CN107850923B - 用于提供触摸传感器的表面的机械移动的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于当诸如触控板的触摸板机械无按键时，能够在使用足够的力按压触摸板以执行诸如右点击或左点击的鼠标点击功能时使整个触摸板表面机械地移动，以便在触摸板上提供触觉反馈，否则触摸板上不具有触觉反馈的系统和方法。

Description

用于提供触摸传感器的表面的机械移动的方法和系统

技术领域

本发明总体涉及触摸传感器。具体地，本发明涉及一种系统和方法，其用于在使用足够的力按压触摸板以执行诸如右点击或左点击的鼠标点击功能时使整个触摸板表面能够机械地移动。

背景技术

对于可以利用用于提供无按键的触摸板的机械移动的系统和方法的电容敏感的触摸传感器存在若干设计。检查触摸传感器的基础技术以更好地理解任何电容敏感的触摸板可以如何利用本发明是有用的。

公司的触摸板是一种互电容感测装置并且示例被示为图1中的框图。在该触摸板10中，使用具有X(12)和Y(14)电极以及感测电极16的网格来限定触摸板的触敏区域18。通常，触摸板10是具有大约16×12电极的矩形网格，或者当有空间限制时，触摸板10是具有8×6电极的矩形网格。与这些X(12)和Y(14)(或行和列)电极交织的是单个感测电极16。所有位置测量都通过感测电极16来进行。

公司的触摸板10测量感测线16上的电荷不平衡。当没有指向目标在触摸板10上或其附近时，触摸板电路20处于平衡状态，并且在感测线16上不存在电荷不平衡。当指向目标由于当目标接近或触摸触摸表面(触摸板10的感测区域18)时的电容耦合而导致不平衡时，在电极12、14上发生电容变化。测量的是电极12、14上的电容的变化，而不是绝对电容值。触摸板10通过测量必须注入到感测线16上的电荷量来确定电容的变化，以重新建立或恢复感测线上的电荷平衡。

以上系统被用于如下确定手指在触摸板10上或其附近的位置。该示例描述行电极12，并且以相同的方式对列电极14重复。从行和列电极测量获得的值确定作为触摸板10上或其附近的指向目标的质心的交点。

在第一步骤中，用来自P、N发生器22的第一信号驱动第一组行电极12，并且用来自P、N发生器的第二信号驱动不同但相邻的第二组行电极。触摸板电路20使用指示哪个行电极最接近指向目标的互电容测量装置26从感测线16获得值。然而，在一些微控制器28的控制下，触摸板电路20不能确定指向目标位于行电极的哪一侧，触摸板电路20也不能确定指向目标距离电极有多远。因此，系统将待驱动的电极组12 移位一个电极。换言之，在组的一侧上的电极被添加，而在组的相对侧上的电极不再被驱动。然后，新的组由P、N发生器22驱动，并且进行感测线16的第二次测量。

根据这两次测量，可以确定指向目标位于行电极的哪一侧，以及距离多远。然后，使用比较测量的两个信号的幅度的等式执行指示目标位置确定。

公司触摸板的灵敏度或分辨率远高于具有16×12的行电极和列电极的网格所表现的。分辨率通常在每英寸960计数或更大的数量级上。确切的分辨率由部件的灵敏度、相同行和列上的电极12、 14之间的间隔以及对本发明不重要的其它因素决定。使用P、N发生器 24对Y或列电极14重复以上过程。

虽然以上描述的

触摸板使用X电极12和Y电极14的网格以及单独且单个的感测电极16，但是感测电极实际上可以是使用多路复用的X电极12或Y电极14。

应当理解的是，在整个文本中使用的术语“触摸传感器”可以与“触控板”、“无按键式触摸板”、“接近传感器”、“触摸和接近传感器”、“触摸平板”、“触摸板”和“触摸屏”互换使用。

无按键式触摸板和触控板可以是当被按下时可能不提供用户友好的机械“点击”的触觉感觉的触摸传感器。虽然触摸传感器仍然能够提供鼠标点击的功能，但是其可能无法提供可能不必要的触觉反馈，而该触摸反馈可能是用户所期望的。

