本發(fā)明于專利法下，主張于2014年5月6日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利序號(hào)61/989,057的優(yōu)先權(quán)，依賴其完整內(nèi)容并在這里此以參考方式整合。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容與觸摸屏幕及觸摸屏幕傳感器有關(guān)，且更具體來(lái)說(shuō)與用于觸摸屏幕應(yīng)用而具有強(qiáng)化測(cè)量敏感性的懸臂式位移傳感器有關(guān)，也與判定在一觸摸屏幕上于多個(gè)觸摸位置處所發(fā)生的多個(gè)觸摸的觸摸力量有關(guān)。

在此所提及的任何發(fā)表的或?qū)＠募耐暾_內(nèi)容是以參考方式整合，包含美國(guó)專利案號(hào)4,455,452、4,698,460、4,733,222、7,254,775與8,599,165，以及美國(guó)早期公開案號(hào)2013/0285977。

背景技術(shù)：

具有觸摸功能的顯示器與其他裝置(例如，鍵盤)的市場(chǎng)正快速增長(zhǎng)。其結(jié)果是已經(jīng)發(fā)展許多利用觸摸屏幕的觸摸傳感技術(shù)，以使得顯示器與其他裝置能具有觸摸功能。觸摸傳感功能在移動(dòng)裝置應(yīng)用中更加廣泛的使用，像是在智能手機(jī)、電子書閱讀器、筆記本電腦與平板電腦中。

已經(jīng)發(fā)展許多具有觸摸屏幕的觸摸系統(tǒng)，因此其回應(yīng)多種形式的觸摸，像是單一觸摸、多個(gè)觸摸、揮動(dòng)以及具有不同壓力的觸摸。不幸的是，現(xiàn)今的觸摸屏幕壓力傳感能力受限于傳感器的效能。此外，需要與多個(gè)觸摸相關(guān)聯(lián)的多個(gè)觸摸力量的更精確判定，以改良觸摸屏幕的觸摸傳感能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開內(nèi)容的一方面為具有強(qiáng)化位移測(cè)量敏感性的觸摸屏幕組件。所述組件包含：平面觸摸屏幕；支撐底座，所述支撐底座具有上表面與外側(cè)邊緣；以及至少一懸臂式位移傳感器，所述傳感器布置于所述支撐底座相鄰于所述外側(cè)邊緣的所述上表面上，所述至少一懸臂式位移傳感器具有一接近傳感器，其以可操作地相對(duì)于懸臂式元件所布置，所述懸臂式元件支撐接觸特征，其中所述接觸特征接觸所述觸摸屏幕，使得當(dāng)所述觸摸屏幕經(jīng)歷朝向所述支撐底座的位移時(shí)，所述懸臂式元件放大所述位移，且所述接近傳感器測(cè)量所述經(jīng)放大位移。

本發(fā)明公開內(nèi)容的另一方面為一種位移傳感器，所述位移傳感器用于測(cè)量觸摸屏幕的經(jīng)放大位移，所述觸摸屏幕則具有在觸摸屏幕組件中的下表面。所述位移傳感器包含：所述位移傳感器包括：基座，所述基座具有前表面與上表面；懸臂式元件，具有以懸臂形式于所述上表面自所述底座延伸的部分，所述懸臂式元件具有上表面、下表面與長(zhǎng)軸；接觸特征，于所述懸臂式元件于接觸位置處接觸所述觸摸屏幕下表面的上表面上，并位于在所述長(zhǎng)軸方向中所測(cè)量相離所述基座前表面的距離x1處；以及位置傳感器，布置相鄰于所述懸臂式元件的下表面，以在所述長(zhǎng)軸方向中所測(cè)量相離所述基座前表面的距離x2的測(cè)量位置處，測(cè)量懸臂式元件的偏移，其中5·x1≤x2≤10·x1，因此在接觸特征處所述懸臂式元件的位移便于所述測(cè)量位置處被放大。

