TW201403427A - 利用全內反射之壓力感測觸碰系統 - Google Patents

利用全內反射之壓力感測觸碰系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201403427A
TW201403427A TW102115438A TW102115438A TW201403427A TW 201403427 A TW201403427 A TW 201403427A TW 102115438 A TW102115438 A TW 102115438A TW 102115438 A TW102115438 A TW 102115438A TW 201403427 A TW201403427 A TW 201403427A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
detector
transparent plate
touch
pressure
Prior art date
Application number
TW102115438A
Other languages
English (en)
Inventor
巴哈拉瓦伊薩克
金傑佛瑞史戴普雷頓
Original Assignee
康寧公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 康寧公司 filed Critical 康寧公司
Publication of TW201403427A publication Critical patent/TW201403427A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0428—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by sensing at the edges of the touch surface the interruption of optical paths, e.g. an illumination plane, parallel to the touch surface which may be virtual
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

揭示一種利用光之全內反射之壓力感測觸碰系統。該觸碰系統包括具有表面之透明板。至少一個光源及至少一個偵測器分別相對於透明板可操作地安置以傳輸光穿過板並偵測經傳輸之光。在透明板之頂表面處之觸碰事件使光自透明板散射，從而改變在偵測器處接收之光的量。因為在觸碰事件位置處產生之散射光的量為在觸碰事件處之所施加壓力的函數，所以偵測器信號之改變用於來決定相對量的所施加壓力。亦揭示包括多個波導及通道波導以及力感測裝置的實施例。

Description

利用全內反射之壓力感測觸碰系統 【相關申請案的交叉引用】
本申請案根據專利法主張在2012年4月30日申請之美國臨時申請案第61/640,605號的優先權利，本案依賴於該案之內容且該案之內容全文以引用的方式併入本文中。
本發明係關於觸碰敏感裝置，且詳言之，係關於利用光之全內反射之壓力感測觸碰系統。
顯示器及具有非機械觸碰功能之其他裝置(例如，鍵盤)的市場正快速發展。因此，已開發各種觸碰感測技術使顯示器及其他裝置具有觸碰功能。觸碰感測功能在行動裝置應用(諸如智慧型電話、電子書閱讀器、膝上型電腦及平板電腦)中獲得更廣泛使用。
已開發以觸碰螢幕形式的觸碰系統，該等觸碰系統回應於各種類型之觸碰，諸如單點觸碰、多點觸碰、滑動及具有不同壓力之觸碰。然而，壓力感測觸碰螢幕及其他觸碰系統通常依賴於習知壓力感測器以感測觸碰壓力且壓力感測 觸碰螢幕及其他觸碰系統因此相對複雜且造價高昂。
本揭示案之態樣為一種用於感測在觸碰事件之位置處之壓力量的壓力感測觸碰系統。該系統包括透明板，該透明板具有頂表面、底表面及包括邊緣之周邊，其中觸碰事件在頂表面上在觸碰位置處發生。該系統亦具有至少一個光源，該至少一個光源相對於透明板可操作地安置並發射光，該光耦合至透明板內，以使得光經由全內反射在透明板內行進。該系統亦包括至少一個偵測器，該至少一個偵測器相對於透明板及光源可操作地放置。偵測器產生偵測器電信號，該偵測器電信號具有表示在透明板內行進之光的偵測強度的信號強度，其中觸碰事件導致對應於在觸碰事件位置處施加的壓力的變化的偵測光強度的變化。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，且該系統進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接到至少一個光源及至少一個偵測器。控制器經配置以接收偵測器電信號並決定在觸碰事件位置處施加的壓力的變化。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，該系統進一步包含經波長調變以在偵測器處形成強度調變光的光源。由於在許多不同光路上行進的光的干涉，經調變強度可能係複雜的並產生對觸碰事件敏感的散斑效應，其中觸碰事件干涉在偵測器處形成散斑圖形的一些光路，從而導致表示在觸碰事件位置處的壓力之變化的偵測器電信號之變化。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，其中藉由控制 器處理偵測器電信號以決定表示在觸碰事件位置處施加的壓力的變化的調變對比度。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，其中透明板實質上係對紅外(IR)光透明的，其中來自至少一個光源的發射光包含IR光，且其中至少一個偵測器經配置以偵測IR光。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，該系統進一步包含為粗化表面的頂表面。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，其中粗化表面具有尺寸在100微米與500微米之間的特徵。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，該系統進一步包含一層，該層置於透明板之頂表面上，其中層增加a)壓力感測敏感度及b)可偵測壓力之範圍中的至少一者。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，其中第一層及第二層置於透明板之頂表面及底表面上，其中第一層及第二層具有大於透明板之折射率，且第一層及第二層用作在光源與偵測器間載送光的第一波導及第二波導。
本揭示案的另一態樣為上述之系統；其中透明板包括主體，其中系統進一步包含在透明板之主體中鄰近透明層之頂表面的離子交換區域。離子交換區域界定表面波導，且透明層之主體界定塊體波導。表面波導及塊體波導起作用以將來自光源的光引導(載送)至偵測器。在實例中，表面波導及塊體波導連同光源及偵測器一起界定光學干涉儀。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，該系統進一步包含至少一個力感測裝置，該至少一個力感測裝置相對於透 明板可操作地安置以量測與觸碰事件相關聯之力的量。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，其中系統包括控制器，該控制器可操作地耦接到至少一個力感測裝置，並經配置以將量測量之力轉換為與觸碰事件相關聯之力。在實例中，此情況係藉由瞭解、量測或估算與觸碰事件相關聯之光學接觸面積實現。
本揭示案的另一態樣為上述之系統，其中至少一個力感測裝置選自力感測裝置之群組，該等力感測裝置包含：力感測電阻器，基於壓電之力感測裝置，基於電路之應變計，光學應變計，電容式應變計及基於加速計之力感測器。
本揭示案之另一態樣為顯示系統，該顯示系統具有壓力感測能力且包括如本文中所述之壓力感測觸碰系統及顯示器單元，該顯示器單元具有顯示器，其中壓力感測觸碰系統鄰近顯示器可操作地安置。所得顯示系統具有可結合顯示系統之觸碰定位能力工作的壓力感測能力。或者，壓力感測觸碰系統可具有觸碰定位能力。
本揭示案之另一態樣為一種用於決定藉由器具施加在透明板之頂表面上的觸碰事件的位置處相對量的壓力的方法。該方法包括以下步驟：藉由全內反射將來自至少一個光源之光發送穿過透明板。該方法進一步包括以下步驟：藉由至少一個偵測器偵測光並產生第一偵測器電信號，其中經偵測光與器具在頂表面處施加之壓力量成比例地散射或衰減。該方法亦包括以下步驟：根據第一偵測器電信號決定藉由器具施加在觸碰事件的位置處的壓力量。
本揭示案之另一態樣為上述之方法，其中器具為手指、鉛筆、鋼筆或觸筆。
本揭示案之另一態樣為上述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在不存在觸碰事件的情況下量測基線偵測器電信號，及比較第一偵測器電信號與基線偵測器電信號以決定藉由器具施加在觸碰事件的位置處的壓力量。
本揭示案之另一態樣為上述之方法，其中光具有波長，且該方法進一步包含以下步驟：調變光之波長；使波長調變光穿過光柵以將入射至光柵的光分成第一光束及第二光束；偵測第一光束及第二光束，以使得第一偵測器電信號包括強度調變資訊；及處理第一偵測器電信號以決定表示藉由器具施加在觸碰事件的位置處的相對量的壓力的調變對比度。在實例中，存在足以在偵測器處產生散斑干涉圖形的多個第一光束及多個第二光束。
本揭示案之另一態樣為上述之方法，該方法進一步包含以下步驟：使用相對於透明板可操作地安置的一或多個力感測裝置量測藉由器具施加在觸碰事件位置處的力。
本揭示案的另一態樣為上述之方法，該方法進一步包含以下步驟：形成頂表面作為粗化表面。
本揭示案的另一態樣為上述之方法，該方法進一步包含以下步驟：提供在頂表面之頂上的層，其中該層增強壓力感測靈敏度及/或壓力範圍。
本揭示案的另一態樣為上述之方法，該方法包含以下步驟：將至少一個光源及至少一個偵測器放置在透明板之 共同側或共同表面處。
本揭示案的另一態樣為上述之方法，該方法包含以下步驟：將至少一個光源及至少一個偵測器放置在透明板之不同邊緣處。
將在隨後之詳細描述中闡述本揭示案之額外特徵及優點，且該等額外特徵及優點將部分地易於對熟習此項技術者根據彼描述顯而易見或藉由實踐如本文所述之本揭示案(包括隨後的詳細描述、申請專利範圍及附隨圖式)而瞭解。
申請專利範圍以及【摘要】併入下文闡述之【具體實施方式】中並構成【具體實施方式】之部分。
本文中引用之所有出版物、文章、專利、公開的專利申請案等等(包括美國專利申請公開案第2011/0122091號及美國臨時專利申請案第61/564,003號及第61/564,024號)以全文引用之方式併入本文中。
AR1‧‧‧箭頭
AR2‧‧‧箭頭
AR3‧‧‧箭頭
F‧‧‧手指
FP‧‧‧指紋
LY‧‧‧長度
OC‧‧‧光學接觸
OC1‧‧‧光學接觸位置
OC2‧‧‧光學接觸位置
OC3‧‧‧光學接觸位置
OC4‧‧‧光學接觸位置
OC5‧‧‧光學接觸位置
OP‧‧‧光路
R‧‧‧隆起線
SD‧‧‧偵測器訊號
SL‧‧‧光源控制訊號
TE‧‧‧觸碰事件
TH‧‧‧厚度
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
θ‧‧‧內反射角度
θC‧‧‧臨界內反射角度
10‧‧‧壓力感測觸碰系統/壓力感測觸碰螢幕
20‧‧‧透明板
21‧‧‧主體
22‧‧‧頂表面
24‧‧‧底表面
26‧‧‧邊緣/側面
27‧‧‧周邊
28‧‧‧吸收層/光吸收材料
40‧‧‧罩蓋
100‧‧‧光源
102‧‧‧光源元件
103‧‧‧膠/黏著劑
104‧‧‧光/光束
104A‧‧‧經衰減光
104S‧‧‧散射光
104SA‧‧‧經散射及衰減光
104-0‧‧‧第零光束
104-1‧‧‧第一光束
104-1A‧‧‧經衰減第一光束
104-2‧‧‧第二光束
104-2A‧‧‧經衰減光線
110‧‧‧撓曲電路板/撓曲電路
112‧‧‧印刷電路板
200‧‧‧偵測器
220‧‧‧塗層/層
220C‧‧‧通道波導
222‧‧‧頂表面
240‧‧‧圓柱形透鏡
246‧‧‧光柵
248‧‧‧濾波器
280‧‧‧第二高折射率層
300‧‧‧控制器
301‧‧‧匯流排
302‧‧‧處理器
304‧‧‧裝置驅動器
306‧‧‧介面電路
400‧‧‧觸碰敏感顯示器
410‧‧‧習知顯示器單元
414‧‧‧背光單元
416‧‧‧光
420‧‧‧薄膜電晶體(TET)玻璃層
430‧‧‧液晶層
450‧‧‧彩色濾光片玻璃層
452‧‧‧頂表面
460‧‧‧頂偏光器層
462‧‧‧頂表面
470‧‧‧框架
474‧‧‧氣隙
