二主方向定向时呈现显著减少的净电荷。在一些情况下，所述第一方向大体垂直于所述第二方向。在一些情况下，所述第一主方向大体垂直于所述第二主方向。在一些实施例中，所述第一方向离所述第一主方向近似45度，并且所述第二方向离所述第二主方向近似45度。在一些实施例中，所述传感器包括设置在所述第一透明力敏感膜之上的盖；以及设置在所述第二透明力敏感膜之下的显示元件，其中所述第二透明力敏感膜设置在所述第一透明力敏感膜之下。所述传感器还可以包括设置在所述第一透明力敏感膜之上的顶部电极，设置在所述第一透明力敏感膜之下的中间电极，以及设置在所述第二透明力敏感膜之下的底部电极。在一些示例实施例中，所述传感器还可以包括设置在所述顶部电极和所述第一透明力敏感膜之间的第一光学透明胶；以及设置在所述中间电极和所述第一透明力敏感膜之间的第二光学透明胶。在一些实施例中，所述传感器包括电耦接到所述顶部电极、中间电极和底部电极的感测电路。所述感测电路可以被配置成检测所述第一透明力敏感膜和第二透明力敏感膜由于所述设备上的力造成的电特性的变化。在一些实施例中，所述第一透明力敏感膜被配置成当垂直于所述第一方向应变时产生电荷，并且所述第二透明力敏感膜被配置成当垂直于所述第二方向应变时产生电荷。在一些情况下，所述感测电路被配置成测量触摸的大小。根据本公开的一个实施例的一个技术效果是提供了用于利用力敏感膜检测施加到设备上的力的数量和/或位置的设备和系统。【附图说明】图1绘出了具有与显示元件结合的力传感器的示例电子设备。图2A-C绘出了具有依赖于应变方向的电荷极性的透明力感测膜的电荷特性的例子。图3A-B绘出了具有大体沿Y方向定向的应变消除特征件阵列的力敏感膜。图4A-B绘出了具有大体沿X方向定向的应变消除特征件阵列的力敏感膜。图5A-C绘出了与显示器堆叠集成的力敏感膜的例子。图6绘出了示例电子设备的组件。【具体实施方式】相关申请的交叉引用本申请要求2014年4月7日提交的且名称为“Transparent Force Sensorwith Strain Reliief ”的美国临时专利申请N0.61/976，285、2014年I月13日提交的且名称为“Force Sensor Using a Transparent Force-Sensitive Film” 的美国临时专利申请 N0.61/926，905、2014 年 2 月 7 日提交的且名称为 “Temperature CompensatingTransparent Force Sensor” 的美国临时专利申请 N0.61/937，465、2014 年 2 月 12 日提交的且名称为“Temperature Compensating Transparent Force Sensor” 的美国临时专利申请 N0.61/939，257、2014 年 2 月 19 日提交的且名称为 “Mult1-Layer TemperatureCompensating Transparent Force Sensor” 的美国临时专利申请 N0.61/942，021 的优先权，其中每个申请通过引用其全部被结合于此。在以下的例子描述中，对附图做出参考，在附图中通过说明示出可以实践的特定例子。要理解，在不背离各种例子的范围的情况下，可以使用其他例子并且可以进行结构改变。本文提供的例子可以用于检测和测量用户对设备的触摸的力。特别地，该例子包括用于利用力敏感膜检测施加到设备上的力的数量和/或位置的设备和系统。一个示例系统可以包括用于响应于膜的变形产生电荷的透明力敏感膜。一些实施例与力传感器有关，所述力传感器包括从透明力敏感膜形成的用于检测施加到设备上的力的数量的一个或多个层。在一个例子中，透明力敏感膜是与电子设备的显示元件集成的或相对电子设备的显示元件布置的。电子设备例如可以是移动电话、可穿戴电子设备、健康监视设备、平板计算设备、计算机显示器、计算输入设备(诸如触摸板、键盘或鼠标等)、触摸板或屏、一个或多个按钮等。在一些情况下，透明或非透明力敏感膜与非显示组件集成，以在外壳的表面或设备的其他表面上形成触摸敏感表面。在一些实施例中，力敏感膜与触摸板、触控面板或设备的其他触摸敏感表面集成。在一个例子中，力敏感膜与笔记本计算机系统的触摸板集成。一般且广泛地，可以利用确定触摸的力的力传感器，在电子设备的显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测设备表面上的触摸力的透明力传感器，其特征在于，所述透明力传感器包括：具有沿第一方向定向的狭缝特征件阵列的透明力敏感膜，其中所述透明力敏感膜由压电材料形成，所述压电材料当沿主方向应变时呈现显著减少的净电荷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·佩德，J·S·史密斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：新型
国别省市：美国;US