CN113157127A - 智能表面系统集成的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测至少一个触摸的存在和/或压力的大小智能表面(4000、5000、6000)，该智能表面包括：支撑基板(1100)；可变形的光导(1200)可以透射传输感测光，其位于支撑基板(1100)上方；覆盖层(2500)，其位于可变形光导(1200)上方；以及支持装置(4700、5700、6700)，用于至少支持覆盖层(2500)。

Description

智能表面系统集成的方法

技术领域

本发明涉及智能表面技术领域，具体而言，涉及一种用于检测至少一个触摸的位置和/或压力的的智能表面。

背景技术

智能表面是指将触觉功能嵌入由不同材料，纹理和几何形状制成的表面上，从而实现用户与智能表面的交互和手势识别。手机/平板电脑通过传统上由玻璃制成的刚性表面或便携式笔记本电脑/笔记本计算机中塑料/玻璃表面上的触控板，它们提供指向操作所提供的功能，都可以认为是一种智能表面。

通常，智能表面是由感测来自用户的触摸输入的传感器和处理该触摸输入的控制单元组成的系统。与需要确定整个区域是否存在触摸事件的普通触摸数字仪(如触摸屏和触控板)相比，智能表面能在特定区域中以不同的灵敏度，分辨率和报告速率进行选择性响应，并且，它可以进行配置以适应不同的应用。

智能表面用作触摸数字仪的部分通常包含触敏介质，在某些情况下还包括覆盖层。触敏介质可使用多种技术，包括电容性，电阻性，光学FTIR和表面声波(SAW)。

另一种已知的用于检测触摸的触敏介质是可变形光导，可变形光导是将光限制起来的一种可变形结构，这样在这个结构中，光可以像电磁波一样，并将其从一个源传输或者引导到另一个源。图1A和1B示意性地示出了根据现有技术的这种触摸传感器1000。如图1A所示，触摸传感器1000包括可变形的光导1200，其放置在支撑基板1100的上并且至少部分地被光发射器1300和接收器1400包围。从图1B中可见，例如通过未示出的手指，施加压力P1导致可变形的光导1200发生形状改变。这种形状改变改变了接收器 1400所接收的光量，如由射线R1示意性地示出的，射线R1从触摸传感器1000 逸出，从而减少接收器1400所接受的光量。这种触摸传感器是一种已知方法，如在文件WO2013/168127的描述。该文献通过引用整体结合于此。

这种触摸传感器与覆盖层一起使用，对于实现智能表面是特别有利的。特别是诸如木贴面，皮革或织物等的材料可用作覆盖层来装饰智能表面。例如在图2中示出，其中覆盖层2500位于可变形光导1200上方，从而实现智能表面2000。

在某些情况下，可以在覆盖层2500和可变形光导1200之间放置一个或多个中间层3600，从而实现智能表面3000，例如如图3所示。

通常，覆盖层2500和/或一个或多个中间层3600需要以稳定的方式连接到智能表面2000、3000。在现有技术中，通常通过树脂胶或通过热塑性固化来实现智能表面2000、3000的整个表面上的粘合。即，覆盖层2500和/或一个或多个中间层3600的整个表面被胶粘到智能表面2000，3000下面的层，例如可变形的光导1200。

然而，该方法改变了智能表面的柔韧性，特别是覆盖层2500和/或一个或多个中间层3600的柔韧性，使其更加坚硬。因此，这种方法的效果通常是使智能表面变硬，并且有可能削弱对触敏介质的局部变形的传导，这可能导致对触摸力感测的灵敏度降低。

因此，本发明的目的是获得克服上述一个或多个缺点的智能表面。

特别地，本发明的一个目的是实现覆盖层2500和/或一个或多个中间层3600 与智能表面2000、3000的下层的连接，并确保检测触摸的精度，同时避免智能表面过于坚硬和/或避免覆盖层的物理特性发生一些不利于智能表面操作的变化。

发明内容

发明人已经认识到，上述问题通常可以通过实施一个或多个用于保持覆盖层和/或中间层的支持装置来解决。

通常，支持装置可以包括作用在智能表面的边缘区域和/或也作用在智能表面的中央部分的装置。支持装置通常是可以基于夹紧，拧紧或以其他机械的方式以及缝合和/或胶合等方式来支持/保持一层或多层的连接，。

本发明的实施例可以涉及一种用于检测至少一个触摸的存在和/或压力的大小的智能表面，该智能表面包括：支撑基板，位于该支撑基板上方的可变形光导，在可变形光导中传输的感测光，位于可变形光导上方的覆盖层，用于至少支持覆盖层的支持装置。

在一些实施例中，智能表面可以进一步包括位于可变形光导和覆盖层之间的中间层，并且支持装置可以进一步被配置，用于至少支持中间层。

在一些实施例中，智能表面可以进一步包括感测光的接收器和发射器，其中接收器，发射器和支持装置可以以基本上线性的方式沿着智能表面的边缘区域放置。

在一些实施例中，接收器，发射器和支持装置可以以基本共面的方式放置。

在一些实施例中，支持装置可定位在可变形光导上方，并且支持装置可覆盖可变形光导面积的百分比高于5％，优选高于10％，和/或低于75％，优选低于超过50％。

在一些实施例中，支持装置可以包括彼此分开的多个支持区域，并且一个或多个支持区域可以具有在1mm²至500mm²之间的面积。

在一些实施例中，支持装置可包括粘合装置/方式。

在一些实施例中，覆盖层可以具有面对可变形光导的第一表面，该第一表面呈现出一定粗糙度，其中，支持装置的厚度至少是所述第一表面的算术平均粗糙度的值。

在一些实施例中，智能表面可以进一步包括位于可变形光导和覆盖层之间的中间层，其中该中间层可以具有面对可变形光导的第二表面，该第二表面呈现出粗糙度，所述支持装置的厚度至少是所述第二表面的算术平均粗糙度的值。

在一些实施例中，覆盖层可以具有面对可变形光导的第一表面，该第一表面呈现出粗糙度，其中，支持装置的厚度至少是所述第一表面的算术平均粗糙度和第二表面的算术平均粗糙度之和。

在一些实施例中，支持装置可包括缝线方式。

附图说明

图1A为：现有技术的触摸传感器1000的切面示意图

图1B为：现有技术的触摸传感器1000工作原理示意图

图2为：现有技术的智能表面2000的切面示意图

图3为：智能表面3000的切面示意图

图4A为：智能表面4000部分边缘沿图4B的A-A'线切割截面示意图

图4B为：图4A中智能表面4000部分边缘区域部件俯视示意图，不包括 2500和3600

图4C为：智能表面4000部分边缘区域4000C方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4D为：智能表面4000C部分边缘区域沿图4C的D-D'线切割截面示意图

图4E为：智能表面4000部分边缘区域4000E方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4F为：智能表面4000部分边缘区域4000F方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4G为：智能表面4000部分边缘区域4000G方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4H为：智能表面4000部分边缘区域4000E方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4I为：各种部件的基本线性放置的俯视示意图

图4J为：智能表面4000部分边缘区域4000J方式部件布置切面示意图，

图4K为：智能表面4000部分边缘区域4000K方式部件布置切面示意图，

图4L为：智能表面4000部分边缘区域支持装置4700的4000L方式布置的俯视示意图，不包括2500和3600

图4M为：智能表面4000部分边缘区域4000M方式部件布置切面示意图，

图4N为：智能表面4000部分边缘区域4000N方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4O为：智能表面4000部分边缘区域4000O方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4P为：智能表面4000部分边缘区域4000P方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4Q为：智能表面4000部分边缘区域4000Q方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图4R为：智能表面4000部分边缘区域4000R方式部件布置俯视示意图，不包括2500和3600

