动态触觉接口的制作方法
【专利说明】动态触觉接口
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年9月6日提交的美国临时申请第61/874,902号的利益，该临时申请通过该引用以其整体并入。
[0003]本申请涉及于2012年3月7日提交的美国申请第13/414,589号；2010年I月5日提交的美国申请第12/652,708号；2012年5月25日提交的美国申请第13/481,676号;2013年11月15日提交的美国申请第14/081，519号；以及2013年5月16日提交的美国申请第13/896，098号，所有这些申请通过该引用以其整体并入。
技术领域
[0004]本发明总体上涉及触敏显示器的领域，并且更具体地涉及用于触敏显示器的动态角虫觉接口(dynamic tactile interface)。
[0005]附图简述
[0006]图1A和图1B是根据本发明的动态触觉接口的示意图；
[0007]图2A与图2B是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0008]图3A与图3B是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0009]图4A与图4B是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0010]图5A与图5B是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0011]图6是动态触觉接口的一种变型的不意图；
[0012]图7是动态触觉接口的一种变型的不意图；
[0013]图8A与图8B是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0014]图9A与图9B是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0015]图1OA与图1OB是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0016]图1lA与图1lB是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0017]图12A、12B，以及图12C是动态触觉接口的一种变型的示意图；
[0018]图13A-13F是动态触觉接口的变型的示意图；
[0019]图14A、14B，以及图14C是动态触觉接口的变型的示意图；
[0020]图15A、15B，以及15C是动态触觉接口的变型的示意图；
[0021]图16A与图16B是动态触觉接口的变型的示意图；
[0022]图17A与图17B是动态触觉接口的变型的示意图；
[0023]图18是动态触觉接口的变型的不意图；以及
[0024]图19是动态触觉接口的变型的示意图。
[0025]优选实施方案的描述
[0026]本发明的优选实施方案的下面的描述并不旨在将本发明限于这些优选的实施方案，而是使本领域的任何技术人员能够做出和使用本发明。
[0027]1.动态触觉接口
[0028]动态触觉接口包括:基板110，该基板110包括流体管道116，邻近该流体管道116的支架118，以及流体地联接至该流体管道116的流体通道114;包括远侧端和近侧端的翼片111，该翼片111横跨流体管道116延伸，且该翼片111在近侧端处铰接至基板110;触觉层120，其包括联接至基板110的周界区域124和邻近该周界区域124并且布置在翼片111之上的可变形区域122，以及与基板110相对的触觉表面126;和使流体位移至流体通道114中且穿过流体管道116以将可变形区域122从收缩状态(retracted setting)变换到膨胀状态(expanded setting)的位移设备，翼片111的远侧端在收缩状态中接合支架118，且在膨胀状态中翼片111的远侧端离开支架118抬升以及可变形区域122界定与周界区域124触觉地可区别的形态。
[0029]动态触觉接口的变型还包括传感器，该传感器联接至基板110并且根据在触觉表面126上的输入输出信号。