475‧‧‧低折射率層
480‧‧‧整合式顯示器總成
482‧‧‧頂側
500‧‧‧使用者
第1圖為根據本揭示案之示例性壓力感測觸碰系統的正面視圖；第2圖為壓力感測觸碰系統的透明板的橫截面視圖；第3圖為包括多個光源元件的示例性光源的自上而下視圖；第4A圖至第4C圖為第1圖之壓力感測觸碰系統的一部分的近距橫截面視圖，說明可如何相對於透明板安置光源以將光耦合至透明板中及來自手指之觸碰事件如何在觸碰 事件位置處散射光的不同示例性實施例；第5圖為偵測器計數對時間(秒)的曲線圖，圖示不同壓力的觸碰事件如何導致偵測器計數的相應變化並可如何使用不同壓力的觸碰事件來感測觸碰事件的相對壓力；第6A圖及第6B圖為在反射模式下工作的示例性壓力感測觸碰系統的升高視圖；第7A圖及第7B圖為在散射模式下工作的示例性壓力感測觸碰系統的升高視圖；第8A圖圖示在紅光下採集之指尖(頂列)及抹除器(底列)的影像並圖示藉由手指及抹除器施加至透明板的從左至右增加的壓力量，其中透明板正經由TIR載送紅光；第8B圖為用從左至右增加之壓力量施加至透明板之頂表面的手指的一系列影像，且說明自透明板散射之光的增加量作為所施加壓力的函數；第9A圖至第9C圖為以增加之壓力量向下按壓至透明板之頂表面上之手指的示意性橫截面視圖，並圖示手指與透明板進行之光學接觸的增加之量(面積)；第10圖為示例性壓力感測觸碰系統的一部分的近距橫截面視圖，其中透明板之頂表面為粗糙表面；第11圖為示例性壓力感測觸碰系統的一部分的近距橫截面視圖，其中透明板之頂表面具有一或多個層；第12A圖、第12B圖及第13A圖及第13B圖圖示壓力感測觸碰系統的示例性實施例，該壓力感測觸碰系統使用調變偵測器信號以決定在觸碰事件位置處施加的壓力量的偏 差；第13C圖及第13D圖圖示使用在透明板之頂部及底部處之波導的壓力感測觸碰系統的示例性實施例；第13E圖為在第13D圖中圖示的波導結構的自上而下視圖，說明光如何在頂層內在垂直於光在層內之傳播的方向上發散；第13F圖為壓力感測觸碰系統之示例性實施例，其中，通道波導陣列置於透明板之頂表面上，且其中將系統配置為例如鍵盤，該鍵盤回應於在透明板上之選擇位置處施加的壓力；第14A圖及第14B圖圖示不同示例性實施例，其中力感測裝置用於量測施加至壓力感測觸碰系統的透明板的頂表面的力的量；及第15A圖至第15C圖示壓力感測顯示器裝置的示例性實施例，該壓力感測顯示器裝置利用與習知顯示器單元介面連接之壓力感測觸碰系統。
將在隨後之【具體實施方式】中闡述本揭示案之額外特徵及優點，且該等額外特徵及優點將對於熟習此項技術者根據描述顯而易見或藉由實踐如在本文中所述之本揭示案以及申請專利範圍及附隨圖式而瞭解。
為了參考之目的，在某些圖式中圖示笛卡兒坐標，且該笛卡兒坐標並不意欲作為相對於方向或定向之限制。
第1圖為根據本揭示案之示例性壓力感測觸碰系統 10的示意圖。壓力感測觸碰系統10可用於各種消費型電子製品中，例如，結合行動電話的顯示器、鍵盤、觸碰螢幕及其他電子裝置(諸如能夠無線通信的彼等電子裝置)、音樂播放器、筆記型電腦、行動裝置、遊戲控制器、電腦「滑鼠」、電子書閱讀器等等使用。
第1圖之示例性壓力感測觸碰系統10包括透明板20，其中至少一個光源100及至少一個偵測器200鄰近如下文所論述之透明板周邊放置。以實例之方式圖示一個光源100及一個偵測器200，其中來自所示之光源之示例性光束(光)104在全內反射(TIR)光路(OP)上自光源行進至偵測器。在下文更詳細地論述多個光束104在透明板20內以及在可操作地安置在透明板上之額外波導內之行進。
可使用多個光源100(或等效地，可使用具有多個光源元件的光源)，且可使用多個偵測器200(或等效地，具有多個偵測器元件的偵測器，尤其當需要決定一或多個觸碰事件的位置時)。此外，一或多個光源100及一或多個偵測器200可經可操作地放置以確保整個(或大體上整個)透明板可用於感測觸碰事件的壓力。此舉可包括例如循環光源100及偵測器200的集合(例如，對)的啟動以確保覆蓋觸碰事件的全部可能的位置。在實例中，可以遠快於觸碰事件之典型持續時間的速率進行循環，該觸碰事件施加壓力以自壓力感測觸碰系統10引出回應。
在替代實例中，透明板20僅一部分用於感測觸碰事件，因為光104在透明板主體21內之行進在一定程度上受到 限制。在此情況下，透明板20可包括引導使用者在可偵測到與觸碰事件相關聯的壓力的選擇區域內定位觸碰事件的標誌(未圖示)。
可自如下文所論述之邊緣或底部將光源100及偵測器200直接耦接至透明板。或者，可使用光學手段(means)(諸如透鏡、稜鏡、光柵等)將光源100及偵測器100光學耦接至透明板20，以達到在透明板內行進的光104的所要分佈。可使用用於促進光耦合的光學手段來增加或最佳化耦耦合效率並增加壓力感測觸碰系統10之效能。
示例性偵測器200包括光電二極體及各種類型之光感測器。示例性光源100包括LED、雷射二極體、基於光纖之雷射、擴展光源等等。
在本揭示案之示例性實施例中，在不考慮正被施加壓力的觸碰事件位置的情況下，感測與觸碰事件TE相關聯之壓力量(例如，相對量的壓力)。本揭示案的態樣包括組合本揭示案之壓力感測觸碰系統與習知位置感測觸碰系統，此舉將允許決定觸碰事件的位置及與觸碰事件相關聯的壓力量。本揭示案的其他態樣包括使用如下文所述之力感測裝置進行絕對壓力量測。其他實施例包括提供用於觸碰事件定位的手段，諸如使用波導陣列而不是僅單一波導。在下文闡述此等實施例。
在實例中，壓力感測觸碰系統10包括可選罩蓋40，該罩蓋40用於覆蓋光源100及200，以使得觀察者(例如，參見第15C圖之觀察者500)不能從上方(亦即，穿過頂表 面22)看見光源100及200。在實例中，罩蓋40擔任遮光板的角色。在實例中，罩蓋40可為用於至少阻擋可見光並經配置以防止壓力感測觸碰系統10的一些部分被使用者觀察到，或阻擋一個光波長同時傳輸另一光波長的任意類型之光阻部件、薄膜、油漆、玻璃、組件、材料、紋理、結構等。
在下文所論述之示例性實施例中(例如參見第4C圖)，罩蓋40可位於相對於透明板20的任意位置(例如，如下文所引入及論述之底表面24)，該罩蓋40用於阻擋觀察者看見光源100或偵測器200。罩蓋40不需要係連續的，並可由片段或區段組成。進一步地，罩蓋40可用於使偵測器200免於接收除了來自光源100的光104之外的光，諸如以用於阻隔陽光(sunlight rejection)。因此，在實例中，罩蓋在一個波長下(例如可見波長)可係實質上不透明的，且在另一波長(例如，來自光源100之光104的紅外波長)下可係實質上透明的。
繼續參考第1圖，壓力感測觸碰系統10包括(例如，經由匯流排301)可操作地連接至一或多個光源100及一或多個偵測器200的控制器300。控制器300經配置以控制壓力感測觸碰系統10的操作。控制器300包括皆可操作地安置的處理器302、裝置驅動器304及介面電路306。
在實例中，控制器300係或包括電腦，且控制器300包括裝置(例如，軟式磁碟驅動機、CD-ROM驅動機、DVD驅動機、磁光碟(MOD)裝置(未圖示))或任何其他數位裝置，該任何其他數位裝置包括用於自電腦可讀媒體(諸如 軟式磁碟、CD-ROM、DVD、MOD)或另一數位源(諸如網路或網際網路)以及仍待開發之數位手段讀取指令及/或資料的的網路連接裝置，諸如以太網裝置(未圖示)。電腦執行存儲在韌體(未圖示)中之指令。
電腦係可程式化的以執行本文中所述之功能，包括壓力感測觸碰系統之操作及量測例如相對量之壓力以及觸碰事件或多個觸碰事件的位置及多個壓力所需的任何信號處理。如在本文中所使用，術語電腦不限於在此項技術中僅稱為電腦之彼等積體電路，而是廣泛地指代電腦、處理器、微處理器、微電腦、可程式化邏輯控制器、特殊應用積體電路及其他可程式化電路，且該等術語在本文中可交換地使用。
軟體可實施或幫助執行本文中所揭示之壓力感測功能及操作。軟體可操作地安裝在控制器300或處理器302中。軟體功能性可能涉及程式化，包括可執行碼，且此等功能性可用於實施本文中所揭示之方法。此軟體碼可由下文所述之通用電腦或由處理器單元執行。
在操作中，代碼及可能地相關聯之資料記錄儲存在通用電腦平臺內、在處理器單元內或在區域記憶體中。然而，在其他時候，軟體可儲存在其他位置處及/或可經傳送以用於載入適當之通用電腦系統。因此，本文中所論述之實施例涉及呈藉由至少一個機器可讀媒體載送之代碼的一或多個模組形式的一或多個軟體產品。由電腦系統之處理器或由處理器單元執行此代碼使平臺基本上以在本文中所論述及說明之實施例中執行的方式實施目錄下載功能及/或軟體下載功能。
以下所論述之電腦及/或處理器可各自採用電腦可讀媒體或機器可讀媒體，該電腦可讀媒體或機器可讀媒體係指參與提供指令至處理器以供執行(包括例如決定與觸碰事件相關聯之壓力量)的任何媒體，如下文所解釋。下文所論述之任何記憶體構成電腦可讀媒體。此媒體可採用許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。如上文所論述，非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如作為伺服器平臺中之一者操作的任何電腦中的任一儲存裝置。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如此電腦平臺之主記憶體。實體傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，包括電線，該等電線包含電腦系統內之匯流排。
因此電腦可讀媒體的常見形式包括，例如：軟碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、不常用之媒體，諸如打孔卡片、紙帶、具有孔洞圖形之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM，任何其他記憶體晶片或盒式磁帶、傳送資料或指令之載波、傳送此載波之電纜或鏈路，或電腦可自其讀取程式碼及/或資料之任何其他媒體。許多該等形式之電腦可讀媒體可能參與到將一或多個指令之一或多個序列載送至處理器以供執行。
第2圖為透明板20之橫截面視圖。透明板20包括塊體部分或主體21、頂表面22、底表面24及界定周邊27之至少一個邊緣26。示例性透明板20大體上係矩形的並包括四個邊緣26，且以說明之方式將透明板之此實例用於以下論述 中。可使用其他形狀的透明板20，諸如圓形透明板。此外，可塑形透明板20以在空間中產生3D形狀。舉例而言，透明板20可能具有向下彎曲之邊緣26。邊緣26可係傾斜的、圓形的、錐形的或具有另一形狀。在實例中，選擇邊緣26的形狀以減少或最小化在板內部行進的光104的反射。在另一實例中，選擇邊緣26的形狀以增加或最大化在板內部行進的光104的反射。周邊27可能具有適用於特定應用的任何合理形狀或配置。
大體而言，透明板20可具有任何合理配置，該任何合理配置允許透明板20用作光104之波導，同時亦能夠提供使用者可施加壓力以自壓力感測觸碰系統10引出回應的位置。
亦再次參考第1圖，透明板20具有厚度TH，該厚度TH實質上係均勻的(亦即，頂表面22及底表面24實質上係平行的)。在實例中，透明板20係矩形的並在X方向上具有尺寸(長度)LX且在Y方向上具有長度LY，且透明板20因此具有由四個邊緣26界定的四個角。大體而言，透明板20可具有其中邊緣26界定多個角的形狀。
透明板20大體上可由任何適當透明之材料(諸如塑膠、亞克力、玻璃等)製成，該任何適當透明材料可形成為薄平面板並在沒有由於散射或吸收引起之實質損失的情況下支援光104在透明板主體21內之傳輸。在示例性實施例中，透明板20具有厚度TH，該厚度TH允許當在頂表面22處局部地施加壓力時透明板20折曲而不斷裂。在另一實施例中， 選擇厚度TH，以使得當在頂表面22處局部地施加壓力時透明板20實質上不折曲。透明板20之厚度TH的示例性範圍係自50微米至5毫米。可與壓力感測觸碰系統10之特定應用一致地採用其他厚度。
在示例性實施例中，透明板20可為化學強化玻璃，諸如鹼石灰型玻璃。透明板20之示例性玻璃為經由離子交換硬化之鹼鋁矽酸鹽玻璃。該等類型之玻璃可包含Na2O(蘇打)、CaO(石灰)及SiO2(二氧化矽)，但亦可包括氧化物，諸如MgO、Li2O、K2O、ZnO及ZrO2。一旦經由離子交換硬化，該等類型之玻璃即展現某些特徵，該等特徵使該等玻璃對於觸碰螢幕應用以及其它應用(例如，作為蓋玻璃)係合乎需要的。可在以下申請案中之一或多者中找到關於適合用作透明板20之鹼石灰型玻璃的調配或生產或調配與生產兩者的進一步細節：2007年7月31日申請的美國專利申請案第11/888,213號；2009年8月7日申請的美國專利申請案第12/537,393號；2009年8月21日申請的美國專利申請案第12/545,475號；及2009年2月25日申請的美國專利申請案第12/392,577號。用於透明板20的示例性玻璃係來自紐約Corning,Inc.,Corning,NY的Gorilla®玻璃。此外，示例性玻璃(諸如低鐵Gorilla®玻璃或其他低鐵離子交換玻璃)對IR波長光104係透明的。
