CN102216885A - 集成在显示器中的压阻力传感器 - Google Patents

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Abstract

一种设备可以包括基板，该基板包括基板上的输入装置和形成在输入装置的区域外部的基板上的至少一个压阻传感器。一种设备可以包括：形成在基板上的显示器；形成在基板上的至少一个压阻传感器，和计算所施加的力并基于计算出的所施加的力来启动力响应的处理器。一种方法可以包括以下步骤：监视与一个或更多个压阻传感器相关联的电阻以检测施加在显示装置上的力上的变化；检测与一个或更多个压阻传感器相关联的电阻变化；基于检测到的电阻变化来计算施加在显示装置上的力；启动与检测到的电阻变化成比例的力响应，并通过显示装置来显示力响应的结果。

Description

集成在显示器中的压阻力传感器
技术领域
很多电子设备使用触摸屏供用户输入。当用户利用例如手指来触摸触摸屏时，触摸屏把信号发送到该设备。在各种设备中使用的很多触摸屏都是电阻触摸屏。电阻触摸屏可应用于不同类型的显示器，并且相对便宜。但是，电阻触摸屏充当了简单的开关，这限制了用户通过触摸屏输入装置能够施加的控制量。
此外，很多电子设备，例如移动通信设备，由于其相对小的尺寸而导致输入和输出能力有限。例如，很多移动通信设备具有小的可视显示器和有限数量的键供用户输入。给定移动通信设备中所包括的日益增加的特征阵列，有限的与移动通信设备交互的能力可能会愈加麻烦。
发明内容
根据一个方面，提供了一种设备。所述设备可以包括：基板、设置在所述基板的第一部分上的输入装置；和用于感测施加在所述输入装置上的力的至少一个压阻传感器，其中，所述压阻传感器设置在所述基板的第二部分上，其中所述第二部分不同于所述第一部分。
此外，所述至少一个压阻传感器可以包括位于所述输入装置的每个角的外部的压阻传感器，或者位于所述输入装置的每个边缘中部的外部的压阻传感器。
此外，所述至少一个压阻传感器可以包括形成在所述基板的可形变区域中的第一对压阻传感器，和形成在所述基板的基本不可形变区域中的第二对压阻传感器。
此外，所述第一对压阻传感器和所述第二对压阻传感器可以被布置为惠斯登电桥(Wheatstone bridge)结构。
此外，所述至少一个压阻传感器可以包括具有之字形(zigzag)图案的传感器。
此外，所述至少一个压阻传感器可以包括至少两个不同的传感器排列，并且所述设备还可以包括处理器，该处理器用于基于期望的灵敏度或者基于在所述设备上运行的应用程序来选择所述至少两个不同的传感器排列中的一个。
此外，所述设备可以包括：连接到所述至少一个压阻传感器的力计算部件，其用于基于所述至少一个压阻传感器中的电阻变化来计算所施加的力；和力响应启动(activate)部件，其执行多个动作，其中，所述多个动作中的每一个是响应于所计算出的不同力来执行的。
此外，所述力响应启动部件可以执行以下操作中的一种：基于计算出的所施加的力来控制动作的强度，基于计算出的所施加的力从多个动作中选择一动作，或者基于计算出的所施加的力来选择要包括在动作中的多个对象。
此外，所述设备可以包括移动通信设备。
此外，所述输入装置可以包括按钮、触摸屏、液晶显示器(LCD)、键盘、小键盘，或者滚动轮。
此外，所述至少一个压阻传感器可以包括：形成在所述基板中的阱(well)；形成在所述阱的第一端的第一扩散区，其中，所述第一扩散区的掺杂浓度比所述阱高；形成在所述阱的第二端的第二扩散区，其中，所述第二扩散区的掺杂浓度比所述阱高；连接到所述第一扩散区的第一触点；和连接到所述第二扩散区的第二触点。
另一方面，提供了一种设备。所述设备可以包括：形成在基板上的显示器；形成在所述基板上的至少一个压阻传感器，其用于基于施加在所述显示器上的力来感测电阻变化；存储有多个指令的存储器；和处理器，其执行所述存储器中的指令以：接收所感测的电阻变化，基于所感测的电阻变化来计算所施加的力，基于所施加的力来启动力响应，和通过所述显示器来提供所启动的力响应的指示。
此外，所述至少一个压阻传感器可以位于所述基板的被所述显示器占据的区域的外部。
此外，所述至少一个压阻传感器可以位于所述基板的被所述显示器占据的区域的内部。
另一个方面提供了一种方法。所述方法可以包括以下步骤：监视与一个或更多个压阻传感器相关联的电阻以检测施加在显示装置上的力的变化；检测与所述一个或更多个压阻传感器相关联的电阻变化；基于检测到的电阻变化来计算施加在所述显示装置上的力；启动与计算出的所施加的力成比例的力响应；以及通过所述显示装置来显示所述力响应的结果。
此外，所述方法可以包括：校准所述一个或更多个压阻传感器。
此外，所述方法可以包括：通过选择所述一个或更多个压阻传感器的排列、选择所述一个或更多个压阻传感器的传感器的长度，或者调整连接到所述一个或更多个压阻传感器的放大器的增益中的一种方式来调整所述一个或更多个压阻传感器的灵敏度。
此外，启动力响应的步骤可以包括以下操作中的一个或更多个：改变所述显示装置的亮度；改变滚动的速度；改变缩放的速度；改变扬声器的音量；选择显示在所述显示装置上的内容；启动定点装置的单击；或者启动所述定点装置的双击。
