电子设备和用于为电子设备提供触觉输出的触觉结构的制作方法

电子设备和用于为电子设备提供触觉输出的触觉结构的制作方法
【专利摘要】本文公开了电子设备和用于为电子设备提供触觉输出的触觉结构。在一些实施例中，所述电子设备包括被构造为在第一方向上移动的致动器。所述电子设备还包括耦接到致动器的基板。当致动器在第一方向上移动时，基板或基板的一部分由于耦接到致动器而在第二方向上移动。在一些实施方式中，基板的移动垂直于致动器的移动。
【专利说明】电子设备和用于为电子设备提供触觉输出的触觉结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是20 15年4月17日提交的名称为“Contract ing and ElongatingMaterials for Providing Input and Output for an Electronic Device，，的美国临时专利申请N0.62/149 ,284、2015年4月24 日提交的名称为 “Contracting and ElongatingMaterials for Providing Input and Output for an Electronic Device，，的美国临时专利申请N0.62/152,400以及2015年9月30日提交的名称为“Contracting and ElongatingMaterials for Providing Input and Output for an Electronic Device，，的美国临时专利申请N0.62/235，445的非临时专利申请，并要求上述申请的权益，在此其每一个的公开内容均通过引用全部并入本文。
技术领域
[0003]本公开主要涉及使用多种材料为电子设备提供输入和输出。更具体地，本公开针对使用压电材料或电活性聚合物为电子设备接收输入并提供触觉输出。
【背景技术】
[0004]当今社会，电子设备非常普遍。示例性的电子设备包括蜂窝电话、平板电脑、个人数字助理等。这些电子设备中的一些包括向个人通知感兴趣的特定项目的能力。例如，电子设备可以向个人通知来电、收到电子消息、感兴趣的新闻故事等等。
[0005]在一些情况下，当接收到通知时，电子设备向个人提供触觉通知。触觉通知可以包括引起个人对感兴趣的项目的注意的振动输出。可以通过利用振动马达或摇动马达的致动器来提供触觉输出。
【实用新型内容】
[0006]本文公开了用于在电子设备上提供触感或触觉输出的方法和系统。在一些实施例中，电子设备包括被构造为在第一方向上移动的致动器。所述电子设备还包括耦接到致动器的基板。当致动器在第一方向上移动时，基板或基板的一部分由于耦接到致动器而在第二方向上移动。在一些实施方式中，基板的移动垂直于致动器的移动。
[0007]还公开了一种具有第一致动器和第二致动器的电子设备。在这种特定的实施方式中，第一致动器在第一位置处耦接到基板。第一致动器被构造为在第一方向上移动。所述电子设备还包括在与第一位置不同的第二位置处耦接到基板的第二致动器。与第一致动器一样，第二致动器被构造为在所述第一方向上移动。当第一致动器或第二致动器、或者第一致动器与第二致动器两者的组合在第一方向上移动时，基板被构造为在第二方向上移动。基板在第二方向上的移动致使在电子设备表面上的第一位置和第二位置中的一个或多个处的触觉输出。
[0008]还公开了一种用于提供电子设备上的触觉输出的方法。在一些实施方式中，所述方法包括向第一致动器施加第一输入信号，致使第一致动器在第一方向上移动。响应于第一致动器在第一方向上的移动，耦接到第一致动器的基板在第二方向上移动。基板在第二方向上的移动致使触觉输出。
[0009]还公开了一种用于电子设备的触觉结构。所述触觉结构为电子设备提供触觉输出。所述触觉结构包括致动器，耦接到致动器的第一侧的第一电极，以及耦接到致动器的第二侧的第二电极。所述触觉结构还包括分别耦接到第一电极和第二电极的第一基校和第二基板。当向致动器施加激励时，第一基板和第二基板偏移(deflect)。第一基板和第二基板的偏移为电子设备引起触觉输出。
[0010]还公开了一种具有防护玻璃、触觉结构以及力感测元件的电子设备。所述触觉结构可操作来使防护玻璃偏移。当防护玻璃偏移时，用户可以察觉到触觉输出。力感测元件可操作来检测在防护玻璃上提供的力的量。
【附图说明】
[0011]结合附图，通过以下详细描述将容易地理解本公开，其中，相同的附图标记指定相似的结构元件，并且其中:
[0012]图1A示出了可以并入提供触觉输出的触觉结构及检测接收到的力的量的力感测元件的示例性电子设备；
[0013]图1B示出了可以并入提供触觉输出的触觉结构及检测接收到的力的量的力感测元件的另一示例性电子设备；
[0014]图1C示出了可以并入提供触觉输出的触觉结构及检测接收到的力的量的力感测元件的又一示例性电子设备；
[0015]图2A示出了处于非激活状态的用于电子设备的示例性触觉结构；
[0016]图2B示出了处于激活状态的图2A中的示例性触觉结构，其在触觉结构的基板中包括弯曲或偏移；
[0017]图3A示出了处于非激活状态的用于电子设备的另一示例性触觉结构；
[0018]图3B示出了处于激活状态的图3A中的示例性触觉结构，其在触觉结构的基板中包括弯曲或偏移；
[0019]图4A示出了触觉结构的第一构造，其中触觉结构的致动器在中性轴以下；
[0020]图4B示出了触觉结构的第二构造，其中触觉结构的致动器在中性轴以上；
[0021]图5A示出了用于电子设备的另一示例性触觉结构；
[0022]图5B示出了处于第一偏移状态的图5A中的示例性触觉结构；
[0023]图5C示出了处于第二偏移状态的图5A中的示例性触觉结构；
[0024]图6A不出了具有与电子设备的防护玻璃親接的触觉结构的电子设备；
[0025]图6B示出了具有与电子设备的支承结构耦接的触觉结构的电子设备；
[0026]图6C示出了具有与电子设备的显示器耦接的触觉结构的电子设备；
[0027]图7A示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的触觉结构的第一示例性布局；
[0028]图7B示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第二示例性布局；
[0029]图7C示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第三示例性布局；
[0030]图7D示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第四示例性布局；
[0031]图7E示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第五示例性布局；
[0032]图7F示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第六示例性布局；
[0033]图7G示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第七示例性布局；
[0034]图7H示出了可以用于为电子设备提供触觉输出的多个触觉结构的第八示例性布局；
[0035]图8A示出了可以用于触觉结构的基板的第一示例性构造；
[0036]图SB示出了可以用于触觉结构的基板的第二示例性构造；
[0037]图SC示出了可以用于触觉结构的基板的第三示例性构造；
[0038]图9示出了示例性的致动器叠层；
[0039]图10示出了一种用于制造可以在致动器叠层中使用的致动器或致动器阵列的方法;
[0040]图11示出了用于提供触觉输出的示例性方法；
[0041]图12示出了用于监测电子设备的一个或多个操作参数的方法；
[0042]图13示出了并入被布置成第一构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0043]图14示出了并入被布置成第二构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0044]图15示出了并入被布置成第三构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0045]图16示出了并入被布置成第四构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0046]图17示出了并入被布置成第五构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0047]图18示出了并入被布置成第六构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0048]图19示出了并入被布置成第七构造的力感测元件、触觉结构和其它部件的示例性电子设备的剖面图；
[0049]图20A示出了电子设备的多个触觉结构和多个力感测元件的第一示例性布局；
[0050]图20B示出了电子设备的多个触觉结构和多个力感测元件的第二示例性布局；
[0051]图20C示出了电子设备的多个触觉结构和多个力感测元件的第三示例性布局；以及
[0052]图21示出了电子设备的示例性部件。
【具体实施方式】
