TW201619799A - 一軌跡板、一電子裝置及一操作一電腦軌跡板之方法 - Google Patents

一軌跡板、一電子裝置及一操作一電腦軌跡板之方法 Download PDF

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Abstract

電子裝置可使用具有觸控式感測器陣列、力量感測器及用於提供觸覺反饋之致動器的觸控板。一觸控板可安裝於一電腦外殼中。該觸控板可具有一矩形之平坦觸控板部件，該觸控板部件具有一經墨水覆蓋之玻璃層且含有一電容性觸控式感測器陣列。力量感測器可安裝於該矩形之平坦觸控板部件之四個角中之每一者下方。該等力量感測器可用以量測一使用者將多大力量施加至該平坦觸控板部件之表面。經處理之力量感測器信號可指示諸如按壓及釋放事件之按鈕活動之存在。回應於該裝置中之所偵測到之按鈕活動或其他活動，可產生用於控制該致動器之致動器驅動信號。該使用者可供應設定以調整信號處理參數及觸覺反饋參數。

Description

一軌跡板、一電子裝置及一操作一電腦軌跡板之方法
本發明大體而言係關於觸摸敏感式輸入裝置，且更特定言之，本發明係關於用於諸如攜帶型電腦之電子裝置之觸控板。
諸如攜帶型電腦之電子裝置具有用於接收使用者輸入之觸控板。觸控板亦可以連接至電腦之獨立組件之形式提供。
觸控板通常具有一監視使用者之手指或其他外部物件之位置的矩形表面。使用者可藉由控制使用者之指尖在觸控板表面上之位置來與觸控板互動。觸控板可用以控制游標在電腦顯示螢幕上之位置或採取其他合適動作。在多點觸摸觸控板配置中，可將一或多根手指越過觸控板之表面之移動解譯為一特定命令。舉例而言，使用者之指尖越過觸控板之撥動可充當一引導電腦前進通過項目之一清單之手指動作。
觸控板通常具備相關聯按鈕。在一典型配置中，存在位於觸控板前面的一個或兩個基於開關之按鈕。使用者可使用觸控板定位一螢幕上游標。在將該游標定位於一所要位置中之後，使用者可按壓該等按鈕中之一適當按鈕。舉例而言，在一個按鈕之組態中，使用者可按壓該按鈕以用按鈕點選一對應於當前螢幕上游標位置之螢幕上選項。攜帶型電腦接著可相應地作出回應。在兩個按鈕之配置中，右手按鈕 可用於用右按鈕點選命令。
為了改良裝置美觀性且為了提供一用於作出手指動作命令之較大觸控式感測器面積，已開發出具有整合式按鈕功能性之觸控板。在此類型之配置中，觸控板之後邊緣具備一鉸鏈，且觸控板之前邊緣具備一開關。當使用者在觸控板上以足夠力量向下按壓時，觸控板繞其後邊緣樞轉且致動該開關。
雖然此類型之觸控板經常可令人滿意，但其可受到當靠近觸控板之後邊緣按壓觸控板時操作整合式按鈕之挑戰。在滿足與觸控板靈敏度及操作相關的廣泛範圍之使用者期望方面，亦可出現挑戰。
因此需要能夠提供經改良之觸控板。
諸如攜帶型電腦之電子裝置及其他設備可具備包括力量感測器之觸控板。亦可提供觸覺反饋。
一觸控板(其有時被稱為軌跡板或電腦軌跡板)可具有一包括一觸控式感測器之平坦觸控板部件。該平坦觸控板部件可由諸如清透或不透明玻璃之材料之多個層、該玻璃之表面上的不透明墨水之一可選層、加強件、印刷電路板結構、多個黏接層等形成。共同地，該平坦觸控板部件之該等結構大體上不允許光通過該觸控板，藉此增強該觸控板之美觀性且阻止可能難看之內部結構被看到。然而，必要時，可將顯示結構併入至該觸控板中(例如，以提供觸控式螢幕功能性或增強之觸控板功能性)。本文中有時將該觸控板為不透明之配置描述為一實例。
該觸控式感測器可由電容性電極之一陣列、光偵測器之一陣列(例如，用於一陰影感測之觸控式感測器)、一電阻性感測器陣列或其他觸控式感測器結構形成。使用該觸控式感測器，可偵測諸如一使用者之手指的一或多個外部物件之位置。觸控式感測器信號可用於解譯 手指動作類型之命令。在一典型手指動作中，一使用者越過該觸控板之表面移動一或多根手指。藉由判定越過該觸控板移動之手指的數目以及其位置及移動方向，可辨識該手指動作且採取適當動作。
除了處理觸控式感測器信號以判定觸摸事件之該位置之外，可處理來自力量感測器之信號。一矩形觸控板可具有四個角。力量感測器可安裝在該四個角中之每一者下方。當一使用者在該觸控板之該表面上按壓時，該等力量感測器可拾取四個相應之獨立力量信號。可使用力量信號處理電路來處理此等力量信號。舉例而言，可組合來自該等力量感測器中之每一者的力量信號，且可比較該經組合之信號與力量臨限值以識別按壓及釋放事件。
可使用一致動器提供觸覺反饋。該致動器可由致動器驅動信號控制。當一電子裝置之一使用者與該觸控板互動時，該使用者可作出手指動作且執行其他觸摸相關任務。當該使用者希望選擇一螢幕上物件或執行傳統上與按鈕致動事件相關聯之類型的其他任務時，該使用者可抵靠該軌跡板之表面向下按壓。當偵測到足夠力量時，可採取適當動作且可將驅動信號施加至該致動器。該致動器可將移動給予該觸控板。舉例而言，該致動器可將一耦接部件驅動至該平坦觸控板部件之一邊緣中。可在該等力量感測器下方形成可撓性襯墊以幫助允許該觸控板部件在該致動器處於操作中時橫向地(相對於該平坦觸控板部件之平面共平面)移動。此可改良致動器效率。該致動器可回應於按鈕按壓及釋放事件或回應於滿足該電子裝置中之其他準則而使該觸控板移動。
預設及使用者定義之設定可用以調整處理觸控式感測器信號及力量感測器信號之方式。舉例而言，可調整觸控式感測器及力量感測器靈敏度等級。由該致動器施加至該觸控板部件的觸覺反饋之量及類型亦可由預設及使用者定義之設定來控制。舉例而言，一使用者可選 擇將若干驅動電流波形中之哪一者用於驅動該致動器。驅動電流波形可經組態以在移動該觸控板時產生實質上不可聞之共振，藉此允許無聲地操作該觸控板。必要時，可使用揚聲器或藉由更改致動器驅動信號來提供可聞反饋以在適當時產生該觸控板之可聞振動。
自隨附圖式及較佳實施例之以下詳細描述將更瞭解本發明之其他特徵、其特性及各種優點。
10‧‧‧裝置
12‧‧‧外殼
12A‧‧‧上部外殼
12B‧‧‧下部外殼
14‧‧‧顯示器
16‧‧‧鉸鏈
18‧‧‧鍵盤
20‧‧‧觸控板
22‧‧‧X-Y-Z座標系統
24‧‧‧觸控板部件
26‧‧‧手指
28‧‧‧方向
30‧‧‧方向
32‧‧‧點
34‧‧‧力量感測器
36-2‧‧‧右手致動器
36-1‧‧‧左手致動器
36‧‧‧致動器/螺線管
38‧‧‧橫向方向
40-2‧‧‧耦接部件
40-1‧‧‧耦接部件
40‧‧‧臂/桿體/耦接部件/連桿組
40A‧‧‧力量部件
40B‧‧‧部件
40C‧‧‧部件
42‧‧‧安裝襯墊
46‧‧‧加強件
48‧‧‧壓敏黏接層
50‧‧‧觸摸式感測器陣列
52‧‧‧壓敏黏接層
54‧‧‧墨水層
56‧‧‧最上層
58‧‧‧孔
60‧‧‧可彎曲部件
62‧‧‧金屬跡線
62A‧‧‧跡線
62B‧‧‧跡線
64‧‧‧方向
66‧‧‧位置
68‧‧‧位置
70‧‧‧部件
72‧‧‧部件
74‧‧‧可壓縮突起
76‧‧‧上部電容器電極
78‧‧‧下部電容器電極
80‧‧‧電容器感測器電路
82‧‧‧方向
84‧‧‧電阻器
86‧‧‧電阻量測電路
88‧‧‧端子
90‧‧‧端子
92‧‧‧磁柱塞
94‧‧‧桶
96‧‧‧卷線
98‧‧‧間隙
100‧‧‧彎頭
102‧‧‧彎頭
104‧‧‧樞軸點
106‧‧‧樞軸點
108‧‧‧樞軸
110‧‧‧方向
112‧‧‧方向
114‧‧‧方向
116‧‧‧柱塞
118‧‧‧方向
120‧‧‧耦接部件之部分
122‧‧‧樞軸
126‧‧‧方向
128‧‧‧耦接部件之邊緣
130‧‧‧頂壁/上部外殼壁
132‧‧‧聚矽氧阻尼器
134‧‧‧磁結構
136‧‧‧配合磁結構
138‧‧‧下部外殼壁
140‧‧‧軸承架座
142‧‧‧軸承/球
144‧‧‧觸控板部件之下表面
146‧‧‧方向
148‧‧‧彈簧
150‧‧‧觸控板陣列
152‧‧‧垂直電極
154‧‧‧水平電極
156‧‧‧路徑
158‧‧‧觸摸式感測器處理電路/觸摸式感測器信號處理電路
160‧‧‧儲存及處理電路
162‧‧‧力量感測器處理電路/力量信號處理電路/力量信號處 理器
164‧‧‧路徑
166‧‧‧驅動電路
168‧‧‧觸摸式感測器陣列
170‧‧‧驅動信號產生器
2003-8‧‧‧通信匯流排或信號線
2003-7‧‧‧通信匯流排或信號線
2003-6‧‧‧通信匯流排或信號線
2003-5‧‧‧通信匯流排或信號線
2003-4‧‧‧通信匯流排或信號線
2000‧‧‧系統架構/系統
2003-3‧‧‧通信匯流排或信號線
2001‧‧‧電腦可讀媒體
2003-2‧‧‧通信匯流排或信號線
2003-1‧‧‧通信匯流排或信號線
2003‧‧‧通信匯流排或信號線
2004‧‧‧處理系統
2006‧‧‧輸入/輸出(I/O)子系統
2008‧‧‧射頻(RF)電路
2010‧‧‧音訊電路
2012‧‧‧觸控式I/O裝置控制器
2014‧‧‧其他I/O裝置
2016‧‧‧周邊設備介面
2018‧‧‧處理器
2020‧‧‧控制器
2022‧‧‧作業系統
2024‧‧‧通信模組(或指令集)
2026‧‧‧觸摸處理模組(或指令集)
2028‧‧‧圖形模組(或指令集)
2030‧‧‧應用程式(或指令集)
2032‧‧‧觸控式I/O裝置控制器
2034‧‧‧其他輸入控制器
2036‧‧‧外部埠
2038‧‧‧力量感測器及反饋模組(或指令集)
2044‧‧‧電力系統
2050‧‧‧音訊揚聲器
2052‧‧‧麥克風
XX‧‧‧橫向尺寸
YY‧‧‧橫向尺寸
圖1為根據本發明之一實施例的具有觸控板之說明性電子裝置的透視圖；圖2為根據本發明之一實施例的具有觸控板之說明性電子裝置之內部部分的透視圖，其展示該觸控板可具有力量感測器及用於提供反饋之致動器的方式；圖3為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的分解透視圖；圖4為根據本發明之一實施例的回應於彎曲而產生力量量測信號之說明性力量感測器的透視圖；圖5為根據本發明之一實施例的回應於感測器壓縮而產生力量量測信號之說明性力量感測器的透視圖；圖6為根據本發明之一實施例的處於無載狀態下之說明性阻力感測器的橫截面側視圖；圖7為根據本發明之一實施例的圖6中所展示之類型的說明性阻力感測器在置於負載狀態下之後的橫截面側視圖；圖8為根據本發明之一實施例之透視圖，其展示可使用力量感測器中之電容板之間的距離產生力量信號之方式；圖9為根據本發明之一實施例的可用於觸控板中之阻力感測器的示意圖；圖10為根據本發明之一實施例的可用以將運動給予觸控板之說 