專利名稱：：力成像輸入設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及電子系統(tǒng)輸入設(shè)備，更具體的，涉及力成像以及位置和力成像互電容系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：有許多觸摸傳感設(shè)備可用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、游戲系統(tǒng)、音樂系統(tǒng)等(如電子系統(tǒng))中。可能最為人知的是電阻膜片位置傳感器，其多年來已被用作鍵盤和位置指示器。其他類型的觸敏設(shè)備包括電阻型書寫板，表面聲波設(shè)備，基于電阻、電容的觸摸傳感器，應(yīng)變計(jì)，電磁傳感器或壓力傳感器，以及光學(xué)傳感器。壓力感應(yīng)位置傳感器作為定點(diǎn)設(shè)備(與數(shù)據(jù)輸入或書寫設(shè)備不同)，過去幾乎沒有使用優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)槭顾鼈冞\(yùn)行所需的壓力固有地產(chǎn)生手指與傳感器表面之間的靜摩擦。該靜摩擦在很大程度上妨礙了這些設(shè)備變得普及。由于便攜式設(shè)備的日益普及以及伴隨的將所有輸入功能集成到單個(gè)形式因子(singleformfactor)中的需要，觸摸板現(xiàn)在是最普及并廣泛使用類型的輸入設(shè)備中的一種。從操作方面看，觸摸板可分類為"電阻型"或"電容型"。在電阻型觸摸板中，該板涂覆有薄金屬導(dǎo)電層和電阻層。當(dāng)觸摸該板時(shí)，這些導(dǎo)電層經(jīng)由電阻層進(jìn)行接觸，使得電阻發(fā)生變化(通常表示為電流變化)，這用于識(shí)別該板上的發(fā)生觸摸事件的位置。在電容型觸摸板中，第一組導(dǎo)電線路在第一方向上運(yùn)行，并且通過介電絕緣體與在第二方向(通常與第一方向垂直)上運(yùn)行的第二組導(dǎo)電線路絕緣。由交疊的導(dǎo)電線路形成的網(wǎng)格產(chǎn)生可以存儲(chǔ)電荷的電容器陣列。當(dāng)使一物體接近觸摸板或與觸摸板接觸時(shí)，該位置處的電容器的電容發(fā)生變化。該變化可用于識(shí)別觸摸事件的位置。使用觸摸板作為輸入設(shè)備的一個(gè)缺點(diǎn)是它們通常提供壓力或力信息。力信息可用于獲得對(duì)于用戶如何操控設(shè)備的更為魯棒的指示。即，可使用力信息作為另一輸入元，以將命令和控制信號(hào)提供給相關(guān)電子設(shè)備。由此，提供力測(cè)量系統(tǒng)作為觸摸板輸入設(shè)備的一部分將是有利的。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中提供了一種力感應(yīng)觸摸板，其包括被彈簧膜片(springmembrane)分隔的第一組和第二組導(dǎo)電線路。當(dāng)施加力時(shí)，彈簧膜片變形，將所述兩組線路移動(dòng)得更為接近。所得的互電容變化將用于產(chǎn)生指示所施加力的位置(相對(duì)于觸摸板的表面)以及力度或強(qiáng)度的圖像。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種組合的位置和力感應(yīng)觸摸板，其包括兩組驅(qū)動(dòng)線路，一組感應(yīng)線路和一彈簧膜片。在操作中，驅(qū)動(dòng)線路之一與該組感應(yīng)線路結(jié)合使用，以產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)物體與觸摸板相接觸的位置的圖像。第二組驅(qū)動(dòng)線路與感應(yīng)線路和彈簧膜片結(jié)合使用，以產(chǎn)生所施加力的力度或強(qiáng)度及其相對(duì)于觸摸板表面的位置的圖像。根據(jù)本發(fā)明的力觸摸板以及位置和力觸摸板可以并入各種電子設(shè)備中，以便于識(shí)別增加的用戶操控陣列。在又一實(shí)施例中，所述力感應(yīng)結(jié)構(gòu)可用于實(shí)現(xiàn)能夠檢測(cè)用戶施加到顯示器(如液晶顯示單元)的力量的顯示器。可以使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示單元，以便于識(shí)別增加的用戶輸入陣列。圖1以分解圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的力檢測(cè)器。圖2A和2B以截面圖的形式示出了根據(jù)圖1的未負(fù)重(A)和負(fù)重(B)力檢測(cè)器。圖3以框圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的力檢測(cè)系統(tǒng)。