CN103988156B - 输入接口、手持式电子装置以及制造输入接口的方法 - Google Patents

输入接口、手持式电子装置以及制造输入接口的方法 Download PDF

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Abstract

一种输入接口(3)包括：显示器(23)，覆盖在显示器(23)上的窗口(21)；和支承窗口(21)的外壳(13‑15)。第一传感器装置(31、32)被配置为在二维上感测触摸动作在所述窗口(21)上的位置。第一传感器装置(31、32)包括第一多条导电迹线(32)。第二传感器装置(41‑43)被配置为感测通过所述触摸动作施加在所述窗口(21)上的力的量值。第二传感器装置(41‑43)包括第二多条导电迹线(41、42)和力感测材料(43)。第一多条导电迹线(32)和第二多条导电迹线(41、42)定位在窗口(21)的内表面(30)上，并且接合至窗口(21)的内表面(30)。力感测材料(43)接合至窗口(21)的内表面(30)，以使力感测材料(43)接触第二多条导电迹线(41、42)。

Description

输入接口、手持式电子装置以及制造输入接口的方法
技术领域
本公开涉及输入接口、具有输入接口的手持式电子装置以及制造输入接口的方法。本申请具体涉及包括被配置为感测触摸动作的位置的传感器装置的输入接口。
背景技术
手持式电子装置提供了持续增强的功能。随着手持式电子装置中提供的日益增加的处理能力和功能，日益增长的挑战是，提供允许按直观方式来控制多种功能的输入接口。感测触摸动作的触摸传感器增强了用户可以与手持式电子装置进行交互的方式。触摸传感器可以被配置为，使得它们提供与用户触摸窗口的位置相关的信息。触摸传感器可以被配置为，辨别使用若干个手指同时致动触摸传感器面板的不同区域的多触摸情况，和/或跟踪用户手指跨过窗口的移动。这种检测能力允许以这样的方式来控制手持式电子装置的不同功能，即，一个或多个触摸动作的位置或用户手指跨过窗口的移动模式可以编码不同控制命令。该触摸动作的二维位置是被估算以对手持式电子装置的操作进行控制的输入数据。
用于进一步增强输入接口的操作的一种方法是，得到与用户接触输入接口的窗口的区域的尺寸相关的信息。该区域的尺寸提供与用户抵靠窗口放置他或她的手指的方式相关的信息。为了例示，触摸传感器被致动的区域可以根据用户是否针对窗口更强或不太强地推按来改变、或者根据是否针对窗口放置更小或更大的手指来改变。虽然该方法不需要分离传感器并且根据用户手指接触该输入接口的区域的尺寸来获得附加信息，但其具有缺点。可能具有挑战性的是或者不可能的是，从用户很重地用的小指推压窗口的情况辨别用户很轻地用他的食指推按窗口的情况。当用户针对该窗口放置刚性物体(如笔型装置)时，固有的困难在于，以常规的触摸传感器获得限定触摸动作的位置的、除了两个空间坐标以外的信息。
发明内容
本领域存在针对致力于解决上述缺点中的某些缺点的输入接口、手持式电子装置以及制造输入接口的方法的持续需要。具体来说，本领域存在针对允许得到与用户的动作相关的附加信息的输入接口、手持式电子装置以及制造输入接口的方法的持续需要。还存在针对可以按适度附加的成本来制造的并且具有少量附加的工艺步骤的这种输入接口需要。
根据一种实施方式，提供了一种输入接口。该输入接口包括：显示器、覆盖在该显示器上的窗口，以及支承该窗口的外壳。所述窗口具有朝向所述显示器的内表面，和外表面。所述输入接口包括第一传感器装置，该第一传感器装置被配置为，在二维上感测触摸动作在所述窗口上的位置。所述第一传感器装置包括第一多条导电迹线。所述输入接口包括第二传感器装置，该第二传感器装置被配置为，感测通过所述触摸动作施加在所述窗口上的力的量值。所述第二传感器装置包括第二多条导电迹线和力感测材料。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线位于所述窗口的所述内表面上，并且接合至所述窗口的所述内表面。所述力感测材料接合至所述窗口的所述内表面，使得所述力感测材料接触所述第二多条导电迹线。
所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以由相同材料形成。
所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以印刷在所述窗口的所述内表面上。
所述第一多条导电迹线可以包括第一多条银导线，并且所述第二多条导电迹线可以包括第二多条银导线。所述第一多条银导线和所述第二多条银导线例如可以通过印刷而直接形成在所述窗口的所述内表面上。所述第一多条银导线和所述第二多条银导线可以由银墨形成，其被印刷到所述窗口的所述内表面上。
所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以在同一平面内延伸。
所述输入接口还可以包括柔性印刷电路。所述柔性印刷电路可以接合至所述窗口并且电耦接至所述第一传感器装置和所述第二传感器装置两者。
所述柔性印刷电路可以包括芯片，该芯片通过所述第一多条导电迹线耦接至所述第一传感器装置的导电图案，所述芯片被配置为，确定所述触摸动作的位置。所述芯片可以耦接至所述第二多条导电迹线以确定所述力的量值。
所述第一传感器装置的所述导电图案可以跨过所述窗口的所述内表面的中心区域延伸。所述第二传感器装置的所述第二多条导电迹线可以位于所述内表面的、围绕所述中心区域的外围区域中。所述外围区域可以相对于所述显示器横向偏移，使得所述第二多条导电迹线不干扰由所述显示器输出的光透过所述窗口的光透射。所述第一多条导电迹线可以延伸到所述中心区域中。