明性致動器的橫截面側視圖；圖11為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的俯視圖，其展示致動器可使用連接在致動器與觸控板之間的相對較短之橫向耦接部件將運動給予觸控板之方式；圖12為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的俯視圖，其展示致動器可使用連接至致動器、但標稱地與觸控板分離之相對較短之耦接部件將運動給予觸控板之方式；圖13為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的俯視圖，其展示致動器可使用連接在致動器與觸控板之間的相對較長之耦接部件將運動給予觸控板之方式；圖14為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的俯視圖，其展示致動器可使用連接在致動器與觸控板之間的具有彎頭之耦接部件將運動給予觸控板之方式；圖15為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的俯視圖，其展示致動器可使用具有相對於彼此移動之耦接結構之連桿組將運動給予觸控板之方式；圖16為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的俯視圖，其展示多個致動器可用以將運動給予觸控板之方式；圖17為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的側視圖，其展示致動器可使用將垂直運動轉換成水平運動之連桿組將運動給予觸控板之方式；圖18為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的橫截面側視圖，其展示觸控板可具有具軸承及磁性固持結構之支撐結構之方式；圖19為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的側視圖，其展示觸控板可具有安裝於可撓性襯墊上之力量感測器之方式；圖20為根據本發明之一實施例之觸控板的仰視圖，其展示可使 用彈簧結構將觸控板安裝至電子裝置外殼結構之方式；圖21為根據本發明之一實施例之說明性觸控板的圖式，其展示可用於搜集及處理觸控板信號且回應於觸控板信號而控制觸控板移動之電路；圖22為根據本發明之一實施例的繪製為時間之函數的說明性力量感測器輸出信號之曲線圖，其展示臨限值可用於處理力量感測器信號以偵測諸如按壓及釋放事件之按鈕致動事件的方式；圖23為根據本發明之一實施例之曲線圖，其展示可組合來自觸控板中之四個感測器中之每一者的信號以形成平均力量信號的方式；圖24為根據本發明之一實施例之說明性按壓信號的曲線圖，該信號可在偵測到按壓事件時藉由處理來自觸控板中之力量感測器之力量信號產生；圖25為根據本發明之一實施例之說明性釋放信號的曲線圖，該信號可在偵測到釋放事件時藉由處理來自觸控板中之力量感測器之力量信號產生；圖26為根據本發明之一實施例之說明性按壓-釋放脈衝的曲線圖，該脈衝可回應於藉由處理來自觸控板中之力量感測器之力量信號偵測到按壓及釋放事件而產生；圖27為根據本發明之一實施例的具有實質上相等之上升時間及下降時間的彎曲之對稱致動器驅動信號的曲線圖，該信號可用以提供觸控板中之觸覺反饋；圖28為根據本發明之一實施例的的具有實質上相等之上升時間及下降時間之對稱三角形致動器驅動信號的曲線圖，該信號可用以提供觸控板中之觸覺反饋；圖29為根據本發明之一實施例的具有比下降時間短且快之上升時間之不對稱致動器驅動信號的曲線圖，該信號可用以提供觸控板中 之觸覺反饋；圖30為根據本發明之一實施例的具有比上升時間短且快之下降時間之不對稱致動器驅動信號的曲線圖，該信號可用以提供觸控板中之觸覺反饋；圖31根據本發明展示當觸控式感測器手指動作活動不存在時可處理力量信號以產生按壓及釋放事件信號之方式；圖32根據本發明展示當觸控式感測器手指動作活動存在時可禁止按壓及釋放事件信號回應於力量信號而產生之方式；圖33為根據本發明之一實施例之圖式，其展示可處理觸控式感測器資料之方式、展示力量感測器可產生根據力量信號處理設定處理之原始力量輸出信號之方式，且展示可基於驅動器設定將所得按壓及釋放事件資料用以產生致動器驅動信號之方式；圖34為根據本發明之一實施例的設置及操作電子裝置中之觸控板中所涉及之說明性步驟的流程圖；圖35為根據本發明之一實施例之說明性計算系統的簡化示意圖，該計算系統可包括觸摸敏感式輸入-輸出裝置，諸如可具有力量感測器及用於提供反饋之致動器之觸控板；及圖36為根據本發明之一實施例之說明性計算系統的示意圖，該計算系統可包括觸摸敏感式輸入-輸出裝置，諸如可具有力量感測器及用於提供反饋之致動器且可併有顯示結構之觸控板。
電子裝置可具備觸摸敏感式使用者輸入裝置。該等觸摸敏感式使用者輸入裝置可包括觸控式螢幕或更通常觸控板。觸控板(有時被稱為軌跡板)經常用於諸如攜帶型電腦之電子裝置中。觸控板亦可實施為獨立裝置。舉例而言，一觸控板可具備允許該觸控板插入至一電腦上之一USB埠中的通用串列匯流排(USB)纜線。觸控板亦可用於工 業及商業設備、電腦滑鼠、鍵盤、遊戲機等中。為清楚起見，本文中有時將觸控板在攜帶型電腦中之使用(亦即，作為攜帶型電腦軌跡板)描述為實例。然而，此僅為說明性的。可將觸控板及其他觸摸敏感式輸入裝置實施為任何合適電子設備之部分。
一觸控板可包括力量感測器及觸控式感測器電路。可藉由使用一可將移動給予該觸控板之致動器來提供觸覺反饋。
可使用電阻性觸控技術、表面聲波技術、電容性技術、光偵測器(例如，用於藉由量測由外部物件產生之環境光陰影來偵測位置的基於陰影之感測器的光感測器之一陣列)或其他合適之觸控式感測器配置來實施該觸控板之一觸控式感測器。有時將電容性觸控式感測器技術之使用描述為實例。與需要強有力之直接接觸以記錄一觸摸事件之觸控技術不同，即使當很小或無直接壓力施加至觸控式感測器之表面時，電容性觸控式感測器亦可偵測觸摸事件。此係因為電容性觸控式感測器量測由與感測器之表面緊密接近的使用者之手指或其他外部物件之存在而引起之電容變化。
該觸控板之該等觸控式感測器能力允許使用者提供觸摸式輸入。舉例而言，一使用者可將一指尖或觸控筆定位於該觸控板之表面上之一所要位置處。藉由控制觸摸該觸控式感測器之位置，該使用者可控制一螢幕上游標之位置或可以其他方式與該電子裝置互動。必要時，可實施一基於手指動作之控制配置，其中可將一或多個觸摸位置相對於螢幕之移動轉換成命令。作為一實例，可將特定數目個手指越過該觸控板之表面的撥動(swipe)解譯為一用以前進通過項目之一清單之命令或一用以捲動一電腦顯示螢幕上之顯示材料之命令。亦可使用該觸控板之該等觸控式感測器功能來處理單觸按(Single-tap)命令及多觸按(multiple-tap)命令。
該觸控板之該等力量感測器能力允許使用者執行按鈕類型之活 動。在具有一體式按鈕之習知觸控板中，藉由靠近該觸控板之前邊緣有力地向下按壓來致動該觸控板之按鈕部分。此使該觸控板向下樞轉以致動位於該觸控板之前邊緣下方的一開關且產生一可聞的用按鈕點選聲。
當力量感測器包括於一觸控板中時，未必允許該觸控板以此方式樞轉。更確切地說，來自該等力量感測器中之一或多者的力量信號可用以偵測一使用者何時按壓及壓下該觸控板。該觸控板無需顯著移動(亦即，該觸控板可保持基本上不動及水平)，因此否則可保留以適應樞轉運動之空間可用以容納組件。在使用壓電元件實施力量感測器之典型組態中，即使在最強有力之按鈕按壓負載下，該觸控板仍可移位小於0.05mm。力量反饋可用以使使用者恢復按鈕按壓之預期感覺。舉例而言，當判定一使用者已用足夠力量按壓該觸控板時，一致動器可使該觸控板移動。此可將類似習知觸控板按鈕致動事件之感覺給予該使用者之手指。該致動器可在移動該觸控板時產生一用按鈕點選聲或可經驅動以產生該觸控板之無聲致動(例如，藉由使用主要具有次音波分量之驅動信號)。必要時，可根據預設及/或使用者定義之設定藉由一揚聲器產生一用按鈕點選聲或其他合適聲音。
以此方式，力量感測器信號可用以模擬習知按鈕功能。舉例而言，力量感測器信號可用以偵測一使用者何時用足夠力量按壓一觸控板以使一習知樞轉觸控板偏轉。作為回應，該致動器可施加力量至該觸控板。
必要時，可使用一包括力量感測器及觸控式感測器兩者之觸控板來實施不同類型之功能或額外功能性。亦可實施部分取決於力量信號輸入值及部分取決於觸控式感測器輸入信號值之功能。作為一實例，在手指動作存在之情況下，可禁止按鈕活動偵測操作，或該等力量感測器對足夠力量之偵測可導致用於處理一基於手指動作之觸控式 感測器命令之正常回應之禁止。作為另一實例，可實施一單手選擇及拖曳功能性。關於此類型之配置，可由一使用者藉由在越過該觸控式感測器移動一手指之同時用該手指將足夠力量施加至該等力量感測器來選擇並移動一螢幕上項目。力量感測器亦可用以將觸按類型之命令分類。輕觸按可導致一類型之動作，中等強度之觸按可導致另一類型之動作，且有力觸按可導致又一類型之動作。施加至該觸控板之不同部分之力量可導致不同類型之回應。舉例而言，一觸控板之左後角上之按壓相較右後角上之按壓可導致一不同動作。
回應於該等經處理之觸控板信號(力量及/或觸控式感測器信號)所採取之動作可包括一作業系統所採取之回應、應用程式軟體所採取之回應、使用軟體與硬體之組合實施之服務所採取之回應、裝置硬體中之回應、其他動作及此等回應之組合。
可能受力量及/或觸控信號影響之回應之實例為觸覺反饋功能。觸覺反饋(有時亦被稱為觸摸反饋、力量反饋或觸感反饋)涉及觸控板移動回應於特定所偵測到之動作的產生。舉例而言，當該觸控板中之該等力量感測器偵測到一已超過一給定臨限值之手指按壓時，可產生觸覺反饋。硬體及(若需要)諸如韌體、作業系統程式碼及應用程式碼之軟體可用於實施力量反饋配置。必要時，可獨立於一特定按鈕按壓或觸摸事件產生一觸覺回應。舉例而言，當接收到一電子郵件時或當一已排程事件已發生時，具有力量反饋能力之一觸控板可振動。本文中有時將觸控板觸覺功能的此等類型之使用稱為力量反饋功能、觸覺反饋功能、觸感反饋等。
包括觸控式感測器、力量感測器及/或力量反饋能力之一觸控板可實施於攜帶型電子裝置、附件、蜂巢式電話、嵌入式系統或任何其他合適之電子設備中。為清楚起見，有時將諸如此等觸控板之觸控板包括於攜帶型電子裝置中之配置描述為實例。
一說明性攜帶型裝置(諸如，一可包括一觸控板之攜帶型電腦)展示於圖1中。如圖1所展示，裝置10可為具有一外殼(諸如，外殼12)之一攜帶型電腦。外殼12可具有一上部部分(諸如，上部外殼12A)，其有時被稱為蓋(lid)或罩蓋(cover)。外殼12亦可具有一下部部分(諸如，下部外殼12B)，其有時被稱為外殼基座或主要單元。外殼部分12A及12B可使用一諸如鉸鏈16之鉸鏈結構(有時被稱為離合器桶式鉸鏈(clutch barrel hinge))以可樞轉方式彼此附接。顯示器14可安裝於上部外殼12A中。諸如鍵盤18及觸控板20之其他組件可安裝於下部外殼12B中。
觸控板20可包括一含有一觸控式感測器之平坦觸控板部件。該觸控式感測器可由觸控式感測器結構(例如，觸控式感測器電容性電極)之一陣列形成。大體而言，觸控板20中之該等觸控式感測器結構可使用任何合適之觸摸敏感技術實施。可用以為觸控板20提供觸摸感測能力之觸控式感測器之實例包括電容性觸控式感測器、基於電阻性感測之觸控式感測器、表面聲波觸控式感測器及光學觸控式感測器。本文中有時將基於電容性觸控式感測器之觸控板20的說明性組態描述為實例。然而，此描述僅為說明性的。任何合適之觸控技術可用以為觸控板20提供感測使用者之手指、觸控筆或其他外部物件之位置的能力。
使用者之觸摸可在外部物件與該觸控板之表面直接接觸時被感測，或可在該外部物件與該表面緊密接近時(例如，當一電容性觸控式感測器偵測到其他物件之一使用者手指與該觸控式感測器表面之距離在幾毫米內時)被感測。不管觸控信號是否係藉由外部物件與觸控板之間的直接接觸而產生或觸控信號是否係回應於外部物件與觸控板之間的緊密接近而產生，通常將該觸控板之觸控式感測器部分藉由一外部物件之位置來控制的事件稱為觸摸事件。