再次參考第1圖，光源100鄰近透明板20之周邊27可操作地放置。在實施例中，光源發射在IR波長下(諸如在750nm與950nm之間)的光104。在以下論述中，光104 在適當的情況下亦被稱為「光線(light ray)」104或「光線(light rays)」或「光束(light beam)」104或「光束(light beams)」104。
參考第3圖，光源100可包含一或多個光源元件102，該一或多個光源元件102可操作地安裝在撓曲電路板(「撓曲電路」)110上，該等撓曲電路板(「撓曲電路」)110又安裝至鄰近透明板20之邊緣26安置的印刷電路板(PCB)112。在本文中之論述中，光源100可因此意謂具有一或多個光源元件102的光源。同樣地，偵測器200可包括具有一或多個偵測器元件(未圖示)的偵測器。
在實施例中，光源100穿過邊緣26或穿過底表面24邊緣耦接至透明板20。在本文中以實例之方式論述邊緣耦接。在以下所論述之其他實施例中，光源100及偵測器200可操作地安置在透明板20的同一邊緣26或同一表面24處。
在壓力感測觸碰系統10之一般操作中，處理器302經由光源信號SL驅動光源100的啟動，並亦控制在偵測器200處對光104之偵測。偵測器200產生回應於偵測光104之偵測器電信號SD，其中信號SD之強度表示偵測到的光之強度。可接近偵測器200放置介面電路306之部分。舉例而言，可接近偵測器200放置前置放大器及類比/數位轉換器(未圖示)以消除特別是當處理器位於中心時可能在處理器302與偵測器200之間的長電線中誘發的雜訊。
在實例中，處理器302控制光發射及偵測過程以例如藉由向來自光源元件102之光104提供特徵(例如，調變) 或藉由閘控偵測器200降低雜訊等，或藉由上述兩者來最佳化光104之偵測。調變可能為波長調變或強度調變。
本揭示案之態樣包括決定由手指、觸筆或類似器具施加至透明板20之上表面22的相對量的壓力。在以下論述中，可以非限制性實例之方式使用具有可壓縮端之手指及觸筆來描述壓力感測觸碰系統10之壓力感測能力。本揭示案之態樣包括諸如在壓力感測觸碰系統10用於形成壓力感測鍵盤時偵測與多個觸碰事件相關聯之各別壓力，如下文所論述。此處應注意，施加至上表面20之壓力可能穿過位於表面22之頂上的另一表面，諸如下文引入及論述之塗層220。
第4A圖為透明板20之近距橫截面視圖，圖示光源100及偵測器200如何光學耦接至透明板的實例。在第4A圖之實例中，使用例如膠或黏著劑103將光源100及偵測器200邊緣耦接至光源100及偵測器200之各別邊緣26，在實例中，膠或黏著劑103經折射率匹配至透明板以避免或最小化反射。
當啟動光源100時，光源100發射在大量光路上行進至透明板20之主體21中的光104(光線)。具有超過透明板20之臨界內反射角θc(參見第5圖)之角度的光104的部分經由TIR保持截留於透明板主體21中並在透明板主體21中行進。若內反射光104的行進保持不間斷，則內反射光104將到達偵測器200。因此，透明板20充當支援大量經引導模式之光波導，亦即，光線104在透明板內以超過臨界內反射角θc之廣泛範圍的內反射角θ行進。
偵測器200經配置以轉換上述偵測器電SD中之偵 測光104，該偵測器電SD在實例中為光電流。然後，將偵測器電信號SD發送至處理器302以用於處理，如下文所述。該處理用於提取關於與觸碰事件TE相關聯之施加於透明板20之頂表面22處的壓力的變化的資訊。
第4B圖類似於第4A圖，並說明替代實施例，其中鄰近透明板20之底表面24放置光源100且光源100光學耦接至透明板20之底表面24。此面耦接配置提供優於邊緣耦接配置之若干優勢，包括更簡單之製造、無遮光板需求及可能增加的觸碰靈敏度。當將光104射入透明板20中時，多個模式結合邊緣耦接配置在如上文所論述之不同彈跳角下傳播。邊緣耦接配置更可能產生低彈跳角下之模式，而表面耦接配置產生較高彈跳角下之模式。因為較高彈跳角之光線104更頻繁地觸擊頂表面22，所以具較高彈跳角之該等光線104提供增加之觸碰靈敏度，從而提供與觸碰事件TE相互作用的更大的機會。
為防止使用者500穿過透明板20看見光源元件102(例如，參見第15B)，可採用上述罩蓋40中之一或多者。在實例中，罩蓋40為薄膜的形式，該薄膜至少在可見波長下不透明且視情況在IR波長下傳輸。用於罩蓋之示例性薄膜包含黑漆，該黑漆吸收在廣泛範圍之波長(包括可見波長及IR波長)下的光。在第4C圖中所示之另一實例中，在遮光板需要實質上係對發光元件的波長透明的情況下，罩蓋可放置在光源100與透明板20之底表面24之間。在此情況下，光104之適當波長為IR波長。
模型化指示：與第4A圖之邊緣耦接配置的約80%相比，可使用第4B圖之面耦接配置將由光源元件102輸出之光104之約28%截留於透明板20內。
繼續參考第4A圖、第4B圖及第4C圖，當觸碰事件TE發生時，諸如當人的手指F觸碰透明板20的頂表面22時，觸碰事件TE改變如由透明板主體21及頂表面22及底表面24界定之波導的TIR條件。如此使光104在觸碰頂表面22之點處(或更準確地，在光學接觸區域內)自透明板主體21散射為散射光104S，從而使光束104衰減以形成在透明板20之主體21內繼續傳播的經衰減光束104A。頂表面22之觸碰被稱為由器具(諸如手指F)執行之觸碰事件TE，且該觸碰之位置在本文中被稱為觸碰事件位置。
到達偵測器200之經衰減光束104之強度導致偵測器電信號SD的變化的信號強度(例如，變化的光電流)(即，與使用原始光束104之基線光電流量測相比)，並指示已發生觸碰事件TE。經量測之偵測器電信號SD之臨限值T可用於決定是否已發生觸碰事件TE。
本揭示案包括量測經衰減光束104之衰減量，並使衰減量相關於與觸碰事件TE相關聯的壓力量。第5圖為類似於第1圖中圖示之壓力感測觸碰系統10的壓力感測觸碰系統10的配置的計數數目對時間(秒)的曲線，其中抹除器用作用於產生觸碰事件TE的器具。使用量測為時間函數之不同力及合壓力(力/面積)將抹除器壓入頂表面22中。在每次施加不同壓力後自表面提升抹除器，亦即，以不同壓力重複觸碰 事件TE。
如可在第5圖中所見，偵測器200處之計數圖示對應於(相關於)5.45kPa、10.9kPa及16.3kPa之經量測壓力的降低。注意，基線計數返回至每一觸碰事件之間的相對恆定之值。因此，經量測之衰減(例如，由於反射，使用ADC偵測器之計數)可用作當使用者產生觸碰事件TE時由使用者施加的相對壓力的量測。當感測由手指F的觸碰產生的壓力時，基線計數可能由於油、濕度及鹽自手指至頂表面22的轉移而變化。可在運行於控制器300中之軟體說明此變化。
反射模式下之壓力感測
第6A圖為示例性壓力感測觸碰系統10的升高視圖，該視圖圖示在反射模式下執行觸碰事件TE的壓力感測的示例性實施例。在第6A圖之配置中，光源100及偵測器200兩者可操作地安置在透明板20的同一側面26處。光源100在所有方向上發射在廣泛範圍角度內的光104，並將光104自透明板20之其他三個側面26以及頂部22及底部24內反射。在實例中，側面26及表面22及表面24係經拋光的、鏡面塗覆的或係以高反射率材料塗覆，以使得TIR光多次彈回，從而以在大量光路上行進之光104填充透明媒體之主體21。第6A圖圖示自遠側26反射並由偵測器200接收之一個示例性光線104。
第6B圖圖示第1圖之壓力感測觸碰系統10，但在壓力感測狀態下，手指F產生觸碰事件TE。如上所述，在手指F與頂表面接觸時在觸碰事件TE在表面22上的位置處吸 收並散射經引導光104。如由偵測器200量測之信號SD取決於由手指F施加之壓力量，其中觸碰的結果係光電流之減少，該光電流之減少表示與初始(未衰減)光束104相比，經衰減光束104A之強度降低。
散射模式下之壓力感測
第7A圖及第7B圖與第6A圖及第6B圖相似，並圖示壓力感測觸碰系統10之示例性實施例，其中壓力感測能力由光散射而不是光反射提供。參考第7A圖，側壁26係製造為實質上有吸收力的。側壁26圖示為塗覆有光吸收材料28，除了光源100及偵測器200所在的位置外。
參考第7B圖，當觸碰事件TE發生時，一些散射光104S朝向偵測器200散射為經散射及衰減光104SA。經衰減光104A沿光104之原始路徑行進，並入射至側壁26，其中光104係藉由沉積在側壁26上之吸收材料28吸收。在此情況下，隨著手指F之壓力在觸碰事件TE之位置處增加，散射光之量增加，以使得經散射衰減光104SA之強度增加。然後，偵測器200偵測經散射衰減光104SA。在觸碰事件TE處之所施加壓力的此增加引起經散射衰減光104SA的量的相應增加，此情況導致偵測器電信號SD中之光電流之增加。然後，將偵測器電信號SD發送至控制器300用於處理以量測在觸碰事件TE之位置處的所施加壓力量。
第8A圖圖示在紅光下採集之手指(頂列)及抹除器(底列)的影像並圖示施加至透明板之從左至右增加之壓力量，該透明板經由TIR載送紅光。據觀察，增加之壓力量 導致自定位觸碰事件之透明板之頂表面散射的光之量的增加。散射的量的增加係由於光學接觸的量(面積)的增加，此引起在透明板之主體中行進之光與被壓入透明板之頂表面的物體的越來越強烈地互動。
第8B圖為用從左至右增加之壓力量施加至透明板之頂表面的手指F的一系列升高影像。如作為在觸碰事件位置處之所施加壓力的函數的增加之手指亮度所指示，增加的手指壓力使耦合至手指之光量增加。
第9A圖至第9C圖為圖示在第8B圖中觀察到之現象的示意性橫截面圖。第9A圖圖示觸碰事件TE處之具有指紋FP的手指F。為便於說明光104，省略散射光104S及衰減光104A。
在第9A圖中，如由箭頭AR1所指示，以第一量之力F1將手指F壓入頂表面22中。界定指紋FP之隆起線R在OC1至OC5所表示的若干位置處與表面22光學接觸。該等光學接觸位置各具有與該等光學接觸位置相關聯的某一表面面積，該等光學接觸位置導致在表面22上的壓力量，如由力F1除以與光學接觸位置OC1至光學接觸位置OC5相關聯的表面面積所界定。
第9B圖本質上與第9A圖相同，但第9B圖圖示手指F的力增加至如由箭頭AR2指示的第二量之力F2的情況。額外力使隆起線R變平，此舉增加在位置OC1至位置OC5處的光學接觸的量。此又導致更多光在觸碰事件TE之位置處自透明板20的主體21散射。
第9C圖圖示施加如由箭頭AR3指示的第三量的力F3的情況，該第三量的力F3足夠大以實質上使隆起線R變平，以使得實質上整個指尖在觸碰事件TE之位置處進行光學接觸OC。此舉用於實質上增加光學接觸的面積並將甚至更多之光104在觸碰事件TE之位置處自透明板20之主體21散射。
表面粗糙度
在第10圖中所圖示之壓力感測觸碰系統100的示例性實施例中，頂表面22提供表面粗糙度之量，如在近距插圖中所圖示。舉例而言，若表面22具有頂峰P及底穀V，則可提高經由與用於產生觸碰事件TE的手指或其他元件的光學接觸的光耦合的可能位準之範圍。在實例中，表面粗糙度之尺度與指紋差不多，例如在自100微米至300微米之範圍中。此處，粗糙度尺度可為頂峰與底穀之間的間隔或可為均方根(RMS)粗糙度。在另一實例中，粗糙度在100奈米與1毫米之間。使用各種技術，諸如蝕刻、機械拋光、壓紋、以顆粒塗覆及其他已知方法，表面22可具有粗糙度。表面粗糙度可係隨機的、準隨機的或週期性的、奈米特徵的、微特徵的或紋理化的。
層化表面
第11圖圖示透明板20之表面22包括具有頂表面222的一或多個層220的示例性實施例。藉由圖示圖示單個層220。層220可係有機的或無機的。在實例中，層220包含自組合單層。示例性層220用於提供與表面22相比之較大量的 親水性或親油性(olephilicity)。如此又可影響可在觸碰事件期間進行之光學接觸的量或範圍，並因此影響在觸碰事件位置處的與壓力有關的光耦合的量或範圍。層220的其他實例包括抗反射層及光波長阻擋層。
舉例而言，疏水性觸碰表面222將導致在觸碰事件位置處的較低光耦合，在該觸碰事件位置處，觸碰事件由在給定壓力下將濕潤的手指施加至表面222引起。層220的示例性材料為將使表面疏水的氟矽烷。可使用可購自Corning,Incorporated的被稱為E-Z cleanTM的材料來形成該層220。
可選擇用於層220的其他材料來提供防指紋特徵。
在示例性實施例中，層220可為玻璃或高折射環氧樹脂，其中選擇折射率以防止相比於與具有空氣介面的表面22相關聯的光損失之實質光損失。
經調變偵測器信號