所述导电图案可以由从铟锡氧化物(ITO)或石墨烯中选择的图案材料形成。所述图案材料可以直接涂敷在所述窗口的所述内表面上。
所述导电图案可以设置在触摸传感器面板上，该触摸传感器面板可以插入所述窗口的所述内表面和所述显示器之间。
所述显示器可以通过光学透明粘合剂或UV固化粘合剂接合至所述窗口。光学透明粘合剂或UV固化粘合剂层可以插入所述窗口与所述显示器之间。光学透明粘合剂或UV固化粘合剂层可以覆盖所述第一传感器装置的所述第一多条导电迹线和/或所述导电图案。所述第一多条导电迹线和/或所述第二多条导电迹线可以形成在玻璃或塑料部件上。所述第一传感器装置的所述第一多条导电迹线和/或所述导电图案可以通过光学透明粘合剂或UV固化粘合剂层接合至所述窗口。
所述力感测材料可以具有：支承在所述外壳的支承区域上的第一面；和紧靠所述窗口的所述内表面的第二面。
可以提供粘合层以将所述窗口与形成在其上的所述第一和第二传感器装置接合至所述外壳。所述粘合层可以接触所述支承区域和所述力感测材料的所述第一面，以将所述力感测材料接合至所述支承区域。
所述力感测材料可以弹性变形，并且可以具有根据变形而改变的电气特性。可以基于形成在所述显示器的下表面与所述外壳的限定一间隙的部分之间的所述间隙来选择处于未加载状态下的所述力感测材料的高度。所述显示器的所述下表面是与所述显示器的发光面相对的面，并且所述外壳的限定所述间隙的所述部分可以是所述外壳的中间壁，或者是所述外壳的与设置所述窗口的侧边相对的壳。
所述力感测材料可以被印刷到所述窗口的所述内表面上。
所述力感测材料可以被形成为接合至所述窗口的所述内表面的分离的部件。
根据另一种实施方式，提供了一种输入接口。该输入接口包括：显示器、覆盖在该显示器上的窗口，以及支承该窗口的外壳。所述输入接口包括第一传感器装置，该第一传感器装置被配置为，在二维上感测触摸动作在所述窗口上的位置。所述第一传感器装置包括第一多条导电迹线。所述输入接口包括第二传感器装置，该第二传感器装置被配置为，感测通过所述触摸动作施加在所述窗口上的力的量值。所述第二传感器装置包括第二多条导电迹线和力感测材料。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线定位并接合至同一承载平面。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以通过印刷而涂敷至所述承载平面。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以由相同材料形成。承载平面可以是所述窗口的所述内表面。所述承载平面可以是插入在所述窗口与所述显示器之间的触摸传感器面板的表面。
根据另一种实施方式，提供了一种手持式电子装置。所述手持式电子装置包括根据任何方面或实施方式所述的输入接口。所述手持式电子装置包括：处理装置，该处理装置耦接至所述输入接口并且被配置为，根据所述触摸动作的位置和所述力的量值两者来控制所述手持式电子装置的操作。
当所述输入接口具有携带设置在其上的芯片(其确定所述触摸动作的位置和所述力的量值两者)的柔性印刷电路时，所述处理装置可以电连接至所述芯片，以从所述芯片得到有关所述触摸动作的位置和有关所述力的量值的信息。所述柔性印刷电路可以具有电连接至所述处理装置的连接部。
根据另一种实施方式，提供了一种制造输入接口的方法。将第一多条导电迹线形成在窗口的一面上，以提供用于在二维上感测触摸动作的位置的第一传感器装置。将第二多条导电迹线形成在所述窗口的所述面的外围区域上，以提供用于感测通过所述触摸动作施加的力的量值的第二传感器装置。将力感测材料接合至所述窗口的所述面，使得所述力感测材料接触所述第二多条导电迹线。将其上形成有所述第一传感器装置和第二传感器装置的窗口接合至手持式电子装置的外壳。
所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以由相同材料形成。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以同时印刷在所述窗口的所述面上。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以在同一印刷步骤中形成。
所述力感测材料可以通过印刷涂敷到所述窗口的所述面上。所述力感测材料可以弹性变形。所述力感测材料可以具有根据变形而改变的电气特性。
根据另一种实施方式，提供了一种制造输入接口的方法。将第一多条导电迹线形成在一承载平面上，以提供用于在二维上感测触摸动作的位置的第一传感器装置。将第二多条导电迹线形成在所述承载平面上，以提供用于感测通过所述触摸动作施加的力的量值的第二传感器装置。将力感测材料接合至所述承载平面，使得所述力感测材料接触所述第二多条导电迹线。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以同时形成。所述第一多条导电迹线和所述第二多条导电迹线可以由相同材料形成，并且可以通过印刷涂敷至所述承载平面。所述承载平面可以是插入在所述窗口与所述显示器之间的触摸传感器面板的表面。
各种实施方式的所述输入接口、手持式电子装置以及方法允许感测力的量值。所述力测量提供了附加信息，补充限定所述触摸致动的位置的x坐标和y坐标。即使用户将诸如笔型装置这样的刚性物体放置在所述透明窗口部件上，也可以确定力。可以在控制手持式电子装置的操作中使用对所述力的量值进行量化的附加信息。利用在触摸动作中施加的力的量值作为附加的信息源，由此可以增强用户可以与所述手持式电子装置交互的方式。所述手持式电子装置的操作还可以按直观方式控制，考虑了用户推压所述窗口的强度。