此外，启动力响应的步骤可以包括：启动多个动作中的一个动作，该动作是基于计算出的所施加的力而选择的。
此外，启动力响应的步骤可以包括：基于计算出的所施加的力来控制动作的强度。
附图说明
被包含并构成了本说明书一部分的附图与文字说明一起示出了这里描述的一个或更多个系统和/或方法，说明了这些系统和/或方法，在附图中：
图1是可以实施这里描述的系统和/或方法的示范性移动通信设备的图；
图2是示出图1的移动通信设备的示范性部件的图；
图3A示出了图1中所绘的移动通信设备的显示器的第一示范性传感器排列；
图3B示出了图1中所绘的移动通信设备的显示器的第二示范性传感器排列；
图4A示出了图1中所绘的移动通信设备的显示器的示范性传感器排列；
图4B示出了图4A的传感器排列的电路原理图；
图5示出了图1中所绘的移动通信设备的显示器内的压阻传感器的第一示范性位置；
图6示出了图1中所绘的移动通信设备的显示器内的压阻传感器的第二示范性位置；
图7示出了能够和图1中所绘的移动通信设备一起使用的第一示范性传感器；
图8示出了能够和图1中所绘的移动通信设备一起使用的第二示范性传感器；
图9是流程图，示出了根据示范性实施方式在显示器中设置传感器的处理；
图10是流程图，示出了根据示范性实施方式的利用设置在显示器中的传感器来检测力的处理。
具体实施方式
下面的详细说明是参照附图来进行的。相同的标号在不同的图中表示相同或者类似的元件。而且，下列详细描述并不对本发明构成限制。
这里描述的示范性实施方式可以在移动通信设备(或移动终端)的上下文中描述。移动通信设备是能够采用这里描述的输入装置(例如压阻力传感器)的设备的例子，但是不应该被理解为对可以包括这里所描述的输入装置的设备或者应用的类型或者大小的限制。例如，这里描述的输入装置可以和台式设备(例如个人计算机或者工作站)、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、媒体播放设备(例如MPEG音频层3(MP3)播放器、数字视频盘(DVD)播放器、视频游戏播放设备)、家用电器(例如微波炉和/或电器遥控器)、汽车广播面板、电视机、计算机屏幕、销售点终端、自动出纳机、工业设备(例如测试装备、控制装备)，或者可以利用输入装置的任何其他设备一起使用。
触摸传感器显示器或者触摸屏(例如设置在移动通信设备中)可以对用户的手指所感生的电容做出反应。电容触摸传感器显示器(或者面板)可以包括沿X方向设置的第一层和沿Y方向设置的第二层。当用户触摸显示器时，这两层可以一起提供与触摸传感器显示器上的用户手指相关联的“x”和“y”坐标。
这里描述的系统和/或方法可以测量用户手指的力。力的测量可被用于例如触摸和释放操作，或者拖放操作。在一个实施方式中，力传感器可以设置在显示装置(例如触摸屏)中，并且可以包括设置在沿着显示器的边缘和角设置的未使用硅层中、与利用压阻效应的应变仪(strain gauge)类似的结构。这种未使用的硅会在制造过程期间被刻蚀掉。硅可以被淀积在玻璃基板上，并且玻璃基板可以起到薄膜的作用。来自用户手指的力会导致这个薄膜中的应变，并且这个应变可由压阻传感器来测量。因此，可以测量来自用户手指的力。
压阻传感器可以测量作为来自所施加的机械力的应变的结果的电阻变化。和其他材料相比，硅的压阻响应可能特别大。例如，硅的压阻响应可能是典型金属的压阻响应的大约一百倍。这种电阻变化可能不是基于几何因素的，因而可以不依赖于长度和面积的变化。
通过注意到硅的导带中的电子可以在六个等同的最小值之间平等地共享，可以理解硅中的压阻效应。但是当遭受应力时，某些最小值在能量上可能增加，某些最小值在能量上可能降低，这会分别导致较低或者较高的电子布居。作为这种布居差异的结果，平均有效质量可能被更改，这转而可反映为电阻率的变化。这里描述的系统和/或方法利用了硅的这个性质，与在显示器中设置的硅基板的未使用区域一起，形成了可以感知用户手指施加在显示器上的力的压阻传感器。在显示器的未使用硅内实施压阻传感器的额外成本可以非常小，因为硅已经存在并且可以不需要额外的空间。
示范性设备
图1是可以实施这里描述的系统和/或方法的示范性移动通信设备100的图。如图所示，移动通信设备100可以包括具有或者不具有多行显示器的蜂窝无线电话；可把蜂窝无线电话和数据处理、传真和数据通信能力组合在一起的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电话、寻呼机、国际互联网/企业内部网接入、网络浏览器、电子记事簿、日历和/或全球定位系统(GPS)接收器的PDA；膝上型和/或掌上型接收器；或者其他包括无线电话收发器的电器。移动通信设备100也可以包括媒体播放能力。如上所述，这里描述的系统和/或方法也可以在具有或不具有通信功能的需要用户输入的其他设备中实施。
参照图1，移动通信设备100可以包括壳体110、扬声器120、麦克风130、显示器140、控制按钮或者键150，以及小键盘160。
壳体110可以保护移动通信设备100的部件免受外部因素的影响。壳体110可以包括被配置成保持在移动通信设备100中使用的设备和部件的结构，并且可以由各种材料形成。例如，壳体100可以由塑料、金属或者复合材料形成，并且可以被配置成支承着扬声器120、麦克风130和/或显示器140。