如圖1所展示，觸控板20可具有橫向尺寸XX及YY。橫向尺寸XX(其有時被稱為觸控板之寬度)可平行於X-Y-Z座標系統22中之X軸延伸。橫向尺寸YY(其有時被稱為觸控板之長度)可平行於X-Y-Z座標系統22中之Y軸延伸。組成觸控板20之結構亦具有一平行於X-Y-Z座標系統22中之Z軸延伸之尺寸。此尺寸有時被稱為觸控板之垂直尺寸或平面外尺寸。如圖1所展示，Z軸垂直於含有X軸及Y軸之X-Y平面延伸(亦即，Z軸垂直於觸控板20之暴露平坦表面之平面)。為了確保裝置10之厚度最小，最小化與觸控板20相關聯之該等結構之厚度可有幫助。
使用者之該(等)手指或其他外部物件在觸控板20之X-Y平面中的位置可使用觸控板20之觸控式感測器來感測。沿著Z軸之向下運動及向上運動可使用力量感測器來偵測。如圖2所展示，觸控式感測器20可具有平坦觸控板部件24(有時被稱為軌跡板部件)。觸控板部件24可包括一觸控式感測器。該觸控式感測器可用以量測諸如手指26之外部物件相對於平坦觸控板部件24之X橫向尺寸及Y橫向尺寸之位置。如點32所指示，可能存在觸摸觸控板部件24之一個以上外部物件(亦即，一個以上手指)(例如，當使用者正在作出一多點觸摸手指動作命令時)。本文中有時將單一物件觸摸觸控板部件24之配置描述為實例。然而，此描述僅為說明性的。必要時，一個物件、兩個物件、三個物件或三個以上物件可同時接觸觸控板部件24。
除了在一或多個位置處觸摸觸控板部件24之外，使用者可產生按鈕致動事件。按鈕致動事件涉及按壓事件，其中使用者沿著Z軸(參見(例如)座標系統22)在方向28上向下按壓。按鈕致動事件亦涉及釋放事件。在一釋放事件中，使用者減小正施加至觸控板部件24之向下力量之量且停止在方向28上移動手指26(例如，藉由在方向30上向上提昇手指26)。
按鈕致動動作(其有時被稱為力量施加事件)可使用力量感測器34來感測。力量感測器34大體上對(沿著Z軸)垂直地施加之力量敏感。觸控板20中可存在一個力量感測器34，觸控板20中可存在兩個力量感測器34，觸控板20中可存在三個力量感測器34，或觸控板20中可存在四個或四個以上力量感測器34。力量感測器可置放於諸如圖2所展示之部件24的矩形平坦觸控板結構(作為實例)的四個角下方。在具有兩個感測器之組態中，感測器可定位於部件24之相對邊緣處。在具有三個感測器之組態中，可分散該等感測器以便形成三腳架型組態。若僅使用單一感測器，則該感測器可位於觸控板部件24之中心之下或沿著觸控板部件24之一邊緣(例如，前邊緣)定位。
將力量感測器34置放於觸控板部件24之所有四個角處之優點在於，此情形允許搜集且並行處理來自多個感測器之力量信號。該等力量感測器信號可經平均、可經處理以幫助確認使用者之手指在部件24上之位置，或可經處理以判定裝置10應採取哪種類型之動作。
按鈕致動活動或其他活動(例如，特定觸摸事件)可導致力量反饋。舉例而言，當使用者在方向28上在部件24上向下按壓時，力量感測器34可稍微壓縮且可偵測部件24上之合力。若偵測到一足夠的向下力量，則致動器36可用以將移動(觸覺反饋)給予部件24。對於圖2所展示之說明性配置，致動器36藉由橫向延伸之臂40耦接至平坦觸控板部件24。臂40可為(例如)剛性地連接在致動器36之輸出端與觸控板部件24之間的金屬條或其他結構。
當致動器36藉由一控制信號驅動時，致動器36朝向及/或遠離平坦觸控板部件24(例如，在圖2實例中，在平行於X軸之橫向方向38上)驅動臂40。致動器36所給予之該移動有時被稱為觸覺反饋，此係因為此類型之移動可回應於一按鈕致動事件而提供之故。使用者傾向於期望按鈕致動事件將產生用按鈕點選之感覺及聲音。藉由適當地驅動致 動器36，觸控板24中之振動或其他移動可產生使用者所要之一觸覺經驗(例如，在手指26之尖端)。舉例而言，使用者可感覺好像板24向下移動且嚙合一習知機械開關，而在現實中，力量感測器34允許部件24之相對少許垂直移動，此係因為觸控板部件24安裝於外殼12B內之一實質上固定的位置中之故。必要時，致動器36可回應於其他準則(例如，當特定軟體條件出現時，當使用者作出使用觸控板20之觸控式感測器部分感測之特定手指動作時，等等)將力量給予桿體40及因此觸控板部件24。
觸控板20可由結構之分層堆疊形成。舉例而言，觸控板部件24可包括一印刷電路板或其他基板，其上形成有觸控式感測器電極之一陣列。電極之該陣列之大小可實質上等於該觸控板部件之大小，以使得該觸控板部件及該陣列越過該觸控板之該作用表面之全部而延伸。
加強件、光滑的玻璃覆蓋層以及墨水層及黏接層亦可併入至觸控板部件24中。必要時，可藉由用較少層實施觸控板20來使大小及重量最小化。舉例而言，可使用具有一體式形成之一電容性電極及無加強件之玻璃或陶瓷層來實施觸控板20，其限制條件為觸控板20仍為剛性的。不管使用者按壓該觸控板部件之表面所在的位置如何，觸控板部件24之硬度確保使用者所作出的按鈕致動活動將可由力量感測器34偵測。於觸控板20中使用剛性觸控板部件亦幫助確保單一致動器(或其他合適數目個致動器)能夠在該觸控板部件之整個表面上有效地產生觸覺反饋(亦即，致動器誘發之全域運動)。若用以形成觸控板部件24之接觸表面及觸控式感測器陣列的陶瓷層、玻璃層、塑膠層或觸控板部件24之其他層為可撓的，則可將一不鏽鋼加強件或其他合適之加強結構併入至觸控板部件24中。亦可藉由使用足夠厚的玻璃層、陶瓷層、塑膠層或複合材料層來加強觸控板部件24而無需使用一額外不鏽鋼加強層(例如，藉由用1mm厚或以上、2mm厚或以上、3mm厚或 以上或4mm厚或以上(作為實例)之玻璃、陶瓷、塑膠或複合材料來形成觸控板部件24之層中之一些)。因為矩形形狀對應於顯示器14之矩形形狀，所以通常將一矩形形狀用於觸控板部件24。然而，必要時可使用其他形狀。此等描述僅為說明性實例。必要時，任何合適之觸控板結構可用於形成觸控板20。
可用於觸控板20中的結構之一說明性集合之分解透視圖展示於圖3中。如圖3所展示，觸控板20可含有矩形平坦觸控板部件24。平坦觸控板部件24可安裝至外殼結構12B。外殼結構12B可藉由一外殼壁之部分(例如，圖1之基座單元12B中之下部壁)、藉由一內部外殼框架結構或支撐件、藉由其他合適支撐結構或藉由此等結構之組合而形成。
力量感測器34可位於觸控板部件24之四個角中之每一者處。必要時，諸如安裝襯墊42之安裝襯墊可插入於力量感測器34與外殼結構12B之間。襯墊42可由諸如凝膠或發泡體之可撓性材料形成。襯墊42之凝膠可由諸如聚矽氧之材料形成。當將諸如聚矽氧凝膠襯墊之襯墊置放於感測器34與外殼12B之間時，允許觸控板部件24回應於由致動器36施加橫向力量(共平面力量)而在X及Y尺寸上(例如，橫向地、平行於外殼12B之平坦內表面)稍微移動(例如，幾千微米或更少、幾百微米或更少，等等)。若觸控板部件24過於剛性地安裝至外殼12B，則觸控板部件24可能不展現所要量之觸覺反饋(亦即，部件24中之振動可過度地受阻尼)。襯墊42可使用黏接劑連接至外殼12B。力量感測器34可藉由黏接劑連接至襯墊42。黏接劑亦可用以將力量感測器34連接至平坦觸控板部件24。雖然凝膠襯墊42之存在允許剛性觸控板部件24之微觀橫向移動，但觸控板部件24保持在外殼12B內之一實質上固定之位置處(亦即，對使用者而言不存在可辨別之視覺移動)。與需要樞轉運動以致動相關聯開關之習知配置不同，無鉸鏈或樞轉撓曲附接至 觸控板部件24，且觸控板部件24在按鈕致動及觸覺反饋期間實質上不樞轉或移動。此外，因為觸控板部件24大體上實施為一剛性結構，所以觸控板部件24不具有撓性。更確切地說，觸控板部件24在按鈕致動及觸覺反饋事件期間作為單一剛性單元而操作。
部件24之最上層56可由玻璃或其他合適材料(例如，塑膠、陶瓷等)之一光滑層形成。在電容性觸控式感測器配置中，層56可由介電質形成以防止以電磁方式阻塞下伏電容性電極。
形成層56之材料可為透明的(例如，清透玻璃)。在此類型之情況下，可能需要為層56之下表面提供一不透明的塗料或墨水層。舉例而言，可將一銀墨水層或其他裝飾性塗層置放於層56之下(參見例如墨水層54)。層56亦可由一不透明物質(例如，深色玻璃或陶瓷)形成。不管層56是否由一不透明物質形成或層56是否為不透明的，憑藉不透明材料(諸如，不透明墨水)之一下伏層，觸控板部件24之該等結構(諸如，層56)通常足夠不透明以阻止自裝置10之外部看到下層結構。藉由用不透明結構形成觸控板24之該或該等最上層，可阻止觸控板部件24之下層中之難看結構被看到。因為可能藉由使用不透明材料之一或多個層來增強觸控板20之美觀性，所以大體上需要用使觸控板部件24不透明之結構(亦即，用不准許光透射穿過觸控板部件24之層疊)來形成觸控板部件24。
當需要將觸控板20用作一觸控式螢幕之部分時(例如，當形成多個層之一層疊以形成一液晶顯示器觸控式螢幕、一電子墨水顯示器觸控式螢幕或其他觸控式螢幕時)，較佳地，無不透明墨水存在於層56上。更確切地說，層56可由一顯示覆蓋玻璃層或其他透明顯示結構形成。雖然本文中有時將獨立觸控板描述為實例，但觸控板20之觸控式感測器、力量感測器及致動器機構可用於一觸控式螢幕顯示器或任何其他類型之組件中。本文中僅將獨立電腦軌跡板描述為實例。
如圖3所展示，一黏接層(諸如，壓敏黏接層52)可用以將層56及54附接至觸控式感測器陣列50。觸控式感測器陣列50可由導電性電容器電極之一陣列形成(例如，形成X-Y電容性觸控式感測器)。此等電極(其可由金屬、諸如氧化銦錫之透明導電材料或其他導電材料形成)可形成於層56之下側上，或如圖3所展示，可形成於一印刷電路板基板的一側或兩側上以形成感測器陣列50。該印刷電路板基板可為剛性或可撓性的。裝置10中之剛性電路板可由諸如玻璃纖維填充之環氧樹脂(例如，FR4)之材料形成。可撓性印刷電路板(「撓性電路」)可由聚合物或其他介電質(例如，聚醯亞胺)之可撓性薄片上之導電跡線形成。
諸如壓敏黏接層48之黏接層可用以將觸控式感測器陣列50附接至加強件46。加強件46可由諸如金屬(例如，不鏽鋼、鋁、鈦等)之硬質材料形成。亦可使用諸如玻璃、陶瓷、碳-纖維複合物及塑膠之材料。為了減輕重量，可移除加強件46之部分(例如，以形成孔58)。
力量感測器34可由壓電裝置、在施加力量時展現電阻、電容或電感變化之結構或任何其他合適力量感測結構形成。
如圖4所展示，力量感測器34可由諸如可彎曲部件60的彎曲之結構(例如，一應變計結構)形成。在此類型之力量感測器中，一惠斯登電橋電路或其他電路可置放於諸如部件60之部件之表面上以偵測當部件60彎曲時的表面電阻及/或體電阻率之變化。部件60可由(例如)一上面已形成了金屬跡線62之可偏轉介電質形成。跡線62可包括叉合之指狀物62A及62B。當在方向64上偏轉時，部件60呈現位置66。此偏轉可產生跡線62A及62B上或位於部件60之表面上的其他偵測電路之電阻之一可量測變化。此電阻變化可充當正施加至力量感測器34之力量之量的指示符。