与形成所述第二传感器装置相关联的附加成本是适度的。可以充当所述力传感器的电极的所述第二多条导电迹线形成在所述窗口的所述内表面上，其中，设置有充当针对所述触摸传感器的连接部的所述第一多条导电迹线。这允许有效地形成所述第二传感器装置的导电迹线，例如在还形成所述第一传感器装置的导电迹线的同一处理机台中。类似的是，所述力感测材料被接合至所述窗口的所述内表面，而不需要针对所述力感测材料的专用载体。所述力感测材料可以插入在所述窗口的所述内表面的外围区域与所述外壳的支承区域之间。
要明白的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下表面仍要说明的特征不仅可以在所指示的相应组合中使用，而且在其它组合中或孤立地使用。上述方面和实施方式的特征在其它实施方式中可以彼此组合。
附图说明
当结合附图阅读时，根据下表面的详细描述，本发明的前述和附加特征以及优点将变得清楚，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是根据一种实施方式的手持式电子装置的正视图。
图2是图1的手持式电子装置的示意性框图。
图3是在沿图1中的线III-III的局部截面图示出根据一种实施方式的输入接口的、贯穿手持式电子装置的截面图。
图4是根据一种实施方式的输入接口的以截面图示出的细节图。
图5是根据一种实施方式的输入接口的窗口的平面图。
图6是根据一种实施方式的输入接口的窗口的平面图。
图7是以局部截面图示出根据另一种实施方式的输入接口的、贯穿手持式电子装置的截面图。
图8是根据一种实施方式的通过手持式电子装置执行的方法的流程图。
图9是根据一种实施方式的制造输入接口的方法的流程图。
图10是以局部截面图示出的根据另一种实施方式的输入接口的、贯穿手持式电子装置的截面图。
具体实施方式
下表面，将参照附图对本发明的实施方式进行详细描述。应理解的是，实施方式的下列描述不按限制性意义来看待。本发明的范围不是旨在根据下表面描述的实施方式或者根据附图来限制，对于实施方式来说，其被视为例示性的。
附图要被视为示意性表述，而且图中例示的部件不必按比例示出。相反地，不同部件被表示成，使得本领域技术人员明白它们的功能和一般目的。图中所示或本文描述的功能模块、装置、组件或者其它物理或功能单元之间的任何连接或耦接也可以通过间接连接或耦接来实现。还可以通过无线连接来建立组件之间的耦接。功能模块可以实现为硬件、固件、软件，或其组合。虽然一种实施方式的具有输入接口的手持式电子装置可以是无线通信装置(如蜂窝电话、个人数字助理或具有通信能力的其它手持式装置)，但该输入接口不限于在这种通信装置中使用。
将对具有输入接口的手持式电子装置进行描述。该输入接口具有第一传感器装置，以按空间分辨方式检测触摸动作的位置。该第一传感器装置可操作为触摸传感器。该输入接口另外具有与第一传感器装置分离的第二传感器装置，并且被配置为，感测通过所述触摸动作所施加的力的量值。第二传感器装置被插入在透明窗口与支承该窗口的外壳支承部之间。如将参照附图进行更详细描述的，第二传感器装置可以具有第二多条导电迹线和力感测材料。根据实施方式，充当第一传感器装置的电极或导线的第一多条导电迹线和充当第二传感器装置的电极的第二多条导电迹线被形成在同一承载平面上。该承载平面可以是该窗口的朝向显示器的内表面。可以使用其它承载平面。
图1是手持式电子装置1的正视图，而图2是手持式电子装置1的示意性框图表述。该手持式电子装置1具有输入接口3。输入接口3包括用于感测触摸动作在输入接口上的位置的第一传感器装置以及用于感测通过触摸动作施加的力的第二传感器装置。输入接口3包括显示器，从而实现触敏屏。手持式电子装置1具有耦接至输入接口3的处理装置4。处理装置4可以是一个处理器或者可以包括多个处理器，例如主处理器11和图形处理单元12。处理装置4可以执行处理和控制操作。处理装置4可以被配置为，使得至少在某些操作模式下，其基于触摸动作的位置和通过该触摸动作所施加的力两者，来控制手持式电子装置1的操作。处理装置4可以根据存储在存储器5中的指令代码来控制手持式电子装置1的操作。
手持式电子装置1可以操作为手持式通信装置，例如，蜂窝电话、个人数字助理等。手持式电子装置1可以包括用于话音通信的组件，其可以包括：麦克风6、扬声器7、以及用于与无线通信网络通信的无线通信接口9。除了输入接口3以外，手持式电子装置1可以具有单独的硬键8，例如功能和/或控制键。
参照图3至图7，将对输入接口3的构造和操作进行更详细的说明。
图3示出了贯穿手持式电子装置1的、沿图1的线III-III截取的局部截面图。
输入接口3设置在手持式电子装置1的外壳10的开孔中。外壳10可以由多个组件构成，例如第一壳13、第二壳14以及彼此接合的中间壁15。第一壳13限定了布置有输入接口3的开孔。在该开孔的外围处，第一壳13具有支承区域16。该支承区域16支承输入接口3。在用户挤压输入接口3时，支承区域16还充当提供作用在输入接口3上的反力的力支承区域。
该输入接口3总体上具有透明窗口21和显示器23。该窗口21具有朝向显示器23的发光面的外表面22和内表面30，以相对显示器23的发光面。该窗口21在垂直于内表面30的方向上偏离显示器23。因此，透明窗口21和显示器23彼此平行地并且彼此按一距离延伸。显示器23可以是液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或有机发光二极管(OLED)显示器。可以在显示器23与中间部件15之间的、与显示器23相邻的外壳的内部中形成气隙29。可以将保护层28涂敷在窗口21的外表面上。