扬声器120可以向移动通信设备100的用户提供可听信息。扬声器120可以位于移动通信设备100的上部中，并且在用户使用移动通信设备100进行通信会话时起到耳机的作用。对于和在移动通信设备100上播放的游戏、语音邮件，和/或视频图像相关联的音乐和/或音频信息，扬声器120也可以起到输出装置的作用。
麦克风130可以从用户接收可听信息。麦克风130可以包括把言语或者其他声信号转换为电信号供移动通信设备100使用的装置。麦克风130可以位于靠近移动通信设备100的下侧。
显示器140可以向用户提供视觉信息。显示器140可以是彩色显示器，例如红、绿、蓝(RGB)显示器、单色显示器，或者其他类型的显示器。在一种实施方式中，显示器140可以包括触摸传感器显示器或者触摸屏，触摸传感器显示器或者触摸屏可以被配置成当用户触摸显示器140时接收用户输入。例如，用户可以直接向显示器140提供输入，例如通过用户手指，或者通过其他输入对象，例如触笔。通过显示器140接收的用户输入可以由在移动通信设备100中运行的部件和/或设备来处理。触摸屏显示器可以允许用户和移动通信设备100交互，以便使移动通信设备100执行一个或更多个操作。在一种示范性实施方式中，显示器140可以包括液晶显示(LCD)显示器。显示器140可以包括驱动显示器140的操作的驱动器芯片(未示出)。
控制按钮150可以允许用户和移动通信设备100交互，以便使移动通信设备100执行一个或更多个操作，例如打电话、播放各种媒体，等等。例如，控制按钮150可以包括拨号按钮、挂机按钮、播放按钮，等等。
小键盘160可以包括用来把信息输入到移动通信设备100中的电话小键盘。
在示范性实施方式中，控制按钮150和/或小键盘160可以是显示器140的一部分。显示器140、控制按钮150和小键盘160可以是光学触摸屏显示器的一部分。此外，在某些实施方式中，基于移动通信设备100正在运行的不同模式，可以提供不同的控制按钮和小键盘元件。例如，当工作于蜂窝电话模式时，显示器140可以显示和拨号、挂机等相关联的电话小键盘和控制按钮。在其他的实施方式中，控制按钮150和/或小键盘160可以不是显示器140的一部分(即可以不是光学触摸屏显示器的一部分)。
图2是示出移动通信设备100的示范性部件的图。如图所示，移动通信设备100可以包括总线210、处理逻辑220、存储器230、输入装置240、输出装置250、电源260和通信接口270。移动通信设备100可被以很多其他方式配置，并且可以包括其他的或者不同的元件。例如，移动通信设备100可以包括一个或更多个调制器、解调制器、编码器、解码器，等等，用来处理数据。
总线210可以允许在移动通信设备100的部件之间进行通信。
处理逻辑220可以包括一个或更多个处理器、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，等等。处理逻辑220可以执行软件指令/程序或者数据结构以控制移动通信设备100的操作。在示范性实施方式中，处理逻辑220可以包括控制显示器140的逻辑。例如，如这里所描述的，处理逻辑220可以确定用户是否已经向显示器140的触摸屏部分提供了输入。
存储器230可以包括随机访问存储器(RAM)或者其他类型的可以存储供处理逻辑220执行的信息和/或指令的动态存储设备；只读存储器(ROM)或者其他类型的可以存储供处理逻辑220使用的静态信息和/或指令的静态存储设备；用于存储信息和/或指令的快闪存储器(例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))器件；和/或一些其他类型的磁性或者光学记录介质及其对应的驱动器。在指令被处理逻辑220执行期间，存储器230也可以用来存储临时变量或者其他中间信息。处理逻辑220使用的指令也可以或者另外地被存储在可被处理逻辑220访问的其他类型的计算机可读介质中。计算机可读介质可以被定义为物理或者逻辑存储器设备。逻辑存储器设备可以包括单个物理存储器设备内或者跨过多个物理存储器设备散布的存储器空间。
输入装置240可以包括允许用户把信息输入移动通信设备100的机制，例如麦克风130、触摸屏显示器140、控制按钮150、小键盘160、键盘、鼠标、笔、语音识别和/或生物识别机制等。例如，如上面所讨论的那样，全部或者部分显示器140可以起到把信息输入到移动通信设备100的触摸屏输入装置中的作用。
输出装置250可以包括一个或更多个把信息从移动通信设备100输出的机制，包括例如显示器140的显示器、，例如扬声器120的一个或更多个扬声器，等等。电源260可以包括一个或更多个电池或者其他用来把电力提供给移动通信设备100的部件的功率源部件。电源260也可以包括控制把电力从电源260施加给移动通信设备100的一个或更多个部件的控制逻辑。
通信接口270可以包括任何像收发机的机制，其使移动通信设备100能够与其他设备和/或系统进行通信。例如，通信接口270可以包括调制解调器或者到LAN的以太网接口。通信接口270也可以包括用于通过网络进行通信的机制，所述网络例如是无线网络。例如，通信接口270可以包括一个或更多个射频(RF)发射器、接收器和/或收发器。通信接口270也可以包括一个或更多个用于发射和接收RF数据的天线。
