CN107025017A

CN107025017A - 触摸输入装置

Info

Publication number: CN107025017A
Application number: CN201611142753.1A
Authority: CN
Inventors: 史圣镇; 吴光明; 朴晟珉
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: CN107025017B; US10365737B2; KR101714300B1; US20170220143A1

Abstract

触摸输入装置包括：触摸板，具有面向第一方向的第一表面和面向与第一方向相反的第二方向的第二表面；至少一个弹性构件，连接到触摸板的第二表面，并且当触摸施加到触摸板的第一表面时，在第一方向和第二方向中的至少一个变形；以及多个传感器，连接到至少一个弹性构件并且在弹性构件变形时感测触摸。多个传感器设置为沿向内的方向与触摸板的端部边缘间隔开，并且当多个传感器中的传感器感测到触摸板的一个点在第一方向被拉动时输出第一信号，并且当触摸板的一个点在第二方向被按压时输出第二信号，并且触摸板具有通过将多个传感器彼此虚拟连接的多条虚线划分的多个触摸区域。

Description

触摸输入装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0011440的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种触摸输入装置，更具体地，涉及一种具有扩展的触摸感测区域并且具有针对诸如感测触摸的传感器的结构的增加的设计自由度的触摸输入装置。

背景技术

触摸输入装置是用户可以通过用手指、电子笔等来触摸显示表面或指定的触摸表面从而简单和直观地输入用户操作的用户界面。触摸输入装置可以应用于各种技术领域，例如导航装置、远程信息处理终端、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、笔记本计算机、智能手机及其它。

触摸输入装置使用各种触摸感测技术，包括电阻覆盖、电容覆盖、表面声波(SAW)和红外光束。传统的触摸感测技术可以感测触摸坐标(即，在面板的平坦表面上的X轴和Y轴坐标)，并且因此，它们会被限制在二维(2D)触摸交互。

为了克服传统2D触摸交互的限制，已经提出了使用力传感器与触摸坐标一起感测触摸力的基于力的触摸感测技术(三维(3D)触摸交互)。

进一步，传统的触摸输入装置具有与触摸面板的底表面连接的多个力传感器。当触摸被施加到触摸面板时，传感器用于各种目的，例如感测触摸的位置、强度等。

然而，传统的触摸输入装置仅能够通过与触摸面板的端部边缘的底部连接的多个力传感器来感测在虚拟连接的边界内的区域中的触摸，并且不能够感测在边界外部的区域中的触摸。也就是说，当力传感器与触摸面板的端部边缘连接时，触摸感测区域可能会变窄。

具体地，当触摸输入装置应用于各种设备、各种曲面结构、各种条件等时，可能难以扩展触摸感测区域。

发明内容

已经做出本公开以解决现有技术中出现的上述问题，同时完整保持由现有技术实现的优点。

本公开的一个方面提供一种触摸输入装置，其扩展触摸感测区域并增加设计(例如关于感测触摸的传感器和其它元件的位置等的设计)的自由度。

根据本公开的一个方面，一种触摸输入装置，包括：触摸板，具有面向第一方向的第一表面和面向与第一方向相反的第二方向的第二表面；至少一个弹性构件，连接到触摸板的第二表面，并且当向触摸面的第一表面板施加触摸时，沿着第一方向和第二方向中的至少一个变形；和至少一个传感器，连接到弹性构件并且检测弹性构件的变形以感测触摸，其中，传感器被设置为沿向内的方向与触摸板的端部边缘间隔开。