在窗口21的内表面30上，形成有第一传感器装置。该第一传感器装置被配置为，沿两个空间维度以空间分辨方式(spatially resolved manner)感测触摸动作的位置。第一传感器装置可以被配置为，提供与用户推压输入接口3的x坐标和y坐标相关的信息。第一传感器装置可以被配置为电容式触摸传感器。第一传感器装置可以包括第一多条导电迹线，其充当将该第一传感器装置的导电图案与芯片连接的连接部或电极。
第二传感器装置被设置在窗口21的内表面30上。该第二传感器装置可以包括位于窗口21的内表面30上的第二多条导电迹线。第二多条导电迹线允许测量力感测材料43的电气特性。第二多条导电迹线可以充当针对力传感器的电极。力感测材料43插入在透明窗口21与外壳10的支承部16之间。力感测材料43的上表面可以直接接触窗口21的内表面30。力感测材料43的相对的下表面可以通过粘合层24接合至支承部16。该粘合层24可以是胶水层。该粘合材料24例如可以是双面胶带。该粘合材料24可以不如力感测材料43有弹性。粘合材料24的体积模量可以大于力感测材料43的体积模量。
当力感测材料43响应于施加到用户接口3的窗口21上的力20而变形时，第二多条导电迹线允许测量所产生的电气特性变化。可以根据该电气特性或电气特性的变化而得到该力20的量值。为了例示，可以测量第二传感器装置的一对导电迹线之间的电阻。该电阻可以根据覆盖在该对导电迹线上的力感测材料43的密度而改变。可选地在力感测材料43的外侧设置一间隙17，以在响应于力20而压缩力感测材料43时允许力感测材料43延伸到间隙17中。另选地或附加地，力感测材料43的分离的片(patch)可以沿窗口21的内表面30的圆周设置在分离的位置上，其彼此隔开，以在压缩力感测材料43时，允许力感测材料43的片朝着彼此延伸。
第二传感器装置位于窗口21的内表面30的外围区域处。第二传感器装置的被用于测量力的量值的第二多条导电迹线以及第一传感器装置的第一多条导电迹线可以在空间上分离。第二传感器装置的充当力传感器的第二多条导电迹线可以由与第一传感器装置的充当触摸传感器的第一多条导电迹线相同的材料制成。第二传感器装置的第二多条导电迹线和第一传感器装置的第一多条导电迹线可以由银(例如，银墨)制成。
可以将透明材料层25设置在窗口21的内表面30的中心区域与显示器23之间，以将显示器23接合至窗口21。该层25可以由光学透明粘合剂或UV固化粘合剂制成。密封材料26可以被布置在窗口21的内表面30的外边界处，并且可以朝着外壳10的支承区域16延伸。密封材料26可以是光学透明粘合剂或UV固化粘合剂。可以在当输入接口3被制造时同时形成密封材料26和透明层25。
将参照图4至图7对输入接口3的构造和第一与第二传感器装置的构造进行更详细描述。
图4按放大局部截面图示出了图3中的用虚线19指示的输入接口3的一部分。充当触摸传感器的第一传感器装置以及充当力传感器的第二传感器装置在窗口21的内表面处接合至窗口21。
第一传感器装置检测输入接口3被致动的位置。第一传感器装置可以被设置为电容式触摸传感器。第一传感器装置可以包括设置在窗口21的内表面30的中心区域上的导电图案31。该导电图案31可以被配置为，使得其覆盖显示器23。该导电图案可以是菱形图案。该导电图案31可以由透明材料(例如，铟锡氧化物(ITO)、石墨烯(graphene)，或另一透明材料)形成。另选地或附加地，该导电图案31可以被形成为，使得其不阻挡从显示器23的像素发射的光。为了例示，该导电图案31可以包括薄导电材料带，其被配置为，使得它们位于显示器23的相邻像素边界上。在这种情况下，该导电材料31不必由透明材料形成。该导电图案31允许从显示器23发射的光在输入接口3的可视区域18中看到。
第一传感器装置可以包括第一多条导电迹线32。该第一多条导电迹线32可以将导电图案31连接至集成半导体电路，如芯片。第一多条导电迹线32可以延伸到窗口21的内表面30的中心区域中，但可以总体上相对于可视区域18偏移。该可视区域18是其中由显示器23输出的光向用户透射的区域。透明材料层25可以覆盖导电图案31和第一多条导电迹线32。导电图案31和第一多条导电迹线32可以被嵌入到透明材料层25中。
第二传感器装置包括第二多条导电迹线41、42。可以使用两条以上的导电迹线41、42。第二多条导电迹线41、42形成在窗口21的内表面30上。第二多条导电迹线41、42可以位于窗口21的内表面30的外围区域内。第二多条导电迹线41、42可以形成在窗口21的内表面30的、与外壳的支承区域16交叠并且不与可视区域18交叠的区域中。
以触摸动作施加至输入接口3的力可以朝向显示器23推按窗口21。窗口21可以相对于显示器23位移。另选地或附加地，窗口21可以响应于所施加的力而变形。所产生的位移或变形导致力感测材料43弹性变形。可以经由第二多条导电迹线41、42感测所产生的电气特性变化。所产生的变化允许在数量上确定力20的量值。
为了例示而非限制，该力感测材料43可以是墨水。该力感测材料43可以具有随着力感测材料43变得被压缩而改变的电阻。可以使用其它测量技术，例如随着力感测材料43被压缩而响应于插入一对导电迹线之间的材料的介电常数的变化的电容式感测。在又一些其它实现中，力感测材料43的形状不必响应于施加至输入接口的力而显著地改变。为了例示，该力感测材料43可以是压电材料。