每一力量感測器34亦可使用固體經壓縮或平坦表面之間的距離 依據施加之力量而更改之結構來實施。將圖5所展示之類型之配置視為實例。在圖5實例中，力量感測器34可具有上表面66。當在向下方向28上將力量施加至感測器34時，感測器34之該上表面可移動至位置68。在此位置中，存在感測器34之特性之可量測變化。舉例而言，感測器34可由一壓電材料形成，該壓電材料產生與感測器34中之壓縮量成比例之一電壓。作為另一實例，感測器34可由一在壓縮時具有不同於未壓縮時之電阻的發泡體或其他可壓縮材料形成。用於感測器34之材料可為(例如)聚合物-金屬複合物或填充有奈米粒子之聚合物(例如，可自Peratech Limited of Richmond,North Yorkshire,United Kingdom獲得的該類型之量子穿隧複合材料)。亦可使用展現電感變化、磁性變化或其他可量測之力量相依特性之力量感測器。
如圖6及圖7之實例中之力量感測器34所展示，力量感測器34可具有諸如具有可壓縮突起74之部件70的結構。在圖6所展示之位置中，部件70尚未相對於部件72壓縮，因此突起74未被壓縮。當將一向下力量施加至部件70時，突起74可壓縮且變形，如圖7所展示。部件70可由電阻性發泡體形成且部件72可由導體形成(作為實例)。在圖7所展示之壓縮狀態下，部件70與72之間的電阻將小於圖6所展示之未壓縮狀態下之電阻。結果，部件70與72之間的電阻之量測將反映已施加至部件70之力量的量。
力量感測器34可具有電極。舉例而言，力量感測器34可具有上部電容器電極76及下部電容器電極78，如圖8所展示。電容器感測器電路80可用以藉由量測電極76及電極78上之電容來判定電極76與電極78之間的距離。當施加使電極76在方向82上向下移動之力量時，電容(且因此電容輸出信號OUT)將上升，從而指示該力量之存在。可將發泡體、其他彈性體物質或其他彈性結構置放於電極76與電極78之間，使得電容上升之量值反映所施加之力量的量。
圖9展示力量感測器34可基於回應於所施加之力量的變化而展現電阻變化之可變電阻器(諸如，電阻器84)的方式。可變電阻器84可使用關於圖4、圖5、圖6及圖7所描述之類型的結構形成(作為實例)。電阻量測電路86可用以將基於力量之電阻變化轉換成相應之力量感測器輸出信號(輸出信號OUT)。
如此等實例表明，力量感測器34可由產生回應於所施加之力量的輸出信號之任何結構形成。在一典型情況下，由每一力量感測器34產生的輸出信號之量將與所施加之力量的量線性地或非線性地成比例(亦即，感測器34將為類比力量感測器)。必要時，可使用半球型開關(dome switch)或其他二元開關替代類比感測器。在此類型之配置中，半球型開關之狀態(斷開或閉合)可用以判定所施加之力量是低於抑或高於一給定臨限值(亦即，半球型開關之啟動臨限值)。
圖10為諸如圖1之致動器36的說明性致動器之橫截面側視圖。致動器36可為具有含有多卷線96之桶94的螺線管。桶94中之線可連接至端子88及90。當將電流施加至端子88及90時，形成將磁柱塞92拉進桶94之內部中的磁場。藉由調變流至端子88及90中之電流，柱塞92可在方向38上沿著桶94之縱向軸線來回移動。
柱塞92可具有形成圖2之耦接部件40之部分或可連接至諸如圖2之耦接部件40之部件。必要時，致動器36可由線性馬達、旋轉馬達或其他電磁致動器結構形成。致動器36亦可由壓電材料及能夠回應於所施加之電信號產生移動之其他結構形成。
如圖11之俯視圖所展示，致動器36可位於觸控板部件24附近。耦接部件40可直接連接至致動器36之可移動結構(例如，圖10中的螺線管36之柱塞92)且可直接連接至觸控板部件24之邊緣(例如，連接至圖3中所展示之該等層中之一或多者)。部件40之長度可小於螺線管36之最大尺寸(作為實例)。
未必將部件40直接連接至致動器36及觸控板24兩者。舉例而言，部件40與觸控板部件24之間可存在諸如間隙98的間隙，如圖12所展示。間隙亦可在致動器36附近形成。
圖13展示可將致動器36在一稍微遠離觸控板部件24之位置處安裝於裝置10內的方式。部件40之長度可為(例如)2-5mm、5-10mm、2-20mm、10-30mm或30mm以上。在較大長度下，部件40之長度(且因此致動器36與觸控板部件24之間的距離)可為致動器36之最大尺寸的1倍、2倍、3倍或3倍以上。
如圖14之實例所展示，部件40無需為筆直的。部件40可(例如)包括一或多個彎頭，諸如彎頭100及102。
圖15展示致動器36及觸控板部件24可藉由一機械連桿組(連桿組40)連接之方式。連桿組40之結構可允許由致動器36施加之力量的量經由機械利益之使用而增加或減少。諸如連桿組結構40之連桿組之使用亦可允許致動器36位於裝置10內之否則可能不可行之位置(例如，歸因於阻塞結構之存在等)。
在操作期間，致動器36可使部件40C在方向110上移動。部件40C及部件40B可在樞軸點104處連接。部件40B可繞樞軸點106相對於裝置外殼樞轉。當致動器36使部件40C在方向110上移動，可迫使部件40B繞樞軸點106順時針(方向112)旋轉。此迫使在樞軸108處連接至部件40B之部件40A在方向114上抵靠觸控板部件24移動。
一個以上致動器可用以將移動給予觸控板24。圖16展示一對致動器耦接至觸控板部件24之說明性組態。左手致動器36-1係使用耦接部件40-1連接至觸控板部件24之左邊緣，而右手致動器36-2係使用耦接部件40-2連接至觸控板部件24之右邊緣。致動器36-1及36-2可由相對於彼此180°異相之信號驅動(作為實例)。在觸控板部件24為完全剛性之組態中，使用多個致動器可幫助有效地將全域移動給予觸控板 部件24中之所有結構(亦即，該等致動器可產生觸控板部件24之實質上在整個該觸控板部件上均勻的運動)。橫向共平面致動可用以幫助增強該等致動器與該觸控板部件之間的能量轉移效率。必要時，可使用一或多個致動器將垂直移動給予觸控板部件24。當滿足設計約束時，此類型之致動配置可為有利的。
必要時，可使用一或多個可撓性結構(例如，玻璃或金屬之薄片、展現可撓性之塑膠層等)來實施觸控板部件24。在可撓性實施例及稍微剛性之實施例兩者中，兩個或兩個以上致動器可用以將移動選擇性地給予觸控板部件24之不同區域。舉例而言，若存在耦接至觸控板部件24之四個致動器，則一個致動器可獨立於其他致動器而驅動以便將移動給予該觸控板之左上部角(作為實例)。若使用許多致動器，則可提供更集中之觸覺反饋。
諸如此等致動器之多個致動器組態可用以在一觸控板表面之一特定部分已被壓下時將觸覺確認提供至使用者而不會干擾在其他位置與該觸控板接觸之其他手指或物件。舉例而言，可在不同位置按壓觸控板部件24以執行不同命令。若使用者按壓一位置，則彼位置可藉由一或多個相關聯致動器而移動。若使用者按壓一不同位置，則不同致動器可用以提供彼位置附近之力量反饋。亦可使用全域反饋配置，其中不同致動器驅動信號回應於不同區域中之按鈕按壓之偵測而使用。
有時將使用致動器在不同位置提供不同程度之觸覺反饋之配置稱為可變致動方案。可變致動方案可用以基於力量感測器信號及/或觸控式感測器陣列信號向觸控板20之使用者提供資訊觸覺反饋。必要時，可結合其他致動方案使用可變致動方案。舉例而言，可在一些活動期間(例如，當特定軟體應用程式正在執行時)使用該類型之全域致動方案，其涉及將全域移動給予全部觸控板部件24之單一致動器，而可在其他活動期間(例如，當執行其他應用程式時)使用可變致動方 法。可橫向地給予全域移動，而可使用垂直定向之感測器、一或多個感測器之不同集合等給予局部移動。
圖17為可用以將移動給予觸控板部件24之說明性致動設置之橫截面側視圖。在圖17之實例中，致動器36經定向以使得當將一驅動信號施加至致動器36時，迫使柱塞116在方向118上向上。此運動在方向118上將耦接部件40之部分120上拉。樞軸112可耦接至裝置外殼，使得部分120之移動施力於部件40之邊緣128以在方向126上靠在觸控板部件24之相應左手邊緣上。
當需要將致動器36置放於一不同於觸控板部件24之垂直位置的垂直位置處時或當需要滿足佈局約束時，可使用圖17中所展示之類型之配置。
觸控板部件24可由致動器36在任何合適方向上驅動(橫向地、垂直地、成角度、同時使用橫向移位方案及垂直移位方案兩者等)。
觸控板部件24之橫向致動(亦即，導致部件24之共平面移動之致動)可為有利的，此係因為當將力量橫向地施加至觸控板部件之邊緣中之一者(例如，直接施加至一加強部件之一垂直邊緣或一緊鄰該加強部件之該邊緣定位之耦接結構)時，觸控板部件24最硬。當觸控板部件24為矩形時，觸控板部件24在對其較窄末端中之一者加偏壓時對不當撓曲之抵抗可最強，如圖11至圖16之實例中所展示。在此類型之組態中，較少能量在致動期間浪費。橫向致動亦可優於其他類型之致動(例如，涉及觸控板部件24之一部分平行於Z軸之垂直移位的致動，其可導致不當的無規則「類鼓聲」振動模式)。橫向致動可產生比垂直致動少的噪音且因此可比垂直致動更有效，特別是當對觸控板部件24使用允許觸控板部件24相對於外殼12B之橫向移動的安裝方案時(例如，當使用圖3之凝膠襯墊42時)。因為噪音可減至最小，所以可在必要時無聲地提供觸覺反饋。
圖18為使用軸承來幫助促進觸控板部件24之橫向移動之說明性組態的橫截面側視圖。如圖18所展示，致動器36可安裝至外殼12B之頂壁130。部件40可連接在觸控板24與致動器36之間，使得致動器36可在方向38上橫向地驅動觸控板部件24。可由下部外殼壁138或其他合適支撐結構支撐之聚矽氧阻尼器132可用以幫助固持觸控板部件24。磁結構134及配合磁結構136可展現對彼此之磁吸引，從而在方向146上產生一向下力量。磁結構134及136均可為磁體，或結構134及136中之一者可為鐵條或其他鐵磁性結構。
軸承結構可支撐觸控板24。舉例而言，軸承結構可由軸承架座140及軸承142形成。當致動器36使觸控板24在方向38上移動時，球142沿著觸控板部件24之下表面144滾動。藉由以此方式促進觸控板部件24之橫向移動，使用致動器36將觸覺反饋給予觸控板部件24所需的能量之量可減小(亦即，致動效率可得到增強)。
圖19之側視圖展示可將力量感測器34安裝於凝膠襯墊42或其他安裝結構上的方式，凝膠襯墊42或其他安裝結構允許觸控板部件24在使用致動器36橫向地致動時在橫向方向38上稍微移動。當將力量給予觸控板部件24時，襯墊42可稍微移動。因為觸控板部件24並不剛性地附接至外殼12B，所以可將致動器36之能量有效地給予觸控板部件24。
圖20為觸控板部件24之仰視圖，其展示可使用彈簧148將觸控板部件24安裝於上部外殼壁130中之一矩形開口內的方式。彈簧148可為自一塊薄片金屬衝壓或自其切割之金屬彈簧，或可藉由將彈簧148直接切入至上部外殼壁130之一部分中而以一體式方式形成。如同圖19之可撓性襯墊42一樣，圖20之彈簧148可允許觸控板部件24在由致動器36致動時在方向38上橫向地移動。
觸控板20中之電容性觸控式感測器之說明性電極陣列的俯視圖 展示於圖21中。如圖21之實例中所展示，觸控板陣列150可由基板50上之水平電極154及垂直電極152形成。基板50可由剛性或可撓性印刷電路板或其他合適基板材料形成。路徑156可用以將電極信號自電極152及154傳送至觸控式感測器處理電路158。觸控式感測器處理電路158可將使用電極152及154偵測到之電容變化轉換成位置資料(例如，以定位諸如使用者之手指之外部物件在觸控板部件24上之位置)。力量感測器34可經由路徑164將力量信號供應至力量感測器處理電路162。力量感測器處理電路162可處理原始感測器信號以判定存在於感測器34中之每一者上的力量之量(例如，歸因於由使用者施加至觸控板之力量)。驅動電路166(例如，音訊放大器或其他輸出驅動器)可用以將驅動信號供應至致動器36。當以此方式驅動時，致動器36可經由諸如結構40之耦接結構將移動給予觸控板。