[0053]现将详细参照附图中所示出的代表性实施例。应当理解，以下描述并非旨在将实施例限制为一个优选的实施例。相反，其旨在覆盖可以包含在由所附权利要求限定的所描述的实施例的精神和范围内的替换、修改和等同物。
[0054]本文描述的实施例针对在电子设备上提供触觉输出。触觉输出可以响应于与电子设备相关联的事件而被提供。这种事件包括，但不限于，按压按钮、与电子设备上正在执行的应用相关联的事件、警报、所显示的图像，收到或发出电子消息、呼入或呼出电话等。
[0055]然而，与传统的利用振动或摆动马达的触觉致动器不同，本公开的触觉输出由触觉结构提供。所述触觉结构可以包括耦接到基板的致动器。所述致动器被构造为在第一方向上移动，从而致使基板在第二方向上移动。随着基板在第二方向上移动，在电子设备的表面上提供了触觉输出。
[0056]如以下将要描述的，其上提供有触觉输出的表面可以是电子设备的壳体。在另一实施方式中，可以在电子设备的防护玻璃或显示器上提供触觉输出。也可以在电子设备的输入元件、显示器、输出元件或其它结构之上或之下提供触觉输出。
[0057]本文所描述的触觉结构的致动器可以变形或以其它方式改变形状。当致动器改变其形状时，致动器的一个或多个尺寸可以改变。这种改变导致与致动器耦接的基板也可以变形或以其它方式改变形状。例如，随着致动器移动或以其它方式改变其形状和/或尺寸，致动器中的改变所引起的力传递到基板。因此，基板移动和/或偏移，这提供了触觉输出。
[0058]例如，并且如以下将描述的，触觉结构的致动器可以是响应于接收到的电压而弯曲、收缩和/或扩展的压电材料。由于压电材料收缩或扩展，基板可以偏移;例如，平坦的基板可以弓起为凸状或者凹状。以这种方式，基板的移动提供了可以被触摸基板或触摸基板之上或之下的表面的人感觉到的触觉输出。
[0059]在一些实施例中，触觉结构可以包括单个致动器。在另一实施例中，触觉结构可以包括多个致动器(例如，致动器阵列)，其中每个致动器均耦接到触觉结构的基板的不同部分或区。在这种构造中，可以向第一致动器提供第一输入信号，以致使第一致动器提供第一触觉输出，而向第二致动器提供第二输入信号，以致使第二致动器提供第二触觉输出。在其它实施方式中，多个触觉结构(例如，具有单个致动器或多个致动器的那些触觉结构)可以布置成阵列。阵列中的每个触觉结构均可以在不同时间由多种输入信号驱动。
[0060]本公开内容的触觉结构可以放置在或以其它方式耦接到电子设备的各个表面以提供触觉输出。例如，在一些实施方式中，致动器或触觉结构可以耦接到电子设备的显示器的防护玻璃。在其它实施方式中，致动器或触觉结构可以放置在显示器的下面或耦接到电子设备的显示器的一个或多个部件。在又一些其它的实施方式中，触觉结构可以耦接在电子设备的壳体、按钮、触控板或其它输入部件上面、后面，或以其它方式耦接到它们。
[0061]本文所述的触觉结构可以与可能和电子设备相关联或作为电子设备的一部分的带、条带或其它这种配件组合、耦接或以其它方式相关联。在又其它实施例中，触觉结构可以与盖、壳、耳机、显示器、键盘、鼠标或其它这种输入设备相关联或集成。在各个实施方式中，由于触觉结构的致动器在特定方向上改变形状或移动，因此可以提供触觉输出。
[0062]单个触觉结构可以用在电子设备中从而在电子设备上的单个位置处提供触觉输出。单个触觉结构也可以用于在电子设备上的多个位置处提供触觉输出。例如，触觉结构的第一部分可以在电子设备内的第一位置处被驱动，从而在第一位置处提供触觉输出。同样，触觉结构的第二部分可以在电子设备内的第二位置处被驱动，从而在第二位置处提供触觉输出。在其它实施方式中，可以使用多个触觉结构在各个位置处提供触觉输出。
[0063]当使用多个触觉结构时，或者当触觉结构包括可以单独驱动的多个区段时，每个触觉结构的每个致动器或触觉结构的每一区段可以被同时、大致同时或顺序地致动。
[0064]在其它实施方式中，每个触觉结构的每个致动器或触觉致动器的每一区段可以被单独地致动。例如，可以致动第一致动器(或触觉结构的一个区段)而不激活第二致动器(或触觉结构的第二区段)。在其它情况下，触觉结构的每个致动器或各区段可以被选择性地致动以补偿基板在相应位置处的移动。
[0065]例如，如果触觉结构的致动器在第一位置处被致动，触觉结构的基板可以在第一位置处移动。基板在该位置处的移动可以引起在第二位置处的移动(期望的移动或不期望的移动)。照此，第二致动器或触觉结构可以在第二位置处被致动，以补偿、衰减或以其它方式消除基板在第二位置处的移动。以这种方式，选择性的致动可以更有效地使反馈定位在第一位置处。在其它情况下，第二致动器可以在第二位置处被致动，从而增强在第一位置和/或第二位置处的触觉结构的触觉输出。
[0066]电子设备的触觉结构或致动器的致动可以被调谐到与所耦接的结构共振。例如，如果触觉结构耦接到显示器或显示器的防护玻璃，那么致动器可以被调谐到与防护玻璃或显示器共振，从而增加所提供的触觉输出的影响或可察觉性。
[0067]触觉结构也可以配合力感测元件使用。例如，触觉结构和力感测元件可以并入到单个电子设备中。由此，力感测元件可以操作来检测电子设备的表面上接收到的力输入，并且触觉结构可以在电子设备的表面上提供触觉输出。
[0068]以下将参照图1A-21讨论这些和其它实施例。然而，本领域技术人员将容易理解，本文参照附图所给出的详细描述仅用于解释目的，而不应被解释为限制。
[0069]图1A示出了根据本公开的一个或多个实施例的可以并入触觉结构和力感测元件的示例性电子设备100。所述触觉结构可以为电子设备100提供触觉输出，并且力感测元件可以检测由电子设备100的表面或输入机构接收到的或以其它方式在其上提供的力的量。如图1A所示，电子设备100可以是平板计算设备。在其它实施方式中，电子设备100可以为手机，如图1B所示。电子设备100也可以为膝上型计算机，如图1C所示。虽然图1A-1C示出了不同的电子设备100，但相同的附图标记用于指定类似的部件。例如，每个电子设备100可以包括显示器。照此，附图标记110用于指定每个电子设备100的显示器。
[0070]虽然在附图中示出并在以下描述了具体的电子设备，但本文所描述的触觉结构和力感测元件可以用于各种电子设备，包括但不局限于，计时设备、健康监测设备、可穿戴电子设备、输入设备、台式计算机、电子眼镜等。虽然捉到了各种电子设备，但本公开的触觉结构和力感测元件也可以与其它产品配合使用并与各种材料结合。
[0071]电子设备100可以包括显示器110、壳体120，以及一个或多个输入机构130。如以下所述，显示器110、壳体120和一个或多个输入机构130每个均可以耦接到触觉结构，从而直接在每个部件上提供触觉输出。例如，触觉结构可以耦接到显示器110和/或显示器110的防护玻璃。因此，当致动器致使触觉结构移动时，显示器110也移动，从而提供了触觉输出。
[0072]在一些实施例中，显示器110可以是检测并测量显示器110的表面上的触摸位置的触敏显示器。因此，当触摸传感器检测到触摸的位置时，电子信号可以驱动位于所检测到位置处的一个或多个触觉结构，从而引起在该位置处的触觉输出。触摸传感器可以是相对于显示器110或电子设备100的显示叠层设置的基于电容的触摸传感器。虽然公开了基于电容的触摸传感器，但也可以使用其它传感器。
[0073]电子设备100还可以包括使用力传感器检测并测量电子设备100的表面上触摸力的大小的力感测元件。所述表面例如可以是显示器110、触控板(图1C)或一些其它输入设备或表面。
[0074]本公开的触觉结构可以与触摸传感器或力传感器结合或以其它方式集成，并可以提供输入和输出能力两者。例如，触觉结构可以在任何检测到的触摸输入位置处或其附近提供触觉输出。触觉结构还可以根据所检测到的力的量而提供多种类型的触觉输出。此外，触觉结构可以用于检测接收到的输入，诸如将在以下所述的。
[0075]电子设备100可以包括包围电子设备100的一个或多个部件的壳体120。壳体120还可以耦接到致动器或触觉结构。例如，如图1C中所示，一个或多个触觉结构140可以耦接到电子设备100的壳体120。当触觉结构140的致动器被驱动时，可以在壳体120上提供触觉输出。
[0076]触觉结构140也可以与输入机构130配合使用或与其耦接。例如，一个或多个触觉结构140可以耦接到计算设备(例如，膝上型计算机、平板计算机、台式计算机等)的触控板和/或力敏输入设备，如图1C所示。
[0077]本文所公开的触觉结构140也可以代替输入机构130而使用，或作为附加输入机构。例如，触觉结构140可以用作输入设备。在这种实施方式中，输入机构130可以与电子设备100的任何部分或零件集成。例如，触觉结构140可以放置在电子设备100的壳体120、防护玻璃和/或显示器110的上方、下方或以其它方式与上述部件集成。
[0078]响应于在触觉结构140的位置处或附近接收到的压缩力，触觉结构140可以生成可由电子设备100的电子部件测量的电荷或电流。处理元件可以感测这种电荷并接受其作为输入。这种输入可以是二进制数(例如，如果电荷或电流超过阈值则计入输入)或是跨连续统(continuum)的变量(例如，所生成的不同的电荷/电流等同于不同的输入或特定类型的输入的差值)。
[0079]继续所述示例，触觉结构140所生成的电荷的量可以根据所接收到的输入的类型而变化。例如，如果所生成的或检测到的电流量高于第一阈值，则表示接收了第一类型的触摸输入(例如，快速触摸或按压)。如果所生成的或检测到的电流量高于第二阈值，则表示接收了第二类型的触摸输入(例如，长触摸或按压)。