移动通信设备100可以为用户提供拨打和接收电话呼叫、发送和接收电子邮件或者文本消息、播放例如音乐文件、视频文件、多媒体文件或者游戏的各种媒体，以及执行各种其他的应用程序的平台。当显示器140作为触摸屏输入装置工作时，移动通信设备100也可以执行与显示器140相关联的处理。移动通信设备100可以响应于处理逻辑220执行包含在例如存储器230的计算机可读存储介质中的指令序列来执行这些操作。这些指令可以通过例如通信接口270从其他的计算机可读介质或者其他的设备读入存储器230。在替换的实施例中，可以使用硬连线的电路替代或者和软件指令组合以实施这里描述的过程。因此，这里描述的实施方式不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
示范性输入装置
如这里所描述的，输入装置240可以包括一个或更多个传感器，例如传感器阵列。当输入装置240取触摸屏显示器的形式时，显示器140可以包括覆盖显示器140的部分或者全部面积的传感器阵列。虽然接下来的描述把输入装置240描述为显示器140的一部分，但是在其他实施方式中，输入装置240也可以与显示器140分离开。输入装置240可以包括按钮、触摸屏、液晶显示器(LCD)、键盘、小键盘，或者滚动轮。
图3A示出了移动通信设备100的显示器140的第一示范性传感器排列。如图3A中所示，显示器140可以是包括基板310和形成在基板310上的像素阵列320的液晶显示器(LCD)。基板310可以包括具有硅层的玻璃基板，例如绝缘体上硅(SOI)基板、具有导电聚合物顶层的聚合物基板，等等。
像素阵列320可以包括例如黑色和白色像素，或者彩色像素。在彩色像素的情况下，每一个像素都可以包括一个或更多个子像素，例如红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。子像素可以按任何样式排列，例如三角排列、条带排列或者对角排列。
如图3A中进一步所示，基板310可以包括形成在其外围(例如在未使用的硅区域中)的压阻传感器330。导线(未示出)可连接到像素阵列320的行和列，并且可以位于硅层之上。与连接到像素的导线一起，为传感器330设置的导线可以位于沿着显示器140的边缘的金属或者氧化铟锡(ITO)层中。图3A绘出了四个传感器330的排列，但是，可以使用任意数量的传感器330。传感器330可以排列在像素阵列310的侧面上，两个传感器330可以感测基板310沿X方向的形变，另外两个传感器330可以感测基板310沿Y方向的形变。
图3B示出了基板310上的另一示范性传感器排列。如图3B中所示，在显示器的每个角中可以放置一个传感器330。图3B中所绘的排列可用于基于传感器330测量的力来计算用户手指的X和Y位置的处理(例如由处理逻辑220执行)。在另外的实施方式中，当X和Y坐标由例如包括在显示器140中的电容传感器提供时，力测量可以是单通道测量。
可能影响基板310上的压阻传感器330的排列的因素可以包括在显示器140中存在其他的部件、传感器330的灵敏度、是否需要校准传感器330，以及传感器330可能被用到的具体应用。
硅压阻传感器可能面临的一个问题是大的温度漂移。温度漂移指在温度变化时压阻响应的变化。对于单晶硅，压阻响应的这种变化可以高达每开氏温度百分之一。补偿温度漂移的一种方法可以通过处理逻辑220。例如，专用信号处理器集成电路芯片可用于温度漂移补偿。在另外的实施方式中，用于温度漂移补偿的处理可以在移动通信设备100的应用层实施。在又一实施方式中，可以利用传感器330的特定排列来补偿温度漂移。
图4A绘出了可以用来消除或者使温度漂移最小化的示范性传感器排列。如图所示，基板310的一部分可以在机械上与基板310的剩余部分隔离开以形成无应变区域350。无应变区域350可以通过以物理手段把无应变区域350与基板310的剩余部分分离开而形成，并且可以通过把基板310的一部分固定到刚性基部上而形成。无应变区域350可以通过在其整个面积上或者在将其与基板310的剩余部分分离开的脊部被固定到刚性基部。
如图4A中进一步所示，两个传感器330(例如传感器A和B)可以被置于基板310的主要区域上，在力被施加于显示器140时所述主要区域可能会发生应变变形。另两个传感器330(例如传感器C和D)可以被置于基板310的无应变区域350中，在力被施加于显示器140时无应变区域350可以不发生应变变形。
图4B绘出了图4A的传感器排列的电路原理图400。如图所示，传感器330可以按连接到电源420和放大器430的惠斯通电桥410的形式来排列。传感器A和B会受到应变影响，传感器C和D可能不受应变影响。结果，温度漂移可以被惠斯通电桥410抵消。来自惠斯通电桥410的信号可以通过放大器430放大。模拟放大器可以被集成到显示器140的未使用的硅区域中。在信号被放大以后，模拟信号可以被转换为数字信号。