圖4以框圖的形式示出了根據(jù)圖3的力檢測(cè)系統(tǒng)的更具體視圖。圖5以截面圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的位置和力檢測(cè)設(shè)備。圖6以截面圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的位置和力檢測(cè)設(shè)備。圖7以分解圖的形式示出了根據(jù)圖6的驅(qū)動(dòng)線路和感應(yīng)線路。圖8A-8C示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的位置和力檢測(cè)設(shè)備的各種視圖。圖9A-9C示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的位置和力檢測(cè)設(shè)備的各種視圖。圖10A和10B以截面圖的形式示出了根椐本發(fā)明另一實(shí)施例的位置和力檢測(cè)設(shè)備。圖11A-11C示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的彈簧膜片的各種視圖。圖12A和12B以框圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的力檢測(cè)顯示系統(tǒng)。具體實(shí)施例方式進(jìn)行以下描迷以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠執(zhí)行并且利用權(quán)利要求所述的本發(fā)明，并且以下描述是針對(duì)下面討論的具體示例(用于個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觸摸板輸入設(shè)備)提供的，其各種變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，所附權(quán)利要求并不限于所公開的實(shí)施例，而是可以依照與本文所7>開的原理和特征一致的最寬范圍。例如，根據(jù)本發(fā)明的力成像系統(tǒng)同樣可應(yīng)用于不是個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子設(shè)備，如計(jì)算機(jī)工作站、移動(dòng)電話、手持?jǐn)?shù)字助理、以及用于各種(化學(xué)的、電的和電子的)機(jī)器和系統(tǒng)的數(shù)字控制面板。參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的力檢測(cè)器的一般概念被例示為其可以在觸摸板設(shè)備100中實(shí)施。如所例示的，力檢測(cè)器100包括裝飾層(cosmeticlayer)105、感應(yīng)層110(包括導(dǎo)電路徑115和電連接器145)、介電彈簧層125(包括空間偏移的升高結(jié)構(gòu)130)、驅(qū)動(dòng)層135(包括導(dǎo)電路徑140和電連接器145)以及基底或支撐物150。(本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，連接器120和145分別提供對(duì)于層110和135上的每個(gè)導(dǎo)電線路的唯一連接)。裝飾層105用于保護(hù)該系統(tǒng)的其他元件不受環(huán)境情況(如灰塵和濕氣)的影響，還提供用戶與檢測(cè)器100交互的表面。感應(yīng)層110上的導(dǎo)電路徑115被布置為使得它們覆蓋驅(qū)動(dòng)層135上的導(dǎo)電路徑140，由此形成多個(gè)電容，這些電容的板(導(dǎo)電路徑115和140)被感應(yīng)層基板IIO、介電彈簧層125和升高結(jié)構(gòu)130分隔。介電彈簧層125和升高結(jié)構(gòu)130—起形成一^li構(gòu)，通過該才幾構(gòu)，當(dāng)對(duì)裝飾層105施加力時(shí)，感應(yīng)層110的導(dǎo)電路徑115更為鄰近驅(qū)動(dòng)層135的導(dǎo)電路徑140。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，間隔的變化使得感應(yīng)層與驅(qū)動(dòng)層導(dǎo)電路徑(115和140)之間的互電容發(fā)生變化(增大)，該變化指示了施加到裝飾層105的力的量、強(qiáng)度或力度?；谆蛑螌?50為力檢測(cè)器IOO提供結(jié)構(gòu)整體性。參照?qǐng)D2A，示出了未負(fù)重或者"未施力"狀態(tài)下的力檢測(cè)器100的截面圖。