CN1228194A - 触感屏幕 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种解感屏幕(1111)，在上面具有一个在三维方向(x，y和z方向)上延伸的有效表面面积(1112)。附图中的有效表面面积具有U形的形状。当使用者的手指尖在有效表面面积上滑动时，由触觉反馈向他提供关于手指位置的信息。在有效表面面积检测到来自手指的一定压力时，就能够激活触感屏幕。当使用者正在移动或是在看不到触感屏幕的情况下，最适合使用这种触感屏幕。其用途最适合手持终端的操作。

Description

触感屏幕
本发明涉及到具有有效表面面积的触感屏幕，用来检测处在有效表面面积前面和/或近距离之内的物体。本发明还涉及到这种触感屏幕的应用。本发明同时涉及到制造这种触感屏幕的方法。
在计算机环境下使用的输入设备是现有技术中公知的。它们被用来向计算机系统输入数据。这种数据可以被用来引导显示器上的光标，控制某种设备的功能，或者是便于向系统输入信息。
用触感屏幕可以构成一个输入设备。触感屏幕上的“触摸”是指触感屏幕检测到在触感屏幕的有效表面面积前面和/或近距离之内有一个物体，例如是用户的手指尖或者其他物体，例如是一个笔尖。其输出信号通常是由触感屏幕产生的一个电或是光的信号。在输出信号中包括直接由触感屏幕上的“触摸”位置所确定的信息。在这种情况下，输出信号中通常包括触感屏幕上的“触摸”的x和y坐标信息。或者是将有效表面面积布置在预定的区域之内，在“触摸到”特定的区域时，这种输出信号是由特定区域上的唯一的识别代码来确定的。由触感屏幕构成的输入设备可以对来自触感屏幕的输出信号执行数据处理，提供一个符合预定格式的信号。
在美国专利说明书US-A-4550221(Mabusth“Touch SensitiveControl Device”)中公开了一种由两个各自在二维方向上延伸的普通触感屏幕构成的输入设备。触感屏幕在其有效表面面积上利用电容技术检测用户的手指尖。在本文中参考了US-A-4550221中所述的采用电容技术的方案。用一条用户可以看到的隆起线构成的边界将两个触感屏幕分开，并且可以被用户的手指尖感觉到。
在美国专利说明书US-A-4825212(Adler等人的“Arrngement foruse with a touch Control System having a Spherically curvedTouch Surface”)中公开的一种阴极射线管屏幕的触感控制系统能够使用用于触感控制的表面声波(SAW)能量沿着一个三维曲线接触面上的一个预定的坐标轴识别出“触摸”位置。这种三维曲线接触面对应着阴极射线管屏幕的曲面。在本文中参考了US-A-4825212中所述的这种用表面声波能量来实现触感控制的技术。
在美国专利说明书US-A-4085302(Zenk等人的“Membrane-TypeTouch Panel”)中公开了一种供阴极射线管屏幕使用的曲面的触感屏幕。在一个基片上载有第一组导电条，上面覆盖着载有位置与第一组导电条相垂直的第二组导电条的一个弹性塑料薄膜。手指在触感屏幕上的压力可以在第一组导电条中的任何一个和第二组导电条中的任何一个之间形成电接触。在美国专利说明书US-A-4066852(Zenk的“Membrane-Type Touch Panel employing a Photo-resistInsulating Gird Anti-short Means”),US-A-4066853(Zenk的“Membrane Type Touch Panel employing Piezoresistant Anti-short Means”),US-A-4066854(Zenk等人的“Membrane-Type TouchPanel employing Insulating Gird Anti-short Means”),以及US-A-4066855(Zenk的“Vented Membrane-Type Touch Panel”)中还公开了类似的触感屏幕。在本文中参考了US-A-4085302,US-A-4066852,US-A-4066853,US-A-4066854和US-A-4066855中所述的采用导电条和弹性薄膜的触感控制技术。
在现有技术中还知道使用其他各种技术的触感屏幕，例如离散电阻，扫描红外线，或是数字电阻技术。通过检测物体对触感屏幕的压力也可以检测到面前的物体，或者是在触感屏幕中设置一个光源，并且在触感屏幕的某一位置上测量从触感屏幕到物体的光贯通量。或者是将光源设在物体中。