第12A圖為壓力感測觸碰螢幕10的示例性實施例的部分的近距視圖，該壓力感測觸碰螢幕10利用經調變偵測器信號以決定與觸碰事件相關聯的壓力量。如圖所示，第12A圖的壓力感測觸碰螢幕10包括雷射光源100(例如，分散式布瑞格反射器(distributed Bragg reflector；DBR)雷射)、圓柱形透鏡240及鄰近透明板20之邊緣26安置的光柵246。偵測器200圖示為鄰近相對邊緣26安置，其中濾波器248放置在邊緣與偵測器之間以過濾出不需要之光波長，諸如可見環境光，例如日光。
雷射光源100在至少一個方向上發射光104。圓柱 形透鏡240經配置以準直光104，以使得光入射至光柵246作為準直光。光柵246經配置以將光104分成兩個光束，亦即與第零繞射級相關聯的「第零」光束104-0及與第一繞射級相關聯的第一光束104-1。
光源100係經由光源控制信號SL經由控制器300的處理器302波長調變(亦參見第1圖)。光束104-0及光束104-1兩者皆入射至偵測器200並干涉產生正弦函數，該正弦函數由於光束之波長調變及不同光路而移動。因此，配置界定干涉儀(例如，邁克生干涉儀)。偵測器200偵測經干涉光束104-0及104-1，並產生偵測器信號SD，該偵測器信號SD經發送至控制器300以用於處理。由控制器300處理(過濾)偵測器信號SD，以使得僅偵測到在雷射調變頻率下的光。此舉可例如由鎖定放大器實現。
在第12A圖之無觸碰事件TE的情況下，光束104-0及光束104-1兩者以實質上相同的強度，或以光束104-0及光束104-1的強度的非常小的設定差到達偵測器200。此情況界定經處理偵測器信號的調變，如在插圖中所示，其中調變對比度正規化為1。
除了手指F現正向下按壓在透明板20的表面22以引起觸碰事件TE外，第12B圖與第12A圖類似。此觸碰事件TE產生由與手指F的光學接觸導致的散射光104S，手指F與第一光束104-1相互作用以形成繼續至偵測器200的經衰減第一光束104-1A。同時，第零光束104-0在不衰減的情況下繼續行進至偵測器200。因已衰減第一光束104-1以形成具有 比原始光束104-1小的強度的經衰減光束104-1A，故經處理之偵測器信號SD之調變對比度減小，如在第12B圖的插圖中所示。因在觸碰事件TE位置處的散射光104S的量係在觸碰事件TE位置處的所施加壓力的函數，故經量測之調變對比度的減小表示所施加的壓力。
第13A圖為壓力感測觸碰螢幕10的示例性實施例的部分的近距視圖，該壓力感測觸碰螢幕10包括在透明板20的表面22的頂上的層220。在實例中，層220為例如藉由透明板20之主體21中的離子交換形成的梯度折射率層。層220亦可為具有恆定折射率之層，其中折射率高於透明板20之主體21之折射率，以使得層用作波導層。因此，第13A圖的配置包括與層220相關聯的表面波導及與透明板20之主體21相關聯的塊體波導。在實例中，光柵246或其他光耦合元件或特徵鄰近源100及偵測器200放置在主體21與層220之間的介面處以將光耦合在層220之外部中。
光源100及偵測器200圖示為可操作地鄰近透明板20之底表面24安置。由光源100發射之光104佔用兩個主要光路，且因此表示為在表面波導及塊體波導兩者中行進的光104-1及主要在層220的表面波導中行進的光102-2。因為與透明板20的主體21相關聯的塊體波導厚於與層220相關聯的表面波導，所以與光104-2相比，光104-1將經受來自最上表面222的更少的反彈。兩個波導之間的折射率差將導致104-1及104-2之不同的傳播角度，並因此導致不同光路長度。不同傳播長度可由不同的折射角及折射率兩者產生。如 在結合第12A圖及第12B圖在上文所述之示例性實施例中，光源100為雷射，且光源經由光源控制信號SL波長調變。
光源100的波長調變及光104-1及光104-2所行進的不同光路長度導致發生在偵測器200處之干涉，該干涉產生經調變偵測器信號SD。經調變偵測器信號SD係由上文所述之控制器300處理以提取信號之調變對比度。在無觸碰事件時，調變對比度處於最大值。
更特定而言，兩個傳播波之間的相位差dφ係由dφ=2πL△n/λ給定，其中L為傳播距離，△n為主體21與層220之間的折射率差，且λ為光104的波長。此相位差方程式假定，組成透明板20之主體21之玻璃的塊體比表面層大得多，以使得塊體模式係主要在塊體而不是表面層中傳播。
例如，可假定0.1米之傳播距離L、折射率對比度(差)△n=0.01(此係使用鉀離子交換形成在透明板20中的層220之典型折射率對比度)並使用約1微米之標稱波長λ(諸如係由IR DBR雷射產生)，在偵測處產生完全調變信號所需的波長調幅為約1nm，該波長調幅適當地在能力雷射光源100(諸如DBR雷射或DFB雷射)內。
自偵測器電信號SD決定的調變對比度、強度I及調變對比度C由下式給定：I=I1+I2+2(I1 I2)1/2cos(dφ)
C=2(I1．I2)1/2/(I1+I2)
若假定光能均勻地分佈於兩個波導之間，則I1=I2且信號對比度C接近100%。
除了手指F現正向下按壓在層220的表面222以導致觸碰事件TE外，第13B圖與第13A圖類似。此觸碰事件TE產生由與手指F的光學接觸導致的散射光104S，手指F與第一光束104-1及第二光束104-2相互作用以形成散射光104S。因為光104-2在表面222處具有比光104-1更多的反彈，所以手指F與光104-2之相互作用多於與光104-1之相互作用。此情況由光104-1及光104-2的額外光線說明。詳言之，兩個光線104-2圖示為經衰減以形成衰減光線104-2A，同時僅單一光線104-1圖示為經衰減以形成衰減光線104-1A。因此，將有比光104-1少的光104-2到達偵測器200，從而降低經處理之偵測器信號SD的調變對比度。換言之，由兩層結構產生之干涉儀變得不平衡。因為在觸碰事件TE位置處之散射光104S的量係在觸碰事件TE位置處的所施加壓力的函數，故經量測之調變對比度的減小表示所施加之壓力。
值得考慮觸碰事件並未產生足夠用於偵測器電信號變化之光散射來計算調變對比度之實質變化的情況。此情況可為當手指非常乾燥或當戴著手套或使用軟觸筆時的情況。
為偵測此等低壓力觸碰事件，一個方法係使用相對較薄(例如，0.7mm或更小)的透明板20。此方法允許透明板以及相對較薄的層220在經受局部壓力時變形，導致接近表面傳播的光104的傳播長度不同於在透明板20之主體21中傳播的光的傳播長度。此情況又影響光在偵測器200處的干涉，並因此在偵測器電信號SD中顯示。
在示例性實施例中，針對在透明板之主體21內行進 的大量干涉光束執行上文所述之經調變偵測器信號方法，以使得偵測器200處之干涉圖形係複雜的並類似散斑圖形。因為大量的干涉束，所以在偵測器200處之所得干涉/散斑圖形將由於在透明板20之頂表面22處的觸碰事件而對光104之散射敏感。此情況又允許在偵測施加在觸碰事件TE之位置處的壓力量中之靈敏度增加。
第13C圖類似於第13A圖，並圖示壓力感測系統10之另一示例性實施例，該壓力感測系統10另外包括在透明板20之底表面24上的第二高折射率層280。層280用作第二相對較較薄之波導。光柵246或其他光耦合元件係相對於光源100及偵測器200放置以將光104分別耦合至層220及層280作為光104-1及光104-2。
當在頂表面222處施加局部壓力的觸碰事件TE出現時，由透明板20及層220及層280形成之結構變形。此情況又使在層(波導)220中行進之光104-1的光路長度相對於在層(波導)280中行進的光104-2的光路長度變化。光路長度的變化以表示在觸碰事件TE之位置處施加的壓力的方式(在第13C圖中用手指F以虛線所圖示)改變偵測器200處的干涉。
在一個實例中，第13C圖的層化配置可使用穿過透明板20的頂表面22及底表面24的離子交換(例如，銀離子交換)來形成。注意，銀離子交換不僅可提供合適之折射率變化，亦可提供具有抗菌性質之結構。在另一實例中，第13C圖的層化配置形成為共層狀玻璃結構，其中透明板20具有低 於層220及層280之折射率，以使得兩個外層用作相對較薄的波導。
如上所論述，在壓力感測系統10的示例性實施例中，光源100結合用於塑形光束104的光學元件使用。利用圓柱形透鏡240及光柵246的此配置的實例圖示於第12A圖及第12B圖中。
第13D圖及第13E圖(自上而下之視圖)圖示基於第13C圖的多層配置的示例性實施例，其中圓柱形透鏡240用於準直光束104，以使得光束可在正交方向上傳播。此配置允許在光傳播方向上僅激勵波導220及波導280的單一模式，同時允許光在正交方向上發散以實質上用光填充整個波導。如上所論述，可能需要超過一個光源100來分別用光104-1及光104-2填充波導220及波導280的整個容積。
在示例性實施例中，寧可使用具有多個光源元件102(參見第3圖)的光源100，在實例中，光源可為例如包括光漫射光纖的擴展光源。在此實施例中，圓柱形透鏡240可延伸擴展源的長度，其中擴展光源實質上安置在圓柱形透鏡的焦點位置處。
在示例性實施例中，可部署在(x,y)方向上運行之若干通道波導220C而不是部署係單一板狀波導之層220，如在第13F圖的壓力感測系統10的示意圖中所圖示，該壓力感測系統10例如圖示配置為鍵盤裝置。通道波導220C可為基於離子交換的或由離子交換形成的薄膜。進一步地，在示例性實施例中，偵測器200可配置有經安置以自單獨通道波導 接收光104的偵測器元件。
此配置可用於決定觸碰事件的(x,y)位置，連同在觸碰事件TE之觸碰位置處施加的壓力量。此配置亦使能夠決定兩個或兩個以上同時發生之觸碰事件TE的位置及壓力。此能力對應用(諸如在第13F圖中所圖示之鍵盤應用)或可使用同時發生之觸碰事件的其他應用而言係有用的。通道波導220C可具有各種不同尺寸以匹配特殊應用。舉例而言，對於鍵盤應用，將需要每鍵一個或可能幾個波導，儘管每鍵亦可使用十幾個或幾十個或甚至幾百個波導來獲得在對應於鍵擊的觸碰事件位置處的壓力量測的超取樣/冗餘。
光源
上文論述示例性光源100，且示例性光源100包括發光二極體、雷射二極體、光纖雷射以及包括例如光漫射光纖的擴展源。
在示例性實施例中，光源100為具有三個主要特徵的雷射：a)單一模式、2)至多1nm之可調諧波長及3)相對便宜。
包括該等特徵的一類光源為上述的DBR雷射。尤其合適之DBR雷射光源100為在1060nm下操作的一個光源。此等雷射具有三個主要區段：增益區段、包括佈雷格光柵的光柵區段(亦稱為DBR區段)及在增益區段與光柵區段之間的相位區段。佈雷格光柵提供波長相關反射率並允許藉由應用適當信號選擇雷射之中央波長。相位區段用於調整所選模式的波長。
因此，在DBR雷射中，可藉由將信號應用至相位區段或DBR區段來調變波長。然而，若將信號應用至兩個區段中之僅一個區段，則波長將經歷波長突跳而不是平滑及連續的波長變化。然而，藉由將特定信號應用至DBR區段及相位區段兩者，可獲得具有模跳的連續波長調諧。因此，在示例性實施例中，光源100配置為DBR雷射，其中波長係可連續地無模跳調諧。
壓力感測校準
本揭示案的態樣包括壓力感測校準方法及力量測方法，以促進開發用於感測、報告之算法及回應用於產生觸碰事件的各種器具(諸如手指、鉛筆、觸筆、鋼筆等)。在示例性實施例中，應變感測裝置或力感測裝置(例如應變計、壓電裝置)用於量測與由壓力感測觸碰系統10記錄的觸碰事件相關聯的力或壓力，且視情況提供觸覺反饋。
第14A圖為壓力感測觸碰螢幕10之部分的平面圖，該壓力感測觸碰螢幕10包括若干力感測裝置260，該等力感測裝置260經配置使得透明板20係由力感測裝置懸掛，以使得運動局限於單軸，諸如如圖所示之Z軸。力感測裝置260可沿邊緣26定位或定位在角落處或定位在此等位置的組合處，如第14A圖中所圖示。因此，當觸碰事件發生時，諸如如上所述般發生時，藉由力感測裝置260量測與觸碰事件相關聯的力之量，在實例中，該等力感測裝置260電連接至控制器300並向控制器300提供力感測信號SF以用於處理。以圖示之方式圖示一個此種電連接及相應信號SF。
第14B圖類似於第14A圖，但第14B圖具有允許在超過一個軸中偵測力的力感測裝置配置。此多維力感測方法可預先用於控制應用(諸如遊戲、醫療裝置、工業裝置等)中。
力感測裝置260可為或可包括熟知及市售的力感測裝置中之任一者。此等力感測裝置包括例如：a)力感測電阻器，該等力感測電阻器係小巧及可撓的並因此易於併入壓力感測觸碰系統10中；b)基於壓電之力感測裝置，該等基於壓電之力感測裝置將機械形變轉化為可量測之電荷；c)基於電路之應變計；d)光學應變計，諸如基於光纖之應變計；e)電容式應變計；及f)基於加速計之力感測器。
本揭示案之態樣包括使用一或多個力感測裝置來表徵施加在觸碰事件處之力的量以提供在觸碰事件處的所施加力或所施加壓力的絕對量測。力量測資訊可儲存在控制器300中，然後用於基於力或壓力之量表徵給定觸碰事件的性質，該力或壓力之量係視情況地基於上述之方法偵測。
壓力感測顯示系統