在該狀態(tài)下，感應(yīng)層110與驅(qū)動(dòng)層135導(dǎo)電路徑(115和140)之間的互電容導(dǎo)致穩(wěn)定狀態(tài)或靜止電容信號(hào)(如經(jīng)由圖1的連接器120和145測(cè)量到的)。參照?qǐng)D2B，當(dāng)對(duì)裝飾層105施加外力200時(shí)，介電彈簧層105變形，從而感應(yīng)層110移動(dòng)得更為接近驅(qū)動(dòng)層135。這繼而導(dǎo)致感應(yīng)層和驅(qū)動(dòng)層之間的互電容的變化(增大)一_與這兩層之間的距離近似單調(diào)相關(guān)、因而與所施加力200的強(qiáng)度或力度單調(diào)相關(guān)的變化。更具體的，在操作期間，線路140(在驅(qū)動(dòng)層135上)被一次一個(gè)地電激勵(lì)，并且對(duì)與被激勵(lì)的線路以及每個(gè)線路115(感應(yīng)層IIO上)相關(guān)聯(lián)的互電容進(jìn)行測(cè)量。通過這種方式，獲得施加到裝飾層105的力200的力度或強(qiáng)度的圖像。如上所述，互電容的該變化可以通過適當(dāng)?shù)碾娐穪泶_定。參照?qǐng)D3,示出了使用力檢測(cè)器觸摸板100的力成像系統(tǒng)300的框圖。如所例示的，力成像系統(tǒng)300包括通過連接器120(用于感應(yīng)信號(hào)310)和145(用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)315)耦合到觸摸板控制器305的力檢測(cè)器100。觸摸板控制器305進(jìn)而周期性地將表示施加到檢測(cè)器100的力的(空間)分布的信號(hào)發(fā)送到主處理器320。主處理器320可以將力信息解釋為執(zhí)行指定的命令和控制行為(如，選擇顯示在顯示單元325上的物體)。參照?qǐng)D4，在操作期間，觸摸板控制器305中的驅(qū)動(dòng)電路400進(jìn)而將一電流通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)315和連接器145發(fā)送("驅(qū)動(dòng)")到多個(gè)驅(qū)動(dòng)層導(dǎo)電路徑140(參見圖1)中的每一個(gè)。因?yàn)殡娙菪择詈?，該電流中的一些被攜帶到多個(gè)感應(yīng)層導(dǎo)電路徑115(參見圖l)中的每一個(gè)。感應(yīng)電路405(如，電荷放大器)檢測(cè)來自感應(yīng)信號(hào)310的模擬信號(hào)(經(jīng)由連接器120)，并且將它們發(fā)送到分析電路410。分析電路410的一個(gè)功能是將檢測(cè)到的模擬電容值轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式(如，通過A到D轉(zhuǎn)換器)。分析電路的另一功能是對(duì)多個(gè)數(shù)字化電容值進(jìn)行排隊(duì)，以傳送到主處理器320(參見圖3)。分析電路的另一功能是控制驅(qū)動(dòng)電路400，并且可能地動(dòng)態(tài)調(diào)整感應(yīng)電路405的操作(如，通過改變檢測(cè)到電容"改變"的閾值)。在由SteveHotelling，ChristophKrah和BrianHuppi于2006年3月15日提交的名為"MultipointTouchScreenController"的序號(hào)為10/999,999的美國(guó)專利申請(qǐng)中描述了適于在本發(fā)明中使用的控制器305的一個(gè)實(shí)施例，在此通過引用并入該申請(qǐng)。在另一實(shí)施例中，將根據(jù)本發(fā)明的力檢測(cè)器與電容位置檢測(cè)器相結(jié)合，以產(chǎn)生提供位置和力檢測(cè)的觸摸板設(shè)備。參照?qǐng)D5,組合的位置和力檢測(cè)器500包括裝飾層505;電路板或襯底510(包括在第一表面上的第一多個(gè)導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)路徑515和第二表面上的多個(gè)感應(yīng)路徑520);介電彈簧層525(包括交替的或空間偏移的升高結(jié)構(gòu)530);驅(qū)動(dòng)層535(包括第二多個(gè)導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)路徑)；以及基底或支撐物540。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)路徑515和535分別i文置在襯底510和支撐物540上以形成多行，感應(yīng)導(dǎo)電路徑放置在襯底510上以形成多列。