第一传感器装置的第一多条导电迹线32和第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42可以由相同的材料制成。为了例示，第一传感器装置的第一多条导电迹线32和第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42可以是银导电迹线。第一传感器装置的第一多条导电迹线32和第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42可以在同一工艺步骤中形成，例如，当在制造输入接口3时将导电迹线印刷到窗口21的内表面30上的时候。
第一传感器装置的导电迹线还可以设置在多个不同平面中。第一传感器装置的多条导电迹线可以直接位于窗口21的内表面30上，而触摸传感器的某些其它导电迹线可以位于相对于窗口21的内表面30偏移的平面中。由此，可以形成导电迹线的分层结构。另选地或附加地，第二传感器装置的至少某些导电迹线也可以布置在不同的平面中。可以形成这样的分层结构，即，第二传感器装置的某些导电迹线不在窗口21的内表面30上延伸。可以将绝缘材料布置在这些平面之间。
如果第一传感器装置的导电迹线和/或第二传感器装置的导电迹线位于不同的平面中，则可以存在至少一个这样的平面，即，第一传感器装置的某些导电迹线32和第二传感器装置的某些导电迹线41、42两者都位于该平面内。该平面可以对应于窗口21的内表面30。位于同一平面中的这种导电迹线可以同时形成。如果存在第一传感器装置的某些导电迹线32和第二传感器装置的某些导电迹线41、42所位于的多个平面，则位于同一平面中的这些导电迹线可以相应地同时形成。
不仅印刷第一传感器装置的导电迹线32和第二传感器装置的导电迹线41、42可以并行执行，而且其它处理也可以并行执行。为了例示，如果要将绝缘层涂敷在第一传感器装置的某些导电迹线和第二传感器装置的某些导电迹线两者上，则可以同时涂敷绝缘层。这允许在制造输入接口时，将第二传感器装置与第一传感器装置并行形成。
一个集成的半导体电路(例如，一个芯片)可以被用于基于利用第一传感器装置得到的数据来确定触摸动作的位置，并且基于利用第二传感器装置得到的数据来确定由触摸动作所施加的力的量值。触摸传感器的芯片可以被重新配置，以利用第二传感器装置执行力测量。该芯片可以是电连接至第二传感器装置的多条导电迹线的触摸传感器芯片(即，力传感器)。除了感测触摸动作的位置以外，还可以执行固件升级，以将该芯片配置成执行力感测操作。
图5是根据一种实施方式的输入接口的窗口21的平面图，其示出了窗口21的内表面30。窗口21可以在图1和图2的手持式电子装置1的输入接口3中使用。
窗口21的、朝向显示器23的内表面30具有中心区域35，该中心区域上设置有用于感测触摸动作的位置的第一传感器装置。在中心区域35的一部分36上形成有导电图案31。其上形成有导电图案31的该部分36可以覆盖在显示器上。可以由各种导电材料或导电材料的组合(例如铟锡氧化物(ITO)、石墨烯)或适于形成触摸传感器的其它材料形成导电图案31。导电图案31可以延伸贯穿该部分36。该导电图案31可以是菱形图案。
第一传感器装置的第一多条导电迹线32位于中心区域35的另一部分37上。该另一部分37可以包围形成有导电图案31的部分36。第一多条导电迹线32电耦接至导电图案31和芯片51。虽然图5中仅示出了有限数量的导电迹线32，但第一传感器装置的导电迹线32的数量可以相当大，以提供位置感测的良好的空间分辨率。为了例示，如果导电图案31包括多行和多列，则第一传感器装置可以具有针对导电图案31的每一行的至少一个导电迹线和针对导电图案31的每一列的至少一个导电迹线。
窗口21延伸超出中心区域35。窗口21的内表面30的外围区域38在中心区域35的外侧延伸。该外围区域38可以完全包围中心区域35，以允许在输入接口的所有的侧面执行力感测。在其它实现中，外围区域38可以仅沿窗口21的某些边缘在中心区域35的外侧延伸。
外围区域38支承被配置为执行力感测的第二传感器装置。该第二传感器装置包括形成在外围区域38上的第二多条导电迹线41、42。第二多条导电迹线41、42可以形成在覆盖在显示器23上的部分36的外部。在这种构造中，力传感器的导电迹线41、42不覆盖在显示器23上。力感测材料可以被配置为覆盖第二传感器装置的至少一对导电迹线41、42。可以沿着包围触摸传感器材料的中心区域35的线来涂敷该力感测材料。还可以按局部的片来涂敷该力感测材料，例如，沿着外围区域38的、沿窗口21的纵侧延伸的一部分，沿着外围边缘38的、沿窗口21的横侧延伸的另一部分，和/或沿外围区域38的、沿相对纵侧延伸的另一部分。
第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42可以连接至芯片51，其还估算在第一传感器装置的第一多条导电迹线31上得到的信号。芯片51是集成的半导体电路，其可以执行基于导电迹线32上的信号来检测触摸动作的位置并且基于导电迹线41、42上的信号来感测力的量值两种操作。在其它实施方式中，可以使用利用了用于力感测的专用芯片的其它构造。
芯片51可以设置在柔性印刷电路50上。该柔性印刷电路50还具有用于力感测操作的导电连接部。第一多条导电迹线32和第二多条导电迹线41、42可以延伸到柔性印刷电路50上，和/或可以电连接至该柔性印刷电路50。将连接部52形成在柔性印刷电路50上，以将芯片51与手持式电子装置1的、使用输入接口3的处理装置4相连接。芯片51可以通过连接部52向处理装置4提供表示发生触摸动作的位置的信息。芯片51可以另外向处理装置4提供表示通过触摸动作施加的力的量值的信息。