壓力感測觸碰系統10可結合習知位置感測顯示系統(諸如基於電容式或基於電阻式之彼等顯示系統)使用。
第15A圖為示例性觸碰敏感顯示器400之示意性升高視圖，該示例性觸碰敏感顯示器400係藉由鄰近及在習知顯示器單元410(諸如液晶顯示器)上方(例如，頂上)可操作地安置壓力感測觸碰系統10形成，此顯示器可具有習知的基於位置之感測能力。
第15B圖為示例性觸碰敏感顯示器400的示意橫截面部分分解圖，圖示如何將壓力感測觸碰系統10與習知顯示器單元410整合的實例。以液晶顯示器的形式圖示之習知顯示器單元410包括發射光416的背光單元414、薄膜電晶體(TFT)玻璃層420、液晶層430、具有頂表面452的彩色濾光片玻璃層450及具有頂表面462的頂偏光器層460，以上各者全部如圖所示安置。框架470放置在彩色濾光片玻璃層450的邊緣周圍。以實例之方式將光源100圖示為可操作地支撐在框架470內。如此形成具有頂側482的整合式顯示器總成480。
參考第15C圖，為形成具有壓力感測能力之最終觸碰敏感顯示器400，藉由可操作地將透明板放置在總成之頂側482上來添加透明板20至習知顯示器單元410的整合式顯示器總成480。透明板20包括鄰近光源100放置的呈IR透明但可見光不透明之層的形式的上述罩蓋40。吸收層28亦可包括在透明板20之邊緣26處以防止光104自透明板之邊緣反射。
在第15圖及第15C圖的觸碰敏感顯示器400的實施例中，光源100穿過上述IR透明罩蓋40面耦接至透明板20的底部24。亦在透明板20與頂偏光器層460之間形成可選氣隙474。在示例性實施例中，氣隙474可用可接觸頂偏光層460之低折射率層475或透明板20可能需要依賴的任一表面替代。低折射率層475用於當需要將透明板置放為與表面(尤其係具有高於透明板之折射率的一個表面)接觸時保持透明板20的波導特性。在實例中，低折射率層475由接合材料製 成，該接合材料用於將透明板接合至底層表面。
在實例中，可在透明板20上或穿過透明板20向使用者500呈現各種標誌或標記(未圖示)，以引導使用者與壓力感測觸碰系統10互動。例如，標記可包括透明板20之頂表面22上的區域，留出該等區域以用於指示使用者選擇、軟體執行等或指示使用者應產生觸碰事件TE的區域。例如，在光104未到達頂表面22的某些部分的情況下，可能需要此區域。
儘管已參考特定態樣及特徵描述本文中之實施例，但應瞭解，該等實施例僅說明所要原理及應用。因此，應瞭解，在不脫離所附申請專利範圍的精神及範疇的情況下，可對說明性實施例作出許多修改且可設計其他配置。
20‧‧‧透明板
22‧‧‧頂表面
24‧‧‧底表面
26‧‧‧邊緣
100‧‧‧光源
103‧‧‧膠/黏著劑
104‧‧‧光/光束
104A‧‧‧經衰減光/光束
104S‧‧‧散射光
200‧‧‧偵測器
F‧‧‧手指
TE‧‧‧觸碰事件
TH‧‧‧厚度
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
θ‧‧‧內反射角度
θC‧‧‧臨界內反射角度

Claims (22)

  1. 一種用於感測在一觸碰事件之一位置處之一壓力量的壓力感測觸碰系統，該系統包含：一透明板，該透明板具有一頂表面、一底表面及一包括一邊緣之周邊，其中該觸碰事件在該頂表面上的一觸碰位置處發生；至少一個光源，該至少一個光源相對於該透明板可操作地安置並發射光，該光耦合至該透明板內，以使得該光經由全內反射行進；及至少一個偵測器，該至少一個偵測器相對於該透明板及該光源可操作地放置並產生一偵測器電信號，該偵測器電信號具有表示在該透明板內行進之光的一經偵測強度的一信號強度，其中該觸碰事件導致對應於在該觸碰事件位置處施加的壓力的一變化的該經偵測光強度的一變化。
  2. 如請求項1所述之系統，該系統進一步包含一控制器，該控制器可操作地耦接至該至少一個光源及該至少一個偵測器並經配置以接收該偵測器電信號並決定在該觸碰事件位置處施加的該壓力的該變化。
  3. 如請求項2所述之系統，該系統進一步包含經波長調變以在該偵測器處形成強度調變光的該光源。
  4. 如請求項3所述之系統，其中藉由該控制器處理該偵測 器電信號以決定表示在該觸碰事件位置處施加的壓力的該變化的一調變對比度。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之系統，其中該透明板實質上係對紅外(IR)光透明的，其中來自該至少一個光源的該發射光包含IR光，且其中該至少一個偵測器經配置以偵測該IR光。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之系統，該系統進一步包含為一粗化表面的該頂表面。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之系統，其中該粗化表面具有一尺寸在100微米與500微米之間的特徵。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之系統，該系統進一步包含一層，該層置於該透明板之該頂表面上，其中該層增強a)壓力感測靈敏度及b)可偵測壓力之一範圍中的至少一者。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之系統，其中該透明板包括一主體，該系統進一步包含在該透明板之該主體中鄰近該透明層之該頂表面之一離子交換區域，其中該離子交換區域界定一表面波導，且該透明層之該主體界定一塊體波導，其中該表面波導及該塊體波導起作用以將來自該光源的光導引至該偵測器。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之系統，該系統進一步包含至少一個力感測裝置，該至少一個力感測裝置相對於該透明板可操作地安置以量測與該觸碰事件相關聯之一力量。
  11. 如請求項10所述之系統，其中該系統包括一控制器，該控制器可操作地耦接至該至少一個力感測裝置，並經配置以將該量測量之力轉換為與該觸碰事件相關聯之一壓力。
  12. 如請求項10所述之系統，其中該至少一個力感測裝置係選自力感測裝置之群組的一個力感測裝置，該等力感測裝置包含：一力感測電阻器，一基於壓電之力感測裝置，一基於一電路之應變計，一光學應變計，一電容式應變計及一基於加速計之力感測器。
  13. 一種具有壓力感測能力的顯示系統，該系統包含：如請求項1至12中任一項所述之該壓力感測觸碰螢幕；及一顯示器單元，該顯示器單元具有一顯示器，其中該壓力感測觸碰螢幕鄰近該顯示器可操作地安置。
  14. 一種用於決定藉由一器具施加在一透明板之一頂表面上的一觸碰事件的一位置處的一相對量的壓力的方法，該方法包含以下步驟：藉由全內反射將來自至少一個光源之光發送穿過該透明 板；藉由至少一個偵測器偵測該光並產生一第一偵測器電信號，其中該經偵測光與該器具在該頂表面處施加之該壓力量成比例地散射或衰減；及根據該第一偵測器電信號決定藉由該器具施加在該觸碰事件的該位置處的該壓力量。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該器具為一手指、一鉛筆、一鋼筆或一觸筆。
  16. 如請求項14或請求項15所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在不存在一觸碰事件的情況下量測一基線偵測器電信號，及比較該第一偵測器電信號與該基線偵測器電信號以決定藉由該器具施加在該觸碰事件的該位置處的該壓力量。
  17. 如請求項14至16中任一項所述之方法，其中該光具有一波長，且該方法進一步包含以下步驟：調變該光之該波長；使該波長調變光穿過一光柵以將入射至該光柵的該光分成第一光束及第二光束；偵測該第一光束及該第二光束，以使得該第一偵測器電信號包括強度調變資訊；處理該第一偵測器電信號以決定表示藉由該器具施加在 該觸碰事件的該位置處的該相對量的壓力的一調變對比度。
  18. 如請求項14至17中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：使用相對於該透明板可操作地安置的一或多個力感測裝置量測由該器具施加在該觸碰事件位置處的一力。
  19. 如請求項14至18中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：形成該頂表面作為一粗糙表面。
  20. 如請求項14至19中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：提供在該頂表面之頂上的一層，其中該層增強壓力感測靈敏度及/或範圍。
  21. 如請求項14至20中任一項所述之方法，該方法包含以下步驟：將該至少一個光源及該至少一個偵測器放置在該透明板之一共同側處。
  22. 如請求項14至21中任一項所述之方法，該方法包含以下步驟：將該至少一個光源及該至少一個偵測器放置在該透明板之不同邊緣處。
TW102115438A 2012-04-30 2013-04-30 利用全內反射之壓力感測觸碰系統 TW201403427A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261640605P 2012-04-30 2012-04-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201403427A true TW201403427A (zh) 2014-01-16

Family

ID=48289669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102115438A TW201403427A (zh) 2012-04-30 2013-04-30 利用全內反射之壓力感測觸碰系統

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9880653B2 (zh)
EP (1) EP2845079B1 (zh)
JP (2) JP2015521313A (zh)
KR (1) KR20150007322A (zh)
CN (1) CN104487923A (zh)
IN (1) IN2014DN08868A (zh)
TW (1) TW201403427A (zh)
WO (1) WO2013165749A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104375719A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种红外触摸屏、触摸检测方法及显示设备
TWI567606B (zh) * 2015-07-17 2017-01-21 林志忠 觸控顯示裝置
US9786248B2 (en) 2015-08-07 2017-10-10 Chih-Chung Lin Touch display device with pressure sensor
TWI609303B (zh) * 2016-01-18 2017-12-21 速博思股份有限公司 整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
TWI699511B (zh) * 2018-11-12 2020-07-21 國立中央大學 觸覺感測器

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9891759B2 (en) * 2012-09-28 2018-02-13 Apple Inc. Frustrated total internal reflection and capacitive sensing
US20140210770A1 (en) * 2012-10-04 2014-07-31 Corning Incorporated Pressure sensing touch systems and methods
WO2014098741A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-26 Flatfrog Laboratories Ab Laminated optical element for touch-sensing systems
US10268319B2 (en) 2012-12-17 2019-04-23 Flatfrog Laboratories Ab Edge-coupled touch-sensitive apparatus
TW201510823A (zh) * 2013-09-11 2015-03-16 Wintek Corp 光學式觸控面板以及觸控顯示面板