電路162及158可形成儲存及處理電路160之部分。儲存及處理電路160可包括安裝於裝置10中之一或多個印刷電路板上之離散組件及積體電路。儲存及處理電路160中之儲存器可由揮發性及非揮發性記憶體電路形成。必要時，硬碟機及其他媒體亦可用以將資訊儲存於裝置10中。儲存及處理電路160中之處理電路可使用特殊應用積體電路(ASIC)、數位信號處理電路、微控制器、微處理器及其他電路來實施。諸如應用程式碼、作業系統指令及韌體之軟體可用於實施用於操作觸控板20之功能。舉例而言，軟體可用以實施判定致動器36應何時將力量施加至觸控板部件24之控制演算法。諸如電路162、驅動電路166及電路158之硬體可用於搜集及處理感測器信號及用於將適當驅動信號施加至致動器36。
在一典型情況下，可使用硬體與軟體之組合實施控制功能。舉例而言，用於搜集力量及感測器資料之信號處理演算法可使用觸控式感測器及力量感測器之硬體功能及相關聯處理電路(諸如，處理電路 162及158)之硬體功能。一旦原始感測器信號已得到處理，即可採取適當動作(例如，藉由使用諸如驅動電路166之硬體將一驅動信號施加至致動器166)。用於判定回應於感測器資料之特定型樣之偵測應採取哪些動作之該等控制演算法可(例如，使用一專用電路)固線化、可使用軟體等。
可在一使用者於該觸控板之平坦外表面上向下按壓時產生的說明性力量信號展示於圖22中。如圖22所展示，力量F最初可依據時間向上升(例如，當使用者在對該觸控板施加不斷增加之量的向下力量時)。當使用者自觸控板之表面提起手指時，力量感測器所量測到之力量的量減小。
用於處理諸如圖22之力量信號F的力量信號之信號處理演算法可包括頻率相依濾波演算法(例如，低通濾波器、帶通濾波器及高通濾波器)、基於時間之演算法、展現滯後之演算法(例如，用於實施去除抖動功能性)及應用力量量值臨限值之演算法。作為一實例，儲存及處理電路160(圖21)可忽略具有小於力量臨限值FT1(例如，噪音臨限值)之量值的所有力量信號。可將超過及/或低於其他臨限值(例如，力量臨限值FT2及FT3)之力量信號分類為對應於按鈕按壓事件及按鈕釋放事件。
圖23之曲線圖說明儲存及處理電路160可處理來自多個力量感測器34之信號的方式。在圖23之實例中，觸控板20具有產生各別力量信號FFL(來自左前方感測器)、FFR(來自右前方感測器)、FBL(來自左後方感測器)及FBR(來自右後方感測器)之四個力量感測器34。此等信號可經處理以判定使用者之手指的位置或擷取關於使用者之力量活動之性質的其他資訊。關於一合適配置，組合該四個獨立力量信號(例如，以數位方式相加及/或平均)以產生經組合之力量信號FAVG。使用諸如此組合的組合技術可幫助減少噪音且改良力量感測器準確度。
藉由處理圖22及圖23中所展示之類型的類比力量感測器，儲存及處理電路160可產生相應之數位信號。舉例而言，儲存及處理電路160可產生圖24中所展示之類型的數位「按壓」信號以指示使用者已完成按壓事件，且可產生圖25中所展示之類型的數位「釋放」信號以指示使用者已完成釋放事件。「按壓」信號之持續時間(t2-t1)及「釋放」信號之持續時間(t4-t3)可為固定的，或可繼續確證「按壓」及「釋放」，直至清除為止(作為實例)。圖26展示可藉由經組合之「按壓」/「釋放」信號中之上升緣及下降緣來表示按壓事件及釋放事件的方式。
按壓事件及釋放事件可藉由將臨限值應用於來自力量感測器之力量信號來識別。作為一實例，當平均力量感測器信號FAVG超過一預設或使用者定義之臨限值時，可識別一使用者按鈕按壓(「按壓」之確證)。
使用者可調整用於處理觸控式感測器信號及力量感測器信號之設定。舉例而言，使用者可調整影響時序及量值臨限值以及其他濾波參數之靈敏度設定。使用者亦可調整供應至致動器36之驅動信號之類型。致動器信號之形狀及量值將大體上影響由致動器施加至觸控板之力量的量及所給予之運動之類型。
圖27展示可用於驅動致動器36的說明性之光滑(彎曲)且對稱之致動器驅動信號。圖28展示可使用之對稱但形狀更陡之驅動信號。圖29及圖30之實例展示可使用不對稱信號驅動致動器的方式。具有短上升時間之信號(例如，圖29中所展示之類型的信號)相比具有短下降時間之信號(例如，圖30中所展示之類型的信號)傾向於產生具有不同品質的觸覺反饋。對稱及不對稱之驅動信號亦可產生顯著不同之結果。必要時，可使用主要展現次音波頻率分量(例如，小於20Hz、小於15Hz等之頻率)的驅動信號，藉此確保觸覺反饋功能之無聲操作之可能 性(例如，當撤銷啟動可聞揚聲器反饋時)。驅動信號亦可具備多個峰值(例如，如雙脈衝)或可具有其他複雜波形。一使用者可調整裝置10中之用以控制處理設定及反饋設定的設定，以適合使用者之個人要求。舉例而言，使用者可指示儲存及處理電路160在偵測到一按壓事件時產生一所要驅動形狀且在偵測到一釋放事件時產生一不同的所要驅動形狀。
力量信號及觸控式感測器信號可由儲存及處理電路160一起處理。舉例而言，當偵測到手指動作活動時，可禁止力量感測器處理及/或力量反饋。此防止無意之按鈕按壓被偵測且防止不當反饋。
將圖31之情況視為實例。在此情況下，使用者並不越過觸控式感測器移動一手指(亦即，使用者未作出一手指動作命令)。儲存及處理電路160可監視由觸控板20之觸控式感測器部分搜集之觸控式感測器信號且可斷定手指動作活動不存在。當偵測到一力量信號(諸如，圖31之左手側的曲線之力量F)時，可執行力量感測器處理操作以偵測按壓事件及釋放事件。可產生相應之「按壓」信號及「釋放」信號以實現較高層級之處理及致動器36對觸控板部件24之相應致動。
然而，若使用者處在使用觸控板20鍵入手指動作之過程中，則儲存及處理電路160可偵測到使用者對觸控式感測器之作用中使用。當使用者作出手指動作時，使用者之手指移動越過觸控板之表面。有時候，使用者可能在一手指動作期間無意地在該觸控板表面上按壓。藉由偵測手指動作活動，可即刻禁止觸控板20之力量反饋功能性。如圖32所展示，當力量反饋功能被禁止時，對圖32之左手側之曲線中所展示之類型的力量F之偵測將不導致任何「按壓」信號及「釋放」之產生。結果，不管力量按鈕按壓反饋功能在無手指動作活動時在正常操作期間有多靈敏，無驅動信號將被供應至致動器36之驅動電路且致動器36在做手指動作期間將不會產生觸覺反饋。
必要時，可手動關閉力量反饋(例如，若使用者期望使用手指動作功能且不想無意地產生一按鈕按壓)。力量反饋強度亦可基於當前正在執行哪一應用程式、哪一使用者登入至一多使用者系統、當前時間、其他條件之存在等加以調整。
可產生與觸覺反饋一致之聲音以幫助通知使用者一按鈕致動事件已發生(例如，使用裝置10中之揚聲器)。可產生預設聲音及使用者選擇之聲音。必要時，可使所產生之聲音與對致動驅動信號之選擇相關。舉例而言，若致動器驅動信號具有圖29中所展示之類型的形狀，則相比致動器驅動信號具有圖30中所展示之類型的形狀，可產生一不同聲音(作為實例)。
圖33展示可使用力量感測器、觸控式感測器及驅動器設定調整觸控板20之操作的方式。如圖33所展示，一或多個力量感測器34可產生力量資料(例如，與一使用者之手指用多大力量在觸控板上向下按壓有關的資料)。觸控板20中之觸控式感測器陣列168可產生觸摸資料(例如，與使用者之手指在觸控板之X-Y平面中之位置有關的資料)。
可將使用者定義及預設之力量信號處理設定提供至力量信號處理電路162。此等信號可包括力量臨限值、時間臨限值、頻率相依濾波器準則及影響力量信號處理器162處理及解譯力量資料之方式的其他準則。基於此等設定，力量信號處理電路162可根據力量資料產生經處理之力量資料信號(例如，按壓及釋放資料)。
可將使用者定義及預設之觸控信號處理設定提供至觸控式感測器處理電路158。此等信號可包括靈敏度設定、用於在一使用者在鍵盤18上鍵打時禁止觸摸回應之掌上檢查設定、濾波器設定及影響觸控式感測器信號處理電路158處理及解譯觸控式感測器陣列資料之方式的其他合適之處理準則。基於此等設定，觸控式感測器信號處理電路158可根據由觸控式感測器168提供之觸摸資料產生經處理之觸摸資料 信號(例如，手指位置資料)。
可使用預設及經使用者調整之驅動器設定調整驅動信號產生器170。此等設定可包括(例如)控制施加至致動器36之驅動控制信號之形狀及量值的設定。可以專用硬體、圖21之儲存及處理電路160中之資源或其他合適資源實施的驅動信號產生器170可為致動器36供應致動器控制信號。此等信號可使用驅動器166(圖21)驅動至致動器36中，或驅動器166之電路可併入至驅動信號產生器170中。
調整及使用觸控板20中所涉及之說明性步驟之流程圖展示於圖34中。
在步驟170，可將觸控板20之預設設定儲存於儲存及處理電路160中。舉例而言，可將韌體或其他程式碼嵌入於儲存及處理電路160中之非揮發性記憶體中。此程式碼可包括觸控板20之力量感測器、觸控式感測器陣列及致動器之預設設定。
在步驟172，可搜集來自使用者之使用者可調整設定。舉例而言，使用者可使用鍵盤、藉由按壓按鈕、藉由滑動開關、藉由鍵入語音命令或藉由與螢幕上選項互動來供應設定。可由使用者調整之觸控板設定包括應用程式軟體設定、作業系統設定、韌體設定、硬體設定等。此等設定可包括力量信號處理設定、觸控式感測器設定及關於圖33所描述之類型的驅動器設定。
在步驟174，可搜集來自觸控式感測器168及力量感測器電路34之觸控板資料。此資料可在裝置10之操作期間連續地搜集(作為實例)。
在步驟176，可使用該等使用者供應及預設之力量信號處理設定及使用者供應及預設之觸控式感測器處理設定來處理在步驟174搜集之力量資料及觸摸資料。步驟176之該等處理操作導致產生經處理之力量資料及觸控式感測器資料(例如，X-Y手指移動資料及基於力量之 按鈕致動資料)。
在步驟178，回應於步驟176之該等處理操作，在裝置10及觸控板20中可採取適當動作。舉例而言，裝置10上之一作業系統或應用程式可將一按鈕按壓事件解譯為一用以開啟或關閉一顯示視窗、開始或停止一特定功能等之指令。可回應於步驟176之處理操作藉由用適當控制信號驅動致動器36來產生觸控板移動。用以驅動致動器36之信號可受經處理之觸摸及力量信號且受致動器設定(例如，受預設及使用者供應之驅動信號設定，諸如指定在各種情況下應使用圖27至圖30之致動器驅動信號中之哪一者的設定等)影響。
雖然有時在攜帶型電腦中之觸控板之情況下加以描述，但本文中所描述之類型的觸控板特徵可用於任何電子設備中。觸控板之該等力量感測器特徵可用於具有或不具觸控式感測器能力及具有或不具致動器之裝置中，該等觸控式感測器特徵可用於具有或不具力量感測器能力及具有或不具致動器之裝置中，且該等致動器特徵可用於具有或不具觸控式感測器能力及具有或不具力量感測器能力之裝置中。