第一传感器装置的第一多条导电迹线32和第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42都位于并接合至同一承载平面，即窗口21的内表面30上。这允许按成本效益方式形成第二传感器装置。为了例示，第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42以及第一传感器装置的第一多条导电迹线31、32都可以通过印刷形成。第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42和第一传感器装置的第一多条导电迹线31、32可以形成在一个印刷处理中。第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42和第一传感器装置的第一多条导电迹线31、32可以同时形成。随后，可以将力感测材料涂敷到第二传感器装置的第二多条导电迹线41、42上。该力感测材料可以是具有根据密度而改变的电气特性的墨水。针对这种材料的一种示例是从UCCTW可获的商品名为UNEO的墨水。存在可以用作力感测材料的多种其它可弹性变形材料。
可以将由光学透明粘合剂、UV固化粘合剂或另一密封材料制成的环封涂敷在外围区域38四周。
第二传感器装置可以包括一个以上的力传感器，以按环绕输入接口的外围的不同的位置来执行力感测。该力感测可以在与输入接口的角间隔开的位置处执行。该力感测可以在窗口21的纵边缘和/或横边缘的中心区域处执行。
图6是根据一种实施方式的输入接口的窗口21的平面图，其中，第二传感器装置具有几个力传感器。图6示出了窗口21的内表面30。窗口21可以在图1和图2的手持式电子装置1的输入接口3中使用。
第二传感器装置包括具有第一对导电迹线41、42和涂敷在其上的力感测材料43的第一力传感器。该第一力传感器感测输入接口的纵边缘处的力。第二传感器装置包括具有第二对导电迹线44、45和涂敷在其上的力感测材料46的第二力传感器。该第二力传感器感测输入接口的相对的纵边缘处的力。第二传感器装置包括具有第三对导电迹线47、48和涂敷在其上的力感测材料49的第三力传感器。该第三力传感器感测输入接口的横边缘处的力。
导电迹线41、42、44、45、46以及47都连接至芯片51。在实施方式中，不同的力传感器可以共享这些导电迹线中的一条。该导电迹线例如可以对应于地。
可以使用不同的技术，以根据在所述导电迹线上感测的电气信号来得到与作用于输入接口的不同区域上的力的空间分布相关的信息。为了例示，具有根据弹性变形或根据作用于材料上的力而改变的电气特性的力感测材料可以局部地涂敷在特定区域中，由此，增加了力感测的空间灵敏度。另选地或附加地，形成力传感器的导电迹线对之间的距离在希望相应的力传感器灵敏的区域中更小。第二传感器装置的导电迹线之间的距离由此可以沿外围区域38改变。另选地或附加地，即使力感测材料被涂敷在多条导电迹线上，以覆盖贯穿外围区域38的所述多条导电迹线，也可以根据校准数据得到与在输入接口的不同边缘处朝着显示器23推按窗口的力相关的信息。为了例示，芯片51可以执行查询操作，以基于从多个力传感器接收的信号来确定作用在不同边缘处的力的量值。可以利用通过第一传感器装置确定的有关触摸动作的位置的信息，以得到作用在输入接口的不同边缘处的力的分布。
当第二传感器装置具有多个力传感器时，输入接口3的操作进一步增强。为了例示，由多个力传感器感测的力的量值可以彼此组合以确定总的力。另选地或附加地，通过所述多个力传感器感测的力的量值可以被用于验证有关触摸动作的位置的信息。另选地或附加地，通过所述多个力传感器感测的力的量值可以与利用第一传感器装置所捕获的位置信息相组合，以辨别不同类型的触摸动作，如一个手指与多个手指。
除了与发生触摸动作的位置相关的信息以外，该输入接口还允许捕获力的量值。可以不仅基于触摸动作的位置，而且基于力的量值来控制使用该输入接口的手持式电子装置1的操作。
如参照图3至图6所描述的配置的输入接口3不再需要专用的触摸传感器面板。在常规的输入接口中，这种专用触摸传感器面板被设置为在显示器与输入接口的窗口之间的分离部件，以充当用于触摸传感器的导电图案和/或用于触摸传感器的导电迹线的载体。当触摸传感器的导电迹线和力传感器的导电迹线都形成在所述窗口上并接合至所述窗口时，可以缩减成本和空间需求。因而可以省略专用触摸传感器面板。应当清楚，仍可以附加地使用插入在窗口21的内表面30与显示器23之间的触摸传感器面板。这种触摸传感器面板可以具有与显示器23的横向尺度相对应的横向尺度。该触摸传感器面板例如可以充当用于第一传感器装置的导电图案31的载体。
图7是沿图1的线III-III截取的输入接口的截面图，以放大的截面图示出了另一种实施方式的输入接口。图7的输入接口3包括插入在显示器23与窗口21的中心区域之间的触摸传感器面板59。
图8是根据一种实施方式的、可以通过具有该输入接口的手持式电子装置1的处理装置4执行的方法60的流程图。
在61，确定是否检测到用户接口处的触摸动作。如果不存在触摸动作，则继续61处的监视。如果检测到触摸动作，则在62，基于利用操作为触摸传感器的第一传感器装置所捕获的信息来确定有关发生触摸动作的位置的信息。有关该位置的信息可以包括该触摸动作的x坐标和y坐标。并行地，在63，基于利用操作为力传感器的第二传感器装置所捕获的数据来确定力的量值。