图5A为：智能表面5000部分边缘区域沿图5B的B-B'线切割截面示意图

图5B为：智能表面5000部分中心区域俯视示意图，不包括2500和3600

图5C为：一个发射器1300的角辐射强度例子示例图

图5D为：智能表面部件的俯视图，不包括2500层和3600层；

图5E为：具有半径R曲面的可变形光波导1200的示意图

图6为：智能表面6000的中心部分的切割部分示意图

附图标记说明：

1000：触摸传感器

1100：支撑基板

1200：可变形的光导

1300：发射器

1310：发射区域

1400：接收器

1410：接收区域

P1：压力

R1：射线

2000：智能表面

2500：覆盖层

3000：智能表面

3600：中间层

4000：智能表面

4000C，4000E-4000H，4000J-4000Q：智能表面

4110：延伸部分

4700：支持装置

4710：粘合装置

4712：卡扣接头

4720：透孔元件

4730：夹紧元件

4731：拧紧元件

4800：线

4810：区域

4820：角度

D：变形

F：力

P：相邻两个物体中心距离

5000：智能表面

5700：支持装置

5710：支持区域

D1，D2，D3：距离

α1，α3：角度

Ω1，Ω2，Ω3：角度

Φ：角度

W1，W2：宽度

p1，p2：相邻两个物体中心间距

R：射线

6000：智能表面

6700：支持装置

具体实施方式

在下文中，每当使用术语感测光时，指在表示出于压力感测目的而在可变形光导1200中传输的光。

此外，在整个描述中，相对于智能表面的部分使用术语中心和边缘。在一些实施例中，中心是指智能表面的一部分，其不包括智能表面的任何侧面。替代地或另外地，在一些实施例中，中心是指从智能表面的内部到离智能表面的一个或多个侧面一定距离的一个区域，优选从所有侧面到预定距离的区域。预定距离可以是至少2mm，优选地至少5mm。可替代地，或另外，在一些实施例中，中心是指可以检测触摸的存在的智能表面的区域。仍然可替代地，或者另外，中心是指智能表面的不包括发射器1300和/或接收器1400的区域。

相反，在一些实施例中，边缘是指智能表面的一部分，其包括智能表面的一个或多个侧面，优选地包括智能表面的所有侧面。替代地，或另外，在一些实施例中，边缘是指从智能表面的侧面到智能表面的侧面的预定距离为止的智能表面的一个区域。预定距离可以是至少2mm，优选地至少5mm。仍可替代地，或者另外，在一些实施例中，边缘是指智能表面的不能检测到触摸的存在的区域。

此外，在整个说明书中，多次提到参考附图的水平和垂直方向，其中水平方向被示为X，垂直方向被示为Y。术语水平和垂直并不是为了在限制在发明在使用过程中的空间位置。例如，图示和描述为水平X方向，在发明的使用中可以是空间的垂直方向。在一些实施例中，通常可以认为水平方向是与智能表面的最大表面面积的平面上最长边对应的方向，而竖直方向通常可以被认为与垂直于最大表面面积平面上最长边的方向。

在整个说明书中，所有实施例的描述都包括中间层3600。然而，将清楚的是，这些所有实施例，也可以在没有中间层3600的情况下实现。

在整个说明书中，多次提到了要支持的一层或多层。将清楚的是，待支持的层至少包括覆盖层2500和/或中间层3600。

图4A示意性地示出了智能表面4000一个实施例的边缘部分的截面图。智能表面4000可以基于一些智能表面3000的部件或更多部件，这将在下面描述。

智能表面3000通常允许检测至少一个触摸或同时触摸多个触摸的存在和/或压力，并且包括支撑基板1100，位于支撑基板1100上方的可变形光导1200以及在可变形光导1200上方的覆盖层2500。

基板1100通常旨在为智能表面3000提供刚性支撑，因此，其被配置为在至少智能表面3000额定承受的最大压力不会明显变形的材料。在一些实施例中，不明显变形，是指是在任何沿其面向可变形光导1200的长度方向的给定点上，面对可变形光导1200的基板1100的表面在垂直方向Y上的变形优选小于10％，甚至更优选地小于1％。在一些其他实施例中，不明显变形意味着基板1100的弯曲刚度小于10^-8 1/(N*mm2)，优选小于 10^-9 1/(N*mm2)。在一些实施例中，这些值可以与基板1100的刚度有关，而在其他一些实施例中，它们可以与智能表面3000的刚度有关。弯曲刚度是当施加力在上面时介质变形的参数。例如，如果变形表示为“D_y”，在长度为“L”的材料上施加力“F”时，变形可以定义为

·D_y＝K_f*F*L3

·其中K_f是抗弯刚度，单位为(1/N*mm²)。例如，对于长度为L＝100mm，施加的力F＝1N＝0.1Kg，抗弯刚度K_f＝10^-9的材料，变形为D_y＝10^-3mm

在一些实施例中，基板1100的厚度可以在1mm至20mm之间，优选地在 2mm至10mm之间，特别是当由诸如透明丙烯酸酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC) 的材料制成时。对于本领域技术人员而言将是清楚的是，尤其是考虑到先前和以下的描述情况下，这个厚度可根据用于基板1100的材料并基于可变形光导1200的特性而变化。

在一些实施例中，基于基板1100和可变形光导1200的折射率，基板 1100的折射率可以有两种选择。就是说，基板1100的折射率可以低于或者高于可变形光导1200的折射率，如果基板1100的折射率低于可变形光导 1200的折射率，那么由于感测光基本上不在其中传播，因此通常对基板1100 透明性没有要求。在这种情况下，基板1100可以选择为具有任何透明性和颜色的材料。

另一方面，当基板1100的折射率高于可变形光导1200的折射率时，如果基板1100不是基本上透明的或者其衰减损耗过高，或者基板1100不对着可变形光导1200的那面上覆盖有对感测光的波长具有高吸收系数的材料，那感测光就会部分地被基板1100吸收。对于在可变形光导1200中传播的较高波模式尤其如此。这可能导致接收器的信噪比变差，从而导致无法检测到由于触摸引起的光变化。在这种情况下，在一些实施例中，优选的是，基板1100对于感测光的光波长基本上是透明的。基本上透明的是指基板1100可以透射其感测光的波长，其衰减损耗小于其总长度30％，优选小于10％。这种方法的好处是，它限制了光导内部传播的能量，避免了由于红外辐射而产生的过多热量，从而减少了功耗并提高了智能表面3000的效率。仍然可替代地，或另外，我们可以在基板1100和可变形光导1200 之间放置一个新的层(在图中没有显示)，从而导致可变形光导1200的全内反射或基本上全内反射，例如大于90％的反射。这种情况下，可以选择附加层材料具有这样特性，其折射率低于可变形光导1200材料的折射率。

用于基板1100的优选材料包括丙烯酸塑料(PMMA)或聚碳酸酯(PC)，特别是当感测光的波长处于近红外时，即从0.7μm至2.5μm，优选地从 0.75μm至1.4μm。其他热塑性塑料，例如聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)及其化合物。玻璃(钠钙硅石，硼硅酸盐，磷酸盐)和玻璃填充的聚合物也可以使用。玻璃填充的聚合物是指一系列可模制化的复合材料，其聚合物材料的基质中包含短玻璃纤维。

近红外线是特别有利的，因为它不干扰可见光谱。这允许智能表面3000 在不发射可见光的情况下运行。这对于那些在黑暗环境中使用或者避免任何发光效果的某些应用中是至关重要的。此外，这允许智能表面3000灵活地以受控的方式发光。就是说，在智能表面3000需要使用背光向其表面提供亮度的那些应用中，使用近红外感测光允许用于背光的可见光不干扰感测操作。此外，这允许在存在外部光的条件下使用智能表面，而对其感测操作几乎没有影响。我们的发明并不限于使用近红外作为感测光，我们可以使用可见光谱中的光来作为感测光，例如从450nm到780nm的光。上面列出的所有材料也将可以在此可见光谱中工作，从而使智能表面具有使用的可见光的颜色。