图5示出了LCD显示器500(例如显示器140)内的压阻传感器501的第一示范性位置。虽然在图5中只绘出了一个压阻传感器501，但是LCD显示器500可以包括多个围绕外围排列的压阻传感器。LCD显示器500可以包括用于使离开LCD显示器500的光偏振的顶部偏振滤光片510，以及用于阻挡未通过滤色器520离开的光的黑底滤光片515。LCD显示器500还可以包括顶部氧化铟锡(ITO)电极525和液晶层530。液晶层530可以对施加在顶部电极525与底部电极546之间的电压做出反应。底部电极546可以形成在硅层540中。硅层540可以包括用于驱动像素的薄膜晶体管(TFT)晶体管542和存储电容器544。
在硅层540之下可以形成底部偏振滤光片550。光560可由背光(未示出)从LCD显示器500的底部施加。当在底部电极546和顶部电极525之间没有施加电压偏置时，光可以被底部偏振滤光片550偏振并被双折射液晶层530旋转，允许其通过顶部偏振滤光片510。当在底部电极546和顶部电极525之间施加电压偏置时，通过液晶材料530的光不可被旋转，并且可以被顶部偏振滤光片510阻挡。
一行或者一列像素(例如像素阵列320)可以在LCD显示器500的边缘，并且可以包括密封件570。图5示出了在像素区域320的边缘的LCD像素。传感器501可以形成在密封件570外部的硅层540中、并且未被LCD显示器500使用的部分的硅层540中。在另一示范性实施方式中，传感器501可以形成在被密封件570封闭的区域中。
如图5中进一步所示，传感器501可以连接到力计算部件580。力计算部件580可以被配置成，通过接收由压阻传感器501检测到的电阻变化的测量值来计算施加在LCD显示器500(或像素阵列320)上的力的量。
力计算部件580可以连接到压阻传感器阵列，并被配置成确定由阵列中的每一特定传感器检测到的电阻变化。基于被每一特定传感器检测到的电阻变化，并且基于传感器的排列，力计算部件580可以确定在LCD显示器500(或像素阵列320)上施加的力的位置。例如，力计算部件580可以确定在像素阵列320中施加的力的X和Y坐标。
力计算部件580可以被配置成调整其连接到的一个或更多个压阻传感器的灵敏度。压阻传感器的灵敏度可以通过调整连接到压阻传感器的放大器增益来调整。力计算部件580可以包括放大器，或者，放大器可以与力计算部件580分开设置。此外，移动通信设备100可以包括多个传感器排列。例如，移动通信设备可以包括图3A、3B和4A中所绘出的传感器排列中的一个或更多个。力计算部件580可以被配置成选择存在于移动通信设备100中的多个传感器排列中的一个。例如，可以基于移动通信设备100的应用的要求或者基于期望的灵敏度来选择传感器排列。此外，移动通信设备100可以包括具有不同灵敏度的多个压阻传感器。例如，各个压阻传感器可以具有不同的长度，其中，压阻传感器的特定长度可以给予不同的灵敏度。力计算部件580可以基于期望的灵敏度来选择特定的压阻传感器。例如，力计算部件580可以在处理逻辑220中实施，或者在输入装置240中作为处理器、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，等等。
如图5中进一步所示，力计算部件580可以连接到力响应启动部件590。力响应启动部件590可以被配置成基于由力计算部件580计算的所施加的力来启动力响应。
由力响应启动部件590响应于检测到压阻传感器501中的电阻变化而启动的特定动作或者动作系列可以在制造过程中预先确定、由用户设置，或者可以依赖于正被移动通信设备100执行的应用。力响应启动部件590可以被配置成启动多个动作的执行，其中，所述多个动作中的每一个均被响应于在压阻传感器501处检测到的电阻变化的不同范围而执行。力响应启动部件590可以被配置成基于检测到的电阻变化来控制动作的强度或者要包括在某一动作中的多个对象。力响应启动部件590可以在例如，处理逻辑220中实施，或者在输入装置240中作为处理器、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，等等来实施。
力响应启动部件590可以启动力响应，力响应可以包括以下一个或更多个：改变显示装置140的亮度、改变滚动速度、改变缩放速度、改变扬声器120的音量、选择在显示装置140上显示的内容、启动定点装置(例如触笔、追踪设备或者鼠标)的单击，或者启动定点装置的双击。
图6示出了单个LCD像素600以及LCD显示器内的压阻传感器的另一示范性位置。如图所示，单个像素600可以包括顶部偏振滤光片610、红色滤色器621、绿色滤色器622和蓝色滤色器623。单个像素600还可以包括液晶材料630、硅层640、底部偏振滤光片650以及背光660。压阻传感器501可以形成在硅层640内。因此，在这个特定实施方式中，压阻传感器501可以形成在被显示器140的像素阵列320包围的区域中。压阻传感器501可以形成在像素600的穿过像素600的透射光不被阻拦的区域中。例如，传感器501可以形成在被黑底滤光片515包围的区域中(图5中所示)。
