输入接口、便携式电子装置以及制造输入接口的方法
【专利摘要】一种输入接口，该输入接口包括触摸传感器面板，该触摸传感器面板具有表面和设置在该表面上的第一传感器装置，该第一传感器装置用于以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置。透明窗口构件沿垂直于所述触摸传感器面板的所述表面的方向偏离所述表面。第二传感器装置置于所述表面与所述透明窗口构件之间。所述第二传感器装置被设置成感测通过所述触摸动作并朝着所述触摸传感器面板推动所述窗口构件而施加的垂直于所述表面的力的大小。
【专利说明】输入接口、便携式电子装置以及制造输入接口的方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及输入接口、具有输入接口的便携式电子装置，以及制造输入接口的方法。本申请具体涉及这样的输入接口，即该输入接口包括被设置成以二维空间分辨率来感测触摸动作的触摸面板传感器。
【背景技术】
[0002]便携式电子装置提供了持续增强的功能。随着便携式电子装置中提供的日益增加的处理能力和功能，日益增长的挑战是，提供允许按直观方式来控制多种功能的输入接口。感测触摸动作的触摸传感器面板增强了用户可以与便携式电子装置交互的方式。触摸传感器面板可以被设置成，使得它们提供有关用户触摸窗口的位置的信息。触摸传感器面板可以被设置成，辨别使用几个手指来同时作用于触摸传感器面板的不同区域的多触摸场景，和/或来跟踪用户手指横跨窗口的移动。这种检测能力允许按这样的方式来控制便携式电子装置的不同功能，即，一个或多个触摸动作的位置，或用户手指横跨窗口的移动图案可以编码不同控制命令。该触摸动作的二维位置是被估算以控制便携式电子装置的操作的输入数据。
[0003]用于进一步增强输入接口的操作的一种方法是，获得有关用户接触输入接口的窗口的区域尺寸的信息。该区域的尺寸提供有关用户对着窗口放置其手指的方式的信息。为了例示，可以根据用户是否对着窗口较强或不太强地推按，或者是否对着窗口放置更小或更大手指来改变致动触摸传感器面板的区域。虽然该方法不需要单独的传感器并根据触摸窗口的区域尺寸导出附加信息，但其具有缺点。辨别用户用其食指很轻地还是用其小指很重地推压窗口可能是具有挑战性的或者是不可能的。当用户对着窗口放置刚性物体(如笔型装置)时，固有地，以常规触摸传感器难于导出限定触摸动作的位置的、除了两个空间坐标以外的其它信息。
【发明内容】
[0004]本领域存在针对致力于解决上述缺点中的一些缺点的输入接口、便携式电子装置以及制造输入接口的方法的持续需要。具体来说，本领域存在针对允许导出有关用户致动触摸板的附加信息的输入接口、便携式电子装置以及制造输入接口的方法的持续需要。还存在针对可以按适度附加成本来制造这种输入接口的需要。
[0005]根据一实施方式，提供了一种输入接口。所述输入接口包括触摸传感器面板，该触摸传感器面板具有表面和设置在该表面上的第一传感器装置，该第一传感器装置用于以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置。所述输入接口包括透明窗口构件，该透明窗口构件沿垂直于所述触摸传感器面板的所述表面的方向偏离所述表面。所述输入接口包括第二传感器装置，该第二传感器装置置于所述表面与所述透明窗口构件之间，所述第二传感器装置被设置成感测通过所述触摸动作并朝着所述触摸传感器面板推动所述窗口构件而施加的垂直于所述表面的力的大小。[0006]所述第二传感器装置可以包括设置在所述触摸传感器面板的所述表面上的多条导电迹线。
[0007]所述第一传感器装置可以包括设置在所述表面的中心区域上的导电图案。所述第二传感器装置的所述多条导电迹线可以设置在所述表面的、包围所述中心区域的外周区域上。
[0008]可以在所述中心区域与所述外周区域之间形成有间隔区域。所述间隔区域可以环绕所述中心区域延伸。
[0009]所述第一传感器装置可以包括设置在所述表面的所述中心区域上的另外的导电迹线。所述多条导电迹线和所述另外的导电迹线可以由相同材料形成。所述多条导电迹线和所述另外的导电迹线可以同时形成。所述多条导电迹线和所述另外的导电迹线可以在同一印制工序中形成。
[0010]所述输入接口可以包括芯片，该芯片耦接至所述导电图案以确定所述触摸动作的位置。所述芯片还可以耦接至所述多条导电迹线以确定所述力的大小。
[0011]所述第二传感器装置可以包括置于所述表面与所述透明窗口构件之间的力感测材料，所述力感测材料覆盖所述多条导电迹线中的至少两条导电迹线。所述力感测材料可以通过印制而涂敷到所述表面上。
[0012]所述力感测材料可以具有接触所述表面的第一面和接触所述透明窗口构件的第二面。所述力感测材料可以桥接所述透明窗口构件与所述触摸传感器面板的所述表面之间的空间。
[0013]所述第一面和所述第二面可以以所述力感测材料的高度隔开。可以在所述导电图案与所述透明窗口构件之间插入有透明材料层，所述透明材料层具有小于或等于所述力感测材料的高度的另一高度。所述透明材料层可以是光学透明粘合剂或紫外线(UV)固化粘合剂。
