触摸屏用的用户接口的制作方法

触摸屏用的用户接口的制作方法
【专利摘要】一种非暂时性计算机可读介质，其存储有指令，所述指令在由包括触敏和压敏显示器的电子设备的处理器执行时，引起处理器能实现电子设备的用户接口，由此沿着显示器的滑动手势和施加至显示器的压力量都产生相同的用户接口命令。
【专利说明】触摸屏用的用户接口
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求美国临时专利申请序列号N0.61/591，921的优先权，该美国临时专利申请的名称为“USER INTERFACE FOR A LIGHT-BASED TOUCH SCREEN(光基触摸屏用的用户接口)，，，于 2012 年 I 月 29 日申请，发明人为 Remo Behdasht>Richard HenrikssoruThomasEriksson、Joseph Shain、Anders Jansson、Niklas Kvist、Robert Petterson、Lars Sparf和John Karlsson,其内容整体地结合在本文中。

【技术领域】
[0003]本发明的【技术领域】为压敏触摸屏。

【背景技术】
[0004]很多消费级电子设备现在具有触敏屏，与手指或触针触摸用户输入一起使用。这些设备的范围从小尺寸屏设备比如移动电话和车载娱乐系统，到中尺寸屏设备比如笔记本电脑，直到大尺寸屏幕设备比如机场的登记站。然而，触摸屏通常限制于呈手指或触针敲击、以及滑动手势的用户输入。允许检测施加于屏幕的压力量的压敏显示器为用户接口提供了另外的可能性。


【发明内容】

[0005]本发明的一些方面涉及触摸屏用的用户接口，其检测触摸位置以及施加于屏的压力量。
[0006]本发明的另一些方面涉及实施这些用户接口的触摸屏，并且在一个实施例中，涉及使用光发射器和光接收器阵列实施触摸传感器和压力传感器的触摸屏。
[0007]根据本发明实施例因而提供了一种光基触摸屏，其区分硬触摸和软触摸。在一个实施例中，刚性安装的屏由发射器和接收器包围。硬触摸通过多个接收器处检测光的增大而与软触摸区分开，这种增大源自于由于硬触摸引起的刚性安装屏的弯曲。在另一实施例中，屏柔性地安装于由刚性安装的发射器和接收器包围的壳体中。触摸的压力将屏降低入壳体，导致多个接收器处检测光的增大。不同的压力量相应于检测光的增大量的差异。
[0008]根据本发明实施例另外提供了一种触摸屏，其包括:壳体；安装于壳体中的显示器；触摸传感器，其安装于壳体中并且连接至显示器，用于识别沿着显示器的上表面滑动的物体；压力传感器，其安装于壳体中并且连接至显示器，用于确定压力施加于显示器；以及处理器，其安装于壳体中并且连接至触摸传感器、压力传感器以及显示器，用于响应于触摸传感器识别出物体沿着显示器的上表面滑动而对呈现于显示器上的图像施加第一卷动命令，以及响应于压力传感器确定压力施加于显示器而对图像施加第二卷动命令。
[0009]根据本发明实施例还提供了一种非暂时性计算机可读介质，其存储有指令，所述指令在由包括触敏和压敏显示器的电子设备的处理器执行时，引起处理器能实现电子设备的用户接口，由此沿着显示器的滑动手势和施加至显示器的压力量都产生相同的用户接口命令，
[0010]根据本发明实施例还提供了一种非暂时性计算机可读介质，其存储有指令，所述指令在由包括触敏和压敏显示器的电子设备的处理器执行时，引起处理器能实现电子设备的用户接口，由此呈现于显示器上的图像响应于施加至显示器的压力而放大，从而放大执行为使得图像内首先施加压力处的位置是所放大图像的中心。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]本发明将从以下参照附图做出的详细描述中得到更完全的理解和领会，在附图中:
[0012]图1是根据本发明实施例的具有16个发射器和16个接收器的触摸屏的视图；
[0013]图2是根据本发明实施例的在压敏触摸屏上启动放大功能的方法的简化流程图；
[0014]图3是根据本发明实施例的在压敏触摸屏上启动放大功能的简化图示；
