专利名称：交互式显示设备及其方法
技术领域：
本发明通常涉及用于便携式手持计算设备的交互式显示设备， 具体地，涉及使用布置在计算设备底侧的数字转换器实现的用于手 持计算设备的交互式显示系统，其中所述数字转换器响应于用户的
手指接触来驱动用户与布置在手持设备顶侧的显示屏上显示的GUI (图形用户界面)进行交互，由此使得显示屏不会被用户手指接触 底侧的数字转换器而遮挡。
背景技术：
诸如触摸屏显示器和触摸面板设备的交互式显示设备通常结合 计算设备(诸如，便携计算机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA) 以及其他手持便携式计算设备)来实现，以便允许用户使用显示屏 来与设备或者设备上执行的应用进行交互。通过在预定区域接触(使 用诸如指示笔的指示设备或者诸如手指接触的其他接触方式)覆盖 显示屏的触摸敏感表面，用户可以与设备或者应用进行交互，从而 选择屏幕上显示的图形对象或者输入文本等。
图1示意性地示出了具有带有常规框架的交互式显示设备(100) 的计算设备(IO)。交互式显示设备(IOO)包括安装在计算设备 (10)的壳体(130)的前侧表面上的触摸面板(l20)(或者数字 转换器)以及显示单元(110)，其中数字转换器(120)作为覆盖 物而堆叠在显示单元(110)之上。数字转换器(120)是接触敏感 层，可以使用一种或者多种已知技术和结构来对其进行设计，以便 检测与数字转换器(120)表面接触的对象(诸如，指示笔、笔、指 示设备、人类手指等)的运动、触摸、位置等，并且数字转换器(120) 生成引起图形光标在显示单元(120)的屏幕上移动的信号。显示单
元(110)例如可以是液晶显示器(LCD)。交互式触摸屏显示设备
与图形用户界面一起使用，以便向用户呈现可以由用户操作的指示
设备的指示设备操纵的文本和控制的描绘，从而提供 一 种称作如现
有技术公知的那样的"直接操纵"用户界面。为了支持"直接操纵，，
用户界面，具有如图1中所绘出的堆叠的、覆盖的框架交互式的显
示设备(100)必须满足特定的设计标准。
例如，数字转换器(120)必须设计成为具有接触敏感表面，其
中所述4^触每文感表面的印记(footprint)至少与显示单元(110)的
显示屏的印记大小相同(并且对准)。数字转换器(120)必须使用
透明玻璃或者刚性塑料材料进行构造，以便可以通过覆盖的数字转
换器(120)看到所显示的图形、对象等。此外，为了使用图l的常
规交互式显示设备(100)来实现"直接操纵"用户界面，数字转换
器(120)的物理或者合成分辨率必须足够大，以便可以以足够的精
确度来确定在覆盖的数字转换器(120)上的用户接触关于直接位于
接触点之下的显示屏(110)上的位置的相对位置。实际上，对于手
指接触设计，重要的是提供足够的分辨率，这允许用户来准确地放
置图形光标或者选择/激活刚好位于用户接触点之下的、在屏幕上显
示的图形对象或者菜单选项。这种精确检测对于用于直接操纵用户
界面的有效的用户操作是重要的，其中用户期望能够与直接位于用
户感觉到的接触点下的点之下的图形对象等进行交互。
存在与具有诸如图l所绘出的堆叠框架的常规交互式显示设备
相关联的限制和缺点，例如，使用直接操纵用户交互式显示系统需 要的高分辨率数字转换器在制造成本和复杂硬件系统集成、以及高 分辨率数字转换器所需的软件的方面，都非常昂贵。此外，对于图1 的堆叠交互式显示框架，作为当由指示笔或者指尖来操作触摸屏覆 盖物(120)时生成的重复接触压力的结果，显示单元(110)可能 受到损坏，这可导致显示器的寿命缩短。
此外，随着便携计算设备制造的屏幕尺寸越来越小和图形用户 界面更为紧凑，具有图1所绘出的堆叠框架的交互式显示设备对可
缩放屏幕的尺寸以及用户界面图形内容造成实际限制。实际上，当 使用触摸屏覆盖物时，当操纵用户的手指或者指示笔来接触期望的 位置时，用户的手指和/或指示笔将遮挡显示器的部分。在这点上， 由于用户的指尖可以遮盖大于单个控件或者选择的区域，用户难以 在具有密集封装的图形界面的小显示屏上使用指尖接触选择目标对 象。这样，必须将图形用户界面设计为呈现相对较大的交互目标， 以便容纳用户手指的相对较大的接触印记，否则补偿作为输入模式 的人类手指的相对非精确性。
发明内容
本发明的示例性实施方式包括用于手持计算设备的交互式显示 系统，所述交互式显示系统使用布置在计算设备底侧上的数字转换 器来实现，其中，数字转换器响应于用户手指接触来驱动用户与在
布置在手持设备的顶侧上的显示屏上显示的GUI (图形用户界面)
的交互，由此允许显示屏不会受到用户手指与数字转换器的底侧接 触的遮挡。
本发明的一个示例性实施方式是一种计算设备，包括设备壳 体，具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧；以及交互式显示系统， 具有显示器和数字转换器。显示器包括布置在设备壳体的第一侧上 的显示屏。数字转换器包括布置在设备壳体的第二侧上的接触表面， 并且数字转换器被配置为检测用户在接触表面上的接触点处的接 触，以驱动用户与在显示屏上显示的GUI (图形用户界面)的交互。
在一个示例性实施方式中，接触表面包括多个接触式传感器，
列，其中^个^^口点与数;转换器的坐标空间中的X-Y坐标相对应。 显示屏和数字转换器的接触表面具有在面积方面基本相似的印记，
并且在设备壳体的相对的第 一侧和第二侧上对准地布置。数字转换 器的接触表面上的接触点的分辨率可以小于显示器的像素分辨率。 计算设备进一 步包括传感器电路以及嵌入式处理系统。传感器
电路感测用户与数字转换器的 一 个或者多个接触式传感器的接触， 并且该传感器电路输出检测信号，所述检测信号指示用户在数字转 换器的图像空间中的 一 个或者多个检测到的接触点处的接触。嵌入 式处理系统处理检测信号，以将检测到的接触点的坐标映射到显示 屏的图像空间中的一个或者多个对应显示屏坐标，并且生成显示控 制信号，所述显示控制信号由显示器处理以使得用户能够与在显示 屏的对应区域中显示的图形用户界面进行交互。可以处理显示控制 信号以使得用户能够控制所述对应显示屏坐标处的在所述显示屏上 显示的图形光标，和/或使得用户能够选择在对应显示屏坐标处的在 显示屏上显示的图形用户界面的图形对象。
在另 一 示例性实施方式中，计算设备的数字转换器可以包括触 摸面板、多个传导接触感测电极以及感测电路。触摸面板由非传导 材料形成并且具有相对的第一和第二表面，其中所述第一表面定义 数字转换器的接触表面。多个传导接触感测电极包括第 一接触电极 以及一 个或者多个第二接触电极。第 一接触电极被安排在数字转换 器的接触表面上的离散接触点处的触摸面板的第 一表面上。感测电 路通过检测由用户与一个或者多个第 一接触电极类型的电极和至少 一个第二类型的电极同时接触引发的电连接来感测用户与数字转换
器的接触表面上的离散接触点处的一个或者多个第一接触电极的接 触。第二接触电极可以被安排在与第 一接触电极邻近的触摸面板的 第一表面上，和/或布置在设备壳体的表面上，以便当使用计算设备 时， 一个或者多个第二电极与用户手部物理地接触。
