专利名称：用于支持用户输入的装置和方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及用于支持用户输入的装置和方法。更具体地，它们涉及用 于在移动蜂窝电话中支持用户输入的装置和方法。
背景技术：
诸如便携式通信设备(例如，移动蜂窝电话)的装置通常包括用户输入设备，该用 户输入设备使用户能够控制显示在装置的显示器上的图形用户接口。这种用户输入设备的 一种形式是触摸屏显示器。触摸屏显示器使用户能够向显示器直接提供输入(例如，通过 使用他们的指尖)来选择显示在显示器上的选项并且控制显示在显示器上的光标的位置。触摸屏显示器的操作可能会给该装置的用户带来挑战。例如，通常将电容式触摸 传感器配置成用于感应用户的手指何时与显示器发生了物理接触。然而，没有将电容式触 摸传感器配置成用于确定用户输入的力，因此如果用户不小心与显示器发生了物理接触， 那么可能会错误地检测到输入。因此，期望提供一种备选的装置。
发明内容
根据本发明的多种实施方式，提供了一种装置，包括显示器，其包括可配置以向 用户提供信息的图像元素阵列；配置用于感应由用户施加到显示器的力的第一传感器，该 第一传感器包括在图像元素阵列的至少一部分上延伸的基本上透明的导电构件并且配置 成可由用户使其形变，第一传感器配置成用于提供与导电构件的形变相关联的输出。该装置可以用于无线通信。该装置可以进一步包括配置用于从第一传感器接收输出的控制器。可以将控制器 配置成用于如果来自第一传感器的输出高于预定阈值，则将施加到显示器的力识别为用户 输入。备选地或者附加地，可以将控制器配置成用于根据从第一传感器接收到的输出，差别 地控制显示在显示器上的图形用户接口。该装置可以进一步包括配置用于感应用户对显示器输入的位置以及提供与感应 到的用户输入位置相关联的输出的第二传感器。第二传感器可以是电容式触摸传感器。第 一传感器的导电构件可以配置成用于向电容式触摸传感器提供地平面。可以将第一传感器的导电构件置于用户最有可能施力到显示器图像元素阵列的 位置。第一传感器的导电构件可以配置成用于在基本上显示器的所有图像元素上延伸。导电构件可以包括铟锡氧化物。备选地，导电构件可以包括导电聚合物。第一传感器可以是应变计传感器。根据本发明的各种实施方式，提供了包括如任何先前段落中描述的装置的便携式 电子设备。根据本发明的各种实施方式，提供了包括如任何先前段落中描述的装置的模块。
根据本发明的各种实施方式，提供了一种方法，包括提供显示器，其包括可配置 以向用户提供信息的图像元素阵列；用于感应由用户施加到显示器的力的第一传感器，该 第一传感器包括基本上透明的导电构件；以及将该导电构件进行配置以在图像元素阵列的 至少一部分上方延伸并且经配置可由用户使其形变，第一传感器配置成提供与导电构件的 形变相关联的输出。该方法可以进一步包括提供配置用于从第一传感器接收输出的控制器。该方法可 以进一步包括将控制器配置成用于如果来自第一传感器的输出高于预定阈值，则将施加到 显示器的力识别为用户输入。备选地或者附加地，该方法可以进一步包括将控制器配置成 用于根据从第一传感器接收到的输出，差别地控制显示在显示器上的图形用户接口。该方法可以进一步包括提供配置用于感应用户对显示器输入的位置以及提供与 感应到的用户输入位置相关联的输出的第二传感器。第二传感器可以是电容式触摸传感器。该方法可以进一步包括将第一传感器的导 电构件配置成用于向电容式触摸传感器提供地平面。该方法可以进一步包括将第一传感器的导电构件置于用户最有可能向显示器图 像元素阵列提供力的位置。该方法可以进一步包括将第一传感器的导电构件配置成用于在基本上显示器的 所有图像元素上方延伸。导电构件可以包括铟锡氧化物。备选地，导电构件可以包括导电聚合物。第一传感器可以是应变计传感器。根据本发明的各种实施方式，提供了一种装置，包括显示器装置，其包含用于向 用户提供信息的图像元素阵列；用于感应由用户施加到显示器的力的第一传感器装置，该 第一传感器装置包括在图像元素阵列的至少一部分上方延伸的基本上透明的导电构件并 且经配置可由用户使其形变，第一传感器装置用于提供与导电构件的形变相关联的输出。该装置可以进一步包括用于感应用户对显示器输入的位置以及提供与感应到的 用户输入位置相关联的输出的第二传感器装置。
