用户界面系统的制作方法

文档序号:6351526阅读:210来源:国知局
专利名称:用户界面系统的制作方法
用户界面系统相关申请的交叉引用本申请要求于2009年12月21日提交的美国临时申请第61/288,824号的权益,通过引用并入该临时申请的全部内容。本申请是于2009年7月3日提交的并且名称为“User Interface System andMethod (用户界面系统和方法)”的在先申请第12/497,622号的部分继续申请,通过引用并入该在先申请的全部内容。 附图简述图Ia和图Ib分别是优选实施方式的用户界面系统的俯视图和对依据优选实施方式的按钮阵列的操作进行说明的横截面视图。图2a、图2b和图2c分别是优选实施方式的缩回模式、膨胀模式和用户输入模式的横截面视图。图3是优选实施方式的板状物、流体容器、传感器、处理器和显示器的横截面视图。图4a、图4b和图4c分别是根据侧视图和俯视图的被分成层部分和具有流体出ロ的基底部分的第一种变型的板状物以及被分成层部分和具有流体出ロ的基底部分的第二种变型的板状物的横截面视图。图5a和图5b是板状物、流体容器、传感器和改变凹腔中的现有流体的移位装置(displacement device)的横截面视图,其中凹腔分别处于缩回的容量设置和膨胀的容量设置。图6是将额外的流体移位到凹腔中的第一种实施例的板状物、流体容器、传感器和移位装置的示意图。图7是将额外的流体移置到凹腔中的第二种实施例的板状物、流体容器、传感器和移位装置的示意图。图8a和图8b是将额外的流体移位到凹腔中和移出凹腔的第三种实施例的板状物、流体容器、传感器和移位装置的示意图,其中凹腔分别处于缩回的容量设置和膨胀的容
量设置。图9、

图10、图11和图12分别是按钮变形、滑动器变形、滑动器环变形、导向装置变形和指示杆(pointing stick)变形的俯视图和侧视图。图13是电阻式触摸层的示意表示。图14a、图14b和图14c是第一种优选实施方式的变型的不意表不。图15a和图15b是第二种优选实施方式的变型的不意表不。图16a和图16b是具有流体出口层的第二种优选实施方式的变型的不意表不。图17a和图17b是第三种优选实施方式的变型的示意表示。图18a_18c是第四种优选实施方式的变型的不意表不。优选实施方式的描述以下对本发明的优选实施方式的描述并非意在将本发明限制于这些优选实施方式,而是为了使任何本领域的技术人员能够制造并使用本发明。
如图I和图2所示,优选实施方式的用户界面系统100包括板状物102,板状物102限定表面115和流体容器127 ;包含在流体容器127内的一定体积的流体112 ;移位装置130,移位装置130改变流体112的体积以使流体容器127的至少一部分膨胀(因而使表面115的特定区113向外变形);以及传感器140,传感器140接收由用户提供的使表面115向内变形的输入。如图3所示,用户界面系统还可以包括处理器160,处理器160起到检测用户输入和/或评估由电阻式传感器140接收的用户输入的作用。处理器160优选地连接至传感器140,以接收来自电阻式传感器140的信号。处理器160还可以连接至移位装置130,以将信号发送至移位装置130。用户界面系统100还可以包括显示器150,显示器150连接至板状物102并且适合于将图像输出至用户。在该变型中,处理器160还可以连接至显示器150以控制显示器150。传感器140还可以定位于板状物102和显示器150之间,并且可以选择性地包括位于用户界面系统100内的不同位置中的多个传感器部件。然而,可以使用系统100的部件的任何其他合适的布置。如图Ib和图2所示,流体容器127优选为凹腔125,并且移位装置130优选地影响凹腔125内的流体的体积以使凹腔125膨胀和缩回。流体容器127可以选择性地为通道138或为通道138与凹腔125的组合,如图4a所示。流体容器127还可以包括包含有一定体积的流体112的第二凹腔125b,并且移位装 置130还优选地影响第二凹腔125b内的流体的体积以使第二凹腔125b膨胀和缩回,因而使表面115的第二特定区113变形。移位装置130优选地独立于凹腔125而影响第二凹腔125b内的流体112的体积,但是可以可选择地大体上同时地影响凹腔125和第二凹腔125b两者内的流体112的体积。可选择地,用户界面增强系统100可以包括第二移位装置130,第二移位装置130起到影响第二凹腔125b内的流体112的体积的作用,以使第二凹腔125b膨胀和缩回,因而使所述表面的第二特定区113变形。第二凹腔125b优选地类似或等同于凹腔125,但是可以选择性地为任何其他合适的凹腔类型。优选实施方式的用户界面系统100已被具体设计成被用作电子装置的用户界面,更优选地为以自适应用户界面为特征的电子装置中的用户界面。电子装置,其可以或可以不包括显示器,可以是自动控制台、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、电视、收音机、台式电话、移动电话、PDA、个人导航装置、个人媒体播放器、照相机、手表、遥控器、鼠标、触控板或键盘。然而,用户界面系统100可以被用作以触觉和/或视觉方式与用户对接的任何适合装置的用户界面。如图2所示,用户界面系统100的表面115优选地保持平坦,直到在特定区113的位置处提供触觉引导。用户界面系统100的表面115还可以在用户输入被需要时变形。此时,移位装置130可以增加流体容器127内(或在凹腔125处)的流体的体积以使特定区113向外变形和/或膨胀,优选地形成按钮状形状。凭借按钮状形状,用户将在对被膨胀的特定区进行操纵时具有触觉引导,并且用户将在把力施加到特定区113上以提供输入时具有触觉反馈。电阻式传感器140优选地感应使特定区113向内变形的力,但是可以选择性地感应使沿着表面115的任何其他适合的区向内变形的力。然而,可以使用适用于提供触觉引导和/或检测用户输入的用户界面系统100的任何其他布置。如图3所示,用户界面系统100可以是显示图像的显示器150。如以上描述,所述一定体积的流体112和/或电阻式传感器140优选地与板状物102配合,以无实质阻碍地使图像透过板状物102。可选择地,仅当流体容器127处于特定状态时,例如当流体容器127处于缩回状态或当流体容器处于膨胀状态时,所述一定体积的流体112可以与板状物102配合以无实质阻碍地使图像透过板状物102。因为特定区113的变形起到给用户提供触觉引导的作用,所以当触觉引导存在时用户可以不需要来自图像的视觉提示而操作用户界面。然而,所述一定体积的流体112和板状物102可以配合成以任何其他适合的布置来无实质阻碍地使图像透过板状物102。对图像透过的阻碍可以被定义为在到达用户的过程中产生图像的视觉中断的任何图像操作。阻碍可以包括阻挡图像的很大部分、使图像大体上变暗,和/或使图像基本难以理解地失真。优选地不被认为是对图像透过产生阻碍的图像操作可以包括图像失真的同时允许图像基本在视觉上是可以理解的、大体上均匀地给图像着色和/或大体上均匀地放大图像。在第一种变型中,为了减少图像的失真,所述一定体积的流体112和板状物102优选地配合成允许来自显示器的光线从板状物102以大体上与直接从显示器150的角度相同的角度到达用户的眼睛,使得来自显示器的图像通过板状物102被看到,如同其将直接从显示器被看到。在第二种变型中,所述一定体积的流体112和板状物102可以起到大体上一致地折射来自显示器的光线的作用,以维持如用户所看到的图像的不同区之间的大体上相同的相对比例。例如,所述一定体积的流体112和板状物102可以配合地起到大体上放大来自装置10的显示器的图像的作用,因而一致地増加如用户所看到的图像的尺寸或使图像的一部分的尺寸增加以大于另一部分。