本發(fā)明公開內(nèi)容的另一方面為一種測(cè)量于觸摸屏幕組件中觸摸屏幕的位移的方法，所述方法包括：利用至少一懸臂式位移傳感器支撐所述觸摸屏幕，所述懸臂式位移傳感器經(jīng)配置以放大所述觸摸屏幕的位移；在觸摸位置處以朝下力量觸摸所述觸摸屏幕，所述朝下力量造成所述觸摸屏幕的位移；以及以所述至少一懸臂式位移傳感器測(cè)量所述經(jīng)放大位移。

本發(fā)明公開內(nèi)容的另一方面為一種測(cè)量于一觸摸屏幕上多個(gè)觸摸位置處的觸摸力量的方法，所述方法包括：判定所述多個(gè)觸摸位置，其中所述觸摸位置包含各自的觸摸位置面積；測(cè)量在多個(gè)測(cè)量位置處所述觸摸屏幕的多個(gè)位移，所述測(cè)量位置與所述觸摸位置不同；根據(jù)所述觸摸位置實(shí)行對(duì)所述所測(cè)量位移的擬合，以獲得在所述多個(gè)觸摸屏幕位置處的位移；建立在所述多個(gè)觸摸位置處所述觸摸屏幕的位移與在所述各自多個(gè)觸摸位置處的施加分布負(fù)載的關(guān)聯(lián)；以及以所述相關(guān)聯(lián)觸摸位置面積乘上所述施加分布負(fù)載的每一個(gè)的方式，判定在所述多個(gè)觸摸位置處的觸摸力量。

其他的特征與優(yōu)點(diǎn)將于以下的【具體實(shí)施方式】中闡述，而在某種程度上通過(guò)所述敘述或以執(zhí)行所書面敘述與其請(qǐng)求項(xiàng)以及附圖所敘述的具體實(shí)施例而認(rèn)可的方式，其對(duì)于領(lǐng)域技術(shù)人員而言將為顯而易見的。要了解的是前述的一般性敘述以及以下的【具體實(shí)施方式】都只是示例，并應(yīng)提供用于了解所述請(qǐng)求項(xiàng)的本質(zhì)與特征的概觀或架構(gòu)。

附圖說(shuō)明

涵蓋附圖以提供進(jìn)一步了解，且所述附圖被整合并構(gòu)成本申請(qǐng)書的一部分。圖式描繪一或多個(gè)具體實(shí)施例，且與【具體實(shí)施方式】一起用于解釋所述各種具體實(shí)施例的原理與操作。因此，本發(fā)明公開內(nèi)容從下述【具體實(shí)施方式】并與所述附圖結(jié)合下將能被更完整了解，其中：

圖1為一示例觸摸屏幕顯示器系統(tǒng)的示意圖，觸摸屏幕顯示器系統(tǒng)包含觸摸屏幕組件與控制器，其中所述觸摸屏幕組件包含相鄰于所述觸摸屏幕周邊所布置的多個(gè)懸臂式位移傳感器，第一與第二特寫插圖(以IN1及IN2標(biāo)示)分別描繪電容觸摸傳感與光學(xué)觸摸傳感；

圖2為第1圖觸摸屏幕組件的一部分的特寫側(cè)視圖，其描繪以支撐底座支撐的示例懸臂式位移傳感器，且所述懸臂式位移傳感器是以可操作地相對(duì)于所述觸摸屏幕所布置；

圖3為第1圖觸摸屏幕組件的一部分的正視特寫圖，其描繪所述懸臂式位移傳感器如何沿著支撐底座的周邊布置，所述懸臂式元件的長(zhǎng)軸大體與所述對(duì)應(yīng)相鄰支撐底座周邊或觸摸屏幕周邊對(duì)齊(例如，名義上與其平行)；

圖4類似于第2圖，并描繪因?yàn)橛脩糁讣庑问降挠|摸執(zhí)行，而在所述觸摸屏幕觸摸位置上造成的施加力量，所引起所述懸臂式元件的偏移；

圖5為懸臂式位移傳感器的懸臂式元件的特寫圖，并描繪懸臂式元件于靠近所述懸臂式元件底座處的位移dz1是如何被放大，而在靠近所述懸臂式元件端部處形成較大位移dz2的幾何關(guān)系；