此外，许多触摸传感器不允许用户在触摸板的顶部处执行机械点击、右点击或左点击。因为触摸传感器铰接在触摸板的上部区域附近，因此由于机械按键被安装在触摸传感器表面的下部的底部区域而导致这成为固有的设计问题。由于在板的上部20％上机械点击是不可能的或者需要过度的力，因此可能这些类型的设计允许触摸传感器的大约 80％被用于“点击”。

可能存在一些触摸传感器，其不允许任何机械移动，而是当用户按压诸如触控板中的触摸传感器上的任何位置时使用电机产生“人造”点击式响应。也可能存在当用户在感测机械压力的触摸传感器上按压时，产生可听见的“咔哒”声的其它触控板设计。然而，这些触摸传感器也缺少触摸传感器本身的机械移动。

发明内容

在第一实施例中，本发明是一种系统和方法，其用于当诸如触控板的触摸板机械无按键时，能够在使用足够的力按压触摸板以执行诸如右点击或左点击的鼠标点击功能时使整个触摸板表面机械地移动，以便在触摸传感器上提供触觉反馈，否则触摸传感器上不具有触觉反馈。

结合附图考虑以下详细描述，本发明的这些和其它目的、特征、优点及可选方面对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是在现有技术中找到并适用于本发明中的触摸板的操作的框图。

图2是衬底和设置在其上的触摸传感器的顶视图的图片，衬底具有分别在触摸传感器的每个拐角上的四个柔性臂。

图3是示出设置在衬底中央的机械开关以在触摸传感器被按压时提供机械开关的衬底的底部的立体图。

图4是示出衬底仅在四个柔性臂中的每一个的远端处被壳体支撑的触摸传感器的边缘的视图。

具体实施方式

将参考附图，其中将给出本发明的各种元件的附图标记并且其中将讨论本发明以使本领域技术人员能够制造和使用本发明。应当理解的是，以下描述仅仅是本发明原理的示例，并且不应被视为缩小所附权利要求。

图2是触摸传感器30的第一实施例的图片。触摸传感器30具有应当被解释的若干部件(feature)。触摸传感器30可以被设置在形成为连续材料块的衬底上。触摸传感器30的第一部件可以是四个柔性臂32，四个柔性臂32可以将触摸传感器悬挂在未示出的壳体内。如该第一实施例所示，触摸传感器30的衬底可以由单片柔性材料制成。例如，衬底可以由印刷电路板(PCB)构成。PCB可以是足够柔性的，以使得四个柔性臂32能够提供触摸传感器30的期望的机械动作。

在该第一实施例中，四个柔性臂32被示出在每个柔性臂的远端处具有孔34。孔34可以被用于将触摸传感器30定位并保持在壳体内的适当位置。例如，孔34可以被定位在壳体上可以定位孔的突出部上。对触摸传感器30的传感器部分36的任何部分施加力可能导致四个柔性臂 32弯曲，其中柔性臂附接到触摸传感器的四个拐角。

可选地，四个柔性臂32可以机械地附接到触摸传感器30，而不是触摸传感器的结构的组成部分，并且仍然可以提供触摸传感器被由施加到触摸传感器的力机械地操纵所需的柔性。

四个柔性臂32中的每一个的长度可以相同或者可以变化。四个柔性臂32的宽度和长度可以变化。四个柔性臂可以具有或可以不具有用于定位的孔34。

在该第一实施例中，触摸传感器30可以包括四个小突片38。四个柔性臂32可以被设置在触摸传感器30的短边40上，而突片38可以被设置在触摸传感器的长边42上。突片38可以用于防止触摸传感器30的不期望的移动。例如，四个突片38可以是枢转点，其可以防止触摸传感器30从壳体抬离，并且反之，当力被施加到触摸传感器的顶表面44时，辅助触摸传感器向下移动到壳体中的凹陷中。

例如，当在触摸传感器30的最左侧上按压时，触摸传感器的最右侧可能试图从壳体抬离。然而，如果突片38实际上位于壳体边缘下方，则壳体自身可以防止触摸传感器30从壳体抬离。

四个突片38沿着长边42的具体位置可以改变，以便当力被施加到表面时获得触摸传感器30的不同的移动深度。因此，四个突片38沿着长边42的位置可以改变，以便当力被施加时实现触摸传感器30的不同的移动特性。

图3是触摸传感器30的底表面46的局部立体图。在该第一实施例中，底表面46示出设置在触摸传感器30的大致中心处的开关48。开关 48可以提供机械点击功能。机械点击功能可以是触觉移动、点击声音或两者。

