在触摸表面上提供触觉反馈制造技术

本文描述了用于向触摸表面提供触觉反馈的系统和方法。在一个实施例中，其中，分层结构包括与功率源的第一端电耦合的第一导电层以及与功率源的第二端电耦合的第二导电层。分层结构还包括将第一导电层与第二导电层电隔离的间隔层。另外，致动层被设置在第一导电层和第二导电层之间。致动层包括对电刺激作出反应的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的实施例一般涉及触摸表面或触摸屏。更具体来讲，本文的实施例涉及响 应于施加到触摸表面或触摸屏而立即提供触觉反馈。
技术介绍
当前，触觉反馈系统用于对诸如电子装置的装置的用户提供触觉效果。当发生某 一事件时，例如当用户直接用手指或间接用铁笔或其他类似装置施加压力来按压按钮或开 关或者触摸一部分触摸屏时，对用户施加触觉效果。触觉反馈能够用于向用户证实确已接 收到用户输入，这能够提高用户界面体验的质量。通常，使用传感器来测量用户施加到触摸表面的压力。在微处理器上运行的控制 程序评估测定的压力量值以及触摸屏受压的位置。根据该评估，控制程序能够确定何时提 供触觉反馈以及确定触觉反馈的性质。当控制程序确定将要提供触觉反馈时，其向触觉反 馈硬件发送信号，该硬件被设计用于向用户提供触觉响应。
技术实现思路
本文描述的实施例包括用于向触摸表面提供触觉反馈的系统和方法的各种实现 方式。描述了分层结构的一个实施例，其中，第一导电层与功率源的第一端电耦合。分层结 构还包括与功率源的第二端电耦合的第二导电层。另外，分层结构包括将第一导电层与第 二导电层电隔离的间隔层。分层结构还包括致动层，所述致动层被设置在第一导电层和第 二导电层之间，并且致动层包括对电刺激作出反应的材料。本公开中描述的实施例可以包括额外的特征和优点，这些额外的特征和优点可以 不必在本文中明确公开，但是本领域的普通技术人员在阅读了以下的具体实施方式和附图 后其将是显而易见的。这些额外的特征和优点意图被包括在本公开内。附图说明以下附图中的组件被示出用于强调本公开的一般原理并且不必按比例绘制。为了 保持一致性和清晰度，在所有附图中，根据需要来重复用于表示相应组件的附图标记。图1是示出根据第一实施例的直接触觉反馈系统的示意图。图2是示出根据第二实施例的直接触觉反馈系统的示意图。图3A-3D是示出根据第一组实施例的图1或图2所示的分层结构实例的侧横截面 视图的示意图。图4A-4D是示出根据第二组实施例的图1或图2所示的分层结构实例的侧横截面 视图的示意图。图5A-5D是示出根据第三组实施例的图1或图2所示的分层结构实例的侧横截面 视图的示意图。图6A-6F是示出根据第四组实施例的图1或图2所示的分层结构实例的侧横截面视图的示意图。图7A-7D是示出根据第五组实施例的图1或图2所示的分层结构实例的侧横截面 视图的示意图。图8是示出根据一个实施例的分层结构实例的侧横截面视图的示意图。图9A和图9B是示出根据两个实施例的图3至图7所示的第三导电层和/或致动 层的电隔离区域的结构的示意图。图10是示出根据第三实施例的直接触觉反馈系统的示意图。图11是示出根据一个实施例的图10所示的分层结构实例的侧横截面视图的示意 图。图12是示出根据第四实施例的直接触觉反馈系统的示意图。图13是示出根据第一实施例的用于直接施加触觉效果的方法的流程图。图14是示出根据第二实施例的用于直接施加触觉效果的方法的流程图。图15是示出根据第三实施例的用于直接施加触觉效果的方法的流程图。具体实施例方式在结合触摸屏使用的传统触觉反馈系统中，系统中用于感测触摸的第一部分与提 供触觉反馈的第二部分分开。通常，当用户触摸触摸屏时，信号被发送到微处理器，由此确 定屏幕被触摸并且确定要提供什么类型的触觉反馈。然后，微处理器向诸如电动机或其他 机电装置的致动器发送信号，以提供触觉反馈。然而，通过在触觉反馈过程中包括传感器和微处理器，最小等待时间是固有的。压 力信息从传感器传输到微处理器所花费的时间、控制程序处理压力信息所花费的时间以及 触觉反馈从微处理器传输到触觉反馈硬件所花费的时间限定了不应被忽略的等待时间。为 了以适时方式让用户感觉到触觉响应，应该保持等待时间最小。