[0030]图16A和图16B中示出的动态触觉接口的另一种变型包括:基板110，该基板110包括流体管道116，邻近该流体管道116的支架118，以及流体地联接至该流体管道116的流体通道114;包括远侧端和近侧端的翼片111，该翼片111横跨流体管道116延伸并且在近侧端处铰接至基板110;触觉层120，其包括联接至基板110的周界区域124和邻近该周界区域124并且布置在翼片111之上的可变形区域122，以及与基板110相对的触觉表面126;将流体位移至流体通道114中且穿过流体管道116以将可变形区域122从收缩状态变换到膨胀状态的位移设备，翼片111的远侧端在齐平的膨胀状态中接合支架118，并且翼片111的远侧端在支架118的下方，且可变形区域122在按下收缩的状态中界定与周界区域124触觉地可区别的形态;和传感器，该传感器联接至基板110并且根据触觉表面126上的输入输出信号。
[0031]2.应用
[0032]动态触觉接口可以界定可变形区域122，可变形区域122可以选择性地膨胀和收缩以在触觉表面126上提供间歇的触觉指引，例如用于使用者与包含该动态触觉接口的计算设备进行交互。例如，动态触觉接口可以集成至或应用在智能电话、平板电脑、个人数据助理(PDA)，个人音乐播放器(例如，MP3)、手表、可穿戴设备，或其它移动计算设备的触摸屏上以选择性地和间歇性地表示与呈现在邻近的显示器上的输入按键大体上对齐的物理硬键(例如，圆形按钮或矩形按钮)，例如，与呈现在邻近的显示器上的键盘的字母数字字符对齐的物理硬键。动态触觉接口可以类似地应用到或并入至汽车的控制台、机床的控制面板、立体声系统、恒温器、住宅照明控制，或任何其它的控制系统或计算设备，以为将输入供给至系统或设备中的使用者提供触觉指引。动态触觉接口可以另外地或可选地通过使用横跨该触觉表面126的大体上小面积的一个或多个可变形区域用于改变横跨触觉表面126的一部分的纹理。
[0033]该动态触觉接口可以应用到显示器上或集成至显示器中。动态触觉接口可以是大体上透明的，例如在美国专利申请第13/414,589号中所描述的，该专利申请通过该引用以其整体并入。在该实现中，动态触觉接口还可以设置一个或多个可变形区域的竖直位置(例如，超出周界区域124的高度)以改变该动态触觉接口的光学，以用于从显示器输出光。该动态触觉接口还可以设置一个或多个可变形区域的竖直位置以横跨触觉表面126提供明显的触觉地可辨别的特征。
[0034]通常，动态触觉接口的位移设备130将流体位移至流体通道114中且从流体通道114移出，以使动态触觉接口的可变形区域122在收缩状态与膨胀状态之间变换。在一个实现中，可变形区域122在收缩状态中可以大体上与邻近的周界区域124齐平，使得表面几何形状在收缩状态中横跨可变形区域122与周界区域124大体上是连续的(例如，平坦的、平面的、光滑的)。在该实现中，位移至流体通道114中的流体可以使可变形区域122膨胀，从而在膨胀状态中使可变形区域122升高超出周界区域124。在另一个实现中，可变形区域122在膨胀状态中可以大体上与邻近的周界区域124齐平，且在收缩状态中偏移到周界区域124下方。
[0035]翼片111可以从基板110延伸，通过铰链联接至基板的翼片将翼片111的近侧端连接至基板110。翼片111还可以联接至可变形区域122，使得当可变形区域122在膨胀状态与收缩状态之间变换时，翼片111可以远离支架118枢转。例如，流体管道116内的流体压力可以推动翼片111远离流体管道116与支架118，使得翼片111的远侧端以一定的角度升高超出支架118。翼片111在膨胀状态中支撑可变形区域122。因此，在膨胀状态中，触觉层120可以在翼片111的远侧端之上伸展，从而横跨可变形区域122的一部分产生触觉地可辨别“尖头”或边缘。在收缩状态中，翼片111可以放置在支架118上，使得可变形区域122可以处于与周界区域124齐平。支架118可以支撑翼片111，且因此翼片111在收缩状态中可以支撑可变形区域122。因此，在收缩状态中，触觉层120可以横跨周界区域与可变形区域作为无缝的、光滑的，和连续的显现给(触觉地和光学地)使用者。因此，当可变形区域122在收缩状态中且与周界区域124大体上齐平时，翼片111可以用作触觉层120下方的支撑表面以大体上减轻触觉地可识别的异常(例如，流体管道116的边缘)。翼片111在膨胀状态中还可以用于改变或控制可变形区域122的形态或形状。