[0014]所述力感测材料可以弹性变形，并且可以具有根据变形而改变的电特性。所述力感测材料可以具有根据变形而改变的电阻，以使所述多条导电迹线中的两条导电迹线之间的力感测材料的电阻根据所施加的力而改变。
[0015]所述触摸传感器面板可以具有第一侧面和第二侧面，所述第二侧面以第一距离平行于所述第一侧面延伸。所述透明窗口构件可以具有另一第一侧面和另一第二侧面，所述另一第二侧面以第二距离平行于所述另一第一侧面延伸，所述第二距离等于所述第一距离。
[0016]所述触摸传感器面板可以具有第三侧面和第四侧面，所述第四侧面以第三距离平行于所述第三侧面延伸，所述第三侧面和所述第四侧面垂直于所述第一侧面。所述透明窗口构件可以具有另一第三侧面和另一第四侧面，所述另一第四侧面以第四距离平行于所述另一第三侧面延伸，所述另一第三侧面和所述另一第四侧面垂直于所述另一第一侧面，并且所述第四距离等于所述第三距离。
[0017]所述触摸传感器面板可以具有外边界，而所述透明窗口构件可以具有另一外边界，所述另一外边界与所述外边界齐平。所述触摸传感器面板和所述透明窗口可以具有相同形状。
[0018]所述输入接口还可以包括密封材料，所述密封材料置于所述触摸传感器面板与所述透明窗口构件之间。所述密封材料可以包围所述第二传感器装置的多条导电迹线和所述第一传感器装置的所述导电图案。所述密封材料可以是光学透明粘合剂或UV固化粘合剂。所述密封材料可以形成环封。
[0019]所述透明窗口构件和所述触摸传感器面板可以彼此平行延伸。所述透明窗口构件和所述触摸传感器面板可以彼此按一定距离延伸。
[0020]根据另一实施方式，提供了一种便携式电子装置。所述便携式电子装置包括具有支撑区域的外壳。所述便携式电子装置包括输入接口。所述输入接口包括触摸传感器面板，该触摸传感器面板具有表面和设置在该表面上的第一传感器装置，该第一传感器装置用于以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置。所述输入接口包括透明窗口构件，该透明窗口构件沿垂直于所述触摸传感器面板的所述表面的方向偏离所述表面。所述输入接口包括第二传感器装置，该第二传感器装置置于所述表面与所述透明窗口构件之间，所述第二传感器装置被设置成感测通过所述触摸动作并朝着所述触摸传感器面板推动所述窗口构件而施加的垂直于所述表面的力的大小。所述触摸传感器面板接合至所述支撑区域。
[0021 ] 所述输入接口可以是根据任何一个实施方式的输入接口。
[0022]所述触摸传感器面板可以具有与所述表面相反的另一表面，所述另一表面的外边界被紧固至所述支撑区域。
[0023]所述触摸传感器面板可以置于所述透明窗口构件与所述支撑区域之间。所述支撑区域可以是包围所述便携式电子装置的外壳中的开口的肩状部。
[0024]所述便携式电子装置还可以包括处理装置。所述输入接口包括芯片，该芯片耦接至所述导电图案以确定所述触摸动作的位置，所述芯片还耦接至所述第二传感器装置的多条导电迹线以确定通过所述触摸动作施加的力的大小。所述处理装置可以与所述芯片通过接口连接，并且可以被设置成根据所述触摸动作的位置和由所述触摸动作施加的力的大小两者来控制所述便携式电子装置的操作。
[0025]所述输入接口可以包括设置有所述芯片的柔性印制电路，所述柔性印制电路具有连接部，该连接部用于向所述处理装置提供所述触摸动作的位置和所述力的大小。
[0026]根据另一实施方式，提供了一种制造输入接口的方法。将第一导电迹线形成在触摸传感器面板的一表面的中心区域上，以提供第一传感器装置。所述第一传感器装置被设置成以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置。将第二导电迹线形成在所述表面的外周区域上，以提供第二传感器装置。所述第二传感器装置被设置成，感测通过所述触摸动作施加的力的大小。形成有第二导电迹线的外周区域可以包围所述表面的中心区域。可以将力感测材料涂敷到所述第二导电迹线上。可以将透明窗口构件接合至所述触摸传感器面板，以使所述透明窗口构件沿垂直于所述表面的方向偏离所述触摸传感器面板，并且使得所述第二传感器装置置于所述触摸传感器面板与所述透明窗口构件之间。
[0027]所述第一导电迹线和所述第二导电迹线可以由相同材料形成。所述第一导电迹线和所述第二导电迹线可以同时形成。所述第一导电迹线和所述第二导电迹线可以在同一印制工序中形成。
[0028]所述力感测材料可以通过印制来涂敷。所述力感测材料可以弹性变形。所述力感测材料可以具有根据变形而改变的电特性。
[0029]不同实施方式的所述输入接口、便携式电子装置以及方法允许感测力的大小。力的测量提供了附加信息，补充限定所述触摸致动的位置的X坐标和I坐标。即使用户将诸如笔型装置的刚性物体放置在所述透明窗口构件上，也可以确定力。将力的大小量化的所述附加信息可以在控制便携式电子装置的操作中使用。利用所述触摸动作的力作为附加信息源，由此可以增强用户可以与所述便携式电子装置交互的方式。所述便携式电子装置的操作还可以按直观方式控制，考虑了用户推压所述透明窗口构件的强度。