在第三种变型中,所述一定体积的流体112和板状物102可以配合成不同地折射来自图像的不同部分的光线·(即,“扭曲”图像),以增加图像的某一部分的放大率。例如,流体112和板状物102可以配合成给图像提供鱼眼型放大,以大体上增加图像的某一部分的能见度。在第一、第二和第三种变型中,所述一定体积的流体112和板状物102优选地各自具有大体上相同的折射率,以在光线透过板状物102时大体上維持光线从显示器成ー个折射角。可选择地,所述一定体积的流体112和板状物102的折射率可以是大体上不同的,但是流体112和板状物102优选地配合成減少用户对不同折射角的检测。例如,所述一定体积的流体112可以大体上占据板状物102的厚度和/或宽度的相当小的百分比,以使流体112中折射角的变化大体上不可被用户检测。在第二种实施例中,通道138和/或凹腔125的壁可以被布置成例如通过将壁以相对于板状物102成特定角度定位而补偿流体112和板状物102之间的折射率上的差异。板状物102和流体112两者均优选为大体上透明的,以减少图像的顔色和/或强度上的变化。类似地,板状物102和流体112两者均优选地包括大体上类似的光吸收特性、双折射特性和/或色度特性。然而,任何其他适合的半透明度特性、透明度特性、吸收特性、折射特性和/或任何其他适合的光透射特性可以被用于板状物102和流体112。类似地,任何其他适合的方法可以被用于减少对图像的透过的阻碍。I.板状物如图I和图2所示,优选实施方式的板状物102起到提供以触觉方式与用户对接的表面115的作用和至少部分地限定流体容器127的作用。如以上描述,流体容器127优选为凹腔125 (如图Ib和图2所示),但是可以选择性地为通道138或为凹腔125与通道138的组合(如图4a所示)。表面115优选为连续的,以使当手指横跨表面115击打时用户将感觉不到任何中断或接縫。可选择地,表面115可以包括帮助用户将ー个区区别于另ー个区的特征。表面115还优选为平面的。表面115优选地被布置在平坦的平面中,但是可以选择性地被布置在弯曲的平面中或第一平面上且然后被环绕到大体上垂直于第一平面的第二平面,或任何其他适合的布置。表面115可以选择性地包括块状物、隆起物、凹陷部分、纹理,或可以是任何其他适合的类型或几何形状的表面。表面115还起到基于凹腔125的膨胀而变形的作用,以及优选地起到基于凹腔125的缩回而“放松”或“解除变形”返回至正常的平面状态的作用。在第一种型式中,板状物102包含有弹性的第一部分和相对非弹性的第二部分。在第二种型式中,板状物102在第一部分中有相对大的弹性且在第二部分中有相对小的弾性,以及在相对大的弾性部分中通过被膨胀的凹腔125而变形。在第一、第二种型式中,第一部分和第二部分可以被定位为横跨板状物102的长度和宽度。可选择地,第一部分和第二部分可以沿着板状物102的厚度被定位。在第三种型式中,板状物102 —般是均匀地有弹性的。在第四种型式中 ,板状物102包括智能材料或由智能材料制成,智能材料例如为镍钛(通常被称作“镍钛诺”),其具有选择性的形状和/或可变的弹性或形状记忆聚合物,形状记忆聚合物可能例如通过紫外线光或任何其他适合类型的激活而被激活,以具有选择性的形状和/或可变的弹性。板状物102优选为光学透明的,但是可以选择性地为半透明的或不透明的。除了透明性之外,板状物102还优选地具有以下特性高透射性、低雾度、宽视角、基于显示器的最小量的背反射(back reflectance)(如果显示器被包括在用户界面系统100内)、在外界和/或日光条件下的最小或低的眩光、抗划性、耐化学性、耐污性、相对平滑(不发粘)的触摸、无渗气、和/或当暴露于紫外线时相对低的降解率。材料还可以包括在例如利用形状记忆聚合物的变型中的装置的使用期间变化的特性;在下述环境中的装置的使用期间变化的特性,即该环境包括可以合意地改变形状记忆聚合物特性的一定波长的光线。例如,材料的某些部分在暴露于紫外线时可以改变弾性。在第二种实施例中,材料可以改变形状。在本实施例中,流体容器127内的所述一定体积的流体112优选地大体上符合材料的改变的形状。这样可以允许光线无实质阻碍地透过流体112和材料。然而,可以使用任何其他适合的动态物理特性。这种在特性上的改变可以是暂时的,特别地,一旦所述一定波长的光线不再出现,材料便优选地恢复到原始状态。可选择地,这种改变可以是永久性的。在该变型中,这种改变优选为可逆的,例如,材料在暴露于另ー种波长的光线时可以恢复到原始状态。在板状物102被设置于显示器之上的变型中,板状物102还可以起到減少从显示器发射的光线的反射和/或折射的作用。然而,板状物102可以包括任何其他适合的材料特性。板状物102优选地由适合的弹性材料制成,包括聚合物和基于硅树脂和氨基甲酸こ酯的弹性体如聚ニ甲基硅氧烷(PDMS)或室温硫化硅树脂(RTV Silicone)(例如,Momentive室温硫化硅树脂615)。板状物102还可以包括涂层以提供以下特性例如平滑性(例如,低摩擦系数),疏水性和疏油性,耐划性,划痕隐藏性(scratch concealing)和/或抗碎片保持性(resistance to debris retention)。板状物102还可以包括涂层以提供期望的光学特性,如抗反射和防眩光。涂层可以被应用在表面115上,但是可以选择性地被应用在板状物102的任何其他适合的表面上。在其中板状物102包括有弹性的第一部分和相对非弹性的第二部分的型式中,非弹性部分优选地由包括聚合物或玻璃的材料制成,例如,弾性体、基于硅树脂的有机聚合物如聚ニ甲基硅氧烷(PDMS)、热固性塑料如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、和光固化耐溶性弾性体(photocurable solvent resistant elastomer)如全氟聚醚(perfluropolyethers)。然而,板状物102可以由任何适合的提供表面115的材料制成,其中表面115使流体容器127变形且限定流体容器127。可以使用用于微流体阵列的公知技术来制造板状物102,以建立一个或多个凹腔和/或微通道。可以使用来自相同材料或来自不同的适合材料的多层来构建板状物102,例如,板状物102可以包括限定表面115的ー种材料的层部分110和第二种材料的基底部分120 (如图4a和图4c所示)。如图4a和图4b所示,基底部分120优选地限定流体出ロ116,流体出ロ 116允许流体在通道138和凹腔125之间流动以使表面的特定区113变形及解除变形。流体出口 116可以形成在基底部分120中,例如,流体出口 116可以是如图4a和图4b所示的形成在基底中的介于通道138和凹腔125之间的一系列孔,或如图4c所示的在凹腔125和通道138之间的ー开ロ,但是可以选择性地为具有一定特性的材料,例如,基底部分120可以包括多孔材料,该多孔材料包括一系列相互连接的凹腔,凹腔允许流体流动穿过基底部分120。基底部分120可以限定任何适合数量的具有任何适合尺寸和形状的流体出ロ 116。基底部分120还 可以包括限定流体出ロ 116的流体出ロ层,流体出ロ层与基底部分120分开并且被布置在基底部分120和层部分110之间。然而,可以使用流体出ロ 116的任何其他适合的布置。如图4b所示,包括流体出ロ 116的基底部分120 (或流体出ロ层)的部分还可以起到为层部分110提供支撑的作用,以在カ被施加在特定区113上时大体上防止层部分110被极大地下压到通道138中。然而,可以以任何其他适合的方式布置基底部分120并且基底部分120可以以任何其他适合的方式为层部分110提供支撑。层部分110优选地在至少部分地限定特定区113的尺寸和/或形状的附接部位117处被附接到基底部分120 (或流体出ロ层)。