因此，在操作期間，在第一時(shí)間段期間，驅(qū)動(dòng)多個(gè)第一驅(qū)動(dòng)路徑515(一次一個(gè))，在此時(shí)間段期間，詢問感應(yīng)路徑520以獲得表示一次或更多次裝飾層觸摸的位置。類似的，在第二時(shí)間段期間驅(qū)動(dòng)多個(gè)第二驅(qū)動(dòng)路徑535(—次一個(gè))，在此時(shí)間段期間，再次詢問感應(yīng)路徑520以獲得表示在此時(shí)間期間施加到裝飾層505的力的力度或強(qiáng)度的圖1象。在SteveHotelling,JoshuaA.Strickon和BrianQ.Huppi的序號(hào)為10/840,862的名為"MultipointTouchscreen"的美國(guó)專利申請(qǐng)中描述了基于互電容原理的用于觸摸檢測(cè)的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備(如，觸摸板)的操作，在此通過引用并入該申請(qǐng)。參照?qǐng)D6，以截面圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的位置和力觸摸板600。在該實(shí)施例中，裝飾層605包括聚酯或聚碳酸酯膜。層610包括基于丙烯酸的壓力感應(yīng)或紫外線光固化粘合劑。層615用作雙側(cè)電路板，其具有在"頂"表面上的取向?yàn)榈谝环较?即，朝向裝飾層605)的第一多個(gè)導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)線路620，以及在"底"表面上的取向?yàn)榈诙较虻亩鄠€(gè)導(dǎo)電感應(yīng)線路625。在一個(gè)實(shí)施例中，電路襯底層615包括低溫塑料或熱塑樹脂，如聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯("PET")。在該實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)線路620和感應(yīng)線路625可以包括印刷銀墨。在另一實(shí)施例中，電路襯底層615包括柔性電路板、或玻璃纖維或玻璃，并且驅(qū)動(dòng)和感應(yīng)線路(620和625)包括氧化銦錫("ITO")或銅。在一個(gè)實(shí)施例中，層630包括層疊組合，由粘合劑-PET-粘合劑組成，其中粘合劑組分如上面對(duì)于層610描述的。層635、640和645包括各種厚度的PET。如所示的，層640的"底"表面上粘附有第二多個(gè)導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)線路650，取向基本上與第一導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)線路620相同。升高并且空間偏移的支撐結(jié)構(gòu)655和層660還包括層疊組合，由粘合劑-PET-粘合劑組成(類似于層630,如所示的)。層605到660粘附到基底或硬化板665，并受其支撐。例如，在便攜式或筆記本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，基底665可以由剛性材料形成，如作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)框架的一部分的金屬?zèng)_件。類似的，基底665可以是個(gè)人數(shù)字助理或者移動(dòng)電話內(nèi)的內(nèi)部框架。表1標(biāo)識(shí)了觸摸板600的一個(gè)實(shí)施例的層600到660中的每一層的厚度。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>有源觸摸板表面271mmx69mm驅(qū)動(dòng)線路的數(shù)目(620和650):13感應(yīng)線路的數(shù)目(625):54《象素間隔5mm在操作中，觸摸板600通過驅(qū)動(dòng)線路620與感應(yīng)線路625之間的互電容，測(cè)量由于在一個(gè)或更多個(gè)位置處觸摸裝飾層605引起的電容的變化(如減小)。在如上所述的方式中，當(dāng)通過測(cè)量到的感應(yīng)線路625和驅(qū)動(dòng)線路650之間的互電容的變化(如，增大)，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)線路625和驅(qū)動(dòng)線路650更為接近時(shí)，觸摸板600還測(cè)量施加到裝飾層的力。在此實(shí)施例中，升高結(jié)構(gòu)655用在驅(qū)動(dòng)線路(650)的第二層的兩面上，以提供附加的移動(dòng)檢測(cè)功能。