CN107924243A - 压力感应触摸系统及具有压力感应触摸系统的计算装置 - Google Patents

Abstract

一种计算装置被配置成基于用户的触摸的位置及力量来执行操作，其包括触摸系统以及被连接于所述触摸系统下侧的应变放大压力感应结构。所述应变放大压力感应结构包括压力感应层和具有应变放大结构的支撑板。

Description

压力感应触摸系统及具有压力感应触摸系统的计算装置

技术领域

本发明涉及触摸系统，并且更具体地来说，涉及一种识别用户施加于压力感应触摸系统的作用力的计算装置，并且该计算装置通过用户输入来执行操作。

背景技术

计算装置，例如智能手机、平板电脑、电子阅读器、智能手表、虚拟键盘、机械面板等诸如此类可以包括与控制单元通信的触摸系统，该控制单元被配置为识别来自该触摸系统的触摸信号，并且该控制单元能够基于其程序执行情景化操作。触摸系统能够感测可来自于一个或多个手指或手写笔的用户触摸。当该触摸被计算设备识别时，用户触摸成为触摸输入并可被用来执行操作。该用户接收的动作为触摸输出。触摸系统，例如触摸屏、触摸板及触摸控制等诸如此类在例如便携式设备或桌面设备、游戏系统、工业机器等计算设备的操控领域广为人知。触摸屏可以具有触摸感应面板，该触摸感应面板是透明的并包括设置于显示屏之上的触摸感应系统，并且该触摸感应系统能够感测用户触摸。用户不仅能够阅读显示的信息，甚至还能通过触摸该触摸屏的特定位置与之进行交互来发起一个操作。触摸板可以具有触摸感应面板，该触摸感应面板可以是透明的或非透明的，并能感测用户触摸。在该触摸板区域上的用户触摸可以成为关联但独立的显示屏上的具体位置的操作。触摸控制可以具有触摸感应面板，该触摸感应面板具有分散布置的触摸按键或触摸输入按键或滑动条。触摸控制维持该面板的材料的美学及完整性，且其设计仍能为用户输入提供必要的按键。触摸系统包括触摸感应面板，可以包括保护覆盖膜、支承结构及基板，还可以或不可以包括一个或多个显示屏、其它的按键等等。

触摸感应面板能够通过投射电容式感应被形成，这通常被称之为电容式触摸。这里，一排导电金属线按正交排列，并通过绝缘层被隔离，在交叉点处形成电容像素。于是，电激活电容式阵列能够检测用户触摸及用户触摸位置。具体地，该用户触摸通过一些像素来干扰及减弱该阵列的电信号图像。投射电容式感应需要该用户使用手指或特殊导电笔进行触摸，因为该受干扰衰减的信号需要基于电信号识别用户触摸，该电信号通过创建的一个临时导电通道经用户被转移至地面。该用户触摸被该计算设备所识别。具体地，该触摸感应面板将该用户触摸传输至该控制单元，该控制单元程序确定基于必要情景的操作。电容式触摸是用于识别用户触摸的表面位置，具体地，用户触摸的X-Y轴坐标的二维触摸系统。触摸感应面板可以识别一个以上的用户输入。这些触摸感应面板能够支持多点触摸和手势触摸。相较于多点触摸而言，在单个用户触摸中，在任何给定情况下，该触摸感应面板上只有一个触摸点能够被识别，而在多点触摸中，一个以上的触摸能够同时地被该触摸系统识别。多点触摸可以被用来开发触摸图案或手势，例如，将两个手指移开的手势可以是放大手势，或者将两个手指靠拢在一起的手势可以是缩小手势。

