DE112013005988B4

DE112013005988B4 - Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen

Info

Publication number: DE112013005988B4
Application number: DE112013005988.6T
Authority: DE
Inventors: Steven P. Hotelling; Martin P. Grunthaner; Romain A. Teil; Charley T. Ogata; Michael B. Wittenberg; Peter W. Richards
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2033-03-16
Also published as: CN104969158A; DE112013005988T5; WO2014092758A1; HK1215481A1; US20150370396A1; US10168814B2

Abstract

Elektronische Vorrichtung, umfassend:einen Prozessor;einen Anzeigestapel umfassend:ein Abdeckglas (110), das eine Benutzereingabeoberfläche der elektronischen Vorrichtung definiert;einen oder mehrere Anzeigeschaltkreise (120), die unter dem Abdeckglas (110) angeordnet sind;einen Berührungssensor, der in Kommunikation mit dem Prozessor steht;einen Kraftsensor, der relativ zu dem Berührungssensor angeordnet ist und in Kommunikation mit dem Prozessor steht; wobei der Kraftsensor umfasst:ein erstes kapazitives Sensorelement (140a); undein zweites kapazitives Sensorelement (140b), das kapazitiv mit dem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) gekoppelt ist und von dem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) durch einen Sensorspalt (137) getrennt ist;eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (125), die zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b) angeordnet ist; wobeidas erste und das zweite kapazitive Sensorelement (140a, 140b) unter dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120) angeordnet sind;der Prozessor konfiguriert ist, um eine Messung einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b), welche einer Änderung des Sensorspalts (137) entspricht, zu erhalten, welche aus einer Kraft resultiert, die auf eine Benutzereingabeoberfläche der elektronischen Vorrichtung ausgeübt wird; und wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den Kraftsensor zu kalibrieren, wenn ein Signal von dem Berührungssensor empfangen wird, das angibt, dass keine Kraft auf die Benutzereingabeoberfläche ausgeübt wird.

Description

Bezug zu verwandten Anmeldungen
Diese PCT-Patentanmeldung beansprucht Priorität an der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/737,722 , eingereicht am 14. Dezember 2012, mit dem Titel „Force Sensing Based on Capacitance Changes,“ deren Inhalt durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin eingeschlossen ist.
Technischer Bereich
Diese Anmeldung betrifft generell das Erfassen einer Kraft, die auf eine Oberfläche ausgeübt wird, und insbesondere das Erfassen einer Kraft durch Kapazitätsänderungen.
Hintergrund
Berührungsvorrichtungen stellen generell Identifizierung von Positionen bereit, an denen der Benutzer die Vorrichtung berührt, einschließlich Bewegung, Gesten und anderen Wirkungen von Positionserkennung. Als erstes Beispiel können Berührungsvorrichtungen Informationen für ein Computersystem bezüglich der Interaktion des Benutzers mit einer grafischen Benutzerschnittstelle (GUI), wie des Weisens auf Elemente, der Umorientierung oder Umpositionierung dieser Elemente, des Bearbeitens oder Eintippens und anderer GUI-Funktionen, bereitstellen. Als zweites Beispiel können Berührungsvorrichtungen Informationen für ein Computersystem bereitstellen, das dafür geeignet ist, dass ein Benutzer mit einem Anwendungsprogramm, wie bezüglich Eingabe oder Bearbeitung von Animation, Fotografien, Bildern, PowerPoint-Präsentationen, Ton, Text, anderen audiovisuellen Elementen und anderem, interagiert.
Einige Berührungsvorrichtungen können eine Berührungsstelle oder mehrere Stellen für mehr als eine Berührung bestimmen, wobei Sensorvorrichtungen verwendet werden, die zusätzlich zu den Sensorvorrichtungen verwendet werden, die bereits ein Teil der Berührungsvorrichtung sind.
Im Allgemeinen ist Berührung jedoch binär. Die Berührung liegt vor und wird erfasst oder nicht. Dies gilt für viele Benutzereingaben und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen. Eine Taste einer Tastatur zum Beispiel wird entweder ausreichend gedrückt, um einen Domschalter niederzudrücken und ein Ausgabesignal zu erzeugen, oder nicht. Eine Maustaste wird entweder ausreichend gedrückt, um einen Schalter zu schließen, oder nicht. Sehr wenige elektronische Vorrichtungen verwenden Kraft als variable Eingabe.
US 2009 / 0 243 817 A1 beschreibt ein taktiles Gerät umfassend eine Berührungseingabeoberfläche in einer beliebigen Anzahl von Formen, einschließlich eines kraftempfindlichen Berührungsbildschirms.
WO 2011/ 156 447 A1 beschreibt einen Berührungsbildschirmanzeigesensor, der ein transparentes Berührungserfassungselement, das auf der Oberfläche eines transparenten Substrats angeordnet ist, und ein Krafterfassungselement, das innerhalb des transparenten Berührungserfassungselements angeordnet ist, umfasst.
US 6 002 389 A beschreibt ein Berührungsfeld, das einen Eingabestift unter Verwendung einer Änderungskapazität erkennen kann.
WO 97/ 18 528 A1 beschreibt, dass ein kapazitiver Sensor einen ersten und einen zweiten Satz leitfähiger Spuren und ein nachgiebiges raues Material mit einer rauen Oberfläche umfasst, die sich in der Nähe des ersten und des zweiten Satzes leitfähiger Spuren befindet, wodurch eine Verformung der rauen Oberfläche eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des rauen Materials in dem Bereich der Leiterbahnen bewirkt.
US 2010 / 0 253 645 A1 beschreibt Eingabevorrichtungen, die einen kapazitiven Kraftsensor umfassen.
CA 2 770 784 A1 beschreibt ein tragbares elektronisches Gerät mit Gestenerkennung und ein Verfahren zum Steuern desselben.
Kurze Zusammenfassung der Offenbarung
Diese Anmeldung stellt Techniken, einschließlich Vorrichtungen und Verfahrensschritten, bereit, die die ausgeübte Kraftmenge und Änderungen in von einem Benutzer ausgeübten Kraftmengen bestimmen können. Zum Beispiel könnte der Benutzer eine Vorrichtung (wie eine Berührungsvorrichtung mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche, wofür ein Beispiel eine Berührungsanzeige ist) oder andere druckempfindliche Elemente (wie eine virtuelle analoge Steuerung oder Tastatur) oder andere Eingabevorrichtungen berühren. Diese Techniken können in verschiedene Vorrichtungen integriert sein, die auch Berührungserkennung verwenden, Berührungselemente einer GUI, Berührungseingabe oder Bearbeitung in einem Anwendungsprogramm und anderes (wie Berührungsvorrichtungen, Berührungsfelder und Berührungsbildschirme). Diese Anmeldung stellt auch Techniken, einschließlich Vorrichtungen und Verfahrensschritte, die diese Techniken an-wenden, bereit, die Mengen ausgeübter Kraft und Änderungen in Mengen ausgeübter Kraft vom Benutzer wie hierin beschrieben bestimmen können und daraufhin zusätzliche Funktionen bereitstellen, die für einen Benutzer einer Vorrichtung, die diese Techniken aufweist, verfügbar sind.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein flexibles Element, wie eine flexible berührbare Oberfläche, aufweisen, das mit Schaltkreisen gekoppelt ist, die in der Lage sind, eine Menge und eine Stelle angelegter Kraft zu bestimmen. Zum Beispiel kann die flexible berührbare Oberfläche eine Berührungsvorrichtung oder eine Berührungsanzeige einschließen. In solchen Ausführungsformen kann das flexible
Element einen Schichtstapel aufweisen, der einen komprimierbaren Spalt und einen kapazitiven Sensor aufweist, der in der Lage ist, Änderungen in der Kapazität infolge von Oberflächenbiegung, wie durch eine angelegte Kraft, zu erkennen.
Für einige erste Beispiele (1A) kann der Schichtstapel entweder Schaltkreise mit wechselseitiger Kapazität oder Selbstkapazität aufweisen; (1B) kann der Schichtstapel undurchsichtige, lichtdurchlässige oder transparente Schaltkreise aufweisen, die so angeordnet sind, das sie Kapazität oder Kapazitätsänderungen erkennen oder messen.
Für einige zweite Beispiele kann der kapazitive Sensor an einer (oder möglicherweise mehreren) von verschiedenen Positionen in dem Schichtstapel angeordnet sein, einschließlich (2A) über oder unter einem Anzeigeelement, (2B) in ein Anzeigeelement integriert, (2D) über oder unter oder integriert in eine Hintergrundbeleuchtungseinheit.
Für einige dritte Beispiele kann der komprimierbare Spalt einen Luftspalt, eine komprimierbare Substanz oder eine komprimierbare Struktur einschließen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine oder mehrere Techniken aufweisen, einschließlich Schaltkreisen und Gestaltungen oder einschließlich Verfahrensschritten, die einen Satz von Nullkraftmessungen bestimmen können, von der ausgehend die Vorrichtung einen Satz von Änderungen und eine oder mehrere angelegte Kräfte bestimmen kann.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung einen Satz von Nullkraftmessungen aufweisen, der bei der Herstellung oder bei einem anderen Schritt vor dem Vertrieb an einen Benutzer bestimmt wird, wovon Abweichungen verwendet werden können, um tatsächlich angelegte Kräfte zu bestimmen, auch wenn die Nullkraftmessungen ansonsten einen gewissen Grad von Oberflächenbiegung angeben würden.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung eine Messung von Biegung, Verdrehen oder Verdrillen oder einer anderen Oberflächenverformung infolge von Kräften, die an einen Vorrichtungsrahmen angelegt werden, aufweisen, um solche Nullkraftmessungen einzustellen.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung eine oder mehrere alternative Messungen zum Bestimmen der Ausrichtung oder Position verwenden, wie einen oder mehrere Inertialsensoren, um solche Nullkraftmessungen einzustellen. In solchen Fällen kann die Vorrichtung Einstellungen von Nullkraftmessungen in eine oder mehrere Benutzerschnittstellenfunktionen integrieren. In Beispielen solcher Fälle kann eine Messung von Verdrehen oder Verdrillen oder eine Messung von Ausrichtung oder Position als Eingabe oder zum Einstellen einer Eingabe für ein oder mehrere Elemente eines Spiels oder Simulators verwendet werden.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung eine oder mehrere Messungen von Oberflächenbiegung verwenden, die an anderen Oberflächenstellen als der genauen Stelle der angelegten Kraft auftreten kann. In solchen Fällen kann die Vorrichtung solche Messungen von Oberflächenbiegung enthalten, um angelegte Kraft an anderen Stellen als denen, an denen Kapazitätsdetektoren angelegter Kraft tatsächlich positioniert sind, zu erkennen und zu messen. In Beispielen solcher Fälle können Erkennung und Messung angelegter Kraft über den Bereich von Kapazitätsdetektoren hinaus verwendet werden, um „weiche“ Benutzerschnittstellentasten über eine effektive Oberfläche der Erkennung oder Messung angelegter Kraft hinaus bereitzustellen.
Obwohl mehrere Ausführungsformen, einschließlich Variationen davon, offenbart sind, werden andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Fachleuten aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, die veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung zeigt und beschreibt. Wie zu erkennen ist, ist die Offenbarung zu Modifikationen in verschiedenen offensichtlichen Gesichtspunkten in der Lage, jeweils ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung als veranschaulichend und nicht einschränkend anzusehen.
Kurze Beschreibung der Figuren

1A ist eine perspektivische Vorderansicht eines ersten Beispiels einer Rechenvorrichtung, die eine Kraftsensorvorrichtung aufweist.
1B ist eine perspektivische Vorderansicht eines zweiten Beispiels einer Rechenvorrichtung, die eine Kraftsensorvorrichtung aufweist.
1C ist ein Vorderaufriss eines dritten Beispiels einer Rechenvorrichtung, die die Kraftsensorvorrichtung aufweist.
2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der Rechenvorrichtung, vorgenommen entlang Linie 2-2 in 1A.
3A ist eine Querschnittsansicht der Kraftsensorvorrichtung, vorgenommen entlang Linie 3-3 in 1B.
3B ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Kraftsensorvorrichtung, vorgenommen entlang Linie 3-3 in 1B.
3C ist eine Querschnittsansicht noch einer anderen alternativen Ausführungsform der Kraftsensorvorrichtung, vorgenommen entlang Linie 3-3 in 1B.
3D ist eine Querschnittsexplosionsansicht des Detailbereichs von 3C, die die Details eines flexiblen Beispielsubstrats, in dem bestimmte kapazitive Sensorelemente angeordnet sein können, zeigt.
3E ist eine vereinfachte Draufsicht einer Gruppierung kapazitiver Sensorelemente, wie sie von verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden kann.
4A zeigt eine erste Konzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen.
4B zeigt eine zweite Konzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen.
4C zeigt eine dritte Konzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen.
4D zeigt eine vierte Konzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen.
5 zeigt eine erste Konzeptzeichnung eines Satzes von Kraftsensorelementen.
6 zeigt eine Konzeptzeichnung einer Vorrichtung zur Krafterfassung, die bearbeitet wird.
7 zeigt eine zweite Konzeptzeichnung eines Satzes von Kraftsensorelementen.
8 zeigt ein Konzeptschema eines Betriebsverfahrens.
9 zeigt eine Konzeptzeichnung der Kommunikation zwischen einer Berührungs-E/A-Vorrichtung und einem Computersystem.
10 zeigt eine Konzeptzeichnung eines Systems, das eine kraftempfindliche Berührungsvorrichtung aufweist.
11A ist ein erstes Beispiel eines Zeitdiagramms für die Rechenvorrichtung.
11B ist ein zweites Beispiel eines Zeitdiagramms für die Rechenvorrichtung.
11C ist ein drittes Beispiel eines Zeitdiagramms.

Detaillierte Beschreibung
Terminologie
Die folgende Terminologie ist beispielhaft und soll in keiner Weise einschränkend sein.
Der Ausdruck „angelegte Kraft“ bzw. „ausgeübte Kraft“ und Varianten davon beziehen sich generell auf einen Grad oder en Maß einer Menge an Kraft, die auf eine Vorrichtung ausgeübt wird. Der Grad oder das Maß angelegter Kraft muss keine bestimmte Größenordnung aufweisen. Zum Beispiel kann das Maß angelegter Kraft linear, logarithmisch oder anderweitig nichtlinear sein und kann periodisch (oder anderweitig, wie unperiodisch oder ansonsten von Zeit zu Zeit) infolge eines oder mehrerer Faktoren, entweder bezüglich angelegter Kraft, Berührungsstelle, Zeit oder anderem, eingestellt sein.
Der Ausdruck „Kraftsensorelement“ und Varianten davon beziehen sich generell auf einen oder mehrere Sensoren oder Sensorelemente, die eine Eingabe, die mit Kraft korreliert sein kann, oder eine direkte Krafteingabe erkennen können. Zum Beispiel kann ein kapazitiver Sensor als ein Kraftsensorelement dienen, indem eine Änderung in der Kapazität gemessen wird, die aufgrund einer Ablenkung oder Bewegung eines Abschnitts einer Vorrichtung auftritt. Diese Änderung in der Kapazität kann eingesetzt werden, um eine auf die Vorrichtung wirkende Kraft zu bestimmen. Gleichermaßen können Belastungssensoren als Kraftsensorvorrichtungen dienen. Im Allgemeinen kann ein Kraftsensorelement eine Eingabe erkennen oder eine Ausgabe, die mit einer Kraft korreliert, erzeugen, einschließlich Informationen, die im Bezug auf angelegte Kraft erfasst werden, ob nun an einzelnen Stellen oder anderweitig. Zum Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein, kann ein Kraftsensorelement in einem relativ kleinen Bereich erkennen, wo ein Benutzer mit Kraft eine Vorrichtung berührt.
Der Ausdruck „Oberflächenbiegung“ und Varianten davon beziehen sich generell auf jede wesentliche Menge an Biegung oder anderer Verformung einer Vorrichtung, wenn Kraft an die Vorrichtung angelegt wird. Zum Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein, kann Oberflächenbiegung Verformung, an einer oder mehreren Stellen eines Abdeckglaselements oder einer anderen Oberfläche der Vorrichtung, eines Schichtstapels, der unter dem Abdeckglaselement angeordnet ist, oder anderes einschließen.
Der Ausdruck „Berührungssensorelement“ und Varianten davon beziehen sich generell auf ein oder mehrere Datenelemente jeglicher Art, einschließlich Informationen, die im Bezug auf einzelne Stellen erfasst werden. Zum Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein, kann ein Berührungssensorelement Daten oder andere Informationen im Bezug auf einen relativ kleinen Bereich einschließen, wo ein Benutzer eine Berührungsvorrichtung berührt.
Der Ausdruck „Benutzerkontakt“ und Varianten davon und Bezugnahmen auf angelegte Kraft oder Kontakt oder Berührung durch den Benutzer beziehen sich alle generell auf irgendeine Form, mit der ein Benutzer Kraft auf die Vorrichtung ausüben kann. Zum Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein, kann dies Kontakt mit den Fingern eines Benutzers, oder einem Stift oder einer anderen Vorrichtung einschließen, wie wenn ein Benutzer Kraft auf eine Berührungsvorrichtung ausübt oder die Berührungsvorrichtung anderweitig berührt. Zum Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein, kann „Benutzerkontakt“ irgendeinen Teil des Fingers des Benutzers, der Hand des Benutzers, eine Abdeckung am Finger des Benutzers, eines weichen oder harten Stifts, eines Lichtstifts oder Airbrush oder jeder anderen Vorrichtung, die zum Antippen, Berühren oder Anlegen von Kraft an eine Berührungsvorrichtung oder eine Oberfläche davon verwendet wird, einschließen.