圖6為非協(xié)助式(非懸臂式)接近傳感器(曲線A)與所述懸臂式位移傳感器(曲線B)兩者，從所述懸臂式位移傳感器的正規(guī)化計(jì)數(shù)NC(x10³)對(duì)于所述位移Δz(μm)的圖形；

圖7A與圖7B為懸臂式位移傳感器的示例配置及示例觸摸屏幕的正視圖，其描繪一單一觸摸(圖7A)與兩次觸摸(圖7B)下所述觸摸屏幕的示例偏移(位移)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考本發(fā)明公開內(nèi)容的各種具體實(shí)施例的細(xì)節(jié)，其示例則描繪于附圖之中。盡可能的，在所有圖式中以相同或類似的參考符號(hào)指示相同或類似的部分。圖式不一定按比例繪制，而領(lǐng)域技術(shù)人員將可認(rèn)識(shí)到圖式已經(jīng)簡(jiǎn)化以描繪本發(fā)明公開內(nèi)容的關(guān)鍵方面。

以下闡述中請(qǐng)求項(xiàng)被整合于【具體實(shí)施方式】之中并構(gòu)成【具體實(shí)施方式】的部分。

為了參考的目的，在圖式中的某些中是描繪笛卡爾坐標(biāo)，但并不應(yīng)成為其方向或定向的限制。

第1圖為示例觸摸屏幕顯示器系統(tǒng)10的示意圖，其包含觸摸屏幕組件16與控制器18。第2圖為所述觸摸屏幕組件16的一部分的特寫側(cè)視圖。控制器18是以可操作地連接至觸摸屏幕組件16，并經(jīng)配置以控制所述觸摸屏幕組件16的操作。所述觸摸屏幕組件16包含觸摸屏幕覆蓋玻璃(“觸摸屏幕”)20，其具有一上表面22、一下表面24與一周邊、外圍或邊緣26。

示例觸摸屏幕20一般來(lái)說(shuō)為矩形及平面，在此情況中上表面與下表面22、24定義觸摸屏幕大體為固定的厚度t。在一示例中，觸摸屏幕20于所述上表面22或下表面24相鄰于周邊26的一部分上包含表框30。所述表框30用于隱藏所述觸摸屏幕組件16的某些部分或組件，像是在以下所介紹及詳細(xì)討論的懸臂式位移傳感器80。第2圖也描繪一種在觸摸位置TL處與所述觸摸屏幕組件16觸摸屏幕20建立觸摸以定義觸摸事件TE的工具120(例如，如描繪的指尖、或是觸摸筆、鉛筆端等)。觸摸位置TL則具有對(duì)應(yīng)的觸摸面積AR。

第1圖包含第一特寫插圖IN1，其描繪觸摸屏幕20的示例的特寫圖，觸摸屏幕20包含具有多個(gè)透明導(dǎo)電元件23的陣列，元件23經(jīng)配置以提供具有電容觸摸傳感能力的觸摸屏幕組件16。第1圖也包含第二特寫插圖IN2，其描繪觸摸屏幕20的一示例的特寫圖，所述特寫圖描繪于所述觸摸屏幕20之中移動(dòng)的多個(gè)光束25，以提供具有光學(xué)式觸摸傳感能力的觸摸屏幕組件16。

特別參考第2圖，以及同樣參考第3圖的正視特寫圖，觸摸屏幕組件16也包含支撐底座50，支撐底座50具有上表面52與周邊、外圍或邊緣56。支撐底座50于上表面52與相鄰周邊56上支撐多個(gè)懸臂式位移傳感器80。支撐底座50也以可操作地支援對(duì)所述懸臂式位移傳感器80的電氣連接(未圖示)，例如，通過(guò)支援電線或含有電線的電路板的方式。在一示例中，所述懸臂式位移傳感器80也設(shè)置于相鄰的觸摸屏幕周邊26。

第2圖與第3圖的示例懸臂式位移傳感器80包含基部82，其具有上表面84與前表面86。所述基部82具有基部高度h_B，其在一示例中為1.5mm≤h_B≤2mm的范圍中。所述懸臂式位移傳感器80也包含懸臂式元件90，其附加于所述基部82的上表面84，使得其以懸臂形式于x方向中延伸超過(guò)所述前表面86。在另一示例中，基部82與懸臂式元件90形成為單一結(jié)構(gòu)。