能够进行压力感应的压力感应触摸系统将新的功能增加到用户输入。该触摸系统不仅能够感知该触摸位置，还能感测用户正在施加的按压力度。附加自由度能够创造出与触摸系统的更多的创新性交互，并使得这些创新性交互对于用户是更直观的。单手操作更容易被实现，例如，上下滑动网页能够基于作用力被动态地调整，或者音乐音量能够基于该作用力被快速地增大或减小。用户作用力导致力学变化或者应变，且该力学变化或应变由该压力感测触摸系统所检测，并被转换成用于被该计算机系统识别并按照识别信号执行操作的电信号。压力感应触摸系统需要将力传感器与触摸感应面板进行集成并将来自力传感器的信号纳入相关计算装置的组织及运行之中。对于该产品的结构设计的力学特征及空间必须加以特别考虑，以此确保用户作用力及其相关的应变能够被这些力传感器最佳地检测到。可能不会通过使用投射电容式触摸形成真实的压力感应触摸系统。压力感应触摸系统可以使用单个机械弹簧、力敏电阻、力敏电容、应变仪或压阻式传感器。单个机械弹簧及单个应变仪通常具有大的，大约为几毫米或更大的尺寸，须要用几十微米的位移以激活该力传感器的并具有低灵敏度。力敏电阻及力敏电容对产品制造及组装过程中引起的预压机械作用力非常敏感，并能造成成品率损失、传感器变化、以及动态工作范围的缩小。半导体应变仪、悬臂及薄膜已经发展成为在半导体制造中被直接集成于液晶显示屏的力传感器，但这些需要特别设计，并可能是相对昂贵的。压阻式传感器具有改进的容差来产生压力，并能在当其作为边缘传感器或角落传感器被应用于该触摸系统之中时发挥有益作用，但这可能需要从材料选择到组装工艺的重新设计来确保力传感器的优化整合。对于更大规模的触摸系统，即便是边缘/角落压阻式传感器也面临着空间解析度及机械强度的挑战。因此，存在着对低成本的，并能被模块化整合到现有设计之中的，灵敏且稳健的压力感应触摸系统的需求。

技术问题

本发明压力感应触摸结构包括触摸屏；具有应变放大结构的支撑板，该支撑板通过使用胶粘剂被连接至覆盖在该支撑板之上的触摸系统，该胶粘剂仅可被应用在该应变放大结构之上；压力感应层，该压力感应层通过使用胶粘剂被连接于该支撑板。

技术解决方案

根据本发明的一个方面，提供一种压力感应触摸屏，该压力感应触摸屏检测用户触摸并与该计算装置的控制单元通信以执行操作。该压力感应触摸屏包括触摸感应面板、显示屏及应变放大压力感应结构；并且该压力感应触摸屏与该控制单元通信来确定用户触摸位置及用户在该触摸屏上的触摸力度。该控制单元及其程序基于该用户在该触摸位置的触摸力度进一步确定如何操作。

本发明的另一个方面是一种压力感应触摸板，该压力感应触摸板检测用户触摸并与计算装置的控制单元通信来基于该用户施加的力来执行操作。该压力感应触摸板包括触摸感应面板及连接至该触摸感应面板的底部的应变放大压力感应结构。来自该触摸感应面板的信号决定了用户触摸的X-Y轴坐标位置，并且来自该应变放大压力感应结构的信号决定了用户的作用力或X-Y轴坐标位置，并且用户触摸力仅取决自来自应变放大压力感应结构的信号。该位置及力的信号对应于相关但独立的显示屏的某个具体位置，并且该控制单元及其程序确定为该计算装置执行必要的操作。

在本发明的又一个方面中，压力感应触摸控制检测用户是否在该触摸按键上施加了轻度的或中度的或重度的压力，并且只有当检测到压力位于给定的压力值范围时该计算装置才执行操作。该压力感应触摸控制包括金属板或玻璃板或塑料板、以及具有应变放大压力感应结构的触摸感应面板，并且可以包括或不包括电容式触摸或电阻式触摸。该金属板或玻璃板或塑料板包括识别该用户可能触摸的位置来发起操作的工作。该压力感应触摸系统将用户触摸传输至该控制单元，并且该控制单元程序确定用户压力的大小并在该计算装置内执行与该压力对应的操作。