传感器可以是应变计，响应于弹性构件在第一方向或第二方向上的变形，当其受到弯曲时测量力。

弹性构件可以是连接到触摸板的第二表面的悬臂结构。

弹性构件的第一端部可以连接到触摸板的第二表面，并且弹性构件的第二端部可以由支撑构件支撑。

突起可以从触摸板的第二表面在第二方向上突出，并且弹性构件的第一端部可以固定到突起。

触摸输入装置可以进一步包括与触摸板的第二表面间隔开的基板，并且支撑构件可以在第一方向上从基板突出。

连接支架可以耦接到弹性构件的第一端部，并且连接支架可以固定到突起。

连接支架可以具有槽，并且弹性构件的第一端部装配到该槽。

连接支架可以具有按压弹性构件的第一端部的至少一个按压突起。

连接支架可以具有穿过弹性构件的第一端部的插入部、设置在插入部的顶部的上按压部和设置在插入部底部的下按压部。

连接支架可以是具有头部和螺纹部的紧固螺钉，并且紧固孔可以设置在弹性构件的第一端部中。连接支架的螺纹部可以螺纹耦接到弹性构件的紧固孔。

楔形部可以从突起的一侧突出，并且弹性构件的第一端部可以设置有楔形槽，楔形部楔形地耦接到楔形槽。

耦接部可以设置在所述突起的一侧同时具有台阶形状，并且弹性构件的第一端部可以设置有耦接槽，耦接部装配到耦接槽。

根据本公开的另一个方面，一种触摸输入装置，包括：触摸板；和至少一个传感器，连接到触摸板的底表面，设置为沿向内的方向与触摸板的端部边缘间隔开，并且测量通过施加到触摸板的触摸引起的力。

触摸板可以具有平坦结构。

触摸板可以具有弯曲结构。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其他目的、特征和优点将更加明显：

图1示出了根据本公开的示例性实施例的触摸输入装置；

图2示出了由图1的箭头C指示的触摸输入装置的一部分的放大图；

图3示出了根据另一示例性实施例的图2的触摸输入装置的修改结构；

图4示出了根据另一示例性实施例的图2的触摸输入装置的修改结构；

图5示出了根据另一示例性实施例的图2的触摸输入装置的修改结构；

图6示出了根据另一示例性实施例的图2的触摸输入装置的修改结构；

图7示出了根据另一示例性实施例的图2的触摸输入装置的修改结构；

图8示出了根据另一示例性实施例的图2的触摸输入装置的修改结构；和

图9示出了图1的触摸输入装置的平面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。为了参考，在本公开的示例性实施例的描述中参考的附图中示出的元件的尺寸、线的厚度等可以被夸大以便于理解。用于描述本发明构思的术语已经是考虑到元件的功能而定义的，并且可以根据用户或操作者的意图、根据实践等来改变。因此，这些术语应当基于本说明书的全部来定义。

参考图1，根据本公开的示例性实施例的触摸输入装置包括触摸板10。

触摸板10可以具有面向第一方向X1的第一表面11和面向与第一方向X1相反的第二方向X2的第二表面12。

在图1中，第一表面11可以是施加触摸的顶表面，并且第二表面12可以是与第一表面11相对的底表面。第二表面12可以接收由施加到第一表面11上的触摸产生的，作用在第一方向X1或第二方向X2上的力。

基板20可以设置成在第二方向上与触摸板10的第二表面12间隔开。

基板20可以具有面向第一方向X1的第一表面21和面向与第一方向X1相反的第二方向X2的第二表面22。基板20的第一表面21可以设置为面对触摸板10的第二表面12。

感测触摸的至少一个传感器41可以通过至少一个弹性构件30连接到触摸板10的第二表面12。

弹性构件30可以连接到触摸板10的第二表面12，并且弹性构件30可以由于施加到触摸板10的第一表面11的触摸而在第一方向X1和第二方向X2中的至少一个方向上变形。

将参考图2描述弹性构件30的具体结构细节。

如图2所示，突起14可以形成为从触摸板10的第二表面12朝向第二方向X2突出，并且支撑构件35可以设置为从基板20的第一表面21朝向第一方向X1突出。

突起14和支撑构件35可以设置为在垂直于第一方向X1和第二方向X2的方向(即，图1中的水平方向)上彼此间隔开。弹性构件30的一个端部31可以使用粘合剂等固定到突起14，使得其可以连接到触摸板10的第二表面12。弹性构件30的另一个端部32可以被固定到支撑构件35，使得其可以连接到基板20的第一表面21。特别地，弹性构件30可以在水平方向上设置为平坦的，并且为了保持弹性构件30的水平状态，突起14的底部可以延伸为具有对应于弹性构件30的该一个端部31的长度，并且支撑构件35的顶部可以延伸为具有对应于弹性构件30的该另一个端部32的长度。