图4是触摸传感器30和支撑结构50的侧面或边缘的视图。触摸传感器30被示为由柔性臂32上的支撑结构50的柱52支撑。柔性臂32可以是触摸传感器30与支撑结构50接触的唯一部分。当力被施加到触摸传感器30的顶表面44时，触摸传感器可以在由四个柔性臂32支撑的同时向下行进，直到触摸传感器的底表面46上的开关48与壳体中的凹陷的底部接触。

第一实施例的一个方面是力可以被施加在触摸传感器30的顶表面 44上的任何位置处，并且仍然导致整个触摸传感器在力被施加的方向上移动。然而，触摸传感器30可以倾斜，使得触摸传感器的一些区域比触摸传感器的其它部分移动得更远。然而，当力被施加时，触摸传感器30的顶表面44的全部可以向下移动到壳体中。继续移动，直到力被移除或者直到中心开关48与壳体接触，从而防止触摸传感器30进一步移动。

触摸传感器30的一个方面是用于触摸传感器的材料将是足够柔性的，使得当未施加力时，触摸传感器可以返回到未弯曲或静止的位置。

第一实施例和使用四个柔性臂32的一个优点可以是在触摸传感器与四个柔性臂之间的接头54(参见图1)处的触摸传感器30上的应力可以更均匀地分布在触摸传感器的接头处。因此，可以更容易地产生触摸传感器30的机械移动。

虽然期望使接头54在触摸传感器30上弯曲，但是当力被施加以执行点击功能时，可能不期望使触摸传感器的顶表面44弯曲。第一实施例的一个优点在于，因为触摸传感器现在可以利用四个柔性臂而更容易地移动，所以用于防止触摸传感器30的表面弯曲的材料可以不必像仅使用两个柔性臂32那样刚硬。可选地，用于防止触摸传感器30弯曲的材料的厚度可能不必太厚，从而提高触摸传感器的灵敏度。

第一实施例的另一方面是可以使用触觉电机来提供触摸传感器30 的附加移动。触摸传感器30的附加移动可以是施加到触摸传感器的力或压力的量的函数。因此，触觉电机可以提供触摸传感器30的附加程度的移动。触觉电机可以根据需要位于与触摸传感器30相邻的任何位置或直接位于触摸传感器30上。

第一实施例的另一方面可以是机械的弹簧偏置部件。弹簧偏置部件可以用于将力施加到触摸传感器30的底表面46并使其保持远离壳体。触摸传感器30可以通过四个突片38保持在壳体内。

注意的是，弹簧安装平台可以被设置成具有倾斜表面以及使弹簧弯曲以形成预加载状态的相对部件。当触摸传感器30处于在顶表面44 上没有施加向下的力时的静止位置时，触摸传感器30可以被推靠在壳体的内侧边框(bezel)表面上。

虽然已经在上面仅详细描述一些示例性实施例，但是本领域技术人员将容易理解的是，在实质上不脱离本发明的情况下，在示例性实施例中可以进行许多变型。因此，所有这样的变型旨在被包括在如所附权利要求中限定的本公开的范围内。本申请人的明确意图是不援引美国专利法35U.S.C.112条第6款中关于本文中任何权利要求的任何限制，除了其中权利要求将词语“用于...的装置”与相关功能明确地一起使用的那些以外。

Claims (17)

1.一种用于当施加力时提供触摸传感器的整个表面的机械移动的方法，所述方法包括：

设置触摸传感器的衬底，所述衬底包括连续印刷电路板PCB材料块并形成矩形表面，所述矩形表面具有顶部长边、底部长边、左侧短边、右侧短边、和从左侧短边经衬底中部延伸到右侧短边的中心轴线，所述衬底具有第一柔性臂，第一柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述左侧短边且靠近所述顶部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述左侧短边延伸并终止于形成第一柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

设置第二柔性臂，第二柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述左侧短边且靠近所述底部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述左侧短边延伸并终止于形成第二柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

设置第三柔性臂，第三柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述右侧短边且靠近所述顶部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述右侧短边延伸并终止于形成第三柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

设置第四柔性臂，第四柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述右侧短边且靠近所述底部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述右侧短边延伸并终止于形成第四柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