[0080]触觉结构140也可以与一个或多个力感测元件或一个或多个力传感器配合工作，以确定施加到电子设备100的表面的力的量。此外，触觉结构140可以用于确定接收到的输入的位置，并确定与接收到的输入相关联的一个或多个手势。例如，如果触觉结构或一系列触觉结构检测到触摸输入经过一定时间段并经过在电子设备100的表面上的一定距离，则可以检测到滑动手势。
[0081]根据本公开的一个或多个实施例，图2A示出了处于非激活状态的电子设备的示例性触觉结构200，图2B示出了处于激活状态的图2A中的示例性触觉结构200。触觉结构200可以用于关于图1A-1C示出并描述的示例性电子设备100。
[0082]触觉结构200可以包括基板210和致动机构230。致动机构230可以使用一个或多个连接机构220耦接到基板210 ο基板210可以由玻璃、铝、织物制成，或者可以是电子设备的显示模块或显示叠层的一部分。如之前所讨论的，基板210可以是电子设备的防护玻璃、电子设备的壳体等。虽然针对电子设备具体描述了触觉结构200，但触觉结构200也可以用于其它设备，包括机械设备和电气设备、以及非机械和非电气设备。
[0083]触觉结构200的致动机构230可以是从第一位置移动到第二位置的任何类型的致动器。更具体地，致动机构230可以是在第一方向上移动的或是可以被驱动(例如，使用电流、电压、输入信号或其它电场)的任何致动器。例如，致动器可以收缩，将致动器的第一端部朝向致动器的第二端部移动。致动器可以沿着轴收缩、可以在一个或多个方向上移动一个或两个端部、可以弓起或以其它方式呈现出凸或凹的形状等。在一些实施例中，以大约50Hz-500Hz的频率驱动致动器，但也可以使用其它频率。
[0084]响应于致动机构230在第一方向上的移动，基板210可以移动到第二位置，或者可以在第二方向上移动。第二方向可以垂直于第一方向。更具体地，当基板210以一些方式被约束(例如具有固定的边界)时，基板210可以在第二方向上移动。
[0085]在一些实施例中，基板210的周边或外边缘可以耦接或固定到电子设备的壳体(或其它部分)。由于基板210的周边耦接或以其它方式固定到壳体，因此致动器在第一方向上的移动致使基板210在第二方向上移动。在一些实施方式中，基板210的整个周边并未耦接到所述壳体。相反，基板210的位于致动器的移动中的或以其它方式与所述移动相关联的边缘被固定到壳体。
[0086]致动机构230可以是活塞、螺线管或者移动或以其它方式致使致动机构230或致动机构230的部件移动、扩展或收缩的其它机械设备。响应于致动机构230的移动，与致动机构230耦接的被约束的基板210可以在与致动机构230的移动方向不同的方向上移动。
[0087]例如，如图2B所示，致动机构230在第一方向上的移动致使一个或多个连接机构220移动。连接机构220的移动致使基板210弓起、弯曲或以其它方式偏移。例如，当致动机构230收缩时，连接机构220的移动致使基板210在z方向上偏移。
[0088]当触觉结构200以这种方式偏移时，在电子设备的表面上提供触觉输出。例如，如果触觉结构200被包括作为电子设备的显示器或显示叠层的一部分，基板210的偏移可以将能量传递到显示叠层的顶部，这也致使显示叠层弯曲或偏移。显示叠层的偏移可以由电子设备的用户感觉或察觉到。
[0089]在一些情况下，基板在z方向上的偏移可以大约为10微米或更小。在其它情况下，基板210在z方向上的偏移可以大约为5微米或更小，或者甚至在z方向上可以大约为I微米。在又一个其它的实施方式中，移动范围可以大于10微米，例如，I毫米或更大，或者2毫米或更大。虽然具体提及了在z方向上的位移，但其它实施方式可以使基板在X平面、y平面，和/或在z平面中能够移动。基板210在任何方向上的移动可以提供可以由电子设备的用户感觉或察觉到的触觉输出。
[0090]虽然致动机构230被示出为连接到基板210的两个不同端部，但这不是要求的。在一些实施方式中，致动机构230可以被构造为耦接到基板210的悬臂梁。随着致动机构230被致动，所述梁从第一位置或标称位置移动到第二位置。梁从第一位置到第二位置的移动可以致使基板210弯曲或偏移，如上所述。
[0091]根据本公开的一个或多个实施例，图3A示出了处于非激活状态的电子设备的另一示例性触觉结构300，图3B示出了处于激活状态的图3A中的示例性触觉结构300。如以上所描述的触觉结构200，图3A和图3B所示的触觉结构300包括基板310和耦接到所述基板的致动器320。
[0092]在这一示例中，致动器320可以是压电致动器或可以包括压电材料。在其它实施例中，致动器320可以是电活性聚合物。致动器320也可以由镍钛诺或响应于激励而改变其形状和/或一个或多个尺寸的其它物质制成。
[0093]照此，触觉结构300可以包括耦接至压电材料的一个或多个电极。致动器320也可以使用环氧树脂或其它这类材料耦接到基板310。当将电压施加到电极或致动器320时，致动器320收缩。致动器320的收缩导致基板310在特定方向上偏移、改变形状或移动。例如，如图3B所示，致动器320的收缩导致基板310在z方向上偏移。
[0094]基板310以所述方式的偏移可以向电子设备的用户提供触觉输出。更具体地，随着基板310偏移，电子设备中并入触觉结构300的一个或多个部分也可以偏移。例如，如果触觉结构300是电子设备防护玻璃的一部分或放置在其下方，那么触觉结构300的偏移也导致电子设备的防护玻璃偏移。同样地，如果触觉结构300位于电子设备的壳体或按钮的一部分下方，触觉结构300的偏移也将导致壳体或按钮的所述部分偏移。
[0095]虽然具体提及了基板310的偏移，但致动器320(或图2中的致动机构230)的移动可以致使触觉结构300的基板310从其标称位置移动到基板310呈现凹形的状态。例如，致动器320的扩展或其它这样的移动可以导致基板310呈现凹形。在其它实施例中，可以在致动器320的收缩导致基板310呈现凹形的位置处将致动器320耦接到基板310。
[0096]图4A示出了触觉结构400的第一构造，其中触觉结构400的致动器420位于中性轴430以下。图4B示出了触觉结构400的第二构造，其中触觉结构400的致动器420位于中性轴430以上。如本文所公开的其它触觉结构，触觉结构400包括耦接到致动器420的基板410。致动器420可以是机械改动器、电活性聚合物、压电材料等。致动器420可以使用环氧树脂或其它这种材料耦接到基板410。一个或多个电极也可以耦接至致动器420。如所示出的，将电压、电场或其它激励施加到致动器420时，致动器420可以收缩从而导致基板410偏移。
[0097]基板410可以具有中性轴430。如本文所用的，基板410的中性轴430是基板410不具有纵向应力或应变的轴。此外，基板410弯曲时，在中性轴430处基板410的长度不变化。因此，如果致动器420放置在中性轴430以下，基板410可以如图4A所示偏移或变形。同样地，如果致动器420放置在中性轴430以上，基板410会如图4B所示变形或成凹形。
[0098]在一些实施例中，本公开的触觉结构400可以用于收集能量。例如，当触觉结构400包括压电材料时，压电材料可以形成或以其它方式包括将基板410的弯曲导致的应变或力转换成电能的换能器。因此，每次致动器或触觉结构400被激活，基板410的弯曲运动可以被转换成电能，所述电能随后被存储和/或用于为电子设备的其它部件供电。
[0099]在一些实施例中，多个触觉结构可以组合成单个结构，如图5A-5C所示。当以这样的方式组合时，根据所期望的触觉输出的类型，每个触觉结构可以单独或一齐工作。
[0100]例如，触觉结构500可以包括第一基板510、第一致动器520、应变裂隙530、第二致动器540和第二基板550。第一基板510耦接到第一致动器520。第一个致动器520也可以经由应变裂隙530耦接到第二致动器540。第二致动器540也可以耦接到第二基板550。在一些实施方式中，第三基板(未示出)可以位于第一致动器520和第二致动器540之间。第三基板也可以响应于第一致动器520和/或第二致动器540的致动而弯曲，如将在下文描述的。
[0101]第一基板510和第二基板550中的每一个均可以由相同的材料制成，并可以包括至少一个正电极和至少一个负电极。在其它情况下，基板中的每一个可以由不同的材料制成。例如，每个基板可以是玻璃、塑料、金属、木材或其它这类材料。在另一实施例中，第一基板510是玻璃，而第二基板550是金属。
[0102]第一致动器520和第二致动器540可以是相似类型的致动器。在其它情况下，第一致动器520可以是第一类型的致动器，而第二致动器540是第二类型的致动器。
[0103]应变裂隙530可以是允许第一致动器520和第二致动器540扩展或收缩从而单独地或一齐使各自的基板变形的任何类型的材料。
[0104]在一些实施例中，第一致动器520和第二致动器540中的每一个可以一起工作以提供触觉输出。例如，当将电压施加到第一致动器520时，第一致动器520可以在致使第一基板510变成凸形或以其它方式偏移的方向上移动，如5B所示。同样地，第二致动器540可以在致使第二基板550在与第一基板510相同的方向上偏移或以其它方式弯曲的方向上移动，如5B所示。
[0105]在其它实施例中，第一致动器520在一个方向上的移动可以致使第一基板510变成凹形，而第二致动器540在一个方向上的移动也可以致使第二基板变成凹形，如图5C所示。