可变形光导1200通常在变形时(例如在按下时)改变其光透射率。特别地，这可能由于可变形光导1200的几何形状变化而发生，对感测光的传输路径产生影响。替代地或另外，施加在可变形光导1200上的压力可以局部地改变可变形光导1200的物理特性，从而局部地改变材料的透光率。

在一些实施例中，可变形光导的材料可被认为在线性弹性状态下工作。基于该假设，可以调整和/或选择用于可变形光导1200的材料的弹性模量，使得在最大压力上允许的最大变形量小于预定值，例如，相对于可变形光导1200的总厚度的20％。优选为10％。在实际实施例中，智能表面3000 的最大压力可以在10MPa至500MPa的范围内。在该压力范围内，可以看到可变形光导上的压缩与没有施加任何压力的损失值相比，损失增加了4至5 倍。特别地，在一些实施例中，选择这样的可变形光导1200材料，它的杨氏模数比选择的基板1100材料的杨氏模数小三个数量级。在这种情况下，施加的压力主要引起可变形光导1200的压缩。

在一些实施例中，在不施加附加压力的情况下，可变形光导的厚度可以选择在0.1mm至5mm之间，优选地在0.5mm至2.5mm之间。

在一些实施例中，优选地，可变形光导1200对于感测光的光波长是透明的。

在一些实施例中，选择可变形光导1200的材料，在没有其上施加附加压力的情况下，使得感测光的衰减损耗值小于10％可变形光导总长度，优选地小于5％。一旦可变形的光导1200的长度和感测的光的波长被选中，对于本领域技术人员如何适当地选择材料和厚度的来实现这样的衰减损耗是显而易见的。

用于可变形光导1200的优选材料可以包括硅橡胶，特别是当感测光的波长在近红外范围时。用于可变形光导1200的其他材料可以包括光学透明的热塑性弹性体，其通常是嵌段共聚物，例如苯乙烯嵌段共聚物化合物 SEBS，SEPS，SBS，SIS，聚氨酯弹性体(TPU)，聚酯弹性体(TPE)，聚酰胺弹性体(TPA)和橡胶和/或聚烯烃的聚丙烯化合物。所有这些热塑性弹性体都可以代替硅橡胶。透明的硅橡胶对于近红外光谱的光传输具有特别有利的性能。它们不具有双折射现象，并且在受压时折射率没有变化，这使得它们对于可变形光导1200的实施特别有利。

在一些实施例中，可变形的光导1200可以通过粘合剂或底漆(优选地对感测光透明的)附接到基板1100，以保证两个配合表面之间的匹配并且避免由于表面光学不连续性而造成的光散射现象。

在一些实施例中，基板1100和可变形光导1200沿着垂直方向Y的挠曲刚度之间的比，被定义为边缘变形比，可以被选择为小于0.2，优选地小于0.1。也就是，在弹性近似状态下，基板1100和可变形光导1200都可以被定义为薄的弹性板，其厚度分别为h_s和h_w，将其末端钉牢并且在施加的载荷和/或下会弯曲。在基板1100和可变形光导1200的界面处不存在切向力的附加假设下，边缘变形率可以被认为是相应的两层的抗弯刚度之间的表达。边缘变形率可以表示为

·边缘变形率＝[E_s*h_s ³*(1–v_w ²)]/[E_w*h_w ³*(1-v_s ²)]

在这里：

-E_s基板1100的杨氏模数；

-h_s基板1100的厚度；

-v_s基板1100的泊松比；

-E_w可变形光导1200的杨氏模数；

-h_w可变形光导1200的厚度；

-v_w可变形光导1200的泊松比；

可以注意到，边缘变形率可以通过设计用于基板1100和可变形光导 1200的材料的机械性能(例如弹性)和其几何形状(例如厚度)之间的平衡来实现。

覆盖层2500通常旨在提供用户可访问的智能表面的覆盖。也就是说，至少对于覆盖层2500的大部分感测表面，优选对于覆盖层全部2500的感测表面，它不被除了饰面层和/或保护层之外其他层覆盖。覆盖层2500使智能表面3000被一个可以提供期望的美学和/或触觉和感觉特性的层覆盖。覆盖层2500足够柔韧性以适应由于用户在智能表面3000上施加的压力引起的变形。在一些实施例中，这可以通过选择具有类似于，优选地低于可变形光导1200的抗弯刚度的覆盖层2500来实现，。

采用类似于基板1100和可变形光导1200之间的边缘变形率的方法，我们可以计算覆盖层2500和可变形光导1200之间的边缘变形率。在一些实施例中，覆盖层2500和可变形光导1200之间的边缘变形率的值可以被选择为在2与0.5之间，优选地在1.5与0.75之间，甚至更优选地在1.2 与0.8之间，甚至更优选地等于1。

覆盖层2500的优选厚度范围为0.5mm至2mm，优选在0.7mm至1.3mm 之间，甚至更优选为约1mm。

覆盖层2500可以作为可变形光导1200和/或智能表面3000的其他部件的保护盖，这个在以下描述中将变得清楚。覆盖层2500可以美观和具有良好的触感。覆盖层2500的表面在暴露于触摸的一侧通常可以是光滑的，以减少与手指的接触摩擦使手指滑动更轻松。但是，这不是必须的。在一些实施例中，覆盖层2500可以具有小的挤出图案或纹理，旨在引导用户的触摸动作而不影响覆盖层的柔韧性。覆盖层2500在可见光中可以是光学不透明的，半透明的，透明的，磨砂的或这些方式的混合。

用于覆盖层2500的优选材料可以包括天然或合成皮革，木贴面，刨花板，塑料图案，天鹅绒，织物，金属，不锈钢或石材。以上材料是示例，并不旨在限制本发明。

在一些实施例中，智能表面3000还可包括位于可变形光导1200和覆盖层2500之间的中间层3600。中间层3600的目的是在可变形光导1200与覆盖层的内表面之间，即覆盖层2500的面向可变形光导1200的表面，提供具有已知特性的界面。这允许我们使用各种类型的覆盖层内表面，因为中间层3600可以补偿那些差异并允许可变形的光导1200正确地操作。在不能精确且均匀地控制覆盖层内表面的特性的那些情况下，这是特别有用的。

在一些实施例中，中间层3600的优选厚度可以在0.1mm至3mm的范围内，优选地在0.3mm至1mm的范围内，甚至更优选地在约0.5mm的范围内。

在一些实施例中，中间层3600可以是满足以下标准(C1-C3)中的至少一个，或者在一些实施例中，满足至少一个并且至多所有的任何材料：

(C1)算术平均粗糙度大于感应光波长的两倍

这有利地允许避免像衍射光栅那样的衍射效应，这样的衍射效应会将感测原理从基于光学衰减损耗的模型改变为散射损耗模型。由于避免了衍射效应从而不会使压力信息检索变复杂或失真。通过使算术平均粗糙度大于高于阈值的算术平均粗糙度，可以有利地简化由感测光的接收器接收的信号的后处理，这是我们可以假定光的方向不会由于表面上存在压力造成损耗而改变。

特别地，可以在单缝衍射模型的简化假设下，我们可以分析中间层3600 上的粗糙度在可变形光导1200的影响。在这种条件下，算术平均粗糙度R_a和用于感测光的波长λ之间的关系为