换句话说,附接部位117起到限定表面的可变形的特定区113和表面115的其余部分之间的边界的作用,并且特定区113的尺寸大体上独立于凹腔124和/或通道138的尺寸。附接部位117可以是限定边缘的一系列连续点,但是可以选择性地为一系列非连续点。可以使用例如粘合剂、化学键接、表面活化、焊接或任何其他适合的附接材料和/或方法而形成附接部位117。用于形成附接部位117的方法和材料优选地具有与层部分110和基底部分120相类似的光学特性,但是可以选择性地具有任何其他的光学特性。层部分110和基底部分120的与表面的特定区113不对应的其他部分还可以使用与附接部位117类似或相同的材料及方法来粘附。可选择地,层部分110和基底部分120可以在与表面的特定区113不对应的其他部分中保持不被附接。然而,可以以任何其他适合的方式布置板状物102。2.移位装置优选实施方式的移位装置130起到影响流体112的体积的作用,以使流体容器127的至少一部分从缩回的容量设置膨胀到扩展的容量设置,并且最終使表面115的特定区113变形。移位装置130优选地起到使流体容器127的至少一部分膨胀的作用,但是可以选择性地起到使流体容器127的至少一部分收缩或对流体容器127的至少一部分进行任何其他适合的操纵的作用。移位装置130优选地通过以下来改变流体112的体积(I)改变在流体容器127中现有的流体的体积;或(2)将流体添加至流体容器127和从流体容器127移除流体。然而,移位装置130可以通过任何适合的装置或方法来影响流体112的体积。改变流体容器127中现有流体的体积可能具有较小复杂性的优点,而将流体添加至流体容器127和从流体容器127移除流体可能具有維持表面115的变形而不需要额外能量的优点(如果使用阀或其他的可锁定机构的话)。当与移动手机装置一起使用时,移位装置130优选地将流体容器127内的流体112的体积增加大约0. 003-0. Iml0然而,当用于这种或其他的应用时,流体的体积可以増加(或可能減少)任何适合的量。以下描述的移位装置130的变型涉及改变流体的体积来使凹腔125膨胀,但是可以应用于流体容器127的任何其他适合的部分。可以以多种方式实现改变凹腔125中的现有的流体。在第一种实施例中,如图5a和5b所示,流体可以是可膨胀的流体,并且移位装置130可以包括用于加热可膨胀的流体的加热元件,因而使凹腔125中的现有的流体的体积膨胀(依据理想气体定律,PV = nRT)。可以被定位在凹腔125内或邻近凹腔125定位或在任何其他的适合实现使流体加热的位置定位的加热元件优选为(由例如TaN或镍铬合金的材料制成的)电阻加热器。在第二种实施例中,流体可以包括可膨胀的物质,如塑料的可膨胀的微球体。在第三种实施例中,流体可以包括石蜡。虽然这些是三种实施例,但移位装置130可以是通过改变凹腔125中的现有的流体而最终使凹腔125从缩回的容量设置膨胀至扩展的容量设置的任何其他适合的装置或方法。还可以以多种方式实现将流体添加至凹腔125和从凹腔125移除流体。在第一种实施例中,如图6所示,移位装置130包括用于存放额外的流体的贮存器132和用于将流体 从贮存器132移位到凹腔125的泵134。贮存器132优选地远离凹腔125 (并通过通道138或任何适合的装置而连接),但是可以选择性地邻近凹腔125定位并直接连接至凹腔125。通道138的一部分优选为微流体通道(具有在I微米至1000微米的范围内的横截面尺寸),但是根据用户界面系统100的尺寸和成本限制,通道138可以具有任何适合的尺寸。泵134优选为微型泵(如来自德国茨魏布吕肯(Zweibrucken)的ThinXXS Microtechnology AG的泵#MDP2205或来自德国多特蒙得的Bartels Mikrotechnik GmbH的泵#mp5),但是可以是将流体从ー个位置泵送至另ー个位置的任何合适的装置。泵134优选地被定位在距凹腔125的一定距离处,并且优选地通过通道138连接至凹腔125。为了使凹腔125从缩回的容量设置扩展至扩展的容量设置,泵134将流体从贮存器132移位,使流体穿过通道138,并进入凹腔125。为了使凹腔125从扩展的容量设置缩回至缩回的容量设置,泵134优选地沿相反的方向从凹腔125 “排放”或泵送至贮存器132。在第二种实施例中,如图7所示,移位装置130包括用于存放额外的流体的贮存器132、用于将流体从贮存器132移位至凹腔125的第一泵134、用于将流体从凹腔125移位至!)&存器132的第二泵136、位于第一泵134和凹腔125之间的第一阀以及位于凹腔125与第二泵136之间的第二阀。为了将凹腔125从缩回的容量设置扩展至扩展的容量设置,第一阀打开,第二阀闭合,并且第一泵134将流体从贮存器132移位,使流体穿过通道138,并进入凹腔125。为了将凹腔125从扩展的位置缩回至缩回的位置,第一阀关闭,第二阀打开,并且第二泵136将流体从凹腔125移位,使流体穿过通道138,并进入贮存器132。在其他方面,第二种实施例类似于以上的第一种实施例。用户界面系统100可以省略第二泵136,并简单地通过打开第二阀并且允许凹腔125排放或“排泄”到贮存器132中(潜在地由板状物102的恢复至非变形状态的弹性来辅助)而将凹腔125从扩展的容量设置缩回至缩回的容量设置。在第三种实施例中,如图8a和8b所示,移位装置130包括驱动器,如线性驱动器,其将流体移位到凹腔125中和移出凹腔125。为了将凹腔125从缩回的容量设置扩展至扩展的容量设置,如图8a所示,线性驱动器将流体移位穿过通道138并进入凹腔125。为了将凹腔125从扩展的容量设置缩回至缩回的容量设置,如图8b所示,线性驱动器将流体沿相反的方向从凹腔125牵引至贮存器132。在其他的方面中,第三种实施例类似于以上的第二种实施例。虽然这些是三种实施例,但移位装置130可以是通过将流体添加至凹腔125或从凹腔125移除流体而最终将凹腔125从缩回的容量设置膨胀至扩展的容量设置的任何其他适合的装置或方法。尽管表面115的特定区113的变形的原因已被描述为凹腔125中的流体的体积的变化,但是可以将变形的原因描述为表面115下方的压カ相对于表面115上方的压カ的增カロ。当用于移动手机装置时,板状物102下方的压カ相对于板状物102上方的压カ之间的大约0. 1-10. Opsi的增加优选地足够使表面115的特定区113变形。然而,当用于这种或其他的应用时,压カ的变化可以增加(或可能減少)任何适合的量。3.表面的变形
如图2所示,优选实施方式的流体容器127起到保持一定体积的流体112的作用并且具有至少两种容量设置缩回的容量设置(如图2a所示的关于包括凹腔125的流体容器127的变型)和膨胀的容量设置(如图2b所示的关于包括凹腔125的流体容器127的变型)。可选择地,可以有多个容量设置或一定动态范围的容量设置。流体112优选为大体上不可压缩的流体,但是可以选择性地为可压缩的流体。流体112优选为液体(如水、甘油、或こニ醇),但是可以选择性地为气体(如空气、氮气或氩气)或使凹腔125膨胀并使表面115变形的任何其他的物质(如凝胶或气凝胶)。由于波长特定的折射率改变,因而流体112还可以起到下述的作用即将所选定波长的光线例如紫外线引向板状物102的期望部分。在扩展的容量设置中,凹腔125使表面115的特定区113变形超过表面115的其他区的平面。当用于移动电话装置时,凹腔125优选地具有2-10mm的直径。然而,当用于这种或其他应用时,凹腔125可以具有任何适合的尺寸。