当触摸被施加到触摸板10的第一表面11上的点时，弹性构件30可以表现为悬臂，其中弹性构件30的一个端部相对于弹性构件30的另一个端部在第一方向X1和第二方向X2的至少一个方向上变形。换句话说，弹性构件30可以是连接到触摸板10的第二表面12的悬臂结构，并且弹性构件30的悬臂行为可以使传感器41能够稳定而平滑的弯曲。

这里，由触摸引起的力可以通过从触摸板10的第二表面12突出的突起14平滑地传递到弹性构件30的一个端部31。由于弹性构件30与触摸板10的第二表面12通过突起14以预定间隙间隔开，施加到触摸板10的触摸可以稳定地使弹性构件30变形。

图3至图8示出了根据本公开的示例性实施例的图2的弹性构件30的修改结构。

根据图3的示例性实施例，连接支架50可以连接到弹性构件30的一个端部31，并且连接支架50可以是具有U形槽51的结构。弹性构件30的一个端部31可以插入连接支架50的槽51。连接支架50的顶部可以使用粘合剂等固定到突起14的底部。

由施加到触摸板10的触摸引起的力可以通过连接支架50更平滑地传递到弹性构件30的一个端部31，使得弹性构件30可以稳定地变形。

根据图4的示例性实施例，连接支架50可以具有按压弹性构件30的一个端部31的一个或多个按压突起52，并且按压突起52可以设置为在连接支架50的槽51内彼此面对，从而更牢固地按压弹性构件30的一个端部31。

根据图5的示例性实施例，连接支架50可以具有穿过弹性构件30的一个端部31的插入部53、设置在插入部53的顶部的上按压部54和设置在插入部53的底部的下按压部55。通孔31a可以形成在弹性构件30的一个端部31中。连接支架50的插入部53可以插入到弹性构件30的插入孔31a中，并且上按压部54和下按压部55可以在垂直方向上按压弹性构件30的一个端部31，使得连接支架50可以牢固地耦接到弹性构件30的一个端部31。

根据图6的示例性实施例，连接支架50可以是具有头部56和螺纹部57的紧固螺钉。头部56的顶部可以使用粘合剂等固定到突起14的底部。紧固孔31b可以形成在弹性构件30的一个端部31中，并且连接支架50的螺纹部57可以与弹性构件30的紧固孔31b螺纹耦接。

根据图7的示例性实施例，突起14可以具有从其一侧突出的楔形部58，并且楔形槽31c可以形成在弹性构件30的一个端部31中。因此，突起14的楔形部58可以与弹性构件30的楔形槽31c楔形耦接。

根据图8的示例性实施例，突起14可以具有从其一侧在水平方向延伸的水平部69a和形成为阶梯形状同时从水平部69a突出的耦接部69b，并且可以在弹性构件30的一个端部31形成耦接槽31d。因此，突起14的耦接部69b可以装配到弹性构件30的耦接槽31d。

传感器41可以连接到弹性构件30，并且可以响应于弹性构件30的变形，而测量由施加到触摸板10的第一表面11的触摸所引起的力。换句话说，弹性构件30可以将由触摸引起的力传递到传感器41。

如上所述，传感器41可以感测由施加到触摸板10的触摸引起的弹性构件30的变形，并且测量触摸的力，从而识别触摸的位置坐标、强度等。

根据示例性实施例，传感器41可以是应变计，其测量在响应弹性构件30在第一方向X1或第二方向X2上的变形而经受弯曲时的力。

具体地，如图1所示，一个或多个传感器41可以设置为沿向内的方向与触摸板10的端部边缘间隔开(参见图1中的S₁和S₂)，并且因此，传感器41可以能够精确地测量由触摸引起的弹性构件30在第一方向X1或第二方向X2上的变形。这可以有助于在触摸板10的整个第一表面11上的触摸感测，并且因此，可以显著地扩展触摸感测区域。