Nach dem Lesen dieser Anmeldung erkennen Fachleute, dass diese Erklärungen der Terminologie auf Techniken, Verfahren, physische Elemente und Systeme (ob nun derzeit bekannt oder nicht), einschließlich Erweiterungen davon, die von Fachleuten nach dem Lesen dieser Anmeldung abgeleitet werden oder ableitbar sind, anwendbar sind.
Überblick
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftsensorvorrichtung, die in einer Reihe von elektronischen oder Rechenvorrichtungen integriert werden kann, wie, jedoch nicht beschränkt auf Computer, Smartphones, Tablet-Computer, Trackpads, tragbare Vorrichtungen, Vorrichtungen mit kleinem Formfaktor und so weiter. Die Kraftsensorvorrichtung kann verwendet werden, um eine oder mehrere Krafteingaben des Benutzers auf einer Eingabeoberfläche zu erkennen, und dann kann ein Prozessor (oder eine Verarbeitungseinheit) die erfassten Eingaben in eine Kraftmessung korrelieren und der Rechenvorrichtung diese Eingaben bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftsensorvorrichtung verwendet werden, um Krafteingaben in ein Trackpad, einen Anzeigebildschirm oder eine andere Eingabeoberfläche zu bestimmen.
Die Kraftsensorvorrichtung kann eine Eingabeoberfläche, eine oder mehrere Sensorplatten (wie kapazitive Platten), eine Abstandsschicht und ein Substrat oder eine Stützschicht aufweisen. Die Eingabeoberfläche stellt eine Angriffsoberfläche für einen Benutzer bereit, wie die Außenoberfläche eines Trackpads oder das Abdeckglas für eine Anzeige. Mit anderen Worten kann die Eingabeoberfläche eine oder mehrere Benutzereingaben direkt oder indirekt empfangen.
Die eine oder die mehreren Sensorplatten können kapazitive Sensoren oder andere Sensorelemente einschließen. Die Anzahl von Sensorplatten kann vom Typ der verwendeten Sensoren abhängen und in Fällen, in denen die Sensoren Kapazitätsänderungen erfassen, davon, ob die kapazitiven Sensoren für gegenseitige Kapazität oder Selbstkapazität konfiguriert sind. Zum Beispiel kann in Fällen, in denen Selbstkapazität verwendet werden kann, ein Abschirmelement oder eine Abschirmplatte eine der Sensorplatten ersetzen, so dass die Kraftsensorvorrichtung eine Sensorplatte und ein Abschirmelement oder eine Abschirmplatte aufweisen kann. In diesen Beispielen kann das Abschirmelement helfen, die Sensorplatte von Geräuschquellen zu isolieren, die Fehler in den erfassten Eingaben erzeugen können. In einigen Ausführungsformen können die Sensorelemente, wie kapazitive Sensoren, durch die Schnittpunkte von Reihen und Spalten definiert werden. In diesen Ausführungsformen können die Reihen und/oder Spalten durch eine beliebige Anzahl von Wegen angesteuert werden, zum Beispiel nacheinander, in einem Muster (z. B. Gruppen von Reihen und/oder Spalten gleichzeitig mit unterschiedlichen Wellenformen) oder gleichzeitig. In anderen Ausführungsformen können die kapazitiven Sensoren durch eine Gruppierung, ein Raster oder eine andere Anordnung kapazitiver Sensorelemente, die beabstandet und/oder nicht miteinander verbunden sind, definiert sein.
Die Abstandsschicht kann ein Spalt zwischen einer oder mehreren Komponenten der Kraftsensorvorrichtung sein (z. B. Luft) oder kann ein Gel, Schaum oder ein anderes verformbares Material sein. Die Abstandsschicht kann in der Regel so konfiguriert sein, dass sie sich auf der Grundlage einer Benutzereingabe in der Größe oder Dicke ändert. Das heißt, die Abstandsschicht kann verformbar oder in mindestens einer Abmessung anderweitig variabel sein.
In Ausführungsformen, in denen die Kraftsensorvorrichtung Selbstkapazität verwenden kann, um Benutzereingaben zu erkennen, kann eine Abschirmplatte funktionsfähig mit der Eingabeoberfläche verbunden sein. Die Sensorplatte kann von der Abschirmplatte durch eine Abstandsschicht getrennt sein. In Ausführungsformen, in denen die Kraftsensorvorrichtung gegenseitige Kapazität verwenden kann, um Benutzereingaben zu erkennen, kann eine erste Sensorplatte funktionsfähig mit der Eingabeoberfläche verbunden und von einer zweiten Sensorplatte durch die Abstandsschicht getrennt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl bei Ausführungsformen mit gegenseitiger als auch mit Selbstkapazität die Ausrichtung und Reihenfolge der Sensorplatten und/oder Abschirmplatten variiert werden kann.
Im Betrieb kann, wenn eine Kraft an die Eingabeoberfläche angelegt wird (z. B. da ein Benutzer auf die Eingabeoberfläche drückt), die Abstandsschicht in der Dicke oder Größe variieren. Zum Beispiel kann die Abstandsschicht verformt oder anderweitig komprimiert werden. Wenn sich die Abstandsschicht aufgrund der Kraft ändert, kann ein Spalt zwischen den zwei Sensorplatten oder der Sensorplatte und der Abschirmplatte abnehmen, wodurch eine Zunahme in der Kapazität entweder an der Selbstkapazitätgruppierung (an der Sensorplatte) oder zwischen den zwei Kapazitätssensorgruppierungen oder -platten erzeugt wird.
Die Kapazitätsänderung kann mit einer Abnahme im Abstand oder einer Änderung in der Dicke oder Größe der Abstandsschicht korreliert werden. Diese Änderung im Abstand kann ferner mit einer Kraft korreliert werden, die erforderlich ist, um die Eingabeoberfläche um den Delta-Abstand zu bewegen. Der Abstand zwischen den zwei Sensorplatten (oder der Sensorplatte und der Abschirmplatte) kann am kleinsten sein oder eine maximale Reduzierung an einer Stelle aufweisen, an der ein Benutzer die Kraft auf die Eingabeoberfläche ausüben kann. Mithilfe dieser Informationen kann die Kraftsensorvorrichtung dann die Eingabekraft auf einen bestimmten Punkt oder einen geometrischen Ort von Punkten in der X-Y-Ebene der Eingabevorrichtung lokalisieren. Zum Beispiel kann der erfasste Wert einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten bereitgestellt werden, die den erfassten Wert mit einer Höhe der Eingabekraft und dem Ort korrelieren.
In einigen Ausführungsformen kann die Kraftsensorvorrichtung in eine berührungsempfindliche Vorrichtung integriert oder damit verwendet werden. In diesen Ausführungsformen können von der Berührungsvorrichtung erkannte Berührungseingaben verwendet werden, um die Krafteingabestelle weiter einzugrenzen, die Krafteingabestelle zu bestätigen und/oder die Krafteingabe mit einer Eingabestelle zu korrelieren. Im letzten Beispiel verwendet die kraftempfindliche Vorrichtung möglicherweise nicht die kapazitive Erfassung der Kraftsensorvorrichtung, um eine Stelle zu schätzen, was die Verarbeitung reduzieren kann, die für die Kraftsensorvorrichtung erforderlich ist. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen eine berührungsempfindliche Vorrichtung verwendet werden, um Krafteingaben für eine Reihe unterschiedlicher Berührungen zu bestimmen. Zum Beispiel können die Berührungspositionen und Krafteingaben verwendet werden, um die Eingabekraft an jeder Berührungsstelle zu schätzen, wodurch mehrere Krafteingaben gleichzeitig erkannt und unterschieden werden können („Multikraft“).
Kraftempfindliche Vorrichtung und System
Bezugnehmend auf die Figuren werden nun veranschaulichende elektronische Vorrichtungen, die die Kraftsensorvorrichtung enthalten können, ausführlicher erörtert. 1A-1C sind Querschnittsansichten einer beispielhaften elektronischen Vorrichtung, die eine oder mehrere Kraftsensorvorrichtungen enthalten kann, wie hierin ausführlicher beschrieben. Bezugnehmend auf 1A kann die Kraftsensorvorrichtung in einen Computer 10, wie einen Laptop- oder Desktop-Computer, integriert sein. Der Computer 10 kann ein Trackpad 12 oder eine andere Eingabeoberfläche, eine Anzeige 14 und ein Gehäuse 16 oder einen Rahmen aufweisen. Das Gehäuse 16 kann um einen Abschnitt des Trackpads 12 und/oder der Anzeige 14 verlaufen. In der in 1A dargestellten Ausführungsform kann die Kraftsensorvorrichtung in das Trackpad 12, die Anzeige 14 oder sowohl das Trackpad 12 als auch die Anzeige 14 integriert sein. In diesen Ausführungsformen kann die Kraftsensorvorrichtung so konfiguriert sein, dass sie Krafteingaben in das Trackpad 12 und/oder die Anzeige 14 erkennt.
In einigen Ausführungsformen kann die Kraftsensorvorrichtung in einen Tablet-Computer integriert sein. 1 B ist eine perspektivische Draufsicht eines Tablet-Computers, der die Kraftsensorvorrichtung aufweist. Bezugnehmend auf 1B kann der Tablet-Computer 10 die Anzeige 14 aufweisen, bei der die Kraftsensorvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie Krafteingaben in die Anzeige 14 erkennt. Zusätzlich zu der Kraftsensorvorrichtung kann die Anzeige 14 auch einen oder mehrere Berührungssensoren aufweisen, wie ein kapazitives Multi-Touch-Raster oder Ähnliches. In diesen Ausführungsformen kann die Anzeige 14 sowohl Krafteingaben als auch Positions- oder Berührungseingaben erkennen.
In noch anderen Ausführungsformen kann die Kraftsensorvorrichtung in eine Mobilcomputervorrichtung, wie ein Smartphone, integriert sein. 1C ist eine perspektivische Ansicht eines Smartphones, das die Kraftsensorvorrichtung aufweist. Bezugnehmend auf 1C kann das Smartphone 10 eine Anzeige 14 und einen Rahmen oder ein Gehäuse 16 aufweisen, der bzw. das einen Umfang der Anzeige 14 im Wesentlichen umgibt. In der in 1C dargestellten Ausführungsform kann die Kraftsensorvorrichtung in die Anzeige 14 integriert sein. Ähnlich der in 1B dargestellten Ausführungsform kann, wenn die Kraftsensorvorrichtung in die Anzeige 14 integriert ist, die Anzeige 14 eine oder mehrere Positions- oder Berührungssensorvorrichtungen zusätzlich zur Kraftsensorvorrichtung aufweisen.
Die Kraftsensorvorrichtung wird nun ausführlicher erörtert. 2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung, vorgenommen entlang Linie 2-2 in 1A. Bezugnehmend auf 2 kann die Kraftsensorvorrichtung 18 eine Eingabeoberfläche 20, eine erste Sensorplatte 22, eine Abstandsschicht 24, eine zweite Sensorplatte 26 und ein Substrat 28 aufweisen.
Wie vorstehend im Bezug auf 1A-1C erläutert, kann die Eingabeoberfläche 20 eine Außenoberfläche (oder eine Oberfläche, die mit einer Außenoberfläche kommuniziert) des Trackpads 12, der Anzeige 14 oder anderer Abschnitte (wie des Gehäuses) der Rechenvorrichtung 10 bilden. In einigen Ausführungsformen kann die Eingabeoberfläche 20 mindestens teilweise lichtdurchlässig sein. Zum Beispiel in Ausführungsformen, in denen die Kraftsensorvorrichtung 18 in einen Abschnitt der Anzeige 14 integriert ist.
Die Sensorplatten 22, 26 können so konfiguriert sein, dass sie einen oder mehrere Parameter erfassen, die mit einer Eingabekraft korreliert werden können. Zum Beispiel können die Sensorplatten 22, 26 einen oder mehrere kapazitive Sensoren aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass auf der Grundlage der zu erfassenden Parameter eine der Sensorplatten 22, 26 möglicherweise keine Sensorelemente aufweist, aber als Abschirmung für die anderen Sensorplatten 22, 26 dient. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Kraftsensorvorrichtung 18 gegenseitige Kapazität nutzen, um Eingaben in die Eingabeoberfläche 20 zu erfassen, und somit kann lediglich eine einzelne Sensorplatte erforderlich sein. Eine Abschirmungsschicht kann dann verwendet werden, um die Sensorplatte von Geräusch abzuschirmen.
Die Abstandsschicht 24 oder der komprimierbare Spalt kann zwischen den zwei Sensorplatten 22, 26 oder zwischen einer einzelnen Sensorplatte 22, 26 und einer Abschirmplatte angeordnet sein. Die Abstandsschicht 24 kann ein oder mehrere verformbare oder komprimierbare Materialien aufweisen. Die Abstandsschicht 24 kann so konfiguriert sein, dass sie in mindestens einer Abmessung komprimiert wird oder variiert, wenn die Eingabeoberfläche 20 von einem Benutzer nach unten gedrückt oder zwangsgeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Abstandsschicht 24 Luftmoleküle (z. B. einen Luftspalt), Schaumstoffe, Gele oder Ähnliches aufweisen. Da die Abstandsschicht 24 die zwei Sensorplatten 22, 26 voneinander trennen kann (oder eine der Sensorplatten 22, 26 von der Eingabeoberfläche 18 trennen kann), wenn die Abstandsschicht 24 aufgrund einer Benutzereingabe komprimiert wird, variiert der Abstand zwischen den zwei Sensorplatten 22, 26 (oder der Abstand zwischen einer der Sensorplatten und der Eingabeoberfläche). Die Variation im Trennabstand kann eine korrelierte Änderung in einem von den Sensorplatten 22, 26 erfassten Wert (wie einem Kapazitätswert) hervorrufen. Diese Variation kann verwendet werden, um eine Benutzereingabekraft auf die Eingabeoberfläche zu schätzen.
Das Substrat 28 kann im Wesentlichen jede Stützoberfläche sein, wie ein Abschnitt einer gedruckten Leiterplatte, des Gehäuses 16 oder des Rahmens oder Ähnliches. Außerdem kann das Substrat 28 so konfiguriert sein, dass es eine oder mehrere Seiten der Sensorvorrichtung 18 umgibt oder mindestens teilweise umgibt.
3 ist eine erste Konzeptzeichnung eines Querschnitts einer Vorrichtung zum Erfassen von Kraft durch Kapazitätsänderungen, vorgenommen entlang Linie 3-3 in 1B. Wie vorstehend kurz erörtert, kann die Kraftsensorvorrichtung 18 in eine mobile elektronische Vorrichtung integriert sein, wofür Beispiele ein Mobiltelefon, einen Computer, eine Tablet-Computervorrichtung, ein Gerät, eine Fahrzeug-Instrumententafel, eine Eingabevorrichtung, eine Ausgabevorrichtung, Uhr und so weiter einschließen. Im Allgemeinen sind Messungen, Abmessungen und dergleichen, die hierin bereitgestellt sind (ob nun innerhalb der Patentschrift oder der Figuren) nur als Beispiele gedacht; diese Zahlen können zwischen Ausführungsformen variieren, und es ist nicht erforderlich, dass eine beliebige einzelne Ausführungsform Elemente aufweist, die den beispielhaften Abmessungen und/oder Messungen hierin entsprechen. Gleichermaßen sollen die verschiedenen Ansichten und Anordnungen, die in den Figuren dargestellt sind, bestimmte mögliche Anordnungen von Elementen zeigen; andere Anordnungen sind möglich.
In einer Ausführungsform können eine kraftempfindliche Vorrichtung und System einen Vorrichtungsrahmen, wie das Gehäuse 16, aufweisen, der einen Satz von Schaltkreisen und Datenelementen umschließt, wie mindestens teilweise bezugnehmend auf 9A und 9B beschrieben. In einigen Ausführungsformen können die Schaltkreise und Datenelemente ein Abdeckglas- (CG-) Element, einen Anzeigestapel und eine oder mehrere Kapazitätssensorschichten, wie hierin beschrieben, aufweisen. Das Abdeckglas- (CG-) Element und der Anzeigestapel könenn im Bezug auf die angelegte Kraft flexibel sein. Dies kann die Wirkung haben, dass die kraftempfindliche Vorrichtung ein Maß der Kapazität im Bezug auf Oberflächenbiegung bestimmen kann und eine Menge und eine Stelle der angelegten Kraft als Reaktion darauf bestimmen kann. Im Wesentlichen, wenn sich die Oberfläche des Abdeckglases biegt, kann der komprimierbare Spalt (z. B. der Abstand zwischen der Sensorplatte oder den kapazitiven Sensorelementen) abnehmen, was zu einem Anstieg in der Kapazität, die an einer bzw. einem oder beiden der Platten/Elemente gemessen wird. Dieser Anstieg in der Kapazität kann mit einer Kraft korreliert werden, die die Oberflächenbiegung hervorruft, wie ausführlicher an anderer Stelle hierin beschrieben.
In einer Ausführungsform ist das Abdeckglaselement mit einem Rahmen, wie dem Gehäuse 16, bei der Berührungsvorrichtung gekoppelt, wie einem Gehäuse aus Metall, Elastomer, Kunststoff, einer Kombination davon oder einer anderen Substanz. In solchen Fällen kann der Rahmen für die Berührungsvorrichtung ein Fach aufweisen, an dem das Abdeckglaselement über dem Schaltkreis für die Berührungsvorrichtung angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Rahmen ein Fach aufweisen, an dem ein Rand des Abdeckglaselements positioniert ist, wobei mindestens ein Teil des Rests des Abdeckglaselements über dem Schaltkreis für die Berührungsvorrichtung positioniert ist. In diesem Kontext bezieht sich „über“ dem Schaltkreis auf eine Positionierung über dem Schaltkreis, wenn die Anzeige für die Berührungsvorrichtung für einen Benutzer über der Berührungsvorrichtung positioniert ist.