在64，基于有关该位置的信息和力的量值两者来控制手持式电子装置的操作。这可以按不同方式来进行，取决于当前由手持式电子装置所执行的处理。为了例示，当滚动一文档时，可以基于该触摸动作的x坐标和y坐标来确定滚动方向，而滚动速度可以基于所感测的力的量值来设置。在拖曳操作中，可以基于触摸动作的x坐标和y坐标来选择执行拖曳的媒体项的列表，而随机化的程度可以基于所感测的力的量值来设置。在媒体播放器模式下，可以选择性地基于触摸动作的x坐标和y坐标来执行快进或快退操作，而例如快进的速度可以基于所感测的力的量值来设置。在用户设置手持式电子装置中的数字(如计时器的时间)的操作中，该数字可以选择性地基于该触摸动作的x坐标和y坐标而增加或减小，而递增或递减可以由所感测的力的量值来确定。存在力的量值提供附加的控制功能的宽泛种类的其它情况，其允许用户按直观方式控制手持式电子装置的操作。
当手持式电子装置的操作基于力的量值来控制时，可使用离散化。为了例示，所感测的力的量值可以与多个力值相比较，以确定要采取哪个动作。
当基于力的量值来控制手持式电子装置的操作时，对力的监视可以在进行中的触摸动作期间继续。这允许用户在通过力的量值控制该操作的同时，保持手指或点击装置与输入接口的表面接合。
在该输入接口中，充当触摸传感器的第一传感器装置的第一多条导电迹线和充当力传感器的第二传感器装置的第二多条导电迹线可以形成在公共承载平面上。该承载平面可以是该窗口的覆盖在显示器上的内表面。这种构造允许以适度的附加工序将力传感器集成到具有触摸传感器的手持式电子装置中。在制造该输入接口时，第一多条导电迹线和第二多条导电迹线例如可以在同一印刷机台中同时形成。
图9是根据一种实施方式的制造输入接口的方法70的流程图。
在71，将触摸传感器的第一多条导电迹线形成在可以是窗口的内表面的承载平面上。同时，在72，将力传感器的第二多条导电迹线形成在承载平面上。虽然在图9中例示为分离步骤，但被用于感测触摸动作的位置的第一多条导电迹线和被用于进行力感测的第二多条导电迹线可以在一个工艺步骤中形成。被用于感测触摸动作的位置的第一多条导电迹线以及将被用于进行力感测的第二多条导电迹线可以由相同的材料形成。将被用于感测触摸动作的位置的第一多条导电迹线和将被用于进行力感测的第二多条导电迹线可以由导电墨水制成并且可以在同一加工机台中印刷到承载平面上。可以使用其它技术，以将第一多条导电迹线和第二多条导电迹线同时形成在窗口的内表面上。
在73，将力感测材料接合至其上形成有第一多条导电迹线和第二多条导电迹线的承载平面。接合该力感测材料，以使其接触第二多条导电迹线。当应用力感测材料的多个分离的片时，每一个片都被应用为使其接触第二多条导电迹线中的至少两条导电迹线。该力感测材料可以通过印刷涂敷到窗口的内表面上。该力感测材料还可以分离地形成并且可以随后接合至窗口的内表面。
在74，将其上设置有触摸传感器和力传感器的该窗口接合至手持式电子装置的外壳。可以使用胶水层或双面胶带，以将力感测材料接合至外壳的支承区域。在用户以触摸动作将力施加到窗口上时，外壳的支承区域将提供用于力感测的反力。该窗口可以被接合为使得内表面被设置成朝向显示板。
该方法70还可以包括附加的加工步骤。为了例示，用于触摸感测的第一传感器装置的导电图案还可以直接涂敷在承载平面上，在该承载平面上定位有第一多条导电迹线和第二多条导电迹线。为了进一步例示，可以利用光学透明粘合剂或UV固化粘合剂将显示器接合至该窗口。触摸传感器所包括的第一多条导电迹线可以嵌入光学透明粘合剂或UV固化粘合剂中。为了进一步例示，可以将柔性印刷电路接合至该窗口。柔性印刷电路的芯片可以电耦接至第一多条导电迹线和第二多条导电迹线两者。该芯片可以被操作为确定触摸动作的位置和按该触摸动作施加的力的量值两者。
图10是沿图1的线III-III截取的输入接口的截面图，按放大的截面图示出了另一种实施方式的输入接口。图10的输入接口3包括插入在显示器23与窗口21的中心区域之间的触摸传感器面板59。第一传感器装置的导电图案31形成在触摸传感器面板59上。第一多条导电迹线32通过光学透明粘合剂或UV固化粘合剂层25接合至窗口21。
虽然参照附图，对输入接口、手持式电子装置以及方法进行了描述，但可以在另一些实施方式中实现修改和改变。为了例示，虽然用于感测力的量值的第二传感器装置可以包括一对导电迹线和涂敷在其上的力感测材料，但力传感器的其它实现也是可以的。为了例示，该力感测材料本身可以包括以该窗口的内表面上方的特定高度设置在其中的弹性绝缘体与导电部件的组合。
为了进一步例示，虽然描述了检测触摸动作的位置的第一传感器装置的某些实现，但可以使用第一传感器装置的其它实现。该导电图案可以由除了ITO以外的其它材料形成。可以使用与菱形图案不同的图案。
虽然本发明参照特定优选实施方式进行了示出和描述，但本领域技术人员通过阅读并理解本说明书，将想到等同物和修改例。本发明包括所有这种等同物和修改例，并且仅通过所附权利要求书的范围来限制。

Claims (14)

1.一种输入接口，包括：
显示器(23)；
窗口(21)，所述窗口覆盖在所述显示器(23)上，所述窗口(21)具有外表面(22)和朝向所述显示器(23)的内表面(30)；
外壳(10；13－15)，所述外壳支承所述窗口(21)；
第一传感器装置(31、32)，所述第一传感器装置被配置为，在二维上感测触摸动作在所述窗口(21)上的位置，所述第一传感器装置(31、32)包括第一组多条导电迹线(32)；以及
第二传感器装置(41-43；41-49)，所述第二传感器装置被配置为，感测由所述触摸动作施加在所述窗口(21)上的力(20)的量值，所述第二传感器装置(41-43；41-49)包括第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)和力感测材料(43；43、46、49)，