所述懸臂式元件90具有長(zhǎng)軸A1、上表面92與下表面94。所述懸臂式元件90是以彈性材料制成，像是金屬或塑膠。在一示例中，所述懸臂式元件90具有大體為矩形的形狀。在一示例中，每一懸臂式位移傳感器80都經(jīng)布置，使得所述懸臂式元件90的長(zhǎng)軸A1一般而言于相同于懸臂式位移傳感器80所設(shè)置的所述支撐底座50邊緣56的方向前進(jìn)延伸(也就是，大致上與其平行)。這種配置避免使懸臂式元件90朝向觸摸屏幕20的中央延伸，這將需要更寬的表框30，為了容易描繪起見這并未于第3圖中描繪。在觸摸屏幕20具有的尺寸與形狀大體與支撐底座50對(duì)應(yīng)的情況中，懸臂式元件90的長(zhǎng)軸A1一般而言于相同于懸臂式位移傳感器所設(shè)置的所述觸摸屏幕20邊緣26的方向前進(jìn)延伸(也就是，大致上與其平行)。

在一示例中，懸臂式元件90的上表面92包含接觸特征96。接觸特征96具有與所述觸摸屏幕20下表面24接觸的位置97(例如，一點(diǎn)或小面積)，所以此位置在此后將被稱為接觸位置97。在一示例中，所述接觸特征96是圓的(rounded)，例如，包括球形的至少一部分。接觸特征96的接觸位置97設(shè)置于相距所述基部82前表面86的距離x1(在x方向中測(cè)量時(shí))處，這最佳見于第2圖中。

所述懸臂式位移傳感器80也包含接近傳感器110，其設(shè)置在所述支撐底座50上表面52上，使得其設(shè)置于所述懸臂式元件90的下表面94下方，并與所述基部82相隔。所述接近傳感器110具有高度h_P，在一示例中其標(biāo)稱高度為0.7mm。所述接近傳感器110例如可為光學(xué)式、電容式、電感式等等。通過(guò)描述的方式，所述接近傳感器110描繪為光學(xué)式，并因此包含光源112與光偵測(cè)器114。光源112放射光線122照明懸臂式元件90下表面94的小區(qū)域95。光線122自小區(qū)域95反射并由光偵測(cè)器114偵測(cè)。小區(qū)域95的位置相距所述基部82前表面86的x2距離處。接近傳感器110與懸臂式元件90下表面94之間的z方向距離則標(biāo)示為z2。接近傳感器110經(jīng)配置以決定距離z2，當(dāng)觸摸屏幕20由于一或多個(gè)觸摸事件TE而位移或變形時(shí)，z2便可能改變。在所描繪的光學(xué)式接近傳感器110的情況中，距離z2根據(jù)于所述光線122從光源112移動(dòng)通過(guò)光學(xué)路徑至下表面94小區(qū)域95，并接著抵達(dá)光偵測(cè)器114的移動(dòng)時(shí)間所決定。

第4圖與第2圖類似，并描繪由于觸摸事件TE而在觸摸位置TL處，因?yàn)橐挥|摸力量而在-z方向中形成所述觸摸屏幕20位移Δz的工具120。第4圖中的虛線用于Δz的測(cè)量，標(biāo)示在施加所述觸摸力量F的前所述觸摸屏幕20上表面22的原始位置。造成所述觸摸屏幕20位移的觸摸力量F則通過(guò)所述接觸特征96轉(zhuǎn)移至所述懸臂式元件90。所述經(jīng)轉(zhuǎn)移的觸摸力量F接著造成所述懸臂式元件90彎曲或偏移，使得所述距離z2與在不存在所述觸摸力量F的情況相比之下，其數(shù)值將減小。在所述觸摸位置TL處的施加壓力P大小定義為P＝F/AR，其中AR為與所述觸摸位置TL相關(guān)聯(lián)的面積。