[0106]可以彼此独立地对每个致动器进行操作。因此，如果将电压施加到第一致动器520，其致使第一致动器520收缩，则整个触觉结构500可以受制于每个基板的中性轴560而偏移或以其它方式弯曲。同样地，如果将电压施加到第二致动器540，其致使第二致动器540收缩，则整个触觉结构500也可以偏移或以其它方式弯曲。无论基板的变形方向如何，均可以在集成了触觉结构500的设备的表面上提供触觉输出。
[0?07]图6A-6C不出了根据本公开的一个或多个实施例的电子设备600内的一个或多个触觉结构610的示例性而非限制性的构造。触觉结构610可以与上面所示出和描述的触觉结构类似。同样地，电子设备600可以与关于图1A-1C所示出和描述的电子设备类似。
[0108]图6A示出了触觉结构610放置在电子设备600的防护玻璃620上、下方或以其它方式与防护玻璃620耦接的构造。因此，将电压或其它激励施加到触觉结构610时，触觉结构610在第一方向上移动。响应于触觉结构610在第一方向上移动，防护玻璃620在第二方向上移动，如上所述。
[0109]防护玻璃620可以包括一个或多个的通道或划线(如图8A-8C所示)。这些通道或划线可以用于帮助使触觉输出定位在特定位置(如以下将要讨论的)，并且也可以用于将多个触觉结构610连接在一起。例如，由于触觉结构610耦接到防护玻璃620，可以在通道中放置一个或多个迹线或电极。这些迹线或电极随后可以被涂覆，以防止污染物进入通道。
[0110]可以通过移除防护玻璃620的部分来形成所述通道。照此，防护玻璃620中具有通道的部分可以比防护玻璃620中不具有通道的部分更薄。在一些实施例中，通道可以限定防护玻璃620的边界或区段。相应地，与不包含通道的区段相比，在这些区段中，由于触觉结构610可以更容易地使防护玻璃620中由所述通道围绕或限定的区段移动或偏移，因此，可以感觉到增大的触觉输出。
[0111]由于防护玻璃620的这些区段更容易被移动，因此触觉结构610在提供触觉输出时需要更少的功率。在某些实施例中，触觉结构610的各种部件可以由透明或半透明的材料制成。因此，当这种结构放置在防护玻璃620上或其附近时，触觉结构610不会阻碍输出到显示器上的图像。
[0112]图6B示出了示例性电子设备630，其中触觉结构610耦接到电子设备630的支承结构640。在一些实施例中，一个或多个触觉结构610耦接到支承结构640的下方。在其它实施例中，一个或多个触觉结构610耦接到支承结构640的上方。在又一些其它的实施例中，一个或多个触觉结构610耦接到支承结构640的下方，而一个或多个另外的触觉结构610放置在支承结构640上。不管触觉结构610的位置如何，触觉结构610的偏移或其它移动均可以致使支承结构640和防护玻璃620偏移或以其它方式移动，如本文所述。
[0113]图6C示出了另一示例性电子设备650，其中，触觉结构610放置在显示叠层660之上、之后，或以其它方式与其耦接。显示叠层660可以是有机发光二极管显示器(OLED)。在另一实施方式中，显示叠层660可以是具有背光的发光二极管(LED)叠层。如同所描述的其它示例性实施例，当触觉结构610被致动时，显示叠层660可以偏移，从而致使电子设备650的防护玻璃620上的相应移动。
[0114]图7A-7H示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于为电子设备700提供触觉输出的致动器或触觉结构710的示例性布局。下面示出的触觉结构710的各种布置或图案和大小是示例，其不应该被理解为限制性的。触觉结构710可以具有各种形状和大小，并且可以被布置成多种构造。此外，在电子设备700内的一些位置可以使用较大的触觉结构710，而在其它位置可以使用其它较小的触觉结构710。
[0115]以下示例性实施例中的每个触觉结构710均可以在不同的时间和不同的位置处被驱动，从而实现所期望的定位和触觉输出。此外，多个触觉结构710可以在不同时间(或同时)被驱动，以帮助确保触觉输出沿电子设备700的整个表面保持相同或基本相同。例如，可以向触觉结构710提供各种输入信号以使触觉结构710在各种时间和位置处被驱动，从而在第一位置处的触觉输出与在第二位置处提供的触觉输出感觉起来相同或基本相似。在一些实施例中，一些触觉结构710也可以相对于其它触觉结构710而被异相(out of phase)驱动，从而缓和或衰减电子设备700的各个表面区域。
[0116]图7A示出了由覆盖或基本上覆盖电子设备700的防护玻璃、支承结构、显示器或显示叠层的整个表面的单一片材构成的触觉结构710。在一些实施例中，图7A的触觉结构710可以包括放置在触觉结构710的多个位置处的多个分立的电极720。每个电极720可以被同时、基本同时、依次地或者单独地激活。
[0117]在一些情况下，电子设备700的防护玻璃的边缘可以具有防止或禁止电子设备700的防护玻璃移动的边界条件。例如，防护玻璃的周边边缘可以被胶合、耦接或以其它方式固定到电子设备700的壳体或支承结构。为了帮助确保触觉输出跨越电子设备700的整个表面是一致的，可以在第一位置(例如，防护玻璃的边沿附近)处或其附近驱动多个电极720，而在第二位置(例如，防护玻璃的中央附近)处需要被驱动的电极720可以较少。
[0118]在一些实施例中，可以以第一电压驱动第一电极720，而以第二电压驱动第二电极730。电压的差值可以是所期望的触觉输出的位置和/或类型所导致的。此外，可以在第一时间以第一电压并在在第二时间以第二电压驱动电极720。
[0119]在另一示例中，为了定位触觉输出的感觉，可以在第一时间第一位置处激活第一电极720，而在第二时间和第二位置处激活第二电极730。在又另一示例中，可以在第一时间并在第一位置处激活第一电极720，在第一时间但是在第二位置处激活第二电极730。在第二位置处激活第二电极730可以增强、补偿或抵消由第一电极720在第一位置处导致的而在第二位置处被感觉的触觉输出中的部分或全部。
[0120]在一些实施例中，电子设备700可以包括放置在不同位置处的多个触觉结构，如图7B所示。第一触觉结构710可以被致动以输出第一波形，而第二触觉结构740可以被致动以输出用于增强、抵消或衰减由第一触觉结构710输出的波形的第二波形。在其它实施方式中，可以在第一时间向触觉结构710提供第一波形，而在第二时间向触觉结构710提供第二波形，以衰减、补偿或抵消由第一输入波形导致的输出波形。这种波形可以用于以下描述的每个示例性布置中。
[0121]此外，可以根据所期望的触觉输出的类型，同时、基本上同时或依次致动第一触觉结构710和第二触觉结构740中的每一个。此外，可以在第一时间并在第一位置处致动第一触觉结构710，而在第二时间并第二位置处致动第二触觉结构740。第二触觉结构740在第二位置处的致动可以增强或抑制由第一触觉结构710的致动在第一位置处、第二位置处、或它们的组合处所导致的触觉输出。
[0122]图7C示出了电子设备700的触觉结构710的另一示例性布置。如图7C所示，触觉结构710可以放置在电子设备700的各个角落。如本文所描述的示例性实施例，当在特定的位置施加触摸时，触觉结构710中一个或多个在检测到触摸的位置处提供触觉输出。
[0123]在一些实施例中，触觉结构710中的一个或多个触觉结构可以具有不同的大小或尺寸。不同大小的触觉结构710可以放置在特定的位置处，以便跨越电子设备700的整个表面提供一致的触觉输出。例如，大的触觉结构710比小的触觉结构710可以提供更明显的触觉输出。因此，由于电子设备700的防护玻璃在防护玻璃的边沿附近处的移动可能受到更多的限制，因此较大的触觉结构710可以位于这些位置处。同样地，较小的触觉结构710可以放置在防护玻璃的中央附近。
[0124]图7D示出了位于电子设备700的表面上的各个位置处的触觉致动器或触觉结构710的阵列。如上所述，单个触觉结构710可以包括一个或多个致动器。所述致动器可以形成阵列。因此，可以在不同时间以不同的输入信号驱动致动器阵列中的每个致动器。此外，各种触觉结构710可以布置在阵列中。在这种实施方式中，可以在不同时间以不同的输入信号驱动每个触觉结构710以提供期望的触觉输出。
[0125]图7E-7H示出了根据各种实施例可以使用的触觉结构710的另外的示例性布置。例如，如图7E所示，电子设备700包括放置在电子设备700的整个防护玻璃或显示器上的多个触觉结构710。在图7F所示的实施例中，由于与在边缘附近使防护玻璃移动或偏移所需的力相比，在防护玻璃的中央处使防护玻璃偏移所需的力较小，因此，可以在防护玻璃的中央处放置较少的触觉结构710。
[0126]类似地，图7G示出了另一示例性布置，其中，考虑到可能存在的边界条件，在防护玻璃的边界附近放置的触觉结构710比在防护玻璃的中央处更多。图7H示出了触觉结构710的又一示例性布置，其中，触觉结构710围绕防护玻璃的边沿或周边。
[0127]在以上所示出和描述的每个实施例中，基板或防护玻璃可以包括一个或多个通道或划线，以帮助在基板上定位区域，如上所述的。此外，虽然示出并描述了矩形或正方形的触觉结构，但触觉结构710可以是任何合适的形状或大小。
[0128]图8A-8C示出了根据本公开的一个或多个实施例的其上可以耦接致动器810的基板800的示例性构造。致动器810可以是如上所述的触觉结构的一部分，或者也可以等同于如上所述的触觉结构。
