通道202和201。当透明的流体被推动流过通道202和201时，所选择的柱状物的子集(在通道202和201之上)被迫升高，产生凸起的物理按钮。作为示例，图2示出了凸起区域204。当透明的流体被推动流进通道202和201中的一些通道时区域204被升高。在本示例中，通道202的通道A、B、C (分别由标记202-1、202-2和202-3表示)被升高；通道201的通道1、2、3(分别由标记201-1,201-2和201-3表不)被升高。
[0019]图3示出了根据本发明的一个实施例的图示如图2所示的凸起区域204的横截面的示图。图3(A)示出了在通道202-1、202-2、202-3、201-1、201-2和201-3没有充入流体的情况下凸起区域204的横截面。在图3所呈现的剖面图中，示出了通道202-1、202-2和202-3的横向上的横截面，以及通道201-1的轴向上的横截面。图3展示了图1所示的层103的示例。
[0020]参考图3，柱状物301在通道202 (例如，图3所示的202-1、202-2和202-3)和通道201(例如，图3所示的201-1)之间的交汇处。柱状物301可以是矩形的、圆柱形的、或者已知的用于制造柱状物的其他形状。柱状物301是塑料柱或者玻璃柱，或者任何其他的透明材料。通道202 (例如，图3所示的202-1、202-2和202-3)和通道201 (例如，图3所示的
201-1)是当透明流体被泵入通道时膨胀并且当将用于通道的泵关闭时收缩的挠性管件。随着通道膨胀，它们在Z方向上向上推动柱状物301。充满透明流体的挠性通道由升高柱状物301的围绕基板200的泵来控制。存在使用加热流体抬高柱状物301的许多其他的方法，诸如使用温度计、具有螺线管的电子器件和磁铁等。如图3(A)所示，当通道202-1、202-2、
202-3,201-1,201-2和201-3中没有填充诸如水、空气和油之类的透明流体时，通道是收缩的；因此，柱状物301没有在Z方向上被抬高。如图3(B)所示，当通道202-1、202-2、202-3、
201-1,201-2和201-3中填充了诸如水、空气和油之类的透明流体时，通道是膨胀的；作为通道膨胀的结果，柱状物301在Z方向上被抬高。柱状物301的升高形成图2所示的凸起区域204。
[0021]矩阵或者通道中透明流体的选择由很多因素驱使，诸如活化的性质、经济因素和生态因素。例如，为了使透明流体在体积上增加，泵比单一热源更昂贵。如果透明流体是水或者油，那么推送流体的机制可以由如图所示在X-Y平面的m和n(例如，800和600)个开关来控制。如果层103的分辨率是800 X 600，那么需要1400个开关；这种数量的开关是非常节省的。与电子阀和晶体管相比，物理阀很容易失效但它们更便宜。在使用蜡(如现代温度计中所用的)的示例中，当加热时材料膨胀。如果对于温度的联合膨胀可以被调整得足够好以迫使柱状物升高，可以将热源定位在网格上的每一个点(例如，240000)或者沿着X和Y轴(例如，1400)。热源可以是如现代LED (发光二极管)这样便宜的东西或者通过弯曲已知具有压电属性的晶体(诸如石英晶体)产生的压电火花。
[0022]图4示出了根据本发明的一个实施例的图示用于在电子设备的传统屏幕上提供三维触觉的装置400的层的示图。装置400包括作为电子设备的层401、作为电子设备的传统屏幕的层402、和在传统屏幕之上的层403。层403包括图2所示的mXn个重叠通道的网格；在X-Y平面，mXn个通道的网格使用流体填充并且由软件控制在层401中。当一个或者多个所选择的通道沿着Z方向被迫升高时，一个或者多个区域在Z方向上被升高。图4示出了凸起区域404。层401，或者电子设备，是智能电话、收音机装置、GPS装置、恒温器或者具有传统显示器(而不是图1所示的触摸显示器)的任何电子设备。在图4中，作为示例显示了传统的计算机监视器。为了通过使用触觉来增强视觉以允许用户更好地感受传统显示器所显示的对象的目的，装置的应用可以用于提供三维表面的感觉。
[0023]层402(或者传统显示器)可以是如在传统显示器中更普遍的以垂直面为方向的(如图4所示)，或者可以以水平面为方向的。在层402 (或者传统显示器)以垂直面为方向的情况下，在参考图3的之前段落中所描述的收缩由于重力效应可能是无效的；因此，需要额外的部件，诸如使柱状物(如图3所示)回到未膨胀的位置的传统的弹簧或者传统的磁力法。
[0024]已经描述了可调半导体设备的优选的实施例(其意图在于说明性的而非限制性的)，应当注意，本领域的技术人员根据上述教导可以做出修改和变体。因此应当理解，可以在所公开的特定实施例中做出改变，这些改变属于由所附的权利要求书概述的本发明的范围内。
【主权项】
1.一种用于电子设备的触摸屏上的虚拟按键的物理存在的装置，包括: 在所述触摸屏的平面之上的第一层，所述第一层包括第一管状通道和第二管状通道的网格，所述第一管状通道基本上正交于所述第二管状通道； 在所述第一层之上的第二层，所述第二层包括实体柱，所述实体柱被定位在所述第一管状通道和所述第二管状通道的交汇处； 其中所述第一管状通道中的各管状通道和所述第二管状通道中的各管状通道能够在基本上正交于所述平面的方向上增加维度；并且 其中当所述第一管状通道中的至少一个子集和所述第二管状通道中的至少一个子集在基本上正交于所述平面的所述方向上增加所述维度时，所述实体柱的至少一个子集在基本上正交于所述平面的方向上凸起以便形成所述虚拟按键的所述物理存在。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述实体柱是矩形的柱状物。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述实体柱是透明的。
4.根据权利要求1所述的装置，其中通过将流体填入所述第一管状通道中的所述各管状通道和所述第二管状通道中的所述各管状通道来增加所述维度。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述流体由阀门控制，所述阀门被连接至所述第一管状通道中的所述各管状通道和所述第二管状通道中的所述各管状通道，并且所述阀门由所述电子设备的软件控制。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述流体是透明的。
7.根据权利要求1所述的装置，其中通过使用热源加热在所述第一管状通道中的所述各管状通道中和在所述第二管状通道中的所述各管状通道中的流体来增加所述维度。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述热源被定位在所述第一通道和所述第二通道的交汇处。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述热源由所述电子设备的软件控制。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述热源是发光二极管(LED)。
11.根据权利要求7所述的装置，其中所述热源是通过弯曲具有压电属性的晶体产生的压电火花。
【专利摘要】一种提供电子设备的触摸屏上的虚拟按键的物理存在的装置。该装置包括两层。底层是形成沿着x和y轴的矩阵的一组通道。顶层包括小的透明的柱状物的矩阵。当用户界面显示图像时，比如按钮，被映射至屏幕上按钮的位置的相应的x和y坐标是膨胀的。体积上的改变迫使柱状物的子集在正交于屏幕的平面的方向上升高。当至少一个透明的柱状物升高时，当显示器幕的表面变得凸起以便随着手指在表面上移动而产生触摸的感觉时，屏幕上显示的虚拟按键的图像呈现物理存在。
【IPC分类】G06F3-041
【公开号】CN104850256
【申请号】CN201510079746
【发明人】R·W·小拉根, E·蔡, 袁悦
【申请人】联想企业解决方案(新加坡)有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年2月13日
【公告号】US20150234485