[0030]与形成所述第二传感器装置相关的成本是适度的。所述第二传感器装置被置于所述触摸传感器面板与所述透明窗口构件之间。这允许例如在还形成所述第一传感器装置的导电迹线的同一工序台中，有效地形成所述第二传感器装置的导电迹线。
[0031]要明白的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面仍要说明的特征不仅可以在所指示的相应组合中使用，而且还可以在其它组合中或孤立地使用。上述方面和实施方式的特征在其它实施方式中可以彼此组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]当结合附图阅读时，根据下面的详细描述，本发明的前述和附加特征以及优点将变明白，在附图中，相同的参考标号指相同元件。
[0033]图1是根据一实施方式的便携式电子装置的正视图。
[0034]图2是图1的便携式电子装置的示意性框图。
[0035]图3是按局部截面图示出根据一实施方式的输入接口的、贯穿便携式电子装置的截面图。
[0036]图4是截面图形式的、输入接口的细节图。
[0037]图5是根据一实施方式的用户接口的触摸传感器面板的平面图。
[0038]图6是示出根据一实施方式的用户接口的触摸传感器面板和透明窗口构件的组合的立体图。
[0039]图7是根据一实施方式的用户接口的触摸传感器面板的平面图。
[0040]图8是根据一实施方式的便携式电子装置执行的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面，将参照附图对本发明的实施方式进行详细描述。要明白的是，对实施方式的下列描述不按限制性意义来看待。本发明的范围不是旨在受下面描述的实施方式或者受附图限制，这些实施方式或附图仅被视为例示性的。
[0042]附图将被视为示意性表述,而且图中例示的元件不必按比例示出。相反地，不同元件被表示成，使得它们的功能和一般目的对本领域技术人员来说变得明白。图中所示或本文描述的功能模块、装置、组件或者其它物理或功能单元之间的任何连接或耦接也可以通过间接连接或耦接来实现。组件之间的耦接还可以通过无线连接来建立。功能模块可以按硬件、固件、软件，或其组合来实现。虽然一实施方式的具有输入接口的便携式电子装置可以是无线通信装置、个人数字助理、或具有通信能力的其它便携式装置，但该输入接口不限于在这类通信装置中使用。
[0043]不同实施方式的特征可以彼此组合，除非另有明确指明。
[0044]将对具有输入接口的便携式电子装置进行描述。该输入接口具有第一传感器装置，以按空间分辨方式检测触摸动作的位置。该第一传感器装置可操作为触摸传感器。该输入接口另外具有与第一传感器装置分离的第二传感器装置，并且该第二传感器装置被设置成感测所述触摸动作施加的力的大小。该第二传感器装置置于透明窗口构件与触摸传感器面板之间。如将参照附图进行更详细描述的，第二传感器装置可以具有多条导电迹线和可弹性变形的力感测材料。
[0045]图1是便携式电子装置I的正视图，而图2是便携式电子装置I的示意性框图表述。该便携式电子装置I具有输入接口 3。输入接口 3包括:用于感测输入接口上的触摸动作的位置的第一传感器装置，和用于感测触摸动作所施加的力的第二传感器装置。输入接口 3可以包括显示器，由此实现触敏屏。便携式电子装置I具有耦接至输入接口 3的处理装置4。处理装置4可以是一个处理器，或者可以包括多个处理器，诸如主处理器11和图形处理单元12。处理装置4可以执行处理和控制操作。处理装置4可以被设置成，使得至少在一些操作模式下，其基于触摸动作的位置和该触摸动作所施加的力两者，来控制便携式电子装置I的操作。处理装置4可以根据存储在存储器5中的指令代码，控制便携式电子装置I的操作。
[0046]便携式电子装置I可以操作为便携式电子装置，例如，蜂窝电话、个人数字助理或类似。便携式电子装置I可以包括用于话音通信的部件，这些部件可以包括:麦克风6、扬声器7，以及用于与无线通信网络通信的无线通信接口 9。除了输入接口 3以外，便携式电子装置I可以具有单独的硬键8，如功能键和/或控制键。
[0047]参照图3至图7，对输入接口 3的构造和操作进行更详细说明。
[0048]图3示出了沿图1中的线II1-1II贯穿便携式电子设备的局部截面图。
[0049]用户接口 3设置在便携式电子装置I的外壳10的开孔中。外壳10可以由多个部件构成，如第一壳13、第二壳14以及中间壁15,它们彼此接合。第一壳13限定设置输入接口 3的开孔。在该开孔外周处，第一壳13具有支撑区域16。该支撑区域16支撑输入接口
3。当用户压在输入接口 3上时，支撑区域16还用作提供作用在输入接口 3上的反作用力的力支撑区域。
[0050]该输入接口 3总体上具有触摸传感器面板21和透明窗口构件22。触摸传感器面板21的表面30面朝透明窗口构件22。该透明窗口构件22沿垂直于表面30的方向偏离表面30。因此，透明窗口构件22和触摸传感器面板21彼此平行地并且彼此以一定距离延伸。在表面30上，形成有第一传感器装置。该第一传感器装置被设置成以两个空间维度以空间分辨方式感测触摸动作的位置。第一传感器装置可以被设置成提供有关用户推压输入接口 3的X坐标和y坐标的信息。第一传感器装置例如可以被设置为电容式或电阻式触摸传感器。