有益效果

在本发明中，术语，例如，作用力、或压力或用户按压力度等类似用语均应被视为相同并暗指由力传感器感测的触摸的测量。同样地，术语，例如轻触相对重触，或中度按压相对重度按压，或轻度的力相对重度的力，或低、中、高压力的使用均应被视为相同且指的是由力传感器感测到的位于一些数值范围内的信号，并且这些数值范围彼此不同。

附图说明

图1为根据本发明的压力感应触摸屏或系统的剖面示意图；

图2为计算装置的简化的框图；

图3A至图3D分别为应变放大压力感应结构的四个实施例的平面图；

图4A为连接至该触摸系统的该应变放大压力感应结构及其模块化附件沿图3B中的A-A'线的简化的剖面图；

图4B为该支撑板的立体图；

图4C为该支撑板的另一个实施例的详细视图；

图4D为该支撑板沿图4C中的B-B'线的简化的剖面图；以及

图5示出了用于在包括4个力传感器的压力感应触摸系统中计算触摸的位置及力量的一个示例。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，在下文中，将参照说明书附图及实施例对本发明作出进一步描述。应当理解的是，于此处描述的实施例仅旨在阐述而非用于限制本发明。

具有压力感应触摸系统的计算装置被普遍地用于许多应用之中。具有压力感应触摸系统的计算设备的结构、组装及制造作为被付出极大努力来开发、安装及成熟的高度优化工艺。该工艺经发展以保证制造商不仅能够提供好的产品，还能保证其提供的产品是有利可图的。随着具有触摸系统的计算装置的继续进步，希望获得压力感应触摸系统。也希望获得易于被引入到现有的制造工艺之中的压力感应触摸系统及具有高灵敏度及可靠性的力传感器。能够被加入到现有的触摸系统的底面的力传感器最容易被引入到现有的制造工艺之中。

将这些力传感器附着于该底面需要该力传感器具有极好的灵敏度并能够对覆盖在这些力传感器上的触摸系统内的极小的应变偏移作出反应。本发明应变放大压力感应结构适于开发最佳的，且可靠的压力感应触摸系统。

图1为压力感应触摸系统100的剖面示意图，该压力感应触摸系统100具有连接于该触摸系统110的应变放大压力感应结构103，该触摸系统110包括触摸感应面板101及显示屏102。附图1中示出的该压力感应触摸系统100为压力感应触摸屏，但是，该压力感应触摸系统100也可以是触摸板，或触摸控制，或触摸板和触摸控制的组合。其中，该触摸感应面板101的部分或全部可以是透明的或非透明的，并可具有或不具有该显示屏102。该触摸感应面板101可以被金属防护板或塑料防护板(未予显示)覆盖并可以具有支承结构(未予显示)。该应变放大压力感应结构103通过使用胶粘剂被连接至该触摸系统110的底面。该应变放大压力感应结构103可以覆盖该触摸系统110的整个或部分底面。该应变放大压力感应结构103可以是位于该触摸系统110底面上的连续且单一的结构，或是多个结构，并且每个结构的运行均独立于其它结构，或所有结构均一致地运行且位于该触摸系统110的底面上。为实现该触摸系统110及该应变放大压力感应结构103之间的连接，提供一种胶粘剂，该胶粘剂可以被持续地使用，或该胶粘剂仅可被应用于选定的区域。