[0129]如这些图中所示出的，基板800可以包括一个或多个通道820、凹槽、划线等，以使致动器810能够更容易地移动基板800或使基板800偏移。通道820可以完全延伸通过基板800，或者可以部分地延伸通过基板800。
[0130]例如，基板800在具有通道820的区域较薄。由于具有通道820的区域较薄，因此，这些区域更容易弯曲或移动。因此，致动器810可以使用比其它方式所需的更少的功率来移动这些区域。此外，通道820可以帮助将触觉输出定位到由通道820围绕的区域中。例如，通道820可以为基板800形成释放部。因此，致动器810被驱动时，移动被定位在基板800的释放的部分处。
[0131 ] 也如图8A-8C所示，通道820可以被布置成不同的构造和设计。在一些实施例中，通道820可以形成在电子设备的防护玻璃或其它这种表面中。在其它实施例中，基板800可以包括通道820，并耦接到电子设备的防护玻璃或其它表面。
[0132]图9示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例性触觉结构900。触觉结构900可以包括或者可以用作如上述的压电材料或压电致动器中的一种。
[0133]如图9所示，触觉结构900可以包括设置在触觉结构900的中央的压电材料910。合金920(例如，镍基合金)可以耦接到压电材料910的任一侧上。随后，可以将银层930放置在合金920上，以辅助创建触觉结构900的导电通路。
[0134]随后，可以将环氧树脂层940放置在触觉结构900上。环氧树脂层940可以用于将电极950 (例如，银电极)耦接到触觉结构900，如所示出的。在一些实施例中，触觉结构900中的第一电极950可以为正电极，而触觉结构900中的第二电极950可以为负电极。虽然不是必需的，但环氧树脂层940可以用于填充触觉结构900各个部件之间的间隙，并且还可以用来平滑触觉结构900的各个表面。随后，可以将基板960耦接到电极950，如所示出的。
[0135]基板960可以与电子设备的一个或多个部件耦接或集成。例如，基板960可以与电子设备的显示器或显示叠层耦接或集成。因此，触觉结构900的致动致使基板960偏移，从而使显示叠层偏移，进而导致防护玻璃偏移。防护玻璃的偏移可以被用户感觉或察觉到。
[0136]图10示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于制造触觉结构的方法1000。所述方法1000可以用于制造以上关于图9示出并描述的触觉结构900。在其它情况下，所述方法1000可以用于制造本文所描述的各种其它触觉结构。
[0137]方法1000开始于操作1010，其中，在基板上将银图案化以创建触觉结构的电极。在一些实施例中，电极可以为正电极或负电极。基板可以是玻璃、塑料、金属、布、木材或其它这种材料。
[0138]然后，流程进行至操作1020，其中，向基板和被图案化的银上施加环氧树脂层。一旦将环氧树脂施加到基板上，在1030，将一个或多个压电材料或电活性聚合物布置在可移除的衬垫上。
[0139]在使用压电材料的实例中，压电材料可以包括耦接到如图9所示的合金层和银层的压电材料层。然后在1040，压电材料耦接到基板。一旦压电材料耦接到所述基板，则可以移除可移除的衬垫以暴露压电材料的至少一侧。
[0140]方法1000将继续制备触觉结构的第二侧。更具体地，一旦完成上述操作，则得到第二基板，并在1050在第二基板上将银图案化。第二基板上的银可以用作触觉结构中的第二电极。第二电极可以为正电极或负电极，只要触觉结构具有至少一个正电极和至少一个负电极。
[0141]所述过程继续，在1060向第一结构和第二结构施加环氧树脂层，在1070，所述两个层耦接在一起以创建触觉结构。在一些实施例中，环氧树脂层可以用于填充触觉结构的其它层之间可能存在的间隙。此外，第一基板和第二基板中的每一个的厚度可以相同、大致相似或不同。
[0142]图11示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于在电子设备上提供触觉输出的示例性方法1100。在一些实施例中，所述方法1100可以用于在诸如本文所描述的各种电子设备上提供触觉输出。
[0143]方法1100开始于操作1110，其中在第一位置处接收输入。在一些实施例中，输入可以为触摸输入、力输入或它们的组合。
[0144]响应于接收输入，在1120确定应该驱动哪个致动器、触觉结构或电极以在确定的位置处提供触觉输出。例如，并且如上所述，由于电子设备可以包括各种触觉结构、电极和/或致动器，每一个均可以被构造为提供触觉输出，因此，可能需要确定应该驱动哪个致动器、触觉结构和/或电极，以在给定位置处提供定位的触觉输出。
[0145]除了上述之外，可能有必要确定提供给触觉结构的驱动信号的频率。此外，在1130，可能需要确定是否应该同相或异相驱动一个或多个致动器，以衰减、抵消或增强由触觉结构所致动的基板的移动。
[0146]然后，流程进行到操作1140，并在所确定的位置处提供触觉输出。
[0147]图12示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于监测并入触觉结构的电子设备的一个或多个操作参数的方法1200。所述方法1200可以用作监测电子设备的各操作参数的闭环控制系统或模块的一部分。使用所描述的闭环系统，使得无论电子设备的操作环境如何，都使触觉结构能够在电子设备上提供相似或基本上相似的触觉输出。
[0148]在一个示例中，电子设备的温度或电子设备工作的环境中的环境温度可能会影响触觉结构的压电材料的扩展或收缩的量。这可能最终会影响触觉结构的偏移量或距离。因此，当电子设备在较高的温度下工作时，与电子设备在较低温度的环境中工作相比，需要向压电材料施加更多的电压以实现所期望的偏移量。
[0149]因此，方法1200开始于操作1210，其中监测电子设备的一个或多个操作参数。在一些实施例中，被监测的操作参数可以为如上所述的温度。然后，流程进行至操作1220，其中确定向触觉结构施加的电压的量。所述确定可以至少部分地基于所监测的操作参数。
[0150]然后，流程进行至操作1230，并向触觉结构施加确定量的电压。触觉结构随后将所期望的或预期的触觉输出提供到电子设备的表面。
[0151]如上所述，电子设备(如电子设备100(图1A-1C所示))可以包括确定电子设备表面上所提供的力的量的力感测元件。所述力感测元件可以包括两个或多个电容式感测部件。在一些实施例中，电容式感测部件可以检测随着电容式感测部件之间距离变化的电容变化。在另一实施例中，至少一个电容式感测部件可以检测随着电子设备的部件(例如，电子设备的防护玻璃)和电容式感测部件之间距离变化的电容变化。随后，电容的变化可以用于确定电子设备的表面上所提供的力的量。
[0152]如上所述，电子设备还可以包括触觉结构。触觉结构可以用于在电子设备的表面上提供触觉输出。因此，以下关于图13-20所描述的实施例示出了计算设备可以集成有触觉结构和力感测元件的各种构造。
[0153]图13示出了并入以第一构造布置的力感测元件1305、触觉结构1310和其它部件的示例性电子设备1300的剖视图。电子设备1300可以是类似于以上关于图1A-1C示出并描述的电子设备100。照此，可以沿图1A中的A-A线截取图13中所示的剖面以及图14-19中所示的剖面。此外，图13-19可以示出按不同的构造布置的相似的部件。因此，贯穿图13-19使用了相同的附图标记。
[0154]电子设备1300可以包括位于显示器1320上的防护玻璃1315。显示器1320还可以包括背光组件1325和反射器1330。背光组件1325和反射器1330与显示器1320—起用于为电子设备1300输出图像，例如图形和文本。显示器1320可以被实现为任何合适的技术，包括液晶显示器、发光二极管显示器、有机发光二极管显示器、冷阴极荧光灯显示器等。在一些实施方式中，可以省略背光组件1325。
[0155]虽然示出了在显示器1320、背光组件1325和反射器1330之间的多个间隙，但这些间隙不是必须的。例如，显示器1320、背光组件1325和反射器1330可以被定位为减小或最小化所述间隙。在另一实施例中，可以在各层之间放置各种膜、粘合剂、材料或基板以填充任何间隙。
[0156]电子设备1300还可以包括电池1335。电池1335为电子设备1300的各种部件提供供电。如图13所示，力感测元件1305和触觉结构1310可以位于显示器1320和电池1335之间，但这不是必需的。
[0157]还如图13所示出的，电子设备1300包括第一支承结构1340和第二支承结构1345。第一支承结构1340可以由导电材料(例如，金属)或不导电材料(例如，塑料)制成。同样地，第二支承结构1345可以由导电材料或不导电材料制成。在一个实施例中，如果第一支承结构1340由导电材料制成，那么第二支承结构1345可以由不导电材料制成。同样地，如果第一支承结构1340由不导电材料制成，那么第二支承结构1345可以由导电材料制成。在又另一实施方式中，第一支承结构1340和第二支承结构1345中的每一个可以由相同的材料(例如，金属、塑料或其它这样的材料)制成，并具有相同的导电或不导电特性。
