用于触摸表面的压电致动虚拟按钮的制作方法
【专利说明】用于触摸表面的压电致动虚拟按钮
[0001]背景
[0002]在触敏屏幕领域中，触摸致动通过人类触摸(因为人体具有已知的电容)与屏幕之间的电容式交互来实现是已知的。屏幕中的电容式传感器能够检测到不同于空气的轻微电容变化。结果，电容式传感器能够检测到邻近度、位置、移位等。
[0003]然而，采用电容技术来致动触摸屏表面上的“按钮”往往可能具有某些挑战。例如，电容式按钮可能往往感觉到不同于对于其致动具有“上”和“下”感觉的真实机械按钮。电容式按钮还可具有大量“假”读取一即，它们可能向系统(其检测触摸并解释其含义)糟糕地指示用户旨在按压屏幕上的虚拟按钮。
[0004]概述
[0005]以下提供了本创新的简化概述，以提供对本创新的某些方面的基本理解。该概述不是权利要求主题的广泛概览。既不是要标识所要求保护的主题的要点或关键性元素，也不是要详细描述本发明的范围。唯一的目的是以简化形式呈现所要求保护的主题的某些概念，作为稍后呈现的比较详细的描述的前奏。
[0006]创建包括压电结构的触敏表面结构的系统和方法，该压电结构与可变形表面通信以使得该压电结构或者任何合适的压力感测设备能够感测到来自可变形表面上的触摸的压力并将该压力信号传递给致动电路。致动电路在接收到合适的压力信号之际向压电结构发送压电致动信号。在接收到压电致动信号之际，该压电结构能够向可变形表面传递足以使一个人的手指感觉到“点击”和/或触感的机械信号。在一个实施例中，压电致动信号包括足以使压电结构传递点击和/或触感的第一缓慢充电部分以及第二快速放电部分。
[0007]在一个实施例中，公开了压电致动结构，所述结构包括:可变形层；压电层，所述压电层机械地匹配到所述可变形层；其中所述压电层(或合适的压力感测设备)能够感测施加给所述可变形层的压力；并且其中所述压电层能够响应于所述压力来向所述可变形层传送触觉响应。
[0008]在另一实施例中，公开了一种用于致动压电致动结构的方法，所述压电致动结构包括压电层、可变形层、压力感测设备，所述压电层机械地匹配到所述可变形层，该方法包括:接收施加给所述可变形层的第一压力；将所述第一压力传递给所述压力感测设备；将压力检测信号发送到感测电路；响应于所述压力检测信号，将压电致动信号从致动电路发送到所述压电层；以及响应于所述压电致动信号来通过移动所述压电层向所述可变形层传递机械信号。
[0009]在又一实施例中，触敏表面结构包括:触敏表面，所述触敏表面进一步包括可变形层；压电层，所述压电层与所述可变形层进行机械通信；压力感测设备，使得所需量的第一压力足以使所述压力感测设备发送第一压力感测信号；感测电路，所述感测电路与所述压力感测设备进行电通信，并且其中所述感测电路能够检测所述第一电感测信号；以及压电致动电路，所述压电致动电路与所述感测电路和所述压电层进行电通信，并且其中压电致动电路能够在接收到来自所述感测电路的压力感测信号之际向所述压电层发送压电致动信号。
[0010]当与本申请中呈现的附图结合阅读时，在下面的详细描述中呈现了本系统的其它特征和方面。
[0011]附图简述
[0012]在附图中所参考的图例中说明了示例实施例。其目的是应认为在此公开的实施例和图例是解说性的，而不是限制性的。
[0013]图1A和IB是如根据本申请的原理来制造的匹配到触敏表面上的可变形层的压电致动结构的两个实施例。
[0014]图2A和2B描绘了如根据本申请的原理来制造的可满足触敏表面的压电致动器结构的两个其他实施例。
[0015]图3A描绘了如在悬臂构造中制造的压电结构的一个实施例。
[0016]图3B描绘了压电结构的一个实施例的力对照移位的图示。
[0017]图4A和4B描绘了用于包括压电结构和电容感测结构的结构的控制线的两个实施例。
[0018]图5A和5B描绘了如根据本申请的原理来制造的信号驱动压电结构的波形的两个实施例。
[0019]图6是压电感测电路的一个实施例。
[0020]图7是压电驱动电路的一个实施例。
[0021]图8是与压电驱动电路和压电元件通信的压电控制器的一个实施例。
[0022]详细描述