为了更好地理解本发明的各种实施方式，现将仅以示例的方式参考附图，其中图1示出了根据本发明的各种实施方式的装置的示意图；图2A示出了根据本发明的各种实施方式的触摸屏显示器的示意平面图；图2B示出了图2A中示出的触摸屏显示器的示意横断面侧视图；图3示出了根据本发明的各种实施方式的触摸屏显示器的示意横断面侧视图；图4A示出了根据本发明的各种实施方式、在图3中示出的第一传感器的平面视图；图4B示出了根据本发明的各种实施方式、在图3中示出的第二传感器的平面视 图；以及图5示出了根据本发明的各种实施方式的用于制造装置的过程的流程图。
具体实施例方式图1、图2A、图2B、图3和图4A示出了装置10，包括包含图像元素阵列34的显示器30，该图像元素阵列34可配置以向用户提供信息；用于感应由用户施加到显示器30的 力的第一传感器32，该第一传感器32包括在图像元素阵列34的至少一部分上方延伸的基 本上透明的导电构件46并且经配置可由用户使其形变，经配置的第一传感器32用于提供 与导电构件46的形变相关联的输出。图1示出了装置10的各种实施方式的示意图。更详细地，装置10包括外壳12，其 包裹了控制器14、存储器16、触摸屏显示器18、音频输出设备20、音频输入设备22、收发器 24、天线布置26和用户输入设备28。如下所述，措辞“连接”和“耦合”以及它们的派生词表示操作地连接/耦合。应 当理解，可以存在任何数量的介入组件或其组合(包括没有介入组件)。装置10可以是任何电子设备，例如可以是便携式电子设备(诸如移动蜂窝电话)； 街机游戏控制台；自动出纳机(ATM)或电视机。应当理解，至少某些上述特征可以包括或者 可以不包括在不同的电子设备中。在如下参考图1详细描述的实施方式中，装置10是移动 蜂窝电话。控制器14可以是任何合适的处理器，并且在此实施方式中是微处理器。控制器14 配置成用于对存储器16进行读取和写入。存储器16可以是任何合适的存储器，例如可以是 永久内置存储器(诸如快闪存储器)或者可以是可移除存储器(诸如硬盘、安全数字(SD) 卡或微型驱动器)。触摸屏显示器18包括显示器30和传感器32。显示器30耦合至控制器14用于接 收和显示数据。控制器14可以从存储器16读取数据并且将其提供给显示器30用于向蜂 窝电话10的用户显示。显示器16可以是任何合适的显示器，例如可以是薄膜晶体管(TFT) 显示器、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器(例如，有机发光二极管(OLED)显示 器)或阴极射线管(CRT)显示器。传感器32配置成用于感应用户施加到触摸屏显示器18上的力，并且将与感应到 的力相关联的控制信号输出至控制器14。控制器14配置成利用从传感器32接收到的控制 信号来控制显示器30。传感器32会在下面的段落中参考图2更详细地进行论述。应当理解，措辞“触摸屏显示器”并不将触摸屏显示器18限于仅能够感应到来自 用户的指尖的输入。用户可以利用任何合适的装置(例如，触摸屏笔)来将输入提供给触 摸屏显示器18。控制器14布置以用于向音频输出设备22提供音频数据。音频输出设备22布置 以用于将音频数据转换成蜂窝电话10的用户能听见的声波。音频输出设备22例如可以是 扬声器。音频输入设备20布置以用于将声波(例如，用户的声音)转换成用于输入至控制 器14的电子信号。在此实施方式中，音频输入设备20是麦克风。收发器24连接至天线布置26和控制器14。