在測(cè)量操作期間，進(jìn)而激勵(lì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)線路620，同時(shí)，測(cè)量驅(qū)動(dòng)線路620與感應(yīng)線路625之間的互電容的變化。一旦每個(gè)驅(qū)動(dòng)線路620都被激勵(lì)(并且經(jīng)由感應(yīng)線路測(cè)量到電容的對(duì)應(yīng)變化)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線路650進(jìn)而被驅(qū)動(dòng)，并且感應(yīng)線路625被用于確定與力相關(guān)的互電容(即，由于所施加的力而引起的線路625與650之間的互電容的變化)的變化。通過這種方式，可以獲得對(duì)于裝飾層605的"觸摸，，輸入和"力"輸入的圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述"掃描，，序列并非必需的。例如，可以交疊方式激勵(lì)驅(qū)動(dòng)線路620和650，以使得驅(qū)動(dòng)線路620中的笫一線路被激勵(lì)，隨后是驅(qū)動(dòng)線路650中的第一線路，再后是驅(qū)動(dòng)線路620中的第二線路，等等。另選的，可以首先激勵(lì)驅(qū)動(dòng)線路620中的線路組，隨后是驅(qū)動(dòng)線路650中的線路組，等等。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)線路620(與觸摸位置測(cè)量操作相關(guān))使用來自驅(qū)動(dòng)線路650(與力測(cè)量操作相關(guān))和感應(yīng)線路625(在位置和力測(cè)量操作期間使用)的不同幾何特征(geometry)。參照?qǐng)D7，可以看到，驅(qū)動(dòng)線路620使用采用內(nèi)部浮置板結(jié)構(gòu)700的導(dǎo)電線路，此外，驅(qū)動(dòng)線路620在物理上大于在感應(yīng)線路625和驅(qū)動(dòng)線路650(在所例示的實(shí)施例中，這兩個(gè)線路都具有相同的物理尺寸/結(jié)構(gòu))中使用的導(dǎo)電線路。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)提供了對(duì)于確定裝飾表面605上的、一個(gè)或更多個(gè)物體(如，手寫筆的手指)觸摸或緊密接觸的位置的增加靈敏度。參照?qǐng)D8A,在根據(jù)本發(fā)明的組合的觸摸和力感應(yīng)觸摸板的另一實(shí)施例(觸摸板800)中，升高結(jié)構(gòu)655可以被墊圏或聚合物圓點(diǎn)805(也稱為橡膠或彈性體圓點(diǎn))所代替。在該實(shí)施例中，墊圏805以類似于升高結(jié)構(gòu)655(參見圖6)的方式操作。如圖所示，墊圏805依靠在薄粘合劑層810上，并且其大小使得當(dāng)不存在施加的力時(shí)，層630和640保持特定距離。墊圈805的一個(gè)例示性布局和間隔在圖8B(頂視圖(lopview))和8C(截面圖)中示出。表2表示了與先前例示的觸摸板600不同的觸摸板800的每個(gè)組件的大致尺寸。表2:例示性觸摸板600的尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>有源觸4莫板表面271mmx69mm驅(qū)動(dòng)線路的數(shù)目(620和650):13感應(yīng)線路的數(shù)目(625):54像素間隔5mm參照?qǐng)D9A，在根據(jù)本發(fā)明的組合觸摸和力感應(yīng)觸摸板的又一實(shí)施例(觸摸板900)中，使用單層的可變形墊圏或彈性體圓點(diǎn)905。在觸摸板900中，薄粘合劑層910用于將墊圏與觸摸板結(jié)構(gòu)的剩余部分以及其本身的結(jié)構(gòu)與基底665機(jī)械耦合。在圖9B(頂視圖)和9C(截面圖)中示出了可變形墊圏卯5的一個(gè)例示性布局和間隔。表3表示與先前所例示的觸摸板600不同的觸摸板900的每個(gè)組件的大致尺寸。表3:例示性觸摸板900的尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>有源觸4莫板表面271mmx69mm驅(qū)動(dòng)線路的數(shù)目(620和650):13感應(yīng)線路的數(shù)目(625):54像素間隔5mm參照?qǐng)D10A，在根據(jù)本發(fā)明的組合觸摸和力感應(yīng)觸摸板的另一實(shí)施例(觸摸板1000)中，使用彈簧膜片1005,代替升高結(jié)構(gòu)(如，530和655)或者可變形墊圏(如，805和905)。