用于感測觸摸屏位移的觸摸屏系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于感測觸摸屏位移的觸摸屏系統(tǒng)和方法 相關(guān)申請的交叉參照
[0001] 本申請根據(jù)35U.S.C. § 119要求于2012年10月4日提交的、申請?zhí)枮?1/744, 831 的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，此其內(nèi)容整體作為引用被依賴和包含。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明關(guān)于觸敏設(shè)備，尤其是用于感測觸摸屏位移的觸摸屏系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 對顯示器和其它設(shè)備（例如鍵盤）來說，具有非機(jī)械觸摸功能的市場快速增長。結(jié) 果是，使顯示器和其它設(shè)備能具有觸摸功能的觸摸感測技術(shù)得到發(fā)展。觸摸感測功能在移 動設(shè)備應(yīng)用中獲得了廣泛的適用，移動設(shè)備諸如智能電話、電子書閱讀器、筆記本電腦和平 板電腦。
[0004] 響應(yīng)于多種類型的觸摸，例如單點觸摸、多點觸摸和重?fù)?，觸摸屏形式的觸摸系統(tǒng) 得到發(fā)展?；谂c觸摸表面形成光學(xué)接觸，某些系統(tǒng)依靠光散射和/或光衰減，其相對于支 架保持固定。公開號為2011/0122091的美國專利申請中描述了一個這樣的觸摸屏系統(tǒng)的 示例。
[0005] 有效的同時，對觸摸感測來說仍然需要可替代的基于光學(xué)的方法，其可以對感測 一個觸摸事件提供所需的靈敏度，該觸摸事件利用足夠的力度來位移觸摸屏?？梢允褂眠@ 樣的觸摸事件來增加觸摸屏另一個方面的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個方面的一種觸摸屏系統(tǒng)，其被配置為當(dāng)向蓋板上表面施加壓力或力 時檢測蓋板的位移。光源和光檢測器被配置成通過從蓋板下表面反射來自光源的光而進(jìn)行 光學(xué)通信。蓋板的位移改變了落在檢測器上的反射光的量?？梢允褂脵z測器信號來測量位 移的量和位移的時間演化。觸摸屏系統(tǒng)可以與觸敏顯示單元相連接，來形成應(yīng)用了壓力感 測和觸摸感測雙重功能的顯示系統(tǒng)。
[0007] 隨后的詳細(xì)描述將闡述本發(fā)明的附加功能和優(yōu)勢，并且某種程度上該描述對本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說是顯而易見的，或者是通過實現(xiàn)此處所描述的公開被認(rèn)可，包括隨后的詳 細(xì)描述、權(quán)利要求和附圖。
[0008] 權(quán)利要求和摘要被并入且構(gòu)成下面闡述的詳細(xì)描述。
[0009] 此處引用的所有出版物、論文、專利、已發(fā)布的專利申請等作為引用被整體并入進(jìn) 來。
【附圖說明】
[0010] 圖IA和IB是根據(jù)本發(fā)明的示例觸摸屏系統(tǒng)的俯視圖；
[0011] 圖2A是抬高的部件分解圖，圖2B是示例觸摸屏系統(tǒng)的蓋板、托腳（stand-off)構(gòu) 件和框架的組裝圖；
[0012] 圖2C是抬高的部件分解圖，圖2D是另一個示例觸摸屏系統(tǒng)的蓋板、托腳構(gòu)件和框 架的組裝圖；
[0013] 圖3A是觸摸屏系統(tǒng)的邊部分的特寫橫截面視圖，它示出了如何通過來自蓋板的 下表面的反射將光源和光檢測器進(jìn)行光學(xué)耦合；
[0014] 圖3B和圖3C是光源和光檢測器的俯視圖，沿著光檢測器平面反射的光的周邊，示 出了沒有觸摸事件時的光檢測器上的反射的光的第一區(qū)域；
[0015] 圖4A與圖3A類似，其顯示了在觸摸位置上施加一個手指按壓（力），該壓力促使 將蓋板向支架位移，并且使得反射到光檢測器上的光的量得到減少；
[0016] 圖4B、圖4C分別與圖3B、圖3C類似，顯示了光檢測器上反射的光的減少的區(qū)域；
[0017] 圖5A是檢測器信號SD對蓋板在Z方向的位移的關(guān)系圖，示出了反射到光檢測器 的光的量的變化是如何導(dǎo)致檢測器信號的改變；
[0018] 圖5B是檢測器信號SD對多個觸摸事件TEl、TE2和TE3的時間的關(guān)系圖，在它們 之間觸摸事件的按壓被釋放，因而蓋板返回到其原始位置；
[0019] 圖6A與圖3A類似，它描述了一個示例實施例，其中光檢測器和蓋板的下表面定義 了一個Fabry-Perot (法布里-波羅）腔；
[0020] 圖6B和圖6A類似，但是它沒有傾斜的光源，而是使用光學(xué)組件來將光束指向一個 與蓋板下表面相關(guān)的角度；
[0021] 圖6C與圖6A類似，不同之處在于：在觸摸位置施加一個力，該力使得蓋板朝著支 架位移，并且該力改變了 Fabry-Perot腔的距離δ z以及腔傳輸；
