CN1732427A - 具有可去除的覆盖层的接触式输入设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种接触式输入设备(110)，包括与配置成根据通过覆盖层(120)触力感应接触的位置的多个传感器(130)相耦合的定义接触表面(122)的可去除覆盖层(120)。该覆盖层(120)可以被去除和替换，例如，用来修理受损的覆盖层(120)。

Description

具有可去除的覆盖层的接触式输入设备
本发明涉及接触式输入设备。特别是，本发明涉及包括基于压力的接触式输入检测并具有可去除的覆盖层的接触式输入设备。
                            背景技术
电子显示器广泛地用于生活的各个方面。虽然过去电子显示器的使用主要限于诸如台式电脑和笔记本电脑之类的计算机应用，随着处理能力的更易获取，该能力已被并入各种应用中。例如，现在常见的电子显示器的各种应用包括例如自动付款机、游戏机、汽车导航***、饭店管理***、杂货店收款线、气泵、信息亭和手持数据管理器。
                            发明内容
通常，本发明涉及一种设置了传感器的接触式输入设备，该传感器用于根据通过与传感器相耦合的并定义接触表面的可去除硬覆盖层的压力感应加到接触表面上的触摸的位置。
在一些实施例中，本发明的接触式输入设备可以是一个包括一个可通过该接触式设备观看的显示器的接触式显示***的一个部件。可以将处理器与传感器和显示器相耦合，用于响应接触输入改变显示的信息。在一些实施例中，可以用静态图形而非可变显示来使用接触式输入设备或用可变显示加上静态图形来使用接触式输入设备。在一些实施例中，接触式输入设备不必为透明的，例如当用作计算机***中的触摸板或鼠标模拟设备时。
本发明还涉及用于维修本发明的接触式输入设备的方法。本方法包括按指示去除的标准来检查可去除的覆盖层和去除覆盖层。然后可以替换该覆盖层。
本发明的上述小结不旨在说明本发明的各公开的实施例或每个实施。以下的附图和详细说明将更具体地示例这些实施例。
                            附图简要说明
结合附图参照以下本发明的各实施例的详细说明本发明会更全面地理解本发明，其中：
图1示出根据本发明的一个特定实施例的包括接触式输入设备的接触式显示***；
图2为示出根据本发明的一个特定实施例的包括压力传感器和可去除的覆盖层的接触式输入设备的局部视图。
图3示出根据本发明的一个特定实施例的压力传感器的一个实施例。
图4示出根据本发明的一个特定实施例的方法中的步骤。
虽然可以将本发明修改成各种变更和另选的形式，在附图中通过示例示出了细节并将对其详细说明。然而，应理解意图不在于将本发明限定于所述的特定的实施例。相反，意图在于覆盖落在本发明的精神和范围内的所有变更、等效物和另选物。
                           具体实施方式
本发明涉及根据使用通过传感器的压力输出信号的传感器确定接触位置的接触式输入设备。传感器与提供接触表面的覆盖层相耦合。当触摸加到接触表面时，来自接触输出的力通过覆盖层到达传感器。可以将通过各压力传感器的压力的相对量用于确定该接触输入的位置。
本发明还涉及可以通过从该设备去除覆盖层来将接触表面从传感器分离的接触式输入设备。可以通过替换该覆盖层或安装一个新的覆盖层来提供新的或变新的接触表面，从而将该设备恢复到运行条件。在一些实施例中，接触式输入设备包括多个层叠的覆盖层，这样去除顶层覆盖层后会露出一层新的接触表面而不必替换原先的覆盖层或安装新的覆盖层。
也许希望去除一层覆盖层，用于清洁、修理或维护该设备。如果原来的覆盖层被损坏或用旧或缺少新覆盖层所呈现的希望的特征，则可以重装相同的覆盖层或用新的覆盖层替换。确切地说，为了清洁和维修，覆盖层是实地可替换和可去除的。本发明的基于压力的接触式输入设备的结构很好地适用于可去除的覆盖层，因为不必去除或破坏该设备的电子部件在实地去除该覆盖层。可以节约地构造该可去除覆盖层而不必(尽管它可能)包括电子部件，从而去除和替换不仅能直接进行，还能相对便宜地实现。这可与当接触表面损坏并要求新的接触表面时通常需要替换整个接触设备的传统接触屏对比。因为本发明提供一个定义接触表面的可去除覆盖层，它非常适合诸如公共亭之类的应用，在这种地方由于频繁粗暴的使用或破坏接触式输入设备特别容易遭受损坏。
该可去除的覆盖层可以是一片简单的合适的材料。在示例实施例中，覆盖层包括最少的电子部件、传感器部件或其它会增加覆盖层的成本或复杂性的部件，虽然覆盖层可以包括各种增加功能的层或部件。对希望通过接触式输入设备观看显示器、图形或其它对象的应用，示例覆盖层可包括透明的玻璃或硬质塑料。当使用玻璃时，也许使用层叠的或抗冲击的玻璃比较好。聚碳酸酯或聚丙烯酸脂可以提供合适的透明的硬质塑料覆盖层。在不要求透明的实施例中，金属板和硬质塑料可以是合适的覆盖层材料。当使用不透明的覆盖层时，可以将覆盖层制成统一的外表或能包括图形、标记、着色效果等。该覆盖层最好足够硬使得可以将加到接触表面的正常的力作为正常压力通过覆盖层传送到压力传感器。该覆盖层可选择性地包括包括增强对比度、提供抗眩光或抗反射等的光学涂层、抗污物涂层、抗微生物涂层、微组织的薄膜或涂层(例如，提供增强的触觉反馈)等在内的各种薄膜和涂层。
