CN102713801A

CN102713801A - 固态正向力触摸传感

Info

Publication number: CN102713801A
Application number: CN2010800538372A
Authority: CN
Inventors: 瓦迪亚·巴哈尔
Original assignee: UICO Inc
Current assignee: UICO Inc
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-10-03
Also published as: CA2779899A1; AU2010315047A1; US20110163982A1; WO2011057104A3; EP2497012A2; WO2011057104A2

Abstract

一种触摸传感器板，其包括触摸传感器，所述触摸传感器用于感应接近所述触摸传感器放置的触摸部件的存在。保护材料层覆盖所述触摸传感器。所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面。所述第二表面包括静置表面部分和扩展表面部分。所述扩展表面部分凹入所述静置表面部分下方，因此，所述扩展表面部分比所述静置表面部分更接近所述触摸传感器。所述触摸传感器具有一定灵敏度，这样，接触所述静置表面部分的触摸部件的存在不会导致所述触摸传感器的致动，而按入所述扩展表面部分的触摸部件的存在则会导致所述触摸传感器的所述致动。

Description

固态正向力触摸传感

主张优先权

本申请案主张第61/258,378号美国临时专利申请案的权益，该申请案以全文引用方式并入本文本中。

技术领域

本发明涉及控件，确切地说，涉及触摸激活式固态控制板。

背景技术

触屏是一种电子视觉显示器，能够检测出显示区域的表面上是否存在触摸以及相应触摸位置。通常，人们使用手指或手触摸显示器。触屏运行采用多种电子学、声学或光学原理实现。固态触摸传感技术，例如，离散触摸板和多点触摸屏已成功应用到从手机到大型显示监视器等多种产品中。产品通过使用这些技术所获得的优势直接反映出近年来这些技术的成功。

将固态触摸传感技术应用于离散触摸板的关键优势在于触摸板具有几乎无限的使用寿命。机械替代物具有移动部件，该部件会因重复使用而随时间磨损，与这种机械替代物不同，固态触摸传感屏并无这种限制。固态触摸传感屏几乎很难出现故障，因此用户无需担心用户界面磨损。触摸传感器可集成在玻璃或模制塑料等单个固体密封表面下方，以将产品内部的传感部件与外界环境隔开，从而在较大程度上免受外界环境影响。使用机械替代物来实现这一目标会非常困难且成本较高。因此，对于在灰尘较多和较为潮湿的恶劣户外环境、工业设施和其他位置使用的产品而言，电容式触屏技术具有极大优势。

另一关键优势在需要使用防水输入界面的产品中实现。在此类产品中，固态触摸传感可轻松集成于单个固体密封表面（例如，玻璃、模制塑料等）下方。由于无需任何移动部件来实施固态触摸传感，因此单个固体密封表面可兼具形式与功能。

对于在气泵到户外军事应用等恶劣户外环境中使用的产品而言，几乎无限的使用寿命与防水实施方案的结合具有极大优势。

固态触摸传感技术的当前实施方案通常要求用户的手指先接触离散触摸板的表面，然后才可检测出触摸/致动（actuation）。通常情况下，离散触摸板的灵敏度调整成只在手指接触离散触摸板时检测致动。如果灵敏度设置过高，则触摸板可能会检测到无意致动，因为该触摸板可能会在用户的手指接触触摸板之前就检测到致动，从而像近程传感器那样作出反应。如果灵敏度设置过低，则可能无法检测到任何致动。

因此，此类技术存在一个明显缺点，即无法区分实质触摸（affirmativetouch）和无意触摸。这种限制在某些产品，例如，使用QWERTY键盘的手持产品中进一步扩大。这些产品模拟人们通常以“触摸输入”方式使用的键盘。也就是说，用户倾向于先将其指尖置于触摸板表面上，然后与触摸板进行实质接触。在发生实质触摸之前将用户的手指置于离散触摸板上几乎总会导致无意触摸致动。那么，这就需要用户删除无意信息或处理错乱输入。

因此，业内仍需要一种改进的固态触摸传感控件，以便更好地区分有意实质接触触摸和无意触摸。

发明内容

本发明在离散触摸板的上下文中通过用于区分实质触摸和无意触摸的设备和方法来解决行业需求。

本发明的实施例包括：1）固态触摸传感技术；以及2）基于所述传感技术的扩展表面，用于阻止感应无意接触并能够更为明确地确定有意接触。将这两种元素结合在一起为在产品中实施固态触摸传感技术提供了优势，从而方便用户在进行实质触摸之前即可将手指置于离散触摸板上，而不会触发感应事件。