特定区113的变形的形状优选为一种由用户通过其手指可以感觉到的形状,并优选地用作(I)可以由用户按压的按钮(如图9所示);(2)滑动器,其可以由用户沿着该滑动器在ー个位置中按压,或其可以被沿着该滑动器以滑动运动而扫动(如第二代苹果iPod的“点击式转盘(click wheel)”)(如图10和图11所示);和/或(3)指示杆,其可以由用户沿着表面从多个方向和/或位置按压,藉此为用户提供触觉反馈,该触觉反馈使第一方向的触摸区别于第二方向的触摸和/或使第一位置中的触摸区别于第二位置中的触摸(例如由IBM注册商标为TRACKP0INT的指示杆和由Synaptics注册商标为T0UCHSTYK的指示杆(两者都通俗地被称为“橡胶头(nipple),,))(如图12所示)。然而,变形可以用作提供合适的触觉引导和触觉反馈的任何其他合适的装置或方法。在包括显示器150的变型中,特定区113的变形的形状还优选地起到使变形的特定区113下方的图像的光学失真最小化的作用。4.传感器传感器140优选为电阻式传感器140,其被优选地布置在四种优选实施方式中的一种实施方式中第一和第二种优选实施方式包括触觉层和电阻式触摸感应层500,其中触觉层包括板状物102、一定体积的流体112和/或移位装置130,电阻式触摸感应层500位于触觉层外部且起到电阻式传感器140的作用;第三种优选实施方式,其中电阻式传感器被整合至流体容器127 ;以及第四种优选实施方式,其中板状物102被整合至电阻式触摸感应层500a (或,换句话说,电阻式触摸感应层包括可变形的区)。在第一和第二种优选实施方式中,如图13所不,优选实施方式的电阻式触摸感应层500(如从侧视图所看到的)优选地包括顶层501和优选地包括底层503,其中顶层501是相对柔韧的(例如,塑料材料如PET)并且优选地包括第一组电导体511,底层503是相对非柔韧的(例如,玻璃材料)并且包括第二组电导体513。第一组电导体511可以包括在顶层501的底表面上的传导涂层和在水平方向上横跨传导表面而施加的电压梯度,并且第二组电导体513可以包括在底层503的顶表面上的第二传导性涂层和在垂直方向上横跨第二传导表面而施加的第二电压梯度。当用户使柔韧的顶层501朝向非柔韧的底层503变形时(如由图13中的箭头和虚线变形所示),第一组电导体和第二组电导体之间的距离减小并且可以接近于用户使顶层变形的位置而相互接触或接近,影响第一导体和第二导体之间的电阻,并且通过评估来自电导体的信号来检测用户输入的位置和出现。可选择地,顶层501可以包括导体,该导体包括可检测的电学特性,该电学特性随着导体的形状和/或导体所经受的应变而变化。例如,当用户使顶层501变形时,顶层501的导体可以根据由用户提供的力而改变形状和/或根据由用户提供的カ而经受应变,这可以影响导体的电学特性。这种在电学特性上的变化可以被检测以检测用户输入。然而,可以使用采用顶层501的任何其他适合类型的用户输入检测,其中顶层501根据用户输入而相对于底层503变形。电阻式触摸感应层500还优选地包括间隔物505,间隔物505使顶层501和底层503分开以阻止第一组电导体和第二组电导体之间的所不期望的接触。间隔物505可以包括顶部间隔物和底部间隔物。顶部间隔物可以被安装或以其他方式连接至顶层501,并且底部间隔物可以被安装或以其他方式连接至底层503,并且然后组装到一起以形成间隔物505。·在如图14a和图14b所不的第一种优选实施方式中,电阻式触摸感应层500起到电阻式传感器140的作用并且位于板状物102的外部。电阻式触摸层500和板状物102被优选地布置成使得板状物102的向内变形特定区113延伸超出板状物102的底表面并且与电阻式触摸感应层500的顶层501开始接触并且使电阻式触摸感应层500的顶层501变形,以引起电阻式触摸感应层500的顶层501和底层503之间的接触或接近,如图14b所示。凹腔125的顶部的变形可以是ー种源于膨胀状态的变形和ー种源于缩回状态的变形。如图14c所示,表面115在不同于特定区113的位置处的变形还可以引起顶层501朝向底层503移动和/或开始接触底层503。第一种优选实施方式的顶层501优选地由大体上柔韧的材料組成,以帮助用户通过减小检测顶层501和板状物102的变形表面113两者所必需的力量来提供输入。顶层501可以选择性地具有顾及到实质性柔韧度的材料厚度。相同的材料但具有不同的厚度可以被使用在板状物102和顶层501之间,这可以帮助将板状物102连接至电阻式触摸感应层500。另外,因为板状物102被设置于电阻式触摸感应层500的上方,所以顶层501不太可能意外地弯曲以引起顶层501和底层503之间的所不期望的接触,并且更加柔韧的材料可以用于顶层501。板状物102的流体容器127的凹腔125部分可以被布置为与电阻式触摸感应层500的间隔物505没有特殊关系。换句话说,凹腔125可以被制定尺寸并且被布置在板状物102内而无需实质性地考虑间隔物505的位置。可选择地,流体容器127的凹腔125部分可以在电阻式触摸感应层500的间隔物505中的至少两个之间被大体上对齐。如图14a所示,每ー凹腔125可以跨越两个间隔物505之间的距离,但是可以选择性地跨越三个、四个或任何其他适合的数量的间隔物505之间的距离,以获得相应的特定区113的适合的表面面积。例如,间隔物505可以大体上紧密靠拢地间隔开,使得跨越两个间隔物505之间的距离的凹腔125可能太小而不能由用户的手指区分,为了降低制造难度并给用户増加触觉引导,凹腔125可以跨越多个间隔物505。在该变型中,特定区113的任何部分的向内变形优选地引起顶层501在与特定区113的向内变形的部分对应的位置处开始接触底层503。因为特定区113可以跨越在顶层501的较大部分上,所以电阻式触摸感应层500的第一组传感器和第二组传感器的较大部分可以被包括在特定区113所占用的区内,这可以允许使在特定区113的第一部分处的用户输入区别于特定区113的第二部分处的用户输入,允许对沿着特定区113的定向输入和/或区域输入进行检测。例如,在其中特定区113的变形起到如图12所示的定向指示杆的作用的变型中,顶层501和底层503之间的相对于变形的特定区113的整体几何结构而言的接触位置的检测可以指示出用户所需要的方向输入。可选择地,为了提高被提供给用户的触觉引导上的灵活性,凹腔125可以跨越两个间隔物505之间的距离,并且相对彼此紧密接近的多个凹腔125的膨胀和其对应的特定区113的组合可以被用于给用户提供触觉引导。然而,可以使用间隔物505和凹腔125之间的任何其他适合的布置。在第一种优选实施方式的第一种变型中,顶层501可以起到流体容器127的底部边界的作用,如图14a和图14b所示。在第一种优选实施方式的第二种变型中,板状物102可以选择性地完全限定流体容器127,如图15a所示,其中当用户提供用户输入时,板状物102的向内变形优选地开始接触凹腔125的底部,使凹腔125的底部弯曲,并且然后使电阻式触摸感应层500的顶层501变形以引起顶层501和底层503之间的接触。在该优选实施方式的该第二种变型中,为了提供输入,用户提供力以使凹腔125的顶部、凹腔125的底部和顶层501向内变形。因此,大体上柔韧的材料优选地在与特定区113对应的位置处被用于顶层501,以减小用户所需的总力。另外,在其中板状物102由多个层组成的变型中,凹腔125的底部可以由比板状物102的其他层相对更加柔韧的材料組成。然而,可以使用任何其他适合的材料用于板状物102和顶层501。板状物102优选地机械地连接至电阻式触摸感应层500的顶层501。可以使用粘合剂如环氧基树脂、压敏型粘合剂、或者透明双面胶。可选择地,板状物100和顶层501可以由下述材料制成即该材料可以利用这样ー种使用热、超声波或高压的焊接エ艺而结合。板状物102和顶层501还可以被等离子体处理以为结合做准备。然而,可以使用用于将板状物102机械地连接至顶层501的任何其他适合的方法或材料。板状物102的底表面可以被大体上连续地连接至顶层501,但是可以选择性地包括连接至顶层501的表面部分和保持未连接至顶层501的表面部分。