判定触摸屏幕上触摸力量的悬臂式位移传感器及方法技术

公开具有强化位移敏感性的悬臂式位移传感器以及判定多个触摸位置的触摸力量的方法。所述悬臂式位移传感器支撑相邻触摸屏幕周边的触摸屏幕。所述触摸屏幕的位移则由在接近传感器上方延伸的悬臂式元件所放大。于多个触摸位置处的触摸力量，则通过根据所述触摸位置执行所述所测量位移的拟合，以获得在所述触摸屏幕所有位置处的位移，接着建立在所述多个触摸位置处所述触摸屏幕的位移与在所述各自多个触摸位置处的施加分布负载的关联，并接着以所述相关联触摸位置面积乘上所述施加分布负载的方式加以判定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉参考本专利技术于专利法下，主张于2014年5月6日申请的美国临时专利序号61/989,057的优先权，依赖其完整内容并在这里此以参考方式整合。
本公开内容与触摸屏幕及触摸屏幕传感器有关，且更具体来说与用于触摸屏幕应用而具有强化测量敏感性的悬臂式位移传感器有关，也与判定在一触摸屏幕上于多个触摸位置处所发生的多个触摸的触摸力量有关。在此所提及的任何发表的或专利文件的完整公开内容是以参考方式整合，包含美国专利案号4,455,452、4,698,460、4,733,222、7,254,775与8,599,165，以及美国早期公开案号2013/0285977。
技术介绍
具有触摸功能的显示器与其他装置(例如，键盘)的市场正快速增长。其结果是已经发展许多利用触摸屏幕的触摸传感技术，以使得显示器与其他装置能具有触摸功能。触摸传感功能在移动装置应用中更加广泛的使用，像是在智能手机、电子书阅读器、笔记本电脑与平板电脑中。已经发展许多具有触摸屏幕的触摸系统，因此其回应多种形式的触摸，像是单一触摸、多个触摸、挥动以及具有不同压力的触摸。不幸的是，现今的触摸屏幕压力传感能力受限于传感器的效能。此外，需要与多个触摸相关联的多个触摸力量的更精确判定，以改良触摸屏幕的触摸传感能力。
技术实现思路
本专利技术公开内容的一方面为具有强化位移测量敏感性的触摸屏幕组件。所述组件包含：平面触摸屏幕；支撑底座，所述支撑底座具有上表面与外侧边缘；以及至少一悬臂式位移传感器，所述传感器布置于所述支撑底座相邻于所述外侧边缘的所述上表面上，所述至少一悬臂式位移传感器具有一接近传感器，其以可操作地相对于悬臂式元件所布置，所述悬臂式元件支撑接触特征，其中所述接触特征接触所述触摸屏幕，使得当所述触摸屏幕经历朝向所述支撑底座的位移时，所述悬臂式元件放大所述位移，且所述接近传感器测量所述经放大位移。本专利技术公开内容的另一方面为一种位移传感器，所述位移传感器用于测量触摸屏幕的经放大位移，所述触摸屏幕则具有在触摸屏幕组件中的下表面。所述位移传感器包含：所述位移传感器包括：基座，所述基座具有前表面与上表面；悬臂式元件，具有以悬臂形式于所述上表面自所述底座延伸的部分，所述悬臂式元件具有上表面、下表面与长轴；接触特征，于所述悬臂式元件于接触位置处接触所述触摸屏幕下表面的上表面上，并位于在所述长轴方向中所测量相离所述基座前表面的距离x1处；以及位置传感器，布置相邻于所述悬臂式元件的下表面，以在所述长轴方向中所测量相离所述基座前表面的距离x2的测量位置处，测量悬臂式元件的偏移，其中5·x1≤x2≤10·x1，因此在接触特征处所述悬臂式元件的位移便于所述测量位置处被放大。本专利技术公开内容的另一方面为一种测量于触摸屏幕组件中触摸屏幕的位移的方法，所述方法包括：利用至少一悬臂式位移传感器支撑所述触摸屏幕，所述悬臂式位移传感器经配置以放大所述触摸屏幕的位移；在触摸位置处以朝下力量触摸所述触摸屏幕，所述朝下力量造成所述触摸屏幕的位移；以及以所述至少一悬臂式位移传感器测量所述经放大位移。