图7示出了传感器501的示范性部件。如图所示，传感器501可以包括基板710，例如硅基板，并且可以被形成为扩散电阻器。通过在基板710中形成相反半导体类型的阱来形成传感器501。例如，传感器501可以包括形成在“p”型基板(例如基板710)中的“n”型阱720。如果基板710是“n”型基板，则阱720可以是“p”型阱。为了便于形成欧姆接触，可以在阱720内形成掺杂浓度更高的扩散区730。扩散区接触730可以在“n”型阱720内形成为把电阻器连接到金属线740的“n+”型欧姆接触。阱720和扩散区接触730可以通过扩散或者通过离子植入来形成。
可以形成硅阱(例如阱720)的结构以增大传感器501的应变灵敏度。例如，图8示出了连接到欧姆接触730的之字叶形图案化(zig-zagging foil patterned)的阱720。阱720可以包括任何图案，并且可以包括增大阱720的长度的图案。使用例如图8中所绘出的之字叶形图案，在使用非常小的面积的同时，传感器501的灵敏度可以非常高，例如十(10)帕斯卡的分辨率。
在另一实施方式中，基板710可以包括聚合物基板，并且传感器501可以是聚合压阻传感器，或者复合压阻传感器。
示范性处理
图9是流程图，示出了根据示范性实施方式在显示器中设置传感器的处理。图9也描绘了可用于制造和校准显示装置140的处理。如图所示，该处理可以开始于选择单个传感器结构(块910)，所述结构例如是图8中所绘的传感器结构。可以选择传感器的排列(块920)，例如在图3A中所绘出的排列，或者在图3B中所绘出的排列。在另一实施方式中，传感器的排列可以在使用移动通信设备100期间来选择。例如，在显示装置140上可以提供多个传感器排列，并且可基于正被移动通信设备100运行的应用来选择特定的排列。例如，不同的应用可能要求不同的力检测灵敏度，而不同的压阻传感器排列可以提供不同的力检测灵敏度。
可以在显示装置的边界区域中形成传感器(块930)。在另一实施方式中，传感器可以形成在显示装置的像素阵列区域内。可以对传感器进行校准(块940)。在一个实施方式中，可能不需要校准，而只需要力的相对测量。在这样的实施方式中，当用户首次触摸显示器时，可以获得第一次力测量。然后，下一测量可以相对于第一次测量，并且可以识别力是增大了还是减小了。
如果需要更准确的测量，则可以基于使用显示器140中可能存在的现有电容触摸传感器来校准力测量。如果用户利用手指把力施加在显示器140的一部分上，则显示器140的不同部分可能经历不同的应变量。例如，如果用户按压显示器140的靠近显示器140的边缘和靠近传感器330之一的部分，则应变将高于用户按压显示器140的远离传感器330之一的部分时的应变。可以使用电容触摸传感器来计算所施加力的X和Y位置。基于X和Y位置的校准矩阵可能存在，以便基于特定的X和Y位置来校准力测量。
可以将显示器的校准信息存储在显示器140的驱动器芯片中(块950)。在另一实施方式中，校准信息可以被包括在力计算部件580中。可以针对每一个显示器执行单独的校准。在另一实施方式中，可以在使用而非制造期间执行校准，或者除了在制造期间以外还在使用期间执行校准。
例如，当移动通信设备100在使用中时，通过提示用户在各种位置并且利用各种程度的施加力来触摸显示器140，可以提示用户来校准显示器140，并且所施加力的量和位置的指示可以显示在显示器140上。然后，用户可以被要求确认该指示。例如，可以在显示器140上显示一系列条形图案(bar)，并且可以要求用户轻压。响应于这种轻压，单个条形图案会被点亮。然后，可以要求用户以中等压力来按压，并且第二个条形图案会被点亮。然后可以要求用户重压，并且第三个条形图案会被点亮。然后，可以要求用户确认这是用户想要使用的对应于轻、中和重压力的压力量。轻、中和重压力可以被力计算部件580分配成对应于三个不同的可测量力，其可以对应于由力响应启动部件590启动的三种不同的动作。例如，轻压力可以被分配给滚动，中等压力可以被分配给选择文本，高压力可以被分配给启动文本(例如选择被显示的超级链接或者呼叫显示的电话号码)。
图10是流程图，示出了根据示范性实施方式的利用在显示器中设置的传感器来检测力的处理。该处理可以开始于监视输入装置的电容变化(块1010)。例如，显示装置140可以包括电容感测，并且电容变化可以指示显示装置140上的用户手指。如果未检测到电容变化(块1020；否)，则可能未检测到输入(块1030)。如果检测到了电容变化(块1020；是)，则可以获得第一力测量(块1040)。第一力测量可以通过测量诸如压阻传感器501的压阻传感器的电阻变化来获得。使用电容触摸传感器可以提供第一力测量的X和Y位置，并且基于所提供的第一力测量的X和Y位置可以执行自动校准。在另一实施方式中，该处理可以开始于第一力测量(块1040)。
可以响应于第一力测量而启动第一力响应(块1050)，并且可以显示第一力响应的指示(块1055)。例如，显示装置140所显示的内容可被以第一速度滚动。可连续地或者以离散的时间间隔来监视(例如传感器501的)电阻变化。如果未检测到电阻变化(块1060；否)，则可以保持第一力响应(块1070)。例如，可以保持被显示装置140显示的内容的滚动速度。如果检测到电阻变化(块1060；是)，则可以启动第二力响应(块1080)，并且可以显示第二力响应的指示(块1085)。第二力响应可以与电阻变化成比例地启动。例如，如果测量到了大的电阻变化，对应于施加了相对较大的力，则第二力响应的强度可以较高。例如，如果较大的力被施加在显示装置140上，则可以检测到对应的较大电阻变化，并且可以增大被显示装置140显示的内容的滚动速度。