[0158]在图13所示的实施例中，第一支承结构1340耦接到第二支承结构1345，并沿显示器1320的长度延伸。在这一实施方式中，第一支承结构1340可以用于消散由电子设备的显示器1320和其它部件生成的热量。
[0159]在一些实施方式中，可以使用例如环氧树脂1355的粘合剂将触觉结构1310耦接到第一支承结构1340的表面。例如，并且如图13所示，触觉结构1310耦接到第一支承结构1340的底面。然而，在其它实施方式中，触觉结构1310可以耦接到第一支承结构1340的顶面和/或一侧。在又一其它实施方式中，一个以上的触觉结构1310可以耦接到第一支承结构1340的顶面和/或底面。由于触觉结构1310耦接到第一支承结构1340，触觉结构1310的偏移或其它移动可以导致第一支承结构1340(和防护玻璃1315)偏移或以其它方式移动，如本文所述的。
[0160]力感测元件1305可以用于检测电子设备1300的防护玻璃1315上所提供的力的量。例如，随着防护玻璃1315响应于接收到的力的量而偏移，力感测元件1305可操作为检测防护玻璃1315的偏移，并将偏移的距离等同于力的量。因此，力感测元件1305可以检测跨连续范围值的力，而不限于二进制值。
[0161]在一些实施例中，力感测元件1305可以用于检测从防护玻璃1315的背部(或显示器1320的背部)到力感测元件1305顶部的距离的变化。力感测元件1305也可以与同样操作来确定防护玻璃1315上接收到的力的量的另一力感测设备配合工作。
[0162]例如，电子设备1300可以包括第一力感测部件1360和第二力感测部件1365。在其它实施方式中，电子设备1300可以仅包括第一力感测部件1360而省略第二力感测部件1365。在一些情况下，可以至少部分地根据力感测元件1305和触觉结构1310之间间隙的大小和/或各力感测部件之间间隙的大小而包含或省略第二力感测部件1365。
[0163]在一些实施方式中，第一力感测部件1360和第二力感测部件1365是电容式电极阵列，但这不是必需的。第一力感测部件1360和第二力感测部件1365与力感测元件1305配合工作，用于确定防护玻璃1315上所提供的力的量。
[0164]更具体地，第一力感测部件1360可以耦接到显示器1320的背面，而第二力感测部件1365可以耦接到第一支承结构1340。随着防护玻璃1315和显示器1320响应于接收到的力而弯曲，第一力感测部件1360和第二力感测部件1365之间的电容发生变化。电容的变化相当于防护玻璃1315和/或显示器1320的偏移或移动的量。
[0165]第一力感测部件1360和第二力感测部件1365可以测量显示器1320和第一支承结构1340之间的电容的变化，而力感测元件1305可以测量第一支承结构1340和力感测元件1305的顶面之间的电容的变化。力感测元件1305也可以测量力感测元件1305的顶面和力感测元件1305的底面之间的电容的变化。
[0166]当省略第二力感测部件1365时，第一支承结构1340可以是不导电的和/或可以在第一支承结构1340中设有孔。孔可以设在力感测元件1305之上或以其它方式与其相邻，这可以使力感测元件1305的顶面能够感测从其底面直到显示器1320的电容和/或电容的变化。但是，当存在第二力感测部件1365时，可以省略孔和/或第一支承结构1340可以由导电材料制成。
[0167]在一些实施例中，并且如上述简要描述的，触觉结构1310、第一力感测部件1360、第二力感测部件1365和/或力感测元件1305可以一起工作以增强用户的体验。在一个非限制性的示例中，触觉结构1310响应于接收到力的量而提供触觉或触感输出。
[0168]在更具体的示例中，当力感测元件1305检测接收到力的量时，或者当接收到力的量超过力阈值时，触觉结构1310可以被致动。当触觉结构1310被致动时，触觉结构1310变形或偏移。触觉结构1310的偏移致使中板(或触觉结构1310所耦接的其它结构(例如，反射器1330))也变形。由于第一支承结构1340和第二支承结构1345中的一个或多个与触觉结构1310、反射器1330之间的耦接，这种致动和变形也可以致使防护玻璃1315变形。防护玻璃1315的变形可以被触摸防护玻璃1315的个人或对象感觉或以其它方式察觉到。在一些实施方式中，触觉结构1310可以响应于检测到的第一量的力而提供第一类型的触觉输出或在第一位置处的触觉输出，并且可以响应于检测到的第二量的力而提供第二类型的触觉输出或在第二位置处的触觉输出。
[0169]除了上述以外，触觉结构1310、第一力感测部件1360、第二力感测部件1365和/或力感测元件1305也可以配合工作，以确定接收到的触摸输入和/或力输入的位置。当这一位置被确定时，可以将触觉结构1310的致动和任何相关的触觉输出定位在所确定的位置。
[0170]在另一种实施方式中，触觉结构1310可以在所确定的位置的周围或相邻区域提供触觉输出。为此，可以在不同时间并在不同位置处致动触觉结构1310的部分或一个或多个触觉结构1310，从而有效地抵消(或可替换地，增强)由如上所述的触觉结构1310所提供的触觉输出。
[0171]在又一些其它的实施方式中，电子设备1300，以及本文所述的其它示例性电子设备可以包括位于不同层上的多个触觉结构1310。在另一实施方式中，触觉结构1310本身可以包括不同层。在这些示例性实施方式中，这些层可以相对于彼此颠倒。例如，第一层或第一触觉结构1310可以操作来在第一方向上或以第一方式偏移或变形，而第二层或第二触觉结构1310可以操作来在第二方向上或以第二方式偏移或变形。
[0172]在一些实施例中，触觉结构1310可以包括具有交替的触觉元件的单个层。例如，第一触觉元件可以致使触觉结构1310在第一方向上或以第一方式偏移，而第二触觉元件可以致使触觉结构1310在与第一方向相反的第二方向上或以与第一方式相反的第二方式偏移。
[0173]虽然触觉结构1310、第一力感测部件1360、第二力感测部件1365和力感测元件1305被示出为分离的部件，但这不是必需的。在一些实施例中，触觉结构1310(或触觉结构1310的触觉致动器)可以与第一力感测部件1360、第二力感测部件1365和/或力感测元件1305中的一个或多个组合。部件的组合可以最小化各部件之间可能存在的间隙或其它空间，这些间隙或其它空间可能导致力精度误差并且还可能改变如本文所描述的触觉输出。
[0174]例如，力感测元件1305可以包括在响应于接收到的力被致动时而提供输出电压的压电材料。然后，输出电压用于确定所提供的力的量。然后可以以如上所述方式致动同一压电材料以响应于所接收到的力而产生触觉输出。
[0175]图14示出了示例性电子设备1300的剖面图，其中，电子设备1300的力感测元件1305、触觉结构1310和其它部件被布置成第二构造。在图14所示的实施例中，电子设备1300包括与以上所述的那些类似的部件。例如，电子设备1300包括力感测元件1305、触觉结构1310、防护玻璃1315、显示器1320、背光组件1325、反射器1330和电池1335。
[0176]电子设备1300还包括第一支承结构1340和第二支承结构1345。但是，与图13中的第一支承结构1340不同，图14中的第一支承结构1340与触觉结构1310相邻设置。另一个差别是可以省略第一力感测部件1360和第二力感测部件1365，虽然不是必需的。更具体地，力感测元件1305可以被构造为检测显示器1320与力感测元件1305的顶面之间的电容的变化。如同本文所描述的所有实施例，力感测元件1305也可以检测其顶面与其底面之间的电容或电容的变化。在一些实施例中，这些测量可以被组合(或单独使用)，以检测或以其它方式预测接收到力的总量。
[0177]如上所述，触觉结构1310通过致使电子设备1300中的基板或其它这种部件偏移而提供触觉输出。因此，在一些实施例中，触觉结构1310可以耦接到反射器1330。
[0178]更具体地，如图14所示，可以使用环氧树脂1355或压敏粘合剂将触觉结构1310耦接到反射器1330的背面。反射器1330的顶侧可以层叠或以其它方式覆盖有反射材料。因此，反射器1330可以用作背光组件1325的底层，并也辅助触觉结构1310提供触觉输出。
[0179]例如，如以上所讨论的，随着触觉结构1310偏移或变形，反射器1330也偏移或变形。反射器1330的偏移致使显示器1320和/或防护玻璃1315经由第二支承结构1345偏移，这提供了触觉输出，如之前所描述的。
[0180]图15示出了示例性电子设备1300的剖面图，其中，电子设备1300的力感测元件1305、触觉结构1310以及其它部件被布置成第三构造。在图15所示的构造中，电子设备1300可以包括与以上关于图14所描述的那些部件类似的部件。也就是说，除了力感测元件1305和触觉结构1310之外，电子设备1300还包括防护玻璃1315、显示器1320、背光组件1325、反射器1330和电池1335。
[0181]在图15所示的布置中，触觉结构1310实质上为浮置的片材。例如，仅触觉结构1310的周边边缘耦接到第一支承结构1340和第二支承结构1345。可以利用环氧树脂1355或压敏粘合剂实现部件的耦接。
[0182]为了提供如上所述的触觉输出，触觉结构1310可以包括厚的基板。例如，参照图9，除其它部件外，触觉结构包括两个不同的基板，即顶部基板和底部基板。在该示例性实施例中，触觉结构1310的基板中的一个(例如顶部基板)可以比底部基板更厚。