感测电路通过检测第 一接触电极上的电压从第 一参考电压水平 到第二电压参考水平的变化来感测用户与第 一接触电极的接触，其 中该变化是由于用户与第 一 接触电极和第二类型的电极同时接触而 引发的电连接所引起的。
第 一接触电极可以均匀地安排在数字转换器的接触表面上的二 维阵列中，安排在数字转换器的接触表面上的一个或者多个分离的 线性阵列中，安排在数字转换器的接触表面上的一个或者多个分离
的环形环中，和/或安排在数字转换器的接触表面上的离散接触点处，
从而一个或者多个第一接触电极直接对准在所述设备壳体的相对的
第一表面上的显示屏的对应区域中显示的图形对象。
在本发明的一个示例性实施方式中，数字转换器是安装至计算 设备的设备壳体的单一设备。在另一示例性实施方式中，数字转换 器可以整体地形成为计算设备的部分，其中触摸面板是从设备壳体 的部分形成，其中第 一接触电极例如是嵌入在设备壳体的触摸面板 部分中的传导螺柱，其中传导螺柱的末端部分暴露在数字转换器的 接触表面上的接触点处。
通过结合附图阅读，从下文的示例性实施方式的详细描述中， 本发明的这些以及其他示例性实施方式、方面、特征以及优点将变 得明显。
图i是具有常规交互式显示系统的计算设备的横截面示意图2A是具有根据本发明的一个示例性实施方式的交互式显示
系统的计算设备的横截面示意图2B是具有根据本发明的一个示例性实施方式的交互式显示系
统的计算设备的框图3A和图3B示意性示出了根据本发明的一个示例性实施方式 的数字转换器；
图4是示出根据本发明的一个示例性实施方式的接触式传感器 电路的示意电路图5A至图5B示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施方 式的方法，该方法用于将在底侧安装的低分辨率数字转换器上的接
触位置映射至在前侧显示屏上显示的图形对象；
图6是根据本发明的另 一个示例性实施方式的其中包括旋转式
滑动接触安排的数字转换器的示意性图示；
图7是根据本发明的另一个示例性实施方式的包括多个线性滑
动接触的数字转换器的示意性图示；
图8是根据本发明的一个示例性实施方式的方法的流程图，所
述方法用于检测离散的数字转换器接触位置并将其映射至显示屏上
的光标位置；
图9是根据本发明的一个示例性实施方式的方法的流程图，所 述方法用于检测离散的数字转换器接触位置并将其映射至显示屏上 的图形对象；
图IO是根据本发明的一个示例性实施方式的计算设备的示意性 横截面视图，其中将数字转换器硬件作为塑料设备壳体的部分进行 集成；
图11是根据本发明的另一示例性实施方式的计算设备的示意性 横截面视图，其中将数字转换器硬件作为塑料设备壳体的部分进行 集成；
图12是根据本发明的另 一 示例性实施方式的计算设备的示意性 横截面视图，其中将数字转换器硬件作为塑料设备壳体的部分进行 集成；
图13是根据本发明的一个示例性实施方式的具有数字转换器硬 件的计算设备的示意性横截面视图，其中所述数字转换器硬件安装
在设备壳体的底部表面上；以及
图14是根据本发明的另 一 示例性实施方式的具有数字转换器硬 件的计算设备的示意性横截面视图，其中所述数字转换器硬件安装 在设备壳体的底部表面上。
具体实施例方式
图2A和图2B示意性地示出了具有根据本发明的一个示例性实 施方式的交互式显示系统的计算设备。总体上，图2A是包括交互式 显示系统(200)的计算设备(20)的示意性侧视图，其中所述交互 式显示系统(200)具有显示单元(210)以及布置在计算设备(20) 的设备壳体(230 )的相对侧上的触摸敏感的输入设备(220 )(或
者数字转换器)。图2A绘出了一个示例性框架，其中显示单元(210) 布置在设备壳体(230 )的前侧(230a)上，以及数字转换器(220) 布置在与该前侧相对的设备壳体(230 )的后侧(230b)上。数字转 换器(220)包括触摸敏感表面(220a),以及显示单元(210)包 括显示屏(210a) , 二者朝向相对的方向。交互式显示设备(200 ) 通常被配置为使得用户可以(经由物理的手指接触)与数字转换器
(220)底侧的接触敏感表面(220a)进行交互，以便控制光标在显 示屏(210a)上运动，和/或指向/选择在显示单元(210)的屏幕上 显示的图形对象。通过交互式显示安排/框架，数字转换器的接触敏 感表面(220a)不覆盖显示单元(210)的显示屏(210a),如在图 l中绘出的常规覆盖安排。这样，不会由于用户与底侧数字转换器
(220 )的交互(手指接触)而遮挡顶侧显示屏(210a)的用户视图。 图2A示出了用于将交互式显示系统与计算设备相集成的概念
算设备中的一个，诸如气动(pneumonic)设备(例如，PDA或者 PIM管理设备)、通信设备(例如，蜂窝电话)、远程控制、或者 需要或期望交互式显示系统的其他类型的瘦型手持计算设备。应该 理解，术语"计算设备，，旨在宽泛地涉及使用嵌入计算系统的一类 设备的任何成员，以提供其全部或者部分功能性。根据应用，计算 设备(20)可以具有附加的用户接口 1/0组件(231),诸如布置在 设备壳体(230 )的顶侧(230a)上的按钮、小键盘、麦克风/扬声器 等。图2B是示出了根据本发明的一个示例性实施方式的计算设备 (20)的硬件和软件组件的通用系统架构的示意性框图，其可以用 以实现和控制交互式显示系统(200 )的操作以及计算设备(20)的 其他功能，并且用以使得用户能够与计算设备(20)进行交互。应 该理解，在图2B中绘出的计算设备架构可以根据应用来变化，计算 设备(20)可以装备有各种类型的输入/输出(I/O)组件，以及需要 用来支持计算设备(20)的预期功能的其他电子和机械组件。
如图2B中所绘出，显示单元(210)通常包括这样的硬件组件， 所述硬件组件包括形成显示屏的像素阵列(211)、以及用以控制像
素阵列(211)的操作的显示驱动器电路(212),显示单元(210) 的架构和功能根据所实现的显示系统的类型将有所变化。例如，显 示系统(210)可以例如是LCD (液晶显示器)、等离子显示器、焚 光面板显示器或者LED显示器，或者例如其他适合的常规的或者现 有技术状态的显示器系统。此外，数字转换器(220)通常包括接触 点传感器(221)的图案或者阵列以及接触式传感器驱动/检测电路
(222),其中所述接触点传感器(221)的图案或者阵列形成数字 转换器(220)的触摸敏感表面(220a)的部分，而接触式传感器驱 动/检测电路(222 )用以控制传感器功能、并且检测对于数字转换器
(200)的接触敏感表面(220a)上的位置的物理接触的出现和位置。 数字转换器(200)的各种硬件组件将根据植入的数字转换器的类型 而在架构和功能方面有所变化。例如，可以使用适用于给定的后侧 应用的常规的或者现有技术状态的数字转换器技术，来实现数字转 换器(220 ),诸如阻抗性或者电容性触摸面板技术以及可以用于感 测手指接触的其他技术。此外，根据本发明的一个示例性实施方式， 可以使用各种低成本、低分辨率的数字转换器设备框架来实现数字 转换器(220)，该数字转换器设备框架诸如例如参考图3A至图3B、 图4、以及图10至图14进一步详述的那些。