所述固态触摸传感技术可采用多种形式。其中一种此类技术是电容传感技术，不过，本发明也可使用其它触摸传感技术。

所述扩展表面形成以使静置于所述离散触摸板上的手指不会非常紧密地接触离散固态触摸板，从而避免感应到手指。为了致动所述触摸板，手指必须在所述触摸板上施加正向压力。所述正向压力迫使手指更紧密地接触所述离散固态触摸板，从而导致实质致动。此外，根据本发明的一项实施例，所述扩展表面包括在所述用户提供正向压力时向所述用户提供触觉反馈的功能。

在一项示例性实施例中，本发明包括触摸传感器板，其包括：触摸传感器，其用于感应接近所述触摸传感器放置的触摸部件的存在；保护材料层，其覆盖所述触摸传感器，所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面；所述第二表面包括静置表面部分和扩展表面部分，所述扩展表面部分凹入所述静置表面部分下方，因此，所述扩展表面部分比所述静置表面部分更接近所述触摸传感器；以及所述触摸传感器具有一定灵敏度，这样，接触所述静置表面部分的触摸部件的存在不会致动所述触摸传感器，而按入所述扩展部分中的触摸部件的存在则会导致所述触摸传感器的致动。

在所述触摸传感器板的另一项实施例中，所述扩展表面部分包括在所述触摸部件是手指且所述手指按入所述扩展表面部分时提供触觉反馈的结构。

在所述触摸传感器板的另一项实施例中，所述提供触觉反馈的结构包括位于所述扩展表面部分内的凸起部分。

在所述触摸传感器板的另一项实施例中，所述凸起部分具有圆顶形表面。

在另一项实施例中，所述触摸传感器板包括：触摸传感器，其用于感应接近所述触摸传感器放置的触摸部件的存在，所述触摸传感器的灵敏度范围从其中向外扩展，其中所述触摸部件在所述灵敏度范围内进行的触摸导致致动，且所述触摸部件在所述灵敏度范围外进行的触摸不会导致致动；保护材料层，其覆盖所述触摸传感器，所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面；以及所述第二表面包括静置表面部分和扩展表面部分，所述静置表面部分位于所述灵敏度范围外，且所述扩展表面部分从所述静置表面部分凹入并至少部分位于所述触摸传感器的所述灵敏度范围内。

在所述触摸传感器板的另一项实施例中，凸起部分具有圆顶形表面。

在另一项实施例中，本发明包括一种区分触摸传感器板致动过程中时的实质触摸和无意触摸的方法，包括：提供触摸传感器板，其包括触摸传感器，用于感应接近所述触摸传感器的触摸部件的存在，所述触摸传感器的灵敏度范围从其中向外扩展，其中所述触摸部件在所述灵敏度范围内进行的触摸导致致动，且所述触摸部件在所述灵敏度范围外进行的触摸不会导致启动；使用保护材料层覆盖所述触摸传感器，所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面；构造所述第二表面，以使其包括静置表面部分和扩展表面部分，所述扩展表面部分从所述静置表面部分凹入；以及调整或选择所述触摸传感器板，以使所述静置表面部分位于所述灵敏度范围外，且所述扩展表面部分至少部分位于所述触摸传感器的所述灵敏度范围内。

在另一项实施例中，所述方法包括构造所述扩展表面部分，以使其包括在所述触摸部件是手指且所述手指按入所述扩展表面部分时提供触觉反馈的结构。

在另一项实施例中，所述方法进一步包括形成用于提供触觉反馈的结构，以使其包括位于所述扩展表面部分内的凸起部分。

在另一项实施例中，所述方法包括形成所述凸起部分，以使其具有呈圆顶形表面。

在另一项实施例中，本发明包括一种使用触摸传感器板的方法，包括：将指尖置于覆盖触摸传感器的保护材料层的邻近表面的静置部分上并使其接近所述邻近表面的扩展表面部分；当需要致动所述触摸传感器时，朝所述邻近表面按压所述指尖，直到所述指尖变形且所述指尖的变形部分进入所述邻近表面的扩展表面部分，以将所述指尖的所述部分至少部分置于从所述触摸传感器向外扩展的灵敏度范围内，其中当所述指尖的所述部分在所述灵敏度范围内时，导致启动；以及撤除所述指尖上的压力，以将所述变形部分从所述触摸传感器的所述灵敏度范围内移出，其中当所述指尖的所述部分不在所述灵敏度范围内时，停止所述致动。

