提供触觉响应控制的弹性剪切材料的制作方法
【专利说明】提供触觉响应控制的弹性剪切材料
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]该专利合作条约专利申请要求于2012年7月26日提交的并且标题为aElastomeric Shear Material Providing Haptic Response Control, ” 的美国临时专利申请61/675，993的优先权，其内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明整体涉及控制触觉响应，并且更具体地涉及采用弹性材料来控制触觉响应。
【背景技术】
[0004]触觉响应元件在计算设备中正变得越来越常见。它们提供触觉反馈，从而响应于某些条件诸如用户输入、软件状态和/或操作、误差条件、确认等来实现广泛的输出。触觉响应可与输入设备结合或结合到输入设备中，使得输入设备不但可以接受用户输入而且还提供触觉反馈。触觉响应元件通常通过移动或者以另外方式致动该元件在起始位置和行进位置之间的被触摸部分来提供触觉反馈。在一些实施例中该运动可多次和/或以变化的频率重复，但是通常需要一些运动。
[0005]然而，迄今的触觉响应元件通常有些难以控制。许多触觉响应元件不产生清脆愉悦的触觉输出。相反，它们的输出可能类似于嗡嗡声或振动。不仅一些用户发现这种感觉不愉快，而且这些感觉需要一些时间来产生(和感测)并且需要一些时间来终止。例如，振动性运动可能需要积累到谐振频率以提供待由用户感测的足够大的力。
[0006]在许多情况下，可能难以充分抑制或以其他方式控制触觉响应元件以便提供实感输出。这种困难的一部分可能是由于不能快速使触觉响应元件的被触摸部分从其行进位置返回至其起始点所造成的。弹簧通常用于将被触摸位置偏置回到起始位置，但是弹簧通常缺少阻尼能力。
[0007]类似地，粘弹性聚合物可用于使触觉响应元件的被触摸部分从其行进位置返回至其起始位置。通常，当被触摸部分行进时，此类弹性体被置于受力或压缩状态，这使得弹性体以类似于弹簧的方式作出反应(例如，当使被触摸部分从行进位置返回至起始位置时施加非线性力)。
【发明内容】
[0008]本文所述的实施例可呈能够感测力并且响应于所感测的力而提供触觉输出的输入设备的形式。
[0009]本发明设想了一种触觉响应元件。该触觉响应元件可生成作为输出的触感并与计算设备相关联。可通过使触觉响应元件的一部分移位来产生触感。凝胶可起到使触觉响应元件的移动部件返回至起始点或零点的作用。对移动部件的移位可在凝胶上施加剪切力，而不是拉伸压缩力。
[0010]附加实施例和特征在下面的说明书中被部分地阐述，并且当检查本说明书或者可通过本发明的实践而获悉时，附加实施例和特征对于本领域技术人员来说部分变得显而易见。可参考形成本公开的一部分的说明书和附图的其余部分来实现对本发明的特点和优势的进一步理解。
【附图说明】
[0011]图1A-1C示出了用于若干配置下的负载测量的标准弯梁应变传感器。
[0012]图1D示出了用于包括一个应变仪的标准弯梁应变传感器的电路图。
[0013]图1E示出了用于包括四个应变仪的标准弯梁应变传感器的电路图。
[0014]图2示出了用于标准弯梁应变传感器的电路图。
[0015]图3A示出了一个实施例中的包括用于负载测量的梁的一侧上的两个应变仪或两对应变仪的力矩补偿弯梁传感器。
[0016]图3B示出了一个实施例中的包括两个应变仪的力矩补偿弯梁传感器的顶视图。
[0017]图3C示出了一个实施例中的包括两对应变仪或四个应变仪的力矩补偿弯梁传感器的顶视图。
[0018]图3D示出了一个实施例中的具有柔性支撑件的力矩补偿弯梁的侧视图。
[0019]图3E示出了另一个实施例中的具有柔性支撑件的力矩补偿弯梁的侧视图。
[0020]图4示出了一个实施例中的用于力矩补偿弯梁传感器的两个应变仪的电连接的图示。
[0021]图5示出了一个实施例中的用于力矩补偿弯梁传感器的两对应变仪的惠斯通电桥连接。