例如,在其中如图15a所示的板状物102完全限定凹腔125的第二种变型中,当用户提供输入时板状物102的向内变形推压顶层110,凹腔125的底部的材料和顶层501的材料分别可以以不同的比率和在不同的位置处伸展和改变形状,可能引起板状物102和顶层110之间的相对移动。如果这种相对移动通过将凹腔125的底部完全地结合至顶层501而被阻止,则用户可能不能引起顶层501开始接触底层503并且用户输入将不被记录。为了允许相对移动,板状物102优选地在板状物102的底表面的不变 形的部分处和/或在与顶层501上的变形的位置不对应的板状物102的底表面的部分处被结合至顶层501。可选择地,顶层501和凹腔125的底部可以被完全地结合,并且顶层501和凹腔125的底部之间的几何差异和/或材料差异可以被用于允许顶层501适当地朝向底层503移动以记录用户输入。在第二种实施例中,板状物102和顶层501可以包括促进连接的特征部,并且板状物102和顶层501可以仅在特征部出现的位置处被连接。例如,在其中使用超声焊接エ艺来连接板状物102和顶层501的变型中,起到能量引导器的作用以将来自超声焊接エ艺的能量聚集的几何结构可以被建立在板状物102中,以促进在能量引导器的位置处连接。在第三种实施例中,板状物102和顶层501可以各自包括促进板状物102和顶层501之间结合的第二材料。例如,为了获得板状物102和顶层501的所需的柔韧度,可以选择实质上具有低结合特性的材料。为了充分地结合板状物102和顶层501,第二材料(如在超声焊接情况下的丙烯腈丁ニ烯苯こ烯共聚物(ABS)或苯こ烯丙烯腈(SAN))可以被连接至板状物102和顶层501中的每ー个,并且然后结合在一起以将板状物102连接至顶层501。在第三种实施例中,选择性涂层可以被使用在板状物102和电阻式触摸感应层500之间。例如,该涂层可以设置于粘合剂 之上以阻止板状物102的某些部分和顶层501之间的粘附,或者粘合剂可以被选择性地涂在表面110的底部和/或顶层501上以在所需位置上起到粘合剂的作用。然而,可以使用将板状物102连接至顶层501的任何其他适合的布置。 如图15和图16所示,第二种优选实施方式实质上类似于第一种优选实施方式。电阻式传感器被包括在如以上描述的优选类型的电阻式触摸感应层500中并且板状物102设置于电阻式触摸感应层500之上。然而,在第二种优选实施方式中,板状物102的凹腔125的顶部的向内变形不延伸超出板状物102的底表面。在第种ニ优选实施方式中,一旦凹腔125已被膨胀(例如,通过使用如以上在移位装置130的描述中提及的阀),一定体积的流体112便优选为在凹腔125内部是静态的。流体112还优选地为不可压缩的,因此允许特定区113的向内变形引起凹腔125的底部的对应向下变形,其继而推压顶层501并且引起顶层501和底层203之间的接触。这减小了为提供用户输入而需要由用户引起的特定区113的向内变形的量。如在第一种优选实施方式中,用户输入可以在表面115上的不同于特定区113的位置处被检测。在板状物102包括流体出口层的变型中,如图4a、图16a和图16b所示,第二种优选实施方式允许特定区113的向内变形引起凹腔125的底层将顶层501朝向底层503移动,同时特定区113的向内变形没有超越支撑元件112,如图16b所示。可选择地,支撑元件112还可以向内变形,同时对特定区113提供所需的支撑。在该第二种优选实施方式中,(除在凹腔125的密封和流体112不是真实地不可压缩方面的潜在缺点之外还)因为额外的能量对于使流体112移位并使凹腔125的底部变形而言是必需的,因此顶层501优选地由相对柔韧的材料組成。类似于第一种优选实施方式的第二种变型,凹腔125的底部可以由比板状物102的其余部分相对更加柔韧同时仍不及凹腔125的顶部那么柔韧的材料制成,以使由移位装置130引起的凹腔125的膨胀将不引起凹腔125的底部膨胀到顶层501中并且引起不合乎需要的输入。如在第一种优选实施方式中,层的柔韧特性可以通过材料选择和/或材料厚度选择而被调整。由于该特征,在第二种优选实施方式中凹腔125的顶部、凹腔125的底部和顶层501之间的柔韧特性的平衡对用户界面系统100的功能和感觉具有重大影响。然而,可以使用任何其他适合的材料。凹腔125的底部的柔韧部分可以选择性地比特定区113具有较小的表面面积,允许凹腔125的顶部的较小的向内移位,从而对被移位的相同体积的流体而言实现凹腔125的底部的较大的向内移位。在所有的其他方面中,第二种优选实施方式的用户界面系统优选地类似于或等同于第一种优选实施方式。在第三种优选实施方式中,如图17a和图17b所不,电阻式传感器140被整合至板状物102。第一电导体511a优选地位于板状物102的上部分,并且第二电导体513a优选地位于板状物102的下部分。在优选的变型中,第一电导体511a优选地位于凹腔125的顶部,并且第二电导体513a优选地位于凹腔125的底部,如图17a所不。然而,第一电导体511a和第二电导体513a可以位于不同于特定区113和/或流体容器127的区中,以允许特定区113和/或流体容器127的外部的用户输入的检测。在板状物102包括如图13所示的支撑元件112的变型中,第二电导体513a可以选择性地位于支撑元件112处。当用户使特定区113向内变形时,凹腔125的顶部被朝向凹腔125的底部推动,并且借助于第一电导体511a和第二电导体513a的接触或紧密接近,用户输入被电阻式传感器140检测,如图17b所示。在其中第一电导体511a和第二电导体513a位于不同于特定区113和/或流体容器127的区中的变型中,板状物102的材料可以是可压缩的,以允许用户施加力来压缩材料,从而使第一电导体511a和第二电导体513a开始接触或紧密接近。在其中板状物102由相同的材料或不同的材料的多个层组成的变型中,在制造过程期间第一电导体511a和第二电导体513b被优选地分层到板状物102中。可选择地,在其中板状物102由如图4、图17a和图17b所示的层部分110和基底部分120组成的变型中,第一电导体511a可以被结合或涂在层部分110的下面和基底部分120的凹腔125的底部中。然而,可以使用第一导体511a和 第二导体513a的任何其他适合的布置。为了降低第一电导体511a和第二电导体513a的能见度,电导体511a和513b优选为透明的和/或具有与板状物102和/或流体112匹配的折射率。电导体511a和513b可以选择性地为大体上薄的并且相对地难以用人类眼睛(例如,10微米宽)感知。这在用户界面系统被设置于显示器150之上并且显示器150所显示的图像被优选地均匀透过用户界面系统时是特别有用的。第一电导体511a还优选为挠性材料,以允许凹腔125的顶部向下延伸以接触或接近凹腔125的底部。透明导电氧化物如铟锡氧化物(ITO)、掺杂铝的氧化锌(AZO)或掺杂锌的氧化铟(IZO)可以被用作透明的柔性电导体。可选择地,可以使用导电聚合物、导电油墨、或电线或任何其他的用人类眼睛很难看到的材料。然而,任何其他适合的导体可以被用于第一电导体511a和第二电导体513a。在其中第一电导体和第二电导体位于流体容器127和/或特定区113内的变型中,第一电导体和第二电导体优选地位于流体容器127的膨胀部分内,例如凹腔125。特别地,第一电导体优选地位于凹腔125的顶部上的大体上中心位置和/或位于相对于特定区113的大体上中心位置,所述中心位置是相对地容易移位的区域(与凹腔125的顶部的周边和特定区113的周边相比),因此利于用户提供用户输入。另外,在其中特定区113的变形起到按钮的作用的变型中,因为用户还可以倾向于通过使特定区113的大体上位于中心的部分向内变形来提供用户输入,所以将第一电导体511a定位在凹腔125的顶部和/或特定区113上的大体上中心位置中是特别有用的。可选择地,第一电导体511a可以定位成横跨凹腔125的大体上整个顶部,以便可以检测来自沿着凹腔125的顶部和/或特定区113的任何位置的输入。仍可选择地,第一电导体511a可以仅位于凹腔125的顶部的某些位置中,以便可以检测仅在与包括第一电导体的凹腔125的顶部的所述某些位置对应的特定区113的位置处的用户输入。在该变型中,第一电导体511a可以包括与凹腔125的顶部的所需的可检测的位置对应的几何形状。然而,可以使用第一电导体511a的任何其他适合的布置。