其中，所述第一组多条导电迹线(32)和所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)位于所述窗口(21)的所述内表面(30)上，并且接合至所述窗口(21)的所述内表面(30)，
其中，所述第一组多条导电迹线(32)和所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)被印刷在所述窗口(21)的所述内表面(30)上，并且
其中，所述力感测材料(43；43、46、49)接合至所述窗口(21)的所述内表面(30)，使得所述力感测材料(43；43、46、49)接触所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)。
2.根据权利要求1所述的输入接口，
其中，所述第一组多条导电迹线(32)和所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)由相同材料形成。
3.根据权利要求2所述的输入接口，
其中，所述第一组多条导电迹线(32)包括第一组多条银导线，并且所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)包括第二组多条银导线。
4.根据权利要求2所述的输入接口，
其中，所述第一组多条导电迹线(32)和所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)在同一平面内延伸。
5.根据权利要求1所述的输入接口，所述输入接口还包括：
柔性印刷电路(50)，所述柔性印刷电路接合至所述窗口(21)并且电耦接至所述第一传感器装置(31、32)和所述第二传感器装置(41-43；41-49)两者。
6.根据权利要求5所述的输入接口，
所述柔性印刷电路(50)包括芯片(51)，所述芯片通过所述第一组多条导电迹线(32)耦接至所述第一传感器装置(31、32)的导电图案(31)，所述芯片被配置为，确定所述触摸动作的位置，
所述芯片(51)还耦接至所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)，以确定所述力(20)的量值。
7.根据权利要求6所述的输入接口，
其中，所述第一传感器装置(31、32)的所述导电图案(31)跨过所述窗口(21)的所述内表面(30)的中心区域(36)延伸，并且
其中，所述第二传感器装置(41-43；41-49)的所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)位于所述内表面(30)的外围区域(38)中，所述外围区域围绕所述中心区域(36)并且相对于所述显示器(23)横向偏移。
8.根据权利要求6所述的输入接口，
其中，所述导电图案(31)由从铟锡氧化物或石墨烯中选择的图案材料所形成，所述图案材料直接涂敷在所述窗口(21)的所述内表面(30)上。
9.根据权利要求6所述的输入接口，
其中，所述导电图案(31)被设置在触摸传感器面板(59)上，所述触摸传感器面板(59)插入在所述窗口(21)的所述内表面(30)和所述显示器(23)之间。
10.根据权利要求1所述的输入接口，
其中，所述力感测材料(43；43、46、49)具有：耦接至所述外壳(10；13-15)的支承区域(16)的第一面；和紧靠所述窗口(21)的所述内表面(30)的第二面。
11.根据权利要求10所述的输入接口，
其中，粘合层(24)接触所述支承区域和所述力感测材料(43；43、46、49)的所述第一面，以将所述力感测材料(43；43、46、49)耦接至所述支承区域(16)。
12.一种手持式电子装置，包括：
根据权利要求1至11中的任一项所述的输入接口(3)；和
处理装置(4)，该处理装置耦接至所述输入接口(3)并且被配置为：根据所述触摸动作的位置和所述力(20)的量值两者来控制所述手持式电子装置(1)的操作。
13.一种制造根据权利要求1至11中的任一项所述的输入接口(3)的方法，该方法包括：
在窗口(21)的内表面(30)上印刷第一组多条导电迹线(32)，以提供在二维上感测触摸动作的位置的第一传感器装置(31、32)，
在所述窗口(21)的所述内表面(30)的外围区域(38)上印刷第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)，以提供对通过所述触摸动作施加的力(20)的量值进行感测的第二传感器装置(41-43；41-49)，
将力感测材料(43；43、46、49)接合至所述窗口(21)的所述内表面(30)，使得所述力感测材料(43；43、46、49)接触所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)，以及
将其上形成有所述第一传感器装置和所述第二传感器装置(31、32；41-49)的所述窗口(21)接合至手持式电子装置(1)的外壳(10；13-15)。
14.根据权利要求13所述的方法，
所述第一组多条导电迹线(32)和所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)由相同材料形成，
所述第一组多条导电迹线(32)和所述第二组多条导电迹线(41、42；41、42、44、45、47、48)同时形成在所述窗口(21)的所述内表面(30)上。
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