[0036]因此，动态触觉接口可以在收缩状态与膨胀状态之间能够选择性地或间歇性地使一个或多个可变形区域变形，以为与所连接的计算设备，例如智能电话或平板电脑互动的使用者提供触觉(例如，触感)指引。
[0037]3.基板
[0038]基板110包括流体管道116、邻近流体管道116的支架118，以及流体地联接至流体管道116的流体通道114。通常，基板110用于支撑触觉层120且用于界定流体管道116，穿过流体管道116流体在触觉层120的可变形区域122往返行进(经由流体通道114和流体管道116)以使可变形区域122能够膨胀和收缩。
[0039]基板110可以大体上是透明的或半透明的。例如，在一个实现中，其中，动态触觉接口包括显示器或联接至显示器，基板110可以是大体上透明的且从邻近的显示器传输光输出。基板110可以是PMMA、丙烯酸，和/或任何其它合适的透明或半透明材料。可选地，基板110可以是不透明的，或其它方式的是大体上不透明的或半透明的。
[0040]基板110可以界定(或与触觉层、显示器等配合以界定)流体管道116，流体管道116将流体从流体通道114连通至触觉层的可变形区域122。流体管道116可以大体上对应于(例如，邻近)触觉层的可变形区域122。流体管道116可以机械加工、模制、冲压、蚀刻等到基板110或穿过基板110，并且可以流体地联接至流体通道114、位移设备130，以及可变形区域122。与流体通道114相交的孔可以界定流体管道116，使得流体可以从流体通道114连通至可变形层以使可变形区域122(邻近流体管道116)在膨胀状态与收缩状态之间变换。流体管道116的轴线可以是基板110的表面的法线，可以与基板110的表面不垂直，流体管道116可以具有非均匀的横截面，和/或任何其它形状或几何形状。
[0041]基板110在流体管道116内可以界定支架118。支架118可以从流体管道116的边界延伸至流体管道116中。基板110可以界定支架118，支架118与流体管道116的孔物理地共同延伸，其中，支架118从流体管道116的与翼片111相对的孔偏移。可选地，支架118可以界定基板110中的掣子和流体管道116的边界。支架118可以界定方形肩、曲线肩，或任何其它形式的凸台。如图4A与图4B中所示出的，支架118还可以围绕例如以围绕流体管道116的中心孔的沉孔或埋头孔的形式的孔延伸。如图3A与图3B中所示出的，流体管道116还可以界定一组孔，且翼片111可以覆盖该组孔。基板110可以界定支架118使得支架118可以从下方或从上方支撑翼片111。例如，支架118可以支撑翼片111和触觉层120，使得可变形区域122在收缩状态中与周界区域124平齐，且大体上阻止支架118的朝内变形，且阻止可变形区域122进入到流体管道116中。
[0042]在动态触觉接口的变型中，支架118可以形成支撑件，该支撑件大体上阻止翼片111从凹下的收缩状态旋转至偏移超出周界区域124的位置。例如，在凹下的收缩状态中，翼片111可以延伸至流体管道116中并且在周界区域124下方。在该示例中，在齐平的膨胀状态中，支架118可以阻止翼片111与可变形区域122超过平齐的周界区域124延伸。因此，支架118可以将翼片111保持在流体管道116内。
[0043]基板110可以界定(或与传感器、显示器等配合界定)流体通道114，流体通道114穿过或横跨基板110将流体连通至流体管道116。例如，流体通道114可以例如以开放的沟槽或一组平行的开放沟槽的形式加工或冲压到基板110的与附接表面112相对的背面。开放沟槽然后可以使用基板背层、传感器，和/或显示器来闭合以形成流体通道114。与开放沟槽相交且穿过附接表面112的孔可以界定流体管道116，使得流体可以从流体通道114连通至可变形层以使可变形区域122(邻近流体管道116)在膨胀状态与收缩状态之间变换。流体管道116的轴线可以是附接表面112的法线，可以与附接表面112不垂直，流体管道116可以具有非均匀的横截面，和/或任何其它形状或几何形状。同样地，流体通道114可以是附接表面112的法线，可以与附接表面112不垂直，可以具有非均匀的横截面，和/或任何其它形状或几何形状。然而，流体通道114与流体管道116可以任何其它合适的方式形成，且可以具有任何其它的几何形状。
[0044]基板110的附接表面112用于保持(例如，约束、结合，和/或维持触觉层120的周界区域124的位置)持触觉层120的周界区域124。在一个实现中，基板110横跨附接表面