附图2为该计算装置200的简化的框图，该框图示出了控制单元210及压力感应触摸系统100。该压力感应触摸系统100通过电信号传输设备216被连接至该控制单元210。该压力感应触摸系统100包括该应变放大压力感应结构103。具体地，该压力感应触摸系统100可以包括至该控制单元210的单个信号连接216，或可以包括至该控制单元210的多个电连接器。更具体地，该应变放大压力感应结构103可以通过其自身的独立的电子传输装置(未予显示)被连接至该控制单元210。普通的电连接器可以是用于在该压力感应触摸系统100及该控制单元210之间发送信号的一个或多个柔性印刷板。该计算设备200可以具有未显示于附图2之中的，例如，运动传感器、电源键、天线、扬声器、麦克风、键盘、光指示器等其它特性。该控制单元210可以包括触摸系统控制器212及位于该触摸系统控制器212内的力传感器控制器214。该控制单元210还可以包括但未予显示的处理器、显示屏控制器、存储器、固件及其它软件、输入/输出界面等等。该控制单元210内的该固件及任何软件被称为该控制单元210的程序。尽管该控制单元210在附图2中被显示为单个方框，而实际应用中，该控制单元的各个部件可以是分散式的。具体地，该力传感器控制器214可以是一个独立的单元。该压力感应触摸系统100可以进一步包括一个触摸感应面板及一个显示屏。该触摸感应面板101可以是电容式触摸感应面板，或电阻式触摸感应面板等诸如此类。该显示屏可以是液晶显示屏或有机发光二极管显示屏。所有这些内容的描述仅仅旨在解释本发明。在于此描述的内容之外，那些熟知计算设备领域的人员知晓可能的变化及必要细节。为了本发明的目的，应当声明的是这些附图的描述不应作为对本发明的限制。当用户按压在该压力感应触摸系统100，例如该触摸屏之上时，该触摸感应面板101将会将信号发送至该控制单元210。该控制单元210及其程序将会处理该信号并识别该用户触摸的位置。而且，当该用户按压在压力感应触摸系统100之上时，该压力感应触摸系统100将会经受一些偏移，该偏移将会被该应变放大压力感应结构103所检测到，且该应变放大压力感应结构103将发送信号至该控制单元210。该控制单元210及其程序可以确定触摸位置及用户在该压力感应触摸系统100上的按压力度。有关该触摸位置及用户对该触摸屏的触摸力度的信息被组合在一起，并被称为触摸输入。该触摸输入被该控制单元210及其程序用来执行必要的操作，其被称为触摸输出。美国专利(US 4,550,384)、美国专利(US 7,196,694)、美国专利(US 7,746,352B2)以及美国专利(US 2007/0052690A1)均描述了用于通过使用基于运动及向量的运算确定压力感应触摸的X-Y轴坐标位置的方法。在经校准的压力感应触摸系统中的作用力被分散至所有这些力传感器，并能被计算以获得该用户的按压力度。对于那些熟知压力感应触摸系统领域的人员而言，如何校准力传感器以及如何使用该控制单元210及其程序来计算用户触摸位置及按压力度，是众所周知的。