Bezugnehmend auf 3A berührt in einer Ausführungsform ein Benutzer eine Vorrichtung, wie wenn ein Finger 105 eines Benutzers oder ein anderer Gegenstand Kraft (im Bezug auf einen Pfeil in 1 dargestellt) auf ein Abdeckglaselement 110, die Eingabeoberfläche 12 oder ein anderes Element der Vorrichtung ausübt. Zum Beispiel, wie hierin beschrieben, kann der Finger des Benutzers 105 Kraft auf das Abdeckglaselement 110 an einer oder mehreren Stellen, an denen das Abdeckglaselement 110 auch einen Berührungssensor (nicht dargestellt) aufweist, ausüben oder kann Kraft auf das Abdeckglaselement 110 an einer oder mehreren Stellen, an denen das Abdeckglaselement 110 keinen Berührungssensor aufweist, ausüben.
In einer Ausführungsform weist das Abdeckglaselement 110 eine relativ lichtdurchlässige oder transparente (an den meisten Stellen) Substanz auf, die in der Lage ist, den Schaltkreis für die Berührungsvorrichtung von umgebenden Gegenständen zu isolieren. Zum Beispiel können Glas, behandeltes Glas, Kunststoff, Diamant, Saphir und andere Materialien als solche Substanzen dienen. In einer Ausführungsform ist das Abdeckglaselement 110 über den Vorrichtungsschaltkreisen positioniert, einschließlich einer Klebstoffschicht 115. In einigen Ausführungsformen kann der Rand der Klebstoffschicht 115 einen Rand des sichtbaren Abschnitts der Anzeige markieren.
In einer Ausführungsform ist die Klebstoffschicht 115 im Wesentlichen lichtdurchlässig oder transparent. Dies kann bewirken, dass ein Satz von Anzeigeschaltkreisen dem Benutzer eine Anzeige ohne Interferenz bereitstellt. In einer Ausführungsform ist die Klebstoffschicht 115 über einem Satz von Anzeigeschaltkreisen 120 positioniert.
In einer Ausführungsform stellen die Anzeigeschaltkreise 120 dem Benutzer eine Anzeige, wie eine GUI oder eine Anwendungsprogrammanzeige bereit, obwohl es sich verstehen sollte, dass ein Teil der Anzeigeschaltkreise 120 einem integrierten Schaltkreis dient, der in der Regel für einen Benutzer nicht sichtbar ist und der keine sichtbare Ausgabe von einem Benutzer bereitstellt. Ein solcher Bereich kann zum Beispiel links vom Rand der Klebstoffschicht 115 sein (im Bezug auf die Ausrichtung von 3A). In einer Ausführungsform sind die Anzeigeschaltkreise 120 über einer Hintergrundbeleuchtungseinheit (BLU) 125 angeordnet.
In einer Ausführungsform stellt die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 eine Hintergrundbeleuchtung für die Anzeigeschaltkreise 120 bereit. Eine Stützstruktur 145 kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 und/oder die Anzeige 120 stützen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung einen komprimierbaren Spalt 135 oder eine Abstandsschicht bereitstellen, der bzw. die ein Teil eines grö-ßeren Sensorspalts 137 ist, der einen Abstand zwischen den zwei kapazitiven Sensorelementen 140a, 140b ist. Zum Beispiel kann der komprimierbare Spalt 135 einen Luftspalt, einen Spalt, der mindestens teilweisemit einer komprimierbaren Substanz (wie einer Substanz mit einer Poissonzahl von weniger als ungefähr 0,48) oder einen Spalt, der mindestens teilweise mit einer komprimierbaren Struktur gefüllt ist, einschließen.
Wie in 3A dargestellt, kann eine angelegte Kraft (im Bezug auf den Pfeil dargestellt) bewirken, dass das Abdeckglaselement 110 oder ein anderes Vorrichtungselement Oberflächenbiegung aufweist. Dies kann bewirken, dass ein oder mehrere Elemente in der Vorrichtung aufgrund der angelegten Kraft näher zusammengebracht werden. Wie hierin beschrieben, kann ein Kraftsensor, der eine oder mehrere kapazitive Änderungen erkennt oder misst, eine Menge und eine Stelle der angelegten Kraft auf der Grundlage dieser kapazitiven Änderungen bestimmen.
Kurz, ein Kraftsensor kann ein oder mehrere Sensorelemente, wie einen kapazitiven Sensor, aufweisen.
In einer Ausführungsform und erneut bezugnehmend auf 3A kann der komprimierbare Spalt 135 oder Sensorspalt an einer oder mehreren von verschiedenen Positionen in der Vorrichtung angeordnet sein. Einige Beispiele: (A) Der komprimierbare Spalt 135 kann über den Anzeigeschaltkreisen 120, wie unter dem Abdeckglaselement 110, unter der Klebstoffschicht 115 und über den Anzeigeschaltkreisen 120 angeordnet sein; (B) der komprimierbare Spalt 135 kann unter mindestens einem Abschnitt der Anzeigeschaltkreise 120, wie unter einem Polarisatorelement, wie hierin beschrieben, angeordnet sein. In solchen Fällen kann der Polarisator ein Teil der Anzeigeschaltkreise sein; und (C) der komprimierbare Spalt 135 kann unter der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 und über der Mittelplatte 130 angeordnet sein. Es sollte sich verstehen, dass ein komprimierbarer Spalt irgendwo anders in der Vorrichtung angeordnet sein kann, und so sind die vorstehenden nur Beispiele für Stellen.
In einer Ausführungsform kann der Kraftsensor ein oder mehrere Kapazitätssensorelemente 140a und 140b aufweisen, die so angeordnet sind, dass eine Menge der Kapazitätsänderung infolge von Oberflächenbiegung bestimmt wird. Das Kapazitätssensorelement 140a und 140b kann Funktionen von entweder gegenseitiger Kapazität oder Selbstkapazität, wie hierin beschrieben, aufweisen. Wenn das Kapazitätssensorelement 140a und 140b Funktionen gegenseitiger Kapazität aufweist, kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b in Treiber-/Erfassungs-Reihen/- Spalten, wie hierin beschrieben, angeordnet sein. Somit können Kapazitätssensorelemente in einer Reihe von Konfigurationen angeordnet sein, einschließlich linear, in einer Gruppierung oder in unregelmäßigen Intervallen. Bezugnahmen hierin auf ein „kapazitives Sensorelement“ sollen generell auch mehrere kapazitive Sensorelemente in einer geeigneten Konfiguration einschließen.
Obwohl bestimmte Fig. (wie 3A und 3B) das kapazitive Sensorelement als an einem Rand einer sichtbaren Anzeige endend darstellen, sollte es sich verstehen, dass das kapazitive Sensorelement in einen Grenzbereich, über einen Rand der sichtbaren Anzeige hinaus verlaufen kann, um Krafterfassung in einem solchen Bereich bereitzustellen. 3C zeigt eine solche Ausführungsform. Im Allgemeinen endet der sichtbare Abschnitt der Anzeige an oder nahe dem Rand des Klebstoffs 115.
In einigen Ausführungsformen kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b mindestens Abschnitte aufweisen, die im Wesentlichen undurchsichtig oder lichtdurchlässig oder transparent sind, wie hierin beschrieben. Wenn mindestens ein Abschnitt des Kapazitätssensorelements 140a und 140b über der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 positioniert ist, sind diese Abschnitte im Wesentlichen lichtdurchlässig oder transparent.
Im Allgemeinen können in einer Ausführungsform ungefähr 100 Pond, die an die Vorderseite des Abdeckglases angelegt werden, bewirken, dass der Sensorspalt 137 zwischen Elementen 140a und 140b in der Abmessung um ungefähr 1,6 Mikrometer abnimmt. Gleichermaßen kann eine an das Abdeckglas angelegte Kraft nach oben oder nach außen bewirken, dass der Sensorspalt 137 in der Abmessung zunimmt. Es sollte sich verstehen, dass das genaue Verhältnis von Kraft zu Änderung im Sensorspalt 137 zwischen Ausführungsformen variieren kann, und die hierin bereitgestellten Zahlen dienen nur als Beispiel. Es sollte sich auch verstehen, dass der Sensorspalt 137 intermediäre Elemente zwischen den Sensorelementen 140a und 140b aufweisen kann; das heißt, es muss nicht der gesamte Spalt nur Luft sein.
Unabhängig davon bewegen sich, wenn der Sensorspalt 137 abnimmt, die kapazitiven Sensorelemente näher zueinander, und somit kann die zwischen den Elementen 140a, 140b gemessene Kapazität zunehmen. In einem System mit gegenseitiger Kapazität, das mehrere Ebenen kapazitiver Sensorelemente einsetzt, wie in 3A dargestellt, kann diese Änderung in der gegenseitigen Kapazität aus einer Änderung im Abstand zwischen zwei kapazitiven Sensorelementen herrühren, zum Beispiel aufgrund einer Oberflächenbiegung des Abdeckglases oder einer anderen Oberfläche, auf die eine Kraft ausgeübt wird. Dementsprechend, wenn sich der Abstand mit der auf das Abdeckglas ausgeübten Kraft ändert, kann die Änderung in der gegenseitigen Kapazität mit einer ausgeübten Kraft korreliert werden, um die Änderung in Abstand/Oberflächenbiegung zu erzeugen.
In einer Ausführungsform kann der Kraftsensor eine piezoelektrische Folie (nicht dargestellt) aufweisen. Dies kann bewirken, dass die Piezo-Folie eine elektrische Ladung (oder eine andere elektromagnetische Wirkung) infolge von Oberflächenbiegung erzeugt. Dies kann bewirken, dass das Kapazitätssensorelement 140a und 140b eine beliebige Änderung in der elektrischen Ladung erfassen und eine Menge und eine Stelle von Oberflächenbiegung bestimmen kann. Dies kann bewirken, dass der Kraftsensor eine Menge und eine Stelle von angelegter Kraft, die für diese Oberflächenbiegung sorgt, bestimmen kann.
In einer Ausführungsform können die Menge und die Stelle der Oberflächenbiegung im Bezug auf die Oberfläche der Vorrichtung verteilt werden, wie im Bezug auf eine verwendbare Oberfläche des Abdeckglaselements 110, und können auf eine oder mehrere Stellen reagieren, wo eine Kraft (wie durch den Finger des Benutzers) an die Oberfläche der Vorrichtung angelegt wird. Mindestens ein Beispiel einer „Wärmekarte“ von Oberflächenbiegung ist im Bezug auf 5 dargestellt.
In einer Ausführungsform kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b in einen Vorrichtungsschaltkreis integriert sein, der zur Berührungserfassung vorhanden ist. Dies würde bewirken, dass Schaltkreise zur Erkennung und Messung angelegter Kraft zusammen mit Schaltkreisen zur Berührungserkennung integriert werden können.
SELBSTKAPAZITÄT. Es sollte sich verstehen, dass eines der kapazitiven Sensorelemente 140a, 140b durch eine Erdungs- oder Abschirmungsschicht ersetzt werden kann. Durch Ersetzen eines der kapazitiven Sensorelemente durch eine Abschirmungsschicht kann die Vorrichtung einen selbstkapazitiven Kraftsensor einsetzen. 3B veranschaulicht eine solche Ausführungsform. Wie dargestellt, können kapazitive Sensorelemente 140 an oder benachbart zu einer Mittelplatte 130 oder einer anderen Stützstruktur angeordnet sein, die relativ immobil im Bezug auf einen Rahmen oder ein Gehäuse der elektronischen Vorrichtung ist. Zum Beispiel kann das Element auf einer Graphitschicht oder einem anderen Substrat 133 und/oder innerhalb des flexiblen Schaltkreises 131, an der Mittelplatte befestigt, angeordnet sein. Es sollte sich verstehen, dass die kapazitiven Sensorelemente nicht innerhalb eines flexiblen Substrats 131 angeordnet sein müssen, obwohl dies in 3B dargestellt und nachstehend ausführlicher im Bezug auf 3D erörtert ist. Das kapazitive Sensorelement 140 kann seine Kapazität im Bezug auf die Erdungsschicht 155 messen.
Auf das Abdeckglas 110 ausgeübte Kräfte verursachen generell, dass der Anzeigestapel unter dem Glas nach unten bewegt wird, mindestens in einem geringen Ausmaß. Dementsprechend kann der Abstand zwischen der Erdungsschicht 155 und dem kapazitiven Sensorelement 140a abnehmen, was wiederum bewirken kann, dass die von dem kapazitiven Sensorelement gemessene Kapazität zunimmt. Gleichermaßen kann sich, wenn eine Kraft von dem Abdeckglas gelöst wird, die Erdungsschicht 155 von dem kapazitiven Sensorelement 140 weg bewegen, und so kann die gemessene Kapazität abnehmen. Diese Kapazitätsänderungen ergeben sich generell aus der Kraft, die auf das Abdeckglas ausgeübt wird, zum Beispiel mit dem Finger 105 eines Benutzers. Dementsprechend können Ausführungsformen, die ein selbstkapazitives Sensorsystem einsetzen, wie generell in 1B dargestellt, die an einem gegebenen kapazitiven Sensorelement 140 gemessene Kapazität mit einer bestimmten Kraft, die auf das Abdeckglas ausgeübt wird, korrelieren.
Zudem kann die Erdungsschicht 155 das kapazitive Sensorelement von externem Geräusch, Übersprechen und parasitären Kapazitäten abschirmen. Die Erdungsschicht kann passiv oder aktiv spannungsgetrieben sein, abhängig von der Ausführungsform.
In anderen Ausführungsformen können die Positionen der Erdungsschicht 155 und des kapazitiven Sensorelements 140 umgekehrt sein, so dass eine an das Abdeckglas ausgelegte Kraft das kapazitive Sensorelement bewegen kann, während die Massefläche immobil bleibt. Ansonsten ist der Betrieb einer solchen Ausführungsform generell der gleiche wie vorstehend beschrieben.
Obwohl Ausführungsformen im Bezug auf eine Anzeige und ein Abdeckglas erörtert wurden, sollte es sich verstehen, dass alternative Ausführungsformen eines oder beide Elemente weglassen können. Zum Beispiel kann das Abdeckglas von einer Trackpad-Oberfläche ersetzt werden, und der Anzeigestapel kann weggelassen werden, während die Erdungsschicht an einer Unterseite der Trackpad-Oberfläche befestigt ist. Eine solche Ausführungsform würde so funktionieren, dass Kraft, die auf die Oberfläche des Trackpads ausgeübt wird, gemessen (oder genauer: geschätzt) wird.
Anordnung kapazitiver Sensorelemente.
3D ist eine schematische Querschnittsexplosionsansicht eines Abschnitts von 3C, die generell gewisse Details eines flexiblen Substrats zeigt, in dem sich ein oder mehrere kapazitive Sensorelemente 140 befinden können. Es sollte sich verstehen, dass die kapazitiven Sensorelemente 140 generell analog zu den Elementen 140a, 140b sein können; in einigen Ausführungsformen kann die in 3D gezeigte Struktur mit einem oder beiden Sätzen kapazitiver Sensorelemente 140a, 140b verwendet werden. Gleichermaßen kann diese Struktur in im Wesentlichen jeder hierin erörterten Ausführungsform eingesetzt werden.
Ein flexibles Substrat 131 kann aus einer Vielfalt von Schichten gebildet sein, wie generell in 3D dargestellt. Eine oder mehrere Stützschichten 160 können verschiedene Bereiche des flexiblen Substrats 131 definieren. Diese Stützschichten können zum Beispiel eine obere und eine untere Oberfläche des flexiblen Substrats sowie eine Innenschicht bilden. In bestimmten Ausführungsformen können die Stützschichten aus einem dielektrischen Material gebildet sein und sind in der Regel flexibel. Es sollte sich verstehen, dass die Stützschichten variierende Abmessungen aufweisen können oder alle die gleichen oder ähnliche Abmessungen aufweisen können.
Eine Gruppierung kapazitiver Sensorelemente 140 kann zwischen zwei Stützschichten 160 des flexiblen Substrats 131 angeordnet sein. Zum Beispiel und wie in 3D dargestellt, können die kapazitiven Sensorelemente zwischen der oberen und der mittleren Stützschicht angeordnet sein. Eine Abschirmung 165 kann zwischen der mittleren und der unteren Stützschicht 160 angeordnet sein. Die Abschirmung kann teilweise oder vollständig die kapazitiven Sensorelemente 140 von Geräusch, Übersprechen, parasitären Kapazitäten und dergleichen abschirmen.
In einigen Ausführungsformen kann die Position der Abschirmung 165 und der Gruppierung kapazitiver Sensorelemente 140 umgekehrt sein. Wenn zum Beispiel das flexible Substrat unter der Anzeige 120 angeordnet ist, wie unter oder benachbart zu einer Dünnfilmtransistorschicht, die an einer Unterseite der Anzeige gemustert ist, kann die Abschirmung 160 den oberen Hohlraum oder die obere offene Schicht innerhalb des flexiblen Schaltkreises belegen, und die kapazitiven Sensorelemente 140 können den unteren Hohlraum oder die untere offene Schicht belegen. Diese Anordnung kann zum Beispiel bei den kapazitiven Sensorelementen 140b verwendet werden.
3E ist eine Draufsicht einer beispielhaften Gruppierung kapazitiver Sensorelemente 140. Es sollte sich verstehen, dass 3E nicht maßstabsgerecht ist und nur veranschaulichend sein soll.
Im Allgemeinen können die kapazitiven Sensorelemente 140 in einer Gruppierung (hier als Raster dargestellt) einer gewünschten Form und/oder Grö-ße angeordnet sein. Jedes kapazitive Sensorelement 140 ist über seinen eigenen zugeordneten Signalleiter 180 mit einem integrierten Schaltkreis 175 verbunden, der die Ausgabe des kapazitiven Sensorelements empfängt und zum Beispiel diese Ausgabe verarbeiten kann, um sie mit einer Kraft, die auf ein Abdeckglas oder eine andere Oberfläche ausgeübt wird, zu korrelieren. Der integrierte Schaltkreis 175 kann zum Beispiel eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten zur Durchführung solcher Vorgänge aufweisen. Es sollte sich verstehen, dass der integrierte Schaltkreis 175 remote von der kapazitiven Sensorgruppierung angeordnet sein kann und im Wesentlichen entlang einer beliebigen Achse davon verschoben werden kann. Dementsprechend dient die Positionierung des integrierten Schaltkreises 175 lediglich Beispielzwecken.