[0015]图4是根据本发明实施例的在压敏触摸屏上启动卷动功能的方法的简化流程图；
[0016]图5-8是根据本发明实施例的检测硬压出现的触摸屏的图示；
[0017]图9和10是柱状图，其显示根据本发明实施例的当压力施加至刚性安装的7英寸LCD屏时所检测到的光增加；
[0018]在附图中，100系列标号的元素通常涉及光束，200系列标号的元素通常涉及光源，300系列标号的元素通常涉及光接收器，500系列标号的元素通常涉及光导，700系列标号的元素通常涉及电路元件，800系列标号的元素通常涉及电子设备，并且900系列标号的元素通常涉及用户接口。1000系列标号的元素通常涉及流程图的操作。
[0019]类似标号的元素代表相同类型的元素，但是它们无需是相同的元素。

【具体实施方式】
[0020]本发明的许多方面涉及压敏触摸屏和触摸表面。
[0021]为了阐述的清楚性，在本说明书中，术语“触摸屏”用作可包括或不包括电子显示器的触敏表面的统称。这样，术语“触摸屏”在这里用来包括尤其是包括在很多便携式笔记本中的鼠标触板，以及手持电子设备的盖。术语“光学触摸屏”用作光基触摸屏的统称，尤其包括基于预计光强度和检测光强度之间的差值来检测触摸动作的屏，其中检测光强度可大于或小于预计光强度。术语“屏玻璃”用作透明屏表面的统称。屏可以尤其由玻璃构造，或由尤其包括晶体、塑胶和塑料的非玻璃材料构造。在本发明的一些实施例中，屏允许近红外光穿过，但另外是非透明的。
[0022]为了阐述的清楚性，在本说明书中，术语“发射器”用作光发射元件的统称，尤其包括光发射二极管(LED),以及将光输出到透镜或反射器中的光纤或管状光导的输出端,所述透镜或反射器引导光经过显示器表面。术语“接收器”用作光检测元件的统称，尤其包括光电二极管(ro)，以及光纤或管状光导的输入端，所述输入端接收穿过显示器表面的光束并将它们引导至光检测元件或图像传感器，图像传感器尤其是电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
[0023]本发明具有使用各种触摸屏技术的多个实施例，尤其包括电阻式、电容式、投射电容式和光基触摸传感器。类似地，很多不同的压力传感技术在本发明的不同实施例中使用。为了阐述的目的，本说明书专注于光基触摸传感器和压力传感器；然而，其他类型的传感器也包括在本发明的范围内。
[0024]根据本发明的实施例，光基触摸屏包括一个或多个发射器(尤其包括红外或近红外光发射二极管(LED))，以及多个接收器(尤其包括光电二极管(ro)，其沿着包围触摸屏或触摸表面的周长布置)。发射器基本上平行于屏表面投射光，并且这个光由接收器检测。放置于屏的一部分上的指示器(比如手指或触针)阻挡一些光束，并且相应地一些接收器检测到较少的光强度。接收器的位置的几何布置，以及其检测的光强度，足以确定指示器的屏坐标。发射器和接收器由控制器控制以选择性地启动和停用。通常，每个发射器和接收器具有I/o连接器，并且传输信号以指定哪些发射器和接收器启动。
[0025]在本发明的实施例中，复数个发射器沿着矩形屏的两个相邻侧面布置，并且复数个接收器沿着另外两个相邻侧面布置。就此而言，现在参考图1，图1是根据本发明实施例的具有16个发射器200和16个接收器300的触摸屏800的图示。发射器200越过触摸屏顶部发出红外或近红外光束，光束由与各个发射器200直接相对的相应接收器300检测。当指示器接触到触摸屏800时，其阻挡光到达一些接收器300。通过从接收器输出识别哪些光束已经被指示器阻挡，能确定指示器的位置。
[0026]本发明的实施例在触摸操作期间检测施加至触敏表面的压力的量。对压力的检测使得能区分轻触和硬压，并且可用于用户接口将分离的动作与触摸和按压相联系。例如，用户可通过触摸它来选择按钮或图标，并通过对其施压来启动与按钮或图标相联系的功能。这种用户接口在 申请人:同样未决的名称为“USER INTERFACE FOR MOBILE COMPUTERUNIT (用于移动计算机单元的用户接口)”的美国申请N0.12/486, 033中描述。