[0022]图6A是一个实施例中的包括公共载体上的与弯梁对准的两个应变仪的力矩补偿弯梁传感器的顶视图。
[0023]图6B是另一个实施例中的包括公共载体上的与弯梁对准的四个应变仪的力矩补偿弯梁传感器的顶视图。
[0024]图7A是一个实施例中的用于利用四个弯梁进行支撑和利用四个力矩补偿弯梁传感器进行负载测量的触控板(TP)的系统图的顶视图。
[0025]图7B是穿过图7A的弯梁702A的剖面图。
[0026]图7C示出了一个实施例中的具有在各个力位置处受力的四个弯梁的平台的顶视图。
[0027]图8A是另一个实施例中的在拐角处具有四个弯梁的触控板的底部的透视图。
[0028]图8B是一个实施例中的图8A的拐角处的四个梁中的一个梁的放大视图。
[0029]图9是示出一个实施例中的用于制造耦接至触摸输入设备的力矩补偿弯梁传感器的步骤的流程图。
[0030]图10是具有包括与梁对准的四个应变仪的力矩补偿弯梁传感器的示例性应变分布。
[0031]图11是一个实施例中的示例性触控板。
[0032]图12A示出了来自用于0.8mm厚的平台的力矩补偿弯梁传感器和标准弯梁应变传感器或非力矩补偿弯梁传感器的沿图11的路径A的一个样本力输出。
[0033]图12B示出了来自用于0.8mm厚的平台的力矩补偿弯梁传感器和标准弯梁应变传感器或非力矩补偿弯梁传感器的沿图11的路径B的一个样本力输出。
[0034]图13A示出了来自用于2.3mm厚的平台的力矩补偿弯梁传感器的沿图11的路径A的一个样本力输出。
[0035]图13B示出了来自用于2.3mm厚的平台的力矩补偿弯梁传感器的沿图11的路径B的一个样本力输出。
[0036]图14A示出了作为用于2.3mm厚的平台的负载的函数的力矩补偿弯梁传感器输出的样本线性度。
[0037]图14B示出了样本力矩补偿弯梁传感器与用于2.3mm厚的平台的线性度的偏差。
[0038]图15是示出了一个实施例中的用于利用力矩补偿弯梁传感器来确定触控板的力和力的位置的步骤的流程图。
[0039]图16是一个实施例中的触控板的简化系统图。
【具体实施方式】
[0040]通常，本文所述的实施例可呈用于确定负载或力的传感器或者与此类传感器一起操作的结构的形式。作为一个实例，触控板可与一个或多个力传感器相关联，如本文所述。当向触控板施加力时，一个或多个传感器可检测到应变。该应变可与在触控板上所施加的力相关联并且因此可确定所施加的力的量。另外，通过采用适当配置下的多个传感器，除了可确定力的大小之外，还可确定施加该力的位置。
[0041 ] 可在触控板中采用凝胶或弹性材料。例如，凝胶可
[0042]可结合如以下简述的附图，参考以下详细描述来理解本公开。注意，为了例示清晰，附图中的某些元件可能未按比例绘制。
[0043]图1A-1C示出了位于梁上并用于负载测量的弯梁应变传感器；图1A-1C中的每个图示出了当负载位置沿着梁变化时的若干配置下的梁传感器和梁。例如，梁可用于支撑压敏触控板。
[0044]图1A示出了被置于梁106的梁基座102附近并且沿X轴水平定位的弯梁应变传感器102。对标准弯梁应变传感器102进行取向，使其沿X轴对应变作出响应。在实施例中，触控板平板108基本上平行于梁106并且传感器102与梁的轴对准。该轴在图中被标记为“X轴”。触控板108通过凝胶110被附接到弯梁106。
[0045]仍参考图1A，沿Z轴通过凝胶110的中心114C垂直施加负载。在此情况下，凝胶层IlOA具有均匀厚度，但是在另选的实施例中，凝胶可以是非均匀或者不同形状的。触控板108可为平台或平板。
[0046]如图1B中所示，当施加力时，凝胶朝着梁基座104被压缩。梁106弯曲，使得在比力位置114A更靠近梁基座104的力位置114B处通过凝胶IlOB施加该力。
[0047]现在参考图1C，凝胶在自由端或边缘112附近被压缩，使得在比力位置114A更靠近自由端112的力位置114C处通过凝胶IlOC施加该力。在应变传感器1