第二电导体513a优选地位于凹腔125的底部的大体上中心处,这是因为当用户通过使特定区113向内变形来提供用户输入时,板状物102的变形部分可以通过凹腔125的侧壁而被引向凹腔125的底部的中心部分。可选择地,第二电导体可以大体上定位成横跨凹腔125的整个底部,以便可以检测在沿着凹腔125的底部的任何位置处与第一电导体511a的接触或接近。仍可选择地,第二电导体可以定位成横跨凹腔125的侧壁,以允许沿着凹腔125的侧壁与第一电导体511a的任何接触或接近作为用户输入而被检测。这可以允许用户输入根据第一电导体511a相对于第二电导体的较小位移而被检測。这种较小位移可以减小提供用户输入所需的力。在该变型中,第二电导体513a可以位于凹腔125的底部和侧壁两者上,或可以选择性地仅位于凹腔125的侧壁上。类似于第一电导体511a,第二电导体513a可以仅位于凹腔125的底部的某些部分和/或凹腔125的侧壁上,以便可以检测仅在包括第二电导体513a的凹腔125的底部和/或侧壁的位置处与凹腔125的顶部的接触。在该变型中,第二电导体513a可以包括与凹腔125的底部和/或侧壁的所需的可检测的位置对应的几何形状。然而,可以使用第二电导体513a的任何其他适合的布置。每ー凹腔125可以包括ー个第一电导体511a和ー个第二电导体513a。每ー凹腔125可以选择性地包括与多个第二电导体513a对应的ー个第一电导体511a或者反之亦然。例如,主第二电导体513a可以位于凹腔125的底部上,次第ニ电导体513a可以位于凹·腔125的侧壁上,并且ー个第一电导体511a可以位于凹腔125的顶部上。在该变型中,由于大体上垂直于表面115的カ而造成的凹腔125的顶部的向内变形将引起第一电导体在凹腔125的底部处与主第二电导体513a开始接触或紧密接近,同时由于大体上不垂直于表面115的カ而造成的凹腔125的顶部的向内变形将引起第一电导体511a在凹腔125的侧壁上与次第ニ电导体513a开始接触或紧密接近。这可以允许用户界面系统检测用户输入的方向。另外,每ー个壁可以包括単独的第二电导体513a,以进ー步提高确定用户输入方向的能力。可选择地,多个第二电导体513a可以被包括在凹腔125的底部上或在凹腔125的侧壁中的姆一个侧壁上。在逆向关系中,一个第二电导体513a可以位于凹腔125的底部和/或侧壁上,并且多个第一电导体511a可以位于凹腔125的顶部上以实现类似的用户输入的定向检测。类似地,姆一个凹腔125可以选择性地包括多个第一电导体511a和第二电导体513a,并且任何第一电导体和任何第二电导体之间的接触的检测可以指示关于用户输入的方向或任何其他适合的信息。然而,可以使用第一电导体511a和第二电导体513a的任何其他适合的布置或数量。在如图18a、图18b和图18c所示的第四种优选实施方式中,用户界面系统被整合至电阻式触摸感应层,如在图18中的整合的电阻式触摸感应层500a所示,其提供对用户输入的位置的实质上精确的检测。第四种优选实施方式可以选择性地被认为是具有表面变形能力的电阻式触摸感应层。如图18a所示,第四种优选实施方式优选地采用如以上描述的具有顶层501a、底层503a、间隔物505a、第一组电导体511a和第二组电导体513a的电阻式触摸感应层的结构。第四种优选实施方式还优选地包括密封件502,密封件502与顶层501a和底层503a配合以至少部分地限定顶层和底层之间的流体容器。与密封件配合以限定流体容器127的顶层501a和底层503a的区优选地包括第一组导体和第二组导体的至少一部分,以使流体容器127处的输入是可检测的。为了提高对相对于特定区113 (或流体容器127的其他部分)的用户输入位置的灵敏度,第一组导体和第二组导体的较大部分可以被包括在所限定的流体容器127的特定区113 (或流体容器127的其他部分)内。换句话说,如果第一组导体和第二组导体可以在以最小距离X间隔开的第一用户输入和第二用户输入之间进行区分,则特定区113优选地大于X,以区分在相对于特定区113的第一位置处的第一用户输入和在相对于特定区113的第二位置处的第二用户输入。用户界面系统100还可以包括如以上描述的在顶层501a和底层503a之间的流体出ロ层。在该第四种优选实施方式中,顶层501a起到下述作用限定表面115,并且与间隔物505a和底层503a配合以形成板状物102并限定流体容器127。然后流体容器127被填充有流体112,并且优选地通过对流体112的体积的操纵而膨胀(如由表示图18a中的膨胀的特定区113的虚线所示)和缩回,这类似或等同于如以上描述的流体容器127。第一组电导体511a还优选地沿着顶层501a膨胀。可选择地,第一电导体511a可以 位于保持相对静止的流体出口层上,并且不可以沿着顶层501a膨胀。然而,可以使用电导体的任何其他适合的布置。优选地使用间隔物505a形成密封件502。在优选实施方式中,间隔物505a优选地被结合至顶层501a和/或底层503a,以形成大体上防漏的流体容器。如图18所示,流体容器127的一部分(如通道138)可以大体上由连接至通道138的底层503a限定,同时流体容器127的膨胀部分(如凹腔125)被配合地由顶层501a、底层503a和密封件502限定。这种结合的间隔物505a在下文被称为“边界间隔物”。在间隔物505a由顶部部件和底部部件组成、其中顶部部件和底部部件然后被组装以形成间隔物505a的变型中,顶部部件和底部部件优选地被融合为一体以形成连续间隔物505b,连续间隔物505b实质上是流体容器127的防漏壁以形成密封件502,如图18a、图18b和图18c所不。类似于在第一种优选实施方式中论述的用于将板状物102结合至顶层501的方法,可以使用热焊接、超声焊接或建立实质上防漏密封的任何其他适合的エ艺来将间隔物505a(和间隔物505b的顶部部件和底部部件,在适当情况下)结合至顶层501a和底层503a。然而,密封件502可以选择性地被组装到顶层501a和底层503a之间的空间中并且可以与间隔物505a分离。例如,密封件502可以是被组装到电阻式触摸感应层500a中的气球,并且顶层501a和底层503a可以起到将气球成形到流体容器127中的作用。然而,任何其他适合的密封件可以被用于限定流体容器 127。如图18a所示,凹腔125和/或流体容器127可以跨越两个间隔物505之间的间距。可选择地,因为间隔物505a的数量和频率可能与所需的表面115的平坦度和板状物102的光学性质有关(例如,间隔物505a的数量越多且频率越高,表面115就越平坦,板状物102的光学性质就越高),所以间隔物505a可以以这样ー种彼此紧密接近的方式被定位即该彼此紧密接近使得与仅在两个间隔物505a之间跨越的凹腔125和/或流体容器127对应的特定区113将很可能不被用户的手指感觉到。在该变型中,凹腔125可以跨越三个、四个或任何其他适合数量的间隔物505之间的间距,以获得被适当地制定尺寸的凹腔125和相应的特定区113,如图18b所示。为了实现凹腔125的较大跨越,在凹腔125的边界间隔物505b之间的间隔物505a优选地不被结合至顶层501a和底层503a以形成防漏密封件,允许流体112流通贯穿所需的凹腔125的体积以使流体容器127内的流体112的体积的操纵将使流体容器127膨胀并且引起特定区113向外变形。