如图2B中进一步绘出，计算设备(20)可以包括一种或者多种 类型的VO组件(231 )以及相关联的驱动器电路(232 ),以便控制 设备功能的操作或者支持与计算设备(20)所执行的一个或者多个 应用的交互。计算设备(20 )包括控制电路(240 ),该控制电路(240 ) 通过通信总线(250)可操作地耦合至各种硬件组件(210) ( 220)
(231 ) / ( 232 )。控制电路(240)可以包括一个或者多个计算机处
理器、微处理器和/或ASIC (专用集成设备)等，可能需要所述控制
电路(240)来控制显示系统(210)和数字转换器(220 )以及其他
1/0组件(231 )的操作。
计算设备(20 )包括一个或者多个不同类型的嵌入存储器(260 )、
(261 )(例如，ROM和/或可编程ROM,诸如FLASH ROM存储器)， 用于存储诸如操作系统(270 )的程序代码/软件，以操作计算设备(20 ) 和由计算设备(20)所主管的软件应用/工具(271 )。各种程序(270) 和(271)可以包括程序代码，用于经由显示系统(210)来呈现图 形用户界面，其允许用户对计算设备(20)和/或由计算设备(20) 执行的应用(271)的功能性进行控制和交互。
此外，计算设备(20)包括由控制系统(240)所执行的软件和 配置数据，以便支持交互式显示系统(200)。例如，计算设备(20) 可以包括软件程序或者方法(272)和(273 ),其允许将数字转换 器空间中的用户接触位置的坐标映射至显示器像素空间中的显示屏 坐标，和/或允许将数字转换器空间中的用户接触位置的坐标映射至 在显示屏上显示的对应图形元素。通过具体示例的方式，软件程序
(272)和(273 )可以包括根据本发明的示例性实施方式的计算机 实现方法，诸如由图8和图9的流程图所示出的方法，这将在下文 中进一步详述。
如上所述，图2A和图2B示出了用于将交互式显示系统与手持 计算设备相集成的概念结构框架，其中数字转换器(220)可以使用 任何适合的常规的或者现有技术状态的数字转换器技术来实现。然 而应该理解，这样的交互式显示系统(200)示例性安排，其具有在 显示系统(210)之后、与该显示系统(210)定向相反、且布置在 设备(20)底侧的数字转换器(220 )，允许针对各种应用来实现低 成本的简化数字转换器设计，其中包括直接操纵用户界面，将在下 文中详述其示例性实施方式。例如，由于后侧安装，数字转换器(220) 不必制造为透明以便允许用户察看屏幕，或者不必具有一个带有与 显示屏的印记相匹配的印记以便允许直接操纵用户界面应用的接触
表面。实际上，可以选择后侧数字转换器(220)的安装位置，使其 大致是与顶侧设备显示器(210)的安装位置相对的对应位置，从而 当用户操作数字转换器(220)时，用户可以体验以下感觉，通过设 备(20)的厚度来有效地指向设备壳体(230 )前侧上的显示屏(210a) 的位置。
通过具体示例的方式，在图2A的示例性实施方式中，示出的数
字转换器(220 )安装在计算设备(20 )的底侧上，其与计算设备(20 ) 的顶侧的显示器(210)对准，其中数字转换器(220)和显示器(210) 可以具有相同或基本相似的印记尺寸。通过此布置，当用户通过手 指接触数字转换器(220)的接触表面(220a)上的点A而操作数字 转换器(220)时，在显示屏(210)上的点B处可以显示图形指针 或者光标，其中所述点B基本对准与触摸面板数字转换器(220)上 的指尖接触点A直接相对的相同位置。然而，在其他示例性实施方 式中，当数字转换器接触表面(220a)和显示屏(210a)的印记不 同和/或并未在设备壳体(230)的相对侧上直接对准时，用户可以确 定在数字转换器接触表面(220a)上的手指接触点和显示屏(210a) 上的对应位置之间的对应关系，如由屏幕上的指针或者光标的运动 和/或位置所指示。
就这一点，无论显示屏(210a)和接触敏感表面(220a)的印记 尺寸是否紧密匹配、以及是否在设备壳体(230 )的相对的顶侧和底 侧表面对准，当用户经由手指接触来与数字转换器(220)交互时， 在显示屏(210a)上显示的可视指针或者光标的指向位置将主导在 显示屏(210a)上的被指向位置的用户的肌肉运动感觉。换言之， 为了直接操纵用户界面，当用户操纵与底侧数字转换器(220)的手 指接触时，用户将他/她的视点集中于在顶侧屏幕(210a)上显示的 光标的运动，并且由此不会因为在后侧数字转换器表面(220a)上 的手指接触位置与在顶侧显示屏(210a)上的光标/指针位置之间缺 少对应关系/未对准而迷惑。由此，对于诸如图2A中所绘出的后侧 数字转换器安排，可以将数字转换器(220)的分辨率制造得显著低 于显示器(210)的分辨率。这与图1的常规覆盖设计相反，在常规 设计中，数字转换器(120)的分辨率应该近似或者超过显示器(110) 的分辨率，以便屏幕光标和用户手指接触的位置符合有效的、用户
友好的直接操纵界面应用。
例如，图3A和图3B示意性地示出了根据本发明的一个示例性 实施方式的数字转换器(220—1 ),该数字转换器(220—1 )可以实 现为图2A的交互式显示系统(200)中的底侧数字转换器(220)。 出于示出的目的，可以认为图3A是图2A中的计算设备(20)的示 意性底视图，其示出了在设备壳体(230 )的底侧(230b)上布置的 示例性数字转换器(220—1 )。数字转换器(220_1)包括其中包含 第一类型电极(21 )以及第二类型电极(22 )的传导电极阵列(221—1 )， 所述电极形成在数字转换器(220—1 )的接触表面(23)上、嵌入在 该接触表面中或者暴露于该接触表面上。在一个示例性实施方式中， 传导电极(21 ) 、 (22)绘出为被安排在接触点电极(22)的2D阵 列中，并且延长了在接触点电极(22)的每行之间插入的轨道电极 (21)。在示出的实施方式中，在电极的2D阵列(221—1)中的每 个接触点电极(22)对应于(或者映射至)数字转换器坐标空间中 的2D接触点阵列的不同X-Y坐标。
数字转换器(220—1 )被配置为通过感测在接触点电极(22)和 靠近接触点电极(22)的至少一个传导轨道电极(21)的一部分之 间的电连接，来检测并解i奪用户在与接触点电极(22)对应的位置 上的接触，其中当用户的手指同时物理地接触接触点电极(22)以 及传导轨道电极(21)时，引发该电连接。数字转换器(220—1 )操 作以使用感测电路来检测在接触敏感表面(23)(如通过接触点电 极(22)来描述)上的一个或者多个接触点处的手指接触，其中所 述感测电路以电方式与接触点电极(22)以及传导轨道电极(21) 互连。例如，图3B示出了在数字转换器阵列(221—1)中的包括24 个接触点电极(22)的块(30),该块(30)包括在连接到地电压 VSS的传导轨道电极(221)之间布置的8x3个接触点的阵列。在 常规才喿作期间，接触点电极(22)可以连接至任意适合的感测电路， 所述感测电路可以感测到这样的情况，即当由于4妻触点电极(22) 和接地传导轨道电极(21)之间的物理接触而使一个或者多个接触 点电极(22)(从较高电压水平)被拉低至VSS电压水平。感测电