在美国专利说明书US-A-4566001(Moore等人的“Touch StripInput for Display Terminal”)中提出了使用放在显示器边沿上的触感屏幕。在美国专利说明书US-A-4085302(Zenk等人的“Membrane-Type Touch Panel”)中还提出了使用一种透明的触感屏幕，可以将其设置在显示器顶上。在这些场合下，与使用者在触感屏幕上预定区域的“接触”相联系的系统的功能可以由诸如图标等等文本或是图像来确定，由这种系统在预定区域的旁边或是下面的位置上显示出这种图形。
在美国专利说明书US-A-5376946(Mikan的“Computer MouseSimulator Device”)和US-A-4977397(Kuo等人的“Touch-controlComputer House”)中使用了一种触感屏幕来构成一种输入设备，它可以处理来自触感屏幕的输出信号，它可以提供一种与个人计算机(PC)中使用的普通计算机鼠标相互兼容的信号。
尽管公知的触感屏幕和由上述的触感屏幕构成的输入设备非常适合各种受控环境的要求，但是仍然存在许多缺点。
公知的触感屏幕和由触感屏幕构成的输入设备难以操作。用手指尖来激活触感屏幕的使用者容易触及到触感屏幕的有效表面面积上的那些使用者不想激活触感屏幕的位置。在许多情况下，这种无意识的激活会导致连接到触感屏幕或是输入设备上的设备或是系统执行一种无关的功能。除了用眼睛看到的情况之外，使用者得不到任何关于他的手指尖位置的反馈。如果使用者看不到他使用的这种现有技术的触感屏幕或是输入设备，以及/或是使用者正在运动(例如正在走动)，这种问题就会更加明显。诸如移动电话一类的手持终端在使用中常常会遇到这种使用问题。
另外，公知的触感屏幕和由触感屏幕构成的输入设备占据了比较大的表面面积，特别是在有效表面面积上设有许多需要用于特定用途的预定区域的情况下。这种用途例如是一种和显示器一起使用的键盘和光标控制功能。在键盘上需要有用于十个数字的10个区域，并且光标控制功能还需要有用来“上”，“下”，“左”，“右”移动光标的四个区域。满足这种用途的输入设备至少要包括14个区域。每个区域必须具有能够用手指尖操作的足够大的尺寸。一个区域的尺寸通常是10mm×10mm。因此，满足上述用途的触感屏幕或是输入设备所需的最小表面面积就是1400mm2(14×10×10)。与此对应的正方形边长是37mm。这样大的触感屏幕或是输入设备表面面积无法在实际尺寸很小的设备中使用。这种实际尺寸很小的设备的例子是一个手持终端比如移动电话。另一种需要较大表面面积的用途是在窗口式的图形用户接口中使用的滚动棒。在这种情况下往往无法提供对应着“上”，“下”，“左”，“右”的四个区域。替代的方法是需要采用各自包括多个区域的一行和一列。行中的一个区域和列中的一个区域的每一种组合分别对应着窗口的水平和垂直方向上的某一个滚动位置。
本发明的目的是提供一种能够克服或是缓解上述问题的触感屏幕以及包括这种触感屏幕的输入设备。
本发明需要解决的一个问题是触感屏幕或是包括触感屏幕的输入设备在操作中面临的困难。如果在使用者看不见的情况下使用这种触感屏幕或是输入设备，和/或者使用者在移动中(例如正在走动)使用这种设备，这一问题就更加突出了。在使用诸如手持终端等设备时经常会遇到此类使用问题。
本发明需要解决的另一个问题是传统的触感屏幕或是包括触感屏幕的输入设备占用的表面面积过大。如果在一个实际尺寸很小的设备上需要触感屏幕的有效表面面积有许多预定的区域，这种问题特别突出。这种实际尺寸很小的设备例如是一个手持终端。
解决这些问题的办法是提供一种由触感屏幕构成的输入设备，或者是一种触感屏幕，所述触感屏幕的有效表面面积在三维方向上延伸，当使用者从至少一个方向上在有效表面面积上面滑动他的手指尖或是笔尖一类的物体时，使用者可以接收到该物体位置的触觉反馈。在三维方向上延伸的有效表面面积还可以提供一种在应用设备上占据一个小表面面积的触感屏幕是输入设备。本发明的表面面积尺寸与仅仅在二维方向上延伸的触感屏幕所需要的表面面积相比拟。