可以在显示器140上直接或者间接地显示力响应的结果(块1055和块1085)。例如，如果力响应被配置成改变显示装置140的亮度或者选择正在显示器140上显示的内容，则力响应的结果可以直接可视。如果力响应被配置用于不可以直接可视的结果，则可以在显示器140上提供力响应的结果的指示。例如，力响应被配置成改变延时器120的音量，则可以在显示器140上显示代表音量的图标，指示音量已被改变。
力响应可以被配置成基于电阻变化的量——因而基于所检测的力的量来控制动作的强度或者要包括在动作中的多个对象。力响应可以被配置成沿着连续范围来指示用户输入动作的强度或者程度。例如，如果输入装置240是触摸屏，则用户利用手指施加的力的量可以控制触摸屏的亮度、触摸屏上显示的内容的滚动速度、缩放在触摸屏上显示的内容的速度、翻过虚拟图书的页数、游戏中要素的速度，或者扬声器130的音量。上面给出的某些例子可能要求用户在输入装置240的一部分上移动手指。例如，如果力响应被配置成控制显示内容的滚动速度，则用户可以在施加压力的同时将手指滑过显示装置的一部分以指示滚动的方向，其中施加的压力可以决定显示内容滚动得有多快。在一个实施方式中，可以只使用两个状态——轻触摸和重触摸。轻触摸可用来突出显示被显示的图标，重触摸可用来执行该图标的功能。
基于所施加的力，力响应可以用离散的响应集合来配置。例如，如果输入装置240是键盘或者一组键，或者如果键盘的图像被显示在显示器140上，则不同的力量可被配置成导致被压的键具有不同的功能。例如，对于键盘，轻触摸可以导致键起到小写字母的功能，中等触摸作为大写字母，重触摸作为控制键字符。另选地，由于移动通信设备100上有限的空间，输入装置240可以不是全键盘，并且每一个键可被用于多个字母。在这样的实施方式中，轻触摸可以导致键输入一个字母，中等触摸可以导致键输入第二个字母，重触摸可以导致键输入第三个字母。
在一个实施方式中，电容触摸传感器可与压阻传感器一起使用来获取不同的功能。例如，如果输入装置240是触摸屏，则启动电容响应的轻触摸可以选择显示在触摸屏上的链接，而基于压阻传感器测量的力响应可以选择显示在触摸屏上的文本。又例如，启动电容响应的轻触摸可用来滚动被显示的内容，而启动力响应的触摸可以起到选择某些内容的作用。
结论
这里描述的实施方式可以提供能够通过电阻变化来检测用户的触摸并能够通过检测作为输入装置的传感层中的压阻响应的结果的电阻变化来检测用户正施加于输入装置的力的量的输入装置。该输入装置的压阻传感器可以被排列在例如显示装置的外围或者边界区域，处于该显示装置的未使用区域中。来自压阻响应的电阻变化可以用来启动力响应，以便基于电压的变化量——因而基于所检测的力的量来控制动作的强度或者要包括在动作中的多个对象。
以上说明书提供了例证和描述，但并非旨在穷尽或者把本发明限于公开的精确形式。根据上面的教导，修改和变化是可能的，或者可从实践本发明获得。
例如，虽然参照图9和图10描述了一系列的块，但是这些块的顺序在其他的实施方式中可被修改。此外，非依赖块可被并行执行。
更进一步，主要在移动通信设备的上下文中描述了这些方面。如上面所讨论的，这里描述的设备或者方法可用于任何类型的包括输入装置的设备。应该理解，上面讨论的具体材料仅仅是示范性的，并且在替换实施方式中可以使用其他材料产生期望的信息。
如上所述，将会清楚在附图中示出的实施方式中这些方面可以用很多不同形式的软件、固件和硬件实施。用来实施这些方面的实际软件代码或者专门控制硬件不应被理解为限制。因此，这些方面的动作和行为并未参照特定软件代码描述——理解为软件和控制硬件可以被设计成基于这里的描述实施这些方面。
此外，这里描述的某些方面可以被实施为执行一个或更多个功能的“逻辑”。这个逻辑可以包括硬件，例如处理器、微处理器、专用集成电路，或现场可编程门阵列，或者硬件和软件的组合。
应该强调，本说明书中使用的措辞“包含”被认为规定存在所陈述的特征、要件、步骤或者部件，但是不排除存在或者添加一个或更多个其他的特征、要件、步骤、部件，或者它们的组。
尽管特定的特征组合被在权利要求中引述和/或在说明书中公开，但是这些组合并非旨在限制本发明。实际上，这些特征中的很多可以用未具体在权利要求中引述和/或在说明书中公开的方式组合。
在本申请的描述中使用的元件、动作或者指令都不应该被理解为对于本发明是关键性的或者必不可少的，除非明确如此描述。而且，如这里使用的，未指明单复数的情况旨在表示一个或者更多个。在只想表达一个的情况下，使用措辞“一个”或者类似的语言。此外，除非另外明确地陈述，否则这里使用的短语“基于”是要表示“至少部分地基于”。

Claims (20)

1.一种设备，该设备包括：
基板；
设置在所述基板的第一部分上的输入装置；和
用于感测施加给所述输入装置的力的至少一个压阻传感器，其中，所述压阻传感器设置在所述基板的第二部分上，其中，所述第二部分不同于所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器包括位于所述输入装置的每个角的外部的压阻传感器或者位于所述输入装置的每个边缘中部的外部的压阻传感器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器包括：