路可以配置为基于接触点电极(22)的电压水平来在给定时间感测 每个接触点电极(22)的二元状态(接触、不接触)，其中可以通 过阵列(221—1)中的一位信息或者针对给定子队列(30)来表示每 个接触点电极(22)的感测到的状态。
图4是示出了根据本发明的一个示例性实施方式的接触式传感 器电路(40)的示意性电路图。图4示出了针对使用图3A的传感器 阵列(221—1)实现的数字转换器接触点传感器阵列(221)来实现 图2B的接触式传感器驱动器/检测器电路(222 )的一个示例性实施 方式，以便例如感测在数字转换器阵列的触摸敏感表面上的接触点 处的手指接触。通常，传感器电路(40)包括多个緩冲器(41 )(例 如，施密特触发器)、上拉电阻器Rp以及检测器电路(42)。每个 緩沖器(41)的输入连接至数字转换器阵列(221—1)中的一个对应 的接触(22)。此外，每个緩沖器(41)的输入通过对应的上拉电 阻器Rp连接至第一电源电压(例如，Vdd)。每个緩沖器(41)的 输出耦合至检测器(42)的输入。传导轨道电极(21)连接至第二 电源电压(例如，Vss)。传感器电^各(40)通常通过^r测以下情况 而进行操作，即由于靠近接触点的用户接触而在接触点电极(22) 和地轨道(21)之间发生电连接的情况。
具体而言，在用户手指没有与给定接触点电极(22)接触时， 对应緩冲器(41)的输入将保持处于逻辑"1" (Vdd)。然而，如 图4中所绘出的，当在接触点(22)和地轨道(21)之间进行手指 接触时，由于由Rp和Rc形成的分压器电路，在接触电极(22)和 传导轨道(21)(例如，图4中的接触阻抗RC)之间形成高阻抗 RC电接触，这使得将对相应缓冲器(41)的输入下拉至低于某些触 发电压阈值。作为结果，緩冲器(41)的输出从逻辑"1"状态变化 至逻辑"0"状态。每个緩冲器(41 )的输出被输入至检测器电路(42 )， 在检测器电路(42)处对緩冲器(41)的输出进行存储和处理。检 测器(42)可以是控制系统(240)或者在图2B中绘出的控制系统 (240)的部分，其具有n位的寄存器，所述寄存器临时地存储n位
数字的字，该字表示在阵列(221_1)中的接触点传感器(22)的块 的接触状态。
例如，在图3A和图3B的示例性实施方式中，其中每个接触点 电极(22)表示数字转换器阵列(221—1)中的给定X-Y位置，以及 其中接触点电极(22)划分成为阵列(221_1)上的24个接触的子 块(30),可以由用于接触点电极(22)的每个块(30)的24位数 字的字来表示接触点电极(22)的状态，其中可以由在n位字中的 对应位的逻辑值和位的位置来表示在块(30)中的给定接触点电极
(22)的状态和位置。
例如，在图3B的示例性实施方式中，其中接触点电极(22)的 阵列分组成为8x3个接触点的块(30),可以由24位字中的一位 来表示针对给定块(30)的每个接触点电极(22)，其中位的位置
(0…23)指明在子阵列(30)中的接触点的X-Y位置，而逻辑值表 示接触点电极(22)的感测到的状态。应该理解，图3A和3B仅仅 示出了一个示例性分组，然而，基于处理器的数据宽度等，可以利 用n位数字的字所表示的点的任何期望的数字n (例如，n为8、 16、 32、 64)以任何期望的设置(例如，逐行、逐列等)来将数字转换 器阵列中的接触点电极(22)进行分组。可以由检测器系统(42)
(或者操作系统或者应用)来读取和处理针对给定单位单元区域
(30)的n位字，并将其解码为对于对应显示屏上的特定区域的引 用。考虑到在数字转换器和显示器之间的尺寸和纵横比差异，可以 由适当的软件程序(例如，图2B中的272、 273 )来确定显示屏上 的对应区域，以便与显示器上的最靠近的图形元素相对应。
借助于示例，图5A和图5B示意性地示出了才艮据本发明的一个 示例性实施方式的方法，用于将底侧安装的低分辨率数字转换器上 的接触点位置映射至在前侧显示屏上显示的图形对象。具体而言， 图5A示出了在前侧显示屏(210_1)上显示的示例性GUI，其中所 述GUI包括下拉菜单对象(50)以及针对选择的"EDIT (编辑)" 菜单项的菜单选项(51)。此外，图5A示出了与前侧GUI元素对准的接触点电极(22)的阵列，其中接触电极(22)可以是图3A的 示例性数字转换器阵列(221_1)的部分，所述数字转换器阵列 (221—1)布置在计算设备的后侧之上并与前侧显示器(210_1)对 准。图5A进一步示出了在后侧数字转换器上的手指接触的位置Fl, 该位置基本在与接触点电极(22_1 )对准的"Copy(复制)，，项(51a) 之下。在此示例中，接触点(22—l)对准"Copy"图形对象。如果 数字转换器感测电路检测到这些点(22—1)处的接触，则映射软件 将低分辨率的接触阵列点映射至对准"Copy"项(51a)的显示区域。
此外，图5B示出了其中指尖接触已经移动至位置F2的状态， 其中对接触点电极(22_2 )进行接触。在此示例中，第二接触点(22_2 ) 的位置将映射至显示屏中显示了 "Paste (粘贴)"项(51b)的区域。 应该注意，在图5A和图5B中，"Delete (删除)"项(51c)没有 具体地对准任何底侧接触点电极(22)。换言之，在图形表示(51c) 的同构边界内不存在数字转换器的位置。然而，当对如图5中所示 的接触电极(22_2)和(22—3)进行手指接触时，可以使用映射软 件来确定用户意图选择"Delete"项(51c)。实际上，在此环境中， 如果接触(22—2 )对准"Paste"项(51b )并且接触(22—3 )对准"Find (查找)，，元素(51 d ),则系统可以确定同时感测到在与位于"Paste" (51b)以及"Find" (51d)之间的图形对象"Delete" (51c)相 对应的点(22—2和22—3 )处的接触。
应该注意，图3A和图3B的示意性数字转换器框架仅仅是具有 2D接触点阵列的低分辨率数字转换器的一个示例性实施方式，其中 接触点均匀地分布在数字转换器阵列(221—1)的印记区域之上，其 中数字转换器阵列(221—1)的印记与顶侧显示屏(210—1)的印记 基本相同。图5A和图5B示出了具有屏幕上对象的低分辨率数字转 换器(220—1 )的使用，所述屏幕上对象诸如图形按钮或者列表条目， 其可以或可以不与底侧数字转换器上的接触点电极(22)的位置直 接对准。在此实现中，数字转换器分辨率不能低于足以在屏幕上对 象之间进行区分的分辨率。例如，如果显示器(210)具有的显示屏
的印记足以显示n x m个对象的阵列，则数字转换器接触点的分辨率 应该足以提供最小为nxm个离散的数字转换值。如下文中所述，当 数字转换器的分辨率低于显示器的分辨率时，可以通过将数字转换 器的输入处理为近似值来补偿分辨率方面的这些差异。
图6和图7示出了根据本发明的其他示例性实施方式的数字转 换器框架。具体而言，图6示出了根据本发明的一个示例性实施方 式的数字转换器(220—2),其中所述数字转换器(220_2)具有包 括多个旋转滑动接触(61、 62以及63)的接触阵列(60)。每个旋 转滑动接触包括内部环形传导环电极(21 )以及外部接触点电极(2 2 ) 的环。通过这种接触式传感器设置，数字转换器(220—2)可以包括 传感器电路，该存储器电路不但检测通过手指接触(诸如参考图4 描述)而引发的内部环形环电极(21)和接触电极(22)之间的电 连接，而且还感测在接触电极(22)和环电极(21)之间的顺序接 触的方向(逆时针、顺时针)。就这一点，可以使用每个旋转滑动 接触(61)至(63)来增加或者降低某些系统操作参数的值/水平、 或者在与给定旋转接触相关联的菜单项列表上来回切换。