如图1所示，当两个传感器41以间隙S₁和S₂沿向内的方向与触摸板10的端部边缘间隔开时，且当外力F的触摸沿第二方向X2施加到靠近触摸板10的端部边缘的一个点时，触摸板10可以用作以点A作为支撑点的杠杆，并且因此，可以在点A产生第一方向X1上的第一反作用力F_A，并且可以在点B产生第二方向X2上的第二反作用力F_B。当触摸板10的点A沿第一方向X1被拉动时，可以输出由位于点A的传感器41感测的信号，并且当触摸板10的点B沿第二方向X2被按压时，可以输出由位于点B的传感器41感测的信号。因此，传感器41可以测量在各个点产生的力F_A和F_B。通过测量施加到传感器41的力以及在力和力矩平衡方程中使用传感器41之间的距离，可以确定触摸的坐标、强度等。

进一步，根据相关技术，由于力传感器可以连接到触摸面板的端部边缘的底部，所以力传感器仅输出触摸面板在第二方向上被按压时感测的信号，并且将触摸面板在第一方向上被拉动时感测的信号确定为噪声信号，并且因此，在触摸感测中存在限制。相反，根据本公开的示例性实施例，由于传感器41被布置为沿向内的方向与触摸板10的端部边缘间隔开，所以它们输出当触摸板10的一个点在第一方向X1上被拉动时感测的信号，以及当触摸板10的一个点在第二方向X2上被按压时感测的信号，并且因此，触摸感测可以更精确，并且触摸感测区域可以扩展。

图9示出了多个传感器41a、41b、41c和41d被布置为沿向内的方向与触摸板10的端部边缘间隔开的示例性布置。触摸板10可以具有通过将多个传感器41a、41b、41c和41d彼此虚拟连接的多条虚线43a、43b、43c和43d划分的多个触摸区域45a、45b、45c、45d、45e、45f、45g、45h和45i。

为了便于说明，多个触摸区域包括第一触摸区域45a、第二触摸区域45b、第三触摸区域45c、第四触摸区域45d、第五触摸区域45e、第六触摸区域45f、第七触摸区域45g、第八触摸区域45h和第九触摸区域45i，并且多个传感器包括第一传感器41a、第二传感器41b、第三传感器41c和第四传感器41d。此外，当触摸区域45a、45b、45c、45d、45e、45f、45g、45h和45i中的每一个在第二方向上被按压时感测的信号可以是正(+)信号，当触摸区域45a、45b、45c、45d、45e、45f、45g、45h和45i中的每一个在第一方向上被拉动时感测的信号可以是负(-)信号。

当向第一触摸区域45a施加触摸并且在第二方向上按压第一触摸区域45a时，作为与第一触摸区域45a最接近的传感器的第一传感器41a可以输出强的正(+)信号，并且位于沿对角线与第一触摸区域45a相对的一侧的第四传感器41d可以输出强的负(-)信号。此外，由于第二传感器41b和第三传感器41c仅受到施加到第一触摸区域45a的触摸的轻微影响，所以它们可以不输出任何信号。

当向第二触摸区域45b施加触摸并且在第二方向上按压第二触摸区域45b时，靠近第二触摸区域45b的第一传感器41a和第二传感器41b可以输出弱的正(+)信号，并且位于与第二触摸区域45b相对的一侧的第三传感器41c和第四传感器41d可以输出弱的负(-)信号。

当向第三触摸区域45c施加触摸并且在第二方向上按压第三触摸区域45c时，与第三触摸区域45c最接近的传感器的第二传感器41b可以输出强的正(+)信号，并且位于沿对角线与第三触摸区域45c相对的一侧的第三传感器41c可以输出强的负(-)信号。此外，由于第一传感器41a和第四传感器41d仅受到施加到第三触摸区域45c的触摸的轻微影响，所以它们可以不输出任何信号。

当向第四触摸区域45d施加触摸并且在第二方向上按压第四触摸区域45d时，靠近第四触摸区域45d的第一传感器41a和第三传感器41c可以输出弱的正(+)信号，并且位于与第四触摸区域45d相对的一侧的第二传感器41b和第四传感器41d可以输出弱的负(-)信号。