流体容器127的膨胀优选地引起顶层501a与不限定流体容器127的壁的间隔物分离。可选择地,间隔物505a还可以伸展和伸长以遵循流体容器127的膨胀。在该间隔物505a的变型中,间隔物505a优选地由实质上柔韧的材料组成,并在材料伸展时起到操纵特定区113的变形的形状的作用和/或优选地保持折射特性以降低能见度。仍可选择地,在由顶部部件和底部部件组成的间隔物505a的变型中,顶部部件可以与顶层501a—起膨胀,如由表示图18b中的特定区113的虚线所示。然而,可以使用非边界间隔物505a和顶层501a之间的任何其他适合的结合和膨胀布置。可选择地,如图18c所示,非边界间隔物505a可以被移除。由该变型提供的优势是使特定区113向内变形的用户输入将不受凹腔125内的间隔物的出现的阻碍。可选择地,为了提高在提供给用户的触觉引导上的灵活性,凹腔125和/或流体容器127可以跨越两个间隔物505a之间的距离,并且彼此相对紧密接近的多个凹腔125的膨胀和其对应的特定区113的组合可以被用于给用户提供触觉引导。用户界面系统还可以包括不同尺寸的凹腔125的组合(如图18b和图18c所示)。然而,可以使用凹腔125相对于间隔物505的任何其他适合的尺寸。如图18a、图18b和图18c所示,边界间隔物505b优选地起到至少部分地限定顶层501a和底层503a的仅一部分中的ー个流体容器127的作用。换句话说,在电阻式触摸感应层500中介于两个边界间隔物505b之间至少存在不包含流体容器127的空间。为了减 小在用户界面125的包括流体容器127的部分和不包括流体容器127的部分之间的明显差异,不包括流体容器127的部分还可以填充有流体112或ー种具有与流体112实质上类似的光学特性的流体,以允许光线以实质上均匀的方式折射穿过板状物100。不包括流体容器127的部分可以选择性地填充有气体、另ー种类型的流体、或者允许光线实质上均匀折射穿过板状物102的任何其他适合的材料。顶层501a优选地由允许凹腔125膨胀和缩回以及特定区113变形的柔性材料组成(如以上在板状物102的描述中提及的材料)。顶层501a的材料还优选为下述类型的材料即该材料顾及到这样的导体装置511a和513a,该导体装置511a和513a允许待被使用的用户界面系统100中的大体上精确的传感能力。然而,任何其他适合的材料可以被用于顶层501a。底层503a优选地由顾及到导体装置511a和513a的材料组成,导体装置511a和513a允许待被使用的用户界面系统100中的大体上精确的传感能力。另外,底层503a可以由允许底层503a包括通道138的材料和材料厚度组成,如以上所描述的。通道138可以被流体地连接至移位装置130,以允许移位装置130的第二种变型中的流体112的通路。如以上所提及的,底层503a通常由玻璃材料制成。为了容纳通道138,底层503a可以由硅树脂材料、弹性材料或任何在板状物102的描述中提及的相对于顶层501a为非柔韧性的材料的多个层组成,以允许顶层501a的向内变形引起第一组电导体511a开始接触第二组电导体513a。然而,任何其他适合的材料可以被用于底层503a。归因于电阻式触摸感应层500a的第一电导体511a和第二电导体513a的布置的大体上精确的传感能力可以允许用户界面系统更加精确地检测用户输入的细节,例如用户输入相对于特定区113几何结构的方向、位置,用户提供向内变形カ所依据的特定区113的表面面积的比例,多个用户输入的发生(通常被称为“多点触摸”),特定区113的向内变形的速率(例如,当用户引起第一组电导体511a和第二组电导体513a之间的接触时,由于用户的手指的形状,所以某些导体将在其他导体之前开始接触,并且介于接触事件之间的时间推移可以被用于确定特定区113的向内变形的速率),或用户输入的任何其他适合的细节。如以上所描述的,传感器140优选为以上描述的实施方式的电阻式传感器。可选择地,传感器140可以是任何其他适合类型的传感器,该传感器基于由在表面115上所提供的用户输入而引起的顶层501或501a的变形来传感用户输入。例如,第一组电导体511、511a和/或第二组电导体513、513a可以起到电容式传感器的作用,该电容式传感器发射并检测电磁场,并且检测第一组导体和第二组导体之间的电容和/或电容上的变化从而检测用户输入。换句话说,当用户使顶层501或501a变形吋,大体上与用户输入的位置接近的第一组导体和第二组导体的部分之间的电容可以改变。电容上的变化可能是大体上与用户输入的位置接近的第一组导体和第二组导体之间的距离上的变化的结果,但是可以选择性地是大体上与用户输入的位置接近的第一组导体和第二组导体之间的流体112的体积上的变化的結果。在该变型中,流体112可以起到第一组导体和第二组导体之间的电介质的作用,当导体之间的流体112的体积变化时,所述电介质在第一组导体和第二组导体之间提供可变的电容。这可能特别地适用于可能影响第一组导体和第二组导体之间的电磁连接的电カ地传导或绝缘的各种型式的流体112,例如,具有传导/绝缘特性的流体、包括具有 相关的电学特性和光学特性的粒子的悬浮或分散的流体、或任何其他适合类型的流体。可选择地,板状物102的材料可以起到第一组导体和第二组导体之间的电介质的作用,该电介质随着用户输入的力使板状物102变形而变化。然而,当用户提供使顶层变形的用户输入时,用户界面系统100内的任何其他适合的材料可以起到可变电介质的作用。在第二种实施例中,第一组电导体511、511a和/或第二组电导体513、513a可以起到电感式传感器的作用,其中第一组电导体和第二组电导体中的一个发射电磁场,并且第一组电导体和第ニ组电导体中的另ー个起到以可检测的方式改变电磁场的导体的作用(例如,当顶层更接近或远离底层移动吋)并检测用户输入。然而,可以使用任何其他适合类型的使用顶层501的对用户输入的检测,其中顶层501通过用户输入而相对于底层503变形。正如本领域的技术人员将从上述详细的描述和附图以及权利要求中意识到的,可以对本发明的优选实施方式做出修改和改变而不偏离在权利要求中限定的本发明范围。
权利要求
1.一种用于接收用户输入的用户界面系统,包括 触觉层,其包括板状物,所述板状物限定一表面并且至少部分地限定布置在所述表面下方的流体容器;在所述流体容器内的一定体积的流体;以及移位装置,其影响所述流体容器内的流体的体积以使所述流体容器的至少一部分膨胀和缩回,因而使所述表面的特定区变形;以及 触摸感应层,其实质上布置在所述触觉层下方,所述触摸感应层接收由用户通过所述触觉层提供的使所述触觉层的所述表面变形的输入,所述触摸感应层包括第一层和第二层,所述第一层与所述触觉层的所述表面一起变形并且包括第一导体,所述第二层实质上布置在所述第一层下方,所述第二层包括通过可检测的电学特性而与所述第一导体电连接的第二导体,所述电学特性基于所述第一导体和所述第二导体之间的距离而变化。
2.如权利要求I所述的用户界面系统,其中所述电学特性是所述第一导体和所述第二导体之间的电阻。
3.如权利要求I所述的用户界面系统,还包括处理器,当所述第一层和所述第二层之间的距离变化并且所述第一导体和所述第二导体之间的所述电学特性变化时,所述处理器检测所述第一导体和所述第二导体之间的所述电学特性并且检测用户输入。
4.如权利要求I所述的用户界面系统,其中所述触摸感应层检测由用户提供的使所述表面的变形的特定区向内变形并且使所述第一层朝向所述第二层向内变形的输入。
5.如权利要求4所述的用户界面系统,其中所述触摸感应层检测由所述用户输入提供的向内变形的特性,其中由所述用户输入提供的向内变形的特性选自由向内变形的程度、向内变形的速度和向内变形的方向组成的组。
6.如权利要求4所述的用户界面,其中所述特定区的向内变形产生与所述第一层的接触。