设置壳体，所述壳体在所述第一、第二、第三和第四柔性臂中的每一个的远端处支撑所述衬底；

在所述衬底的表面上设置触摸传感器，其中所述触摸传感器是不具有用于执行鼠标点击功能的机械按键的无按键式触摸传感器；

响应于抵靠所述触摸传感器的矩形顶表面施加的力，在所述衬底在所述第一、第二、第三和第四柔性臂的弯曲部分中的至少一个处弯曲的同时使所述触摸传感器的顶表面在所述壳体内移动以向用户提供触觉反馈，从而提供所述无按键式触摸传感器的移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在所述衬底的底表面上设置机械开关，其中当所述机械开关与所述壳体接触时，停止所述衬底的移动；以及

当所述机械开关与所述壳体接触时，提供机械点击动作。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括利用所述机械点击动作提供可听见的声音的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括将所述衬底支撑在所述第一、第二、第三和第四柔性臂中的每一个的每个远端处的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括当将所述力从所述触摸传感器的顶表面移除时，使所述衬底返回到静止位置的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括通过将所述第一、第二、第三和第四柔性臂设置在所述衬底的每个拐角附近，在所述触摸传感器的第一、第二、第三和第四柔性臂上提供更均匀的应力分布。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法进一步包括通过在所述衬底上提供防止弯曲的材料来防止所述触摸传感器在所述衬底上弯曲的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法进一步包括通过减小用于防止所述衬底弯曲的材料的厚度来提高所述触摸传感器的灵敏度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括提供联接到所述触摸传感器的触觉电机，从而当将足以使所述触摸传感器移动的力施加到所述触摸传感器时，提高所述触摸传感器的触觉反馈的步骤。

10.一种用于当施加力时提供触摸传感器的整个表面的机械移动的系统，所述系统包括：

触摸传感器的衬底，所述衬底包括连续印刷电路板PCB材料块并形成矩形表面，所述矩形表面具有顶部长边、底部长边、左侧短边、右侧短边、和从左侧短边经衬底中部延伸到右侧短边的中心轴线；

第一柔性臂，第一柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述左侧短边且靠近所述顶部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述左侧短边延伸并终止于形成第一柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

第二柔性臂，第二柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述左侧短边且靠近所述底部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述左侧短边延伸并终止于形成第二柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

第三柔性臂，第三柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述右侧短边且靠近所述顶部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述右侧短边延伸并终止于形成第三柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

第四柔性臂，第四柔性臂由与所述衬底相同的连续PCB材料块制成并包括该连续PCB材料块，并且具有位于所述右侧短边且靠近所述底部长边的弯曲部分处的近端，并且基本平行于所述右侧短边延伸并终止于形成第四柔性臂距所述中心轴线的最近点的远端；

所述触摸传感器的壳体，所述壳体在所述第一、第二、第三和第四柔性臂中的每一个的远端处支撑所述触摸传感器；以及

触摸传感器，其被设置在所述衬底的表面上，其中所述触摸传感器是不具有用于执行鼠标点击功能的机械按键的无按键式触摸传感器，并且其中抵靠所述触摸传感器的矩形表面施加力，以在所述衬底在所述第一、第二、第三和第四柔性臂的弯曲部分中的至少一个处弯曲的同时使得所述触摸传感器的顶表面在所述壳体内移动以向用户提供触觉反馈，从而提供所述无按键式触摸传感器的移动。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述系统进一步包括：

机械开关，其被设置在所述衬底的底表面上，其中当所述机械开关与所述壳体接触时，停止所述衬底的移动；以及

机械点击动作，其当所述机械开关与所述壳体接触时被执行。

12.根据权利要求11所述的系统，其中利用所述机械点击动作提供可听见的声音。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述系统进一步被配置为在所述第一、第二、第三和第四柔性臂中的每一个的远端处支撑所述衬底。

14.根据权利要求10所述的系统，其中所述系统进一步被配置为通过使所述第一、第二、第三和第四柔性臂设置在所述衬底的每个拐角附近来在所述衬底上均匀分布应力。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述系统进一步包括所述衬底上的防止弯曲的材料。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述系统进一步被配置为通过减小用于防止所述衬底弯曲的材料的厚度来提高所述触摸传感器的灵敏度。

17.根据权利要求10所述的系统，其中所述系统进一步包括用于当将足以使所述触摸传感器移动的力施加到所述触摸传感器时，提高所述触摸传感器的触觉反馈的触觉电机。

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