Die Gruppierung kapazitiver Sensorelemente kann in der Position oder den Positionen, die durch die kapazitiven Sensorelemente 140a, 140b in 3A-3C dargestellt sind, und gleichermaßen irgendwo anders, wo ein kapazitives Sensorelement in diesem Dokument gezeigt oder erörtert ist, angeordnet sein.
Jedes kapazitive Sensorelement 140 dient effektiv zum Erfassen einer Kapazitätsänderung aufgrund einer Oberflächenbiegung direkt über der Fläche davon. Wie vorstehend erwähnt, kann diese Kapazitätsänderung mit einer Kraft korreliert werden, die wiederum als Eingabe für eine elektronische Vorrichtung verwendet werden kann. Im Allgemeinen kann die Rasterung der Gruppierung hinsichtlich einer Kraft variiert werden, indem der Anstand zwischen kapazitiven Sensorelementen 140, die Größe der Elemente oder beides variiert wird. Es sollte sich verstehen, dass es nicht erforderlich ist, dass der Abstand zwischen Elementen und/oder die Größe der Elemente in einer beliebigen Ausführungsform konstant bleiben. Somit können einige Ausführungsformen Bereiche aufweisen, wo die kapazitiven Sensorelemente kleiner und/oder näher zusammen angeordnet sind als in anderen Bereiche. Dies kann eine Oberfläche für eine elektronische Vorrichtung bereitstellen, die eine variable Rasterung der Kraft über ihre Fläche aufweist.
Kapazitätssensorelemente
4A zeigt eine andere Querschnittskonzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen. In den Ausführungsformen von 4A-4D können kapazitive Sensorelemente in einen Anzeigestapel integriert sein, können jedoch generell auf ähnliche Weisen wie den vorstehend beschriebenen betrieben werden. Obwohl die Ausführungsformen von 4A-4D generell im Bezug auf eine gegenseitig kapazitive Anordnung beschrieben sein können, kann ferner ein beliebiges der kapazitiven Sensorelemente 140a, 140b durch eine Erdungsschicht ersetzt werden.
In einer Ausführungsform kann eine Vorrichtung zur Krafterfassung das Abdeckglaselement 110, ein erstes Rahmenelement 205, ein zweites Rahmenelement 210, einen ersten Spaltabstand 215, die Anzeigeschaltkreise 120, die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125, einen zweiten Spaltabstand 220 und die Mittelplatte 130 aufweisen. Das erste Rahmenelement 205 kann an einem Rand (wie um einen Umfang) der Vorrichtung angeordnet sein, wodurch die Elemente der Vorrichtung gestützt werden. Das zweite Rahmenelement 210 kann an einem Rand (wie um einen Umfang) des Abdeckglaselements 110 angeordnet sein, wodurch das Abdeckglaselement 110 gestützt wird. Der erste Spaltabstand 215 kann um einen Umfang des Abdeckglaselements 110 angeordnet sein, wodurch eine Abstandsmenge um einen Umfang der Anzeigeschaltkreise 120 bereitgestellt wird. Der zweite Spaltabstand 220 kann zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 und der Mittelplatte 130 angeordnet sein, wodurch eine Abstandsmenge unter dem Abdeckglaselement 110 bereitgestellt wird, zum Beispiel um Oberflächenbiegung zu ermöglichen. Wie vorstehend erwähnt, kann der zweite Spaltabstand 220 komprimierbar sein, wie zum Beispiel einen komprimierbaren Spalt 135, einen Spalt, der mindestens teilweise mit einer komprimierbaren Substanz gefüllt ist, oder einen Spalt, der mindestens teilweise mit einer komprimierbaren Struktur gefüllt ist, wie hierin beschrieben, aufweisen.
In einer Ausführungsform können die Anzeigeschaltkreise 120 einen Polarisator 225a aufweisen, der unter dem Abdeckglaselement 110 angeordnet sein kann und eine Dicke von ungefähr 70 Mikrometern aufweisen kann (obwohl es möglich ist, dass der Polarisator 225a eine erheblich andere Dicke, wie ungefähr 150 Mikrometer, aufweist). Die Anzeigeschaltkreise 120 können einen internen komprimierbaren Spalt 225b aufweisen (der zum Beispiel den komprimierbaren Spalt 135 umfassen könnte), der unter dem Polarisator 225a angeordnet sein kann und eine Dicke von ungefähr 150 Mikrometern aufweisen kann. Die Anzeigeschaltkreise 120 können eine einschichtige Indiumzinnoxid- („SITO-“) Schicht 225c aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das SITO unter dem internen komprimierbaren Spalt 225b und über der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen kann ein zweischichtiges Indiumzinnoxid („DI-TO“) anstelle von SITO verwendet werden.
In einer Ausführungsform können die Anzeigeschaltkreise 120 ein Abstandselement 230 aufweisen, das seitlich von dem internen komprimierbaren Spalt 225b angeordnet ist. Das Abstandselement 230 kann eine erste Klebstoffschicht 235a, einen Metall-L-Rahmen 235b und eine zweite Klebstoffschicht 235c aufweisen. Die erste Klebstoffschicht 235a kann unter Schaltkreisstrukturen angeordnet sein, die direkt über den Anzeigeschaltkreisen 120 sind, und können eine Dicke von ungefähr 25 Mikrometern aufweisen. Der Metall-L-Rahmen 235b kann unter der ersten Klebstoffschicht 235a angeordnet sein und kann eine Dicke von ungefähr 170 Mikrometern aufweisen. Die zweite Klebstoffschicht 235c kann unter dem Metall-L-Rahmen 235b und über der SITO-Schicht 225c angeordnet sein und kann eine Dicke von ungefähr 25 Mikrometern aufweisen. Das Abstandselement kann bewirken, dass Elemente über und unter dem Abstandselement so angeordnet sind, dass der interne komprimierbare Spalt 225b offen bleibt, um Oberflächenbiegung zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b über bzw. unter dem internen komprimierbaren Spalt 225b angeordnet sein. Eine obere Schicht davon 140a kann über dem Polarisator 225a angeordnet sein, während eine untere Schicht davon 140b unter dem internen komprimierbaren Spalt 225b und über der SITO-Schicht 225c angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben, kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b so angeordnet sein, dass Indiumzinnoxid (ITO) verwendet wird, und kann so angeordnet sein, dass ein Signal unter Verwendung von entweder gegenseitiger Kapazität oder Selbstkapazität bereitgestellt wird.
Als erstes Beispiel, wenn das Kapazitätssensorelement 140a und 140b zur Verwendung gegenseitiger Kapazität angeordnet ist, können die obere Schicht davon 140a und die untere Schicht davon 140b so angeordnet sein, dass Treiberelemente bzw. Sensorelemente verwendet werden. In solchen Fällen kann die obere Schicht davon 140a die Treiberelemente aufweisen, während die untere Schicht davon 140b die Sensorelemente aufweisen würde, oder umgekehrt. In solchen Fällen können die Treiberelemente einen Satz von Reihen aufweisen, und die Sensorelemente können einen Satz von Spalten aufweisen, oder umgekehrt. Wenn die Treiberelemente und Sensorelemente in Reihen und Spalten angeordnet sind, können sich die Reihen und Spalten in einem Satz von Kraftsensorelementen überschneiden, von denen jedes auf angelegte Kraft in einem Bereich des Abdeckglaselements 110 reagiert. Der kraftempfindliche Bereich kann jede Form oder Größe aufweisen.
4B zeigt eine zweite Querschnittskonzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen. Im Allgemeinen stellt 4B eine Ausführungsform mit einem zweiten Abstandselement 240 anstelle des vorstehend genannten L-Rahmens 235b sowie eine andere Struktur zum Verbinden bestimmter Elemente der Anzeigeschaltkreise 120 dar.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zur Krafterfassung das Abdeckglaselement 110, das erste Rahmenelement 205, das zweite Rahmenelement 210, den ersten Spaltabstand 215, den zweiten Spaltabstand 220, die Anzeigeschaltkreise 120, die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 und die Mittelplatte 130 aufweisen. Das erste Rahmenelement 205, das zweite Rahmenelement 210, der erste Spaltabstand 215 und der zweite Spaltabstand 220 können wie im Bezug auf 4A beschrieben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform können die Anzeigeschaltkreise 210 den Polarisator 225a, den internen komprimierbaren Spalt 225b und das Kapazitätssensorelement 140a und 140b aufweisen. Der Polarisator 225a, der interne komprimierbare Spalt 225b und das Kapazitätssensorelement 140a und 140b können wie im Bezug auf 4A beschrieben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein zweites Abstandselement 240 aufweisen, das auch seitlich von einem internen komprimierbaren Spalt 225b positioniert ist. Das zweite Abstandselement 240 kann ein Rastelement 245a, einen Klebstoff-Abstandhalter 245b und ein Ringband 245c aufweisen. Das Rastelement 245a kann einen Satz von Druckknöpfen aufweisen, die mit einem P-Gehäuse 231 der Vorrichtung verbunden sind. Der Klebstoff-Abstandhalter 245b kann einen Silikonkautschuk-Klebstoff aufweisen, in dem ein Satz von Kunststoff-Abstandskugeln angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Silikonkautschuk-Klebstoff im Bereich des intemen komprimierbaren Spalts 225b angeordnet sein. Das Ringband 245c kann unter dem Rastelement 245a und vorstehend der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b über bzw. unter dem internen komprimierbaren Spalt 225b angeordnet sein. Eine obere Schicht davon 140a kann über dem Polarisator 225a angeordnet sein, während eine untere Schicht davon 140b unter dem internen komprimierbaren Spalt 225b und über der SITO-Schicht 225c angeordnet ist, wie im Bezug auf 4A beschrieben.
4C zeigt eine dritte Querschnittskonzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zur Krafterfassung das Abdeckglaselement 110, das erste Rahmenelement 205, das zweite Rahmenelement 210, den ersten Spaltabstand 215, den zweiten Spaltabstand 220, die Anzeigeschaltkreise 120, die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 und die Mittelplatte 130 aufweisen. Das erste Rahmenelement 205, das zweite Rahmenelement 210, der erste Spaltabstand 215 und der zweite Spaltabstand 220 können wie im Bezug auf 4A beschrieben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform können die Anzeigeschaltkreise 210 den Polarisator 225a, den internen komprimierbaren Spalt 225b und das Kapazitätssensorelement 140a und 140b aufweisen. Der Polarisator 225a, der interne komprimierbare Spalt 225b und das Kapazitätssensorelement 140a und 140b können wie im Bezug auf 4A beschrieben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein drittes Abstandselement 250 aufweisen, das auch seitlich von einem internen komprimierbaren Spalt 225b positioniert ist. Das dritte Abstandselement 250 kann die erste Klebstoffschicht 235a, einen Metall-U-Rahmen 255 und die zweite Klebstoffschicht 235c aufweisen. Die erste Klebstoffschicht 235a kann wie im Bezug auf 4A beschrieben positioniert sein. Die zweite Klebstoffschicht 235c kann über der SITO-Schicht 225c angeordnet sein und kann eine Dicke von ungefähr 25 Mikrometern aufweisen. Der Metall-U-Rahmen 255 kann unter der ersten Klebstoffschicht 235a und über der zweiten Klebstoffschicht 235c angeordnet sein und kann einen oberen Abschnitt 255a, der angeordnet ist, wie der Metall-L-Rahmen 235b im Bezug auf 4A beschrieben ist, und einen unteren Abschnitt 255b, der über der SITO-Schicht 225c angeordnet ist, aufweisen.
In einer Ausführungsform, im Bezug auf das Kapazitätssensorelement 140a und 140b, kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 einen Satz von Folien aufweisen, die zwischen der oberen Schicht davon 140a und der unteren Schicht davon 140b angeordnet sein können, und kann einen Satz mehrerer interner komprimierbarer Spalte 225b aufweisen (die zusammen einen einzelnen internen komprimierbaren Spalt 225b bilden). Die mehreren internen komprimierbaren Spalte 225b können in der gesamten Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 verteilt sein und können eine Gesamtdicke von ungefähr 100 Mikrometer bis 200 Mikrometer aufweisen.
In einer Ausführungsform kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b über und unter der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 bzw. den mehreren internen komprimierbaren Spalten 225b angeordnet sein. Eine obere Schicht davon 140a kann über dem Polarisator 225a angeordnet sein, während eine untere Schicht davon 140b unter den mehreren internen komprimierbaren Spalten 225b und über der SITO-Schicht 225c angeordnet sein kann.
4D zeigt eine vierte Querschnittskonzeptzeichnung eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zur Krafterfassung das Abdeckglaselement 110, das erste Rahmenelement 205, das zweite Rahmenelement 210, den ersten Spaltabstand 215, den zweiten Spaltabstand 220, die Anzeigeschaltkreise 120, die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 und die Mittelplatte 130 aufweisen. Das erste Rahmenelement 205, das zweite Rahmenelement 210, der erste Spaltabstand 215 und der zweite Spaltabstand 220 können wie im Bezug auf 4A beschrieben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform können die Anzeigeschaltkreise 210 den Polarisator 225a, den internen komprimierbaren Spalt 225b und das Kapazitätssensorelement 140a und 140b aufweisen. Der Polarisator 225a, der interne komprimierbare Spalt 225b und das Kapazitätssensorelement 140a und 140b können wie im Bezug auf 4C beschrieben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 einen Satz von Folien aufweisen, die zwischen der oberen Schicht davon 140a und der unteren Schicht davon 140b angeordnet sein können, und kann einen Satz mehrerer interner komprimierbarer Spalte 225b aufweisen (die zusammen den internen komprimierbaren Spalt 225b bilden), wie im Bezug auf 4C beschrieben. Die mehreren internen komprimierbaren Spalte 225b können in der gesamten Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 verteilt sein und können eine Gesamtdicke von ungefähr 100 Mikrometer bis 200 Mikrometer aufweisen, wie im Bezug auf 4C beschrieben.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein viertes Abstandselement 260 aufweisen, das auch seitlich von einem internen komprimierbaren Spalt 225b positioniert ist. Das vierte Abstandselement 260 kann die erste Klebstoffschicht 235a, einen zweiten Metall-L-Rahmen 265 und die zweite Klebstoffschicht 235c einschließen. Die erste Klebstoffschicht 235a kann wie im Bezug auf 4A beschrieben positioniert sein. Die zweite Klebstoffschicht 235c kann über der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 positioniert sein und kann eine Dicke von ungefähr 25 Mikrometern aufweisen. Der zweite Metall-L-Rahmen 255 kann unter der ersten Klebstoffschicht 235a und über der zweiten Klebstoffschicht 235c positioniert sein und kann angeordnet werden, wie der Metall-L-Rahmen 235b im Bezug auf 4A beschrieben ist.
In einer Ausführungsform kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 eine Schichtstruktur 265 und eine Reflektorfolie 270 aufweisen. Die Schichtstruktur 265 kann ein erstes Dispergierelement 265a, ein Hintergrundbeleuchtungs-Glaselement 265b und ein zweites Dispergierelement 265b aufweisen. Das erste Dispergierelement 265a kann eine im Wesentlichen lichtdurchlässige oder transparente Substanz mit einer rauen Oberfläche und mit einer Dicke von ungefähr 100 Mikrometern aufweisen. Das Hintergrundbeleuchtungs-Glaselement 265b kann eine im Wesentlichen lichtdurchlässige oder transparente Substanz mit einer Dicke von ungefähr 300 Mikrometern, wie Glas oder wie eine der Substanzen, die für das Abdeckglaselement 110 verwendet werden, aufweisen. Das zweite Dispergierelement 265b kann eine im Wesentlichen lichtdurchlässige oder transparente Substanz mit einer Dicke von ungefähr 100 Mikrometern und mehreren (wie periodischen oder aperiodischen) Unebenheiten, die beim Dispergieren von Licht helfen können, aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Hintergrundbeleuchtungs-Glaselement 265b gemustertes Indiumzinnoxid (ITO) 331 oder eine andere leitfähige Beschichtung aufweisen. Der Reflektor 270 kann eine reflektierende Substanz aufweisen.
In einer Ausführungsform kann das Kapazitätssensorelement 140a und 140b so angeordnet sein, dass die untere Schicht davon 140b in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 angeordnet ist. Als erstes beispielhaft kann die untere Schicht davon 140b in die Hintergrundbeleuchtungseinheit 125 als einer oder mehrere laminierte Schaltkreise, wie Funktionen einer Lichtleiterplatte („LGP“) integriert sein. Die laminierten Schaltkreise können auf eine oder mehrere Arten angeordnet werden: (A) Die laminierten Schaltkreise können unter dem ersten Dispergierelement 265a und über dem Hintergrundbeleuchtungs-Glaselement 265b angeordnet werden. (B) Die laminierten Schaltkreise können angeordnet werden, indem das Hintergrundbeleuchtungs-Glaselement 265b in zwei oder mehr Teile unterteilt wird und die laminierten Schaltkreise zwischen den zwei oder mehr Teilen angelagert wird. (C) Die laminierten Schaltkreise können angeordnet werden, indem sie an einer Oberfläche des ersten Dispergierelements 265a angelagert werden. In solchen Fällen würden die laminierten Schaltkreise auf der rauen Oberfläche des ersten Dispergierelements 265a angeordnet. (D) Die laminierten Schaltkreise können angeordnet werden, indem sie an einer Oberfläche des ersten Dispergierelements 265a angelagert werden, wobei jedoch glatte Pfade in das erste Dispergierelement 265a geschnitten werden, so dass die laminierten Schaltkreise auf diesen glatten Pfaden angelagert werden.