第5圖為當(dāng)由所述觸摸力量F使所述懸臂式元件90偏移時(shí)，所述懸臂式元件90的特寫圖，并描繪在觸摸位置TL處，懸臂式元件90的作用是如何使由所述觸摸事件所造成的位移放大。沿著在距離x1處懸臂式元件90的z方向位移dz1與在距離x2處懸臂式元件90的z方向位移dz2，則描繪距離x1及x2。位移dz1與dz2是相對(duì)于未偏移的懸臂式元件90加以測(cè)量，而在未偏移時(shí)dz1＝dz2＝0。

通過(guò)相似三角形的基本幾何方法，可以從第5圖知道dz1/x1＝dz2/x2，所以dz2＝α·dz1，其中α＝x2/x1，為代表懸臂式元件90如何放大位移dz1的放大因子。在一示例中，放大因子α是于5≤α≤10的范圍。同樣也在一示例中，距離x1是于1mm至2mm的范圍中，而距離x2是于5mm至12mm的范圍中。觸摸屏幕20位移測(cè)量的敏感度增加，至少在一初步近似下，是由所述放大因子α所給定。

由懸臂式位移傳感器80所提供的位移放大允許對(duì)觸摸屏幕20的位移有更大的測(cè)量敏感度。此接著允許例如利用以下敘述的方法，進(jìn)行由工具120于所述觸摸位置TL處所施加的觸摸力量F的更精確判定。

再次參考第1圖，在一示例中，觸摸屏幕組件16包含多個(gè)懸臂式位移傳感器80，其布置相鄰于所述支撐底座50的周邊56，使得所述位移的測(cè)量位置便相鄰于所述觸摸屏幕周邊26。每一懸臂式位移傳感器80產(chǎn)生電子位移訊號(hào)SD，其代表所述所測(cè)量的位移dz2。在一示例中，來(lái)自不同懸臂式位移傳感器80的多個(gè)位移訊號(hào)SD被傳送至控制器18，并與由觸摸屏幕20的觸摸傳感能力(例如，電容式或光學(xué)式觸摸傳感能力)所建立的一或多個(gè)觸摸位置TL比較。

有關(guān)于一或多個(gè)觸摸位置TL的資訊，可用于更精確地計(jì)算所述觸摸力量或多個(gè)觸摸力量F。此外，由于懸臂式位移傳感器80的不同測(cè)量位置所形成位移訊號(hào)SD的差異，也提供有關(guān)觸摸位置TL的額外資訊。所述資訊在觸摸屏幕20并不具有位置傳感能力時(shí)，被證實(shí)是有用的，例如，觸摸屏幕20只是一種簡(jiǎn)單的非傳感式覆蓋層。注意在第1圖中，當(dāng)位移傳感器經(jīng)布置相鄰于觸摸屏幕20與所述支撐底座50的各自周邊26與56時(shí)，由所述懸臂式位移傳感器80進(jìn)行的位移測(cè)量典型上將在與觸摸位置TL不同的多個(gè)測(cè)量位置處進(jìn)行。

第6圖為傳統(tǒng)(非協(xié)助式)接近傳感器(曲線A)與所述懸臂式位移傳感器80(曲線B)兩者的正規(guī)化計(jì)數(shù)NC(x10³)對(duì)于所述位移Δz(μm)的圖形。所述圖形描繪懸臂式位移傳感器80與傳統(tǒng)接近傳感器相比之下，對(duì)于所述訊號(hào)響應(yīng)的改善。在測(cè)量第6圖資料的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，懸臂式元件90是以0.008”厚的金屬制彈簧經(jīng)金屬加工制成，以提供一種α為9.2的放大因子。所述懸臂式位移傳感器80具有的x1數(shù)值為0.047”(或1.2mm)與x2數(shù)值為0.434”(或11mm)。