本专利技术公开内容的另一方面为一种测量于一触摸屏幕上多个触摸位置处的触摸力量的方法，所述方法包括：判定所述多个触摸位置，其中所述触摸位置包含各自的触摸位置面积；测量在多个测量位置处所述触摸屏幕的多个位移，所述测量位置与所述触摸位置不同；根据所述触摸位置实行对所述所测量位移的拟合，以获得在所述多个触摸屏幕位置处的位移；建立在所述多个触摸位置处所述触摸屏幕的位移与在所述各自多个触摸位置处的施加分布负载的关联；以及以所述相关联触摸位置面积乘上所述施加分布负载的每一个的方式，判定在所述多个触摸位置处的触摸力量。其他的特征与优点将于以下的【具体实施方式】中阐述，而在某种程度上通过所述叙述或以执行所书面叙述与其请求项以及附图所叙述的具体实施例而认可的方式，其对于领域技术人员而言将为显而易见的。要了解的是前述的一般性叙述以及以下的【具体实施方式】都只是示例，并应提供用于了解所述请求项的本质与特征的概观或架构。附图说明涵盖附图以提供进一步了解，且所述附图被整合并构成本申请书的一部分。图式描绘一或多个具体实施例，且与【具体实施方式】一起用于解释所述各种具体实施例的原理与操作。因此，本专利技术公开内容从下述【具体实施方式】并与所述附图结合下将能被更完整了解，其中：图1为一示例触摸屏幕显示器系统的示意图，触摸屏幕显示器系统包含触摸屏幕组件与控制器，其中所述触摸屏幕组件包含相邻于所述触摸屏幕周边所布置的多个悬臂式位移传感器，第一与第二特写插图(以IN1及IN2标示)分别描绘电容触摸传感与光学触摸传感；图2为第1图触摸屏幕组件的一部分的特写侧视图，其描绘以支撑底座支撑的示例悬臂式位移传感器，且所述悬臂式位移传感器是以可操作地相对于所述触摸屏幕所布置；图3为第1图触摸屏幕组件的一部分的正视特写图，其描绘所述悬臂式位移传感器如何沿着支撑底座的周边布置，所述悬臂式元件的长轴大体与所述对应相邻支撑底座周边或触摸屏幕周边对齐(例如，名义上与其平行)；图4类似于第2图，并描绘因为用户指尖形式的触摸执行，而在所述触摸屏幕触摸位置上造成的施加力量，所引起所述悬臂式元件的偏移；图5为悬臂式位移传感器的悬臂式元件的特写图，并描绘悬臂式元件于靠近所述悬臂式元件底座处的位移dz1是如何被放大，而在靠近所述悬臂式元件端部处形成较大位移dz2的几何关系；图6为非协助式(非悬臂式)接近传感器(曲线A)与所述悬臂式位移传感器(曲线B)两者，从所述悬臂式位移传感器的正规化计数NC(x103)对于所述位移Δz(μm)的图形；图7A与图7B为悬臂式位移传感器的示例配置及示例触摸屏幕的正视图，其描绘一单一触摸(图7A)与两次触摸(图7B)下所述触摸屏幕的示例偏移(位移)。具体实施方式现在将参考本专利技术公开内容的各种具体实施例的细节，其示例则描绘于附图之中。尽可能的，在所有图式中以相同或类似的参考符号指示相同或类似的部分。图式不一定按比例绘制，而领域技术人员将可认识到图式已经简化以描绘本专利技术公开内容的关键方面。以下阐述中请求项被整合于【具体实施方式】之中并构成【具体实施方式】的部分。为了参考的目的，在图式中的某些中是描绘笛卡尔坐标，但并不应成为其方向或定向的限制。第1图为示例触摸屏幕显示器系统10的示意图，其包含触摸屏幕组件16与控制器18。第2图为所述触摸屏幕组件16的一部分的特写侧视图。控制器18是以可操作地连接至触摸屏幕组件16，并经配置以控制所述触摸屏幕组件16的操作。所述触摸屏幕组件16包含触摸屏幕覆盖玻璃(“触摸屏幕”)20，其具有一上表面22、一下表面24与一周边、外围或边缘26。示例触摸屏幕20一般来说为矩形及平面，在此情况中上表面与下表面22、24定义触摸屏幕大体为固定的厚度t。在一示例中，触摸屏幕20于所述上表面22或下表面24相邻于周边26的一部分上包含表框30。