[0027]中央处理单元的触摸传感器和压力传感器输入使得处理单元能区分无压力触摸手势和施加压力的触摸手势。这允许处理单元为无压力触摸提供敲击和滑过手势的标准组合(suite)，以及当一定程度的向下压力施加至屏表面时用户输入的另外组合。
[0028]在本发明的一些实施例中，压力手势用来启动放大命令；也就是，用户对显示于屏上的图像施压以放大该图像。放大命令通常是平滑放大，其在屏受压时随着时间逐渐地增大放大倍数。在本发明的一个实施例中，压力传感器区分多级的施加压力，并且放大倍数增大的速率相应于所检测压力的量，藉此更大的压力相应于更快的增大速率。
[0029]参考图2，图2是根据本发明实施例的在压敏触摸屏上启动放大功能的方法的简化流程图。在操作1011，确定在触摸屏上是否检测到触摸。如果没有，该方法退出。如果有，在操作1012，进一步确定是否压力施加于触摸屏上。如果没有，该方法返回至操作1011。如果有，那么检测施加于屏上的当前压力水平，并且与在先施加于屏的压力水平相比较。如果在操作1013确定当前压力水平大于在先压力水平，那么在操作1015增大放大速率并且该方法返回至操作1012。否则，如果在操作1014确定当前压力水平小于在先压力水平，那么在操作1016降低放大速率并且该方法返回至操作1012。不然的话，当前压力与在先压力水平相同，并且在操作1017维持放大速率并且该方法返回至操作1012。
[0030]常规放大命令，比如通过挤压或扩展手势启动的命令，在所显示图像部分的中心上进行放大。为了在图像的不同部分上放大，用户需要摇摄图像以将其中心带至期望位置，然后执行放大命令。
[0031]区别地，在本发明的实施例中，放大的中心是显示器上被触摸的位置。参考图53，图53是根据本发明实施例的在压敏触摸屏上启动放大功能的简化图示。图53示出压敏触摸屏800的两个图像，在执行放大操作之前和之后。在上部图像中，示出了在执行放大操作之前的触摸屏800，触摸屏800在屏的右上角中显示飞机。手指900示出为在触摸屏800上飞机的位置处施加向下的压力，以启动放大功能。触摸屏800检测到手指900的位置，并且将放大图像定中于该位置。这样，在下部图像中，示出了在执行放大操作之后的触摸屏800，飞机处于触摸屏800的中心处。手指900在整个放大操作中仍然处于其初始位置。
[0032]在本发明的实施例中，压力传感器控制卷动命令的参数。当文档或其他目标的显示超过触摸屏800的界限时，仅显示文档或目标的一部分，并且用户沿着屏的竖直方向滑动手指以上下卷动文档或目标。在一个实施例中，卷动继续，即使用户的手指已经到达屏的上缘或下缘,只要维持与屏的接触。在这个实施例中,卷动速度基于手指施加于触摸屏800的压力量来确定，藉此屏上更大的压力相应于更快的卷动速率。
[0033]通常，对于翻看大型文档或目标的用户而言，动态地改变卷动速度是很有用的。例如，用户可能希望快速地卷动以移动至文档内的期望区域，然后继续在期望区域内缓慢地卷动。根据本发明的实施例，用户通过调节由手指施加于触摸屏800上的压力的量来控制卷动速度。在一个实施例中，用户通过在屏上施加更多的压力来降低卷动速度。这样，操纵文档是直观的；也就是，用户通过在竖直卷动手势之后维持与触摸屏800的接触而开始卷动，然后将压力施加至屏以降低卷动速度。对用户而言，通常增大压力比减小压力更容易。
[0034]参考图4，其是根据本发明实施例的在压敏触摸屏上启动卷动功能的方法的简化流程图。在操作1021，用户通过沿着触摸屏竖直地滑动手指而卷动文档或其他目标。在操作1022，确定手指是否已达到触摸屏的边缘。如果是，那么在操作1023，进一步确定是否仍然维持触摸。如果不是，该方法退出。不然的话，检测施加于屏上的当前压力水平，并且与在先施加于屏的压力水平相比较。如果在操作1024确定当前压力水平大于在先压力水平，那么在操作1025降低卷动速度并且该方法返回至操作1023。不然的话，在操作1026维持卷动速度，卷动以相同的速度继续，并且该方法返回至操作1023。