控制器14布置以用于向收发器24提 供数据。收发器24布置以用于对数据进行编码并将其提供给天线布置26来发射。天线布 置26布置以用于将经编码的数据作为无线电信号进行发射。同样地，天线布置26布置以 用于接收无线电信号。天线布置26继而将接收到的无线电信号提供给将无线电信号解码 成数据的收发器24。收发器24继而将数据提供给控制器14。在此实施方式中，无线电信 号具有许可的蜂窝频段内(例如，在全球移动通信系统(GSM)频段(例如，900MHz)内)的频率。在各种实施方式中，移动蜂窝电话10还可以包括用户输入设备28，该设备可由用 户操作来将控制信号提供给控制器14。用户输入设备28可以用于补充由触摸屏显示器18 提供的控制。图2A和图2B示出了根据本发明的各种实施方式的包括显示器30和传感器32的 触摸屏显示器18。其中图2A和图2B中所示的特征类似于图1中所示的那些特征，并且使 用了相同的参考标号。显示器30包括配置成用于向触摸屏显示器18的用户提供信息的图像元素(像 素)阵列34，以及绕图像元素阵列34外围延伸的框架36。为了清楚起见，仅在图2A中示 出图像元素阵列34的子集38，并且应当理解图像元素阵列34延伸至阵列34与框架36之 间的边界。如图2B所示，传感器32覆盖了显示器30，以便当用户查看显示器30时，传感器 32位于显示器30与用户之间。可以将传感器32经由胶层41耦合至显示器30。将透明窗 口 42 (例如包括玻璃)经由胶层44耦合至传感器32并且覆盖传感器32。窗口 42基本上 是透明的，从而允许用户透过窗口 42查看显示器30。现在参考图2A，传感器32包括基本上透明的导电构件46，该构件在图像元素阵列 34的至少一部分上方延伸。在此实施方式中，导电构件46是在两个端点之间延伸的导电 轨迹，并且以弯曲配置进行布置。应当理解，在其他实施方式中导电构件46可以具有其他 配置。导电构件46包括基本上透明的导电材料，诸如铟锡氧化物、铝掺杂氧化锌或者导电 聚合物如聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)或聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯 (盐))。传感器32是应变计传感器，并且可操作用于感应由用户施加到触摸屏显示器18 的力。当用户向触摸屏显示器18的窗口 42施力时，可以使导电构件46发生形变。应当理 解，导电构件46的形变程度依赖于(至少部分依赖于)用户施力的位置，并且如果用户直 接在导电构件46之上提供力，那么导电构件46的形变可能被最大化。导电构件46的形变改变了尺寸从而改变了导电构件46的电阻。在使用中，可以 施加跨导电构件46的固定电压，并且当导电构件46形变时，该形变作为导电构件电阻(例 如，可以利用惠斯通桥电路来确定电阻)上的改变而被感应到。接着由传感器32将此信息 作为控制信号输出至控制器14。依赖于导电构件46形变的程度，该输出控制信号可以是变 化的。在图2A中，将图像元素阵列34配置成用于将文本“A B C”、按钮40和与该按钮 40相关联的文本“继续”传达给用户。导电构件46覆盖形成按钮46图案的图像元素阵列。 为了执行“继续”按钮40，用户可以向覆盖了按钮40图案的窗口 42的一部分提供力，从而 使导电构件46形变。传感器32感应导电构件46的形变并且将输出控制信号提供至控制 器14。控制器14从传感器32接收控制信号并且可以确定该控制信号是否高于预定阈值。 如果控制信号高于预定阈值，那么控制器14将提供的力识别为用户输入并且控制显示器 30将不同的信息提供给装置10的用户。如果控制信号低于预定阈值，那么控制器14不将 提供的力识别为用户输入并且不将控制信号提供给显示器30。