[0023]如此处所使用的，术语“组件”、“系统”、“界面”等旨在指计算机相关实体，或者是硬件、软件(比如在执行中的)，和/或是固件。例如，组件可以是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行的、程序和/或计算机。借助示例，运行在服务器上的应用和服务器两者均可以是组件。一个或多个组件可留驻在进程中，并且组件可位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。
[0024]参照附图描述所要求保护的主题事项，其中相同的附图标记贯穿全文地用来表示相同的要素。在下面的描述中，出于解释目的阐述了众多具体细节以便提供对主题创新的透彻理解。但是显而易见的是，没有这些具体细节也可实现权利要求的主题事项。在其他实例中，以框图形式示出公知的结构和设备以便于描述主题创新。
[0025]序言
[0026]在本系统中的许多实施例中，压电致动弯曲件可用于提供合适的虚拟按钮致动。在优选实施例中，“压电”可以指采用压电陶瓷材料(例如，PZT)的弯曲件，但它也可以指采用其他压电陶瓷材料(诸如电活性聚合物或机电聚合物)的弯曲件。弯曲件可以是便于应用(例如，触敏平板上的主页按钮、虚拟按钮等)的任何形式(例如，条、盘或任何其他所需形状)。在许多实施例中，此类压电致动弯曲件可以机械地匹配(例如，通过支承结构等来胶合、附连)到可以适当弯曲的触摸表面(例如，薄玻璃、塑料等)的表面，以模拟“按键开关”、机械按钮或某一其他触感。
[0027]此类压电致动按钮和/或弯曲件能够感测手指压力和/或位置一用于例如感测用户的有意按钮致动和/或防止无意按钮致动。在其他实施例中，采用一个或多个电容式传感器(除了压电致动弯曲件/按钮之外)来帮助感测手指位置、压力和运动以降低此类假肯定(即，无法检测到无意用户致动)和假否定(即，无法检测到有意用户致动)的发生率是可能的。
[0028]在其他实施例中，除了来自压电层和/或结构的压力感测之外，结合其他感测设备一例如，力敏电阻器(FSR)、压电阻元件、电容感测和/或本领域内已知的任何其他设备、装置和/或方法也是可能的。这些压力感测设备可以与本文提及的压电结构相结合一并且可以以任何可能的组合使用。事实上，一个实施例可以是用不基于压电的结构来感测压力(即使压电结构自身能够感测压力)。这可以满足本申请的目的(对于本文公开的许多实施例压力感测能力是可能的)。
[0029]在其他实施例中，使用定向传感器来告知系统(例如，使用此类触摸屏的智能电话或平板)按钮按压何时是有效或无效的是可能的。还可期望使得系统允许数字笔/铅笔在此类数字笔/铅笔正在使用时禁用和防止致动。
[0030]压电致动结构的实施例
[0031]图1A和IB是匹配到可变形层(102’、102，诸如在触敏表面上)的压电致动结构(104M04)的两个可能实施例(分别为100’和100)。如图所示，压电致动结构可包括单层(104’ )或多层(104)结构，这取决于各种因素，包括将压电结构机械匹配到可变形层(102M02)的方式。在该实施例中，实现与粘结层106的合适的机械匹配是可能的。粘结层106将压电致动器108粘接到可变形层102。可变形层(102’、102)可包括玻璃(例如，“大猩猩玻璃”)或适用于透明显示的某一透明/半透明塑料层。
[0032]在一个实施例中，可变形层(102’、102)应具有合适的厚度(例如，取决于所使用的材料)，以使得平均凹陷(例如，用户按压手指)允许合适的变形112以允许被传感器和/或电路检测到，如将在文本中讨论的。
[0033]图2A和2B是可满足触敏表面200的合适的压电致动器结构(分别为200’和200)的其他实施例。如同图1，如果将要采用压力感测，则可变形层(202’、202)在通过压电层(204’、204)且通过来自用户的触摸致动之际提供合适的变形/偏转。压电层(204’、204)可以如前通过任何已知的机械匹配(例如，粘结、胶合、化学粘接、机械固定等)机械地匹配到可变形层(202 ’、202)，或者仅仅被定位成特别是在其中心点按压。
[0034]在图1A中，压电层204’也经由按压件结构206’ (其也可以传递来自