[0035]在本发明的一些实施例中，触摸使能设备包括基面，比如PCB、刚性地安装于基面上的光导框架、以及附接至基面以在光导框架内悬挂或“漂浮”一非刚性安装的触摸屏的弹性元件。对触摸屏的按压使漂浮的触摸屏沿着z轴线偏转，从而暴露更多的光导框架。如上所述在屏上方指引光的光导框架反射器，形成为使得所述暴露允许更多的光穿过屏。这样，当屏上发生硬压力时，很多接收器检测到检测光的突然增大。而且，硬压力的检测可在检测触摸的同时进行调节，从而防止由于环境光的突然增大而导致的硬压力的错误检测。当向下的压力释放时，弹性元件将屏返回至其在光导框架内的初始位置。
[0036]参考图5-8，其示出了根据本发明实施例的检测硬压力出现的触摸屏800的图示。图5示出了处于静止位置的触摸屏800，屏800由安装于印刷电路板700上以形成柔性空气间隙843的弹性支撑元件841和842所支撑。图5示出两个光导518和519，屏800的每个侧面上一个，用于将光100从发射器200导向越过屏800至接收器300。每个光导518和519的仅是上部小部分在屏800上方延伸。接收器300将所检测的光强度通信至计算单元 770。
[0037]图6示出在屏上压下的手指900，其引起元件841和842压缩柔性空气间隙843并使其变窄。于是，更大部分光导518和519暴露于屏800上方，从而允许(a)更多的光100从发射器200横过屏800并由接收器300检测到，并且(b)更多的环境光101到达接收器300。在各个实施例中，检测光中的这些增多中的一个或两个用来指示硬压力。在其他实施例中，所施加的向下压力的量基于附加检测光的量确定，从而使得能区分较硬触摸和较轻触摸。
[0038]在一些实施例中，光导框架包括凸出唇缘520和521，如图7所示，它们延伸越过屏800的边缘，以在没有向下力施加于屏800时平衡弹性元件841和842的向上力。弹性元件841和842可以尤其包括柔性安装材料、扭簧、弹性聚合体、或液压悬挂系统。图8示出布置于单个PCB700上的发射器200、与计算单元770结合的接收器300、以及弹性元件841和 842。
[0039]在其他实施例中，触摸屏相对于框架不可位移。然而，屏可响应于硬压力一定程度上挠曲或弯曲。屏的弯曲引起很多接收器中检测光的突然增大，指示屏上具有硬压力。如上所述，硬压力的检测可在也检测触摸的同时进行调节，从而防止响应于设备的损伤而导致的硬压力的错误检测。
[0040]参考图9和10，其是示出根据本发明实施例的当压力施加至刚性安装的7英寸LCD屏时所检测光的增大的柱状图。柱状图显示，当出现软触摸时(图9)，和当出现硬触摸时(图10)，沿着屏的一个边缘源自每个发射器的检测光的量。光发射器和光接收器是偏移对准的，以使得源自每个发射器的光被两个接收器检测。这样，对于每个发射器显示两个柱状条，指示由这两个接收器中的每个所检测的光。这两个柱状条都指示，在与LED 4相对的接收器处检测到触摸，在该处没有检测到光。柱状图显示，在硬触摸的情况下，相比较软触摸的情况，检测到源自相邻发射器的更多的光。
[0041 ] 本发明广泛应用于具有触敏屏的电子设备，包括小尺寸、中尺寸和大尺寸屏。这种设备尤其包括计算机、家庭娱乐系统、车载娱乐系统、安全系统、PDA、蜂窝电话、电子游戏和玩具、数字相框、数字音乐设备、电子书阅读器、电视以及GPS导航仪。
[0042]在前述说明书中，本发明已经参照其具体的示例性实施例进行描述。然而，很显然，在不背离本发明如所附权利要求所述的更宽泛精神和范围内，可对具体的示例性实施例做出各种变型和改变。因此，说明书和附图应视为是示例性的而非限制性的。
【权利要求】
1.一种触摸屏，其包括: 壳体； 安装于所述壳体中的显示器； 触摸传感器，其安装于所述壳体中并且连接至所述显示器，用于识别沿着所述显示器的上表面滑动的物体； 压力传感器，其安装于所述壳体中并且连接至所述显示器，用于确定压力施加于所述显不器；以及 处理器，其安装于所述壳体中并且连接至所述触摸传感器、所述压力传感器以及所述显示器，用于响应于所述触摸传感器识别出物体沿着所述显示器的上表面滑动而对呈现于所述显示器上的图像施加第一卷动命令，以及响应于所述压力传感器确定压力施加于所述显示器而对所述图像施加第二卷动命令。