具体地说，上述问题的一个解决方案是提供一种基本上构成U形截面的触感屏幕。用这种U形结构的“内”表面或是“外”表面构成触感屏幕的有效表面面积。上述问题的另一个解决方案是提供一种从顶上看(从使用者的角度来看)基本上构成圆形或者椭圆形的触感屏幕，屏幕按照球体形式或是凹陷形式指向或是背离使用者。这种U形，球形或是凹陷形触感屏幕的尺寸可以让使用者从至少一个方向上在有效表面面积上面滑动他的手指或是笔尖，使用者可以根据来自U形状，球体形状或是凹陷形状的触觉反馈感觉到手指尖或是笔尖在有效表面面积上的位置。由于有效表面面积是在三维方向上延伸的，这种触感屏幕在应用设备上占据的表面面积比仅仅在二维方向上延伸的有效表面面积所占据的面积要小。
本发明的用途是提供一种便于使用的触感屏幕或是由这种触感屏幕构成的输入设备。另外，本发明所提供的触感屏幕还便于在使用者看不到触感屏幕的情况下以及/或是使用者正在移动(例如行走)的情况下使用。
另外，本发明的目的是提供一种触感屏幕或是由这种触感屏幕构成的输入设备，这种屏幕在使用它的设备上或其内所占据的表面面积很小。
本发明进而还提供了一种可以在小尺寸设备上使用的触感屏幕。这种小尺寸设备例如是移动电话等手持终端设备。
本发明的触感屏幕的优点在于，当使用者使其物体比如他的手指尖或是笔尖在触感屏幕的有效表面面积上面滑动时，使用者能够接收到来自触感屏幕的触觉反馈。这种触觉反馈可以避免使用者触摸到触感屏幕的有效表面面积上的那些不想碰到的点。在使用者看不到触感屏幕以及/或是使用者正在移动(例如行走)的情况下操作这种触感屏幕，这种优点特别明显。
本发明的触感屏幕的另一个优点是它在采用这种屏幕的设备上或其内所占据的表面面积很小。这一优点特别有利于在实际尺寸很小的设备上或其内使用这种触感屏幕。这种小尺寸设备例如是移动电话等手持终端设备。
图1a是现有技术的触感屏幕的一个示意图；
图1b示意性地表示了现有技术的触感屏幕的一个角部顶视图；
图2是按照本发明第一实施例的一个触感屏幕的示意图；
图3a-3d示意性地表示了本发明第一实施例的触感屏幕在操作过程中的截面图；
图3e示意性地表示了本发明第一实施例的触感屏幕在装配到一个装置上之后的截面图；
图4是按照本发明第二实施例的一个触感屏幕的示意图；
图5a-5d示意性地表示了本发明第二实施例的触感屏幕在操作过程中的截面图；
图5e示意性地表示了本发明第二实施例的触感屏幕在操作过程中的透视图；
图6a是按照本发明第三实施例的一个触感屏幕的示意图；
图6b示意性地表示了本发明第三实施例的触感屏幕中沿着图6a的b-b线提取的一个截面图；
图7a是按照本发明第四实施例的一个触感屏幕的示意图；
图7b示意性地表示了本发明第四实施例的触感屏幕中沿着图7a的b-b线提取的一个截面图；
图8a是按照本发明第五实施例的一个触感屏幕的示意图；
图8b表示一个框图，在其中将本发明第五实施例的触感屏幕和一个系统及一个显示器一起使用；
图9表示按照本发明第六实施例的一个触感屏幕的示意图；
图10a表示按照本发明第七实施例的一个触感屏幕设备的透视图；
图10b表示按照本发明第七实施例的一个触感屏幕设备的截面图；
图11a表示按照本发明第八实施例的一个输入设备的透视图；
图11b表示按照本发明第八实施例的一个输入设备的正视图；
图12a表示按照本发明第九实施例的一个移动电话的透视图；
图12b表示按照本发明第九实施例的一个移动电话的顶视图。
图1表示一个普通触感屏幕1011的示意图，它的有效表面面积1012在用x-方向和y-方向表示的二维方向上延伸。触感屏幕在检测到“触摸”时被激活。当触感屏幕检测到其有效表面面积前面和/或小距离之内出现了诸如使用者的手指尖或是笔尖等物体时，触感屏幕就会被激活。
如上文所述，采用电容技术，利用表面声波能量的技术，以及采用导电条和弹性薄膜的技术都可以检测到面前的物体。在现有技术中还提出了使用其他各种技术，例如离散电阻，红外线扫描，或是数字电阻技术等等的触感屏幕。
通过检测物体对触感屏幕的压力也可以检测到面前的物体，或者是在触感屏幕中设置一个光源，并且在触感屏幕的一定位置上测量从触感屏幕到物体光贯通量。或者是将光源设置在物体中。其输出信号通常是一种电信号或是光学信号。在输出信号中包括直接由触感屏幕上的“触摸”位置来确定的信息。在这种情况下，输出信号中包括触感屏幕上被“触摸”位置上的x和y坐标的信息。或者是将有效表面面积设置在预定的区域之内，在特定的区域受到“触摸”时，输出信号是由特定区域上的唯一的识别代码来确定的。