本发明的实施方式提供了如下优势，其中由于传感器32的导电构件46基本上是透明的，因此可以将其配置成用于覆盖图像元素阵列34的任何部分，而不会给由图像元素 阵列34传达的信息的视觉质量带来任何严重的恶化。如果厂商意识到触摸屏显示器18的 特定部分将接收大量的用户输入，那么可以将导电构件46布置成延伸至显示器18的特定 部分。这可以产生更灵敏的触摸屏显示器18，这是因为导电构件46直接位于用户最有可能 提供输入力的位置下。图3示出了触摸屏显示器18的另一实施方式的横断面侧视图。其中图3中所示 的特性类似于图1、图2A和图2B中所示的那些特性，并且使用了相同的参考标号。触摸屏显示器18包括显示器30、第一传感器32、第二传感器48和基本上透明的 窗口 42，并且位于装置10外壳12中的空缺50内。将触摸屏显示器18进行布置以便窗口 42的上表面52与外壳12的外表面54基本上齐平。显示器30经由胶层41耦合至第一传 感器32 ；第一传感器32经由胶层56耦合至第二传感器48以及第二传感器48经由胶层58 耦合至窗口 42。图4A示出了第一传感器32的平面视图，其包括基本上透明的导电构件46，该构件 在两个端点之间延伸并且以弯曲配置进行布置。第一传感器32类似于图2A和图2B中所 示的传感器32，但不同之处在于导电构件46基本上覆盖了整个显示器30的图像元素阵列 34。参考图3和图4B，第二传感器48可以是用于确定用户在触摸屏显示器18上输入 位置的任何合适的传感器。例如，第二传感器48可以是电容式触摸传感器、红外传感器、表 面声波(SAW)传感器、光学成像传感器、分散信号技术传感器、声脉冲识别传感器、衰减全 内反射传感器或电阻传感器。将第二传感器48配置成用于确定用户在触摸屏显示器18上 的输入位置，并且将此信息作为控制信号提供给控制器14。在其中第二传感器48是电容式触摸传感器的实施方式中，电容式触摸传感器48 包括在基本上整个图像元素阵列34上方延伸的导电轨迹60并且包括铟锡氧化物。电容式 触摸传感器在触摸屏显示器领域是众所周知的，因此这里将不再对其进行详细论述。简略 地，将电流提供给生成电容式基准状态的导电轨迹60。当具有电容的物体(例如，用户的手 指)接近导电轨迹60时，导电轨迹60的电容式基准状态被改变。将电容式基准状态的改 变输出至控制器14，该控制器14继而确定用户输入的位置。可以将第一传感器32的导电构件46布置成用于向电容式传感器48提供地平面。 如果导电构件46轨迹部分之间的空间被选择成以便它们小于从装置10中射出的电磁信号 的波长，那么导电构件46可以作为电容式传感器48的电磁屏蔽并且防止从装置中射出的 电磁信号与电容式传感器48的操作进行干涉。这提供了优势，因为可以不再需要向电容式 传感器提供单独的地平面。这样可以减少触摸屏显示器18的尺寸和成本。本发明的实施方式提供了优势，因为第一传感器32可以用于验证由第二传感器 48对用户输入的检测。在第二传感器是电容式触摸传感器的实施方式中，电容式触摸传感 器可以将控制信号提供给控制器14，指示用户在特定位置提供了输入(电容式触摸传感器 通常很灵敏，仅需要用户与触摸屏显示器做出轻微的物理接触)。控制器14可以通过将其 与从第一传感器32接收到的输出比较来确定此信息是否正确。如果来自第一传感器32的 输出高于预定阈值，则控制器14将第二传感器48提供的信息识别为用户输入并且相应地 控制显示器30 (例如，提供不同信息给用户)。如果从第一传感器32接收到的输出低于预定阈值，则控制器14忽略第二传感器提供的信息并且不将感应到的位置登记为用户输入。本发明的实施方式还提供了优势，因为来自第一传感器32的可变输出可以用于 对显示在显示器30上的图形用户接口提供可变控制。例如，如果控制器14控制显示器30 提供三维图形用户接口，那么使用第二传感器48可以提供对在第一轴和第二正交轴中用 户查看的控制。使用第一传感器32可以提供对在第三轴(正交于第一轴和第二轴)中用 户查看的控制。