基于压力的力和触摸感测制造技术

本发明专利技术题为：“基于压力的力和触摸感测”。本发明专利技术公开了一种可包括力和触摸感测系统电子设备。在一个实施方案中，公开了电子设备的输入力传感器设备。

【技术实现步骤摘要】
基于压力的力和触摸感测相关申请的交叉引用本专利申请为2017年3月31日提交的名称为“Pressure-BasedForceandTouchSensing”的美国临时专利申请62/480,105的非临时专利申请并且要求该临时专利申请的优先权，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
所述实施方案整体涉及电子设备。更具体地讲，本专利技术实施方案涉及在电子设备中的力和触摸感测系统。更具体地讲，本专利技术涉及基于压力的力和触摸感测以将输入提供至电子设备。
技术介绍
许多电子设备，诸如智能手表，智能电话，膝上型计算机，和平板计算设备包括感测由用户提供的力或触摸的性能。输入力，通常作为图形用户界面的一部分(GUI)，可以启用各种功能，诸如针对用户输入的给定阈值水平提供不同设备响应。也就是说，相对较轻的用户输入力可导致第一设备响应，而相对更强或更高量值输入力可导致第二设备响应。常规的力和触摸感测系统可能在准确度或分辨率的性能有限，并且可能需要要求显著功率的相对高的成本的部件。用于许多电子设备的基于电容的力感测系统说明了典型输入力感测系统加强的限制。一对带电荷的电容元件，诸如平板，由电介质分开并电连接以允许监控电容，随电容元件之间的分开距离变化的值。电容的变化借助施加的力校准以提供输入力感测。此类系统可能存在操作上的缺点，诸如在电容元件上保持恒定电荷的需要引起的较高的功率需求。然而，采用具有压力感测的微机电元件的系统可为输入力传感器提供具有改善的性能特性，诸如减小的功率需求，以及降低的复杂性和部件数目，从而提高可靠性和降低成本。
技术实现思路
在一个方面，公开了配置用于电子设备的输入力传感器设备，输入力传感器设备包括：触摸表面；邻近该触摸表面的腔体，该腔体具有腔体体积和腔体压力；与该腔体耦接并且产生腔体压力测量值的压力传感器，该腔体压力测量值与腔体体积相关联；以及被配置为接收腔体压力测量值并且识别腔体压力的变化的处理器；其中：施加到触摸表面的用户输入力与腔体压力的变化相关联；并且该处理器确定该用户输入力。在一个方面，该输入力传感器设备还包括耦接到腔体的通气孔。在一个方面，该触摸表面为可移动触摸表面。在一个方面，输入力传感器设备还包括垫圈，其中该触摸表面设置在该垫圈上。在一个方面，输入力传感器设备还包括垫圈架，该垫圈设置在垫圈架上。在一个方面，垫圈在触摸表面下方形成密封的周长。在一个方面，压力传感器耦接到该垫圈。在一个方面，该压力传感器被定位在腔体内或邻近于该腔体。在一个方面，该电子设备为移动设备。在一个方面，该输入力传感器设备还包括：耦接到腔体的通气孔；以及设置在触摸表面和垫圈架之间的垫圈架；其中：该触摸表面为被配置为借助用户输入力增大腔体压力的可移动触摸表面；以及该压力传感器被定位成邻近于垫圈。在另一个方面，公开了一种用于电子设备的输入力传感器设备，该输入力传感器设备包括：形成在该电子设备内的腔体，该腔体限定腔体体积并且被配置为维持腔体压力；可移动触摸表面，放置于邻近于该腔体并且被配置为在接收用户输入力时增大腔体压力；压力传感器，被配置为输出与腔体压力相关联的腔体压力测量值；以及处理器，被配置为接收腔体压力测量值和确定用户输入力。在一个方面，可移动触摸表面通过移位到腔体中而减小腔体体积。在一个方面，压力传感器被配置为在接收用户输入力之前输出至少第一压力测量值以及在接收到用户输入力之后或期间输出第二压力测量值。在一个方面，输入力传感器设备还包括被配置为使得腔体向大气压通气的通气孔。在另一个方面，公开了一种用于确定施加到电子设备的触摸表面的用户输入力的量的方法，该方法包括：接收对触摸表面的用户输入力；测量形成在电子设备内的腔体中的腔体压力的变化，腔体压力的变化与腔体的腔体体积的变化相关联；以及计算施加到触摸表面的用户输入力的量，用户输入力的量与测量的腔体压力的变化相关联。在一个方面，该方法还包括在接收用户输入力的操作之前测量基线腔体压力的操作。在一个方面，该方法还包括使得腔体通气的操作。在一个方面，触摸表面借助用户输入力向腔体移位，以及腔体体积随向腔体进行触摸表面移位而减小。在一个方面，测量腔体压力的变化包括通过压力传感器测量腔体压力。在一个方面，测量腔体压力的变化通过设置在腔体中的压力传感器来执行。附图说明本公开通过下面结合附图的具体描述将更易于理解，其中类似的附图标记表示类似的元件。附图的元件相对于彼此未必按比例绘制。如果可能的，使用相同的附图标记来指定附图共有的相同特征部。图1示出了具有包括覆盖玻璃、数字冠、访问按钮和表带的示例性特征部的电子设备的一个示例的前透视图；图2示出了根据各个实施方案的示例性输入力传感器设备；图3A是沿图1中的线A-A截取的以及示出了输入力传感器设备在未被按压状态下的一个实施方案的图1的电子设备的样本横截面图；图3B是沿图1中的线A-A截取的以及示出了图3A的输入力传感器设备在被按压状态下的实施方案的图1的电子设备的样本横截面图；图3C是沿图1中的线A-A截取的以及示出了输入力传感器设备在未被按压状态下的另一实施方案的图1的电子设备的样本横截面图；图3D是沿图1中的线A-A截取的以及示出了图3C的输入力传感器设备在被按压状态下的实施方案的图1的电子设备的样本横截面图；图4A是沿图1中的线A-A截取的以及示出了输入力传感器设备在未被按压状态下的另一实施方案的图1的电子设备的样本横截面图；图4B是沿图1中的线A-A截取的以及示出了图4A的输入力传感器设备在被按压状态下的实施方案的图1的电子设备的样本横截面图；图5A是图1的电子设备的图4B的样本横截面图的样本详细示图A-A并且示出了腔体凝胶特征部的一个实施方案；图5B是图1的电子设备的图4B的样本横截面图的样本详细示图A-A并且示出了腔体致动器特征部的一个实施方案；图5C是图1的电子设备的图4B的样本横截面图的样本详细示图A-A并且示出了腔体囊特征部在未被按压状态下的一个实施方案；图5D是图1的电子设备的图4B的样本横截面图的样本详细示图A-A并且示出了图5C的腔体囊特征部在被按压状态下的一个实施方案；图6A示出了图1的电子设备的正视图并且示出了类似于图4A-图4B的以及包括多个压力传感器的输入力传感器设备的一个实施方案；以及图6B示出了图1的电子设备的正视图并且示出了类似于图4A-图4B的以及包括组装成矩阵的多个压力传感器的输入力传感器设备的另一实施方案；附图中的交叉影线或阴影的用途被大致提供以阐明相邻元件之间的界限并且还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质、或属性的任何偏好或要求。此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中提供，以仅用于促进理解本文所述的各个实施方案，并因此可不必要地被呈现或示出以衡量并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。具体实施方式现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选具体实施。相反，所述实施方案旨在涵盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子设备的输入力传感器设备，所述输入力传感器设备包括：触摸表面；腔体，所述腔体邻近所述触摸表面，所述腔体具有腔体体积和腔体压力；压力传感器，所述压力传感器与所述腔体耦接并且产生腔体压力测量值，所述腔体压力测量值与所述腔体体积相关联；以及处理器，所述处理器被配置为接收所述腔体压力测量值并且识别所述腔体压力的变化；其中：施加到所述触摸表面的用户输入力与所述腔体压力的变化相关联；并且所述处理器确定所述用户输入力。