图1b示意性地表示了现有技术触感屏幕1011的一个角部位的顶视图。第一组导电条1021-1024被设在一个具有绝缘表面的基片1001上。引线1031-1034分别被连接到导电条1021-1024上。引线1031-1034被用来连接导电条1021-1024到外部电子设备(未示出)的电路。在第一组导电条1021-1024上面设有一个绝缘栅1040。绝缘栅1040可以包括由光阻材料制成的交叉线条，每条线的宽度是0.13mm，厚度是0.0025mm，线的中心间距为0.64mm。在第二组导电条1025-1028上设有弹性绝缘薄膜1002。引线1035-1038分别连接到导电条1025-1028上。引线1035-1038被用来连接导电条1025-1028到外部电子设备(未示出)的电路。将包括第二组导电条1025-1028的弹性绝缘薄膜1002和载有第一组导电条1021-1024和绝缘栅1040的基片1001装配到一起，让第二组导电条1025-1028面对着绝缘栅1040，并且让第一组导电条1021-1024和第二组导电条1025-1028彼此间形成一对一的垂直关系。触感屏幕1011可以是透明的。在这种情况下，基片1001，第一和第二组导电条1021-1024,1025-1028，绝缘栅1040，以及弹性绝缘薄膜1002都应该是透明的。基片可以采用透明的玻璃或是塑料，第一和第二组导电条1021-1024,1025-1028是氧化铟，氧化锡或者两种氧化物的组合，绝缘栅1040是透明的光阻材料，而弹性绝缘薄膜1002是透明的聚酯薄膜。
图2示意性地表示了本发明第一实施例的触感屏幕1111的一个透视图。图3a-3d示意性地表示了触感屏幕1111在垂直于图2中的x-方向的一个平面内的截面图。图3e示意性地表示了触感屏幕1111在装配到一个装置1141上之后的截面图。如图3a-3d所示，触感屏幕1111的结构基本上具有U形的截面。在U形结构的“外”表面上，触感屏幕1111具有一个有效表面面积1112。可以将普通的触感屏幕弯曲成U形。图3a表示没有受到触摸的触感屏幕1111。图3b和3d分别表示在触感屏幕1111的U形结构的第一和第二个“腿”前面有一个物体的情况。图3c表示在触感屏幕1111的U形结构的“曲面”部分前面有一个物体的情况。图3e表示触感屏幕1111被装配到一个装置1141上之后的情况。首先在装置1141的表面区域上形成两个平行的槽。槽的结构至少可以将U形结构的一部分“腿”放入槽中。接着在至少一个槽中放置胶水(未示出)。然后将触感屏幕1111的“腿”放在装置1141的槽中。
图4示意性地表示了本发明第二实施例的一个触感屏幕1211的透视图。图5a到图5d示意性地表示了触感屏幕1211在垂直于图4中的x-方向的一个平面内的截面图。如图5a到5d所示，触感屏幕1211的结构基本上具有U形的截面。在U形结构的“内”表面上，触感屏幕1211具有一个有效表面面积1212。可以将普通的触感屏幕弯曲成U形。图5a表示没有受到触摸的触感屏幕1211。图5b和5d分别表示在触感屏幕1211的U形结构的第一和第二个“腿”前面有一个物体的情况。图5c表示在触感屏幕的U形结构的“曲面”部分前面有一个物体的情况。在图5b到图5d的例子中，上述的物体是使用者的手指尖。
上述的第一和第二实施例的触感屏幕可以被用在菜单导航设备(未示出)中。在这种情况下，出现在U形结构中两“腿”的预定区域上的物体可以分别对应着功能“上”和“下”，而出现在U形结构中“曲面”部分的预定区域上的物体可以对应着功能“输入”。出现在沿着U形结构与上述区域相邻的预定区域上的物体可以分别对应着功能“左”和“右”。显而易见，这些区域的位置可以是不同的，并且可以对应着不同的功能，但是都没有脱离本发明的范围。第一和第二实施例的触感屏幕还可以用在数据输入设备或是控制设备(未示出)中。图5e示意性地表示了本发明第二实施例的触感屏幕的一个透视图，其中的预定区域1242-1245是用虚线来表示的。在图5e的例子中，上述物体是一个笔尖1246。
对于第一和第二实施例的触感屏幕来说，可以通过检测物体对触感屏幕的压力而检测出面前的物体。这种物体可以是使用者的手指尖。
在第一和第二实施例中的上述触感屏幕1111,1211的有效表面面积1112,1212是在三维方向上延伸的，也就是图2和图4中限定的x,y和z三个方向。U形的触感屏幕1111,1211的尺寸可以让使用者在有效表面面积1112,1212上面滑动他的手指，例如沿着图2和图4中限定的y-方向，并且让使用者能够根据来自U形结构的触觉反馈知道它的手指在有效表面面积上的位置。