图3A至图3D分别为该应变放大压力感应结构103的四个实施例的平面图。该应变放大结构103被设计成为所包含的力传感器提供优化运行。该应变放大压力感应结构103包括第一区域1032(应变放大区域)和第二区域1030。该第一区域1030是力感应区域。该第二区域1032不是力感应区域。该第一区域1032中的这些力传感器被标识为1032a、1032b、1032c、1032d、1032e，等等，并可以被分布在该应变力感应结构103内的不同位置。该力传感器，例如该第一区域1032中的力传感器1032a包括应变放大结构及相关的力传感器，并且该第二区域1030并不包括应变放大结构。该力传感器，例如力传感器1032a可以被放置于该应变放大压力感应结构103内的任意位置，比如，四个角落(未被显示于附图3A之中)之中、或四个角落及中心之中(如图3B所示)、或作为边缘(如图3C所示)的位置、或形成矩阵的位置(如图3D所示)。该应变放大区域1032被具体设计成在覆盖于该应变放大区域之上的该触摸系统内产生偏移并放大自身的应变力。该放大的应变力被传递至其下方的力传感器。归因于该应变放大区域，于是使得该力传感器具有改良的响应。图4A为连接于该触摸系统110的该应变放大压力感应结构103及其模块化附件沿图3B中的A-A'线的简化的剖面图。该应变放大压力感应结构103包括压力感应层1035，该压力感应层1035通过胶粘剂1036被连接于该支撑板1037，该支撑板1037随后通过胶粘剂104被连接于该触摸系统的底面。该压力感应层1035可以包括一个或多个力传感器。该应变放大压力感应结构103通过电信号传输装置(未予显示)被连接至该控制单元210的控制面板。该压力感应层1035可以是被多层堆叠印刷的屏幕，该屏幕包括基板、活性力感应材料、绝缘层、具有导电金属迹线的感应层、钝化层等等。该导电迹线可以包括电力端子和接地线路、以及用于测量的电信号迹线以及参考传感器输出。该印刷的压力感应层1035使用玻璃或柔性塑料或聚酰亚胺基板。该压力感应层1035的厚度可以位于25微米至350微米之间，具体地，位于50微米至200微米之间。该力感应材料随作用力改变其内在的材料特性，该作用力允许该压力感应层1035输出随用户改变作用力而改变的电信号。该力感应材料可以是基于聚合物或半导体材料的复合结构，并可以包含一个或多个金属颗粒、或一个或多个绝缘颗粒、或金属颗粒及绝缘颗粒及其它填充物的组合。该应变放大压力感应结构103内使用的该胶粘剂1036及该胶粘剂104不仅必须能够提供优异的粘附性，而且必须在机械运动之下是稳定的，并随时间保持可靠性。进一步地，该胶粘剂一定要确保因用户触摸导致的触摸系统的偏移在该胶粘剂内被最佳化传输并伴随最小的损失。胶粘剂可以是环氧树脂、商业胶水、双面胶等等。如图4B所示的该支撑板1037可以是塑料的，或金属的，或玻璃的，并且其厚度通常小于3毫米，并且选择一部分具有开口形状的支撑板，该开口可沿着该支撑板的整个厚度方向进行延伸。可以使用更大厚度的支撑板1037，但是，这通常是不必要的。在该应变放大压力感应结构103之内，该支撑板1037可以包括多个图案化区域1037b，该图案化区域1037b形成图案并放大应变力，并且另一非图案化区域1037a未形成图案并且不放大作用力。该支撑板1037的该图案化区域1037b与该活动传感器区域重叠，并且，胶粘剂104仅可被应用于该支撑板1037的该图案化区域1037b之上，或可被应用在该支撑板1037的该非图案化区域1037a及该图案化区域1037b之上。该应变放大区域1037b及关联的力传感器被标识为1032，并且图4A底部的不存在应变放大的区域被标识为1030。当两个传感器被近距离地配对在一起，并且一个力传感器位于该图案化区域1037b的中间位置，且该第二力传感器也被放置于该图案化区域1037b内，但靠近该图案化区域1037b的边缘的位置，应对外部温度变化的压力感应被更可靠地进行，因为配对的力传感器经受相似的温度驱动材料特性改变并因而对这种改变进行补偿。之后，来自该配对的力传感器的任何信号主要产生自用户施加的触摸或相关的力。

图4C及图4D示出了该支撑板1037的具体构造，该支撑板1037具有形成为用于应变放大的图案化区域1037b，以及未形成图案并且不放大应变的非图案化区域1037a。该图案化区域1037b2由沿该支撑板1037的厚度方向延伸形成的开口1037b以及未形成图案的非图案化内部区域1037b1构成。该非图案化内部区域1037b1及该非图案化区域1037a必须总是被完全地连接以确保该图案化区域1037b在机械上是稳定的。该图案化区域1037b可以是圆形的，或方形的，或具有沿该支撑板1037的厚度方向延伸的开口的任何几何形状。该支撑板1037通过胶粘剂104，例如环氧树脂或双面胶等诸如此类，并且优选地通过双面胶被连接至覆盖在该支撑板1037之上的触摸系统。该胶粘剂104可仅被应用于该图案化区域1037b之上，或可被应用于该图案化区域1037b和该非图案化区域1037a，优选地，该胶粘剂104仅被应用在该图案化区域1037b之上。