如果延迟超过大约50毫秒 左右，则会对用户体验产生显著的负面影响。另外，微处理器提供触觉反馈的需要增加了系统的成本。通过减少或消除对微处 理器的需要，至少对于提供初始的触觉反馈，可以明显地缩短等待时间。具体来讲，如参照 本公开的实施例说明的，可以将感测和提供反馈的操作连接在一起。因此，当用户触摸触摸 屏时，触觉反馈立即被提供到用户，而没有微处理器产生的干扰。本公开的实施例描述了触觉反馈系统，其可以结合任何合适类型的触摸表面或触 摸屏装置使用。本文描述的触摸表面包括在彼此顶部形成的数层，并且使用任何合适的制 造技术来形成并结合这些触摸表面。通常，形成分层结构，使得导电层位于结构的顶部上或 顶部附近以及底部上或底部附近。然而，分层结构还形成有分隔层，使得当没有施加压力 时，两个导电层或半导电层之间保持间隔或间隙。因此，相对于沿着与结构的顶表面和底表 面或基本平坦的层基本垂直的方向流动的电流，分层结构被视为开路装置。当使用足够的压力按压分层结构中的一部分时，通常通过分隔层形成的间隙分开 的这些层彼此接触。从某种意义上说，与开关导通类似，常开电路导通或完成。功率源被连 接到分层结构，以向分层结构提供电流或电压。然而，在分层结构处于常开状态的情况下， 因此包括功率源和分层结构的电路没有完成。当施加压力时，分层结构变为导电状态，使得 电流可以沿着基本垂直的方向流过所述结构。分层结构还包括致动层，该致动层包括与流过其的电流作出反应的材料。响应于 该电流，致动层振动，改变形状、尺寸或厚度，或者以某些其他方式反应。致动层可以包含压 电材料或其他材料，当施加电流时，这些材料可以提供某种类型的触觉效果。在一些实施例 中，致动层可以包括用于提供局部触觉反馈的微型机电组件。当通过在施加压力导通分隔层间隙来完成常开电路时，出现致动层的初始和中间 致动。允许功率源提供穿过分层结构的功率，并且可以使得致动层的初始致动足够强，以使 用户能感测到致动层的运动。只要正在施加压力，功率源就可以持续向致动层提供功率。然 而，在其他实施例中，可以使用控制器来修改初始致动，以造成预定的触觉效果包络衰减。多个实施例确定的另一个方面是如何感测正被触摸的触摸屏中的位置。虽然已经 存在一些用于触摸屏的技术，但是本公开还描述了在同时确定触摸位置的同时立即提供触 觉反馈的实施例。因为在本实施例中直接局部地触发触觉反馈，所以等待时间或者用户按压分层结 构的表面与接收触觉反馈之间的时间最小。本文描述的这些实施例不必依赖于微处理器上 运行的控制程序，并因此可以不昂贵地实现。分层结构可以被构造成进一步包括触摸感测 能力，该能力可以消除对额外触摸感测硬件的需要。本文描述的分层结构的实施例可以包括保护层、导电层、分隔层、致动层、支撑层 等的任何合适的组合。致动层可以包括导电层，或者在其他实施例中，可以包括半导电层。 在一些实施例中，分层结构可以分为多个区域，使得每个区域可以被用户单独激活。这些区 域可以布置成栅格或其他合适的图案。另外，可以使用控制器以基于正被触摸或按压的不 同区域来产生不同的触觉效果。对于图1、图2、图10和图12所公开的实施例，信号i(t)被示出且被描述为正弦交 流(“AC”)。然而，应该注意的是，信号i(t)还可以包括任何合适类型的AC或直流(“DC”) 电流、AC或DC电压、电场、电荷或其他电刺激。另外，还应该注意的是，信号i(t)可以随着 时间而变化或者可以是恒定的。另外，本公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触觉反馈系统，包括：　　包括第一导电层、间隔层、致动层和第二导电层的结构，所述致动层对电流敏感，所述层中的至少一个具有足够的柔性，以在压力施加到所述结构时弯曲；　　功率源，所述功率源被电耦合到所述第一导电层和所述第二导电层；　　其中，由所述结构和所述功率源来形成常开的电路；　　其中，当足够的压力施加到所述结构时，所述电路完成，从而允许电流流过所述结构并且使得所述致动层提供触觉效果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克·D·达科斯塔，
申请(专利权)人：伊梅森公司，
类型：发明
国别省市：US