在另外的实施例中，第一和第二实施例的触感屏幕1111,1211的U形的有效表面面积1112,1212所具有的尺寸可以让使用者在有效表面面积1112,1212上面滑动一个诸如笔尖(图5e中的1246)的物体，例如沿着图2和图4中限定的y-方向，根据使用者从U形结构上获得的对物体的触觉反馈，使用者就能知道该物体在有效表面面积上的位置。在这种情况下，U形结构的尺寸可以比通过使用者的手指尖拾取触觉反馈的情况下做得更小。
可以用第一和第二实施例的触感屏幕1111,1211的U形的有效表面面积1112,1212构成一个触感屏幕或是输入设备，它在应用设备上占据的表面面积很小。如果让有效表面面积1112,1212在三维方向上延伸(参见图2和图4)，具有特定尺寸的有效表面面积1112,1212的触感屏幕在x-y平面上占据的表面面积就会比仅仅在二维方向上延伸的有效表面面积1112,1212(参见图1)所占据的面积更小。
显而易见，在不脱离本发明范围的条件下也可以用诸如V-形，矩形或是四边形的任何三维结构来代替上述第一和第二实施例中的U形结构。
图6a示意性地表示了本发明第三实施例的一个触感屏幕1311的顶视图。图6b示意性地表示了沿着图6a中的b-b线提取的一个截面图。在这种情况下，如图6b所示，触感屏幕1311从顶上看基本上具有圆或是椭圆的形状，它以一个球体的形式指向使用者。触感屏幕1311具有一个有效表面面积1312。有效表面面积1312可以是图6a所示的整个表面面积，或者仅仅是这一表面面积上的预定的区域。第三实施例的触感屏幕1 311在作为计算机输入设备时可以增强类似于游戏棒的特征，并且能便于功能的选择，特别是适合作为诸如数据输入设备，控制设备，或者是光标导航设备等等。
图7a示意性地表示了本发明第四实施例的一个触感屏幕1411的顶视图。图7b示意性地表示了沿着图7a的b-b线看到的一个截面图。在这种情况下，如图7b所示，触感屏幕1411从顶上看基本上具有圆或是椭圆的形状，它是以凹陷的形式背离使用者的。触感屏幕1411具有一个有效表面面积1412。有效表面面积1412可以是图7a所示的整个表面面积，或者仅仅是这一表面面积上的预定的区域。或者是在触感屏幕上仅有凹陷形状部分是敏感的。第四实施例的触感屏幕1411在作为计算机输入设备时可以增强类似于游戏棒的特征，并且能便于功能的选择，特别是适合作为诸如数据输入设备，控制设备，或者是光标导航设备等等。
对于第三和第四实施例的触感屏幕来说，可以通过检测物体对触感屏幕的压力来检测面前的物体。这种物体可以是使用者的手指尖。
上述的第三和第四实施例中的触感屏幕1311,1411的有效表面面积1312,1412在三维方向上延伸。基本上呈圆或是椭圆形状的触感屏幕1311,1411从顶上看是指向或者背离使用者的，其尺寸可以让使用者的手指在有效表面面积1312,1412上面滑动，使用者可以根据来自圆或是椭圆形状的触觉反馈来得知手指在有效表面面积上的位置。
在其他的实施例中，在第三和第四实施例的触感屏幕1311,1411中基本上呈圆或是椭圆形状的有效表面面积1312,1412具有这样的尺寸，使用者可以用例如笔尖(未示出)的一个物体在有效表面面积1312,1412上面滑动，使用者可以根据圆或是椭圆形结构对物体的触觉反馈而得知物体在有效表面面积上的位置。在这种情况下，圆或是椭圆形结构的尺寸可以比通过使用者的手指尖拾取触觉反馈的情况下更小。
在第三和第四实施例的触感屏幕1311,1411中基本上呈圆或是椭圆形状的有效表面面积1312,1412可以构成一个触感屏幕或是输入设备，它在应用设备上占据的表面面积很小。如果让有效表面面积1312,1412在三维方向上延伸(参见图6和图7)，具有特定尺寸的有效表面面积1312,1412的触感屏幕在x-y平面上占据的表面面积就能比仅仅在二维方向上延伸的(参见图1)有效表面面积1312,1412所占据的面积更小。
第一，第二，第三或是第四实施例的触感屏幕1111,1211,1311,1411可以构成一种与对照着图1b所述的电路布局相对应的电路布局。
图8a示意性地表示了本发明第五实施例的一个触感屏幕1511的透视图，它可以用于一个包括液晶显示器LCD,1520的系统(未示出)中。将类似本发明第一实施例的触感屏幕的一个U形触感屏幕1511布置在LCD 1520旁边。在图8b中表示了一个框图。触感屏幕1511被连接到系统1552的电路。在图8b所示的情况下使用了一个独立的译码器和/或驱动装置1551。另外还要将LCD1520连接到系统1552。具体地说，如果触感屏幕的电路结构具有类似于上述图1b中所示的电路结构，触感屏幕1511的连接器就可以采用图1b中对应的引线1031-1038。