·R_a*sin(theta_min)＝λ

在这里：

-R_a是算术平均粗糙度，

-λ是用于感测光的波长

-theta_min是衍射角

衍射现象与高衍射角有关。因此，在一些实施例中，将衍射角保持在较低水平，从而使以衍射效果影响较小。发明人已经发现，当R_a＝2×λ，衍射角theta_min＝30度时，通常实施效果非常好，它避免衍射效应的影响，而且R_a的值较高。

(C2)中间层3600至少部分地吸收感测光的波长，我们希望它的衰减损耗至少为可变形光导1200的两倍。

在一些实施例中，衰减损耗是指，当在整个智能表面3000以均匀的以 0.3psi至0.7psi，更优为0.5psi，的压力将中间层3600压向可变形光导1200时，测量出来的损耗。我们之所以选择这些值是因为它们代表了人们敲击键盘的平均力，这是由发明人通过实验确定的。

当在智能表面3000上存在压力时，本特征更有助于增加感测光的衰减损耗。每当中间层3600被压向可变形光导1200上时，在可变形光导1200 中传输的感测光因为手指按压表面变形导致而产生衰减，而不是在内部反射。

(C3)中间层3600中的空隙(如果存在的话)可以填充物质，优选地为空气，使得空隙中物质的折射率值除以可变形光导1200材料的折射率小于1，优选小于0.8，甚至更优选小于0.75。

空隙中物质的折射率与可变形光导1200的材料之间的比率决定了可变形光导1200的全内反射角。在静止状态下，没有压力作用在智能表面3000 上，通过选择小于1的比率，从而具有大的全内反射角度。这有利地允许以小于全内反射的角度的所有光线被反射到可变形光导1200的端部。

中间层3600可以通过机织织物来实现，即，通过使经线和纬线彼此交织而制成的织物。经线和纬线的优选材料包括合成和/或天然纤维，聚酯，丙烯酸酯，棉和这些材料的混合物。在一些实施例中，选择不会由于湿度而膨胀材料，否则会导致智能表面3000中的凸起并影响传感器性能。这可以通过选择具有小于50％，优选地小于30％的水合膨胀系数的材料来实现。

在一些实施例中，选择材料以便不粘附到可变形光导1200的表面，从而有利地允许压缩可以快速机械恢复而不是蠕变恢复。

一旦已经选择了用于可变形光导1200的材料，如何选择合适材料经线和纬线以减少它们对可变形光导1200的粘附，对于本领域技术人员将显而易见的。

图4A示意性地示出了智能表面4000的部分边缘部分区域的切割面。在一些实施例中，智能表面4000的边缘部分可以与智能表面3000的中心区域和/或，如果智能表面4000没有中间层3600的情况下，与智能表面 2000的中心区域结合。

智能表面4000包括支持装置4700，其用于支持需要支持的层，例如至少包括覆盖层2500和/或中间层3600(如果存在的话)。

支持装置4700在图4A中被示为被放置在与接收器1400和/或发射器 1300基本相似的位置，即沿着智能表面4000的边缘。从图4B可以看得更清楚。支持装置4700，与接收器1400和/或发射器1300以交错的方式，沿着智能表面4000的边缘或沿着智能表面4000的侧面放置。术语“交错”的意思是表示沿智能表面4000的边缘以任何顺序交替接收器1400，发射器 1300和支持装置4700。

将清楚的是，支持装置4700，接收器1400和/或发射器1300不需要连续地沿着智能表面4000的边缘放置。例如，在那些部件之间的空间可以留为空白，或者该空间可以有填充物，或有基板1100，或有可变形的光导1200 来填充。图4C示意性地示出了智能表面4000的部分边缘区域的部件另外一种布置方式4000C的俯视图，而图4D示意性地示出了沿着图4C的线D-D' 截取的切割截面。在这种情况下，可以看出，支持装置4700，接收器1400 和发射器1300没有沿着智能表面4000C的外围连续地放置，在它们中的一对或多对之间留有空间。

而且，在图4C和4D所示的实施例中，在支持装置4700，接收器1400 和发射器1300之间的空间由与基板1100的相同材料填充，优选地由基板 1100的延伸部分4110填充。这样我们使用基板1100的延伸部分4110来向支持装置4700，接收器1400和发射器1300这些部件提供机械支撑功能。在一些实施例中，延伸部分4110可以和基板1100是一个单件材料。这个从基板1100延伸的形状可以通过对支撑基板1100进行机加工或对整个单件材料进行浇铸或者注塑而获得。但是，本发明不限于在支持装置4700，接收器1400和发射器1300之间空间的延伸部4110的存在。可替代地，或另外地，任何支持装置4700，接收器1400和发射器1300之间在的一个或多个空间可以留空，或者可以由可变形的光导1200或任何其他材料填充。

将进一步清楚的是，支持装置4700，接收器1400和/或发射器1300不需要沿着智能表面4000的边缘沿直线放置。例如，在图4E中示出了具有非直边的智能表面4000E。

此外，如图4F的一种布置4000F中所示，将清楚的是，支持装置4700，接收器1400和/或发射器1300不需要像在如在图4B，4C或图4E的实施例中那样沿着单条线放置。例如，支持装置4700可以布置在靠智能表面4000 的非常边缘或者侧面的地方。如果智能表面4000中心来看，它的位置比接收器1400和/或发射器1300的位置更加外面。这种配置非常有利的是，其允许支持装置潜在地作用在沿智能表面4000F的整个边缘上的覆盖层2500 和/或中间层3600上。同样在这种情况下，将清楚的是，在支持装置4700，接收器1400和/或发射器1300之间可以存在任何空隙，并且该侧面不必一定具有直线构造。

此外，如图4H的一种布置4000H所示，在一些实施例中，也可以实现相反的情况。即，支持装置4700可以放置比接收器1400和/或发射器1300 更靠近智能表面4000的中心内部的位置。在这种情况下，优选的方法是如图4H所示，以相对于接收器1400和/或发射器1300错开的方式放置支持装置4700。即，将支持装置4700放置在离发射器1300的发射区域1310预定距离和/或离接收器1400的接收区域1410预定距离的地方。优选地，该预定地方为在距发射器1300的发射区域1310和/或接收器1400的接收区域1410在至少一个由180度角组成的方向上至少5mm的径向距离的区域，该角度以各自的发射区域1310和/或接收区域1410为中心，并以其平分角朝向智能表面4000的中心，或朝向发射区域1310的最大发射方向和/或接收区域1410的最大灵敏度的方向。

在图4B，4C和4E的实施例中，支持装置4700，接收器1400和发射器 1300以基本上线性的方式沿着智能表面4000的边缘放置。也就是说，智能表面4000的至少一侧包括以任意给定顺序的线性布置交错排列的支持装置 4700，接收器1400和发射器1300。很明显的是，不一定要沿着智能表面的整个边缘实施这种基本线性的布置。例如，如图4B所示，智能表面4000 具有至少三个基本上彼此垂直的侧面。在每一侧的端部处，位与拐角处的部件，优选地是支持装置4700，它是沿着与智能表面4000的两侧面所定义的角度相对应的两个方向朝向另外两个部件，而不是朝相反的方向。然而，在每一侧中间部处，支持装置4700，接收器1400和发射器1300可以以基本上线性的方式沿着智能表面4000的边缘区域放置。

另一方面，在图4F的实施例中，支持装置4700以基本上线性的方式放置，而接收器1400和发射器1300也以基本上线性的方式放置，但不是把支持装置4700，接收器1400和接发射器1300放置在一个线上。在这里，由支持装置4700形成的线与由接收器1400和发射器1300形成的线彼此不重叠。在所示出的实施例中，由支持装置4700形成的线与由接收器1400 和发射器1300形成的线基本平行，当然可以其他布置方式也是可以的。