Obwohl verschiedene alternative Vorrichtungen zur Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen beschrieben wurden, erkennen Fachleute nach dem Lesen dieser Anmeldung, dass es viele Alternativen gibt, die auch innerhalb des Umfangs und Geists der Offenbarung und der Erfindung liegen. In alternativen Ausführungsformen kann eine Menge der Oberflächenbiegung für eine Änderung des Abstands (und somit der Kapazität) zwischen Treiber- und Sensorschaltkreisen sorgen, wodurch die Oberflächenbiegung erkannt und lokalisiert werden kann.
In alternativen Ausführungsformen stellt eine laminierte piezo-aktive Folie (wie eine piezoelektrische Folie oder eine piezoresistive Folie) eine Ladung (oder einen Satz lokaler Ladungen) infolge von Oberflächenbiegung bereit, was einen kapazitiven Messschaltkreis mit der Fähigkeit, eine Menge und eine Stelle der Oberflächenbiegung zu bestimmen, bereitstellt. Zum Beispiel können die Menge und die Stelle der Oberflächenbiegung über den Körper der Vorrichtung verteilt sein, was bewirken kann, dass ein kapazitiver Messschaltkreis einen oder mehrere Punkte lokaler maximaler Oberflächenbiegung bestimmen kann, einschließlich einer Messung der Stärke dieser lokalen Maxima.
Kraftsensorelemente
5 zeigt eine erste Konzeptzeichnung eines Satzes von Kraftsensorelementen, die als kapazitive Sensorelemente 140a, 140b (oder anstelle davon) verwendet werden können.
REIHEN UND SPALTEN. In einer Ausführungsform können eine kraftempfindliche Vorrichtung und ein solches System einen Satz von Treiberspalten 305 und einen Satz von Erfassungsreihen 310 aufweisen. In alternativen Ausführungsformen können die Spalten erfasst und die Reihen angesteuert werden. Die Treiberspalten 305 sind mit einem oder mehreren Treibersignalen, wie von einem Treiberschaltkreis 315, gekoppelt. Zum Beispiel kann der Treiberschaltkreis 315 einen Zeitschaltkreis aufweisen, der nacheinander jede Treiberspalte 305 auswählt und diese Spalte für einen relativ kurzen Zeitraum ansteuert, wobei schließlich jede solche Treiberspalte 305 umlaufend ausgewählt wird. Ähnlich sind die Erfassungsreihen 310 mit einem oder mehreren Sensorempfängem, wie einem Erfassungsschaltkreis 320, gekoppelt. Zum Beispiel kann der Erfassungsschaltkreis 320 auch einen Zeitschaltkreis aufweisen, der nacheinander jede Erfassungsreihe 310 auswählt und diese Reihe für einen relativ kurzen Zeitraum erfasst, wobei schließlich jede solche Erfassungsreihe 310 umlaufend ausgewählt wird.
Dies kann bewirken, dass nacheinander jeder Schnittpunkt 325 von Reihe und Spalte (ein Beispiel eines „Kraftsensorelements“ 325) für einen relativ kurzen Zeitraum, relativ schnell, ausgewählt wird. Wenn zum Beispiel jedes Kraftsensorelement 325 ausreichend schnell ausgewählt wird, dass ein Benutzer die Zeit, zu der sie ausgewählt werden, nicht unterscheiden kann, kann es dem Benutzer so erscheinen, als würden alle Kraftsensorelemente 325 im Wesentlichen gleichzeitig erfasst werden.
Es sollte sich verstehen, dass alternative Ausführungsformen mehrere Kraftsensorelemente gleichzeitig und nicht nacheinander ansteuern können. Ferner können unterschiedliche Kraftsensorelemente 325 in unterschiedlichen Frequenzen und/oder Phasen, oder beides, angesteuert werden, damit mehrere Elemente gleichzeitig angesteuert werden können und Übersprechen oder andere Interferenz zwischen Sensorelementen minimiert werden kann.
11A-11C beschreiben generell eine Vielfalt von Zeitschemata zum Gebrauch in verschiedenen Ausführungsformen, wenn sie mit anderen angesteuerten Elementen, wie einer Anzeige und/oder einem anderen Sensorelement (wofür ein Beispiel ein Berührungssensor ist) in eine elektronische Vorrichtung integriert sind, und diese sind nachstehend ausführlicher beschrieben.
In einer Ausführungsform bestimmen die kraftempfindliche Vorrichtung und das solche System eine Menge der Kraft, die an das einzelne Kraftsensorelement 325 angelegt wird. Dies kann bewirken, dass eine Übersicht der angelegten Kraft bei jedem einzelnen Kraftsensorelement 325 erstellt wird, die hierin gelegentlich als „Heatmap“ bezeichnet wird. Zum Beispiel, wie in den beigefügten Figuren dargestellt, kann die Heatmap angelegter Kraft sowohl die Menge der angelegten Kraft wie auch die Stelle, an der die Kraft angelegt wird, zeigen.
Zum Beispiel kann eine Menge angelegter Kraft Fa an einer Anlegestelle [X, Y] eine wesentliche Menge erfasster Kraft Fs bereitstellen, sogar einen erheblichen Abstand entfernt von der Anlegestelle [Xa, Ya], wie bei einer Erfassungsstelle [Xs, Ys]. Dies kann daran liegen, dass eine erhebliche Oberflächenbiegung an der Erfassungsstelle [Xs, Ys] erkannt wird. In einer Ausführungsform kann eine kraftempfindliche Vorrichtung die angelegte Kraft Fa an der Anlegestelle [Xa, Ya] infolge der Heatmap erfasster Kräfte Fs an Erfassungsstellen [Xs, Ys] bestimmen. Zum Beispiel kann die kraftempfindliche Vorrichtung einen Satz lokaler Maxima erfasster Kräfte Fs an Erfassungsstellen [Xs, Ys] bestimmen und schlussfolgern, dass das lokale Maximum erfasster Kräfte Fs auch die Stelle und Menge der angelegten Kraft Fa ist.
In alternativen Ausführungsformen können einer oder mehrere Berührungssensoren auch beim Bestimmen einer Stelle, an der Kraft angelegt wird, infolge des Bestimmens einer Berührungsstelle helfen. Die Berührungssensoren können zum Beispiel eine Benutzerberührung an einer Eingabeoberfläche einer elektronischen Vorrichtung erkennen. Konkurrierend oder zusätzlich können einer oder mehrere Kraftsensoren bestimmen, dass eine Kraft an die Eingabeoberfläche angelegt wurde. Sofern eine Gesamtkraft und eine Stelle einer Berührung (oder von Berührungen, im Falle von multitouch-fähigen Berührungssensoren) bekannt sind, kann einer bestimmten Stelle auf einer Eingabeoberfläche eine Kraft, die einer Berührung entspricht, zugeordnet werden. Falls eine einzelne Berührung erkannt wird, kann die Kraft vollständig der Stelle der Berührung zugeordnet werden. Wenn mehrere Berührungsstellen erkannt werden, dann kann die Kraft gewichtet und durch eine Vielfalt von Wegen den verschiedenen Berührungsstellen zugeordnet werden. Zum Beispiel kann die erfasste Kraft in einem Abschnitt der Eingabeoberfläche größer sein als in einem anderen. Wenn eine Berührung in der Nähe dieses Abschnitts ist, kann ein Großteil einer Kraft der bestimmten Berührungsstelle zugeordnet werden. Ein Schwerpunkt der angelegten und erfassten Kräfte kann auch bestimmt werden, wenn eine Anzahl von Berührungsstellen bekannt ist, sofern in einer Ausführungsform angenommen werden kann, dass mindestens eine gewisse Menge Kraft auf jede berührte Stelle ausgeübt wird. Der Schwerpunkt kann verwendet werden, um den verschiedenen Berührungsstellen Kraft zuzuordnen, zum Beispiel auf der Grundlage der Abstände der Berührungsstellen vom Schwerpunkt. Jedoch können andere Arten des Zuordnens von Kraft zu einer oder mehreren Berührungsstellen, wie von einem oder mehreren Berührungssensoren gemessen, in alternativen Ausführungsformen eingesetzt werden.
NULLKALIBRIERUNG. In einer Ausführungsform kann die kraftempfindliche Vorrichtung eine Menge einer erkannten Oberflächenbiegung zu einer Zeit vor der Auslieferung der Vorrichtung an den Benutzer bestimmen. Zum Beispiel kann die menge der erkannten Oberflächenbiegung an jedem Kraftsensorelement 325 gemessen werden, wie bei der Herstellung der Vorrichtung bestimmt. Es kann vorkommen, dass, wenn keine Kraft an die Vorrichtung angelegt wird, noch eine gewisse gemessene Oberflächenbiegung an einem oder mehreren Kraftsensorelementen 325 gemessen wird. Als erstes Beispiel könnte es vorkommen, dass die Vorrichtung geringfügig gekrümmt ist, was bewirkt, dass Oberflächenbiegung der Krümmung gemessen würde. Als zweites Beispiel könnte es vorkommen, dass einer oder mehrere Sensoren in der Vorrichtung nicht gleich kalibriert sind, was bewirkt, dass Oberflächenbiegung von dem Sensor gemessen würde, auch wenn keine tatsächliche Oberflächenbiegung vorliegt.
In einer Ausführungsform kann die kraftempfindliche Vorrichtung Oberflächenbiegung messen, wenn bekannt ist, dass keine Kraft angelegt ist, und kann einen Versatz für jedes Kraftsensorelement 325 erzeugen, so dass die Messung für jedes Kraftsensorelement 325 null ist, wenn bekannt ist, dass keine Kraft angelegt ist. Ähnlich kann in einer Ausführungsform die kraftempfindliche Vorrichtung Oberflächenbiegung messen, wenn bekannt ist, dass eine bestimmte angelegte Kraft vorhanden ist, wie wenn ein bekanntes Gewicht an einer bekannten Stelle auf der Oberfläche der Vorrichtung angelegt wird.
In einer Ausführungsform kann die kraftempfindliche Vorrichtung auf Oberflächenbiegung reagieren, auch wenn keine Kraftsensorelemente 325 unmittelbar unter der Stelle, an der die Kraft angelegt wird, vorhanden sind. Zum Beispiel, wie in Einfügung A und Einfügung B dargestellt, reagiert die Oberflächenbiegung unter der Stelle und auch an anderen Stellen, wenn der Benutzer eine Kraft an eine bestimmte Stelle anlegt.
In einer Ausführungsform kann die kraftempfindliche Vorrichtung auf Oberflächenbiegung reagieren, auch wenn die Kraft außerhalb des Bereichs angelegt wird, wo sich der gesamte Satz von Kraftsensorelementen 325 befindet. Zum Beispiel, wie in Einfügung C dargestellt, reagiert die Oberflächenbiegung unter Stellen, an denen die Kraftsensorelemente 325 tatsächlich angeordnet sind, wenn der Benutzer eine Kraft an einer bestimmten Stelle außerhalb des Bereichs, wo sich der gesamte festgelegt von Kraftsensorelementen 325 befindet, anlegt.
SOFTTASTE. In einer beispielhaften Vorrichtung 350, wie in Einfügung C dargestellt, könnte der Benutzer Kraft auf eine Softtaste 355 ausüben. Die Softtaste 355 könnte in einer von verschiedenen Weisen markiert werden: (A) Die Softtaste 355 könnte auf der Vorrichtung 350 mit Tinte oder anderweitig auf der Vorderseite der Vorrichtung 350 markiert werden. (B) Die Softtaste 355 könnte mithilfe der Anzeige mit einem Pfeil 365 oder einem anderen Anzeiger markiert werden. (C) Der Benutzer könnte einfach eine Stelle, die für die Softtaste 355 verfügbar ist, nach Belieben des Benutzers auswählen. Zum Beispiel, wenn der Benutzer Kraft auf die Softtaste 355 ausübt, kann die Vorrichtung 350 Oberflächenbiegung im Bereich, wo sich die Kraftsensorelemente 325 befinden, erkennen und messen, wobei Isobaren 360-1 bis 360-N der Oberflächenbiegung erkannt und gemessen werden. In solchen Fällen kann die Vorrichtung 350, wenn der Benutzer Kraft auf die Softtaste 355 ausübt, infolge der angelegten Kraft diese Isobaren 360-1 bis 360-N erkennen und messen und infolgedessen bestimmen, wo die Softtaste 355 vom Benutzer gedrückt wird. In solchen Fällen könnte es eine oder mehrere solche Softtasten 355 geben.
In einigen Ausführungsformen kann Krafterfassung, wie hierin allgemein beschrieben, in praktisch jedem Segment oder Abschnitt einer Vorrichtung verwendet werden. Man betrachte zum Beispiel eine elektronische Vorrichtung mit einer berührungsempfindlichen Anzeige, wie sie eine Ausführungsform in einer Reihe von Smartphones, Tablet-Computervorrichtungen, Computerbildschirmen, Berührungsbildschirmen und dergleichen sein kann. Viele solche Vorrichtungen weisen eine Umrandung um die Anzeige herum auf. Gleichermaßen haben viele solche Vorrichtungen viele Bereiche außerhalb der Anzeige, die an eine Anzeige angrenzen oder in deren Nähe sein können. Als ein konkretes Beispiel weisen viele Smartphones und Tablet-Computervorrichtungen eine Umrandung um eine Anzeige herum auf; diese Umrandung kann einen unteren Bereich unter der Anzeige, einen oberen Bereich über der Anzeige und/oder Seitenbereiche aufweisen. In vielen solchen Vorrichtungen ist nur die Anzeige selbst berührungsempfindlich; die Umrandung nicht. Die Umrandung kann jedoch kraftempfindlich sein. In bestimmten Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Strukturen und Verfahren in solch einen Umrandungsbereich implementiert werden. Unter der Annahme, dass die Anzeige der Vorrichtung berührungsempfindlich ist, kann die Vorrichtung bestimmen, dass jede erfasste Kraft in der Umrandung ausgeübt wird, wenn die Vorrichtung keine Berührung an Anzeige erfasst.
Externe Bearbeitung
6 zeigt eine Konzeptzeichnung einer Vorrichtung zur Krafterfassung, die bearbeitet wird.
In einer Ausführungsform kann die kraftempfindliche Vorrichtung ausreichend auf Oberflächenbiegung reagieren, dass sie Oberflächenbiegung infolge von Beanspruchung der Vorrichtung oder eines Rahmens der Vorrichtung oder sogar infolge der Ausrichtung der Vorrichtung bestimmen und messen kann. Wie hierin beschrieben, kann der Kraftsensor auf auf die Vorrichtung ausgeübte Trägheitskräfte reagieren, abgesehen vom Druck auf eine Anzeigeoberfläche der Vorrichtung. In einer Ausführungsform können solche Trägheitskräfte eines oder mehrere der Folgenden einschließen: (A) Trägheitskräfte können Schwerkraft einschließen, wie aufgrund der physischen Ausrichtung eines Kraftsensors im Bezug auf das Gravitationsfeld der Erde, das sich ändern kann, wenn der Kraftsensor oder die Vorrichtung, die den Kraftsensor enthält, umgedreht wird oder anderweitig ihre Ausrichtung geändert wird. (B) Trägheitskräfte können Beschleunigung, zum Beispiel wenn der Kraftsensor oder die Vorrichtung bewegt wird, wie beim Halten in der Hand beim Laufen, Schwingen der Arme, Anschubsen oder Beschleunigung in einem fahrenden Fahrzeug. In einer Ausführungsform, wie hierin beschrieben, kann Schwerkraft den kapazitiven Spalt verringern, wenn die Einheit umgedreht wird, wie durch Zusammenziehen des oberen und unteren Abschnitts der Kapazität in dieser Konfiguration.
In solchen Fällen könnten konkrete Details darüber, was mit dem Spalt zwischen den kapazitiven Platten des kapazitiven Sensorelements 140a und 140b passieren könnte, auch von der relativen Steifigkeit und den relativen Dichten der Materialien dieser kapazitiven Platten abhängen. Dementsprechend könnte, während Trägheitskräfte an der Vorrichtung Einfluss auf den Kraftsensor haben, die relative Menge der Wirkung aufgrund dieser Trägheitskräfte abhängig von diesen Faktoren oder anderen Faktoren variieren. In einer Ausführungsform könnte die Reaktion des Kraftsensors auf Trägheitskräfte eingestellt werden, indem mechanische Eigenschaften dieser kapazitiven Stellen eingestellt werden. Zum Beispiel könnte der Kraftsensor so eingestellt werden, dass er wenig oder keine relative Änderung im kapazitiven Spalt infolge von Trägheitskräften bereitstellt.
Als erstes Beispiel könnte die Vorrichtung 350 umgedreht werden, wie um eine Achse 405, dass zum Beispiel die Anzeige der Vorrichtung nach unten oder vom Benutzer weg weist statt nach oben und zum Benutzer gerichtet, als würde der Benutzer Kräfte 405a und 405b anlegen. In solchen Fällen würde die Wirkung der Schwerkraft tendenziell den komprimierbaren Spalt 135 in einer anderen Richtung nach unten ziehen, als wenn die Vorrichtung 350 mit der richtigen Seite nach oben weist. Insbesondere wenn die Vorrichtung 350 mit der richtigen Seite nach oben weist, zieht Schwerkraft den oberen und unteren Abschnitt des Kapazitätssensorelements 140a und 140b auseinander, während, wenn die Vorrichtung 350 umgedreht ist, Schwerkraft diesen oberen und unteren Abschnitt zusammenzieht. In solchen Fällen kann die Vorrichtung 350 ihre Ausrichtung mithilfe eines oder mehrerer Inertialsensoren bestimmen, wie Beschleunigungsmessern oder gyroskopischen Vorrichtungen, die innerhalb der Vorrichtung 350 enthalten sind, und kann die Messung der Kapazität durch das Kapazitätssensorelement 140a und 140b entsprechend einstellen.