系统1552至少要执行两种功能，在显示器1520上显示许多图形1550。每个图形对应着系统1552的一种功能，并且被显示在显示器1520上靠近U形触感屏幕1511的预定区域的位置上。在通过使用者在一个预定区域上的“触摸”来激活触感屏幕1511时，系统1552就执行与邻接“被触摸”的预定区域的图形相对应的功能。触感屏幕1511和系统1552之间的信号传送是通过译码器和/或驱动装置1551执行的。值得注意的是，触感屏幕上的同一个区域有可能对应着系统中的不同功能，这是由系统1552在显示器1520上显示的图形来决定的。任何类型的显示器显然都可以用来代替LCD。
在其他的实施例中，可以将触感屏幕放在显示器的顶上，并且可以将图形显示在触感屏幕下面。
这种系统显然还可以在显示器1520上用任何一种图像或是文本来代替一个图形。
通过检测物体对触感屏幕的压力就可以检测到面前的物体，这种物体例如是使用者的手指。
在其他的实施例中，第二实施例的上述U形结构可以按照第五实施例的方式和一个LCD组合到一起。
图9示意性地表示了本发明第六实施例的一个触感屏幕1611的透视图。其有效表面面积1612a类似于本发明第一实施例的触感屏幕的一个U形触感屏幕构成了具有有效表面面积1612b的一个普通触感屏幕的一部分。触感屏幕1611可以将本发明的触感屏幕的特征与普通触感屏幕的特征组合到一起。
在其他的实施例中，可以按照第六实施例的方式用上述第二实施例的U形结构来构成普通触感屏幕的一部分。
显而易见，本发明第三和第四实施例的触感屏幕还可以在不脱离本发明范围的条件下按照第六实施例的方式和一个普通的触感屏幕组合到一起。
图10a示意性地表示了本发明第七实施例的一个触感屏幕设备1709的透视图。图10b表示触感屏幕设备1709在一个垂直于图10a所限定的x-方向的平面中的截面图。在具有有效表面面积1712的U形触感屏幕1711上面设有一个三种模式的触发转动按钮1755。这种触感屏幕1711类似于本发明第一实施例的触感屏幕。转动按钮1755是用诸如橡胶等弹性材料或是诸如金属或塑料等非弹性材料制成的。转动按钮1755的结构受到触感屏幕1711的限制，可以将转动按钮1755锁定在触感屏幕1711上。在图10所示实施例的情况下，U形触感屏幕1711的“腿”是圆形的，转动按钮1755上的一个部分1756受到圆形的触感屏幕1711的限制。如果是用橡胶一类的弹性材料制成的，就可以将转动按钮1755拧在触感屏幕1711上。这样就便于将转动按钮1755装配到触感屏幕1711上。
在使用中，转动按钮1755会受到来自使用者(未示出)手指的作用力。在图10b中用箭头A,B和C表示了这些力。转动按钮1755按照“触摸”或者是增大其压力的方式将这种力传递给触感屏幕1711。用符号A表示的“触摸”或是增大的压力作用在触感屏幕1711上用A’表示的区域上。按照同样的方式，用符号B和C表示的“触摸”或是增大的压力分别作用在用符号B’和C’表示的区域上。
使用者也可以让转动按钮1755沿着U形的结构滑动。在图10a中用符号X’和X”表示了这种运动。使用这种输入设备的系统(未示出)可以将转动按钮1755沿着U形结构的位置作为一个输入信号，并且用来控制其相应的功能。或者是可以在同一个触感屏幕上设置若干个转动按钮(未示出)。
在其他的实施例中，可以在转动按钮1755上设置小的突出部件(未示出)，它可以将转动按钮1755表面上面对着触感屏幕1711的主要部分从触感屏幕的表面上分离。在这种实施例中便于采用高度敏感的触感屏幕，或者说是在一个物体与触感屏幕还相距一段小距离时就能激活触感屏幕。
也可以利用一个沿着一种脊形结构延伸的包括至少一个导轨的装置(未示出)来支撑转动按钮1755，用这种形式来替代图10a中所示的U形结构。
值得注意的是，类似于第二实施例的触感屏幕的一个触感屏幕还可以和一个附加部件一起使用。在这种情况下，附加部件受到U形结构内部形状的限制，而不是象第七实施例那样受到外部形状的限制。