JP2015135655A (ja) * 2013-12-16 2015-07-27 日東電工株式会社 入力装置
JP2015207034A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 アルパイン株式会社 情報入力装置及び情報入力方法
US9582117B2 (en) 2014-04-28 2017-02-28 Qualcomm Incorporated Pressure, rotation and stylus functionality for interactive display screens
US10116868B2 (en) 2014-04-28 2018-10-30 Qualcomm Incorporated Display-integrated user-classification, security and fingerprint system
US9588616B2 (en) 2014-05-06 2017-03-07 Corning Incorporated Cantilevered displacement sensors and methods of determining touching forces on a touch screen
WO2016029376A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Screen contact detection using total internal reflection
KR102277902B1 (ko) * 2014-09-05 2021-07-15 삼성전자주식회사 피검체 접촉압력 측정기와 그 제조 및 측정방법
CN104898895B (zh) * 2015-05-04 2017-11-03 上海交通大学 基于光栅结构与补偿光源的光波导式光学触摸屏
CN104793814A (zh) * 2015-05-12 2015-07-22 京东方科技集团股份有限公司 一种光学式触控装置及触控显示装置
KR102395602B1 (ko) 2015-06-30 2022-05-09 엘지디스플레이 주식회사 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기
KR101579709B1 (ko) * 2015-07-30 2015-12-23 한양대학교 산학협력단 압력 센서, 그 제조 방법, 및 이를 이용한 관리 시스템
CN105094443A (zh) * 2015-08-21 2015-11-25 深圳市汇顶科技股份有限公司 触摸压力检测装置和方法
JP2017073128A (ja) * 2015-10-08 2017-04-13 船井電機株式会社 空間入力装置
CN105184282B (zh) * 2015-10-14 2019-04-23 京东方科技集团股份有限公司 光学指纹检测装置及显示设备
CN105302373A (zh) * 2015-11-09 2016-02-03 深圳市汇顶科技股份有限公司 根据触摸信号实现移动终端操作的方法、系统及移动终端
TWI579534B (zh) * 2015-12-16 2017-04-21 和碩聯合科技股份有限公司 壓力感測系統
JP6470674B2 (ja) * 2015-12-22 2019-02-13 ミネベアミツミ株式会社 携帯機器
CN105677203B (zh) * 2015-12-30 2020-01-17 魅族科技（中国）有限公司 一种操作方法及系统
CN105573555B (zh) * 2016-01-28 2018-06-29 京东方科技集团股份有限公司 一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置
CN107091702B (zh) * 2016-02-17 2020-06-02 北京小米移动软件有限公司 压力检测方法和装置
KR101796857B1 (ko) * 2016-04-25 2017-11-10 이준구 적외선 방식의 터치스크린 장치
CN105841861B (zh) * 2016-05-04 2018-08-17 常州信息职业技术学院 一种基于光全内反射的压力分布测量装置及其测量方法
CN106201090A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 乐视控股（北京）有限公司 移动终端显示屏及其操作方法以及移动终端
CN106201089A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 乐视控股（北京）有限公司 显示屏的操作方法、显示屏及移动终端
GB2552823B (en) * 2016-08-11 2020-10-07 Intelligent Fingerprinting Ltd Skinprint analysis method and apparatus
US10663361B2 (en) * 2016-10-13 2020-05-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for tactile sensing
CN106537415A (zh) * 2016-10-20 2017-03-22 深圳市汇顶科技股份有限公司 基于指纹的压力检测方法及装置
KR102646158B1 (ko) * 2016-12-13 2024-03-11 엘지디스플레이 주식회사 광학식 이미지 인식 센서 내장형 평판 표시장치
GB2558667A (en) * 2017-01-17 2018-07-18 T Phy Ltd Optical input devices
KR101886683B1 (ko) * 2017-05-22 2018-08-09 주식회사 하이딥 차광층을 포함하는 터치 입력 장치 및 차광층 포함하는 터치 입력 장치 제조 방법
KR102444286B1 (ko) * 2017-06-19 2022-09-16 삼성전자주식회사 지압 인식 장치 및 이를 포함하는 전자 기기
WO2019059061A1 (ja) * 2017-09-25 2019-03-28 Kddi株式会社 タッチパネル装置
CN111656235A (zh) 2017-11-29 2020-09-11 康奈尔大学 波导和基于波导的传感器
CN108133175A (zh) * 2017-11-30 2018-06-08 北京集创北方科技股份有限公司 指纹识别方法、装置和系统、电子设备
CN108256415A (zh) * 2017-11-30 2018-07-06 北京集创北方科技股份有限公司 指纹识别方法、装置和系统、电子设备
CN109414200B (zh) * 2017-12-25 2019-12-24 深圳市得道健康管理有限公司 表面应变检测装置及其表面应变传感器
US11169641B2 (en) * 2018-01-23 2021-11-09 Beechrock Limited Compliant stylus interaction with touch sensitive surface
GB2570945B (en) * 2018-02-13 2020-08-19 Intelligent Fingerprinting Ltd Skinprint analysis method and apparatus
WO2019198082A1 (en) * 2018-04-12 2019-10-17 Mttech Interactive Multimedia Systems Ltd Pressure sensitive display device
KR102637270B1 (ko) * 2018-05-16 2024-02-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US10983611B2 (en) 2018-06-06 2021-04-20 Beechrock Limited Stylus with a control
DE102018209305A1 (de) * 2018-06-12 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Folie für einen berührungsempfindlichen Bildschirm, Bildschirm mit Folie, Gerät, insbesondere mobiles Gerät, mit Bildschirm und Verfahren zum Sensieren einer Druckintensität unter Verwendung einer Folie
DE102019102611A1 (de) * 2019-02-01 2020-08-06 Carl Zeiss Jena Gmbh Wellenleiter für ein Fingerabdrucksensorsystem
US20200327300A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Optical id sensing using illumination light sources positioned at a periphery of a display screen
CN111157154B (zh) * 2020-01-07 2021-04-09 腾讯科技（深圳）有限公司 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人
CN111256889B (zh) * 2020-01-07 2021-05-04 腾讯科技（深圳）有限公司 触觉传感器、触觉事件的检测方法、装置及智能机器人
CN115039063A (zh) 2020-02-10 2022-09-09 平蛙实验室股份公司 改进的触摸感测设备
IT202100007781A1 (it) 2021-03-30 2022-09-30 Milano Politecnico Sensore di pressione ottico
KR102361871B1 (ko) * 2021-08-20 2022-02-14 (재)한국나노기술원 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈
KR102555717B1 (ko) * 2021-09-28 2023-07-13 (재)한국나노기술원 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 로드 셀 모듈

Family Cites Families (136)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4484179A (en) 1980-04-16 1984-11-20 At&T Bell Laboratories Touch position sensitive surface
US4346376A (en) 1980-04-16 1982-08-24 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Touch position sensitive surface
US4542375A (en) 1982-02-11 1985-09-17 At&T Bell Laboratories Deformable touch sensitive surface
US4511760A (en) 1983-05-23 1985-04-16 International Business Machines Corporation Force sensing data input device responding to the release of pressure force
US4725978A (en) 1983-05-30 1988-02-16 Ichiro Fujioka Graphic pattern inputting apparatus
US4687885A (en) 1985-03-11 1987-08-18 Elographics, Inc. Electrographic touch sensor with Z-axis capability