附加地，依赖于是否向触摸屏显示器18分别施加了更大或更小的力，控制 器14可以将在图形用户接口中的用户查看更快或更慢地移动。图5示出了根据本发明的各种实施方式用于制备装置的过程的流程图。在框62 处，提供了显示器30、第一传感器32、控制器14和可选地第二传感器48。在框64处，第一传感器32的基本上透明的导电构件46配置成在图像元素阵列34 的至少一部分上方延伸。另外，如上面段落所述，还可以将导电构件46配置成用于向电容 式第二传感器48提供地平面。此外，可以将第一传感器32的导电构件46置于用户最有可 能向显示器30的图像元素阵列34提供力的位置。还可以将第一传感器32的导电构件46 布置成在基本上显示器的所有图像元素上方延伸。在框66处，控制器14配置成用于从第一传感器32接收输出并且如果来自第一传 感器的输出高于预定阈值，则将施加到显示器的力识别为用户输入。附加地或者可替代地， 可以将控制器14配置成用于根据从第一传感器32接收到的输出可变地控制显示在显示器 30上的图形用户接口(例如，来自第一传感器32的可变输出可以用于控制三维图形用户接 口中给定轴上的速度)。以特定顺序示出的框并不意味着针对框所要求或优选的顺序，框的顺序和布置可 以改变。虽然参考各种示例在先前的段落中描述了本发明的实施方式，但是应当理解可以 对给定的示例进行修改而不脱离本发明所要求的范围。例如，触摸屏显示器18可以包括多 个可以用于确定用户输入到触摸屏显示器18的位置和力的第一传感器32。除了明确描述的组合，先前描述中的所述特征还可以组合使用。虽然参考某些特征对功能进行了描述，但是那些功能还可以由描述过的或没有描 述过的其他特征来执行。虽然参考某些实施方式对特征进行了描述，但是那些特征还可以在描述过的或没 有描述过的其他实施方式中出现。虽然前述说明书中着重强调了那些认为是特别重要的本发明的特征，但是应当理 解本申请要求关于之前涉及的和/或附图中示出的、无论是否对其进行特别强调的任何特 征或其组合的保护。
权利要求
一种装置，包括显示器，其包括可配置以向用户提供信息的图像元素阵列；配置用于感应由所述用户施加到所述显示器的力的第一传感器，所述第一传感器包括基本上透明的导电构件，所述导电构件在所述图像元素阵列的至少一部分上方延伸并且配置为可由所述用户使其形变，所述第一传感器被配置为用以提供与所述导电构件的形变相关联的输出。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括配置用于从所述第一传感器接收输出的控 制器，所述控制器被配置为用于如果来自所述第一传感器的输出高于预定阈值，则将施加 到所述显示器的力识别为用户输入。
3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括配置用于从所述第一传感器接收输出的控 制器，所述控制器被配置为用于根据从所述第一传感器接收到的输出可变地控制显示在所 述显示器上的图形用户接口。
4.根据先前权利要求的任意一项所述的装置，进一步包括第二传感器，其配置用于感 应所述用户对所述显示器输入的位置以及用于提供与感应到的用户输入的位置相关联的 输出。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二传感器是电容式触摸传感器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一传感器的导电构件被配置为用于向所述 电容式触摸传感器提供地平面。
7.根据先前权利要求的任意一项所述的装置，其中所述第一传感器的导电构件可置于 所述用户最有可能向所述显示器图像元素阵列提供力的位置。
8.根据先前权利要求的任意一项所述的装置，其中所述第一传感器的导电构件被配置 为用于在基本上所述显示器的所有图像元素上方延伸。