判定多個(gè)觸摸力量

如以上提及，有許多觸摸屏幕應(yīng)用是特別關(guān)注多個(gè)觸摸位置TL每一個(gè)的觸摸力量F，例如，對(duì)于平板、智能手機(jī)、平板手機(jī)、膝上電腦、個(gè)人電腦、電視等等。據(jù)此，本發(fā)明公開內(nèi)容的一方面是指向判定在所述觸摸屏幕組件16觸摸屏幕20上，與多個(gè)觸摸位置TL處多個(gè)觸摸事件TE相關(guān)聯(lián)的觸摸力量F的多個(gè)方法。所述方法將所述觸摸力量F與所述觸摸屏幕20的所述所測(cè)量位移Δz建立關(guān)系，其中舉例而言，位移是利用所述觸摸屏幕組件16所測(cè)量，所述觸摸屏幕組件16則運(yùn)用以上討論的多個(gè)懸臂式位移傳感器80。詳細(xì)來(lái)說(shuō)在大多個(gè)情況中，所述位移是在遠(yuǎn)離所述觸摸位置處的多個(gè)測(cè)量位置處測(cè)量，使得在所述觸摸位置處的所述觸摸力量F必須從在所述測(cè)量位置處的所測(cè)量位移加以判定。

第7A圖為一示例觸摸屏幕20與多個(gè)懸臂式位移傳感器80的一示例布置的正視圖，其描繪與單一觸摸事件TE相關(guān)聯(lián)的單一觸摸位置TL。第7B圖也類似，并描繪所述示例觸摸屏幕具有兩觸摸位置TL1與TL2，其與各自的觸摸事件TE1與TE2相關(guān)聯(lián)。如以上連結(jié)第1圖所討論，與一已知觸摸位置TL相關(guān)聯(lián)的面積標(biāo)注為AR，并被稱做為觸摸位置面積。在一示例中，觸摸位置面積AR由在觸摸位置TL處與所述觸摸屏幕20接觸的工具120(未圖示，參考第2圖)的接觸面積所定義。在第7B圖中，觸摸位置TL1與TL2具有相對(duì)應(yīng)的觸摸位置面積AR1與AR2，其在大小上不需相等。在一示例中，觸摸位置面積AR是利用觸摸屏幕20的電容傳感或光學(xué)傳感能力所測(cè)量。

觸摸屏幕20的位移Δz(第4圖)是于z方向中測(cè)量，對(duì)于觸摸事件TL1與TL2而言分別標(biāo)示為Δz1及Δz2。做為范例且為了容易討論，在此公開的方法部分連結(jié)兩觸摸位置TL1與TL2敘述。在此公開的所述方法可被應(yīng)用于多于兩個(gè)觸摸事件TE與對(duì)應(yīng)的觸摸位置TL。

如以上提及，在大多數(shù)情況中，所測(cè)量位移Δz是于不同于所述觸摸位置TL的多個(gè)測(cè)量位置處建立。例如，所述位移測(cè)量是利用布置在相鄰于所述觸摸屏幕20周邊26多個(gè)位置處的多個(gè)懸臂式位移傳感器90所建立，同時(shí)所述觸摸位置TL則相離所述觸摸屏幕的周邊，例如，較靠近于所述觸摸屏幕的中心。因此，要找到在所述觸摸位置處施加的力量大小，首先需要找到在不同觸摸位置處的位移大小。

有關(guān)觸摸位置TL1與TL2的資訊為已知，并由所述觸摸屏幕20的觸摸傳感能力所提供。在某些具體實(shí)施例中，使用一查詢表以將所述覆蓋玻璃偏移轉(zhuǎn)換為施加力量。查詢表由包含系數(shù)的矩陣組成，系數(shù)表示力與位移的線性近似。這些系數(shù)是使用所述施加力量的位置加以索引。為每一傳感器產(chǎn)生一唯一的查詢表。當(dāng)在一已知位置施加力量時(shí)，利用位置將所有的查詢表進(jìn)行索引查詢，而其系數(shù)被應(yīng)用至位移的已知改變。通過(guò)具有較大范圍的傳感器給予較高的優(yōu)先性，將能利用所述系數(shù)進(jìn)行最小平方演算法的加權(quán)方式更精確計(jì)算所施加的力量。所述查詢表能夠補(bǔ)償由于機(jī)殼的建構(gòu)或差異所造成的小量偏移差異。