[0051]表面30上设置了第二传感器装置。该第二传感器装置可以包括位于表面30上的多条导电迹线。该多条导电迹线允许测量力感测材料43的电特性。该力感测材料43置于触摸传感器面板21与透明窗口构件22之间。该力感测材料43桥接触摸传感器面板21与透明窗口构件22之间的空间。该力感测材料43可以接触触摸传感器面板21和透明窗口构件22两者。当力感测材料43响应于施加到用户接口 3上的力而变形时，多条导电迹线允许测量所产生的电特性变化。可以根据该电特性或电特性的变化导出力的大小。为了例示，可以测量第一传感器装置的一对导电迹线之间的电阻。该电阻可以根据覆盖在该对导电迹线上的力感测材料43的密度而改变。
[0052]该第一传感器装置位于表面30的外周区域处。第二传感器装置的、用于测量力的大小的多条导电迹线和第一传感器装置的其它导电迹线可以空间上分离。第二传感器装置的该多条导电迹线可以由和第一传感器装置的该其它导电迹线相同的材料制成。第一传感器装置的导电迹线和第二传感器装置的多条导电迹线可以由银制成。
[0053]透明窗口构件22可以经由触摸传感器面板21接合至外壳10。触摸传感器面板21可以置于透明窗口构件22与将输入接口 3接合至外壳10的支撑区域16之间。触摸传感器面板21可以通过粘合剂材料24紧固至支撑区域16。该粘合剂材料24例如可以是双面胶带。该粘合剂材料24可以不如力感测材料43有弹性。粘合剂材料24的体积模量可以大于力感测材料43的体积模量。
[0054]透明材料层25可以设置在表面30的中心区域与透明窗口构件22之间。该层25可以由光学透明粘合剂或UV固化粘合剂制成。密封材料26可以设置在触摸传感器面板21与透明窗口构件22之间的、表面30的外边界处。密封材料26也可以是光学透明粘合剂或UV固化粘合剂。密封材料26和透明层25可以在制造输入接口 3时同时形成。
[0055]输入接口 3还可以包括显示器23。显示器23可以是液晶显示器。显示器23可以通过粘合剂层27接合至触摸传感器面板21。该层27可以由光学透明粘合剂或UV固化粘合剂制成。可以在显示器23与中间构件15之间的、外壳的与显示器23相邻的内部中形成气隙29。可以将保护层28涂敷在透明窗口构件22的外表面上。
[0056]将参照图4至图7对输入接口 3的构造和第一传感器装置与第二传感器装置的构造进行更详细描述。
[0057]图4示出了图3中的在19处指示的输入接口 3的一部分，作为放大局部截面图。
[0058]第一传感器装置检测致动输入接口 3的位置。第一传感器装置可以被设置为电容式触摸传感器或电阻式触摸传感器。第一传感器装置包括设置在表面30的中心区域的导电图案31。该导电图案31可以被设置成使得其覆盖显示器23。该导电图案可以是菱形图案。该导电图案31可以由透明材料(如铟锡氧化物(ΙΤ0)、石墨烯(graphene)，或另外的透明材料)形成。另选地或者附加地，该导电图案31可以被形成得使得其不遮断从显示器23的像素发射的光。为了例示，该导电图案31可以包括导电材料的薄条，其被设置成使得它们位于显示器23的相邻像素边界上。该导电图案23因而不必由透明材料形成。该导电图案23允许从显示器23发射的光在输入接口的可视区域18中被看到。
[0059]第一传感器装置可以包括导电迹线32。该导电迹线32可以将导电图案31连接至集成半导体电路，如芯片。导电迹线32可以设置在表面30的中心区域中，但可以沿平行于表面30的方向偏离可视区域18。该可视区域18是由显示器23输出的光向用户透射的区域。透明材料层25可以被设置为导电图案31和导电迹线32的覆盖层。该层25可以具有垂直于表面30测量的高度或厚度，其小于或等于力感测材料43的高度或厚度。
[0060]第二传感器装置包括多条导电迹线41、42。可以使用两条以上的导电迹线41、42。该多条导电迹线41、42形成在触摸传感器面板21的表面30上。该多条导电迹线41、42可以形成在表面30的外周区域中。该多条导电迹线41、42可以形成在表30的、覆盖外壳的支撑区域16的区域中。
[0061]以触摸动作施加至输入接口 3的力朝着触摸传感器面板21推透明窗口构件22。透明窗口构件22可以相对于触摸传感器面板21位移。另选地或者附加地，透明窗口构件22和/或触摸传感器面板21可以响应于所施加的力而变形。所产生的位移或变形导致力感测材料43弹性变形。所产生的电特性变化可以经由多条导电迹线41、42感测出。所产生的变化允许定量地确定力20的大小。
[0062]为了例示而非限制，该力感测材料43可以是墨汁。该力感测材料43可以具有随着力感测材料43变得被压缩而改变的阻力。可以使用其它测量技术，如随着力感测材料43被压缩而响应于置于一对导电迹线之间的材料的介电常数变化的电容式感测。
[0063]第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的多条导电迹线41、42可以由相同材料制成。为了例示，第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的多条导电迹线41、42可以是银导电迹线。第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的多条导电迹线41、42可以在同一加工步骤中形成，例如，在制造输入接口 3时当将导电迹线印制到触摸传感器面板21上的时候形成。