7.如权利要求4所述的用户界面,其中所述特定区的向内变形间接地使所述第一层变形。
8.如权利要求7所述的用户界面,其中所述流体实质上在所述流体容器内是静态的并且实质上是不可压缩的,其中所述特定区的向内变形使所述流体容器内的所述流体转移以使所述第一层变形。
9.如权利要求I所述的用户界面系统,还包括实质上布置在所述板状物下方的显示器,所述显示器将图像输出至用户。
10.如权利要求9所述的用户界面系统,其中所述显示器实质上被布置在所述触摸感应层下方,并且其中所述触摸感应层与所述板状物配合以允许光线无实质阻碍地使图像透过所述板状物。
11.如权利要求I所述的用户界面系统,其中所述触摸感应层的所述第一层与所述板状物配合以限定所述流体容器。
12.如权利要求11所述的用户界面系统,其中所述第一层构成所述流体容器的底表面。
13.如权利要求I所述的用户界面系统,其中所述第一导体包括导体阵列。
14.如权利要求13所述的用户界面系统,其中所述导体阵列中的导体相配合以检测所述用户输入的特性,其中所述用户输入的特性选自由向内变形的程度、向内变形的速度和向内变形的方向组成的组。
15.一种用于接收用户输入的用户界面系统,包括 板状物,其限定一表面并至少部分地限定布置在所述表面下方的流体容器; 在所述流体容器内的一定体积的流体; 移位装置,其影响所述流体容器内的流体的体积以使所述流体容器的至少一部分膨胀和缩回,因而使所述表面的特定区变形;以及 连接至所述板状物的传感器,所述传感器接收由用户提供的使所述板状物的所述表面向内变形的输入并且包括通过电学特性而相互电连接的第一导体和第二导体,所述电学特性随着所述第一导体和所述第二导体之间距离的变化而变化。
16.如权利要求15所述的用户界面系统,其中所述电学特性是所述第一导体和所述第ニ导体之间的电阻。
17.如权利要求15所述的用户界面系统,还包括处理器,所述处理器检测在所述第一导体和所述第二检测器之间的电学特性上的变化以检测由用户提供的使所述表面向内变形的输入。
18.如权利要求15所述的用户界面,其中所述第一导体被连接至所述板状物的上部分并且所述第二导体被连接至所述板状物的下部分,并且其中由用户提供的用户输入使所述表面向内变形并且通过减小所述板状物的所述上部分和所述板状物的所述下部分之间的距离而使所述第一导体朝向所述第二导体移动。
19.如权利要求18所述的用户界面,其中所述板状物实质上是可压缩的,并且所述用户输入使所述板状物压缩以减小所述板状物的所述上部分和所述下部分之间的距离。
20.如权利要求18所述的用户界面系统,其中所述第一导体被连接至所述特定区,并且其中所述传感器接收由用户提供的使所述表面的所述特定区向内变形的用户输入。
21.如权利要求20所述的用户界面系统,其中所述第一导体被安装到所述流体容器的上表面,并且所述第二导体被安装到所述流体容器的底表面。
22.如权利要求20所述的用户界面系统,其中所述第二导体被安装到所述流体容器的侧壁。
23.如权利要求20所述的用户界面系统,其中所述传感器接收第一用户输入和第二用户输入,其中所述第一用户输入在所述表面的所述特定区的第一部分处被提供,所述第二用户输入在所述表面的所述特定区的第二部分处被提供且不同于所述第一用户输入。
24.如权利要求23所述的用户界面系统,其中所述传感器是电阻式传感器,并且其中所述第一导体包括第一区和第二区,所述第一区布置在所述特定区的所述第一部分处且具有相对于所述第二导体的第一电阻,所述第二区布置在所述特定区的所述第二部分处且具有相对于所述第二导体的第二电阻。
25.如权利要求15所述的用户界面,还包括布置在所述板状物下方的显示器,所述显示器将图像输出至用户。
26.如权利要求25所述的用户界面,其中所述传感器与所述一定体积的流体和所述板状物配合以无实质阻碍地使图像透过所述板状物。
27.ー种触摸感应用户界面层,包括 顶层,其限定一表面并且包括第一组导体; 第二层,其实质上布置在所述第一层下方,所述第二层包括第二组导体,所述第二组导体电连接至所述第一组导体; 多个间隔物,其布置在所述第一层和所述第二层之间,所述多个间隔物实质上維持所述第一层和所述第二层之间的距离并且允许所述第一导体朝向所述第二导体移动以接收用户输入; 密封件,其与所述第一层和所述第二层配合以至少部分地限定所述第一层和所述第ニ层之间的一流体容器,所述流体容器包括所述第一组导体和所述第二组导体的至少一部分; 包含在所述流体容器内的一定体积的流体;以及 移位装置,其影响所述流体容器内的流体的体积以使所述流体容器的至少一部分膨胀和缩回,因而使所述表面的特定区变形。
28.如权利要求27所述的触摸感应层,还包括处理器,所述处理器检测所述第一组导体和所述第二组导体之间的电学特性,并且基于所检测的所述第一组导体和所述第二组导体之间的所述电学特性来检测用户输入的存在。
29.如权利要求28所述的触摸感应层,其中由所述处理器检测的所述电学特性是所述第一组导体和所述第二组导体之间的电阻。
30.如权利要求28所述的触摸感应层,其中所述处理器检测在所述表面的变形的特定区处所提供的所述用户输入的特性,其中所述用户输入的特性选自由向内变形的程度、向内变形的速度和向内变形的方向组成的组。
31.如权利要求27所述的触摸感应层,还包括第二体积的流体,所述第二体积的流体布置在所述第一层和所述第二层之间密封的流体容器外部。
32.如权利要求31所述的触摸感应层,其中所述第二体积的流体实质上在光学方面类似于被包含在所述密封的流体容器内的所述一定体积的流体。
33.如权利要求27所述的触摸感应层,其中所述间隔物包括安装到所述第一层的上部间隔物和安装到所述第二层的下部间隔物,并且其中所述上部分和所述下部分实质上接触以维持所述第一层和所述第二层之间的距离。
34.如权利要求27所述的触摸感应层,其中所述处理器基于所检测的所述第一组导体和所述第二组导体的不同部分之间的所述电学特性来检测用户触摸的位置。
35.如权利要求27所述的触摸感应层,其中所述流体容器的一部分被限定在所述第二传导层内。
36.如权利要求27所述的触摸感应层,其中所述流体容器包括被流体地连接至所述移位装置的一部分。
37.如权利要求27所述的触摸感应层,其中所述密封件包括多个间隔物,所述多个间隔物均结合至所述第一层和所述第二层。
38.如权利要求27所述的触摸感应层,其中所述多个间隔物的一部分被布置在所述流体容器内。
39.如权利要求27所述的触摸感应层,还包括实质上布置在所述表面下方的显示器,所述显示器将图像输出至所述用户。
40.如权利要求39所述的触摸感应层,其中所述一定体积的流体与所述第一层和所述第二层、所述第一组导体和所述第二组导体、以及所述多个间隔物配合,以允许光线使图像透过所述第一传导层和所述第二传导层。
全文摘要
一种用于接收用户输入的用户界面系统,包括板状物,其限定一表面以及至少部分地限定布置在该表面下方的流体容器;在流体容器内的一定体积的流体;移位装置,其影响流体容器内的流体的体积以使流体容器的至少一部分膨胀和缩回,因而使表面的特定区变形;以及连接至板状物的电传感器,电传感器接收由用户提供的使板状物的表面向内变形的输入并且包括通过电学特性而相互电连接的第一导体和第二导体,该电学特性随着第一导体和第二导体之间距离的变化而变化。
文档编号G06F3/041GK102725716SQ201080058153
公开日2012年10月10日 申请日期2010年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者克雷格·迈克尔·切希拉, 纳撒尼尔·马克·萨尔, 迈卡·B·亚里 申请人:泰克图斯科技公司
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