所述表框30用于隐藏所述触摸屏幕组件16的某些部分或组件，像是在以下所介绍及详细讨论的悬臂式位移传感器80。第2图也描绘一种在触摸位置TL处与所述触摸屏幕组件16触摸屏幕20建立触摸以定义触摸事件TE的工具120(例如，如描绘的指尖、或是触摸笔、铅笔端等)。触摸位置TL则具有对应的触摸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有强化位移测量敏感性的触摸屏幕组件，所述组件包括：平面触摸屏幕；支撑底座，具有上表面与外侧边缘；以及至少一悬臂式位移传感器，其布置于所述支撑底座相邻于所述外侧边缘的所述上表面上，所述至少一悬臂式位移传感器具有接近传感器，其以可操作地相对于悬臂式元件所布置，所述悬臂式元件支撑接触特征，其中所述接触特征接触所述触摸屏幕，使得当所述触摸屏幕经历朝向所述支撑底座的位移时，所述悬臂式元件放大所述位移，且所述接近传感器测量所述经放大位移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.06 US 61/989,0571.一种具有强化位移测量敏感性的触摸屏幕组件，所述组件包括：平面触摸屏幕；支撑底座，具有上表面与外侧边缘；以及至少一悬臂式位移传感器，其布置于所述支撑底座相邻于所述外侧边缘的所述上表面上，所述至少一悬臂式位移传感器具有接近传感器，其以可操作地相对于悬臂式元件所布置，所述悬臂式元件支撑接触特征，其中所述接触特征接触所述触摸屏幕，使得当所述触摸屏幕经历朝向所述支撑底座的位移时，所述悬臂式元件放大所述位移，且所述接近传感器测量所述经放大位移。2.根据权利要求1所述的触摸屏幕组件，其中所述至少一悬臂式位移传感器包括多个悬臂式位移传感器，其以可操作地相对于所述支撑底座支撑所述触摸屏幕。3.根据权利要求1所述的触摸屏幕组件，其中所述悬臂式元件具有长轴，且其中所述至少一悬臂式位移元件经布置使得所述长轴大致上平行于所述支撑底座的相邻外侧边缘。4.根据权利要求1所述的触摸屏幕组件，其中所述位移的放大是由放大因子α所定义，α的范围为5≤α≤10。5.根据权利要求1所述的触摸屏幕组件，其中所述位置传感器为光学式传感器或电容式传感器。6.根据权利要求1所述的触摸屏幕组件，其中所述接触特征是圆的(rounded)。7.一种位移传感器，用于测量触摸屏幕的经放大位移，所述触摸屏幕具有于触摸屏幕组件中的下表面，所述位移传感器包括：基座，具有前表面与上表面；悬臂式元件，具有以悬臂形式于所述上表面自所述底座延伸的部分，所述悬臂式元件具有上表面、下表面与长轴；接触特征，于所述悬臂式元件于接触位置处接触所述触摸屏幕下表面的上表面上，并位于在所述长轴方向中所测量相离所述基座前表面的距离x1处；以及位置传感器，布置相邻于所述悬臂式元件的下表面，以在所述长轴方向中所测量相离所述基座前表面的距离x2的测量位置处，测量所述悬臂式元件的偏移，其中5·x1≤x2≤10·x1，使得在所述接触特征处所述悬臂式元件的位移便于所述测量位置处被放大。8.根据权利要求7所述的位移传感器，其中所述接触特征是圆的。9.一种触摸屏幕组件，包括：所述触摸屏幕；支撑底座，具有上表面与外部边缘；以及至少一个权利要求7所述的位移传感器，其设置于所述支撑底座相邻所述支撑底座的外侧边缘的所述上表面上。10.根据权利要求9所述的触摸屏幕组件，其中所述悬臂式元件具有长轴，且其中所述至少一悬臂式位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·詹姆斯·米勒，卢卡斯·韦恩·耶瑞，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US