应当清楚的是，在本说明书中，术语“线性”或“基本上线性”可以解释为直线，如在图4B，4C，4F和4G的实施例中那样，但是也可以在诸如图4E的曲线。在一些实施例中，如图4I所示，术语“线性”或“基本上线性”可以解释为如线4800，它包括一个或多个具有不同方向的段4810 来连接以基本线性方式放置的部件，并且在两个相邻段4810的任何交叉处的角度4820高于预定值的角度。在一些实施例中，预定值高于90度，优选地高于120度，甚至更优选地高于150度。在这里，角度4820是沿着智能表面4000的延伸平面XZ上测量的。此外，段4810可以连接各种部件的几何中心。替代地或另外地，对于发射器1300，段4810可以连接发射区域1310的几何中心，对于接收器1400，段4810可以连接接收区域1410的几何中心以及对于支持装置4700，段4810可以连接的支持装置4700几何中心。

在先前描述的实施例中，例如在图4A的实施例中示出的，支持装置4700 总体上描述为放置在基板1100和覆盖层2500之间，或者如果中间层3600 存在的话，为放置在基板1100和中间层3600之间。替代地，或另外，接收器1400，发射器1300和支持装置4700已经被描述为以基本上共面的方式放置。

其他替代地，或另外的方式，如图4J所示，一个或多个支持装置4700 可以被放置在基板1100的侧面，优选地与基板1100基本共面。在一些实施例中，这会使支持装置如图4J所示那样将其放置在可变形光导1200下方，和/或在接收器1400下方和/或在发射器1300下方。在这种方式中，覆盖层2500和/或中间层3600不仅在顶部沿智能表面4000的表面XZ，也可以在其侧面YZ上，至少延伸到足以达到支持装置4700的长度。仍然可替代地，或另外的，如图4K所示，支持装置4700可以放置在基板1100不对可变形光导1200的表面上。在该方式中，覆盖层2500和/或中间层3600 不仅延着智能表面4000的顶表面XZ，还延着智能表面4000的顶表面侧面 YZ，并且可能也延着智能表面4000的底表面XZ，至少延伸到足以到达支持装置4700的长度。

图4J和4K的配置的优点在于，当从侧面看时，智能表面4000被范围到达支持装置4700的层覆盖。这不仅使智能表面4000看起来更加紧致同时增强了对层下的部件的保护。另一个优点是，基板1100上方的空间可完全用于可变形的光导以及发射器1300和接收器1400，从而在给定的横向尺寸情况下允许智能表面4000具有较高的表面。另一优点是，在后面描述的包括穿孔元件4720的支持装置4700中，穿孔元件4720在智能表面4000 上是不可见的。此外，在图4K的构造中，由于支持装置4700与基板1100 共面放置，基板1100有可能延伸到智能表面4000的侧面，从而为其上方的部件提供支撑，例如可变形的光导1200，发射器1300和接收器1400。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施案例做详细的说明。

显然，各种配置中的任何一种都可以一起实现。也就是说，例如，在图4A和/或图4J和/或图4K的配置中，可以同时存在一个或多个支持装置 4700。

进一步清楚的是，在本说明书中，术语“共面”或“基本上共面”可以被解释为包括一个或多个段4810的线4800，所述一个或多个段4810具有不同方向以基本共面的方式放置的部件。并且在两个相邻段4810的任何交叉处的角度4820大于预定值。在一些实施例中，预定值高于90度，优选地高于120度，甚至更优选地高于150度。这里，角度4820在沿着垂直于被定义为共面条件平面的平面测量。例如，当支持装置4700，接收器1400 和发射器1300沿平面XZ共面时，测量角度4820所沿的平面是XY平面。在以上定义中，段4810可以连接各种部件的几何中心。可替代地，或另外地，对于发射器1300，段4810可以连接发射区域1310的几何中心，对于接收器1400，段4810可以连接接收区域1400的几何中心，对于支持装置 4700，段4810可以连接对于支持装置4700的几何中心，以及对于基板1100 段4810可以连接基板1100的几何中心。

替代地或另外地，在一些实施例中，术语“共面的”或“基本上共面的”可以被解释为意指共面的部件的底表面是在垂直XY平面上并且处在同一个平面，可能具有公差+/-2mm，优选+/-1mm，和/或共面部件的顶表面在垂直XY平面上平面上并且处在同一个平面，可能具有+/-2mm的公差，优选+/-1毫米。

替代地或另外地，在一些实施例中，术语“共面的”或“基本上共面的”可以被解释为意指各种共面部件在垂直XY平面中，它们的顶表面在+/- 30％的公差内，优选地+/-20％，甚至更优选+/-10％。在一些实施例中，这些百分比将被计算为相应部件在垂直XY平面上的高度差除以支持装置 4700的总高度。

在一些示出的实施例中，示出的支持装置4700，接收器1400和发射器 1300的数量是基本相似的。然而，将清楚的是，本发明不限于此，支持装置4700，接收器1400和发射器1300的数量可以彼此不同。此外，如在一些所示实施例中示出，接收器1400，发射器1300和支持装置4700按照特定方式交错布置。然而，本发明不限于此，并且那些部件之间的交错顺序可以不同。

在一些实施例中，支持装置4700的线性密度，特别是当放置智能表面的相对中心位置时，例如在图4G中，相对于发射器1300和/或接收器1400 的密度，可以小于50％，优选地小于25％。在一些实施例中，给定部件的线密度可计算为这个部件在可变波导1200上所有部件的长度相对于放置各部件可变波导1200的周长。

如在图4F所示的实施例中，我们可选择支持装置4700的数量，以便基本上填充边缘的可用空间。这种方式确保了由支持装置4700以最大可能的力支持需要支持的层。然而，在一些实施例中，例如在图4G所示的实施例中的方法，可以用降低与支持装置4700相关的成本。替代地，或另外地，在一些实施案例中，给与支持装置4700的空间可能是有限的。例如在图4B 所示的实施例中，接收器1400和发射器1300的间隔放置的情况下，或者在图4H所示的实施例中，接收器1400和发射器1300的交错放置的情况下。

可以根据要被保持的层的切向弹性来确定支持装置4700的最小密度，该层可以是覆盖层2500，中间层3600或两者的组合。切向弹性是指层沿其延伸平面的弹性模量。这可以通过钉来固定被保持的层的两个末端，并根据沿层的延伸方向施加到该层的力时层的伸长来测量。例如，参照图4A的位置，切向弹性是沿XZ平面测量的弹性模量，可以根据沿同一XZ平面施加的力来测量。沿着层延伸方向的力可能是由于用户在智能表面4000上滑动一个或多个手指而产生的，该力是由于摩擦而产生的，或者是由于手指对智能表面4000施加压力后变形而产生的切向力。

图4L示意性地示出了没有表面2500和3600的智能表面4000的外围部分的部件放置4000H的俯视图。这里，支持装置沿着智能表面4000的边缘以间距P(两个相邻支持装置中心距离)布置。在一些实施例中，间距P 的最大值可以通过以下方式来计算：当沿智能表面4000的延伸方向施加预定力F时，间距P小于X*D，其中

-D是层沿力F方向的最大变形

-X为至少等于5，优选至少等于10的预定值

在图4L中，假设在没有力F的情况下该层将到达智能表面4000的表面，因此在力F存在的情况下，所得到的近似形状被示出为与智能表面4000 的表面相距最大距离D。在一些实施例中，F的值可以是50N/m，优选为100N/m。另外，在一些实施例中，F可以垂直于间距P被测量的一侧的方向。在一种可能的实施方式中，最大变形D可通过将保持的层近似为弹性悬链线来计算，该保持层由4700支持，从而