[0183]由于顶部基板(或底部基板)在本实施例中比在之前所描述的实施例中更厚，因此触觉结构1310提供了其自身的偏移表面。例如，随着触觉结构1310的压电元件被致动，触觉结构1310的顶表面偏移。顶部基板的偏移也致使如之前所描述的显示器1320和防护玻璃1315的偏移。
[0184]为了减少或最小化对电子设备1300的整体厚度的影响，反射器1330可以比在之前所描述的实施例中更薄。因此，为了补偿触觉结构1310的顶部基板厚度的增加，可以减小反射器1330的厚度。虽然特别提及了反射器1330，但也可以单独或组合地减小电子设备1300其它部件的厚度来补偿触觉结构1310厚度的增加。
[0185]图16不出了不例性电子设备1300的剖面图，其中，电子设备1300的力感测兀件1305、触觉结构1310、以及其它部件被布置成第四构造。在这一特定的实施例中，可以以与关于图15所示出和描述的部件类似的方式布置各种部件。例如，可以利用环氧树脂1355或压敏粘合剂将触觉结构1310耦接到第一支承结构1340和/或第二支承结构1345。此外，电子设备1300还可以包括防护玻璃1315、显示器1320、背光组件1325和电池1335。
[0186]然而，在本实施方式中，可以省略分离的反射器。更具体地，在这一特定的实施方式中，反射器与触觉结构1310集成。例如，如上关于图9所描述的，除了其它部件，触觉结构1310包括顶部基板和底部基板。反射器可以充当顶部基板，而触觉结构的其余部分(例如，关于图9所示出并描述的其它部件)被印刷或以其它方式耦接到顶部基板的底面。在另一实施方式中，反射材料可以被印刷或层叠到触觉结构1310的顶部基板的顶面上。
[0187]在关于图13-16所示出并所描述的实施例中，触觉结构1310和力感测元件1305可以相对于彼此堆叠。例如，触觉结构1310和力感测元件1305可以共面。在这种布置中，触觉结构1310中的每个部件或电极可以与力感测元件1305的每个元件或电极对准或具有相同或相似的大小。
[0188]例如，与触觉结构1310相关联的或并入在其中的触觉像素的大小可以比与感测元件1305相关联或以其它方式并入在其中的力感测像素的大小更小或相似。在其它实施例中，触觉像素的大小可以比力感测像素的更大。在一些实施方式中，触觉结构1310的触觉像素可以与力感测像素对准，或以其它方式布置成它们位于力感测元件1305的力感测像素的周界内。
[0189]在一些实施例中，触觉结构1310的迹线路径可以与力感测元件1305的迹线路径对准，从而避免两种部件之间的任何于扰。
[0190]无论像素如何布置，为确保力感测元件1305和触觉结构1310互不干扰，可以在触觉结构1310的底面和/或力感测元件1305的顶面上设置浮置元件(例如电极)。浮置电极可以作为减轻或消除部件之间的串扰和/或寄生效应的屏蔽件。因此，力感测元件1305可以不影响与触觉结构1310相关联的读取或输出，并且触觉结构1310可以不影响与力感测元件1305相关联的读取或输出。
[0191]在关于图17-20C所示出并描述的实施例中，触觉结构1310和力感测元件1305不一定相互堆叠在另一个上。更具体地，触觉结构1310和力感测元件1305可以偏离但不共面，或者平行但不共面。
[0192]图17示出了示例性电子设备1300的剖面图，其中电子设备1300的力感测元件1305、触觉结构1310和其它部件被布置成第五构造。更具体地，图17所示的构造与图13所示的构造类似，但是触觉结构1310与力感测元件1305不共面。
[0193]虽然触觉结构1310与力感测元件1305不共面，但触觉结构1310和力感测元件1305以与以上所述的类似的方式而工作。例如，在这一构造中，利用环氧树脂1355或压敏粘合剂将触觉结构1310耦接到第一支承结构1340(例如，不导电性或非金属结构)。当被致动时，触觉结构1310偏移或变形，致使第一支承结构1340和/或第二支承结构1345变形或偏移，进而致使防护玻璃1315偏移，如以上所描述的。
[0194]电子设备1300还包括用来确定防护玻璃上接收到的力的量的第一力感测部件1360和第二力感测部件1365。这些部件可以与力感测元件1305配合工作，如之前所描述的。同样，如之前所描述的，可以省略第二力感测部件1365。电子设备1300还包括显示器1320、背光组件1325、反射器1330和电池1335。
[0195]图18示出了示例性电子设备1300的剖面图，其中，电子设备1300的力感测元件1305、触觉结构1310和其它部件(例如，防护玻璃1315、显示器1320、背光组件1325、反射器1330和电池1335)被布置成第六构造。在图18所示的部件的构造与关于图14所示出并描述的部件的构造类似。
[0196]更具体地，可以利用环氧树脂1355或压敏粘合剂将触觉结构1310耦接到反射器1330的背面。反射器1330的顶侧可以层叠或以其它方式覆盖有反射材料，如以上所描述的。然而，在这一实施方式中，触觉结构1310可以被图案化或以其它方式与力感测元件1305相邻放置。
[0197]当被致动时，触觉结构1310使反射器1330偏移，致使第一支承结构1340和/或第二支承结构1345偏移。因此，防护玻璃1315也偏移，如以上所描述的。
[0198]图19示出了示例性电子设备1300的剖面图，其中，电子设备1300的力感测元件1305、触觉结构1310和其它部件被布置成第七构造。在这一实施方式中，电子设备1300还包括防护玻璃1315、显示器1320、背光组件1325、反射器1330和电池1335。
[0199]在这一特定的实施方式中，触觉结构1310可以形成在反射器1330上。更具体地，触觉结构1310与反射器1330的一部分集成。照此，反射器1330可以充当触觉结构1310的顶部基板。触觉结构1310的其余部件(例如，关于图9所示出和所描述其它部件)可以被印刷或以其它方式耦接到如以上所描述的顶部基板的底面。反射器1330的周边边缘可以耦接到第一支承结构1340和第二支承结构1345。由于反射器1330的周边边缘以这种方式耦接，因此触觉结构1310的致动可以致使反射器1330更容易以上述方式弯曲。
[0200]由于触觉结构1310仅与反射器1330的一部分集成，因此触觉结构1310可以包括陶瓷或其它这种材料。虽然不是必需的，但包含这种材料可以使得触觉结构1310能更好地承受偏移和变形过程以及可能施加在触觉结构1310上的其它应力。
[0201]图20A-20C示出了电子设备1400的触觉结构1420和力感测元件1430的示例性布局。触觉结构1420和力感测元件1430的多种布置、图案和大小均为示例，而不具有限制意义。
[0202]更具体地，力感测元件1430和触觉结构1420可以具有多种形状和大小，并且可以布置成多种构造。此外，在单个电子设备1400内的一些位置可以使用第一大小或取向的触觉结构1420和/或力感测元件1430，而在其它位置可以使用其它不同大小的触觉结构1420和/或力感测元件1430。
[0203]每个触觉结构1420和/或每个力感测元件1430可以位于电子设备1400内的不同层上。例如，如果使用透明压电材料创建触觉结构1420，触觉结构1420则可以位于更靠近电子设备1400的防护玻璃。
[0204]在其它实施方式中，并且如上所述，电子设备1400可以包括触觉结构1420的多个层和/或力感测元件1430的多个层。例如，电子设备1400可以包括在第一方向上或以第一方式变形或偏移的触觉结构1420的第一层，以及在与第一方向不同的第二方向上和/或以与第一方式不同的第二方式变形或偏移的触觉结构1420的第二层。
[0205]在这种实施方式中，可以在不同时间致动每个层中的每个触觉结构1420以补偿或增强触觉结构1420所提供的触觉输出。此外，每个层可以由不同的材料制成。例如，更靠近电子设备1400的防护玻璃的触觉结构1420的层可以由透明材料制成，而更远离防护玻璃的触觉结构1420的层可以由不透明的材料制成。
[0206]在另一实施方式中，可以从电子设备1400中的特定区域省略多个部件，例如以上所描述的部件。例如，可以邻近触觉结构1420和力感测元件1430(例如，在电子设备1400的周界附近)提供支承结构1410，而在电子设备1400的中央省略支承结构1410。
[0207]在以下描述的实施例中，以下示例性实施例中的每个触觉结构1420可以在不同时间和不同位置处被驱动，从而实现如上所述的所期望的定位和触觉输出。此外，力感测元件1430可以被布置在不同的位置处并以不同的图案布置，以检测接收到的力输入。例如，如图20A所示，电子设备1400可以具有两个力感测元件1430。这些力感测元件1430可以被多个触觉结构1420围绕、内嵌在其中或以其它方式与多个触觉结构1420对准。
[0208]在图20B所示的示例性实施例中，电子设备1400包括交替的触觉结构1420和力感测元件1430的图案。在一些实施方式中，支承结构1410可以位于交替结构的周界附近。在图20C中，电子设备1400可以被力感测元件1430分成四个象限或区，每个象限或区具有多个触觉结构1420。与之前的实施例类似，支承结构1410可以与触觉结构1420中的一些和力感测兀件1430的部分相邻设置。
[0209]在上述的实施例中，触觉结构和力感测元件可以结合工作，以确定提供给电子设备的力的量。例如，当触觉结构偏移、弯曲或承受应变时该触觉结构输出电压而力感测元件测量偏移量。因此，可以使用触觉结构所输出的电压来帮助力感测元件确定接收到的力的量。