Als zweites Beispiel könnte die Vorrichtung 350 gebogen werden, wie um eine Achse 410, zum Beispiel wenn der Benutzer Kräfte 410a und 410b anlegt. In solchen Fällen könnte die Vorrichtung 350 infolge von Oberflächenbiegung eine Menge der Biegekraft um die Achse 410 bestimmen und messen. Infolge der Menge der Biegekraft um die Achse 410 könnte die Vorrichtung 350 die Menge der Oberflächenbiegung einstellen, anhand derer sie eine Menge und eine Stelle angelegter Kraft bestimmt. Zudem könnte infolge der Menge der Biegekraft die Vorrichtung 350 der GUI oder dem Anwendungsprogramm ein oder mehrere Signale bereitstellen, mit deren Hilfe die GUI oder das Anwendungsprogramm eine oder mehrere Funktionen im Zusammenhang mit der Biegekraft durchführen (oder verändern) könnte.
Als drittes Beispiel könnte die Vorrichtung 350 verdrillt werden, wie im Bezug auf eine Achse 415, zum Beispiel wenn der Benutzer Kräfte 415a und 415b anlegt. In solchen Fällen könnte die Vorrichtung 350 infolge von Oberflächenbiegung eine Menge der Verdrillkraft um die Achse 415 bestimmen und messen. Infolge der Menge der Verdrillkraft um die Achse 410 könnte die Vorrichtung 350 die Menge der Oberflächenbiegung einstellen, anhand derer sie eine Menge und eine Stelle angelegter Kraft bestimmt. Zudem könnte infolge der Menge der Verdrillkraft die Vorrichtung 350 der GUI oder dem Anwendungsprogramm ein oder mehrere Signale bereitstellen, mit deren Hilfe die GUI oder das Anwendungsprogramm eine oder mehrere Funktionen im Zusammenhang mit der Verdrillkraft durchführen (oder verändern) könnte.
Als viertes Beispiel könnte die Vorrichtung verformt worden sein (nicht dargestellt), zum Beispiel wenn sie fallen gelassen, angeschlagen oder anderweitig beschädigt wurde. In solchen Fällen könnten Kräfte von einem Vorrichtungsrahmen, wie einem Vorrichtungsrahmen, der verzerrt wurde und nun interne Kräfte auf Schaltkreise und andere Elemente innerhalb der Vorrichtung ausübt, bewirken, dass sich eine oder mehrere Kapazitätsänderungen zeigen. Zum Beispiel könnte eine beschädigte Ecke der Vorrichtung bewirken, dass eine Beanspruchung oder mechanische Spannung an der Vorrichtung bereitgestellt wird, die als eine oder mehrere Kapazitätsänderungen erscheinen können. In solchen Fällen könnte die Vorrichtung eine relativ plötzliche und anhaltende Änderung in Kapazitätsänderung bestimmen, infolge derer die Vorrichtung schlussfolgern könnte, dass ihr Rahmen verzerrt wurde und dass die Verzerrung durch Bestimmen einer neuen Konstante oder eines neuen Faktors, die bzw. der auf jede erfasste oder korrelierte Kraft angewendet werden kann, ausgeglichen werden sollte, um die Wirkung einer solchen Verzerrung auszugleichen. Gleichermaßen kann, abgesehen vom Rahmen, jedes andere Element einer elektronischen Vorrichtung eine Verzerrung erfahren, die die Krafterfassung beeinflussen kann. Eine solche Verzerrung kann auf ähnliche Weise erkannt und/oder ausgeglichen werden. Ferner kann in dem Ausmaß, in dem eine Kapazitätsänderung aufgrund einer solchen Verzerrung in einem bestimmten Bereich der Vorrichtung und/oder des Kraftsensors lokalisiert wird, der Ausgleich nur auf Krafterfassung in dem Bereich angewendet werden.
7 zeigt eine zweite Konzeptzeichnung eines Satzes von Kraftsensorelementen.
In einer Ausführungsform kann eine Kraftsensorvorrichtung eine Anzeige- und Erfassungsschaltkreis (wie nachstehend beschrieben) aufweisen, einschließlich einer Gruppierung 500 von Anzeige- und Erfassungselementen. Die Gruppierung 500 kann eine oder mehrere Treiberleitungen 505-N eine oder mehrere Erfassungsleitungen 510-N für eine erste Erfassungsfunktion, eine oder mehrere Erfassungsleitungen 515-N für eine zweite Erfassungsfunktion, einen Satz erster Erfassungselemente 520 jeweils an einem Schnittpunkt einer Treiberleitung und einer ersten Erfassungsleitung, einen Satz zweiter Erfassungselemente 525 jeweils an einem Schnittpunkt einer Treiberleitung und einer zweiten Erfassungsleitung, ein oder mehrere Erdungselemente 530-N und ein oder mehrere Tunnelelemente 535-N aufweisen.
In einer Ausführungsform werden die Treiberleitungen 505-N und die ein oder die mehreren Erfassungsleitungen 510-N für eine erste Erfassungsfunktion kombiniert, um erste Erfassungselemente 520 jeweils an einem Schnittpunkt einer Treiberleitung und einer ersten Erfassungsleitung bereitzustellen, wie im Bezug auf 5 beschrieben. Ähnlich werden die Treiberleitungen 505-N und die eine oder die mehreren Erfassungsleitungen 515-N für eine zweite Erfassungsfunktion kombiniert, um zweite Erfassungselemente 525 jeweils an einem Schnittpunkt einer Treiberleitung und einer zweiten Erfassungsleitung bereitzustellen, im Bezug auf 5 beschrieben. Wie hierin beschrieben, können die erste Erfassungsfunktion und die zweite Erfassungsfunktion zwei von verschiedenen Funktionen aufweisen: (A) Eine Berührungsfunktion, einschließlich Berührungserfassungselementen, (B) eine Krafterfassungsfunktion, einschließlich Krafterfassungselementen. Zum Beispiel kann die Gruppierung 500 einen Berührungserfassungsschaltkreis und einen Krafterfassungsschaltkreis aufweisen.
In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Erdungselemente 530-N jedes Paar von Erfassungsleitungen 510-N für eine erste Erfassungsfunktion und Erfassungsleitungen 515-N für eine zweite Erfassungsfunktion trennen. Dies kann bewirken, dass die Treiberleitungen 505-N auf das Ansteuern entweder der Erfassungsleitungen 510-N für die erste Erfassungsfunktion oder der Erfassungsleitungen 515-N für die zweite Erfassungsfunktion gerichtet sind, jedoch nicht beide gleichzeitig. Die Treiberleitungen 505-N zwischen den Erfassungsleitungen 510-N für die erste Erfassungsfunktion und den Erfassungsleitungen 515-N für die zweite Erfassungsfunktion abgewechselt sein. Dies kann bewirken, dass die Treiberleitungen 505-N auf das Ansteuern beider Sätze von Erfassungsleitungen konkurrierend, jedoch nicht gleichzeitig gerichtet sind.
In einer Ausführungsform sind die Treiberleitungen 505-N über die Erfassungsleitungen 510-N und 515-N mittels Tunnelelementen 535-N verbunden. Dies kann bewirken, dass die Treiberleitungen 505-N über alle Erfassungsleitungen 510-N, während sie die ersten Erfassungselemente 525 ansteuern, und alle Erfassungsleitungen 515-N, während sie die zweiten Erfassungselemente 530 ansteuern, vollständig verbunden sind, ohne dass sich diese Treiberleitungen 505-N und beide Sätze dieser Erfassungsleitungen 510-N und 515-N überlappen.
In einer Ausführungsform können die Anzeigeelemente wesentlich kleiner als die Berührungserfassungselemente oder die Krafterfassungselemente sein. Dies kann bewirken, dass die Anzeige detaillierter dargestellt werden kann, als die Berührungserfassungsschaltkreise oder die Krafterfasstungsschaltkreise in der Lage sein könnten zu arbeiten. In solchen Fällen können die Anzeigeelemente zeitlich überlagert oder auf andere überlagerte Weise betrieben werden.
Ein anderer integrierter Berührungsbildschirm und ein solches System sind im Bezug auf US 7,995,041 B2 , an Shih Chang Chang, dargestellt, das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, als ob es hierin vollständig dargelegt wäre.
Betriebsverfahren
8 zeigt ein Konzeptschema eines Betriebsverfahrens.
Ein Verfahren 600 weist einen Satz von Fließschemapunkten und Verfahrensschritten auf.
Obwohl diese Fließschemapunkte und Verfahrensschritte in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt gezeigt sind, gibt es im Kontext der Erfindung keine besondere Notwendigkeit einer solchen Beschränkung. Zum Beispiel könnten die Fließschemapunkte und Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge, konkurrierend, parallel oder anderweitig durchgeführt werden. Ähnlich gibt es, obwohl diese Fließschemapunkte und Verfahrensschritte so dargestellt sind, dass sie von einer allgemeinen Verarbeitungseinheit in einer kraftempfindlichen Vorrichtung durchgeführt werden, im Kontext der Erfindung keine besondere Notwendigkeit für eine solche Beschränkung. Zum Beispiel könnte einer oder mehrere solcher Verfahrensschritte von einer speziellen Verarbeitungseinheit, von einem anderen Schaltkreis durchgeführt werden oder an andere Verarbeitungseinheiten oder andere Schaltkreise in anderen Vorrichtungen abgegeben werden, wie Abgeben dieser Funktionen an nahegelegene Vorrichtungen mit Drahtlostechnologie oder Abgeben dieser Funktionen an Cloud-Computing-Funktionen.
Bei einem Fließschemapunkt 600a ist das Verfahren 600 bereit zu beginnen.
Bei Schritt 605 kann die kraftempfindliche Vorrichtung aufgebaut werden, einschließlich ihres komprimierbaren Spalts und ihres kapazitiven Sensors.
Bei Schritt 610 kann die kraftempfindliche Vorrichtung im Bezug auf einen bekannten Satz von Kräften, die an mindestens eine Oberfläche der kraftempfindlichen Vorrichtung angelegt werden, kalibriert werden. Als erstes Beispiel kann die kraftempfindliche Vorrichtung im Bezug auf Nullkräfte, die an eine obere Oberfläche der kraftempfindlichen Vorrichtung angelegt werden, kalibriert werden. Als zweites Beispiel kann die kraftempfindliche Vorrichtung im Bezug auf einen bekannten Satz von Kräften, die an eine obere Oberfläche der kraftempfindlichen Vorrichtung angelegt werden, kalibriert werden.
An Fließschemapunkt 615 versucht die kraftempfindliche Vorrichtung, ein „Fallereignis“ zu erkennen, wie jedes Ereignis, das die Eigenschaft aufweist, dass die Erkennung und Messung von Kapazität am komprimierbaren Spalt verändert werden. Wenn ein Fallereignis erkannt wird, fährt das Verfahren 600 mit dem vorherigen Schritt 610 fort. Wenn kein Fallereignis erkannt wird, fährt das Verfahren 600 mit dem nächsten Schritt 620 fort.
Bei Schritt 620 verwendet die kraftempfindliche Vorrichtung einen Berührungssensor bei dem Versuch zu erkennen, on der Finger eines Benutzers (oder ein anderes Körperteil) eine Anzeigeoberfläche der Vorrichtung berührt. Falls nicht, fährt das Verfahren 600 mit dem nächsten Schritt 625 fort. Falls ja, fährt das Verfahren 600 mit Schritt 630 fort.
Bei Schritt 625, wenn die kraftempfindliche Vorrichtung bestimmt hat, dass kein Finger des Benutzers eine Anzeigeoberfläche der Vorrichtung berührt, das heißt, das keine angelegte Kraft zu dieser Zeit des Schritts gemessen werden sollte, setzt die kraftempfindliche Vorrichtung ihre Bezugslinie „Nullkraft“-Messung der Kapazität auf das aktuelle Fehlen angelegter Kraft, da gegenwärtig kein Finger des Benutzers eine Anzeigeoberfläche der Vorrichtung berührt. In alternativen Ausführungsformen kann die kraftempfindliche Vorrichtung entscheiden, dass, wenn kein Finger des Benutzers eine Anzeigeoberfläche der Vorrichtung berührt, die kraftempfindliche Vorrichtung deaktiviert werden sollte, und das Verfahren 600 kann mit dem Fließschemapunkt 600b fortfahren.
Bei Schritt 630 versucht die kraftempfindliche Vorrichtung, Kräfte an ihrem Rahmen zu erkennen, wie Biegung oder Verdrillen oder wie Beschleunigung (einschließlich Zentripetalkräften). Wenn zum Beispiel die kraftempfindliche Vorrichtung geneigt oder umgedreht ist, sollte ungewöhnliche Beschleunigung aufgrund von Schwerkraft erkannt werden. Wenn die kraftempfindliche Vorrichtung solche Kräfte erkennt, fährt das Verfahren 600 mit dem nächsten Schritt 635 fort. Wenn die kraftempfindliche Vorrichtung keine solchen Kräfte erkennt, fährt das Verfahren 600 mit dem nächsten Fließschemapunkt 640 fort.
Bei Schritt 635 stellt die kraftempfindliche Vorrichtung ihre Kalibrierung so ein, dass Kräfte auf ihren Rahmen berücksichtigt werden.
Bei einem Fließschemapunkt 640 ist die kraftempfindliche Vorrichtung bereit, eine Kapazitäts-Heatmap zu messen.
Bei Schritt 645 misst die kraftempfindliche Vorrichtung eine Kapazitäts-Heatmap, einschließlich einer Messung von Oberflächenfluss bei im Wesentlichen jedem von einem Satz von Kraftsensorelementen.
Bei Schritt 650 bestimmt die kraftempfindliche Vorrichtung eine Menge und eine Stelle einer angelegten Kraft an ihrer Oberfläche.
Bei Schritt 655 bestimmt die kraftempfindliche Vorrichtung, ob die Menge und die Stelle der angelegten Kraft außerhalb des Bereichs ihrer Kraftsensorelemente liegt. Falls ja, sendet die kraftempfindliche Vorrichtung dafür ein Signal an eine GUI oder ein Anwendungsprogramm. Falls nicht, fährt die kraftempfindliche Vorrichtung mit dem Fließschemapunkt 615 fort.
Bei einem Fließschemapunkt 600b ist das Verfahren 600 vorbei. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 600 solange wiederholt, wie die kraftempfindliche Vorrichtung eingeschaltet ist.
Berührungsvorrichtungssystem
9A zeigt eine Konzeptzeichnung der Kommunikation zwischen einer Berührungs-E/A-Vorrichtung und einem Computersystem.
9B zeigt eine Konzeptzeichnung eines Systems, das eine kraftempfindliche Berührungsvorrichtung aufweist.
Beschriebene Ausführungsformen können eine Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 einschließen, die Berührungseingabe und Krafteingabe empfangen kann (wie sie möglicherweise Berührungsstellen und angelegte Kraft an diesen Stellen einschließen), um mit dem Computersystem 1003 (wie in 9A dargestellt) über den kabelgebundenen oder drahtlosen Kommunikationskanal 1002 zu interagieren. Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 kann verwendet werden, um Benutzereingaben an das Computersystem 1003 anstelle von oder in Kombination mit anderen Eingabevorrichtungen, wie einer Tastatur, Maus, usw. oder möglicherweise anderen Vorrichtungen bereitzustellen. In alternativen Ausführungsformen kann die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 zusammen mit anderen Eingabevorrichtungen, wie zusätzlich zu oder anstelle von einer Maus, einem Trackpad oder möglicherweise einer anderen Zeigervorrichtung verwendet werden. Eine oder mehrere Berührungs-I/O-Vorrichtungen 1001 können verwendet werden, um Benutzereingabe an das Computersystem 1003 bereitzustellen. Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 kann ein integraler Teil des Computersystems 1003 sein (z. B. Berührungsbildschirm auf einem Laptop) oder kann von dem Computersystem 1003 separat sein.
Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 kann ein berührungsempfindliches und/oder kraftempfindliches Feld einschließen, das ganz oder teilweise transparent, halbtransparent, nichttransparent, lichtundurchlässig oder jede Kombination davon ist. Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 kann als ein Berührungsbildschirm, ein Berührungsfeld, ein Berührungsbildschirm, der als Berührungsfeld funktioniert (z. B. ein Berührungsbildschirm, der das Berührungsfeld eines Laptops ersetzt), ein Berührungsbildschirm oder Berührungsfeld, der bzw. das mit irgendeiner anderen Eingabevorrichtung kombiniert ist oder darin integriert ist (z. B. ein Berührungsbildschirm oder Berührungsfeld, der bzw. das auf einer Tastatur, einem Trackpad oder einer anderen Zeigervorrichtung angeordnet ist) oder irgendein mehrdimensionales Objekt, das eine berührungsempfindliche Oberfläche zum Empfangen von Berührungseingaben aufweist, oder eine andere Art von Eingabevorrichtung oder Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung ausgeführt sein.
In einem Beispiel kann die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001, die als Berührungsbildschirm ausgeführt ist, ein transparentes und/oder halbtransparentes berührungsempfindliches und kraftempfindliches Feld aufweisen, das mindestens teilweise oder vollständig üner mindestens einem Abschnitt einer Anzeige angeordnet ist. (Obwohl das berührungsempfindliche und kraftempfindliche Feld als mindestens teilweise oder vollständig über mindestens einem Abschnitt einer Anzeige angeordnet ist, kann in alternativen Ausführungsformen mindestens ein Abschnitt vom Schaltkreis oder anderen Elementen, die in Ausführungsformen des berührungsempfindlichen und kraftempfindlichen Felds verwendet werden, mindestens teilweise oder vollständig unter mindestens einem Abschnitt einer Anzeige angeordnet sein, überlappend mit Schaltkreisen, die mit mindestens einem Abschnitt einer Anzeige oder Sonstigem verwendet werden.) Gemäß dieser Ausführungsform arbeitet die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 so, dass sie graphische Daten, die von dem Computersystem 1003 (und/oder einer anderen Quelle) übertragen werden, anzeigt und auch Benutzereingaben empfängt. In anderen Ausführungsformen kann die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 als ein integrierter Berührungsbildschirm ausgeführt sein, in dem berührungsempfindliche und kraftempfindliche Komponenten/Vorrichtungen in die Anzeigenkomponenten/-vorrichtungen integriert sind. In noch anderen Ausführungsformen kann ein Berührungsbildschirm als ergänzender oder zusätzlicher Anzeigebildschirm zum Anzeigen ergänzender oder der gleichen grafischen Daten wie bei der primären Anzeige und zum Empfangen von Berührungseingabe verwendet werden, was möglicherweise Berührungsstellen und angelegte Kraft an diesen Stellen einschließt.
Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 kann so konfiguriert sein, dass sie die Stelle einer oder mehrerer Berührungen oder Quasiberührungen an der Vorrichtung 1001, und gegebenenfalls die Kraft dieser Berührungen, auf der Grundlage kapazitiver, resistiver, optischer, akustischer, induktiver, mechanischer, chemischer oder elektromagnetischer Messungen, anstelle von oder in Kombination oder Verbindung mit Erscheinungen, die im Bezug auf das Auftreten der einen oder der mehreren Berührungen oder Quasiberührungen gemessen werden können, und gegebenenfalls die Kraft dieser Berührungen in der Näher der Vorrichtung 1001 erkennt. Software, Hardware, Firmware oder jede Kombination davon kann verwendet werden, um die Messungen der erkannten Berührungen zu verarbeiten, und gegebenenfalls die Kraft dieser Berührungen, um eine oder mehrere Gesten zu identifizieren und zu verfolgen. Eine Geste kann stationären oder nichtstationären, einzelnen oder mehreren Berührungen oder Quasiberührungen und gegebenenfalls der Kraft dieser Berührungen an der Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 entsprechen. Eine Geste kann durch das Bewegen von einem oder mehreren Fingern oder anderen Objekten auf eine bestimmte Weise auf der Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001, wie Antippen, Drücken, Schwenken, Wischen, Drehen, Ändern der Orientierung, Drücken mit unterschiedlichem Druck und dergleichen zu im Wesentlichen derselben Zeit, angrenzend, nacheinander oder anderweitig, ausgeführt werden. Eine Geste kann durch Anstoßen, Gleiten, Wischen, Drehen, Biegen, Ziehen, Antippen, Drücken und/oder Loslassen oder eine andere Bewegung zwischen oder mit einem oder mehreren anderen Fingern oder einem anderen Körperteil oder einem anderen Gegenstand gekennzeichnet sein, ohne darauf beschränkt zu sein. Eine einzelne Geste kann mit einer oder mehreren Händen oder jedem anderen Körperteil oder Gegenstand durch einen oder mehrere Benutzer oder jeder Kombination davon erfolgen.
Das Computersystem 1003 kann eine Anzeige mit grafischen Daten ansteuern, um eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) anzuzeigen. Die GUI kann so konfiguriert sein, dass sie Berührungseingaben und gegebenenfalls die Kraft der Berührungseingabe über die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 empfängt. Als ein Berührungsbildschirm ausgeführt kann die Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 die GUI anzeigen. Alternativ kann die GUI auf einer Anzeige angezeigt werden, die von der Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 separat ist. Die GUI kann graphische Elemente umfassen, die an bestimmten Orten innerhalb der Schnittstelle angezeigt werden. Die grafischen Elemente können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine Vielfalt von angezeigten virtuellen Eingabevorrichtungen einschließen, einschließlich virtueller Scrollräder, einer virtuellen Tastatur, virtueller Knäufe oder Wählscheiben, virtueller Tasten, virtueller Hebel, einer virtuellen UI und dergleichen. Ein Benutzer kann Gesten auf einem oder mehreren bestimmten Orten auf der Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 ausführen, welche mit den graphischen Elementen der GUI assoziiert sein können. In anderen Ausführungsformen kann der Benutzer Gesten an einem oder mehreren Orten ausführen, die unabhängig von den Orten der graphischen Elemente der GUI sind. Gesten, die auf der Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 ausgeführt werden, können direkt oder indirekt graphische Elemente, wie Cursor, Symbole, Mediendateien, Listen, Text, alles oder Teile von Bildern oder Ähnliches innerhalb der GUI bearbeiten, steuern, modifizieren, bewegen, aktivieren, initiieren oder allgemein beeinflussen. Zum Beispiel, im Fall eines Berührungsbildschirms kann ein Benutzer direkt mit einem graphischen Element interagieren durch das Ausführen einer Geste über dem graphischen Element auf dem Berührungsbildschirm. Alternativ stellt ein Berührungsfeld allgemein indirekte Interaktion bereit. Gesten können auch nicht angezeigte GUI-Elemente beeinflussen (z. B. hervorrufen, dass Benutzerschnittstellen angezeigt werden) oder können andere Aktionen innerhalb des Computersystems 1003 beeinflussen (z. B. einen Zustand oder Modus einer GUI, einer Anwendung oder eines Betriebssystems beeinflussen). Gesten können auf einer Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 im Zusammenhang mit einem angezeigten Cursor ausgeführt werden oder nicht. Wenn zum Beispiel Gesten auf einem Berührungsfeld ausgeführt werden, kann ein Cursor (oder Zeiger) auf einem Anzeigenbildschirm oder Berührungsbildschirm angezeigt werden, und der Cursor kann über Berührungseingaben und gegebenenfalls Kraft der Berührungseingabe auf dem Berührungsfeld gesteuert werden, um mit graphischen Objekten auf dem Anzeigenbildschirm zu interagieren. In anderen Ausführungsformen, in welchen Gesten direkt auf einem Berührungsbildschirm ausgeführt werden, kann ein Benutzer direkt mit Objekten auf dem Berührungsbildschirm interagieren mit oder ohne der Anzeige eines Cursors oder Zeigers auf dem Berührungsbildschirm.
Dem Benutzer kann über den Kommunikationskanal 1002 infolge von oder auf der Grundlage der Berührung oder Quasiberührungen und gegebenenfalls der Kraft dieser Berührungen auf der Berührungs-E/A-Vorrichtung 1001 eine Rückmeldung bereitgestellt werden. Die Rückmeldung kann optisch, mechanisch, elektrisch, durch Gerüche, akustisch, haptisch oder Ähnliches oder jede Kombination davon und in einer variablen oder nichtvariablen Weise übertragen werden.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf Ausführungsformen einer Systemarchitektur gerichtet, die innerhalb einer tragbaren oder nicht tragbaren Vorrichtung ausgeführt werden kann, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf eine Übertragungsvorrichtung (z. B. Mobiltelefon, Smartphone), eine Multimedia-Vorrichtung (z. B. MP3-Player, TV, Radio), einen tragbaren oder handgeführten Computer (z. B. ein Tablet, Netbook, Laptop), einen Desktop-Computer, einen All-In-One-Desktop, ein Peripheriegerät oder jede(s) andere (tragbare oder nicht tragbare) System oder Vorrichtung, die dazu angepasst werden kann, die Systemarchitektur 2000 einzuschließen, einschließlich Kombinationen von zwei oder mehr dieser Arten von Vorrichtungen. 7B zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform von System 2000, die generell ein oder mehrere computerlesbare Medien 2001, Verarbeitungssystem 2004, Eingabe/Ausgabe- (E/A-) Subsystem 2006, einen elektromagnetischen Frequenzschaltkreis, wie möglicherweise einen Funkfrequenz- (RF-) oder anden Frequenzschaltkreis 2008 und Audioschaltkreis 2010 aufweist. Diese Komponenten können über eine(n) oder mehrere Kommunikationsbusse oder Signalleitungen 2003 gekoppelt sein. Jeder solche Bus oder jede solche Signalleitung kann in der Form 2003-X bezeichnet sein, wobei X eine einmalige Nummer ist. Der Bus oder die Signalleitung kann Daten des geeigneten Typs zwischen Komponenten übertragen; jeder Bus oder jede Signalleitung kann sich von anderen Bussen/Leitungen untescheiden, kann jedoch generell ähnliche Vorgänge ausführen.
Es sollte sich verstehen, dass die in 9A und 9B dargestellte Architektur nur eine beispielhafte Architektur von System 2000 ist und dass das System 2000 mehr oder weniger Komponenten als dargestellt oder eine andere Konfiguration von Komponenten aufweisen kann. Die verschiedenen in 6-7 dargestellten Komponenten können in Hardware, Software, Firmware oder jede Kombination davon implementiert werden, einschließlich eines oder mehrerer Signalverarbeitungs- und/oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise.
Der RF-Schaltkreis 2008 wird verwendet, um Informationen über eine drahtlose Verbindung oder ein drahtloses Netzwerk an eine oder mehrere andere Vorrichtungen zu senden oder davon zu empfangen und schließt einen gut bekannten Schaltkreis zum Ausführen dieser Funktion ein. Der RF-Schaltkreis 2008 und der Audioschaltkreis 2010 sind mit dem Verarbeitungssystem 2004 über die Peripheriegeräteschnittstelle 2016 gekoppelt. Die Schnittstelle 2016 weist verschiedene bekannte Komponenten zum Herstellen und Halten von Kommunikation zwischen Peripheriegeräten und Verarbeitungssystem 2004 auf. Der Audioschaltkreis 2010 ist mit dem Audio-Lautsprecher 2050 und dem Mikrofon 2052 gekoppelt und weist einen bekannten Schaltkreis zum Verarbeiten von Stimmsignalen, die von der Schnittstelle 2016 empfangen werden, auf, damit ein Benutzer in Echtzeit mit anderen Benutzern kommunizieren kann. In einigen Ausführungsformen weist ein Audioschaltkreis 2010 eine Kopfhörerbuchse (nicht dargestellt) auf.
Die Peripheriegeräteschnittstelle 2016 verbindet die Eingabe- und Ausgabe-Peripheriegeräte des Systems mit dem Prozessor 2018 und dem computerlesbaren Medium 2001. Der Prozessor 2018 ist ein Beispiel einer Verarbeitungseinheit; im Allgemeinen kann eine Verarbeitungseinheit einer oder mehrere Prozessoren, Spezialprozessoren, Mikroprozessoren, verteilte Verarbeitungssysteme, Netzwerkprozessoren und dergleichen sein. Einer oder mehrere Prozessoren 2018 kommunizieren mit einem oder mehreren computerlesbaren Medien 2001 über den Controller 2020. Das computerlesbare Medium 2001 kann jede Vorrichtung oder jedes Medium sein, die bzw. das Code und/oder Daten zur Verwendung von einem oder mehreren Prozessoren 2018 speichern kann. Das Medium 2001 kann eine Speicherhierarchie aufweisen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Cache, Hauptspeicher und sekundären Speicher. Die Speicherhierarchie kann mit jeder Kombination von RAM (z. B. SRAM, DRAM, DDRAM), ROM, FLASH, magnetischen und/oder optischen Speichervorrichtungen, wie Laufwerken, Magnetband, CDs (Compact Disks) und DVDs (Digital Video Discs), implementiert werden. Das Medium 2001 kann auch ein Übertragungsmedium zum Übertragen informationstragender Signale, die Computeranweisungen oder -daten angeben (mit oder ohne Trägerwelle, auf der die Signale moduliert sind) aufweisen. Zum Beispiel kann das Übertragungsmedium ein Kommunikationsnetzwerk einschließen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf das Internet (auch als das World Wide Web bezeichnet), Intranet(s), lokale Netzwerke (LANs), lokale Funknetzwerke (WLANs), Speichernetzwerke (SANs), regionale Netzwerke (MAN) und dergleichen.
Ein oder mehrere Prozessoren 2018 führen verschiedene Softwarekomponenten aus, die im Medium 2001 gespeichert sind, um verschiedene Funktionen für das System 2000 durchzuführen. In einigen Ausführungsformen weisen die Softwarekomponenten ein Betriebssystem 2022, Kommunikationsmodul (oder Satz an Anweisungen) 2024, Verarbeitungsmodul für Berührung und angelegte Kraft (oder Satz an Anweisungen) 2026, Grafikmodul (oder Satz an Anweisungen) 2028, eine oder mehrere Anwendungen (oder Satz an Anweisungen) 2030 und Krafterfassungsmodul (oder Satz an Anweisungen) 2038 auf. Jedes dieser Module und jede der vorstehend genannten Anwendungen entsprechen einem Satz an Anweisungen zum Ausführen einer oder mehrerer vorstehend beschriebener Funktionen und der Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind (z. B. der computerimplementierten Verfahren und anderer Informationsverarbeitungsverfahren, die hierin beschrieben sind). Diese Module (d. h. Sätze an Anweisungen) müssen nicht als separate Software-Programme, Vorgehensweisen oder Module implementiert werden, und somit können verschiedene Subsets dieser Module in verschiedenen Ausführungsformen kombiniert oder anderweitig neu angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Medium 2001 ein Subset der Module und Datenstrukturen, die vorstehend angegeben sind, speichern. Außerdem kann das Medium 2001 zusätzliche Module und Datenstrukturen, die vorstehend nicht beschrieben sind, speichern.
Das Betriebssystem 2022 weist verschiedene Vorgehensweisen, Sets an Anweisungen, Softwarekomponenten und/oder Treiber zum Steuern und Verwalten allgemeiner System-Tasks (z. B. Speicherverwaltung, Speichervorrichtungssteuerung, Stromverwaltung usw.) auf und erleichtert die Kommunikation zwischen verschiedenen Hardware- und Softwarekomponenten.
Das Kommunikationsmodul 2024 erleichtert die Kommunikation mit anderen Vorrichtungen über einen oder mehrere externe Anschlüsse 2036 oder über einen RF-Schaltkreis 2008 und weist verschiedene Softwarekomponenten zur Verarbeitung von Daten, die von dem RF-Schaltkreis 2008 und/oder dem externen Anschluss 2036 empfangen wurden, auf.
Das Grafikmodul 2028 weist verschiedene bekannte Softwarekomponenten zum Wiedergeben, Animieren und Anzeigen grafischer Objekte auf einer Anzeigeoberfläche auf. In Ausführungsformen, in denen die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 eine berührungsempfindliche und kraftempfindliche Anzeige (z. B. ein Berührungsbildschirm) ist, weist das Grafikmodul 2028 Komponenten zum Wiedergeben, Anzeigen und Animieren von Objekten auf der berührungsempfindlichen und kraftempfindlichen Anzeige auf.
Eine oder mehrere Anwendungen 2030 können jegliche Anwendungen einschließen, die auf dem System 2000 installiert sind, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eines Browsers, eines Adressbuchs, einer Kontaktliste, E-Mail, Nachrichtensofortversand, Textverarbeitung, Tastaturemulation, Steuerelementen, JAVA-aktivierter Anwendungen, Verschlüsselung, digitaler Rechteverwaltung, Spracherkennung, Sprachreplikation, Standortbestimmungsfunktion (wie die vom Global Positioning System, hierin auch als „GPS“ bezeichnet, bereitgestellt), eines Musikspielers u. a.
Das Verarbeitungsmodul für Berührung und angelegte Kraft 2026 weist verschiedene Softwarekomponenten zum Durchführen verschiedener Tasks im Zusammenhang mit der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 auf, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf das Empfangen und Verarbeiten von Berührungseingabe und Eingabe angelegter Kraft, die von der E/A-Gerät 2012 über den Berührungs-E/A-Vorrichtungs-Controller 2032 empfangen wird.
Das System 2000 kann ferner ein Krafterfassungsmodul 2038 zum Durchführen von Krafterfassung aufweisen.
Das E/A-Subsystem 2006 ist mit der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 und einer oder mehreren anderen E/A-Vorrichtungen 2014 zum Steuern oder Ausführen verschiedener Funktionen gekoppelt. Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 kommuniziert mit dem Verarbeitungssystem 2004 über den Berührungs-E/A-Vorrichtungs-Controller 2032, der verschiedene Komponenten zum Verarbeiten von Benutzerberührungseingaben und Eingaben angelegter Kraft aufweist (z. B. Scann-Hardware). Einer oder mehrere andere Eingabecontroller 2034 empfangen/senden elektrische Signale von/an andere(n) E/A-Vorrichtungen 2014. Andere E/A-Vorrichtungen 2014 können physische Tasten, Wählscheiben, Schiebeschalter, Hebel, Tastaturen, Berührungsfelder, zusätzliche Anzeigebildschirme oder jede Kombination davon einschließen.
Bei Ausführungsform als Berührungsbildschirm zeigt die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 dem Benutzer eine visuelle Ausgabe in einer GUI an. Die visuelle Ausgabe kann Text, Grafiken, Video und jede Kombination davon einschlie-ßen. Ein Teil oder die gesamte visuelle Ausgabe kann Objekten auf der Benutzerschnittstelle entsprechen. Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 bildet eine berührungsempfindliche und kraftempfindliche Oberfläche, die Berührungseingabe und Eingabe angelegter Kraft vom Benutzer annimmt. Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 und der Berührungsbildschirm-Controller 2032 (zusammen mit zugehörigen Modulen und/oder Sets an Anweisungen im Medium 2001) erkennen und verfolgen Berührungen oder Quasiberührungen und gegebenenfalls die Kraft dieser Berührungen (und Bewegung oder Loslassen der Berührung und Änderung in der Kraft der Berührung) an der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 und wandeln die erkannte Berührungseingabe und Eingabe angelegter Kraft in Interaktion mit grafischen Objekten, wie einem oder mehreren Benutzerschnittstellenobjekten, um. Wenn die Vorrichtung 2012 als Berührungsbildschirm ausgeführt ist, kann der Benutzer direkt mit grafischen Objekten, die auf dem Berührungsbildschirm angezeigt werden, interagieren. Alternativ kann der Benutzer, wenn die Vorrichtung 2012 als andere Berührungsvorrichtung als ein Berührungsbildschirm ausgeführt ist (z. B. ein Berührungsfeld oder ein Trackpad), indirekt mit grafischen Objekten interagieren, die auf einem separaten Anzeigebildschirm angezeigt werden, der als E/A-Gerät 2014 ausgeführt ist.