·D＝a*(cosh(u)+k/2*sinh2(u)-1)

这里

-T₀是静止时作用在层上的张力

-mu₀是覆盖层在静止状态下线性质量密度，此处在间距P的相同方向上呈线性

-g是重力常数

-a＝T₀/(mu₀*g)

-lambda是层2500的弹性系数的倒数

-k＝lambda*mu₀*g*a

-并且通过选择适当u使得下面等价关系成立；

·sinh(u)＝u+lambda*F/2

举个例子，在由皮革制成的示例性覆盖层2500的情况下，可以认为以下是实际值：

-T₀＝0.01[N/m]

-mu₀＝1.1[g/cm]＝0.11[Kg/m]

-g＝9.81[m/s2]

-a＝0.01[N/m]/(0.11[Kg/m]*9.81[m/s2])＝0.01

-lambda＝0.0001[m/N]当弹性系数为10N/mm²，厚度为1mm的2500层

-k＝0.0001[m/N]*0.01[N/m]＝1*10^-6

因此，当F＝100[N/m]时，获得以下值

-u＝～0.3

-D＝4.5*10^-4[m]

-P<10*D＝4.5[mm]

也就是说，在本例中，用于支持装置4700的最大间距P将是小于4.5mm。

在图4A-4L所示的实施例中，仅示意性地示出支持装置4700。在本发明的具体实施例中，支持装置4700可以包括例如粘着元件4710，例如丙烯酸胶带、干胶、树脂等中的一种或多种。粘着元件4710可以放置在要保持的层和保持层之间。保持层可以是例如基板1100和/或可变形光波导1200。要保持的层例可以是如中间层3600和/或覆盖层2500。

显而易见是，在有孔透气材料的层的情况下，粘着元件4710至少部分地穿透该层。具体而言，在一些实施例中，层3600可呈现给定的孔隙率，使得粘着元件4710至少部分地穿透孔，从而将层3600和层2500锚定到光波导1200的表面。替代地，或另外地，如图所示那样，支持装置4700可应用于可变形光波导1200和中间层3600之间，以及中间层3600和覆盖层2500之间。

在一些实施例中，粘着元件4710的厚度最多可为中间层3600(如存在)、覆盖层2500的厚度和中间层3600(如存在)和覆盖层2500及中间层3600 (如存在)的最大算术平均粗糙度之和。也就是，在存在中间层3600的情况下，粘着元件4710的厚度至多等于中间层3600的厚度+覆盖层的厚度 2500+max(中间层3600的平均算术粗糙度，覆盖层的平均算术粗糙度2500)。

图4M，4N和4O示意性地示出了包括粘着元件4710的支持装置4700 的三个可能的实施例。

特别地，在图4M中，支持装置4700既存在于基板1100的侧面上，如图4J所示的实施例中，又可如图4K所示的实施例那样，存在于基板1100 的底部上。由于采用这种放置，在基板1100侧上的支持装置4700可以支持中间层2500，而在基板1100底部上的支持装置4700可以支持覆盖层 3600。可替代地，或另外，如图4O所示。因此，粘合元件4710可以至少部分地穿透中间层3600并到达覆盖层2500，从而保持中间层3600和覆盖层2500。

在图4N所示的实施例中，支持装置4700存在于基板1100的侧面上，以便支持中间层3600，并且位于围绕智能表面4000的边界的基板1100上，从而支持覆盖层2500。在图4N中特别示出了一种支持装置4700的布置，用于将智能表面4000组装在一个具有空腔或孔的结构中。在这种情况下，卡扣配合接头4712可用于机械地限制智能表面4000在空腔中的位置。可以比较图4N的左图像和右图像，当从底部插入智能表面4000并将其沿Y 轴向上滑动时，嵌入围绕智能表面4000的边界的基板1100中的悬臂搭扣配合接头4712被挤压弯曲。当支撑基板1100的底部与悬臂搭扣配合接头 4712结合时，后者通过返回其被挤压前位置并将智能表面4000锁定在空腔中。显然，根据智能表面的特定几何构造，可以通过使用悬臂之外的不同类型的卡扣接头来实现此目的，例如钩子，旋钮，突起或膨胀。替代地或另外地，用于保持覆盖层3600的支持装置4700可以是任何缓慢固化的粘合剂或摩擦粘合剂。它们可以使在粘合生效之前，有足够的时间将智能表面4000放置在空腔中。

在一些实施例中，当支持装置4700包括粘合元件4710时，支持装置 4700在XZ平面上可具有在1mm²至500mm²之间，优选地在10mm²至500mm²之间的面积。

在一些如图4O中所示实施例中，支持装置4700可以进一步包括基板 1100的延伸部分4110，该延伸部分从放置有可变形光导1200的基板1100 的平面延伸。以此方式，延伸部分4110可为粘合元件4710提供支撑，这样有利与补偿粘合元件4710与可变形光导1200和/或发射器1300和接收器1400之间的厚度上的任何差异。从而可以避免安装相应的支持装置4700 来支持层2500和/或3600。

在本发明的另外的具体实施方式中，支持装置4700还可包括穿孔元件 4720，例如螺钉，钉子，钉书钉或缝线中的任何一个。这些穿孔元件如在图4P中示出那样穿过要支持它的层和它支持的层。可以看出，同样在该特定实施方式中，支持装置4700可以包括延伸部分4110，尽管这不是强制性的。

替代地或另外，在一些实施例中，支持装置4700可包括机械夹持，例如锯，金属夹和/或夹。来自夹紧的摩擦可以防止覆盖层2500和/或中间层 3600相对于基板1100移动。在图4Q和4R的实施例中示出了实现机械夹紧的支持装置的范例。

特别地，在图4Q的实施例中，待支持的层覆盖层2500，通过夹持元件 4730的夹持作用而保持在适当位置。特别地，夹持元件4730包括紧固元件 4731，它将夹紧元件向智能表面4000Q上压紧。以这种方式，在夹持元件 4730和智能表面4000Q之间提供夹持效果。

在示出的实施例中，紧固元件4731可以是例如先前描述的任何穿孔元件4720，或更一般地，是能够将夹持元件4730朝向智能表面压紧的任何元件，例如通过磁体。在优选的实施例中，紧固元件4731连接到基板1100 上。而这里仅示意性示出的夹紧元件4730，它可以是任何形状，当朝智能表面4000Q挤压时，这个形状可以夹持相关的层。

该实施方式的一个优点是，夹持元件4730可以利用有限数量的紧固元件4731将层保持在适当位置。例如，仅仅两个紧固元件4731就可以将层保持在智能表面4000Q的一侧上。

在图4R所示的实施例中，在所示的情况下需要保持的层为覆盖层2500，我们通过将其连接至夹持元件4730而保持在适当位置。这可以例如通过将其胶合来实现，和/或更好的方式是通过使紧固元件4731穿过待保持的层而将其固定到夹紧元件上。由于待保持的层与夹持元件4730的连接在一起，夹持元件的动作也导致待保持的层的一起动作。我们比较图4R的顶部图像和底部图像所看到的，通过移动夹持元件4730可以对待保持的层施加压力时，通常这可以通过对紧固元件4731实施一个方向压力来实现，该方向压力导致将压力施加到待保持的层上。将清楚的是，取决于智能表面的特定几何构造，这可以以不同的方式实现。在所示的示例中，这是通过将夹持元件4730移向基板1100并使用可变形的光导1200作为要支持的层的支点来实现的。

支持装置4700在智能表面4000的边缘区域的位置有利地允许在一定合理的压力作用下，将覆盖层2500和/或中间层3600固定在智能表面4000 上。而不需要将需要固定的层完全粘合到下面的层上，这样可以避免使智能表面4000过于硬。因此，在一些实施例中，支持装置4700在智能表面 4000的边缘区域的位置进一步有利地允许对被保持的层施加压力。以此方式，可以为被保持的层提供弹性回复力，这个弹性回复力可以恢复由施加到智能表面4000上的压力引起的变形。