或者，在某些具體實(shí)施例中，覆蓋玻璃偏移至觸摸位置TL1與TL2的施加力量的轉(zhuǎn)換，是通過(guò)決定觸摸屏幕20曲率(形狀)與所述位移Δz1與Δz2的最佳擬合而完成。此擬合是被迫具有與觸摸位置TL相關(guān)聯(lián)的最大值(或大致上最大值)。接著通過(guò)將所述觸摸力量F與位移Δz表示成為傅立葉序列的方式，求解將觸摸力量F與位移Δz建立關(guān)系的四階差分方程式。一旦解得所述四階差分方程式，所述觸摸力量F與所述位移Δz的傅立葉系數(shù)便可彼此建立關(guān)系。

方法的一方面包含根據(jù)使用所述觸摸屏幕20的(x,y)觸摸位置資訊，實(shí)行所述所測(cè)量位移資料的擬合。所述擬合提供與所述觸摸位置TL1與TL2相關(guān)聯(lián)的所述觸摸力量F1與F2的(x,y)空間坐標(biāo)。在一示例中，使用最小平方擬合，其中，大致上強(qiáng)迫所述位移Δz與所述邊界條件相匹配(例如，在實(shí)質(zhì)上固定的邊緣并不具有位移)，也在所述觸摸位置TL處具有各自的(大致上)最大值。

觸摸力量F對(duì)z方向中所述位移Δz的關(guān)系可以一四階差分方程式表示，并可利用描述位移Δz的傅立葉序列求解。接著基于(x,y)資訊的力量F也可以利用另一傅立葉序列描述，而兩者序列的系數(shù)可以直接彼此建立關(guān)系。

在以下的數(shù)學(xué)處理上，使用下述的參數(shù)：

●x,y：觸摸屏幕坐標(biāo)

●a,b：觸摸屏幕長(zhǎng)度

●(cx₁,cy₁)與(cx₂,cy₂)：觸摸位置TL1與TL2的觸摸坐標(biāo)

●e_i,j：所述觸摸屏幕位移“最佳擬合”的展開系數(shù)

●wx₁,wy₁,wx₂,wy₂：由于在觸摸位置TL1與TL2處與所述觸摸屏幕位移相關(guān)聯(lián)的曲率有效半寬

●x_m,y_n：所述懸臂式位移傳感器80的坐標(biāo)位置

●I：欲被最小化的最小平方函數(shù)

●D：由傳感器位移數(shù)值所構(gòu)成的位移向量

●t：觸摸屏幕的厚度

●A_m,n：位移傅立葉展開式的傅立葉系數(shù)

●AR：觸摸位置面積

因此，利用在所述特定坐標(biāo)(x_m,y_n)處的所測(cè)量資料，實(shí)行所述位移曲率的擬合，也就是對(duì)于具有坐標(biāo)(cx₁,cy₁)與(cx₂,cy₂)的兩觸摸位置TL1與TL2實(shí)行。為了確保在所述觸摸位置TL1與TL2的每一處都有最大值，所述位移Δz被重新定義為函數(shù)f(x,y)，并如以下表示：

f(x,y)＝η_x1·η_y1·η_x2·η_y2 (1)

其中

接著在所述特定坐標(biāo)處使用f(x,y)(方程式1)擬合所述位移資料，而得到以下函數(shù)(方程式2)：

其中，a與b為x與y的最大長(zhǎng)度。系數(shù)可利用最小平方擬合獲得。因此，所述最小平方函數(shù)I便定義如下(方程式3)

I＝[∑_m,n∑_i,j{e_i,jF_i,j(x_m,y_n)-D(x_m,y_n)}]² (3)

其中D(x_m,y_n)代表在(x_m,y_n)的位移。

為了使I最小化，將δI/δe_i,j設(shè)定為0，也就是

I/δe_i,j＝0 (4)

方程式4形成一矩陣方程式，從矩陣方程式可獲得系數(shù)e_i,j。矩陣方程式可如下表示：

M·e_i,j＝D (5)

為了確定M與D，為所測(cè)量位移數(shù)值假設(shè)兩個(gè)x坐標(biāo)與兩個(gè)y坐標(biāo)。所以，以下假設(shè)對(duì)于所有的數(shù)值m＝1,2與n＝1,2進(jìn)行加總。在此情況中，D為欄向量，并以下述方程式6a-6d表現(xiàn)：