图1示出包括接触式输入设备110和可选择的显示器140的接触显示***100。所示的可选择的显示器140可以通过接触式输入设备110观看。接触式输入设备110包括多个压力传感器130和耦合压力传感器130的一去除覆盖层120。覆盖层120定义接触表面122。
当触摸接触表面122上的一点时，力通过覆盖层120传给压力传感器130。通过测量在传感器位置处的力的数量级，可以确定接触的位置。该结构的一个优点在于可以不依靠用于接触表面122的仪器来确定接触的位置。例如，可以使用铁笔，可以使用手指或戴手套的手指。在各例中，压力传感器130会以类似的方式登记在覆盖层120的表面122上的触摸。至少需要两个压力传感器来确定沿一个方向的接触位置，并需要三个或三个以上压力传感器来确定接触输入的x和y坐标。在要通过接触式输入设备观看显示器的情况下，将传感器定位在设备的边界附近非常方便。例如，可以将压力传感器定位在矩形接触式设备的四个角或沿其四个边定位。
压力传感器及外壳和其它元件(未示出)最好是国际公开WO 2002/084580、WO2002/084579、WO 2002/084578、WO 2002/084244中所描述的压力传感器，它们均通过引用包含在此。
可选择的显示器140可以是任何类型的已知显示器。例如，该显示器可以是液晶显示器、阴极射线管显示器、场致发光显示器(例如：有机场致发光显示器、无机场致发光显示器)、等离子体显示器、或任何其它合适的包括静态图形的显示器。显示器140可以是分段显示器、不正常的(pixilated)显示器、高信息内容或低信息内容显示器等。如具体应用所希望的，该显示器还可以是多色显示器、全色显示器或单色显示器。
除了提供接触表面之外，覆盖层120的表面122可提供附加的功能。例如，可以将使从显示器发出的光改变方向或聚焦的结构合并到表面122和/或表面123。还可以包括将一种有手感的质地引入覆盖层120的表面122以提供用于写入或在表面上实施写入的更有触感精确度的表面。
覆盖层120还可包括对比度增强功能。例如，可以将一个圆形偏光器叠加或附在该覆盖层的两面中的任一面。当将显示器用于呈现大量环境光的情形下，该圆形偏光器可用于增强对比度。另选地，滤色镜可以用于增强对比度。滤色镜特别适于和单色或分段(segmented)彩色显示器一起使用。在该***中，在显示器在设置一个设计成吸收由特定显示器(或分段)发出的光以外的所有波长的光。上述对比度增强滤色镜是本领域的技术人员已知的。
还可以将可去除覆盖层120的表面122(或123)处理成具有抗反射特性。例如，具有不同折射率的不同材料的各种涂层可以用于减少反射量。另选地，或除了抗反射以外，可以为表面122(或123)提供抗眩光(anti-glare)表面。抗眩光表面可以通过蚀刻覆盖层的表面122(或123)或通过将有手感的表面叠加或附在该覆盖层上而实现。另选地，可以将抗眩光涂层直接喷涂在覆盖层的表面上。
还可以用其它功能层处理覆盖层120的表面122。例如，可以将低表面能材料加到该表面上，以增加覆盖层的可清洁性。可以响应于多接触，将硬罩加在表面122上以提高该设备的耐用性。可以如共同申请国际公开WO 00/20917中所述的那样对覆盖层的表面进行抗微生物处理，其内容通过引用包含在此。又，可以将薄的高分子膜叠加或设置在表面122上，例如以提供抗损伤。
图2示出包括本发明的接触式输入设备的组合装置的局部示意侧视图。覆盖层220可去除地与框架250所支撑的压力传感器230相耦合。挡板260覆盖该组合装置。所示框架250具有“L”形剖面，虽然也适合使用其它框架。框架250为诸如传感器230之类的压力传感器提供一个安装表面。所示的覆盖层220直接接触传感器230的上部，虽然如果触力充分通过覆盖层或这些媒介到达压力传感器使得可以按希望的精确度确定接触位置，可以通过媒介层或材料将覆盖层220耦合到压力传感器。覆盖层220不附在压力传感器上使得可以将覆盖层从传感器分离并从组合装置去除。
可以将覆盖层330以允许在覆盖层响应于对接触表面正常的接触力相对自由地移动的同时限制该覆盖层使其不从组合装置脱落出来的任何方式来将覆盖层220可释放地附在组合装置中。例如，可以使用可选择夹270接合框架250和覆盖层220以将组合装置保持在一起并允许在接触力下覆盖层的正常移动。可以通过分离挡板260和夹270来去除覆盖层220。因为覆盖层不附于传感器，可以为了清洁组合装置、为了替换覆盖层或为了修理或替换设备的其它部件去除覆盖层。作为另一个例子，可以设置预加应力弹簧以一种将组合装置保持在一起方式来接合覆盖层和框架。合适的预加应力弹簧可以是接合框架中的孔且其边缘接触覆盖层的弯线的形状，如国际公开WO 20/084244(该公开全部包含在此文件中)中所示和所述，其揭示完全在本文件中。
在一些情况下，较佳的是在挡板260和框架250之间，或在挡板260和覆盖层220之间包括一个封条。当包括封条时，它应允许去除覆盖层220。
图3示出可以与本发明的一个特定实施例一起使用的压力传感器。可以使用各传感器感应到的力的数量级来确定触摸离各传感器的距离。可以将三个或更多个接触传感器用于确定接触表面中平面的x和y方向上的触摸的位置。如以上引用的国际公开WO 2002/084580、WO 2002/084579、WO 2002/084578、WO 2002/084244中所述通常最好有四个或四个以上的接触传感器。图3所示的压力传感器包括两个导电元件。第一导电元件301由具有普通类似弹簧的行为的金属材料形成。该金属材料形成一个与压力传感器上的元件305(如可去除的覆盖层)的底面相接触的顶点。如前面结合图1和2所述，该底面可以是可去除的覆盖层。