上面的实施例对于较小的智能表面4000，例如约10cm×10cm的，是特别有利的。较大的智能表面可有利地受益于替代的或附加的支持装置5700。它不仅在智能表面4000的边缘区域而且在至少部分中央区域中提供保持。

图5A和5B示意性地示出了智能表面5000的中央部分的剖视图和俯视图，其中增加了支持装置5700。智能表面5000是基于智能表面3000的中央部分并加上了支持装置5700。应该明确的是，智能表面5000也可以基于没有中间层3600的智能表面2000而不是仅仅基于智能表面3000。在图5B 的俯视图中，覆盖层2500和中间层3600已经被去除以便更清楚地示出支持装置5700。

特别地，支持装置5700可以位于可变形光导1200上方，并且覆盖可变形光导1200的百分比高于5％，优选地高于10％。替代地或另外地，支持装置5700可以位于可变形光导1200上方，并且覆盖低于75％，优选地低于50％的可变形光导1200。发明人已经发现，这些值允许使支持装置5700 提供良好的支持，同时避免覆盖层2500变硬。覆盖层2500变硬会影响触摸的检测。由于支持装置5700仅对可变形光导1200部分覆盖，可以有利地避免智能表面5000变硬。

应当注意到的是，尽管将支持装置5700图示为位于中间层3600下方，但是本发明不限于该实施例。替代地或附加地，支持装置5700可以至少部分地穿透中间层3600和/或覆盖层2500。

在所示的实施例中，支持装置5700被示意性地表示为XZ平面上的正方形区域。应当注意到的是，本发明不限于此或者其他可以替代的实现区域的形状，例如圆形，矩形或随机形状。

在一些实施例中，支持区域5710具有在第一Z方向上的间距p1和在第二X方向上的间距p2。在一些实施例中，p1和p2中的每个可以在2.5mm 和25mm之间。替代地或附加地，可以选择适当的间距p1和/或p2，以匹配发射器1300和/或接收器1400的间距或者是其倍数。采用这种方法间距将具有规则的比率，这样可以有利地定位支持装置5700而不会与由发射器 1300和接收器1400限定的格栅重叠。

在一些实施例中，支持装置5700可包括彼此分离的多个支持区域5710，其中一个或多个支持区域5710具有在1mm²至500mm²之间，优选在10mm²至500mm²之间的面积。此外，在一些实施例中，支持区域5710可具有在第一Z方向上的宽度W1和在第二X方向上的宽度W2，其中，W1和W2中的每一个都在1mm至20mm之间。

在一些实施例中，优选的方法定位支持区域5710是使它们不介于特定对的发射器1300和接收器1400之间。特别地，特定对包括给定发射器1300 和给定发射器1300的目标接收器1400。对于给定的发射器1300，可以基于发射器1300的角辐射强度以及接收器1400与给定的发射器1300之间的距离来定义目标接收器1400。

角辐射强度是测量相对于法线方向(通常是最大辐射强度的方向)每个角度发射器1300的发射强度。图5C示意性地示出了发射器1300的角辐射强度的示例。在该示例中，最大辐射强度的方向对应于0°。相对于最大辐射强度，以归一化的方式表示剩余方向上的辐射强度。辐射强度的分布图通常显示发射器1300的辐射功率的扩散程度。例如，对于激光发射器，例如VCSEL(垂直腔表面发射激光器)，有着相对较窄的辐射强度分布图。其超过一半发射功率集中在最大发射方向的2-5度之间。再例如，LED发射器1300可以具有朗伯发射图，其一半功率集中在30-60度上。可以对接收器1400进行类似的考虑，接收器1400对于接收到的不同角度来的光具有不同的灵敏度。这种情况，将称为角辐射灵敏度。

图5D示意性地示出了没有层2500和3600的智能表面的部件俯视图。该图示意性地示出了一个发射器1300和三个接收器1400，其中距发射器 1300的距离分别为D1，D2和D3。对于每个接收器1400，角度Ω示出了接收器1400的最大辐射灵敏度的方向与来自发射器1300的光到达接收器 1400的方向之间的角度。角度α示出了发射器1300的最大辐射强度的方向，例如在这里是沿D2的方向，与以及来自发射器1300的光到达相应的接收器1400的方向之间的角度。

对给定发射器1300的目标接收器1400的定义是离给定接收器1300具有最小加权距离的目标接收器。给定发射器i和接收器j的加权距离可以定义为

-加权距离＝Rel_Int_emitter_i*Rel_Int_receiver_j*D_ij^ (-Gamma)

在这里

·Rel_Int_emitter_i是发射器i沿向接收器j的方向的角辐射强度；

·Rel_Int_receiver_j是接收器j沿向发射器I方向的角辐射灵敏度；

·D_ij是沿着可变形光导1200的发射器i和接收器j之间的最短距离；

·Gamma是表示可变形光导1200的几何损耗幂律系数。可替代地，或另外，在一些实施例中，Gamma可被设置为预定值，优选地大于1 和/或小于2。

例如，对于图5D最右边的发射器1300和接收器1400，加权距离可被计算为

加权距离＝Rel_Int_emitter*Rel_Int_receiver_3*D₃^(-Gamma)

在这里

-Rel_Int_emitter是发射器1300沿D3方向朝向接收器1400的角辐射强度，即角度α3处的角辐射强度；

-Rel_Int_receiver_3是接收器1400沿朝向发射器1300的方向D3 的角辐射灵敏度，即，角度Ω3处的角辐射灵敏度；

-D₃是沿着可变形光导1200的发射器1300和接收器1400之间的最短距离；

对于给定的发射器1300，最小加权距离的接收器1400被认为是目标接收器1400。在一些实施例中，可以这样放置支持区域5710，使它们避免在连接给定发射器1300相应的目标接收器1400的线上。优选地避免尽可能多的发射器1300，甚至更优选地避免智能表面的所有发射器1300。这种布置提供了一个优点，因为从发射器1300信号沿直线传播到目标接收器1400，它衰减小于传播到其他发射器1400的信号。

显而易见的是，尽管以上已经参照平坦的可变形光导1200进行了说明，但是本发明不限于此。并且在适当的几何方法考虑下，对于弯曲的可变形光导也可以计算加权距离。例如，图5E示意性地示出了一个具有曲率半径 R的半圆柱体的可变形光导1200。为了图示的清楚，我们仅示出了沿D2和 D3方向的两个接收器1400。可变形的光导1200的曲率影响如何计算距离 D2和D3。

-在这种情况下，沿着可变形光导1200的发射器i和接收器j之间的最短距离D由下式给出：

D＝((R*Φ)²+z²)^1/2

这里

-R是圆柱的曲率半径；

-Φ是发射器1300和接收器之间的角距离；

-z＝c2*R2/(1-c2)*Φ是沿着圆柱伸长方向的D的投影距离；

-c＝tan[μ]；

-μ是最短距离D和与圆柱体的延伸方向正交的方向之间的角度。

将清楚的是，如果需要的话，通过类似的计算沿可变形光导1200对发射器1300和各个接收器1400之间的各种最短距离数值，我们可以计算其他形状可变形光导1200的加权距离。

在一些实施例中，支持装置5700通常由诸如胶水，双面胶带等的粘合方式来实现。特别优选的粘合剂包括环氧树脂，丙烯酸树脂，氰基丙烯酸酯树脂，聚氨酯粘合剂，丙烯酸胶带或它们的任何组合中的任何一种。这些粘合剂一旦固化就特别坚硬，因此可以承受更高的应力和负荷，并表现出很高的耐温性。它们还表现出有利于对底层密封防水性能，这在恶劣的环境中是非常有帮助的。