[0210]在另一实施例中，电子设备的力感测元件或其它部件可以追踪接收到的力输入的历史。同样，触觉结构可以追踪或测绘被提供触觉输出的位置。使用这种信息，计算设备能够更好地追踪接收到的输入和所提供的输出，并增加这些区域的灵敏度。
[0211]图21是示出根据本公开的一个或多个实施例的电子设备1500的示例性部件(例如，硬件部件)的框图。在某些实施例中，电子设备1500可以与上面所描述的电子设备100类似。虽然示出了电子设备1500的各种部件，但为简单起见，可以省略每个部件之间的连接和通信通道。
[0212]在基本的构造中，电子设备1500可以包括至少一个处理器1505或处理单元以及存储器1510。处理器1505可以用于确定接收到输入的位置以及应该驱动哪个致动器结构。存储器1510可以包括但不限于易失性存储装置(例如随机存取存储器)，非易失性存储装置(例如，只读存储器、闪速存储器)或它们的任意组合。存储器1510可以存储适合于运行软件应用1555的操作系统1515和一个或多个程序模块1520。操作系统1515可以被构造为控制电子设备1500和/或由操作系统1515执行的一个或多个软件应用1555。软件应用1555可以包括浏览器应用、电子邮件应用、日历应用、联系人管理器应用、消息传递应用、游戏、媒体播放器应用、计时应用等。
[0213]电子设备1500可以具有除在本文中明确描述的之外的另外的特征或功能。例如，电子设备1500还可以包括另外的可移除和不可移除的数据存储设备，例如，磁盘、光盘或磁带。图21用可移除存储设备1525和不可移除存储设备1530示出了示例性存储设备。在某些实施例中，多种程序模块和数据文件可以存储在存储器1510中。
[02^4] 还如图21所不，电子设备1500可以包括一个或多个输入设备1535。输入设备1535可以包括触控板、键盘、鼠标、笔或触针、声音输入设备、触摸输入设备、力感测元件等。电子设备1500还可以包括一个或多个输出设备1540。输出设备1540可以包括显不器、一个或多个扬声器、打印机等。电子设备1500还可以包括如本文所描述的一个或多个触觉致动器1560。在其它实施例中，触觉致动器1560可以被构造为提供触觉和音频输出两者。
[0215]电子设备1500还可以包括一个或多个传感器1565。传感器可以包括但不限于力传感器、压力传感器、高度计、触摸识别传感器、加速计、温度传感器、环境光传感器、光电二极管、陀螺仪、磁力计等。
[0216]电子设备1500还包括便于与另外的计算设备1550进行通信的通信连接1545。这种通信连接1545可以包括RF发射器、接收器和/或收发器电路系统、通用串行总线(USB)通信、并行端口和/或串行端口。
[0217]如本文所使用的，术语计算机可读介质可以包括计算机存储介质。计算机存储介质可以包括以任何方法或技术实现的用于信息存储的易失性和非易失性介质和/或可移除和不可移除介质。示例包括计算机可读指令、数据结构或程序模块。存储器1510、可移除存储设备1525和不可移除存储设备1530均为计算机存储介质的示例。计算机存储介质可以包括:RAM、ROM、电可擦除只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或其它存储器技术、⑶-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备，或可以用于存储信息并可以被电子设备1500访问的任何其它制品。任何这种计算机存储介质可以是电子设备1500的一部分。
[0218]在某些实施例中，电子设备1500包括为每个示出的部件提供电力的电源供应器，例如电池、太阳能电池等。电源供应器还可以包括外部电源，例如交流适配器或补充或对电池再充电的其它这种连接器。电子设备1500还可以包括执行发射和接收无线电频率通信功能的无线电装置。此外，无线电装置接收到的通信可以传播到应用程序。同样地，根据需要，来自应用程序的通信可以传播到无线电装置。
[0219]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种用于为电子设备提供定位的触觉输出的方法，所述方法包括:接收输入;响应于接收到输入，将第一输入信号施加到第一致动器，从而使第一致动器的第一和第二端部朝向彼此移动；以及响应于第一致动器的第一和第二端部朝向彼此移动，致使第一致动器所附接到的基板偏移，由此在电子设备的表面上提供定位的触觉输出。
[0220]在一个实施例中，所述方法进一步包括将第二输入信号施加到第二致动器来移动所述第二致动器;并响应于移动所述第二致动器，致使第二致动器所附接到的基板偏移。[0221 ]在一个实施例中，其中，移动所述第二致动器使定位的触觉输出衰减。
[0222]在一个实施例中，其中，移动所述第二致动器使定位的触觉输出增强。
[0223]以上参照方法的框图和操作图示等描述了本公开的实施例。所描述的操作可以不按照任何图中所示出的顺序进行。此外，可以移除或基本上同时执行一个或多个操作。例如，可以基本上同时执行连续示出的两个块。此外，可以以相反的顺序执行所述块。
[0224]出于解释的目的，以上描述使用了特定的命名来提供对所描述的实施例的透彻理解。然而，对本领域技术人员来说，显而易见的是，具体细节并不是实施所描述的实施例所必须的。因此，以上对本文所描述的具体实施例的描述仅用于展示和说明。其目的不是为了穷尽或将实施例限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，对本领域技术人员来说，可以进行多种修改和变化是显而易见的。
【主权项】
1.一种电子设备，包括: 第一致动器，被构造为响应于输入而收缩；以及 基板，耦接到所述第一致动器，所述基板被构造为响应于所述第一致动器收缩而弯曲，从而致使所述电子设备的表面的至少一部分弯曲，这在所述表面上提供了定位的触觉输出。2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述表面是所述电子设备的防护玻璃。3.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述表面是所述电子设备的壳体。4.如权利要求1所述的电子设备，进一步包括力感测元件。5.如权利要求4所述的电子设备，其中，所述力感测元件与所述第一致动器共面。6.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一致动器是压电致动器。7.如权利要求1所述的电子设备，进一步包括耦接到所述基板的第二致动器。8.如权利要求7所述的电子设备，其中，所述第一致动器和所述第二致动器基本上同时弯曲。9.如权利要求7所述的电子设备，其中，所述第一致动器和所述第二致动器被布置成图案。10.如权利要求7所述的电子设备，其中，所述第二致动器使所述定位的触觉输出衰减。11.如权利要求7所述的电子设备，其中，所述第二致动器使所述定位的触觉输出增强。12.如权利要求7所述的电子设备，其中，提供给所述第一致动器的输入信号大于提供给所述第二致动器的输入信号。13.如权利要求7所述的电子设备，其中，所述第一致动器在第一时间弯曲，而所述第二致动器在与所述第一时间不同的第二时间弯曲。14.一种用于为电子设备提供触觉输出的触觉结构，所述触觉结构包括: 压电材料； 第一电极，所述第一电极耦接到所述压电材料的第一侧； 第二电极，所述第二电极耦接到所述压电材料的第二侧； 第一基板，所述第一基板耦接到所述压电材料的第一表面；以及 第二基板，所述第二基板耦接到所述压电材料的第二表面； 其中，向所述压电材料施加激励时，所述第一基板和所述第二基板偏移，以引起所述电子设备的表面的定位的偏移。15.如权利要求14所述的触觉结构，其中，所述电子设备的所述表面的所述偏移致使触觉输出。16.如权利要求14所述的触觉结构，其中，所述电子设备的所述表面是防护玻璃。17.—种电子设备，包括: 防护玻璃； 力感测元件，所述力感测元件能够操作来检测所述防护玻璃上所提供的力的量；以及触觉结构，耦接到所述防护玻璃，所述触觉结构能够操作来响应于所检测到的力的量，使所述防护玻璃的至少一部分弯曲并提供触觉输出。18.如权利要求17所述的电子设备，其中，所述触觉结构在所述力感测元件检测到第一量的力时，提供第一类型的触觉输出，在所述力感测元件检测到第二量的力时，提供第二类型的触觉输出。19.如权利要求17所述的电子设备，其中，所述触觉结构耦接到所述电子设备的显示器的一部分。20.如权利要求17所述的电子设备，其中，所述触觉结构与所述电子设备的显示器的一部分集成。
【文档编号】G06F3/01GK205680056SQ201620521020
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月15日 公开号201620521020.8, CN 201620521020, CN 205680056 U, CN 205680056U, CN-U-205680056, CN201620521020, CN201620521020.8, CN205680056 U, CN205680056U
【发明人】E·A·昂特曼, K·D·吉布斯, D·帕特尔, F·W·欧, D·W·赖特, S·R·麦克卢尔, I·罗贝尔
【申请人】苹果公司