在觸4莫板1000中，薄粘合劑層1010用于將PET彈簧1005機(jī)械耦合到層635和640以及將層645機(jī)械耦合到基底665。參照?qǐng)D10B,在一個(gè)實(shí)施例中，彈簧膜片包括單個(gè)PET波紋片，其波紋率(run-to-riseratio)(即，a/b)一般在大約10:1到50:1的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在任何給定實(shí)施例中使用的確切值可能由于各種因素而改變，例如，觸摸板表面的物理尺寸、對(duì)于完全撓曲(fulldeflection)指定的重量(如，200克)，以及期望呈現(xiàn)給用戶的"硬度"感。表4表示與先前例示的觸摸板600不同的觸摸板1000的每個(gè)部件的大致尺寸。表4:例示性觸摸板1000的尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>參照?qǐng)DIIA，在另一實(shí)施例中，波紋彈簧膜片1005可以被有波紋的(dimpled)彈簧膜片1105代替。在此實(shí)現(xiàn)中，彈簧膜片1105是單個(gè)可變形材料片(如PET)，其中通過例如熱或真空成形技術(shù)形成有波紋。圖11B和11C示出了兩個(gè)可能的波紋結(jié)構(gòu)的頂視圖。在圖IIB和11C中示出了有波紋的膜片1105的兩個(gè)例示性布局(頂視圖)。如圖11A-11C中所使用的，"+"號(hào)表示升高區(qū)域，"-"號(hào)表示降低區(qū)域。表5表示圖IIA中規(guī)定的"a"到"e，，的大致尺寸。表5:例示性觸摸板1100的尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以進(jìn)行材料、組件和電路元件的各種改變。例如，根據(jù)圖1到10的驅(qū)動(dòng)線路和感應(yīng)線路被描述為垂直的。然而，驅(qū)動(dòng)線路穿過感應(yīng)線路或者與感應(yīng)電路交叉的方式通常取決于所使用的坐標(biāo)系。例如，在笛卡爾坐標(biāo)系中，感應(yīng)線路與驅(qū)動(dòng)線路垂直，由此形成具有不同的x和y坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)。另選的，在極坐標(biāo)系中，感應(yīng)線路可能是同心圓，而驅(qū)動(dòng)線路可能是徑向延伸線(或者反之)。此外，在圖1和2的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)層135和驅(qū)動(dòng)線路140(因此，連接器145)可以并入彈簧膜片125中并且在其上。即，驅(qū)動(dòng)線路140可以放置在柔性膜片125的表面上或刻蝕在該表面上。類似的，驅(qū)動(dòng)線路535可以并入柔性膜片125中并作為其一部分(參見圖5)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)圖8和9的墊圏(參見圖8和9)還可代替升高結(jié)構(gòu)130、530和655(參見圖1、2A、2B、5和6)來使用。類似的，彈簧機(jī)構(gòu)1005(參見圖10)和1105(參見圖11)可以代替墊團(tuán)805(參見圖8)、可變形墊圏805和905(參見圖8和9)或者上升結(jié)構(gòu)130、530和655(參見圖1、5和6)來使用。參照?qǐng)D12A，在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的力檢測(cè)可以并入顯示單元中而不是觸摸板中。例如，系統(tǒng)1200包括處理器1205、標(biāo)準(zhǔn)輸入-輸出("I/O")設(shè)備1210(如，鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸板、游戲桿和聲音輸入)，以及包含有根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)功能的顯示器1215。參照?qǐng)D12B，在本實(shí)施例中，顯示器1215包括顯示元件1220、顯示元件電子器件1225、力元件1230和力電子器件1235。通過這種方式，用戶1240通過力元件1230查看顯示器1200的顯示元件1220。例如，顯示元件1220和電子器件125可以包括常規(guī)液晶顯示("LCD")顯示器。力元件1230可以包括僅力傳感器(如，類似于圖1和2的實(shí)施例)或者力和位置傳感器(如，類似于圖5-11的實(shí)施例)。力電子器件1235可以包括圖4所述的處理電路。