用于感测触摸屏位移的触摸屏系统和方法
【专利说明】用于感测触摸屏位移的触摸屏系统和方法 相关申请的交叉参照
[0001] 本申请根据35U.S.C. § 119要求于2012年10月4日提交的、申请号为61/744, 831 的美国临时申请的优先权，此其内容整体作为引用被依赖和包含。
技术领域
[0002] 本发明关于触敏设备，尤其是用于感测触摸屏位移的触摸屏系统和方法。
【背景技术】
[0003] 对显示器和其它设备（例如键盘）来说，具有非机械触摸功能的市场快速增长。结 果是，使显示器和其它设备能具有触摸功能的触摸感测技术得到发展。触摸感测功能在移 动设备应用中获得了广泛的适用，移动设备诸如智能电话、电子书阅读器、笔记本电脑和平 板电脑。
[0004] 响应于多种类型的触摸，例如单点触摸、多点触摸和重击，触摸屏形式的触摸系统 得到发展。基于与触摸表面形成光学接触，某些系统依靠光散射和/或光衰减，其相对于支 架保持固定。公开号为2011/0122091的美国专利申请中描述了一个这样的触摸屏系统的 示例。
[0005] 有效的同时，对触摸感测来说仍然需要可替代的基于光学的方法，其可以对感测 一个触摸事件提供所需的灵敏度，该触摸事件利用足够的力度来位移触摸屏。可以使用这 样的触摸事件来增加触摸屏另一个方面的功能。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个方面的一种触摸屏系统，其被配置为当向盖板上表面施加压力或力 时检测盖板的位移。光源和光检测器被配置成通过从盖板下表面反射来自光源的光而进行 光学通信。盖板的位移改变了落在检测器上的反射光的量。可以使用检测器信号来测量位 移的量和位移的时间演化。触摸屏系统可以与触敏显示单元相连接，来形成应用了压力感 测和触摸感测双重功能的显示系统。
[0007] 随后的详细描述将阐述本发明的附加功能和优势，并且某种程度上该描述对本领 域技术人员来说是显而易见的，或者是通过实现此处所描述的公开被认可，包括随后的详 细描述、权利要求和附图。
[0008] 权利要求和摘要被并入且构成下面阐述的详细描述。
[0009] 此处引用的所有出版物、论文、专利、已发布的专利申请等作为引用被整体并入进 来。
【附图说明】
[0010] 图IA和IB是根据本发明的示例触摸屏系统的俯视图；
[0011] 图2A是抬高的部件分解图，图2B是示例触摸屏系统的盖板、托脚（stand-off)构 件和框架的组装图；
[0012] 图2C是抬高的部件分解图，图2D是另一个示例触摸屏系统的盖板、托脚构件和框 架的组装图；
[0013] 图3A是触摸屏系统的边部分的特写横截面视图，它示出了如何通过来自盖板的 下表面的反射将光源和光检测器进行光学耦合；
[0014] 图3B和图3C是光源和光检测器的俯视图，沿着光检测器平面反射的光的周边，示 出了没有触摸事件时的光检测器上的反射的光的第一区域；
[0015] 图4A与图3A类似，其显示了在触摸位置上施加一个手指按压（力），该压力促使 将盖板向支架位移，并且使得反射到光检测器上的光的量得到减少；
[0016] 图4B、图4C分别与图3B、图3C类似，显示了光检测器上反射的光的减少的区域；
[0017] 图5A是检测器信号SD对盖板在Z方向的位移的关系图，示出了反射到光检测器 的光的量的变化是如何导致检测器信号的改变；
[0018] 图5B是检测器信号SD对多个触摸事件TEl、TE2和TE3的时间的关系图，在它们 之间触摸事件的按压被释放，因而盖板返回到其原始位置；
[0019] 图6A与图3A类似，它描述了一个示例实施例，其中光检测器和盖板的下表面定义 了一个Fabry-Perot (法布里-波罗）腔；
[0020] 图6B和图6A类似，但是它没有倾斜的光源，而是使用光学组件来将光束指向一个 与盖板下表面相关的角度；
[0021] 图6C与图6A类似，不同之处在于：在触摸位置施加一个力，该力使得盖板朝着支 架位移，并且该力改变了 Fabry-Perot腔的距离δ z以及腔传输；