第二导电元件303设置在第一导电元件301下方。当力施加到元件305上时，第一导电元件301在箭头307所指的向下的方向上位移。以此方式，使第一导电元件301更靠近第二导电元件303。在此结构中，安排导电元件301和303用作电容器。当第一导电元件301的顶部向第二导电元件303位移时，确定一个电容变化。此电容变化可用于确定加到特定传感器上的力。如上所述，当使用多个传感器时，可以确定加到各传感器上的相对力的量，从而确定接触的位置。
图4示出替换本发明的接触式输入设备中的覆盖层的过程中步骤的流程。当将该接触式输入设备用作部分显示***时，可以按会指示希望替换覆盖层的标准来检查该设备。例如，如果该覆盖层旧了，损坏了(例如：裂开或断开)，破坏或不再符合希望的规格，则可以指示去除或替换该覆盖层。如果该标准呈现，则可以去除该覆盖层或用使该设备符合规格的或初始符合新的性能规格的另一覆盖层来替换该覆盖层。可以按需要或希望重复所述步骤。
从上述说明将会理解本发明的优点。本发明不应限于较佳实施例。在看过本说明书后另选的实施例对技术人员应是显而易见的。例如，可以将其它的功能合并到该接触表面。所述接触显示器的各种最终用途应用也会变得明显。
不应认为本发明限于上述特定例子，而应理解成覆盖在所附权利要求中清楚地列出的本发明的所有方面。可应用本发明的各种修改、等效过程及许多结构将对看过本说明书的本发明针对的领域的技术人员来说很显而易见。

Claims (19)

1.一种接触式输入设备，其特征在于，包括：
多个传感器，用于根据通过与传感器相耦合的并定义接触表面的硬覆盖层的压力感应加到接触表面上的触摸的位置，所述覆盖层配置成可以与传感器分离，可以从接触式输入设备去除并替换。
2.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层包括玻璃。
3.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层包括硬塑料。
4.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层包括金属板。
5.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层包括使光聚焦或变方向的结构。
6.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层包括一个对比度增强层。
7.如权利要求6所述的接触式输入设备，其特征在于，所述对比度增强层包括一个圆形偏光器。
8.如权利要求6所述的接触式输入设备，其特征在于，所述对比度增强层包括一个滤色镜。
9.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层是透明的。
10.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述覆盖层包括图形或其它标记。
11.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，还包括设置了感应加到所述设备上的惯性力的惯性传感器。
12.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，所述传感器包括两个隔开形成电容器的导电元件，该压力传感器的输出信号表示两个导电元件的相对移动。
13.如权利要求1所述的接触式输入设备，其特征在于，去除所述覆盖层后露出第二覆盖层，提供了新的接触表面。
14.一种接触式输入设备，其特征在于，包括：
多个配置成输出表示加到传感器上的力的信号的传感器，该传感器配置成接收通过与传感器相耦合的硬覆盖层的力，该覆盖层配置成可与传感器分离，去除和替换；
设置成可通过所述覆盖层观看的显示器元件；和
与所述传感器相耦合的处理器，用于根据输出信号确定加在覆盖层上的触摸的位置并用于响应该触摸改变显示器元件上所显示的信息。
15.一种用于维修接触式输入设备的方法，其特征在于，包括：
提供包括一个与多个设置成根据通过覆盖层到达传感器的触力感应接触的位置的传感器相耦合的硬覆盖层的接触式输入设备；
检测所述覆盖层的情况；和
去除该覆盖层而不破坏所述传感器。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括替换所述覆盖层。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述替换覆盖层包括重新安装相同的覆盖层。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述替换覆盖层包括安装一个新的覆盖层。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，当去除所述覆盖层后露出一第二硬覆盖层。
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