[0064]第一传感器装置的导电迹线32还可以设置在多个不同平面中。第一传感器装置的一些导电迹线32可以直接位于表面30上，而其它一些导电迹线32可以位于表面30与透明窗口构件22之间的、偏离表面30的平面中。由此，可以形成导电迹线的分层结构，其中第一传感器装置的导电迹线32位于不同平面中，并且这些平面之间设置有绝缘材料。另选地或者附加地，第二传感器装置的多条导电迹线41、42也可以设置在不同平面中。可以形成分层结构，其中，第二传感器装置的多条导电迹线41、42沿多个不同平面延伸。可以将绝缘材料设置在这些平面之间。
[0065]如果第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的导电迹线41、42位于不同平面中，则可以存在第一传感器装置的一些导电迹线32和第二传感器装置的一些导电迹线41、42两者都位于的至少一个平面。位于同一平面的这种导电迹线可以同时形成。如果存在第一传感器装置的一些导电迹线32和第二传感器装置的一些导电迹线41、42位于的多个平面，则位于同一平面的这些导电迹线可以同时分别形成。
[0066]不仅印制第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的导电迹线41、42可以并行执行，而且其它工序也可以并行执行。为了例示，如果要将绝缘层涂敷在第一传感器装置的一些导电迹线32和第二传感器装置的导电迹线41、42两者上，则可以同时涂敷绝缘层。这允许在制造输入接口时，将第二传感器装置与第一传感器装置并行地形成。
[0067]可以将一个集成半导体电路(例如，一个芯片)既用于基于利用第一传感器装置取回的数据来确定触摸动作的位置，又用于基于利用第二传感器装置取回的数据来确定触摸动作所施加的力的大小。触摸面板传感器的芯片可以被重新配置，以利用第二传感器装置执行力的测量。该芯片可以是电连接至第二传感器装置(即，力传感器)的多条导电迹线的触摸传感器面板芯片。除了感测有关触摸动作的位置的信息以外，还可以执行固件升级，以将该芯片配置成执行力感测操作。
[0068]图5是根据一实施方式的输入接口的触摸传感器面板21的平面图。触摸传感器面板21可以在图1和图2的便携式电子装置I的输入接口 3中使用。
[0069]触摸传感器面板的、面朝透明窗口构件22的表面30具有中心区域35，该中心区域上设置有用于感测触摸动作的位置的第一传感器装置。在中心区域35的一部分36上形成有导电图案31。上面形成有导电图案31的该部分36可以覆盖在显示器上。导电图案31可以由各种导电材料(诸如铟锡氧化物(ITO)、石墨烯或适于形成电阻式或电容式触摸传感器的其它材料)或导电材料的组合形成。导电图案31可以贯穿该部分36而延伸。该导电图案31可以是菱形图案。
[0070]第一传感器装置的导电迹线32位于中心区域35的另一部分37上。该另一部分37可以围绕形成有导电图案31的部分36。导电迹线32电耦接至导电图案31和芯片51。虽然仅示出了有限数量的导电迹线32，但第一传感器装置的导电迹线32的数量可以相当大，以提供位置感测的良好空间分辨率。为了例示，如果导电图案31包括多个第一行和多个第二列，则可以存在针对导电图案31的每一行的至少一个导电迹线32和针对导电图案31的每一列的至少一个导电迹线32。
[0071]触摸传感器面板21延伸超出中心区域35。触摸传感器面板21的表面30的外周区域38在中心区域35的外侧延伸。该外周区域38可以完全包围中心区域35，以允许在输入接口的所有侧面执行力感测。在其它实现中，外周区域38可以仅沿触摸传感器面板21的一些边缘在中心区域35外侧延伸。
[0072]外周区域38支撑被设置成执行力感测的第二传感器装置。该第二传感器装置包括形成在外周区域38上的多条导电迹线41、42。该多条导电迹线41、42可以形成在覆盖显示器23的部分36的外部。导电迹线41、42于是不覆盖显示器23。力感测材料可以被设置成覆盖至少一对导电迹线41、42。该力感测材料可以沿围绕触摸传感器材料的中心区域35的线涂敷。该力感测材料还可以局部地涂敷，例如，沿着外周区域38的、沿触摸传感器面板21的纵侧面61延伸的一部分，沿着外周区域38的、沿触摸传感器面板21的横侧面64延伸的另一部分，以及/或沿外周区域38的、沿相对纵侧面62延伸的另一部分。
[0073]第二传感器装置的多条导电迹线41、42可以连接至同一芯片51，该同一芯片还估计经由第一传感器装置的导电迹线31上取回的信号。芯片51是集成半导体电路，其可以执行基于导电迹线41、42上的信号既检测触摸动作的位置又感测力的大小的操作。在其它实施方式中，可以使用利用用于力感测的专用芯片的其它构造。