所描述之實施例可包括觸控式I/O裝置1001(本文中有時稱為觸控板)，其可接收觸摸式輸入以經由有線或無線通信頻道1002與計算系統1003(圖35)互動。觸控式I/O裝置1001可用以替代其他輸入裝置(諸如，鍵盤、滑鼠等)或與其組合而將使用者輸入提供至計算系統1003。一或多個觸控式I/O裝置1001可用於將使用者輸入提供至計算系統1003。觸控式I/O裝置1001可為計算系統1003之一組成部分(例如，膝上型電腦上之觸控式螢幕)或可與計算系統1003分離。
觸控式I/O裝置1001可包括一觸摸敏感式面板，其完全或部分透明、半透明、非透明、不透明或其任何組合。觸控式I/O裝置1001可體現為觸控式螢幕、觸控板、起觸控板作用之觸控式螢幕(例如，替換膝上型電腦之觸控板之觸控式螢幕)、與任何其他輸入裝置組合或 併有任何其他輸入裝置之觸控式螢幕或觸控板(例如，安置於鍵盤上之觸控式螢幕或觸控板)或具有用於接收觸摸式輸入之觸摸敏感式表面的任何多維物件。
在一實例中，體現為觸控式螢幕之觸控式I/O裝置1001可包括一部分或完全定位於一顯示器之至少一部分上方的透明及/或半透明之觸摸敏感式面板。根據此實施例，觸控式I/O裝置1001起作用以顯示自計算系統1003(及/或另一來源)傳輸之圖形資料且亦起作用以接收使用者輸入。在其他實施例中，觸控式I/O裝置1001可體現為一整合式觸控式螢幕，其中觸摸敏感式組件/裝置與顯示器組件/裝置整合。在另外其他實施例中，觸控式螢幕可用作用於顯示補充圖形資料或與主要顯示器相同之圖形資料的補充或額外顯示螢幕且用以接收觸摸式輸入。
觸控式I/O裝置1001可經組態以基於以下各項來偵測裝置1001上之該一或多個觸摸或近觸摸之位置：電容、電阻、光學、聲學、電感、機械、化學量測或可關於接近裝置1001之一或多個觸摸或近觸摸之發生而量測的任何現象。軟體、硬體、韌體或其任何組合可用以處理該等所偵測到之觸摸之該等量測以識別且追蹤一或多個手指動作。手指動作可對應於觸控式I/O裝置1001上之固定或非固定、單一或多個觸摸或近觸摸。手指動作可藉由在觸控式I/O裝置1001上以特定方式(諸如，觸按、按壓、搖晃、刮擦、撚搓、改變定向、以變化之壓力按壓及其類似方式)基本上同時、連續或順序地移動一或多根手指或其他物件來執行。手指動作可以(但不限於)一或多根手指之間或任何其他一或多根手指的捏縮、滑動、撥動、旋轉、屈曲、拖曳或觸按運動來特徵化。單一手指動作可用一或多隻手、藉由一或多個使用者或其任何組合來執行。
計算系統1003可用圖形資料驅動一顯示器以顯示一圖形使用者 介面(GUI)。該GUI可經組態以經由觸控式I/O裝置1001接收觸摸式輸入。體現為觸控式螢幕之觸控式I/O裝置1001可顯示該GUI。或者，該GUI可顯示於與觸控式I/O裝置1001分離之一顯示器上。該GUI可包括顯示於該介面內之特定位置處之圖形元素。圖形元素可包括(但不限於)多種所顯示之虛擬輸入裝置，包括虛擬滾輪、虛擬鍵盤、虛擬旋鈕、虛擬按鈕、任何虛擬UI及其類似者。使用者可在觸控式I/O裝置1001上之可能與GUI之圖形元素相關聯之一或多個特定位置處執行手指動作。在其他實施例中，使用者可在與GUI之圖形元素之位置無關的一或多個位置處執行手指動作。在觸控式I/O裝置1001上執行之手指動作可直接或間接地操縱、控制、修改、移動、致動、起始或大體上影響GUI內之圖形元素(諸如，游標、圖示、媒體檔案、清單、文字、所有或部分影像或類似者)。舉例而言，在觸控式螢幕之情況下，使用者可藉由對觸控式螢幕上之一圖形元素執行一手指動作來直接與該圖形元素互動。或者，觸控板大體上提供間接互動。手指動作亦可影響未顯示之GUI元素(例如，引起使用者介面出現)或可影響計算系統1003內之其他動作(例如，影響GUI、應用程式或作業系統之狀態或模式)。手指動作可結合或可不結合所顯示之游標在觸控式I/O裝置1001上執行。舉例而言，在手指動作係在一觸控板上執行之情況下，一游標(或指標)可顯示於一顯示螢幕或觸控式螢幕上，且可經由該觸控板上之觸摸式輸入來控制該游標以與該顯示螢幕上之圖形物件互動。在手指動作係直接在一觸控式螢幕上執行之其他實施例中，一使用者可在一游標或指標顯示於或不顯示於該觸控式螢幕上之情況下直接與該觸控式螢幕上之物件互動。
可回應於或基於觸控式I/O裝置1001上之觸摸或近觸摸而經由通信頻道1002將反饋提供至該使用者。可以光學方式、機械方式、電方式、嗅覺方式、聲學方式或其類似方式或其任何組合且以可變化或不 可變化之方式來傳輸反饋。
現將注意力貫注在可體現於任何攜帶型或非攜帶型裝置內之系統架構的實施例上，攜帶型或非攜帶型裝置包括(但不限於)通信裝置(例如，行動電話、智慧型電話)、多媒體裝置(例如，MP3播放器、TV、收音機)、攜帶型或手持型電腦(例如，平板電腦、迷你筆記型電腦、膝上型電腦)、桌上型電腦、一體成型(All-In-One)桌上型電腦、周邊裝置或可調適以包括系統架構2000之任何其他系統或裝置(包括此等類型之裝置中的兩者或兩者以上之組合)。圖36為系統2000之一實施例的方塊圖，系統2000大體上包括一或多個電腦可讀媒體2001、處理系統2004、輸入/輸出(I/O)子系統2006、射頻(RF)電路2008及音訊電路2010。此等組件可藉由一或多個通信匯流排或信號線2003而耦接。
在一些實施例中，系統2000可包括諸如iPod(Apple Computer,Inc.之商標)之MP3播放器之功能性。因此，系統2000可包括可與iPod相容之多插腳連接器。在一些實施例中，系統2000可包括諸如CMOS或CCD影像感測器之一或多個可選光學感測器(未圖示)以用於成像應用。
顯然，圖36中所展示之架構僅為系統2000之一實例架構，且系統2000可具有比所展示組件多或少的組件或具有不同組態之組件。圖36中所展示之各種組件可實施於硬體、軟體、韌體或其任何組合中，包括一或多個信號處理及/或特殊應用積體電路。
RF電路2008用以經由一無線鏈路或網路向一或多個其他裝置發送及接收資訊且包括用於執行此功能之熟知電路，包括(但不限於)天線系統、RF收發器、一或多個放大器、調諧器、一或多個振盪器、數位信號處理器、CODEC晶片組、記憶體等。在一些實施例中，RF電路2008能夠使用一或多個通信協定建立並維持與其他裝置之通信， 該一或多個通信協定包括(但不限於)分時多重存取(TDMA)、分碼多重存取(CDMA)、全球行動通信系統(GSM)、增強型資料GSM環境(EDGE)、寬頻分碼多重存取(W-CDMA)、Wi-Fi(諸如，IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g及/或IEEE 802.11n)、藍芽、Wi-MAX、HSDPA(高速下行鏈路封包存取)、網路電話(VoIP)、用於電子郵件、即時訊息傳遞及/或簡訊服務(SMS)之協定或任何其他合適之通信協定(包括到本文件之申請日期為止尚未開發出之通信協定)。
RF電路2008及音訊電路2010經由周邊設備介面2016耦接至處理系統2004。介面2016包括用於建立並維持周邊設備與處理系統2004之間的通信之各種已知組件。音訊電路2010耦接至音訊揚聲器2050及麥克風2052且包括用於處理自介面2016接收之語音信號以使一使用者能夠即時地與其他使用者通信之已知電路。在一些實施例中，音訊電路2010包括一頭戴式耳機插孔(未圖示)。由RF電路2008及音訊電路2010接收之語音及資料資訊(例如，在話音辨識或語音命令應用中)經由周邊設備介面2016發送至一或多個處理器2018。一或多個處理器2018可組態以處理儲存於媒體2001上的一或多個應用程式2030之各種資料格式。
術語「資料」包括(但不限於)文字、圖形、Web網頁、JAVA小程式(applet)、介面工具集(widget)、電子郵件、即時訊息、語音、數位影像或視訊、介面工具集、MP3等，其可由儲存於媒體2001上之一或多個應用程式2030(例如，Web瀏覽器、電子郵件等)使用。在一些實施例中，系統2000能夠經由一無線網路或外部埠2036向網際網路上載各種資料及自網際網路下載各種資料，諸如檔案、歌曲、數位影像、視訊、電子郵件、介面工具集、即時訊息及其類似者。
周邊設備介面2016將該系統之輸入及輸出周邊設備耦接至處理器2018及電腦可讀媒體2001。一或多個處理器2018經由控制器2020與 該一或多個電腦可讀媒體2001通信。電腦可讀媒體2001可為可儲存程式碼及/或資料以供一或多個處理器2018使用之任何裝置或媒體。媒體2001可包括一記憶體階層，其包括(但不限於)快取記憶體、主要記憶體及次要記憶體。該記憶體階層可使用RAM(例如，SRAM、DRAM、DDRAM)、ROM、快閃記憶體、磁性及/或光學儲存裝置(諸如，磁碟機、磁帶、CD(緊密光碟)及DVD(數位視訊光碟)之任何組合實施。媒體2001亦可包括用於攜載指示電腦指令或資料的承載資訊之信號之傳輸媒體(具有或不具有藉以對該等信號加以調變之載波)。舉例而言，該傳輸媒體可包括一通信網路，包括(但不限於)網際網路(亦被稱為全球資訊網)、企業內部網路、區域網路(LAN)、廣域網路(WLAN)、儲存區域網路(SAN)、都會網路(MAN)及其類似者。
一或多個處理器2018執行儲存於媒體2001中之各種軟體組件以執行系統2000之各種功能。在一些實施例中，該等軟體組件包括作業系統2022、通信模組(或指令集)2024、觸摸處理模組(或指令集)2026、圖形模組(或指令集)2028、一或多個應用程式(或指令集)2030及力量感測器及反饋模組(或指令集)2038。此等模組中之每一者及上文所提及之應用程式對應於用於執行上文所描述之一或多個功能及此說明書中所描述之方法(例如，本文中所描述的電腦實施方法及其他資訊處理方法)的指令集。此等模組(亦即，指令集)無需實施為單獨軟體程式、程序或模組，且因此，可在各種實施例中組合或以其他方式重新配置此等模組之各種子集。在一些實施例中，媒體2001可儲存上文所識別的模組及資料結構之一子集。此外，媒體2001可儲存上文未描述之額外模組及資料結構。
作業系統2022(例如，Darwin、RTXC、LINUX、UNIX、OS X、Windows，或諸如VxWorks之嵌入式作業系統)包括用於控制及管理一般系統任務(例如，記憶體管理、儲存裝置控制、電力管理等)之各種 程序、指令集、軟體組件及/或驅動器且促進各種硬體組件與軟體組件之間的通信。
通信模組2024促進經由一或多個外部埠2036或經由RF電路2008與其他裝置之通信且包括用於處置自RF電路2008及/或外部埠2036接收之資料的各種軟體組件。外部埠2036(例如，USB、FireWireTM等)經調適以直接地或經由一網路(例如，網際網路、無線LAN等)間接地耦接至其他裝置。
圖形模組2028包括用於在一顯示表面上呈現圖形物件、製作圖形物件之動畫及顯示圖形物件之各種已知軟體組件。在觸控式I/O裝置2012為一觸摸敏感式顯示器(例如，觸控式螢幕)之實施例中，圖形模組2028包括用於在該觸摸敏感式顯示器上呈現物件、顯示物件及製作物件之動畫的組件。請注意，術語「圖形物件」包括可向一使用者顯示之任何物件，包括(但不限於)文字、web網頁、圖示、數位影像、動畫及其類似者。
一或多個應用程式2030可包括安裝在系統2000上之任何應用程式，包括(但不限於)瀏覽器、通訊錄、聯繫人清單、電子郵件、即時訊息傳遞、文書處理、鍵盤仿真、介面工具集、具備JAVA功能之應用程式、加密、數位權利管理、語音辨識、語音複製、位置判定能力(諸如，由全球定位系統(GPS)提供)、音樂播放器(其播放儲存於諸如MP3或AAC檔案之一或多個檔案中之錄製音樂)等。