在另一项实施例中，所述方法包括按压指尖的变形部分，直到其触摸到所述扩展表面内用于提供触觉反馈的结构，以及在撤除指尖上的压力之前感知到所述触觉反馈。

附图说明

图1描绘了现有技术触摸板，其中用户手指接触所述板；

图1A是图1描绘的现有技术触摸板的一部分的放大图，其中用户手指接触所述板；

图2描绘了根据本发明的一项实施例的触摸板，其中用户手指接触所述板，但其中手指并未触碰所述板的扩展表面以避免致动；

图2A是图2描绘的触摸板的一部分的放大图，其中用户手指接触所述板，其中手指并未触碰所述板的扩展表面以避免致动；

图3描绘了图2所示板，其中手指触碰扩展表面以致动控件；

图3A是图3描绘的触摸板的一部分的放大图，其中手指触碰扩展表面以致动控件；

图4描绘了根据本发明的另一项实施例的具有触觉反馈功能的触摸板，其中用户手指接触所述板并触碰扩展表面以致动控件；以及

图4A是图4描绘的具有触觉反馈的触摸板的放大图，其中用户手指接触所述板并触碰扩展表面以致动控件。

具体实施方式

图1描绘了现有技术电容式触摸传感器板10。电容式触摸板10通常包括电容式触摸传感器12，其可安装在PC板14上，且覆盖有绝缘保护材料层16。在此示例性实施例中，当用户的手指18、其他身体部位或触摸部件置于足够接近传感器12的位置时，传感器12生成电容式信号，用以指示控件致动。此现有技术系统的缺点在于，难以或无法调整系统灵敏度，以使用户将手指置于板表面19上，因为有时可能要求在不会导致产生动作的情况下允许执行，例如，“触摸输入”操作。因此，在现有技术中，将手指置于覆盖电容式触摸传感器12的绝缘保护材料16上几乎总是导致无意控件致动。

图2和图3描绘了根据本发明的一项示例性实施例的触摸传感器板20，所述触摸传感器板通常包括电容式触摸传感器22，其可能安装在PC板24上，且覆盖有绝缘保护材料层26。在触摸传感器22上方，保护材料26的表面28设有凹处30。如图2所示，手指18可置于表面28上，但并未触碰凹处30。但是，当手指18受到较大压力时，手指18的一部分由于压力而变形，从而如图3所示触碰凹处30，以使手指18更接近传感器22。

应了解，接收控制信号的电子器件（未图示）可经过调整，以便在如图3所示触碰凹处30时手指18的进一步接近而生成的控制信号幅度引发致动，而如图2所示仅置于保护材料26的表面28上的手指18的进一步远离而生成的控制信号幅度不会引发致动。因此，用户可将手指18置于触摸传感器板20上，而不会在无意间引发致动。此外，本发明的预期优势在于，能够大大减少或消除偶然接触触摸传感器板20而导致的无意控件致动。

在其他实施例中，表面28可设有在压力足以导致致动时向用户提供触觉反馈的结构，这样，用户即可在通过触摸传感而发生控件致动时感知到这一情况。例如，如图4所示，凸起部分32可设于凹处30中，这样，当施加充足压力以导致致动时，用户即可更容易地感知到。在另一项实施例中，感觉反馈可通过听觉或视觉反馈实现。例如，正致动（positive actuation）可能伴随着“卡嗒”声或视觉反馈，例如，触摸传感器板20的亮度或颜色变化。

因此，与现有技术触摸传感装置相比，本发明的实施例可具有一定优势。例如，对于其中人们倾向于先将手指置于离散触摸板上，然后进行实质触摸的应用而言，可采用离散固态触摸传感技术以尽量避免静置手指的无意感应。本发明的另一优势在于，密封离散固态触摸传感解决方案可应用于恶劣户外环境、肮脏环境以及解决方案可能会受湿气影响的环境。固态触觉反馈对于良好人为因素而言是非常重要的部分，而现有固态触摸传感技术中却一直缺失这一部分。

在不脱离本发明基本属性的精神的前提下，本发明可以其他特定形式实施，因此，所示实施例的所有方面均应视为说明性而非限制性，本发明的范围应参考所附权利要求书而非上述说明书进行指示。