在一些实施例中，支持装置5700可以通过干粘合剂来实现，例如硅酮压敏粘合剂，高性能硅酮转移膜粘合剂，低表面能粘合剂或其任何组合。在一些实施例中，那些粘合剂的厚度可以在0.05mm至0.4mm的范围内。

尽管图5A中的支持装置5700被示出为完全放置在中间层3600之下，但是应当理解，在一些实施例中，支持装置5700可以至少部分地穿透中间层3600和/或在某些实施例中穿越覆盖层2500。由于该实施方式，我们可以确保中间层3600和/或覆盖层2500的更有效的锚固。在中间层3600和/ 或覆盖层2500存在空隙或粗糙表面的情况下，该实施例是特别有利的，该空隙或粗糙表面可以被支持装置5700至少部分地填充。

特别地，在一些实施例中，覆盖层2500可以具有面对可变形光导1200 的第一表面，该第一表面呈现出粗糙度。在这种情况下，支持装置5700在垂直Y方向上的厚度可以设置为至少所述第一表面的平均算术粗糙度的值。

在一些实施例中，特别是那些包括位于可变形光导1200与覆盖层2500 之间的中间层3600的实施例，中间层3600可具有面对可变形光导1200的第二表面，该第二表面呈现出粗糙度。在这种情况下，支持装置5700在垂直Y方向上的厚度可以设置为至少所述第二表面的平均算术粗糙度的值。

在一些实施例中，支持装置5700在垂直Y方向上的厚度可以至少是所述第一表面的平均算术粗糙度与所述第二表面的平均算术粗糙度之和的值。

替代地或另外，支持装置5700可包括双面涂覆的粘合剂。这是特别有利的，因为面对可变形光导1200的下侧可以从与可变形光导1200的材料良好粘附的材料中选择，而面对中间层3600或覆盖层2500的上侧可以选择与中间层3600或覆盖层2500的材料良好粘合的材料。

特别地，在一些实施例中，双面涂覆的粘合剂的上侧，即不面对可变形光导1200的一侧，可以包括任何先前描述的材料。另一方面，面向可变形光导1200的下侧，特别是当可变形光导1200使用普通弹性材料，可优选包括低表面能量的材料和/或硅酮粘合剂，特别是当可变形光导1200是有机硅材料。双面粘合剂的上侧和下侧可以由中间载体支撑，该中间载体优选由PET或聚酯塑料制成。

选择粘合元件4710这些考虑因素其适用于选择支持装置5700。相反，选择支持装置5700时考虑的因素也可以适用于选择粘合元件4710。

图6示意性地示出了基于智能表面3000中心部分的智能表面6000中心部分的切割面图，其中增加了支持装置6700。像前面的实施例一样，智能表面6000也适用于智能表面2000。

从图6可见，支持装置6700可以包括缝线。图6中所示的缝线从覆盖层2500的顶部，即覆盖层2500的背对基板1100的表面延伸到基板1100 的底部，即基板1100的背对覆盖层2500的表面。然而，本发明不限于此，并且可以包括以下缝线在顶部和底部延伸的任何组合：

-顶部延伸部：覆盖层2500的顶部，中间层3600的顶部，可变形光导 1200的顶部；

-底部延伸：基板1100的底部，可变形光导1200的底部，中间层3600 的底部。

而且，将清楚的是，智能表面6000的各个区域可以包括以上定义的那些之间的不同组合。例如在一个区域中，缝线可以从基板1100的底部延伸到中间层的顶部。另一个区域中，缝线可从可变形光导1200的底部延伸到覆盖层2500的顶部。

缝线可以由金属线或天然或合成纤维(例如棉)和聚酯，皮革线，塑料线或它们的任意组合制成。优选地，选择可以承受拉力的缝合材料，即在拉力负荷下的屈服强度大于100kg/mm²。

支持装置6700是特别有利的，因为除了支持任何两层之外，它们还可以提供对任何层组合的支持，包括全部的层。这对于较大的智能表面是特别有利的，在较大的智能表面的中央部分中使用支持装置6700可以改善智能表面机械稳定性。

尽管智能表面4000、5000和6000被描述为单独的实施例，但是本领域技术人员应该理解，可以将每个单个实施例的一个或多个特征与一个或多个其他实施例的一个或多个特征一起实现，这样可以获得新的实施例。例如，支持装置6700可以与支持装置5700和/或与支持装置4700结合。类似地，例如，支持装置5700可以与支持装置6700和/或与支持装置4700 结合。4700可以与支持装置5700和/或与支持装置6700结合。

本发明描述了多个参考的实施方案。这些实施方案中的每一个已经被描述为包括一个或多个特征。显然，通过组合来自一个或多个实施案例的一个或多个特征来实现其他实施方案，也在本专利要求的权限以内。而且，需要清楚的是，实施这些方案中的一个特征并不一定需要实现来自该实施方案的所有其他特征。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种用于检测至少一个触摸的存在和/或压力的大小智能表面(4000，5000，6000)，该智能表面包括：

支撑基板(1100)，

位于支撑基板(1100)上方的可变形光导(1200)，通过该光导可透射传输感测光，

位于可变形光导(1200)上方的覆盖层(2500)，

和用于至少支持覆盖层(2500)的支持装置(4700、5700、6700)。

2.根据权利要求1所述的智能表面(4000、5000、6000)。

还包括位于可变形光导(1200)和覆盖层(2500)之间的中间层(3600)，并且其中支持装置(4700、5700、6700)用来至少支持中间层(3600)。

3.根据权利要求1或2所述的智能表面(4000)。

其中，智能表面(4000，5000，6000)进一步包括用于感测光的接收器(1400)和发射器(1300)，

并且其中接收器(1400)，发射器(1300)和支持装置(4700)以基本上线性的方式沿着智能表面(4000)的边缘区域放置。

4.根据权利要求3所述的智能表面(4000)，

其中，接收器(1400)，发射器(1300)和支持装置(4700)以基本共面的方式放置。

5.根据权利要求1或2所述的智能表面(5000)。

其中支持装置(5700)位于可变形光导(1200)上方

其中，支持装置(5700)覆盖可变形光导(1200)的面积高于5％，优选高于10％，和/或低于75％，优选低于50％。

6.根据权利要求5所述的智能表面(5000)，

其中，支持装置(5700)包括彼此分离的多个支持区域(5710)，

其中一个或多个支持区域的面积在1mm²至500mm²之间。

7.根据权利要求5或6所述的智能表面(5000)，其中，所述支持装置(5700)包括粘合装置/方式。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的智能表面(5000)。

其中，覆盖层(2500)具有面对可变形光导(1200)的第一表面，该第一表面具有粗糙度，

其中支持装置(5700)的厚度至少是所述第一表面的算术平均粗糙度的值。

9.根据权利要求5至7所述的智能表面(5000)。

还包括位于可变形光导(1200)和覆盖层(2500)之间的中间层(3600)，其中，中间层(3600)具有面对可变形光导(1200)的第二表面，该第二表面具有粗糙度，

其中，支持装置(5700)的厚度至少是所述第二表面的算术平均粗糙度的值。

10.根据权利要求9所述的智能表面(5000)，

其中，覆盖层(2500)具有面对可变形光导(1200)的第一表面，该第一表面具有粗糙度，

其中，支持装置(5700)的厚度至少是所述第一表面的算术平均粗糙度和所述第二表面的算术平均粗糙度之和的值。

11.根据权利要求1所述的智能表面(6000)，其中，所述支持装置(6700)包括缝线方式。

Images