觸摸處理模組2026包括用於執行與觸控式I/O裝置2012相關聯之各種任務的各種軟體組件，該等任務包括(但不限於)接收並處理經由觸控式I/O裝置控制器2032自I/O裝置2012接收之觸摸式輸入。
系統2000可進一步包括用於執行本文中關於圖33及圖34所描述之方法/功能的力量感測器及反饋模組2038。力量感測器及反饋模組2038可至少起作用以接收並處理來自力量感測器之觸摸及力量資料且 採取動作作為回應(例如，藉由使用致動器控制信號驅動致動器)。模組2038可體現為硬體、軟體、韌體或其任何組合。雖然模組2038展示為駐留於媒體2001內，但模組2038之全部或部分可體現於系統2000內之其他組件內或可完全體現為系統2000內之單獨組件。
I/O子系統2006耦接至觸控式I/O裝置2012及一或多個其他I/O裝置2014以用於控制或執行各種功能(諸如，電力控制、揚聲器音量控制、鈴聲響度、鍵盤輸入、捲動、保持(hold)、選單、螢幕鎖定、清除並結束通信及其類似者)。觸控式I/O裝置2012經由包括用於處理使用者觸摸式輸入之各種組件(例如，掃描硬體)之觸控式I/O裝置控制器2032與處理系統2004通信。一或多個其他輸入控制器2034自其他I/O裝置2014接收電信號/將電信號發送至其他I/O裝置2014。其他I/O裝置2014可包括實體按鈕(例如，按鈕、搖桿按鈕等)、撥號盤、滑動開關、棒、鍵盤、觸控板、額外顯示螢幕或其任何組合。
若體現為觸控式螢幕，則觸控式I/O裝置2012在一GUI中向使用者顯示視覺輸出。該視覺輸出可包括文字、圖形、視訊及其任何組合。該視覺輸出之一些或全部可對應於使用者介面物件。觸控式I/O裝置2012形成一接受來自使用者之觸摸式輸入之觸摸敏感式表面。觸控式I/O裝置2012及觸控式螢幕控制器2032(連同媒體2001中之任何相關聯模組及/或指令集)偵測並追蹤觸控式I/O裝置2012上之觸摸或近觸摸(及觸摸之任何移動或釋放)且將所偵測到之觸摸式輸入轉換成與圖形物件(諸如，一或多個使用者介面物件)之互動。在裝置2012體現為觸控式螢幕之情況下，使用者可直接與顯示於該觸控式螢幕上之圖形物件互動。或者，在裝置2012體現為除觸控式螢幕外之觸控式裝置(例如，觸控板)之情況下，使用者可間接地與顯示於經體現為I/O裝置2014之單獨顯示螢幕上之圖形物件互動。在一例示性實施例中，由觸控式I/O裝置2012自使用者接收之觸摸式輸入對應於使用者之一或多 個手指。觸控式I/O裝置2012及觸控式I/O裝置控制器2032可使用複數種觸摸靈敏度技術中之任一者偵測觸摸式輸入，該複數種技術包括(但不限於)用於判定觸控式I/O裝置2012上之一或多個觸摸或近觸摸的電容、電阻、紅外線、光學、表面聲波技術、電感性、機械、化學以及其他觸控式感測器配置或其他元件。使用者可使用任何合適物件或附件(諸如，觸控筆、筆、手指等)與觸控式I/O裝置2012接觸。
觸控式I/O裝置2012可類似於以下各者中所描述之多點觸摸敏感式表面：美國專利第6,323,846號(Westerma等人)、美國專利第6,570,557號(Westerman等人)及/或美國專利第6,677,932號(Westerman)，及/或美國專利公開案2002/0015024A1，該等專利中之每一者在此以引用之方式併入。
在觸控式I/O裝置2012為觸控式螢幕之實施例中，該觸控式螢幕可使用LCD(液晶顯示器)技術、LPD(發光聚合物顯示器)技術、OLED(有機LED)或OEL(有機電致發光)，但在其他實施例中可使用其他顯示技術。
在裝置2012體現為觸控式螢幕之一些實施例中，系統2000可進一步包括一體現為其他I/O裝置2014之觸控板。在一些實施例中，觸控板為裝置之一觸摸敏感式區域，與觸控式螢幕不同，該觸摸敏感式區域並不顯示視覺輸出。在此情況下，觸控板與觸控式螢幕分離。或者，觸控板可體現為觸控式螢幕。在另外其他實施例中，一觸控式螢幕之部分可包括非顯示區域(例如，沿著該觸控式螢幕之周邊)，該等區域充當用以接收除觸控式螢幕上之觸摸式輸入之外的觸摸式輸入之觸控板。
反饋可由觸控式I/O裝置2012基於使用者之觸摸式輸入以及正顯示之內容及/或計算系統之一或多個狀態提供。反饋可以光學方式(例如，光信號或顯示影像)、機械方式(例如，觸感反饋、觸摸反饋、力 量反饋或其類似者)、電方式(例如，電刺激)、嗅覺方式、聲學方式(例如，嗶聲或其類似者)或其類似方式或其任何組合且以可變化或不可變化方式傳輸。
系統2000亦包括用於為各種硬體組件供電之電力系統2044。電力系統2044可包括一電力管理系統、一或多個電源(例如，電池、交流電(AC))、一再充電系統、一電力故障偵測電路、一電力轉換器或反相器、一電力狀態指示器(例如，發光二極體(LED))及通常與攜帶型裝置中之電力的產生、管理及分配相關聯之任何其他組件。
在一些實施例中，周邊設備介面2016、一或多個處理器2018及記憶體控制器2020可實施於諸如處理系統2004之單一晶片上。在一些其他實施例中，該等組件可實施於單獨晶片上。
可基本上同時在觸控式I/O裝置1001上執行一或多個手指動作。多個手指動作可在單一的不間斷筆劃中執行。或者，單一手指動作可由多個分段之子手指動作(諸如，「剪貼」手指動作)組成。在觸控式I/O裝置1001上之不同區域上執行的相同手指動作可取決於執行手指動作所在之區域而將不同觸摸式輸入提供至計算系統1003。
應注意，雖然已描述了對一觸控式表面之以上描述，其中一或多個觸摸或近觸摸對應於使用者之手指觸摸或接近觸摸該表面，但應理解，其他物件可用以將觸摸式輸入提供至觸控式I/O裝置1001，觸摸式輸入包括一或多個其他使用者身體部位(例如，手掌、整隻手、頭、鼻子、耳朵、腳、指甲)、被動式或主動式觸控筆、文件、物件陰影(例如，手指陰影)、不導電或導電物件、被動式或主動式物件、多維物件或其任何組合。主動式觸控筆之實例可包括光筆。另外，可同時或在不同時間使用一個以上類型之物件以將觸摸式輸入提供至觸控式I/O裝置1001。
根據一實施例，提供一種接收來自一外部物件之輸入之軌跡 板，其包括：一觸控板部件，其具有一觸控板感測器陣列，該觸控板感測器陣列搜集指示該外部物件已觸摸該觸控板部件所在之一給定位置的觸控式感測器陣列信號；複數個力量感測器，其中之每一者在一不同位置處連接至該觸控板部件，其中該等力量感測器產生指示該外部物件用多大力量在該觸控板部件上按壓之力量輸出信號；及一致動器，其橫向地致動該觸控板部件。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該觸控板感測器陣列包括具有電容性電極之一陣列之一電容性觸控式感測器。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該複數個力量感測器中之每一者包括一壓電力量感測器，且其中該觸控板部件係藉由該複數個力量感測器安裝於一電腦外殼內之一固定位置處。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該致動器包括至少一線圈，其中該觸控板部件為實質上平坦的且位於一平面內，且其中該致動器將橫向共平面移動給予該觸控板部件。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該觸控板部件為實質上平坦的且具有邊緣，且其中致動器包括具有將移動給予該等邊緣中之一者的一柱塞之一螺線管。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該觸控板部件包括具有一邊緣的剛性之一實質上平坦結構，且其中該致動器耦接至該邊緣且藉由將橫向共平面力量給予該邊緣而使該觸控板部件移動。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該致動器包括由一驅動信號控制之一電磁致動器，其中該觸控板部件包括位於一平面內之一剛性觸控板部件，其中該觸控板部件具有左邊緣、右邊緣、後邊緣及前邊緣，其中該左邊緣及該右邊緣比該後邊緣及該前邊緣短，其中該致動器耦接至該左邊緣及該右邊緣中之一選定者，且其中該致動器使該觸控板部件在該平面內水平地移動而不使該觸控板部件在該平面 外垂直地移動。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該觸控板部件包括由該致動器全域地致動的一剛性矩形部件，且其中該複數個力量感測器包括四個力量感測器，該四個力量感測器中之每一者位於該觸控板部件之一各別角處且該四個力量感測器中之每一者產生指示該外部物件用多大力量在該觸控板部件上按壓之一單獨類比力量輸出信號。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其亦包括耦接至該四個力量感測器中之每一者的可撓性襯墊。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該等可撓性襯墊包括凝膠。
根據另一實施例，提供一種軌跡板，其中該等力量感測器包括壓電力量感測器。
根據一實施例，提供一種電子裝置，其包括儲存及處理電路及耦接至該儲存及處理電路之一軌跡板，其中該軌跡板具有：一作用表面及越過實質上該作用表面之全部而延伸之一觸控板部件；一觸控式感測器陣列，其耦接至該觸控板部件；力量感測器，該等力量感測器耦接至該觸控板部件之產生指示一外部物件用多大力量在該觸控板部件上按壓之力量感測器信號；及一致動器，其耦接至該觸控板部件之藉由回應於該等力量感測器信號而使該觸控板部件移動來產生觸覺反饋，其中該儲存及處理電路經組態以使用該觸控式感測器陣列偵測該軌跡板上之手指動作活動且經組態以回應於偵測到該手指動作活動而即刻禁止由該致動器造成的該觸控板部件之移動。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該觸控板部件具有四個邊緣且實質上位於一平面內，且其中該致動器耦接至該等邊緣中之一者且使該觸控板部件實質上在該平面內移動。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該儲存及處理電路 包括力量信號處理電路，該力量信號處理電路處理該等力量感測器信號以產生指示一使用者何時已按壓且釋放接觸該觸控板部件之一手指的按壓及釋放資料。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該等力量感測器包括壓電感測器。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其亦包括複數個可撓性襯墊，該等可撓性襯墊中之每一者耦接至該等力量感測器中之一各別力量感測器。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其亦包括外殼結構，其中該複數個可撓性襯墊係安裝至該等外殼結構。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該等外殼結構包括該等可撓性襯墊所附接至之一電腦外殼壁。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其亦包括耦接在該致動器與該觸控板部件之間的耦接結構。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該等耦接結構包括一細長金屬部件。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該細長金屬部件具有包括一彎頭之部分。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該等耦接結構包括一機械連桿組。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該機械連桿組包括至少一部件及至少一樞軸，該部件繞該至少一樞軸旋轉。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該儲存及處理電路經組態以接收使用者定義之力量信號處理設定。