图5示出在具有四个力传感器的压力感应触摸系统中计算触摸位置及触摸力的实施例。该四个力传感器被标识为1032a、1032b、1032c及1032d。传感器1032b和传感器1032c之间的X轴距离为(r+s)。传感器1032c和传感器1032d之间的Y轴距离为(u+v)。让我们假设用户触摸位置300，并施加了F克的力。让该计算装置测量在该力传感器1032a处计算的力Fa，在该力传感器1032b处计算的力Fb，在该力传感器1032c处计算的力Fc，以及在该力传感器1032d处计算的力Fd。然后，通过公式(F＝Fa+Fb+Fc+Fd)计算合力。将该传感器1032c作为X-Y轴坐标系的原点，X轴触摸位置通过公式(x＝r＝(r+s)(Fb/[Fc+Fb]))进行计算,Y轴触摸位置通过公式(y＝v＝(u+v)(Fd/[Fc+Fd]))进行计算。在图5所示的计算之中，假设该胶粘剂104仅被应用在该支撑板1037的该图案化区域1037b之上，并且该粘连的触摸系统与其下方的应变放大压力感应结构相接触，用户作用力经图4A中的标识区域1032进行传输，并且，在这种情况下，压力感应触摸系统下的作用力仅被分散至这些力传感器，并能被相加以获得用户的触摸力。

根据本发明的一个方面，提供一种检测用户触摸并通过与该计算装置200的控制单元210通信来执行操作的压力感应触摸系统100，该压力感应触摸屏包括触摸感应面板101、显示屏102以及应变放大压力感应结构103。该压力感应触摸屏与控制单元210通信来检测用户触摸位置及用户对该触摸屏的触摸力度。该应变放大压力感应结构具有4个力传感器，例如，位于该触摸屏的边角的力传感器1032a、力传感器1032b、力传感器1032c及力传感器1032d。该应变放大压力感应结构可以具有较少的，但数量至少为3个的力传感器，或具有更多数量的力传感器，并且这些力传感器可以以任何几何形状被放置。该控制单元210及其程序进一步基于触摸位置及用户对触摸位置的按压力度来确定执行操作。在本发明之中，该用户触摸位置不仅可以通过该触摸感应面板被确定，还可以通过该应变放大压力感应结构被确定。该控制单元及其程序可以使用来自触摸感应面板或应变放大压力感应结构，或触摸感应面板和应变放大压力感应结构的位置信息。被传输至该控制单元的该应变放大压力感应结构的信号可以仅被用来确定用户触摸位置及用户的按压力度。作为一个示例，该用户在触摸屏上观看文档，并且该用户使用裸露的手指用力地按压该文档内的某个特定的单词。该用户触摸被该触摸感应面板所检测，并且该用户的作用力被该应变放大压力感应结构所识别。通过该控制单元程序，来自触摸感应面板的电信号被传送至该控制单元，并且该用户触摸位置被记录并与该文档内的内容相关联。来自该应变放大压力感应结构的第二电信号被传送至该控制单元，并且该程序通过对在该四个力传感器处计算的力相加来确定用户对该屏幕的按压力度，并且，如果该用户的压力超出了设定的力阈值，该控制单元执行在该显示屏上显示该单词的含义的动作。在另一时间，该用户在该触摸屏上阅读文档并用戴上手套的手指按压该文档中的单词，并且该用户触摸仅被该应变放大压力感应结构所检测。该电容式触摸的触摸感应面板可能不会可靠地检测到戴手套的手指的触摸。在这种情况下，只有来自这些力传感器的信号被传输至该控制单元，并且该用户触摸位置及作用力仅基于力感应信号信息被确定。该控制单元基于其程序，并且在这种情况下，基于该作用力来执行操作，将用户指引至该文档内的相关位置去获得所选择的单词的下一个出现画面。该控制面板及其程序被设置成识别两种力的范围。在第一种力的范围内，该单词的含义被显示，在第二种力的范围内，该单词的下一个出现画面被激活，并且在这两种情况下，该用户触摸位置均被用于识别及选择该文档内的正确单词。