D(1)＝D_m,n·F₁₁(x_m,y_n) (6a)

D(2)＝D_m,n·F₁₂(x_m,y_n) (6b)

D(3)＝D_m,n·F₂₁(x_m,y_n) (6c)

D(4)＝D_m,n·F₂₂(x_m,y_n) (6d)

所以，現(xiàn)在利用最小平方即使用所述觸摸位置資訊，能獲得所述觸摸屏幕20位移F(x,y)的最佳擬合，利用所述位移與所述力量之間的關(guān)系，對(duì)于一薄矩形頁(yè)片而言可判定每一觸摸位置TL的觸摸力量F。需要此關(guān)系以滿足四階差分方程式(于以下闡述)，其將所述位移與所述施加分布負(fù)載(力量/面積)建立關(guān)系，做為示例敘述，在期刊Elsevier(1975)由Ugural與Fenster發(fā)表標(biāo)題為“Advanced Strength and Applied Elasticity”的文獻(xiàn)中，顯示負(fù)載的傅立葉序列展開式可以滿足此四階方程式，且位移也同樣為傅立葉序列，但具有不同的展開系數(shù)。

以上方程式(2)本身并非傅立葉序列，因?yàn)橥ㄟ^(guò)引入指數(shù)函數(shù)項(xiàng)的關(guān)系，迫使位移在觸摸位置TL處具有最大值。但是，其解答F(x,y)可被展開以傅立葉序列表示，并獲得以下方程式8：

F(x,y)＝∑_m,nA_m,nsin(mπx/a)·sin(nπy/b) (8)

傅立葉序列的正交性質(zhì)將被用來(lái)決定所述系數(shù)A_m,n

因?yàn)樵谪?fù)載分布與所述位移之間存在關(guān)系，現(xiàn)在便能獲得所述負(fù)載分布。所述負(fù)載分布與所述位移滿足前述的四階差分方程式(方程式9)：

δ⁴F/δx⁴+2δ⁴F/δx²y²+δ⁴F/δy⁴＝P/Q (9)

其中P為每單位面積的負(fù)載，Q由(方程式10)給定

Q＝ET³/(12(1-ν²)) (10)

其中E為楊氏模數(shù)，ν為卜松比。

負(fù)載分布可以表示為傅立葉序列，其中展開系數(shù)P_m,n則與位移系數(shù)相關(guān)，如以下(方程式11)

P_m,n＝Qπ⁴A_m,n[(m/a)²+(n/b)²]² (11)

一旦計(jì)算負(fù)載分布，觸摸力量F便可立即根據(jù)所述經(jīng)計(jì)算負(fù)載分布，由將所述觸摸位置TL處的負(fù)載分布乘以所述對(duì)應(yīng)觸摸位置面積AR的方式轉(zhuǎn)換而判定。

上述方法可總結(jié)如下：a)測(cè)量觸摸位置TL，其中觸摸位置包含各自的觸摸位置面積AR；b)測(cè)量觸摸屏幕于不同于所述觸摸位置TL的多個(gè)位置處的多個(gè)位移；c)根據(jù)觸摸位置TL實(shí)行對(duì)所測(cè)量位移的擬合，以獲得在所述觸摸位置TL處的位移；d)建立在多個(gè)觸摸位置處觸摸屏幕的位移與在各自多個(gè)觸摸位置處所述施加分布負(fù)載的關(guān)系；以及e)通過(guò)將所述施加分布負(fù)載乘以所述對(duì)應(yīng)觸摸位址面積AR的方式判定在所述多個(gè)觸摸位置處的觸摸力量。

對(duì)于所述領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是在不背離如所述附加請(qǐng)求項(xiàng)所定義的本發(fā)明公開內(nèi)容的精神與范圍下，可以對(duì)于在此敘述的本發(fā)明公開較佳具體實(shí)施例進(jìn)行各種修改。因此，本發(fā)明公開內(nèi)容將涵蓋在所述附加請(qǐng)求項(xiàng)與其等價(jià)物范圍之中所提供的修改與變化。