Claims

1.一种触摸传感器板，其包括：

触摸传感器，其用于感应接近所述触摸传感器放置的触摸部件的存在；

保护材料层，其覆盖所述触摸传感器，所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面；

所述第二表面包括静置表面部分和扩展表面部分，所述扩展表面部分凹入所述静置表面部分下方，以使得所述扩展表面部分比所述静置表面部分更接近所述触摸传感器；以及

所述触摸传感器具有一定灵敏度，以使得接触所述静置表面部分的触摸部件的存在不会导致所述触摸传感器的致动，而按入所述扩展表面部分的触摸部件的存在则会导致所述触摸传感器的所述启动。

2.根据权利要求1所述的触摸传感器板，其中所述扩展表面部分包括在所述触摸部件是手指且所述手指按入所述扩展表面部分时提供触觉反馈的结构。

3.根据权利要求2所述的触摸传感器板，其中所述提供触觉反馈的结构包括位于所述扩展表面部分内的凸起部分。

4.根据权利要求3所述的触摸传感器板，其中所述凸起部分具有圆顶形表面。

5.一种触摸传感器板，其包括：

触摸传感器，其用于感应接近所述触摸传感器放置的触摸部件的存在，所述触摸传感器的灵敏度范围从其中向外扩展，其中所述触摸部件在所述灵敏度范围内进行的触摸导致致动，且所述触摸部件在所述灵敏度范围外进行的触摸不会导致致动；

保护材料层，其覆盖所述触摸传感器，所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面；以及

所述第二表面包括静置表面部分和扩展表面部分，所述静置表面部分位于所述灵敏度范围外，且所述扩展表面部分从所述静置表面部分凹入并至少部分位于所述触摸传感器的所述灵敏度范围内。

6.根据权利要求5所述的触摸传感器板，其中所述扩展表面部分包括在所述触摸部件是手指且所述手指按入所述扩展表面部分时提供触觉反馈的结构。

7.根据权利要求6所述的触摸传感器板，其中所述提供触觉反馈的结构包括位于所述扩展表面部分内的凸起部分。

8.根据权利要求7所述的触摸传感器板，其中所述凸起部分具有圆顶形表面。

9.一种区分触摸传感器板致动过程中的实质触摸和无意触摸的方法，包括：

提供触摸传感器板，其包括触摸传感器，用于感应接近所述触摸传感器放置的触摸部件的存在，所述触摸传感器的灵敏度范围从其中向外扩展，其中所述触摸部件在所述灵敏度范围内进行的触摸导致致动，且所述触摸部件所述灵敏度范围外进行的触摸不会导致致动；

使用保护材料层覆盖所述触摸传感器，所述保护材料层具有接近所述触摸传感器的第一表面，以及远离所述触摸传感器的相对第二表面；

构造所述第二表面以使其包括静置表面部分和扩展表面部分，所述扩展表面部分从所述静置表面部分凹入；以及

调整或选择所述触摸传感器板，以使所述静置表面部分位于所述灵敏度范围外，且所述扩展表面部分至少部分位于所述触摸传感器的所述灵敏度范围内。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括构造所述扩展表面部分以使其包括在所述触摸部件是手指且所述手指按入所述扩展表面部分时提供触觉反馈的结构。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括形成所述提供触觉反馈的结构，以使其包括位于所述扩展表面部分内的凸起部分。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括形成所述凸起部分，以使其具有圆顶形表面。

13.一种使用触摸传感器板的方法，包括：

将指尖置于覆盖触摸传感器的保护材料层的邻近表面的静置部分上并使其接近所述邻近表面的扩展表面部分，

当需要致动所述触摸传感器时，朝所述邻近表面按压所述指尖，直到所述指尖变形且所述指尖的变形部分进入所述邻近表面的扩展表面部分，以使所述指尖的所述部分至少部分置于从所述触摸传感器向外扩展的灵敏度范围内，其中当所述指尖的所述部分在所述灵敏度范围内时，导致致动；以及

撤除所述指尖上的压力，以将所述变形部分从所述触摸传感器的所述灵敏度范围内移出，其中当所述指尖的所述部分不在所述灵敏度范围内时，停止所述致动。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括按压所述指尖的所述变形部分，直到其触摸到所述扩展表面内用于提供触觉反馈的结构，以及在所述指尖上的压力撤除之前感知所述触觉反馈。