[0022] 图7Α到图7C是示例实施例的横截面图，其中盖板的位移改变了光在光源和光检 测器之间的传送；并且
[0023] 图8是示例显示系统的一个原理图，该显示系统包括一个触敏显示单元，它与此 处所公开的触摸屏系统相连接。
[0024] 图中的某些地方所显示的笛卡尔坐标是用于参考的目的，而不应看作是对方位或 方向的限制。 详细描述
[0025] 参考下面的详细说明、附图、示例、权利要求和前后的描述，可以更容易地理解本 发明。然而，在公开和描述本组成、物品、设备及方法之前，应当可以理解的是本发明不局限 于特定的组成、物品、设备和公开的方法，除非另外指明，当然像这样的是不同的。还应当可 以理解的是此处所使用的术语只是用于描述特定方面的目的，而不意指限制性的。
[0026] 在当前已知的实施例中，提供了本发明的以下描述，其作为本发明的有效教导。为 此，相关领域的技术人员将认识并理解可以对此处所描述的发明的多个方面进行某些改 变，而仍然取得本发明的效益。还有比较明显的是：不利用其它功能，通过选择本发明的某 些功能就可以获得本发明的一些所需要的利益。因此，本领域技术人员将认识到对本发明 的诸多修改和改编是可能的，甚至在某些环境下是必需的，并且以上诸多修改和改编是本 发明的一部分。因此，以下所提供的描述只作为对本发明的原理的阐述，而不具有限制性。
[0027] 所公开的材料、混合物、组成和组件，它们可以为了公开方法和组成的实施例而被 使用，或者与实施例联合使用，或者是为了准备实施例而使用，或者就是实施例。这些和其 它材料在此处被公开，并且可以理解的是：当公开这些材料的组合、子集、交互、群组等时， 且对这些混合物的每一个多样的单个或集体的组合和置换的特定引用没有被明确公开，其 每一个都是特别考虑且在此处描述。
[0028] 因此，如果公开了一个替代集合A、B、C，同时公开了一个替代集合D、E、F，并且公 开了一个组合的实施例A-D，那么每一个都要单独和整体考虑。这样，在本例中，每一个组 合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F都要特别考虑，并且应当认为是从发明A、B和 /或C ;D、E和/或F以及示例组合A-D公开。同样地，这些的任何子集或组合是特别考虑 且公开。因此，例如，子群组A-E、B-F、C-E是特别考虑，并且应当认为是从发明A、B和/或 C ;D、E和/或F以及示例组合A-D公开。这个观念应用到本发明的所有方面，包括但不局 限于，组成的任何组件以及制作和利用所公开组成的方法的步骤。因此，如果可以执行多个 附加的步骤，可以理解的是：可以根据所公开方法的任何特定实施例或实施例组合，来执行 每一个附加的步骤，并且这样的每个组合是特别考虑且应当认为是公开的。
[0029] 图IA和图IB是根据本发明的触摸屏系统（"系统"）10的示例实施例的俯视图。 图2A和图2C是系统10 -部分的抬高的部件分解图，而图2B和图2D是对应的组装图。图 3A是示例系统10的末尾部分的一个特写横截面示意图。可以在多个消费类电子物品中使 用系统10,例如，与智能电话显示器、键盘、触摸屏和其它诸如能无线通信的其它电子设备 相连接，如音乐播放器、笔记本电脑、移动设备、游戏控制器、电脑"鼠标"、电子书阅读器等 等。
[0030] 根据上述的图，系统10包括盖板20(也称为"覆盖屏幕"）、支架50和至少一个托 脚构件30,它将盖板和支架相隔开。在一个示例中，托脚构件30是有弹性的，因此可以通过 托脚构件的压缩来改变盖板和支架之间的距离。在另一个示例中，托脚构件30允许盖板20 弯曲，因此当向盖板施加压力或力时，盖板就局部地向支架的平面移动得更近。在一个示例 实施例中，当在触摸位置局部地施加压力时，托脚构件30既是有弹性又允许盖板弯曲。还 在一个示例实施例中，可配置支架50与触敏显示器相连接，将结合图8讨论。