图11a和图11b分别用示意图表示了按照本发明第八实施例的一个输入设备的透视图和顶视图。输入设备1810包括分别具有有效表面面积1812a,1812b,1812c的三个触感屏幕1811a,1811b,1811c。在这一实施例中采用了第一实施例的三个U形的触感屏幕1811a,1811b,1811c，并且将有效表面面积1812a,1812b,1812c划分成预定的区域。这些区域对应着一种光标控制功能：“上”，“下”，“左”，“右”，“向上翻页”，“向下翻页”以及“输入”，还有一种滚动棒功能：“左侧水平”1861，“右侧水平”1862，“垂直向上”1864和“垂直向下”1863。这种滚动棒还包括两个区域1865和1866，输入设备在该区域上提供一个与沿着U形结构的“触摸”位置成线性关系的输出信号。
每个触感屏幕1811a,1811b,1811c可以采用当物体与触感屏幕的有效表面面积1812a,1812b,1812c还相距一小段距离时就能被激活的那种类型。在这种触感屏幕中可以采用上述的电容技术。在使用这种输入设备时，在使用者获得物体在触感屏幕的有效表面面积上的位置的触觉反馈之前就激活触感屏幕的现象不会对任何功能产生不利的影响，这是因为滚动棒功能和(除了输入功能之外的)光标控制功能不会影响视窗或是光标位置的选择。
显而易见，在不脱离本发明范围的条件下，在这种输入设备中还可以同时使用其他类型的功能。
当使用者在输入设备1810的有效表面面积上滑动他的手指尖时，使用者可以从U形结构上接收到触觉反馈。这种触觉反馈可以向使用者提供关于手指尖在有效表面面积上的位置信息。
图12a和图12b分别用示意图表示了按照本发明第九实施例的一个移动电话1900的透视图和顶视图。移动电话1900包括一个触感屏幕1911，一个显示器1971，一个天线1972，一个话筒开口1973，和一个扬声器开口1974。触感屏幕1911类似于第六实施例中所述的触感屏幕，它具有一个有效表面面积1912。使用者可以用触感屏幕1911向移动电话1900输入数据。这种数据可以是移动电话1900以视觉方式通过显示器1971，或者是以听觉方式通过扬声器1974所请求的数据。移动电话1900还可以在显示器1971上显示一个光标1975，使用者可以通过触摸触感屏幕1911上的预定区域来控制光标的位置或者是执行功能选择。
按照上文中所述，当使用者在触感屏幕1911的有效表面面积1912上面的至少一个方向滑动他的手指时，由于触感屏幕1911所提供的触觉反馈，触感屏幕1911的U形部分可以让使用者本人知道他的手指的具体位置。
另外，触感屏幕1911在移动电话1900上占据的表面面积要比触感屏幕的有效表面面积仅仅在二维方向上延伸时所需的表面面积小。在这种情况下并不需要缩小有效表面面积上的预定区域。
显而易见，上述任何一种形式的触感屏幕或是输入设备都可以用作移动电话的触感屏幕或是输入设备。

Claims (31)

1．一种触感屏幕(1111,1211,...,1911)具有一个在三维方向上延伸的公共有效表面面积(1112,1212,...,1912)，如果将一个物体定位在上述有效表面面积的表面上，就可以激活上述有效表面面积，上述触感屏幕就产生一个输出信号，上述输出信号中包括关于上述物体在上述有效表面面积内的位置信息，上述触感屏幕的特征在于上述有效表面面积中至少有一部分具有上述的三维方向的结构，当使用者在有效表面面积上面滑动上述物体时，通过触觉反馈向上述使用者提供关于上述物体在上述有效表面面积内的位置信息。
2．一种触感屏幕(1111,1211,...,1911)具有一个在三维方向上延伸的公共有效表面面积(1112,1212,...,1912)，如果将一个物体定位在上述有效表面面积的表面小距离处，就可以激活上述有效表面面积，上述触感屏幕就产生一个输出信号，上述输出信号中包括关于上述物体在上述有效表面面积内的位置信息，上述触感屏幕的特征在于上述有效表面面积中至少有一部分具有上述的三维方向的结构，当使用者在有效表面面积上面滑动上述物体时，通过触觉反馈向上述使用者提供关于上述物体在上述有效表面面积内的位置信息。
3．按照权利要求1或2的触感屏幕，其特征在于上述物体是上述使用者的手指尖。
4．按照前述权利要求之一的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1112,1312,1512,1612,...,1912)包括至少一个突起部分。
5．按照前述权利要求之一的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1212,1412)包括至少一个凹陷部分。