[0074]芯片51被设置在柔性印制电路50上。该柔性印制电路50还具有用于力感测操作的导电连接。将连接部52形成在柔性印制电路50上，以连接芯片51与便携式电子装置I的、使用输入接口的处理装置4。芯片51可以通过连接部52向处理装置4提供表示发生触摸动作的位置的信息。芯片51可以另外向处理装置4提供表示触摸动作所施加的力的大小的信息。
[0075]第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的多条导电迹线41、42都设置在触摸传感器面板21的同一表面上。这允许按成本效益方式形成第二传感器装置。为了例示，第二传感器装置的多条导电迹线41、42和第一传感器装置的导电迹线31、32都可以通过印制形成。第二传感器装置的多条导电迹线41、42和第一传感器装置的导电迹线31、32可以在一个印制工序中形成。第二传感器装置的多条导电迹线41、42和第一传感器装置的导电迹线31、32可以同时形成。可以将力感测材料涂敷到第二传感器装置的多条导电迹线41、42上。该力感测材料可以是具有根据密度而改变的电特性的墨汁。针对这种材料的一个实施例是从UCCTW可获的商标名为UNEO的墨汁。存在可以用作力感测材料的多种其它可弹性变形材料。
[0076]可以将由光学透明粘合剂或另一密封材料(如UV固化粘合剂)制成的环封涂敷在外周区域38四周。
[0077]可操作为执行力感测的第二传感器装置置于触摸传感器面板21与透明窗口构件22之间。触摸传感器面板21的横向尺度可以与透明窗口构件22的横向尺度匹配。触摸传感器面板21可以具有和透明窗口构件22相同的面积。
[0078]图5和图6例示了触摸传感器面板21的和透明窗口构件22的尺度。触摸传感器面板21的纵侧面61、62按第一距离65隔开，该第一距离65对应于触摸传感器面板21的宽度。透明窗口构件22的纵侧面71、72按第二距离75隔开，该第二距离75对应于透明窗口构件22的宽度。第一距离65和第二距离75可以相等。即，触摸传感器面板21和透明窗口构件22可以具有相同宽度。
[0079]另选地或附加地，触摸传感器面板21的长度和透明窗口构件22的长度可以彼此匹配。触摸传感器面板21的横侧面63、64按第三距离66隔开，该第三距离66对应于触摸传感器面板21的长度。透明窗口构件22的横侧面73、74按第四距离76隔开，该第四距离76对应于透明窗口构件22的长度。第三距离66和第四距离76可以相等。即，触摸传感器面板21和透明窗口构件22可以具有相同长度。
[0080]触摸传感器面板21和透明窗口构件22不需要具有矩形形状。在触摸传感器面板21的形状和透明窗口构件22的形状不是矩形时，触摸传感器面板21的尺寸和形状与透明窗口构件22的尺寸和形状也可以彼此匹配。
[0081]触摸传感器面板21的尺度和透明窗口构件22的尺度不需要完全一致。可以使用不同形状和/或尺度，只要可以将第二传感器装置置于触摸传感器面板21与透明窗口构件22之间，并且触摸传感器面板21可以紧固至外壳的支撑区域16即可。具体来说，触摸传感器面板21的外边界和透明窗口构件22的外边界在形状上的较小差异是可容许的。
[0082]第二传感器装置可以包括一个以上的力传感器，以在环绕输入接口的外周的不同位置执行力感测。该力感测可以在与输入接口的拐角隔开的位置执行。该力感测可以在输入接口的纵边缘和/横边缘的中心区域处执行。
[0083]图7是根据一实施方式的输入接口的触摸传感器面板21的平面图，其中，第二传感器装置具有几个力传感器。触摸传感器面板21可以在图1和图2的便携式电子装置I的输入接口 3中使用。
[0084]第二传感器装置包括第一力传感器，该第一力传感器具有第一对导电迹线41、42和涂敷在该第一对导电迹线上的力感测材料43。该第一力传感器感测输入接口的纵边缘处的力。第二传感器装置包括第二力传感器，该第二力传感器具有第二对导电迹线44、45和涂敷在该第二对导电迹线上的力感测材料46。该第二力传感器感测输入接口的相对纵边缘处的力。第二传感器装置包括第三力传感器，该第三力传感器具有第三对导电迹线47、48和涂敷在该第三对导电迹线上的力感测材料49。该第三力传感器感测输入接口的横边缘处的力。
[0085]导电迹线41、42、44、45、46以及47都连接至芯片51。在实施方式中，不同力传感器可以共享这些导电迹线中的一条。该导电迹线例如可以对应于地。
[0086]可以使用不同技术，以根据在导电迹线上感测的电气信号来导出有关作用于输入接口的不同区域上的力的空间分布的信息。为了例示，具有根据弹性变形而改变的电特性的力感测材料可以局部地涂敷在特定区域中，由此，增加力感测的空间灵敏度。另选地或附加地，形成力传感器的导电迹线对之间的距离在希望相应的力传感器灵敏的区域中更小。第二传感器装置的导电迹线之间的距离由此可以沿外周区域38改变。另选地或附加地，即使力感测材料被涂敷在多条导电迹线上，以贯穿外周区域38覆盖多条导电迹线，有关在输入接口的不同边缘处朝着触摸传感器面板21推按透明窗口构件22的力的信息也可以根据校准数据导出。为了例示，芯片51可以执行查询操作，以基于从多个力传感器接收的信息来确定作用在不同边缘处的力的大小。可以利用由第一传感器装置确定的有关触摸动作的位置的信息，以导出作用在输入接口的不同边缘处的力的分布。