本发明的另一个方面为一种压力感应触摸板，该压力感应触摸板检测用户触摸及基于该用户的按压力度与计算装置的控制单元通信来执行操作。图1可以被用于解释压力感应触摸板。该压力感应触摸板包括触摸感应面板101、以及连接至该触摸力感应面板101的底面的应变放大压力感应结构103。该触摸板不包括显示屏102。来自该触摸感应面板的信号确定用户触摸的X-Y轴坐标位置，并且来自该应变放大压力感应结构的信号确定用户的按压力度，或者在另一个情况下，该X-Y轴坐标位置及该用户的触摸力仅取决自来自应变放大压力感应结构的信号。该触摸位置及触摸力信号与相关的显示屏的特定位置相对应，并且该控制单元及其程序确定用于该计算装置的必要的操作。作为一个示例，该用户正在观看在具有压力感应触摸板的笔记本电脑显示屏上显示的地图。两个手指触摸该压力感应触摸板并伴随该两个手指远离彼此地移动的用力的滑动动作。该触摸感应板感测来自该两个手指的触摸及移动，且该电信号被传送至该控制单元。该控制单元及其相关的程序确定该手势动作为放大动作。该应变放大压力感应结构检测该触摸位置及该两个手指的按压力度，且该电信号被传送至该控制单元。该控制单元及其相关的程序基于来自该触摸面板及这些力传感器的组合信息确定所显示的地图内的用户触摸位置，并仅通过这些力传感器确定该两个手指的按压力度大于该力阈值。该控制单元及其程序对高出力及放大手势的信息进行组合并执行将被用户触摸及作出手势的地图区域放大5倍的操作。以上讨论的用于附图1至附图5中的触摸屏的所有具体内容也同样适用于作出必要改进的压力感应触摸板，该压力感应触摸板的必要改进对于熟知计算装置及触摸系统领域的人员来说，也是众所周知的。

在本发明的另一个实施例中，压力感应触摸控制检测用户是否正在对该触摸按键实施轻度或中度或重度的按压，并且该计算装置只有在检测到压力位于特定的压力值范围内时才执行操作。该压力感应触摸控制包括外部面板、以及被连接至该外部面板的底面的应变放大压力感应结构，该外部面板可以是覆盖在该触摸感应面板之上的涂色玻璃、或塑料、或金属板。该触摸感应面板可以包括或不包括电容式触控或电阻式触控。该压力感应触摸控制可以包括或不包括位于该触摸感应面板下方的显示屏。在另一个实施例中，可以不出现该触摸板及该显示屏，并且金属板直接覆盖在该应变放大压力感应结构之上。该金属板包括识别用户可能触摸的位置而发起操作的工作。该金属面板也可以是塑料或金属面板。该压力感应触摸控制将用户触摸传输至该控制单元，并且该控制单元程序确定用户是否已用力地按压以保证在该计算装置内执行操作。以上讨论的用于附图1至附图5中的触摸屏的所有具体内容也同样适用于作出必要改进的压力感应触摸板，该压力感应触摸板的必要改进对于熟知计算装置及触摸系统领域的人员来说，也是众所周知的。作为一个示例，该压力感应触摸控制具有分散的，排列成键盘的按键。并且，至少10个数字按键通过数字0到数字9被识别。各个按键通过各自的预设位置被识别，并照此方式与该控制单元通信。进一步地，所有按键均被用户轻轻地或用力地按压，并且按压信号从该应变放大压力感应结构被发送至该控制单元。该控制单元及其程序确定该信号是否为相对于重压的轻压，并基于该数字按键及该数字按键的按压力度执行操作。力控制键盘可以被用于安全应用，更具体地，用作密码输入装置。力控制键盘在安全应用中的一个优点可以是：使得记录用户输入密码变得困难。当输入密码时，录像机可以记录用户实施的键盘敲击，但是由于录像机无法区分作用力的大小，因此，准确的密码并不会暴露于该记录设备。

前述的说明及讨论内容及在本发明中公开的实施例仅仅是示例性的而非限制性的。那些熟知计算设备、触摸系统及力传感器领域的人员很好地了解到在本文中公开的这些构思可以被很好地扩展到所讨论的上述实施例之外。

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Claims (21)