例如，旋转滑动接触(61) 、 (62)和(63)可以用作独立的 控制，以便选择性地分别调整顶侧显示屏的亮度、对比度和色调设 置，其中手指接触环绕一个给定的旋转接触(60)的顺时针旋转将 增加相关联的显示器设置的水平，以及其中手指接触的逆时针旋转 将降低该水平。例如，旋转接触61、 62和63可以是独立的控制， 以便分别选择和调整顶侧显示屏的显示设置——亮度、对比度和色 调设置，其中顺时针接触旋转增加设置水平，而逆时针接触旋转降 低设置水平。在其他实施方式中，旋转滑动接触(61) 、 (62)和 (63)可以用作独立的控制，以便选择特定菜单项，例如，字母、 数字、符号等，以及基于接触旋转的方向在每个菜单项的项目列表 上来回滚动。例如，在消息传递应用或者电子邮件应用中，用户能 够通过使用旋转滑动(61)选择英语字符(A-Z)的菜单选项来编写 消息，以及在可用字母的列表之中滚动而按序选择字母来编写消息。 此外，图7示出了根据本发明的一个示例性实施方式的数字转
换器(220—3 ),其中该数字转换器(220—3 )具有包括多个线性滑 动接触(71、 72)的接触阵列(70)。每个线性接触滑动包括插入 在一对延长的传导轨道电极(21)之间的接触点电极(22)的线性 阵列。通过此接触式传感器安排，数字转换器(220J)可以包括传 感器电路，该传感器电路不但检测由手指接触(诸如上文参考图4 描述的)而引发的延长的传导轨道(21)和接触电极(22)之间的 电连接，而且还感测在接触(22)和轨道电才及(21)之间的顺序接 触的方向(左、右)。就这一点，可以使用每个线性滑动接触(71) 和(72)来增加或者降低某些系统操作参数的值/水平、或者在与诸 如在上文中参考图6所述的给定旋转接触相关联的菜单项列表上来 回切换。
例如，如在图7中具体描述，线性滑动接触(71)和(72)可 以用作单独的控制以分别选择字母和数字菜单项，以及基于接触检
测的方向来在每个菜单项的项目列表上来回滚动。例如，在消息传 递应用或者电子邮件应用中，用户能够通过使用线性滑动(71)选 择英语字符(A-Z)的菜单选项来编写消息，以及在可用字母的列表 之中滚动而按序选择字母来编写消息。线性滑动(71)可以包括针 对每个字符的接触点电极(22 ),从而可以通过触摸对应的接触(22 ) 来直接选择期望的字母。类似地，线性滑动(72)可以用以选择针 对数字(0-9)的菜单选项，并且在可用数字字符的列表之中滚动以 连续地选择数字来编写消息。线性滑动(72)可以包括针对每个可 用数字字符的接触点电极(2 2 )，从而可以通过触摸对应的接触(2 2 )
来直接选择期望的数字。
应该理解，图6和图7的数字转换器并非必须布置在与显示屏 相对的计算设备的底侧。实际上，示例性数字转换器设备(220—2 ) 和(220—3 )可以布置在屏幕显示器附近的计算设备的前侧上，其中 旋转滑动控制(60)和/或线性滑动控制(70)实现为专用控制，以 便如上所述那样选择菜单项或者控制系统设置。在这样的实施方式
中，滑动控制(60)和(70)不必对准顶侧显示的GUI对象而安装 在底侧，这是由于用户将预先具有对应的控制功能的知识。就这一 点，图6和图7的示例性滑动控制框架提供了低成本的数字转换器 方案，该方案可以在各种应用和设备架构中作为控制开关来使用。
换言之，图6和图7的数字转换器可以在后侧实现，但不必对 准图形对象，或者可以安装在前侧或者计算设备的侧部，以便提供 低成本数字转换器输入控制。滑动控制(60)和(70)可以是布置 在计算设备底侧上的数字转换器设备的部分，其中滑动控制被安排 为与在顶侧显示屏上显示的图形用户界面对象的具体安排相对应。
应该理解，根据本发明的 一个示例性实施方式的低成本数字转 换器设备可以利用不同的架构进行设计。例如，由于数字转换器不 是位于在显示器和用户之间，所以数字转换器不必是平坦的。紋理 可以对用户体验具有反馈贡献。数字转换器传感器的接触电极(21) 和(22)可以略微高于触摸表面以对用户提供触觉反馈。此外，地 轨道电极可以位于计算设备的其他表面区域，并且不邻近于数字转 换器的接触表面上的接触点电极来布置。
例如，可以将一个或者多个传导地电极有策略地;改置在计算设 备的顶侧表面、侧表面和/或底侧表面上，与数字转换器触摸表面分 开而独立布置，从而通过持有计算设备而使用户手部与地轨道接触。 以此方式，当用户对数字转换器上的接触点电极(22)进行手指接 触时，通过用户的手与地轨道和一个或者多个接触点电极(22)同 时接触而产生电连接。
如上所述，存在各种方法来将数字转换器上的接触位置映射至 显示屏的对应区域。根据本发明的一个示例性实施方式，考虑到数 字转换器接触位置以及显示屏的像素之间在分辨率方面的差异和/或 顶侧显示屏和底侧数字转换器的定向方面的差异，来设计在数字转 换器和显示器坐标之间的映射方法。更具体地，关于分辨率方面的 差异，用于将接触位置映射至显示屏位置的方法通过将数字转换器
输入处理为近似值(例如，吸附至目标或者具有对目标的"引力")，
来补偿在接触点的较粗粒度以及显示像素的较细粒度之间的差异。 例如，可以将数字转换器坐标对修改为等于最近的对应显示屏像素 坐标对。可以将数字转换器坐标对修改为等于与指向位置相对应的 最近的图形用户界面对象中的坐标对。在低分辨率数字转换器接触 位置和显示屏像素或者图形对象之间的映射可以是表格式的或者算 法式的。
此外，对于定向方面的差异，当针对根据本发明的交互式显示 系统在底侧实现常规现有数字转换器硬件时，其包括映射例程以转
换水平输出(horizontal output)的值来匹配显示器。换言之，当数 字转换器阵列的右侧与显示屏的左侧相对应时，必须调整常规数字 转换器的输出以补偿这种定向方面的差异。例如，在图2A的示意性 实施方式中，随着用户的指尖从数字转换器角度从左向右移动，显 示器上的图形指针将从显示器角度从右至左移动。垂直坐标不必进 行反转，因为从数字转换器的角度和显示器的角度看，垂直运动的 方向(上、下)是相同的。
现在，将参考图8和图9的示例性方法来讨论用于映射数字转 换器和显示器坐标以及使得能够进行用户交互的示例性方法。图8 是根据本发明的示例性实施方式的流程图，其示出了用于检测离散 数字转换器接触位置并将其映射至显示屏上的光标位置的方法。具 体而言，图8的流程图示出了将数字转换器接触位置映射至显示屏 的像素的示例性处理。图9是示出了根据本发明的一个示例性实施 方式的方法的流程图，该方法用于检观'j离散数字转换器接触位置并 将其映射至图形对象(例如，文件、图标等)。可以使用并不根据 何种应用被激活而变化的算法处理来实现将数字转换器接触位置映 射至显示屏像素的示例性处理，而使用表查找和管理方法来实现将 数字转换器位置映射至图形对象的示例性处理，在所述表查找和管 理方法中，映射基于当前显示的图形对象(特征)的变化来进行动 态地改变。