即，力電子器件1235能夠驅(qū)動(dòng)并感應(yīng)互電容信號(hào)，如結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的觸摸板所描述的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，當(dāng)將所描述的力檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于顯示器1215時(shí)，該力檢測(cè)技術(shù)的使用應(yīng)當(dāng)利用諸如由ITO提供的透明或基本透明的驅(qū)動(dòng)和感應(yīng)線路(即，不是非透明的銅)。類似的，用于檢測(cè)所施加的力的第一層線路(如，驅(qū)動(dòng)線路)與第二層線路(如，感應(yīng)線路)之間的間隙(如上所述)應(yīng)當(dāng)透明或者基本透明。例如，可壓縮透明隔體可以用于實(shí)現(xiàn)偏移升高結(jié)構(gòu)130、支撐結(jié)構(gòu)655、可變形墊圏805、905或彈性膜片1005、1105。權(quán)利要求1、一種力成像觸摸板，包括第一層，包括一個(gè)或多個(gè)材料層，并在其第一表面上具有取向?yàn)榈谝环较虻牡谝欢鄠€(gè)導(dǎo)電線路；第二層，在其第一表面上具有取向?yàn)榈诙较虻牡诙鄠€(gè)導(dǎo)電線路；以及可變形介電膜片，并置于第一層與第二層之間，其中所述第一層的所述材料層至少之一是剛性層，且在對(duì)第一層施加力時(shí)，第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路適于產(chǎn)生電容圖像，該電容圖像指示所施加力的強(qiáng)度。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的力成像觸摸板，其中第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路垂直。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的力成像觸摸板，其中可變形介電膜片包括平坦的膜片，具有取向朝向第一層的笫一表面和取向朝向第二層的第二表面；第一多個(gè)升高結(jié)構(gòu)，耦合到所述平坦的膜片的第一表面；以及第二多個(gè)升高結(jié)構(gòu)，耦合到所述平坦的膜片的第二表面，其中第二多個(gè)升高結(jié)構(gòu)從第一多個(gè)升高結(jié)構(gòu)偏移。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的力成像觸摸板，其中可變形介電膜片包括平坦的膜片；以及多個(gè)可變形墊圏，粘附到所述平坦的膜片的一個(gè)表面，其中在對(duì)第一層施加朝向第二層的力時(shí)，可變形墊圏適于壓縮。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的力成像觸摸板，其中可變形介電膜片包括一個(gè)或更多個(gè)熱塑彈簧。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的力成像觸摸板，其中可變形介電膜片包括有波紋的可變形膜片。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的力成像觸摸板，其中熱塑彈簧包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的力成像觸摸板，進(jìn)一步包括與第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路電耦合的互電容測(cè)量電路。9、一種力成像觸摸板，包括第一層，包括一個(gè)或多個(gè)材料層，且在其第一表面上具有取向?yàn)榈谝环较虻牡谝欢鄠€(gè)導(dǎo)電線路；可變形介電膜片，具有第一表面和第二表面，所述第一表面與第一層并置，所述第二表面具有取向?yàn)榈诙较虻牡诙鄠€(gè)導(dǎo)電線路；其中所述第一層的所述材料層至少之一是剛性層，且在對(duì)第一層施加力時(shí)，第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路適于產(chǎn)生電容圖像，該電容圖像指示所施加力的強(qiáng)度。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的力成像觸摸板，其中第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路垂直。11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的力成像觸摸板，其中可變形介電膜片包括平坦的膜片，具有第一表面和第二表面；笫一多個(gè)升高結(jié)構(gòu)，耦合到所述平坦的膜片的第一表面；以及第二多個(gè)升高結(jié)構(gòu)，耦合到所述平坦的膜片的第二表面，其中第二多個(gè)升高結(jié)構(gòu)從第一多個(gè)升高結(jié)構(gòu)偏移。