9.根据先前权利要求的任意一项所述的装置，其中所述导电构件包括铟锡氧化物。
10.根据权利要求1至8的任意一项所述的装置，其中所述导电构件包括导电聚合物。
11.根据先前权利要求的任意一项所述的装置，其中所述第一传感器是应变计传感器。
12.一种便携式电子设备，包括根据先前权利要求的任意一项所述的装置。
13.一种模块，包括根据权利要求1至11的任意一项所述的装置。
14.一种方法，包括提供显示器，所述显示器包括可配置以向用户提供信息的图像元素阵列；用于感应由 所述用户施加到所述显示器的力的第一传感器，所述第一传感器包括基本上透明的导电构 件；以及将所述导电构件进行配置以在所述图像元素阵列的至少一部分上方延伸并且配置可 为由所述用户使其形变，所述第一传感器被配置为用于提供与所述导电构件的形变相关联 的输出。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括提供配置用于从所述第一传感器接收 输出的控制器；以及将所述控制器配置成用于如果来自所述第一传感器的输出高于预定阈 值，则将施加到所述显示器的力识别为用户输入。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括提供配置用于从所述第一传感器接收输 出的控制器，将所述控制器进行配置以根据从所述第一传感器接收到的输出可变地控制显示在所述显示器上的图形用户接口。
17.根据权利要求14至16的任意一项所述的方法，进一步包括提供第二传感器，所述 第二传感器配置用于感应所述用户对所述显示器输入的位置以及用于提供与感应到的所 述用户输入的位置相关联的输出。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二传感器是电容式触摸传感器。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将所述第一传感器的导电构件配置成用 于向所述电容式触摸传感器提供地平面。
20.根据权利要求14至19的任意一项所述的方法，进一步包括将所述第一传感器的导 电构件置于所述用户最有可能向所述显示器图像元素阵列提供力的位置。
21.根据权利要求14至20的任意一项所述的方法，进一步包括将所述第一传感器的导 电构件配置成用于在基本上所述显示器的所有图像元素上方延伸。
22.根据权利要求14至21的任意一项所述的方法，其中所述导电构件包括铟锡氧化物。
23.根据权利要求14至21的任意一项所述的方法，其中所述导电构件包括导电聚合物。
24.根据权利要求14至23的任意一项所述的方法，其中所述第一传感器是应变计传感
25.一种装置，包括显示器装置，包括图像元素阵列，用于向用户提供信息；用于感应由所述用户施加到所述显示器的力的第一传感器装置，所述第一传感器装置 包括基本上透明的导电构件，所述导电构件在所述图像元素阵列的至少一部分上方延伸并 且被配置为可由所述用户使其形变，所述第一传感器装置用于提供与所述导电构件的形变 相关联的输出。
26.根据权利要求25所述的装置，进一步包括第二传感器装置，其用于感应所述用户 对所述显示器输入的位置以及用于提供与感应到的所述用户输入的位置相关联的输出。
全文摘要
一种装置包括显示器，其包括可配置以向用户提供信息的图像元素阵列；用于感应由用户施加到显示器的力的第一传感器，该第一传感器包括在图像元素阵列的至少一部分上方延伸的基本上透明的导电构件并且经配置可由用户使其形变，经配置的第一传感器用于提供与导电构件的形变相关联的输出。
文档编号G06F3/041GK101932991SQ200980103525
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月14日 优先权日2008年1月30日
发明者A·罗宾森, D·凯勒, G·克雷, I·哈芬登 申请人:诺基亚公司