现在，将参考图8来进一步详述根据本发明的一个示例性实施 方式的用于检测离散的数字转换器接触位置并将其映射至像素的示 例性处理。当用户操纵计算设备并且接触数字转换器的触摸敏感表 面时，数字转换器传感器电路操作为使用例如上文参考图4描述的 方法来检测手指在触摸敏感表面上的一个或者多个接触位置处的接
触(步骤80),并且确定数字转换器的参考框架中的接触位置的坐 标(Xn, Yn)(步骤81)。当没有生成用户选择事件(在步骤82 中结果为否)并且用户继续与数字转换器(在步骤83中结果为是) 接触时，继续跟踪接触位置。用户选择事件可以是选择信号，该选 择信号是通过按下设备按钮或者敲击带有指示对象的数字转换器、 或者其他选择机制来生成的。可以通过按下标准按钮(未示出)或 者通过诸如敲击数字转换器或者从数字转换器抬起指尖的其他操作 来执行选择(例如，将聚焦移动至指针下的选项)。应该理解，用 于激活所指示应用的方法依赖于设备设计者创建的设计选择和特定 结构。
当检测到用户选择事件时(在步骤82中结果为是)，处理接触 位置的当前坐标以将接触位置映射至显示屏位置。例如，在一个示 例性实施方式中，此处理最初可以包括将数字转换器输出位置(Xn， Yn)的Xn坐标进行反转，以便正确地报告显示屏相对表面上被指 向的位置。可以如下修改Xn坐标。假设显示屏和数字转换器的宽度 为X个像素，并且显示像素的最左列具有的X坐标为0,而数字转 换器的最右列(从用户的角度)具有的X坐标为0。由此，在数字 转换器上所指示位置的Xn坐标与最靠近"显示器的宽度减去由数字 转换器指示的缩放的X值，，的像素相对应。可以基于以下等式l来 修改Xn坐标，以补偿在显示器角度和触摸面板中的数字转换器角度 之间的差异。
Xn'=Xmax-Xn 等式1
在此，Xn'是修改后的像素x坐标值，Xmax是最大像素x坐标 值，以及Xn是缩放后的由数字转换器给出的x坐标值。缩放因子是 MAX (像素—x—值)/MAX (数字转换器_乂_值)。假设缩放因子为1,
则当数字转换器检测到例如(4， 1)的坐标值并且Xmax是10时， 则修改后的坐标值是(6, 1 )。
在反转处理之后，通过显示设备驱动器或者操作系统来处理修 改后的坐标对(Xn', Yn)(步骤85),其中修改后的数字转换器 坐标被映射至显示屏上的位置，并且在显示器上软件生成的指针进 行移动以指示用户正在指向的位置。光标将移动，以指示用户正在 指向的图形用户界面对象。通过吸附至目标或者对目标的"引力" 来将数字转换器输入处理为近似值，来补偿在用户指示的粗粒度数 字转换和细粒度显示器之间的差异。
当用户保持对数字转换器接触(步骤86)时，数字转换器将继 续确定数字转换器空间的接触位置的当前坐标(步骤81)，并且处 理数字转换器输出(步骤84和85 )以将显示光标移动至显示屏上的 对应位置。如果断开与数字转换器的接触(步骤86),则用于确定 位置的例程终止，如果恢复接触，则在步骤80处重新激活该用于确 定位置的例程。
现在，将参考图9来进一步详细讨论根据示例性实施方式的用 于检测离散的数字转换器接触位置并将其映射至图形对象的示例'性 处理。当检测到与数字转换器的接触时(步骤90),通过将接触点 值读入数字緩沖器(步骤91)而确定数字转换器的参考框架中的坐 标。如果没有检测到用户选择事件(步骤92)并且没有断开接触(步 骤93),则继续处理以确定接触点坐标。如果检测到选择事件(步 骤92)，则确定在与选择位置代码对应的位置中的图形元素的句柄 (步骤94)。具体而言，假定已经选择了数字转换器上的点，则执 行处理，在该处理中，将数字转换器坐标空间重叠在窗口组件位置 映射之上，以便确定哪个图形组件最靠近给定接触点。在切换字激 活位中列出数字转换器输出的接触点。在映射窗口组件之后，切换 字激活位用于对重叠映射解参考(dereference)，以找到用户正在寻 址的图形元素。然后，将句柄值发送至设备的操作系统(步骤95)。 如果断开与数字转换器的接触(步骤96),则终止确定接触位置的 例程，并且当恢复接触时重新激活该例程(步骤90)。否则，控制流程继续(步骤91)，以确定与当前接触位置相对应的下一坐标对。 应该理解，参考图8和图9讨论的示例性方法仅仅是不同方法
以便使得用户能够与在显示屏上显示的图形用户界面交互。在不脱 离本发明的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员可以容易地 想象出其他软件或者硬件装置，可以应用所述软件或者硬件装置将 所测量的数字转换器值和屏幕坐标系统之间的关系进行关联、或者 将图形对象映射至对应的所测量数字转换器值。
应该理解，根据本发明的示例性实施方式的交互式显示系统允 许低成本的数字转换器方案，所述数字转换器方案的设计和实现可 以独立于这样的显示器类型，该显示器类型具有的结构特征和安排 不可能具有如图l所示的堆叠式显示系统。图10至图14示意性地 示出了根据本发明的示例性实施方式的用于将数字转换器硬件与计 算设备相结合的各种方法。具体而言，图IO至图12是根据本发明 的示例性实施方式的计算设备的示意性横截面侧视图，其中数字转 换器硬件和传感器组件整体地形成为设备壳体的部分。图13和图14 是根据本发明的示例性实施方式示意性图示，其中示出了用于将独 立形成的数字转换器设备与计算设备相集成的方法。
更具体地，图IO是计算设备(300_1)的示意性横截面视图， 其中数字转换器硬件作为塑料设备壳体(310)的部分而集成。图10 示出了设备壳体(310)的底部(311),其中多个传导电极(320) 嵌入在底部面板(311 )的内部(311a)和外部(311b)表面之间延 伸的塑料设备壳体(110)的底部(311),其中传导电极(320)的 末端部分(322 )在设备壳体(310)的外部底部表面(310b)上暴 露。传导电极(320)可以是通孔螺柱(viastud),该螺柱定义安排 在2D阵列或者其他配置(诸如，上文所述的接触点电极(22))中 的离散接触点电极。此外，传导电极(322)可以是如上所述的用作 地轨道参考的延长的传导电极结构的部分。
内部底部表面(310a)上暴露的螺柱(320 )的相对末端被暴露， 以使得经由焊球连接(324)与电路板(326 )电连接，所述电路板 例如布置在i殳备壳体(310)的内部底部表面(311a)上。应该理解， 可以使用引脚或其他常规公知手段来代替焊球而与电路板(326 )连 接。电路板(326 )可以是PCB或者PWB或者有机制造基板、柔性 基板等，其具有多层线缆结构，以提供从嵌入电极(320 )到安装在 电路板(326 )上或者连接至电路板(326 )的传感器检测电路、参 考电压供给终端等提供电连接。电路板(326 )可以具有安装在其上 的其他IC芯片或者电路元件，诸如与计算设备相关联的嵌入式存储 器芯片和微处理器等。
在图IO的示例性实施方式中，可以使用任何适当的传导材料来 形成电极(322 )，其中由于暴露的末端接触点(322 )暴露于人类 接触以及其他环境条件(例如，水)，所以所述传导材料对潜在的 侵蚀具有抵抗性。可以使用已知技术来将传导电极(320 )整体地形 成于塑料设备壳体(310)的底部表面(311 )之中。在图10的示例 性实施方式中，设备壳体(310)的底部表面(311b)用作数字转换 器的接触敏感表面，以及传感器接触阵列的布局可以针对计算设备 的期望应用进行优化。