Die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 kann analog zu der mehrfachberührungsempfindlichen Oberfläche sein, die in den folgenden US-Patenten beschrieben ist: 6,323,846, 6,570,557 und/oder 6,677,932 und/oder US-Patentveröffentlichung 2002/0015024A1, die jeweils hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
In Ausführungsformen, in denen die Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 ein Berührungsbildschirm ist, kann der Berührungsbildschirm LCD- (Flüssigkristallanzeige-) Technologie, LPD- (Polymer-Leuchtanzeige-) Technologie, OLED (organische LED) deor OEL (organische Elektrolumineszenz) verwenden, obwohl andere Anzeigetechnologien in anderen Ausführungsformen verwendet werden können.
Rückmeldung kann von der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 auf der Grundlage der Eingabe der Berührung des Benutzers und der angelegten Kraft sowie eines Zustands oder von Zuständen darüber, was angezeigt wird, und/oder des Computersystems bereitgestellt werden. Rückmeldung kann optisch (z. B. als Lichtsignal oder angezeigtes Bild), mechanisch (z. B. durch haptische Rückmeldung, Berührungsrückmeldung, Kraftrückmeldung oder Ähnliches), elektrisch (z. B. durch elektrische Stimulation), geruchlich, akustisch (z. B. durch einen Piepton oder Ähnliches) oder Ähnliches oder jede Kombination davon und auf variable oder nicht variable Weist übertragen werden.
Das System 2000 weist auch ein Stromsystem 2044 zur Versorgung der verschiedenen Hardwarekomponenten mit Strom auf und kann ein Stromverwaltungssystem, ein oder mehrere Stromquellen, ein Wiederaufladesystem, einen Stromausfallerkennungsschaltkreis, einen Leistungsumwandler oder Wechselrichter, eine Stromstatusanzeige und beliebige andere Komponenten aufweisen, die in der Regel mit der Erzeugung, Verwaltung und Verteilung von Strom in tragbaren Vorrichtungen verbunden sind.
In einigen Ausführungsformen können Peripheriegeräteschnittstelle 2016, ein oder mehrere Prozessoren 2018 und der Speichercontroller 2020 auf einem einzigen Chip implementiert sein, wie das Verarbeitungssystem 2004. In einigen anderen Ausführungsformen können sie auf separaten Chips gespeichert sein.
In einer Ausführungsform weist ein beispielhaftes System einen Kraftsensor auf, der mit der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012, wie mit einem Kraftsensorcontroller, gekoppelt ist. Zum Beispiel kann der Kraftsensorcontroller in dem E/A-Subsystem 2006 enthalten sein. Der Kraftsensorcontroller kann mit einem Verarbeitungseinheit oder einer anderen Computervorrichtung, wie dem Prozessor 2018 oder einer anderen Verarbeitungseinheit, gekoppelt sein, mit der Wirkung, dass Informationen vom Kraftsensorcontroller gemessen, berechnet oder anderweitig bearbeitet werden können. In einer Ausführungsform kann der Kraftsensor einen oder mehrere Prozessoren oder andere Computervorrichtungen nutzen, die mit der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 gekoppelt sind oder auf die sie zugreifen kann, wie der Prozessor 2018, der Sicherprozessor 2040 oder anderes. In alternativen Ausführungsformen kann der Kraftsensor einen oder mehrere analoge Schaltkreise oder andere spezialisierte Schaltkreise nutzen, die mit der Berührungs-E/A-Vorrichtung 2012 gekoppelt sind oder auf die sie zugreifen kann, wie sie mit dem E/A-Subsystem 2006 gekoppelt sein könnten. Es sollte sich verstehen, dass viele der hierin beschriebenen Komponenten, wie der Sicherprozessor 2040, optional sein können und in einigen Ausführungsformen weggelassen werden können oder kombiniert werden können, wie der Prozessor und der Sicherprozessor. Das Gleiche gilt generell für alle hierin beschriebenen Figuren.
Zeitdiagram M
In einigen Ausführungsformen können verschiedene Komponenten der Computervorrichtung und/oder Berührungsbildschirmvorrichtung separat voneinander und/oder mit separaten Frequenzen angesteuert oder aktiviert werden. Separate Ansteuerungszeiten und/oder -frequenzen für bestimmte Komponenten, wie die Anzeige, den Berührungssensor oder -sensoren (falls vorhanden) und/oder Kraftsensoren, können helfen, Übersprechen und Geräusch in verschiedenen Komponenten zu reduzieren. 11A-11C zeigen unterschiedliche Zeitdiagrammbeispiele, die nachstehend jeweils nacheinander erörtert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin erörterten Zeitdiagramme nur veranschaulichend sein sollen und viele andere Zeitdiagramme und Ansteuerungsschemata vorgesehen sind.
Im Bezug auf 11A können in einigen Ausführungsformen die Anzeige 14 und der Kraftsensor 18 im Wesentlichen gleichzeitig angesteuert werden, wobei die berührungsempfindliche Komponente 1001 separat angesteuert wird. Mit anderen Worten können die Treiberschaltkreise für die Kraftsensorvorrichtung 18 während eines Zeitraums aktiviert sein, zu dem auch die Anzeige aktiviert ist. Zum Beispiel können das Anzeigesignal 30 und das Krafterfassungssignal 34 während eines ersten Zeitraums beide an sein, und dann können beide inaktiv sein, wenn das Berührungssensorvorrichtungssignal 32 aktiviert ist.
Im Bezug auf 11B können in einigen Ausführungsformen die Berührungs- und Kraftvorrichtungen im Wesentlichen gleichzeitig angesteuert werden, und die Anzeige kann separat angesteuert werden. Zum Beispiel kann das Anzeigesignal 40 hoch (z. B. aktiv) sein, während das Berührungssignal 42 und das Kraftsignal 44 niedrig (z. B. inaktiv) sein können, und das Anzeigesignal 40 kann niedrig sein, während das Berührungssignal 42 und das Kraftsignal 44 hoch sind. In diesem beispielhaft können das Berührungssignal 42 und das Kraftsignal 44 unterschiedliche Frequenzen aufweisen. Insbesondere kann das Berührungssignal 42 eine erste Frequenz F1 und das Kraftsignal 44 eine zweite Frequenz F2 aufweisen. Durch Verwenden separater Frequenzen F1 und F2 kann die Computervorrichtung in der Lage sein, sowohl Berührungseingaben als auch Krafteingaben im Wesentlichen gleichzeitig abzutasten, ohne dass diese sich gegenseitig überlagern, was wiederum den Prozessor ein besseres Korrelieren der Berührungseingaben und der Krafteingaben ermöglichen kann. Mit anderen Worten kann der Prozessor in der Lage sein, eine Krafteingabe mit einer Berührungseingabe zu korrelieren, da die Sensoren im Wesentlichen gleichzeitig miteinander abtasten. Außerdem können die separaten Frequenzen Geräusch und Übersprechen zwischen den zwei Sensoren verringern. Obwohl das Beispiel in 11 B im Bezug auf die Kraft- und Berührungssignale erörtert wird, können in anderen Ausführungsformen das Treibersignal, das Berührungssignal und/oder das Kraftsignal jeweils separate Frequenzen voneinander aufweisen und können gleichzeitig oder entsprechend mit einem anderen Signal aktiviert werden.
Im Bezug auf 11C können in einigen Ausführungsformen verschiedene Komponenten in der Computervorrichtung separat voneinander angesteuert werden. Zum Beispiel kann das Anzeigesignal 50 hoch angesteuert sein, während sowohl das Berührungssignal 52 als auch das Kraftsignal 54 niedrig sind. Außerdem kann das Berührungssignal 52 hoch sein, während sowohl das Kraftsignal 54 als auch das Anzeigesignal 50 niedrig sind, und ähnlich kann das Kraftsignal 54 hoch sein, während sowohl das Anzeigesignal 50 als auch das Berührungssignal 52 niedrig sind. In diesen Beispielen kann der aktive Zeitraum des Kraftsignals zwischen den aktiven Zeiträumen der Anzeige und des Berührungssensors liegen. Mit anderen Worten kann der Kraftsensor 18 zwischen der Ansteuerung der Anzeige und der Ansteuerung der Berührungssensoren angesteuert werden. In diesen Beispielen kann jede der Vorrichtungen zu unterschiedlichen Zeiten aktiv sein, wodurch Geräusch zwischen den Systemen reduziert wird. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftsensor eine kürzere Ansteuerungszeit aufweisen als die Anzeige- oder Berührungssignale; jedoch kann in anderen Ausführungsformen der Kraftsensor eine Ansteuerungszeit aufweisen, die im Wesentlichen die gleiche oder länger ist als für Anzeige und/oder Berührungssensor.
Alternative Ausführungsformen
Nach dem Lesen dieser Anwendung erkennen Fachleute, dass Techniken zum Erhalten von Informationen im Bezug auf angelegte Kraft und Berührung an einer Berührungs-E/A-Vorrichtung und zum Verwenden der zugehörigen Informationen zum Bestimmen von Mengen und Stellen von angelegter Kraft und Kontakt an einer Berührungs-E/A-Vorrichtung auf Echtdaten, wie abgeschwächte Reflexion, und Kapazitätssensordaten, die durch angelegte Kraft oder Berührung durch einen Finger eines Benutzers empfangen werden, reagieren und umwandelbar sind und ein nützliches und konkretes Ergebnis im Dienst des Erkennens und Verwendens von angelegter Kraft und Berührung mit einer Berührungs-E/A-Vorrichtung bereitstellen. Überdies erkennen Fachleute nach dem Lesen dieser Anwendung, dass eine Verarbeitung von angelegter Kraft und Berührungssensorinformationen durch eine Computervorrichtung erhebliche Computersteuerung und Programmierung einschließt, erhebliche Datensätze für angelegte Kraft und Berührungssensorinformationen einschließt und eine Interaktion mit angelegter Kraft und Berührungssensor-Hardware und wahlweise einer Benutzerschnittstelle zur Verwendung von angelegter Kraft und Berührungssensorinformationen einschließt.
Gewisse Gesichtspunkte der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen können als Computerprogrammprodukt oder Software bereitgestellt sein, die zum Beispiel ein computerlesbares Speichermedium oder ein nichttransitorisches maschinenlesbares Medium aufweisen kann, worauf Anweisungen gespeichert sind, die verwendet werden können, um ein Computersystem (oder andere elektronische Vorrichtungen) zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung zu programmieren. Ein nichttransitorisches maschinenlesbares Medium weist einen Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer Form (z. B. Software, Verarbeitungsanwendung), die für eine Maschine (z. B. einen Computer) lesbar ist, auf. Das nichttransitorische maschinenlesbare Medium kann, ohne darauf beschränkt zu sein, die folgende Form aufweisen: Magnetisches Speichermedium (z. B. Diskette, Videokassette und so weiter); optisches Speichermedium (z. B. CD-ROM); magneto-optisches Speichermedium; Nur-Lese-Speicher (ROM); Direktzugriffsspeicher (RAM); löschbarer programmierbarer Speicher (z. B. EPROM und EEPROM); Flash-Speicher; usw.
Obwohl die vorliegende Offenbarung im Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Ausführungsformen veranschaulichend sind und dass der Umfang der Offenbarung dadurch nicht eingeschränkt wird. Es sind viele Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen möglich. Allgemeiner wurden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung im Kontext bestimmter Ausführungsformen beschrieben. Funktionalität kann in Vorgehensweisen in verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung unterschiedlich getrennt oder kombiniert werden oder mit unterschiedlicher Terminologie beschrieben werden. Diese und andere Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen können innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert.

Claims

Elektronische Vorrichtung, umfassend: einen Prozessor; einen Anzeigestapel umfassend: ein Abdeckglas (110), das eine Benutzereingabeoberfläche der elektronischen Vorrichtung definiert; einen oder mehrere Anzeigeschaltkreise (120), die unter dem Abdeckglas (110) angeordnet sind; einen Berührungssensor, der in Kommunikation mit dem Prozessor steht; einen Kraftsensor, der relativ zu dem Berührungssensor angeordnet ist und in Kommunikation mit dem Prozessor steht; wobei der Kraftsensor umfasst: ein erstes kapazitives Sensorelement (140a); und ein zweites kapazitives Sensorelement (140b), das kapazitiv mit dem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) gekoppelt ist und von dem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) durch einen Sensorspalt (137) getrennt ist; eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (125), die zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b) angeordnet ist; wobei das erste und das zweite kapazitive Sensorelement (140a, 140b) unter dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120) angeordnet sind; der Prozessor konfiguriert ist, um eine Messung einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b), welche einer Änderung des Sensorspalts (137) entspricht, zu erhalten, welche aus einer Kraft resultiert, die auf eine Benutzereingabeoberfläche der elektronischen Vorrichtung ausgeübt wird; und wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den Kraftsensor zu kalibrieren, wenn ein Signal von dem Berührungssensor empfangen wird, das angibt, dass keine Kraft auf die Benutzereingabeoberfläche ausgeübt wird.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein komprimierbares Material in dem Sensorspalt (137) aufweist, der zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen komprimierbaren Spalt aufweist, der über dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen komprimierbaren Spalt aufweist, der unter mindestens einem Abschnitt des einen oder der mehreren Anzeigeschaltkreise (120)angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Klebstoffschicht (235a, 235c) aufweist, die zwischen dem Abdeckglas (110) und dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120)angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Stützstruktur (145) aufweist, die zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste oder das zweite kapazitive Sensorelement (140a, 140b) in einem flexiblen Substrat (131) enthalten ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das flexible Substrat (131) eine Abschirmung (165) aufweist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor ferner eine piezoelektrische Folie aufweist.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: einen Inertialsensor; einen Anzeigestapel umfassend: einen oder mehrere Anzeigeschaltkreise (120), die unter dem Abdeckglas (110) angeordnet sind; einen Kraftsensor umfassend ein kapazitives Sensorelement (140); eine Erdungsschicht (155), die kapazitiv mit dem kapazitiven Sensorelement (140) gekoppelt ist und durch einen Sensorspalt (137) davon getrennt ist; und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (125), die zwischen dem kapazitiven Sensorelement (140) und der Erdungsschicht (155) angeordnet ist; eine Verarbeitungseinheit, die funktionsfähig mit dem kapazitiven Sensorelement (140) gekoppelt ist; wobei das kapazitive Sensorelement (140) und die Erdungsschicht (155) unter dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120)angeordnet sind; wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um eine Messung einer Kapazität zwischen dem kapazitiven Sensorelement (140) und der Erdungsschicht (155) welche einer Änderung des Sensorspalts (137) entspricht, zu erhalten, welche aus einer Kraft resultiert, die auf eine Benutzereingabeoberfläche der elektronischen Vorrichtung ausgeübt wird; wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, dass die Kapazitätsmessung mit der Kraft korreliert; und wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um eine Ausgabe des Kraftsensors anzupassen, wenn ein Signal entsprechend einer Ausrichtung der elektronischen Vorrichtung von dem Inertialsensor empfangen wird.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner einen komprimierbaren Spalt aufweist, der zwischen dem kapazitiven Sensorelement (140) und der Erdungsschicht (155) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner einen komprimierbaren Spalt aufweist, der über dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120)angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner einen komprimierbaren Spalt aufweist, der unter mindestens einem Abschnitt des einen oder der mehreren Anzeigeschaltkreise (120) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner eine Klebstoffschicht (235a, 235c) aufweist, die zwischen dem Abdeckglas (110) und dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120)angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner eine Stützstruktur (145) aufweist, die zwischen dem kapazitiven Sensorelement (140) und der Erdungsschicht (155) angeordnet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das kapazitive Sensorelement (140) in einem flexiblen Substrat (131) enthalten ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das flexible Substrat (131) eine Abschirmung (165) aufweist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Kraftsensor ferner eine piezoelektrische Folie aufweist.
Verfahren zur Bestimmung einer Kraftmenge, die auf eine Benutzereingabeoberfläche in einer elektronischen Vorrichtung ausgeübt wird, wobei die elektronische Vorrichtung einen Prozessor, einen Anzeigestapel, der ein Abdeckglas (110), das eine Benutzereingabeoberfläche definiert, einen oder mehrere Anzeigeschaltkreise (120), die unter dem Abdeckglas (110) angeordnet sind, einen Berührungssensor, der in Kommunikation mit dem Prozessor steht, und einen Kraftsensor, der relativ zu dem Berührungssensor angeordnet ist und in Kommunikation mit dem Prozessor steht, beinhaltet, wobei der Kraftsensor ein erstes kapazitives Sensorelement (140a) und ein zweites kapazitives Sensorelement (140b) umfasst, das kapazitiv mit dem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) gekoppelt ist und von dem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) durch einen Sensorspalt (137) getrennt ist, wobei das erste und das zweite kapazitive Sensorelement (140a, 140b) unter dem einen oder den mehreren Anzeigeschaltkreisen (120)angeordnet sind, und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (125), die zwischen dem ersten und dem zweiten kapazitiven Sensorelement (140a, 140b) angeordnet ist; wobei das Verfahren umfasst: Kalibrieren des Kraftsensors, wenn ein Signal von dem Berührungssensor empfangen wird, das angibt, dass keine Kraft auf die Benutzereingabeoberfläche ausgeübt wird; Messen einer Kapazität zwischen einem ersten kapazitiven Sensorelement (140a) und einem zweiten kapazitiven Sensorelement (140b), welche einer Änderung des Sensorspalts (137) entspricht, welche aus der auf die Benutzereingabeoberfläche ausgeübten Kraft resultiert; Korrelieren der gemessenen Kapazität mit der Menge der auf die Benutzereingabeoberfläche ausgeübten Kraft.