形成在所述基板的可形变区域中的第一对压阻传感器；和
形成在所述基板的基本不可形变区域中的第二对压阻传感器。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第一对压阻传感器和所述第二对压阻传感器被布置为惠斯登电桥结构。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器包括具有之字形图案的传感器。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器包括至少两个不同的传感器排列，并且所述设备还包括：
处理器，其基于期望的灵敏度或者基于在所述设备上运行的应用来选择所述至少两个不同的传感器排列中的一个。
7.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：
连接到所述至少一个压阻传感器的力计算部件，其基于所述至少一个压阻传感器中的电阻变化来计算所施加的力；和
力响应启动部件，其执行多个动作，其中，所述多个动作中的每一个是响应于计算出的不同的所施加的力来执行的。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述力响应启动部件执行以下操作中的一种：
基于计算出的所施加的力来控制动作的强度，
基于计算出的所施加的力从多个动作中选择一动作，或者
基于计算出的所施加的力来选择要包括在动作中的多个对象。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括移动通信设备。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入装置包括按钮、触摸屏、液晶显示器(LCD)、键盘、小键盘，或者滚动轮。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器包括：
形成在所述基板中的阱；
形成在所述阱的第一端的第一扩散区，其中，所述第一扩散区的掺杂浓度比所述阱的掺杂浓度高；
形成在所述阱的第二端的第二扩散区，其中，所述第二扩散区的掺杂浓度比所述阱的掺杂浓度高；
连接到所述第一扩散区的第一触点；和
连接到所述第二扩散区的第二触点。
12.一种设备，该设备包括：
形成在基板上的显示器；
形成在所述基板上的至少一个压阻传感器，其感测基于施加给所述显示器的力的电阻变化；
存储有多个指令的存储器；和
处理器，其执行所述存储器中的指令以：
接收所感测的电阻变化，
基于所感测的电阻变化来计算所施加的力，
基于所施加的力来启动力响应，和
通过所述显示器来提供所启动的力响应的指示。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器位于所述基板的被所述显示器占据的区域的外部。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，所述至少一个压阻传感器位于所述基板的被所述显示器占据的区域的内部。
15.一种由输入装置实施的方法，该方法包括以下步骤：
监视与一个或更多个压阻传感器相关联的电阻，以检测施加给显示装置的力的变化；
检测与所述一个或更多个压阻传感器相关联的电阻变化；
基于检测到的电阻变化来计算施加给所述显示装置的力；
启动与计算出的所施加的力成比例的力响应；以及
通过所述显示装置来显示所述力响应的结果。
16.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括以下步骤：
对所述一个或更多个压阻传感器进行校准。
17.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括以下步骤：
通过选择所述一个或更多个压阻传感器的排列、选择所述一个或更多个压阻传感器的传感器的长度，或者调整连接到所述一个或更多个压阻传感器的放大器的增益中的一种方式，来调整所述一个或更多个压阻传感器的灵敏度。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，启动力响应的步骤包括以下操作中的一个或更多个：
改变所述显示装置的亮度；
改变滚动的速度；
改变缩放的速度；
改变扬声器的音量；
选择显示在所述显示装置上的内容；
启动定点装置的单击；或者
启动所述定点装置的双击。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，启动力响应的步骤包括以下操作：启动从多个动作中选择的一个动作，该动作是基于计算出的所施加的力而选择的。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，启动力响应的步骤包括以下操作：
基于计算出的所施加的力来控制动作的强度或者要包括在动作中的多个对象。
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