图11是根据本发明的一个示例性实施方式的计算设备(300_2) 的示意性横截面视图，其中数字转换器硬件集成为塑料设备壳体 (310)的部分。除了在设备壳体(310)的底部(322)中的传导电 极(320 )的末端部分(322)穿过底部表面(311b)而突出以外， 图11的示例性计算设备实施方式与图IO的类似，而在图10中，传 导电极的末端部分(322)与底部表面(311b)齐平。在图11的示 例性实施方式中，数字转换器传感器的接触电极(322 )略微地高于 接触表面(311b),以便向用户提供触觉的反馈。这种触觉反馈对 于旋转和线性滑动接触电极尤其有用，其中所述旋转和线性滑动接 触电极用于专用目的并且可以不布置在与顶侧GUI元素对准位置处 的底侧接触表面上。在这些以及其他环境中，触觉反馈允许用户在
观看顶侧屏幕的同时容易地定位和操纵滑动接触控制。
图12是根据本发明的另 一 个示例性实施方式的计算设备 (300一3)的示意性横截面视图，其中数字转换器硬件集成为塑料设
备壳体(310)的部分。除了其中形成电极(320)阵列的底部表面 (311b)凹陷于外围底部表面(311c)区域之下以外，图12的示例 性计算设备实施方式与图11中的类似，其中传导电极(320 )的末 端部分(322 )穿过设备壳体(310)的底部部分(311 )的底部表面 (311b)而突出。在此示例性实施方式中，底部表面(311b)部分 凹陷至底部外围表面(311c)部分下某一深度，从而例如当将计算 设备(300—3 )放置在某些脏的或者粗糙表面上时，电极(320 )的 突出接触末端(322 )不遭受可能的损害。此外，凹陷的接触表面区 域(311b)对用户提供某些形式的触觉反馈，以便容易地确定接触 式传感器阵列的外部边缘。
在本发明的其他示例性实施方式中，数字转换器设备可以独立 地形成硬件组件，该硬件组件在后侧安装至计算设备并且使用如图 13和图14中所示的方法和架构来进行集成。例如，图13是计算设 备(400—1 )的示意性横截面视图，其中数字转换器硬件安装在设备 壳体(410)的底部部分(411 )的底部表面(411b)之上。图13示 出了安装至设备壳体(410)的底部表面(411b)的数字转换器设备 (424),其中多个传导接触电极(422)暴露在数字转换器(424) 的底部接触表面上，并且电路板(426)安装在计算设备壳体(410) 内部的底部内部表面(411a)上。
数字转换器设备(424)可以包括具有多层互联网络的内部电路 板(例如，PCB、 PWB)，其包括形成4妻触点电极和地轨道电4及的 布线和螺柱。数字转换器电路板可以装入数字转换器壳体，其中数 字转换器电路板的底部被暴露，以便提供其上固定安排有接触电极 的接触敏感表面，并且其中传感器/检测器电路可能在顶侧安装于数 字转换器电路板上，其中这些电路经由电路板中的多层布线网络来 与接触电极阵列互连。此外，可以使用任何适合的硬件接口，来将
数字转换器(424)电连接至嵌入的控制电路和布置在设备壳体(411 ) 内部的电路板(426)上的处理器。
图14是根据本发明的另一示例性实施方式的计算设备(400_2) 的示意性横截面视图。除了数字转换器设备(424)布置在设备壳体 (410)的底部(411)的凹陷部分之中以外，图14的示例性计算设 备(400—2 )与图13的类似。在此示例性实施方式中，底部表面(411b ) 部分凹陷至底部外围表面(411c)部分下的某一深度，从而在当放 下计算设备(400_2)时，数字转换器(424)不遭受可能的损害。
在本发明的其他示例性实施方式中，在图13和图14中绘出的 数字转换器设备(424)可以是印刷电路板，所述印刷电路板具有印 刷在基板的 一侧之上的接触点电极和地轨道电极图案，这些电极连 接至穿过基板延伸的通孔并且电连接至基板第二侧上的布线图案。 通过合适的接口连接，印刷线缆可以电连接至内部电路板(426)上 安装的布线和电组件(例如，传感器/检测器电路)。
尽管在此已经参考附图描述了本发明的示意性实施方式，应该 理解，本发明并不局限于这些精确的实施方式，在不脱离本发明的 范围和精神的情况下，本领域普通技术人员在此可以做出各种其他 的变化和修改。旨在将所有这些变化和修改包括于所附权利要求书 定义的本发明的范围之中。
权利要求
1.一种计算设备，包括设备壳体，包括第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；以及交互式显示系统，包括显示器以及数字转换器，其中所述显示器包括布置在所述设备壳体的所述第一侧上的显示屏，其中所述数字转换器包括布置在所述设备壳体的所述第二侧上的接触表面，以及其中所述数字转换器被配置为检测用户在所述接触表面上的接触点处的接触，以驱动用户与在所述显示屏上显示的GUI(图形用户界面)的交互。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述接触表面包括多个接 触式传感器，所述多个接触式传感器定义所述数字转换器的接触表 面上的二维接触点阵列，其中每个接触点与所述数字转换器的坐标 空间中的X-Y坐标相对应。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中所述显示屏的印记和所述 数字转换器的接触表面的印记在面积方面基本类似，并且在所述设 备壳体的相对的第一侧和第二侧上对准地布置。
4. 根据权利要求2所述的设备，其中所述数字转换器的接触表 面上的接触点的分辨率小于所述显示器的像素分辨率。
5. 根据权利要求4所述的设备，包括传感器电路，所述传感器电路感测用户与所述数字转换器的一个 或者多个接触式传感器的接触，并且所述传感器电路输出检测信号， 所述检测信号指示用户在所述数字转换器的图像空间中的一个或者 多个4全测到的接触点处的4妄触；嵌入式处理系统，所述嵌入式处理系统处理所述检测信号以将所 述检测到的接触点的坐标映射到在所述显示屏的图像空间中的 一 个 或者多个对应显示屏坐标，并且生成显示控制信号，所述显示控制 信号由所述显示器处理以使得用户能够与在所述显示屏的对应区域 中显示的图形用户界面进行交互。
6. 根据权利要求5所述的设备，其中处理所述显示控制信号以 使得用户能够控制在所述显示屏上以对应的显示屏坐标显示的图形光标。
7. 根据权利要求5所述的设备，其中处理所述显示控制信号以 使得用户能够选择在所述对应显示屏坐标处的在所述显示屏上显示 的所述图形用户界面的图形对象。
8. 根据权利要求7所述的设备，其中通过选择在包括所述对应 显示屏坐标的显示屏的区域中显示的图形用户界面的图形对象来实 现用户对图形对象的选择。
9. 根据权利要求7所述的设备，其中通过选择在最靠近所述对 应显示屏坐标的显示屏的区域中显示的图形用户界面的图形对象来 实现用户对图形对象的选择。