2.根据权利要求1的触摸屏，其中所述显示器柔性地安装于所述壳体中，并且其中所述压力传感器包括: 至少一个光接收器，其在所述壳体中刚性地安装于所述显示器下方；以及 计算单元，其连接至所述至少一个光接收器以及所述处理器，用于接收指示由所述至少一个光接收器接收到的光的量的输出，以及用于基于从所述至少一个光接收器的输出的增大来确定压力施加于所述显示器。
3.根据权利要求1的触摸屏，其中所述显示器包括响应于所施加压力弹性地弯曲的柔性材料，并且其中所述压力传感器包括: 至少一个光接收器，其在所述壳体中刚性地安装于所述显示器下方；以及 计算单元，其连接至所述至少一个光接收器以及所述处理器，用于接收指示由所述至少一个光接收器接收到的光的量的输出，以及用于基于从所述至少一个光接收器的输出的增大来确定压力施加于所述显示器。
4.根据权利要求1的触摸屏，其中所述压力传感器区分施加至所述显示器的多个水平的压力，并且其中所述处理器以与由所述压力传感器检测的压力水平相应的速度放大或卷动呈现于所述显示器上的图像。
5.根据权利要求1的触摸屏，其中所述处理器仅在所述触摸传感器在所述显示器上检测到触摸时确定压力施加至所述显示器。
6.根据权利要求1的触摸屏，其中所述触摸传感器和所述压力传感器包括: 共享的多个光发射器，其位于所述壳体中所述显示器下方，用于越过所述显示器发射光束；和 共享的多个光接收器，其位于所述壳体中所述显示器下方，用于接收已发射的的光束；以及 共享的计算单元，其连接至所述光接收器，用于(i)基于在第一个所述接收器处接收到少于预计量的光来确定触摸的位置；以及(ii)基于在第二个所述接收器处接收到多于预计量的光来确定触摸的压力。
7.根据权利要求1的触摸屏，其中仅在当所述压力传感器确定压力施加至所述显示器时所述触摸传感器识别处于所述显示器的边缘的目标时，应用所述第二卷动命令。
8.根据权利要求7的触摸屏，其中所述第二卷动命令仅在其被第一卷动命令领先时应用。
9.一种非暂时性计算机可读介质，其存储有指令，所述指令在由包括触敏和压敏显示器的电子设备的处理器执行时，引起处理器能实现电子设备的用户接口，由此沿着显示器的滑动手势和施加至显示器的压力量都产生相同的用户接口命令。
10.根据权利要求9的非暂时性计算机可读介质，其中当滑动手势到达显示器的边缘时，用户接口响应于施加于显示器的压力继续请求用户接口命令。
11.根据权利要求9的非暂时性计算机可读介质，其中用户接口命令的参数根据滑动手势的速度和施加于显示器的压力的量来设定。
12.根据权利要求11的非暂时性计算机可读介质，其中用户接口命令是用于卷动呈现于显示器上的信息的卷动命令，并且其中参数是卷动速度。
13.根据权利要求12的非暂时性计算机可读介质，其中较大的压力量相应于较慢的卷动速度。
14.根据权利要求11的非暂时性计算机可读介质，其中用户接口命令是用于放大呈现于显示器上的图像的放大命令，并且其中参数是放大速度。
15.根据权利要求14的非暂时性计算机可读介质，其中较大的压力量相应于较慢的放大速度。
16.一种非暂时性计算机可读介质，其存储有指令，所述指令在由包括触敏和压敏显示器的电子设备的处理器执行时，引起处理器能实现电子设备的用户接口，由此呈现于显示器上的图像响应于施加至显示器的压力而放大，藉此放大执行为使得图像内首先施加压力处的位置是所放大图像的中心。
【文档编号】G06F3/041GK104137037SQ201380009036
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年1月20日 优先权日:2012年1月29日
【发明者】雷莫·贝达什特, 卡尔·里卡德·亨里克松, 托马斯·埃里克松, 约瑟夫·沙因, 安德斯·扬松, 尼克拉斯·奎斯特, 罗伯特·彼得松, 拉尔斯·斯帕尔夫, 约翰·卡尔松 申请人:内奥诺德公司