【技术特征摘要】
2017.03.31 US 62/480,105;2017.11.14 US 15/812,0481.一种用于电子设备的输入力传感器设备，所述输入力传感器设备包括：触摸表面；腔体，所述腔体邻近所述触摸表面，所述腔体具有腔体体积和腔体压力；压力传感器，所述压力传感器与所述腔体耦接并且产生腔体压力测量值，所述腔体压力测量值与所述腔体体积相关联；以及处理器，所述处理器被配置为接收所述腔体压力测量值并且识别所述腔体压力的变化；其中：施加到所述触摸表面的用户输入力与所述腔体压力的变化相关联；并且所述处理器确定所述用户输入力。2.根据权利要求1所述的输入力传感器设备，还包括耦接到所述腔体的通气孔。3.根据权利要求1所述的输入力传感器设备，其中所述触摸表面为可移动触摸表面。4.根据权利要求3所述的输入力传感器设备，还包括垫圈，其中所述触摸表面设置在所述垫圈上。5.根据权利要求4所述的输入力传感器设备，还包括垫圈架，所述垫圈设置在所述垫圈架上。6.根据权利要求4所述的输入力传感器设备，其中所述垫圈在所述触摸表面下方形成密封的周边。7.根据权利要求4所述的输入力传感器设备，其中所述压力传感器耦接到所述垫圈。8.根据权利要求1所述的输入力传感器设备，其中所述压力传感器被设置在所述腔体内或邻近于所述腔体。9.根据权利要求1所述的输入力传感器设备，其中所述电子设备为移动设备。10.根据权利要求1所述的输入力传感器设备，还包括：通气孔，所述通气孔耦接到所述腔体；以及垫圈，所述垫圈设置在所述触摸表面和垫圈架之间；其中：所述触摸表面为被配置为借助用户输入力增大所述腔体压力的可移动触摸表面；并且所述压力传感器被定位成邻近于所述垫圈。11.一种用于电...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·P·V·穆拉里，H·瓦苏德万，M·A·里尔，W·S·史密斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US