10. 根据权利要求1所述的设备，其中所述数字转换器包括 触摸面板，所述触摸面板由非传导材料形成并且具有第一和第二相对的表面，其中所述第一表面定义所述数字转换器的接触表面；多个传导接触感测电极，包括多个第一接触电极以及一个或者多 个第二接触电极，其中所述第 一接触电极被安排在所述数字转换器 的接触表面上的离散接触点处的触摸面板的第 一表面上；感测电路，其通过检测由用户与所述一个或者多个第 一接触电极 类型的电极和至少一个第二类型的电极同时接触引发的电连接，来 感测用户与所述数字转换器的接触表面上的离散接触点处的一个或 者多个第一接触电极的接触。
11. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述一个或者多个第二 接触电极被安排在与所述第 一接触电极邻近的触摸面板的第 一表面 上。
12. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述一个或者多个第二 接触电极布置在所述设备壳体的表面上，以便当使用所述计算设备 时， 一个或者多个第二电极与用户的手部物理地接触。
13. 根据权利要求10所述的设备，其中感测电路通过检测所述 第一接触电极上的电压从第一参考电压水平到第二电压参考水平的 变化来感测用户与第 一接触电极的接触，其中所述变化是由于用户 与所述第 一接触电极和第二类型的电极同时接触而引发的电连接所 引起的。
14. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述第一接触电极均匀 地安排在所述数字转换器的所述接触表面上的二维阵列中。
15. 根据权利要求10所述的设备，其中所述第一接触电极被安 排在所述数字转换器的所述接触表面上的一个或者多个分离的线性 阵列中。
16. 根据权利要求10所述的设备，其中所述第一接触电极被安 排在所述数字转换器的所述接触表面上的一个或者多个分离的环形 环中。
17. 根据权利要求10所述的设备，其中所述第一接触电极被安 排在所述数字转换器的所述接触表面上的离散接触点处，从而所述一个或者多个第一接触电极直接对准在所述设备壳体的相对的第一 表面上的显示屏的对应区域中显示的图形对象。
18. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述数字转换器是安装 至所述设备壳体的单一设备。
19. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述数字转换器整体地 形成为所述计算设备的部分，其中所述触摸面板从所述设备壳体的 部分形成。
20. 根据权利要求19所述的设备，其中所述第一接触电极是嵌 入所述设备壳体的触摸面板部分的传导螺柱，其中所述传导螺柱的 末端部分暴露在所述数字转换器的所述接触表面上的接触点处。
21. —种数字转换器设备，包括数字转换器壳体，包括多个接触感测电极，所述多个接触感测电 极被安排在所述数字转换器壳体的至少一个表面上定义的触摸敏感表面区域中，其中多个传导接触感测电极包括多个第 一接触电极以 及一个或者多个第二接触电极，其中所述第一接触电极被安排在所 述触摸敏感表面区域之上的离散接触点处的触摸面板的第 一表面 上，以及其中所述第二接触电极被安排在与所述第 一接触电极邻近的触摸敏感表面区域之上；以及感测电路，布置在所述数字转换器壳体中并且与所述第一和第二 接触电极电连接，其中所述感测电路通过检测由用户与 一 个或者多 个第 一接触电极类型的电极以及至少 一个第二类型的电极同时接触 而引发的电连接，来感测用户与所述数字转换器的触摸敏感表面上 的离散接触点处的 一个或者多个第 一接触电极的接触。
22. 根据权利要求21所述的设备，其中通过检测所述第一接触 电极上的电压从第一参考电压水平到第二电压参考水平的变化来感 测用户与第 一接触电极的接触，其中所述变化是由于用户与所述第 一接触电极和第二接触电极同时接触而引发的电连接所引起的。
23. 根据权利要求21所述的设备，其中所述第一接触电极均匀 地安排在所述数字转换器的所述触摸敏感表面区域之上的二维阵列 中。
24. 根据权利要求21所述的设备，其中所述第一接触电极被安排在一个或者多个独立的线性阵列中，以及其中所述第二接触电极 是布置在第一接触电极的每个线性阵列的相对侧上的延伸的轨道电极。
25. 根据权利要求21所述的设备，其中所述第一接触电极被布 置在一个或者多个独立的环形环中，并且其中所述第二接触电极是 以第 一 接触电极的环形环中的 一 个对应环形环为中心布置的连续环 状轨道。
26. —种用于实现计算设备的图形用户界面的方法，包括 在布置在所述计算设备的第一侧上的显示屏上显示图形用户界面；检测用户在数字转换器的接触表面上的一个或者多个接触位置 处的接触，所述接触表面布置在所述计算设备的与所述第一侧相对的第二侧上；确定与一个或者多个检测到的接触位置相对应的显示屏的区域； 以及控制用户与在所述显示屏的对应区域中显示的图形用户界面的 部分的交互。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中检测用户在一个或者多 个接触位置处的接触，包括检测由并发的用户接触在第 一接触电极 和第二接触电极之间引发的电连接，其中所述第 一接触电极布置在所述接触点和第二接触电极处。
28. 根据权利要求26所述的方法，其中确定与所述一个或者多 个检测到的接触位置相对应的显示屏的区域包括确定所述检须'J ^ 'J的接触位置在数字转换器空间中的数字转换器 坐标；将所述数字转换器坐标映射到所述显示屏的图像空间中的显示 坐标，中将i字转换器^标映射至显示器坐标包括通过将所述》数字转换、 器坐标作为近似值处理来补偿所述数字转换器与显示器之间的不同 分辨率。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中映射包括确定数字转换器坐标对，所述数字转换器坐标对包括所述数字转 换器的所述坐标空间中的x和y坐标；转换所述数字转换器坐标对的x坐标以补偿所述显示屏和所述 数字转换器的定向中的差异。
30. 根据权利要求26所述的方法，其中控制用户与在所述显示 屏的对应区域中显示的所述图形用户界面的部分的交互包括在所 述显示屏的区域中显示图形光标。
31. 根据权利要求26所述的方法，其中控制用户与在所述显示 屏的对应区域中显示的所述图形用户界面的部分的交互包括选择 对准或最接近与所述数字转换器上的检测到的接触位置相对应的显 示屏坐标的图形对象。
全文摘要
公开了一种包括数字转换器以及显示器的计算设备，其中数字转换器和显示器安装在设备的相对表面上。例如，诸如便携手持设备的计算设备包括安装在设备前表面上的显示器，以及数字转换器安装在设备的后表面上，其中数字转换器接收将要在显示器上显示的指示动作，以及其中将数字转换器表面上的位置映射至显示器表面上的位置，从而在不遮挡用户观看屏幕的情况下，用户可以容易地在屏幕上指示位置或者对象。本发明涉及交互式显示设备及其方法。
文档编号G06F3/041GK101354620SQ20081013192
公开日2009年1月28日 申请日期2008年6月27日 优先权日2007年7月26日
发明者L·D·科默福德 申请人:国际商业机器公司