US5222400A (en) 1985-12-18 1993-06-29 Spaceball Technologies Incorporated Force and torque converter
JPH0377222A (ja) 1989-08-17 1991-04-02 Sony Corp 入力装置
US5610629A (en) 1991-12-06 1997-03-11 Ncr Corporation Pen input to liquid crystal display
CN2156492Y (zh) 1993-05-07 1994-02-16 北京理工大学 一种柔性光学触觉传感器
GB2313195A (en) 1996-05-02 1997-11-19 Univ Bristol Data entry device
JPH10162698A (ja) * 1996-11-27 1998-06-19 Idec Izumi Corp スイッチおよびスイッチ付ディスプレイ
JPH10207616A (ja) 1997-01-20 1998-08-07 Sharp Corp 入力装置
US6031520A (en) 1997-04-04 2000-02-29 De Gotari; Sergio Salinas Substantially stationary pressure sensitive system for providing input to an electrical device, particularly a computer
GB2329020B (en) 1997-09-04 2003-04-23 Delco Electronics Europ Gmbh Electrically operable device operation
US6556149B1 (en) 1999-03-01 2003-04-29 Canpolar East Inc. Switches and joysticks using a non-electrical deformable pressure sensor
US6737591B1 (en) 1999-05-25 2004-05-18 Silverbrook Research Pty Ltd Orientation sensing device
CA2273113A1 (en) 1999-05-26 2000-11-26 Tactex Controls Inc. Touch pad using a non-electrical deformable pressure sensor
US6504530B1 (en) 1999-09-07 2003-01-07 Elo Touchsystems, Inc. Touch confirming touchscreen utilizing plural touch sensors
US7157649B2 (en) 1999-12-23 2007-01-02 New Transducers Limited Contact sensitive device
EP1330777A1 (en) 2000-10-27 2003-07-30 Elo Touchsystems, Inc. Touch confirming touchscreen utilizing plural touch sensors
CA2353697A1 (en) 2001-07-24 2003-01-24 Tactex Controls Inc. Touch sensitive membrane
KR20040045490A (ko) 2001-10-09 2004-06-01 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 터치 감응 기능을 갖는 디바이스
DE10158775B4 (de) 2001-11-30 2004-05-06 3Dconnexion Gmbh Anordnung zum Erfassen von Relativbewegungen oder Relativpositionen zweier Objekte
US6900795B1 (en) 2002-02-27 2005-05-31 Knight, Iii Jack Unitary molded lens filter for touch screen interface
US7643755B2 (en) 2003-10-13 2010-01-05 Noble Peak Vision Corp. Optical receiver comprising a receiver photodetector integrated with an imaging array
US7685538B2 (en) 2003-01-31 2010-03-23 Wacom Co., Ltd. Method of triggering functions in a computer application using a digitizer having a stylus and a digitizer system
US20080084374A1 (en) 2003-02-20 2008-04-10 Planar Systems, Inc. Light sensitive display
US7432893B2 (en) 2003-06-14 2008-10-07 Massachusetts Institute Of Technology Input device based on frustrated total internal reflection
WO2005026938A2 (en) * 2003-09-12 2005-03-24 O-Pen Aps A system and method of determining a position of a radiation scattering/reflecting element
WO2005026930A2 (en) 2003-09-12 2005-03-24 O-Pen Aps A system and method of determining a position of a radiation emitting element
CN1856766A (zh) 2003-09-22 2006-11-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于显示监视器的坐标检测系统
US7298367B2 (en) 2003-11-25 2007-11-20 3M Innovative Properties Company Light emitting stylus and user input device using same
KR101098635B1 (ko) 2004-02-13 2011-12-23 큐알쥐 리미티드 정전용량 센서
US7538759B2 (en) 2004-05-07 2009-05-26 Next Holdings Limited Touch panel display system with illumination and detection provided from a single edge
US7158054B2 (en) 2004-09-21 2007-01-02 Nokia Corporation General purpose input board for a touch actuation
US7417627B2 (en) 2004-10-27 2008-08-26 Eastman Kodak Company Sensing display
US8130210B2 (en) 2004-11-30 2012-03-06 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Touch input system using light guides
US20060158437A1 (en) 2005-01-20 2006-07-20 Blythe Michael M Display device
US7705835B2 (en) 2005-03-28 2010-04-27 Adam Eikman Photonic touch screen apparatus and method of use
US7903090B2 (en) 2005-06-10 2011-03-08 Qsi Corporation Force-based input device
EP1761002B1 (en) 2005-08-30 2013-12-18 LG Electronics Inc. Touch key assembly for a mobile terminal
US7737959B2 (en) * 2005-09-08 2010-06-15 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Position detection system using laser speckle
CN101000529B (zh) 2006-01-13 2011-09-14 北京汇冠新技术股份有限公司 一种用于红外触摸屏的触摸力检测装置
US8094136B2 (en) * 2006-07-06 2012-01-10 Flatfrog Laboratories Ab Optical touchpad with three-dimensional position determination
US8031186B2 (en) * 2006-07-06 2011-10-04 Flatfrog Laboratories Ab Optical touchpad system and waveguide for use therein
US8144271B2 (en) * 2006-08-03 2012-03-27 Perceptive Pixel Inc. Multi-touch sensing through frustrated total internal reflection
US7920124B2 (en) 2006-08-29 2011-04-05 Canon Kabushiki Kaisha Force sense presentation device, mixed reality system, information processing method, and information processing apparatus
TWI355631B (en) 2006-08-31 2012-01-01 Au Optronics Corp Liquid crystal display with a liquid crystal touch
JP4294668B2 (ja) 2006-09-14 2009-07-15 株式会社日立製作所 点図ディスプレイ装置
US20080088597A1 (en) 2006-10-11 2008-04-17 Apple Inc. Sensor configurations in a user input device
US20080088600A1 (en) 2006-10-11 2008-04-17 Apple Inc. Method and apparatus for implementing multiple push buttons in a user input device
US8022941B2 (en) 2006-10-12 2011-09-20 Disney Enterprises, Inc. Multi-user touch screen
US8054296B2 (en) * 2007-01-03 2011-11-08 Apple Inc. Storing baseline information in EEPROM
US20080185782A1 (en) 2007-02-06 2008-08-07 Elogiq, Inc. Puzzle
KR101385969B1 (ko) 2007-03-21 2014-04-17 삼성전자주식회사 화상형성장치
FR2914756B1 (fr) 2007-04-05 2012-09-21 Jazzmutant Capteur multi-tactile transparent.