[0087]当第二传感器装置具有多个力传感器时，输入接口 3的操作进一步增强。为了例示，通过多个力传感器感测的力的大小可以彼此组合以确定总的力。另选地或附加地，通过多个力传感器感测的力的大小可以用于验证有关触摸动作的位置的信息。另选地或附加地，通过多个力传感器感测的力大小可以与利用第一传感器装置捕获的位置信息相组合，以辨别不同类型的触摸动作，如一个手指还是多个手指。
[0088]除了有关发生触摸动作的位置的信息以外，该输入接口还允许捕获力的大小。使用该输入接口的便携式电子装置I的操作可以不仅基于触摸动作的位置，而且基于力的大小来进行控制。
[0089]图8是根据一实施方式的、可以由具有该输入接口的便携式电子装置I的处理装置4执行的方法80的流程图。
[0090]在81，确定用户接口处是否存在触摸动作。如果不存在触摸动作，则继续在81的监测。如果检测到触摸动作，则在82，基于利用操作为触摸传感器的第一传感器装置捕获的信息来确定有关发生触摸动作的位置的信息。有关该位置的信息可以包括该触摸动作的X坐标和I坐标。并行地，在83，基于利用操作为力传感器的第二传感器装置捕获的数据来确定力的大小。
[0091]在84，基于有关该位置的信息和力的大小的信息两者来控制便携式电子装置的操作。这可以按不同方式来进行，取决于当前由便携式电子装置所执行的处理。为了例示，当滚动一文档时，滚动方向可以基于该触摸动作的X坐标和I坐标来确定，而滚动速度可以基于所感测的力的大小来设置。在拖曳操作中，执行拖曳的媒体项的列表可以基于触摸动作的X坐标和y坐标来旋转，而随机化的程度可以基于所感测的力的大小来设置。在媒体播放器模式下，快进或快退操作可以基于触摸动作的X坐标和I坐标来选择性地执行，而例如快进的速度基于所感测的力的大小来设置。在用户设置便携式电子装置中的数字(如计时器的时间)的操作中，该数字可以基于触摸动作的X坐标和I坐标选择性地被增加或减小，而递增或递减可以基于所感测的力的大小来确定。存在力的大小提供附加控制功能的广泛各类的其它情况，其允许用户按直观方式控制便携式电子装置的操作。
[0092]当便携式电子装置的操作基于力的大小来进行控制时，可使用离散化。为了例示，所感测的力的大小可以与多个力值相比较，以确定要采取哪个动作。
[0093]当便携式电子装置的操作基于力的大小来进行控制时，可以在进行中的触摸动作期间继续监测力。这允许用户在通过力的大小控制操作的同时，保持手指或点击装置与该表面接合。
[0094]虽然参照附图，对输入接口、便携式电子装置以及方法进行了描述，但可以在另一些实施方式中实现修改和改变。为了例示，虽然可操作为感测力的大小的第二传感器装置可以包括一对导电迹线和涂敷在这对导电迹线上的力感测材料，但力传感器的其它实现也是可以的。为了例示，力感测材料本身可以包括在触摸传感器面板的表面上方的特定高度处设置在其中的弹性绝缘体与导电构件的组合。
[0095]为了进一步例示，虽然描述了检测触摸动作的位置的第一传感器装置的某些实现，但可以使用第一传感器装置的其它实现。为了例示，导电图案可以由除了 ITO以外的其它材料形成。可以使用与菱形图案不同的图案。第一传感器装置例如可以操作为电阻式或电容式触摸传感器。
[0096]尽管本发明参照特定优选实施方式进行了示出和描述，但本领域技术人员通过阅读并理解本说明书，将想到等同物和修改例。本发明包括所有这种等同物和修改例，并且仅通过所附权利要求书的范围来限制。
【权利要求】
1.一种输入接口，该输入接口包括: 触摸传感器面板，该触摸传感器面板具有表面和设置在所述表面上的第一传感器装置，该第一传感器装置用于以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置； 透明窗口构件，该透明窗口构件沿垂直于所述触摸传感器面板的所述表面的方向偏离所述表面；以及 第二传感器装置，该第二传感器装置置于所述表面与所述透明窗口构件之间，所述第二传感器装置被设置成感测通过所述触摸动作并朝着所述触摸传感器面板推动所述窗口构件而施加的垂直于所述表面的力的大小。
2.根据权利要求1所述的输入接口， 所述第二传感器装置包括设置在所述触摸传感器面板的所述表面上的多条导电迹线。
3.根据权利要求2所述的输入接口， 所述第一传感器装置包括设置在所述表面的中心区域上的导电图案， 所述第二传感器装置的所述多条导电迹线设置在所述表面的、包围所述中心区域的外周区域上。
4.根据权利要求3所述的输入接口， 在所述中心区域与 所述外周区域之间形成有间隔区域，所述间隔区域环绕所述中心区域延伸。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的输入接口， 所述第一传感器装置包括设置在所述表面的中心区域上的另外的导电迹线，所述多条导电迹线和所述另外的导电迹线由相同材料形成。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的输入接口，所述输入接口还包括: 芯片，该芯片耦接至所述导电图案以确定所述触摸动作的位置， 所述芯片还耦接至所述多条导电迹线以确定所述力的大小。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的输入接口， 所述第二传感器装置包括置于所述表面与所述透明窗口构件之间的力感测材料，所述力感测材料覆盖所述多条导电迹线中的至少两条导电迹线。