根據另一實施例，提供一種電子裝置，其中該觸控式感測器陣列產生觸摸資料，且其中該儲存及處理電路經組態以接收控制該儲存 及處理電路處理該等力量感測器信號之方式的使用者定義之第一設定且經組態以接收控制該儲存及處理電路處理該等力量感測器信號之方式的使用者定義之第二設定。
根據一實施例，提供一操作一電腦軌跡板之方法，該電腦軌跡板具有一具有一觸控式感測器陣列之觸控板部件、連接至該觸控板部件之力量感測器及一致動器，該方法包括：藉由該觸控式感測器陣列判定與該軌跡板之該觸控板部件接觸的一外部物件之一位置；藉由該等力量感測器中之每一者量測該外部物件將多大力量施加至該軌跡板之該觸控板部件；及藉由該致動器至少部分地基於由該等力量感測器搜集之資料將全域移動給予該軌跡板之該觸控板部件。
根據另一實施例，提供一種方法，其中該致動器係藉由致動器驅動信號驅動以將該移動給予該軌跡板之該觸控板部件，該方法進一步包括搜集使用者定義之驅動器設定，及當將移動給予該軌跡板之該觸控板部件時，至少部分地基於該等使用者定義之驅動器設定來產生該等致動器驅動信號。
根據另一實施例，提供一種方法，其中該等使用者定義之驅動器設定包括：指定使用具有比下降時間快的上升時間之不對稱致動器驅動信號的設定。
根據另一實施例，提供一種方法，其中該等使用者定義之驅動器設定包括：指定使用具有比上升時間快的下降時間之不對稱致動器驅動信號的設定。
根據另一實施例，提供一種方法，其中該等使用者定義之驅動器設定進一步包括：指定使用具有實質上相等的上升時間及下降時間之對稱致動器驅動信號的設定。
根據另一實施例，提供一種方法，其中存在該等力量感測器中之四個力量感測器，該四個力量感測器中之每一者位於該軌跡板之該 觸控板部件之一各別角下方，其中該等力量感測器信號包括類比力量感測器信號，且其中量測有多大力量施加至該軌跡板之該觸控板部件包括搜集來自該四個力量感測器中之每一者的單獨類比力量感測器信號及組合已搜集之該等類比力量感測器信號。
根據另一實施例，提供一種方法，其中組合該等類比力量感測器信號包括以數位方式對該等類比力量感測器信號進行平均。
根據一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其包括：一剛性之矩形觸控板部件，其包括一電容性觸控式感測器陣列且具有四個角；四個力量感測器，每一力量感測器耦接至該四個角中之一各別角；至少一致動器，其藉由一耦接部件連接至該剛性之矩形觸控板部件之一邊緣且回應於致動器驅動信號而將移動給予全部的該剛性之矩形觸控板部件；及電路，其處理來自該電容性觸控式感測器陣列之觸控式感測器資料及來自該等力量感測器之類比力量資料且基於來自該電容性觸控式感測器陣列之該觸控式感測器資料及基於來自該等力量感測器之該類比力量資料產生用於該致動器之該等致動器驅動信號。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該四個力量感測器中之每一者產生一相應之類比力量信號，且其中該電路經組態以處理來自該四個力量感測器之該等類比力量信號以產生一平均力量信號。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該電路經組態以藉由處理該平均力量信號來識別按鈕按壓及按鈕釋放活動，且其中該按鈕按壓及按鈕釋放活動指示由一使用者施加至該剛性之矩形觸控部件之力量。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該電路經組態以回應於識別該按鈕按壓及按鈕釋放活動而產生該等相應之致動器驅動信號。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該電路經組態以在該電路藉由該電容性觸控式感測器陣列偵測到同時手指動作活動時，回應於識別該按鈕按壓及按鈕釋放活動而禁止該等相應之致動器驅動信號之產生。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該等力量感測器包括聚合物-金屬複合物力量感測器。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該等力量感測器包括在將力量施加至該等力量感測器時展現一電阻改變之材料。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該等力量感測器包括在將力量施加至該等力量感測器時展現電容改變之電極。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該等力量感測器包括應變計。
根據另一實施例，提供一種電腦軌跡板系統，其中該剛性之矩形觸控板部件包括一矩形之平坦玻璃層，及一覆蓋該玻璃層之至少一表面的不透明墨水層，其防止光通過該玻璃層。
前述內容僅說明本發明之原理，且在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，熟習此項技術者可做出各種修改。
20‧‧‧觸控板
22‧‧‧X-Y-Z座標系統
24‧‧‧觸控板部件
26‧‧‧手指
28‧‧‧方向
30‧‧‧方向
32‧‧‧點
34‧‧‧力量感測器
36‧‧‧致動器/螺線管
38‧‧‧橫向方向
40‧‧‧臂/桿體/耦接部件/連桿組

Claims (20)

  1. 一種電子裝置，其包含：一外殼：一鍵盤，其設置在該外殼之一第一開口之內；及一軌跡板，其設置在該外殼之一第二開口之內，該軌跡板包含：一接觸表面；一電容性觸控式感測器，其設置在該接觸表面之下及經組態以偵側於該接觸表面上之一觸摸之一位置；一組力量感測器，其設置在該電容性觸控式感測器之下及接近該軌跡板之不同角；及一輸出裝置，其經組態以回應於在該接觸表面上的一觸摸之一力量超過一臨限值而輸出非視覺反饋；其中該組力量感測器經組態以產生對應該接觸表面上的該觸摸之該力量的一非二元制輸出信號。
  2. 如請求項1之電子裝置，其中：該輸出裝置包括一揚聲器；及該輸出裝置，其經組態以回應於施加於該接觸表面的一力量而產生一音訊輸出。
  3. 如請求項1之電子裝置，其中該組力量感測器係經組態以產生一輸出信號，其與於該接觸表面上的該觸摸之該力量線性地或非線性地成比例。
  4. 如請求項1之電子裝置，其中該組力量感測器之各力量感測器包括至少一可彎曲部件，其經組態以回應於施加至該接觸表面的一力量而彎曲及產生對應因該力量之偏轉量的一感測器輸出。
  5. 如請求項1之電子裝置，其中：該組力量感測器之各力量感測器包括形成在設置於該接觸表面下的一基板之一表面的金屬跡線；及該等金屬跡線形成叉合之指狀物其回應於該接觸表面之一力量而偏轉。
  6. 如請求項1之電子裝置，其中：該組力量感測器包括具有兩個電極之一電容性感測器；及該力量感測器係經組態而基於在該兩個電極之間的電容變化來量測該軌跡板之該接觸表面的該力量。
  7. 如請求項1之電子裝置，其中：該軌跡板係藉由一彈簧部件耦接至一外殼壁及該外殼壁係耦接至該外殼。
  8. 如請求項7之電子裝置，其中：該外殼壁係自一金屬板形成；及該彈簧部件與該外殼壁係一體式形成。
  9. 如請求項1之電子裝置，其進一步包含處理電路，其經組態以：判定一使用者輸入是否包括一手勢動作；根據一使用者輸入不包括一手勢動作的一判定，應用與一第一輸入指令相關聯之一第一力量臨限值；及根據該使用者輸入包括一手勢動作的一判定，應用與一第二輸入指令相關聯之一第二力量臨限值；其中該第一力量臨限值係少於該第二力量臨限值。
  10. 如請求項9之電子裝置，其中該處理電路係進一步組態以：根據該使用者輸入包括一手勢動作的一判定，禁止對一使用者按壓輸入的一回應。
  11. 如請求項10之電子裝置，其中該手勢動作包含移動橫跨該接觸 表面的一物件。
  12. 一種攜帶型電腦，其包含：一外殼；一顯示器，其設置在該外殼之內；一鍵盤，其設置於該外殼之內；及一軌跡板，其設置在外殼中之一開口之內及定位接近於該鍵盤，該軌跡板包含：一接觸表面；一電容性觸控式感測器，其設置在該接觸表面之下及經組態以偵側於該接觸表面上之一觸摸之一位置；一組力量感測器，其設置在該電容性觸控式感測器之下，其中：各力量感測器係定位接近該軌跡板的一不同角；及該組力量感測器經組態以產生對應該接觸表面上的該觸摸之該力量的一非二元制輸出信號。
  13. 如請求項12之攜帶型電腦，其中各力量感測器包括一組叉合之指狀物，其回應於該接觸表面之一力量而偏轉。
  14. 如請求項12之攜帶型電腦，其進一步包含：一外殼壁，其耦接至該外殼及藉由四個彈簧部件耦接至該軌跡板。
  15. 如請求項14之攜帶型電腦，其中該外殼壁係由一金屬薄片所形成及該四個彈簧部件以一體式形成至該外殼壁的該金屬薄片中。
  16. 如請求項12之攜帶型電腦，其中該軌跡板係經組態以當該鍵盤在使用時，拒絕自一手掌的輸入。
  17. 一種用於接收於一軌跡板之一表面上的一使用者輸入的方法， 該方法包含：產生對應至於該軌跡板的一接觸表面之一觸摸的一位置輸出，其使用設置於該接觸表面之下的一電容性觸控式感測器；產生回應於該軌跡板的該接觸表面之一觸摸區域中的該觸摸之一力量的一非二元制力量輸出，其使用定位於該電容性觸控式感測器之下及接近該軌跡板的各別角之一組力量感測器，該軌跡板經組態以傳送該力量自該觸摸區域至該力量感測器；藉由平均自該組力量感測器的該非二元制力量輸出而判定一平均施加力；若該平均施加力超過一臨限值，觸發一按鈕按壓事件；及回應於該按鈕按壓事件而輸出一非視覺反饋。
  18. 如請求項17之方法，其中該臨限值係一可變的、經使用者判定的臨限值。
  19. 如請求項17之方法，其進一步包含：若該觸摸正移動橫跨該軌跡板的該接觸表面，則辨識一手指動作指令；及根據該使用者輸入包括一手指動作指令的一判定，增加該臨限值。
  20. 如請求項17之方法，其進一步包含：若該觸摸正移動橫跨該軌跡板的該接觸表面，則辨識一手指動作指令；及根據該使用者輸入包括一手指動作指令的一判定，禁止一按鈕按壓事件。
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