US20080278455A1 (en) 2007-05-11 2008-11-13 Rpo Pty Limited User-Defined Enablement Protocol
CA2688214A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Rpo Pty Limited A transmissive body
US7666511B2 (en) 2007-05-18 2010-02-23 Corning Incorporated Down-drawable, chemically strengthened glass for cover plate
US20080289885A1 (en) 2007-05-22 2008-11-27 Elwell James K Force-Based Input Device Having a Dynamic User Interface
US8917244B2 (en) 2007-06-11 2014-12-23 Honeywell Internation Inc. Stimuli sensitive display screen with multiple detect modes
CN101689086A (zh) 2007-07-02 2010-03-31 皇家飞利浦电子股份有限公司 处理由用户输入设备所生成的、用于指示位置的数据的方法
EP2034287A1 (en) 2007-09-10 2009-03-11 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Optical sensor for measuring a force distribution
JP2011507108A (ja) 2007-12-11 2011-03-03 スキッフ・エルエルシー タッチ感応被照射ディスプレイ装置およびその操作方法
AR064377A1 (es) 2007-12-17 2009-04-01 Rovere Victor Manuel Suarez Dispositivo para sensar multiples areas de contacto contra objetos en forma simultanea
TWI380196B (en) 2007-12-25 2012-12-21 Pixart Imaging Inc Method for detecting users' pressing action and optical operating unit
US8947383B2 (en) 2008-01-04 2015-02-03 Tactus Technology, Inc. User interface system and method
US8179375B2 (en) 2008-01-04 2012-05-15 Tactus Technology User interface system and method
JP2009199427A (ja) 2008-02-22 2009-09-03 Sega Corp 位置入力装置、位置入力方法及び位置入力プログラム
DE202009018723U1 (de) 2008-02-26 2012-11-20 Corning Inc. Läutermittel für Silikatgläser
US20090219253A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Microsoft Corporation Interactive Surface Computer with Switchable Diffuser
US8553014B2 (en) 2008-06-19 2013-10-08 Neonode Inc. Optical touch screen systems using total internal reflection
US20100001978A1 (en) 2008-07-02 2010-01-07 Stephen Brian Lynch Ambient light interference reduction for optical input devices
US8842076B2 (en) * 2008-07-07 2014-09-23 Rockstar Consortium Us Lp Multi-touch touchscreen incorporating pen tracking
KR20180015272A (ko) 2008-08-08 2018-02-12 코닝 인코포레이티드 강화 유리 제품 및 제조방법
CN102123960A (zh) 2008-08-21 2011-07-13 康宁股份有限公司 用于电子设备的耐久性玻璃机壳/封罩
US8777099B2 (en) 2008-08-29 2014-07-15 The Invention Science Fund I, Llc Bendable electronic device status information system and method
KR101482125B1 (ko) 2008-09-09 2015-01-13 엘지전자 주식회사 휴대 단말기 및 그 동작방법
US9317159B2 (en) 2008-09-26 2016-04-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Identifying actual touch points using spatial dimension information obtained from light transceivers
KR100972932B1 (ko) 2008-10-16 2010-07-28 인하대학교 산학협력단 터치 스크린 패널
FI121862B (fi) 2008-10-24 2011-05-13 Valtion Teknillinen Järjestely kosketusnäyttöä varten ja vastaava valmistusmenetelmä
US20100103140A1 (en) 2008-10-27 2010-04-29 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch sensitive device using optical gratings
CN101739170A (zh) 2008-11-12 2010-06-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触控面板组件及触控面板系统
EA020100B1 (ru) 2008-12-03 2014-08-29 Агк Гласс Юроп Панель из стекла, содержащая, по меньшей мере, лист стекла, задающий генератор и чувствительное к прикосновению устройство
SE533704C2 (sv) * 2008-12-05 2010-12-07 Flatfrog Lab Ab Pekkänslig apparat och förfarande för drivning av densamma
KR101521096B1 (ko) 2008-12-19 2015-05-18 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
JP5239835B2 (ja) 2008-12-24 2013-07-17 富士ゼロックス株式会社 光導波路及び光導波路型タッチパネル
US8487914B2 (en) * 2009-06-18 2013-07-16 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical fingerprint navigation device with light guide film
US8547350B2 (en) 2009-02-17 2013-10-01 Noah L. Anglin Floating plane touch detection system
CN101539815A (zh) 2009-02-25 2009-09-23 韩鼎楠 多点触摸屏操作工具
KR20100102774A (ko) 2009-03-12 2010-09-27 삼성전자주식회사 터치 감지 시스템 및 이를 채용한 디스플레이 장치
US20100245288A1 (en) 2009-03-29 2010-09-30 Harris Technology, Llc Touch Tunnels
FI124221B (fi) 2009-04-24 2014-05-15 Valtion Teknillinen Käyttäjäsyötejärjestely ja siihen liittyvä valmistusmenetelmä
US8253712B2 (en) 2009-05-01 2012-08-28 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Methods of operating electronic devices including touch sensitive interfaces using force/deflection sensing and related devices and computer program products
US20100295821A1 (en) 2009-05-20 2010-11-25 Tom Chang Optical touch panel
US9323396B2 (en) 2009-06-01 2016-04-26 Perceptive Pixel, Inc. Touch sensing
WO2010146580A1 (en) 2009-06-14 2010-12-23 Micropointing Ltd. Finger-operated input device
KR101071672B1 (ko) 2009-06-23 2011-10-11 한국표준과학연구원 접촉힘 세기 또는 압력 세기를 감지하는 촉각센서가 구비된 조도 조절 가능한 전계 발광 소자, 이를 포함하는 평판표시장치, 이를 포함하는 휴대기기 키패드
KR101600803B1 (ko) 2009-08-13 2016-03-08 엘지이노텍 주식회사 터치형 키입력바
US8390481B2 (en) 2009-08-17 2013-03-05 Apple Inc. Sensing capacitance changes of a housing of an electronic device
EP2473905A4 (en) * 2009-09-02 2014-07-09 Flatfrog Lab Ab TOUCH SURFACE WITH COMPENSATED SIGNAL PROFILE
SE534244C2 (sv) 2009-09-02 2011-06-14 Flatfrog Lab Ab Pekkänsligt system och förfarande för funktionsstyrning av detsamma
US8598771B2 (en) * 2009-09-15 2013-12-03 Corning Incorporated Glass and display having anti-glare properties
JP2013506213A (ja) 2009-09-30 2013-02-21 ベイジン アイルタッチ システムズ カンパニー，リミティド タッチスクリーン、タッチシステム及びタッチシステムにおけるタッチオブジェクトの位置決定方法
JP2013508851A (ja) * 2009-10-19 2013-03-07 フラットフロッグ ラボラトリーズ アーベー 二次元補償を用いるタッチ面
JP4932895B2 (ja) 2009-11-12 2012-05-16 奇美電子股▲ふん▼有限公司 ディスプレイ装置及び電子機器
US8436833B2 (en) * 2009-11-25 2013-05-07 Corning Incorporated Methods and apparatus for sensing touch events on a display
US8570297B2 (en) 2009-12-14 2013-10-29 Synaptics Incorporated System and method for measuring individual force in multi-object sensing
US8659561B2 (en) 2009-12-18 2014-02-25 Lg Display Co., Ltd. Display device including optical sensing frame and method of sensing touch
EP2517090A1 (en) 2009-12-21 2012-10-31 FlatFrog Laboratories AB Touch surface with identification of reduced performance
CN101751186B (zh) * 2009-12-30 2011-12-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触摸电子装置及其控制方法
KR101579091B1 (ko) 2010-01-07 2015-12-22 삼성디스플레이 주식회사 터치 위치 검출 방법, 이를 수행하기 위한 터치 위치 검출 장치 및 터치 위치 검출 장치를 포함하는 표시 장치
WO2011095638A2 (en) 2010-02-08 2011-08-11 Opdi Technologies A/S Optical touch-sensitive device and method of detection of touch
KR101704695B1 (ko) 2010-03-09 2017-02-09 삼성디스플레이 주식회사 터치 위치 검출 방법, 이를 수행하기 위한 터치 위치 검출 장치 및 터치 위치 검출 장치를 포함하는 표시 장치
KR20110103140A (ko) * 2010-03-12 2011-09-20 삼성전자주식회사 선택적으로 광을 조사하는 멀티터치 및 근접한 오브젝트 센싱 장치
KR101749266B1 (ko) 2010-03-24 2017-07-04 삼성디스플레이 주식회사 터치감지 표시 장치 및 컴퓨터용 기록매체
KR101346456B1 (ko) 2010-03-31 2014-01-02 가시오게산키 가부시키가이샤 광센서 장치, 표시장치 및 광센서 장치의 구동 방법
CN102834791B (zh) 2010-05-12 2015-07-15 日本电气株式会社 信息处理终端、终端操作方法和计算机可读介质
IT1400420B1 (it) 2010-06-04 2013-05-31 Maria De Sensore per la misura di una forza esterna applicata a detto sensore.
JP5819965B2 (ja) 2010-08-27 2015-11-24 インテル・コーポレーション システム及び装置
EP2439620B1 (en) 2010-09-17 2018-04-11 BlackBerry Limited Touch-sensitive display with depression detection and method
EP2437144B1 (en) 2010-09-17 2018-08-29 BlackBerry Limited Touch-sensitive display with optical sensor and method
US20120068939A1 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Nigel Patrick Pemberton-Pigott Touch-sensitive display with depression detection and method
US20120071206A1 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Nigel Patrick Pemberton-Pigott Touch-sensitive display with optical sensor and method
EP2437145A1 (en) 2010-09-17 2012-04-04 Research In Motion Limited Touch-sensitive display with depression detection and method
US9513737B2 (en) 2010-09-17 2016-12-06 Blackberry Limited Touch-sensitive display with optical sensor and method
EP2439619B1 (en) 2010-09-17 2019-07-17 BlackBerry Limited Touch-sensitive display with optical sensor and method
US9223431B2 (en) 2010-09-17 2015-12-29 Blackberry Limited Touch-sensitive display with depression detection and method
US9235303B2 (en) 2010-12-20 2016-01-12 Intel Corporation Micro deflectors on touch sensor
US8665244B2 (en) 2011-02-22 2014-03-04 Microsoft Corporation Optical touch detection
WO2013029641A1 (en) 2011-08-31 2013-03-07 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Method for operating a touch sensitive user interface
EP2748695B1 (en) 2011-09-16 2019-01-02 Sony Mobile Communications Inc. Force sensitive touch sensor
WO2013068651A2 (en) 2011-11-11 2013-05-16 Qitec Ltd A touch sensitive operation interface
WO2013081896A1 (en) 2011-11-28 2013-06-06 Corning Incorporated Robust optical touch-screen systems and methods using a planar transparent sheet
US8994694B2 (en) 2011-11-30 2015-03-31 Blackberry Limited Optical interference based user input device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104375719A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种红外触摸屏、触摸检测方法及显示设备
TWI567606B (zh) * 2015-07-17 2017-01-21 林志忠 觸控顯示裝置
US9786248B2 (en) 2015-08-07 2017-10-10 Chih-Chung Lin Touch display device with pressure sensor
TWI609303B (zh) * 2016-01-18 2017-12-21 速博思股份有限公司 整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
TWI699511B (zh) * 2018-11-12 2020-07-21 國立中央大學 觸覺感測器

Also Published As

Publication number Publication date
CN104487923A (zh) 2015-04-01
US20130285977A1 (en) 2013-10-31
JP2018136333A (ja) 2018-08-30
EP2845079B1 (en) 2020-07-15
JP2015521313A (ja) 2015-07-27
KR20150007322A (ko) 2015-01-20
US9880653B2 (en) 2018-01-30
IN2014DN08868A (zh) 2015-05-22
WO2013165749A1 (en) 2013-11-07
EP2845079A1 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9880653B2 (en) Pressure-sensing touch system utilizing total-internal reflection
US9557846B2 (en) Pressure-sensing touch system utilizing optical and capacitive systems
US10572071B2 (en) Waveguide-based touch system employing interference effects
US10228799B2 (en) Pressure sensing touch systems and methods
TWI650698B (zh) 使用於光學觸敏裝置中之擴充光學波導
US9134842B2 (en) Pressure sensing touch systems and methods
US8248388B2 (en) Touch screen panel
JP5101702B2 (ja) 座標センサ、電子機器、表示装置、受光ユニット
KR101715975B1 (ko) 디스플레이 상의 접촉 이벤트를 감지하는 방법 및 장치
US9285623B2 (en) Touch screen systems with interface layer
TW201337687A (zh) 使用平面式透明薄片的光學觸控螢幕系統及方法
US20070013679A1 (en) Pattern detection system
JP2016530617A (ja) 回折格子を有する導光板
KR20130086909A (ko) 압력 센서, 압력 감지 장치 및 압력 센서를 구비하는 터치 스크린
KR102439724B1 (ko) 광학적 터치 검출 디바이스에 대한 장벽 층 및 촉각적 표면 특징부들