8.根据权利要求7所述的输入接口， 所述力感测材料具有接触所述表面的第一面和接触所述透明窗口构件的第二面。
9.根据权利要求8所述的输入接口， 所述第一面和所述第二面以所述力感测材料的高度隔开， 在所述导电图案与所述透明窗口构件之间插入有透明材料层，所述透明材料层具有小于或等于所述力感测材料的高度的另一高度。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的输入接口， 所述力感测材料可弹性变形，并且具有根据变形而改变的电特性。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的输入接口， 所述触摸传感器面板具有第一侧面和第二侧面，所述第二侧面以第一距离平行于所述第一侧面延伸， 所述透明窗口构件具有另一第一侧面和另一第二侧面，所述另一第二侧面以第二距离平行于所述另一第一侧面延伸，所述第二距离等于所述第一距离。
12.根据权利要求11所述的输入接口， 所述触摸传感器面板具有第三侧面和第四侧面，所述第四侧面以第三距离平行于所述第三侧面延伸，所述第三侧面和所述第四侧面垂直于所述第一侧面， 所述透明窗口构件具有另一第三侧面和另一第四侧面，所述另一第四侧面以第四距离平行于所述另一第三侧面延伸，所述另一第三侧面和所述另一第四侧面垂直于所述另一第一侧面，所述第四距离等于所述第三距离。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的输入接口， 所述触摸传感器面板具有外边界，而所述透明窗口构件具有另一外边界，所述另一外边界与所述外边界齐平。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的输入接口，所述输入接口还包括: 密封材料，所述密封材料置于所述触摸传感器面板与所述透明窗口构件之间，所述密封材料包围所述触摸传感器面板的所述表面。
15.一种便携式电子装置，该便携式子装置包括: 外壳，该外壳具有支撑区域；和 输入接口，所述输入接口包括: 触摸传感器面板，该触摸传感器面板具有表面和设置在所述表面上的第一传感器装置，该第一传感器装置用于以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置； 透明窗口构件，该透明窗口构件沿垂直于所述触摸传感器面板的所述表面的方向偏离所述表面；以及 第二传感器装置，该第二传感器装置置于所述表面与所述透明窗口构件之间，所述第二传感器装置被设置成感测通过所述触摸动作并朝着所述触摸传感器面板推动所述窗口构件而施加的垂直于所述表面的力的大小； 所述触摸传感器面板接合至所述支撑区域。
16.根据权利要求15所述的便携式电子装置， 所述触摸传感器面板具有与所述表面相反的另一表面，所述另一表面的外边界被紧固至所述支撑区域。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的便携式电子装置，所述便携式电子装置还包括: 处理装置； 所述输入接口包括芯片，该芯片耦接至所述导电图案以确定所述触摸动作的位置，所述芯片还耦接至所述第二传感器装置的多条导电迹线以确定所述力的大小； 所述处理装置与所述芯片通过接口连接，并且被设置成按照所述触摸动作的位置和所述力的大小两者，来控制所述便携式电子装置的操作。
18.根据权利要求17所述的便携式电子装置， 所述输入接口包括设置有所述芯片的柔性印制电路，所述柔性印制电路具有连接部，所述连接部用于向所述处理装置提供所述触摸动作的位置和所述力的大小。
19.一种制造输入接口的方法，该方法包括以下步骤: 在触摸传感器面板的一表面的中心区域上形成第一导电迹线，以提供用于以二维空间分辨率来感测触摸动作的位置的第一传感器装置；在所述表面的外周区域上形成第二导电迹线，以提供用于感测通过所述触摸动作施加的力的大小的第二传感器装置，所述外周区域包围所述表面的所述中心区域， 在所述第二导电迹线上涂敷力感测材料；以及 将透明窗口构件接合至所述触摸传感器面板，以使所述透明窗口构件沿垂直于所述表面的方向偏离所述触摸传感器面板，并且使得所述第二传感器装置置于所述触摸传感器面板与所述透明窗口构件之间。
20.根据权利要求19所述的方法， 所述第一导电迹线和所述第二导电迹线由相同材料形成， 所述第一导电迹线和所述第二导电迹线同时形成。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法， 将所述输入接口制造为根 据权利要求1-14中的任一项所述的输入接口。
【文档编号】G06F3/041GK103975297SQ201280060305
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2011年12月8日
【发明者】P·阿贝尔格, 杰奥尔杰塔·安东 申请人:索尼移动通讯有限公司