6．按照前述权利要求之一的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1112,1212,1512,1612,1912)包括一个脊状屏幕部分。
7．按照前述权利要求之一的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1212)包括一个槽状屏幕部分。
8．按照权利要求6或7的触感屏幕，其特征是，从上述屏幕部分的横向方向上看，上述屏幕部分的截面基本上是U形的。
9．按照权利要求6或7的触感屏幕，其特征是，从上述屏幕部分的横向方向上看，上述屏幕部分的截面基本上是V形的。
10．按照权利要求4的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1312)的上述至少一个突起部分构成了一个从顶上看是伸向使用者的隆起部分。
11．按照权利要求5的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1312)的上述至少一个凹陷部分构成了一个从顶上看是背离使用者的隆起部分。
12．按照前述权利要求之一的触感屏幕，其特征是上述有效表面面积(1612a,1612b)包括至少一个区域，该区域内的有效表面面积基本上仅仅在二维方向上延伸。
13．包括前述任何一项权利要求的触感屏幕的一种光标控制设备(1810)。
14．包括权利要求1到12之一的触感屏幕的一种输入设备(1810)。
15．包括权利要求1到12之一的触感屏幕的一种移动电话(1900)。
16．一种触感屏幕装置(1709)包括权利要求6到9之一的一个触感屏幕和一个滚动按钮(1755)，用于在使用者的手指尖和上述触感屏幕的上述有效表面面积(1712)之间的交互作用，滚动按钮的结构受到上述触感屏幕的有效表面面积的结构限制，让滚动按钮能够沿着上述屏幕部分滑动，并且被锁定在触感屏幕上。
17．按照权利要求16的触感屏幕装置，其特征是上述滚动按钮(1755)是用弹性材料制成的。
18．按照权利要求16或17的触感屏幕装置，其特征是上述滚动按钮(1755)是通过搭锁操作装配到上述触感屏幕上的。
19．按照权利要求16到18之一的触感屏幕装置，其特征是上述有效表面面积包括至少一个区域，该区域内的有效表面面积基本上仅仅在二维方向上延伸。
20．包括按照权利要求16到19之一的触感屏幕装置的一种光标控制设备。
21．包括权利要求16到19之一的触感屏幕装置的一种输入设备。
22．包括权利要求16到19之一的触感屏幕装置的一种移动电话。
23．按照权利要求1到12之一的触感屏幕的用途，其特征是用来向一个系统输入信息，在上述触感屏幕被激活时从上述触感屏幕发出一个信号，上述系统响应这一信号而执行至少一种功能。
24．按照权利要求23的触感屏幕的用途，其特征是上述系统被连接到一个显示器，当上述系统在上述显示器上显示出一种预定图形时，如果上述触感屏幕的一个预定的敏感区域被激活，上述系统就执行上述至少一种功能。
25．按照权利要求24的触感屏幕的用途，其特征是上述显示器的位置靠近上述触感屏幕。
26．按照权利要求24的触感屏幕的用途，其特征是上述触感屏幕位于上述显示器上方，让上述触感屏幕的使用者能通过上述触感屏幕看到上述显示器的至少一部分。
27．按照权利要求16到19之一的触感屏幕装置的用途，其特征是用于向一个系统输入信息，在上述触感屏幕被激活时从上述触感屏幕发出一个信号，上述系统响应这一信号而执行至少一种功能。
28．按照权利要求27的触感屏幕装置的用途，其特征是上述系统被连接到一个显示器，当上述系统在上述显示器上显示出一种预定的符号，图形或是文本时，如果上述触感屏幕的一个预定的敏感区域被激活，上述系统就执行上述至少一种功能。
29．按照权利要求28的触感屏幕装置的用途，其特征是上述显示器的位置靠近上述触感屏幕。
30．按照权利要求28的触感屏幕装置的用途，其特征是上述触感屏幕位于上述显示器上方，让上述触感屏幕的使用者能通过上述触感屏幕看到上述显示器的至少一部分。
31．按照权利要求1到9之一的触感屏幕的制造方法，其特征是包括以下步骤：
a)提供一个扁平的触感屏幕，其有效表面面积基本上仅仅在二维方向上延伸，
b)将上述触感屏幕弯曲成一定形状，当使用者在有效表面面积上滑动一个物体时，通过触觉反馈可以向上述使用者提供关于物体在上述有效表面面积之内的位置信息。
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