当向第五触摸区域45e施加触摸并且在第二方向上按压第五触摸区域45e时，所有多个传感器41a、41b、41c和41d可以输出正(+)信号。

当向第六触摸区域45f施加触摸并且在第二方向上按压第六触摸区域45f时，靠近第六触摸区域45f的第二传感器41b和第四传感器41d可以输出弱的正(+)信号，并且位于与第六触摸区域45f相对的一侧的第一传感器41a和第三传感器41c可以输出弱的负(-)信号。

当向第七触摸区域45g施加触摸并且在第二方向上按压第七触摸区域45g时，作为与第七触摸区域45g最接近的传感器的第三传感器41c可以输出强的正(+)信号，并且位于沿对角线与第七触摸区域45g相对的一侧的第二传感器41b可以输出强的负(-)信号。此外，由于第一传感器41a和第四传感器41d仅受到施加到第七触摸区域45g的触摸的轻微影响，所以它们可以不输出任何信号。

当向第八触摸区域45h施加触摸并且在第二方向上按压第八触摸区域45h时，靠近第八触摸区域45h的第三传感器41c和第四传感器41d可以输出弱的正(+)信号，并且位于与第八触摸区域45h相对的一侧的第一传感器41a和第二传感器41b可以输出弱的负(-)信号。

当向第九触摸区域45i施加触摸并且在第二方向上按压第九触摸区域45i时，作为与第九触摸区域45i最接近的传感器的第四传感器41d可以输出强的正(+)信号，并且位于沿对角线与第九触摸区域45i相对的一侧的第一传感器41a可以输出强的负(-)信号。此外，由于第二传感器41b和第三传感器41c仅受到施加到第九触摸区域45i的触摸的轻微影响，所以它们可以不输出任何信号。

根据示例性实施例，触摸板10可以由各种材料形成，例如合成树脂或玻璃材料，并且触摸板10可以是平板结构，其第一表面11和第二表面12是平坦的。

根据另一示例性实施例，触摸板10可以是第一表面11或第二表面12为弯曲的弯曲板结构，例如按钮或突起。

此外，触摸板10可以是使用触摸感测技术的触摸面板、触摸屏和触摸板中的至少一个，触摸感测技术是例如电阻覆盖、电容覆盖、表面声波(SAW)和红外光束，并且触摸板10可以检测施加到第一表面11的触摸的坐标等。

如上所述，传感器41可以设置为沿向内的方向与触摸板10的端部边缘间隔开(参见图1中的S₁和S₂)，因此，这可以便于在触摸板10的整个第一表面11触摸感测。换句话说，触摸感应区域可以扩展。触摸感测区域的扩展可以增加各种结构(例如传感器41和基板20)的设计的自由度。

由于传感器41能够精确地测量弹性构件30在第一方向X1或第二方向X2上的变形，所以除了传统的按压型触摸输入结构以外还可以使用具有按钮、突起等的拉动式触摸输入结构。

在本公开的示例性实施例中，触摸板10相对于传感器41设置在第一方向X1上。或者，触摸板10还可以相对于传感器41设置在第二方向X2上。即使触摸板10相对于传感器41设置在第一方向X1和第二方向X2两者上，也不需要提供单独的传感器，并且可以形成能够检测按拉式(push-pull type)触摸输入的结构。

另外，当多个传感器41设置为沿向内的方向与触摸板10的端部边缘间隔开时，触摸板10的杠杆作用可以顺畅地进行，并且因此，触摸感测区域可以通过弹性构件30在第一方向X1和第二方向X2上的移动而显着扩展。

如上所述，传感器可以设置为沿向内的方向与触摸面板的端部边缘间隔开，因此，这可以有助于在触摸面板的整个第一表面上的触摸感测。换句话说，可以扩展触摸感测区域。触摸感测区域的扩展可以增加各种结构(例如传感器和基板)的设计的自由度。

此外，传感器可以能够精确地测量弹性构件在第一方向或第二方向上的变形，并且因此，可以有效地进行按拉式触摸输入。

在上文中，尽管已经参考示例性实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，而是在不脱离本公开在所附权利要求中要求保护的精神和范围的情况下，可以由本公开所属领域的技术人员进行各种修改和改变。