1.一种计算装置，被配置成基于用户触摸的位置及力量来执行操作，其包括：

触摸系统；以及

连接至所述触摸系统的下侧的应变放大压力感应结构；

其中，所述应变放大压力感应结构包括压力感应层以及具有应变放大结构的支撑板。

2.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述应变放大压力感应结构包括放大应变的第一区域及不放大应变的第二区域。

3.根据权利要求1所述的计算装置，还包括：

与所述触摸系统及所述应变放大压力感应结构通信的控制单元。

4.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述触摸系统为触摸屏或触控板或触摸控制或它们的组合。

5.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述触摸系统包括至少一个触摸感应面板和下列任何项：显示屏、或基板、或护罩、或支承结构、或印刷电路板、或它们的任意组合。

6.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述应变放大压力感应结构包括紧邻的两个力传感器，一个力传感器位于放大应变的区域的居中位置，第二力传感器位于靠近放大应变的区域的边缘的位置。

7.根据权利要求1所述的计算装置，其中，具有应变放大结构的所述支撑板通过胶粘剂粘附到所述触摸系统的底面，并且所述压力感应层通过胶粘剂粘附到具有应变放大结构的所述支撑板。

8.根据权利要求1所述的计算装置，其中，具有应变放大结构的所述支撑板通过仅被施加于所述应变放大结构之上的胶粘剂而粘附到所述触摸系统的底面，并且所述压力感应层通过胶粘剂而粘附到具有应变放大结构的所述支撑板。

9.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述压力感应层被印刷在所述基板上，并且包括有效的力感应材料、或绝缘材料、或带有导电金属迹线的感应层、或钝化层、或它们的组合。

10.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述压力感应层包括一个或多个力传感器。

11.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述支撑板包括未形成图案的非图案化区域、以及具有图案的图案化区域，所述图案化区域的图案为延伸穿过所述支撑板厚度的开口。

12.根据权利要求3所述的计算装置，其中，所述控制单元及其程序基于用户触摸位置或用户触摸力或它们的组合执行操作，所述用户触摸位置根据来自触摸面板的信号确定，所述用户触摸力根据来自力传感器的信号确定。

13.根据权利要求3所述的计算装置，其中，所述控制单元及其程序基于用户触摸位置或用户触摸力或它们的组合执行操作，所述用户触摸位置或所述用户触摸力唯一地根据来自力传感器的信号确定。

14.一种基于用户触摸位置或触摸力或它们的组合执行操作的方法，其中，所述方法包括：

通过从触摸系统或应变放大压力感应结构或它们的组合传输的信号来确定位置；

通过从所述应变放大压力感应结构传输的信号来确定力；

其中，控制单元的程序基于位置或力或它们的组合作出决定。

15.一种压力感应触摸系统的结构，其中，所述结构包括：

触摸系统；

具有应变放大结构的支撑板，其中，所述支撑板通过使用胶粘剂粘附至覆盖在所述支撑板之上的所述触摸系统；

使用胶粘剂粘附至所述支撑板的压力感应层。

16.根据权利要求15所述的结构，其中，所述支撑板使用胶粘剂粘附至覆盖在所述支撑板之上的所述触摸系统，所述胶粘剂仅被涂覆在所述支撑板的所述应变放大结构之上。

17.根据权利要求15所述的结构，其中，将所述支撑板粘附至所述触摸系统的所述胶粘剂为双面胶，并且将所述压力感应层粘附至所述支撑板的所述胶粘剂为环氧树脂。

18.根据权利要求15所述的结构，其中，所述触摸系统为触摸屏、或触摸板、或触摸控制、或它们的组合。

19.根据权利要求15所述的结构，其中，所述压力感应层包括一个或多个力传感器。

20.根据权利要求15所述的结构，其中，具有应变放大结构的所述支撑板包括未形成图案的非图案化区域及具有图案的图案化区域；并且，所述图案化区域的所述图案为延伸穿过所述支撑板厚度的开口。

21.根据权利要求15所述的结构，其中，所述压力感应层被印刷在所述基板之上，并包括活性力感应材料、或绝缘层、或具有导电金属迹线的感应层、或钝化层、或它们的组合。