[0022] 圖7Α到圖7C是示例實施例的橫截面圖，其中蓋板的位移改變了光在光源和光檢 測器之間的傳送；并且
[0023] 圖8是示例顯示系統(tǒng)的一個原理圖，該顯示系統(tǒng)包括一個觸敏顯示單元，它與此 處所公開的觸摸屏系統(tǒng)相連接。
[0024] 圖中的某些地方所顯示的笛卡爾坐標(biāo)是用于參考的目的，而不應(yīng)看作是對方位或 方向的限制。 詳細(xì)描述
[0025] 參考下面的詳細(xì)說明、附圖、示例、權(quán)利要求和前后的描述，可以更容易地理解本 發(fā)明。然而，在公開和描述本組成、物品、設(shè)備及方法之前，應(yīng)當(dāng)可以理解的是本發(fā)明不局限 于特定的組成、物品、設(shè)備和公開的方法，除非另外指明，當(dāng)然像這樣的是不同的。還應(yīng)當(dāng)可 以理解的是此處所使用的術(shù)語只是用于描述特定方面的目的，而不意指限制性的。
[0026] 在當(dāng)前已知的實施例中，提供了本發(fā)明的以下描述，其作為本發(fā)明的有效教導(dǎo)。為 此，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識并理解可以對此處所描述的發(fā)明的多個方面進(jìn)行某些改 變，而仍然取得本發(fā)明的效益。還有比較明顯的是：不利用其它功能，通過選擇本發(fā)明的某 些功能就可以獲得本發(fā)明的一些所需要的利益。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到對本發(fā)明 的諸多修改和改編是可能的，甚至在某些環(huán)境下是必需的，并且以上諸多修改和改編是本 發(fā)明的一部分。因此，以下所提供的描述只作為對本發(fā)明的原理的闡述，而不具有限制性。
[0027] 所公開的材料、混合物、組成和組件，它們可以為了公開方法和組成的實施例而被 使用，或者與實施例聯(lián)合使用，或者是為了準(zhǔn)備實施例而使用，或者就是實施例。這些和其 它材料在此處被公開，并且可以理解的是：當(dāng)公開這些材料的組合、子集、交互、群組等時， 且對這些混合物的每一個多樣的單個或集體的組合和置換的特定引用沒有被明確公開，其 每一個都是特別考慮且在此處描述。
[0028] 因此，如果公開了一個替代集合A、B、C，同時公開了一個替代集合D、E、F，并且公 開了一個組合的實施例A-D，那么每一個都要單獨和整體考慮。這樣，在本例中，每一個組 合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F都要特別考慮，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是從發(fā)明A、B和 /或C ;D、E和/或F以及示例組合A-D公開。同樣地，這些的任何子集或組合是特別考慮 且公開。因此，例如，子群組A-E、B-F、C-E是特別考慮，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是從發(fā)明A、B和/或 C ;D、E和/或F以及示例組合A-D公開。這個觀念應(yīng)用到本發(fā)明的所有方面，包括但不局 限于，組成的任何組件以及制作和利用所公開組成的方法的步驟。因此，如果可以執(zhí)行多個 附加的步驟，可以理解的是：可以根據(jù)所公開方法的任何特定實施例或?qū)嵤├M合，來執(zhí)行 每一個附加的步驟，并且這樣的每個組合是特別考慮且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是公開的。
[0029] 圖IA和圖IB是根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏系統(tǒng)（"系統(tǒng)"）10的示例實施例的俯視圖。 圖2A和圖2C是系統(tǒng)10 -部分的抬高的部件分解圖，而圖2B和圖2D是對應(yīng)的組裝圖。圖 3A是示例系統(tǒng)10的末尾部分的一個特寫橫截面示意圖?？梢栽诙鄠€消費類電子物品中使 用系統(tǒng)10,例如，與智能電話顯示器、鍵盤、觸摸屏和其它諸如能無線通信的其它電子設(shè)備 相連接，如音樂播放器、筆記本電腦、移動設(shè)備、游戲控制器、電腦"鼠標(biāo)"、電子書閱讀器等 等。
[0030] 根據(jù)上述的圖，系統(tǒng)10包括蓋板20(也稱為"覆蓋屏幕"）、支架50和至少一個托 腳構(gòu)件30,它將蓋板和支架相隔開。在一個示例中，托腳構(gòu)件30是有彈性的，因此可以通過 托腳構(gòu)件的壓縮來改變蓋板和支架之間的距離。在另一個示例中，托腳構(gòu)件30允許蓋板20 彎曲，因此當(dāng)向蓋板施加壓力或力時，蓋板就局部地向支架的平面移動得更近。在一個示例 實施例中，當(dāng)在觸摸位置局部地施加壓力時，托腳構(gòu)件30既是有彈性又允許蓋板彎曲。還 在一個示例實施例中，可配置支架50與觸敏顯示器相連接，將結(jié)合圖8討論。