附图中的元件的符号

10：触摸板

11：第一表面

12：第二表面

14：突起

20：基板

30：弹性构件

35：支撑构件

41：传感器

50：连接支架

Claims

1.一种触摸输入装置，包括：

触摸板，具有面向第一方向的第一表面和面向与所述第一方向相反的第二方向的第二表面；

至少一个弹性构件，连接到所述触摸板的所述第二表面，并且当向所述触摸板的所述第一表面施加触摸时，沿着所述第一方向和所述第二方向中的至少一个变形；和

多个传感器，连接到所述至少一个弹性构件并且当所述弹性构件变形时进行检测以感测所述触摸，

其中，所述多个传感器被设置为沿着向内的方向与所述触摸板的端部边缘间隔开，并且当所述多个传感器中的传感器感测到所述触摸板的一个点在所述第一方向上被拉动时输出第一信号，并且当所述触摸板的所述一个点在所述第二方向上被按压时输出第二信号，

所述触摸板具有通过将所述多个传感器彼此虚拟连接的多条虚线划分的多个触摸区域。

2.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中，所述传感器是应变计，当所述弹性构件在所述第一方向或所述第二方向上变形时，所述应变计在经受到弯曲时测量力。

3.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中，所述弹性构件是连接到所述触摸板的所述第二表面的悬臂结构。

4.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中，所述弹性构件的第一端部连接到所述触摸板的所述第二表面，

所述弹性构件的第二端部由支撑构件支撑。

5.根据权利要求4所述的触摸输入装置，其中，突起从所述触摸板的所述第二表面沿所述第二方向突出，并且

所述弹性构件的所述第一端部固定到所述突起。

6.根据权利要求5所述的触摸输入装置，进一步包括与所述触摸板的所述第二表面间隔开的基板，

其中，所述支撑构件沿所述第一方向从所述基板突出。

7.根据权利要求5所述的触摸输入装置，其中，连接支架耦接到所述弹性构件的所述第一端部，并且

所述连接支架固定到所述突起。

8.根据权利要求7所述的触摸输入装置，其中，所述连接支架具有槽，并且所述弹性构件的所述第一端部装配到所述槽。

9.根据权利要求7所述的触摸输入装置，其中，所述连接支架具有按压所述弹性构件的所述第一端部的至少一个按压突起。

10.根据权利要求7所述的触摸输入装置，其中，所述连接支架具有穿过所述弹性构件的所述第一端部的插入部、设置在所述插入部的顶部的上按压部和设置在所述插入部底部的下按压部。

11.根据权利要求7所述的触摸输入装置，其中，所述连接支架是具有头部和螺纹部的紧固螺钉，

紧固孔设置在所述弹性构件的所述第一端部中，

所述连接支架的所述螺纹部螺纹耦接到所述弹性构件的所述紧固孔。

12.根据权利要求5所述的触摸输入装置，其中，楔形部从所述突起的一侧伸出，并且

所述弹性构件的所述第一端部设置有楔形槽，并且所述楔形部楔入耦接至所述楔形槽。

13.根据权利要求5所述的触摸输入装置，其中，耦接部设置在所述突起的一侧上，同时具有台阶形状，并且

所述弹性构件的所述第一端部设置有耦接槽，并且所述耦接部装配到所述耦接槽。

14.一种触摸输入装置，包括：

触摸板，具有面向第一方向的第一表面和面向与所述第一方向相反的第二方向的第二表面；和

多个传感器，连接到所述触摸板的底表面并且测量由施加到所述触摸板的触摸引起的力，

其中，所述多个传感器设置为沿向内的方向与所述触摸板的端部边缘间隔开，以便当所述触摸板的一个点在所述第一方向上被拉动时输出第一信号，并且当所述触摸板的所述一个点在所述第二方向上被按压时输出第二信号，并且

所述触摸板具有通过将所述多个传感器彼此虚拟地连接的多条虚线划分的多个触摸区域。

15.根据权利要求14所述的触摸输入装置，其中，所述触摸板具有平坦结构。

16.根据权利要求14所述的触摸输入装置，其中，所述触摸板具有弯曲结构。