12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的力成像觸摸板，其中可變形介電膜片包括平坦的膜片，具有第一表面和第二表面；以及多個(gè)可變形墊圏，粘附到所述平坦的膜片的一個(gè)表面，其中在對(duì)第一層施加朝向第二層的力時(shí)，可變形墊圏適于壓縮。13、根據(jù)權(quán)利要求9所述的力成像觸摸板，進(jìn)一步包括與第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路電耦合的互電容測(cè)量電路。14、根據(jù)權(quán)利要求9所述的力成像觸摸板，進(jìn)一步包括在第一層的第二表面上的第三多個(gè)導(dǎo)電線路，其中可變形介電膜片比與第三多個(gè)導(dǎo)電線路更為接近地與第一多個(gè)導(dǎo)電線路并置，第三多個(gè)導(dǎo)電線路取向?yàn)榈谌较?，并且進(jìn)一步其中在物體接觸第一層時(shí)，第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第三多個(gè)導(dǎo)電線路適于產(chǎn)生電容圖像，該電容圖像指示相對(duì)于第一層的第一表面而言，物體接觸第一表面的位置。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的力成像觸摸板，其中第二取向和第三取向相同，并且第一取向與它們垂直。16、一種力成像顯示器，包括顯示元件；第一層，包括一個(gè)或多個(gè)材料層，且在其第一表面上具有取向?yàn)榈谝环较虻牡谝欢鄠€(gè)透明的導(dǎo)電線路，該第一層與顯示元件的第一表面相鄰；第二層，在其第一表面上具有取向?yàn)榈诙较虻牡诙鄠€(gè)透明的導(dǎo)電線路，第一層并置于第二層與顯示元件之間；以及可變形的透明介電膜片，并置于第一層與第二層之間，其中所述第一層的所述材料層至少之一是剛性層，且在對(duì)第二層施加力時(shí)，第一多個(gè)導(dǎo)電線路和第二多個(gè)導(dǎo)電線路適于產(chǎn)生電容圖像，該電容圖像指示所施加力的強(qiáng)度。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的力成像顯示器，其中顯示元件包括液晶顯示元件。18、根據(jù)權(quán)利要求16所述的力成像顯示器，其中第一層和第二層包括氧化銦錫線路。19、根據(jù)權(quán)利要求16所述的力成像顯示器，其中第一多個(gè)透明的導(dǎo)電線路與第二多個(gè)透明的導(dǎo)電線路垂直。20、根據(jù)權(quán)利要求16所述的力成像顯示器，其中透明的可變形介電膜片包括平坦的膜片，具有取向朝向第一層的第一表面以及取向朝向第二層的笫二表面；第一多個(gè)升高結(jié)構(gòu)，耦合到所述平坦的膜片的第一表面；以及第二多個(gè)升高結(jié)構(gòu)，耦合到所述平坦的膜片的第二表面，其中第二多個(gè)升高結(jié)構(gòu)從第一多個(gè)升高結(jié)構(gòu)偏移。21、根據(jù)權(quán)利要求16所述的力成像顯示器，其中透明的可變形介電膜片包括平坦的膜片；以及多個(gè)可變形墊圏，粘附到所述平坦的膜片的一個(gè)表面，其中在對(duì)第一層施加朝向第二層的力時(shí)，所述可變形墊圏適于壓縮。全文摘要一種力感應(yīng)觸摸板，其包括被彈簧膜片分隔的第一組和第二組導(dǎo)電線路。當(dāng)施加力時(shí)，彈簧膜片變形，將所述兩組線路移動(dòng)得更為接近。所得的互電容變化將用于產(chǎn)生指示所施加力的量和強(qiáng)度的圖像。組合的位置和力成像觸摸板包括兩組驅(qū)動(dòng)線路，一組感應(yīng)驅(qū)動(dòng)線路和彈簧膜片。在操作中，驅(qū)動(dòng)線路之一與該組感應(yīng)線路結(jié)合使用，產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)物體與觸摸板相接觸的位置的圖像。第二組驅(qū)動(dòng)線路與感應(yīng)線路和彈簧膜片結(jié)合使用，以產(chǎn)生所施加力的力度或強(qiáng)度的圖像。文檔編號(hào)G06F3/041GK101436111SQ20081017097公開日2009年5月20日申請(qǐng)日期2007年3月30日優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日發(fā)明者布賴恩·Q.·赫普,斯蒂文·P·豪泰靈申請(qǐng)人:蘋果公司