专利名称：具有压电触觉的刚性输入表面的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子设备，并且更具体而言，涉及通过具有压电元件的刚性输入 表面提供触觉反馈的电子设备。
背景技术：
诸如蜂窝电话、掌上计算机、MP3播放器等的电子设备都是非常普及的计算设备。 电子设备提供各种特性，例如，通信、计算特性、因特网接入、播放音乐或视频、浏览图片等。 这样的电子设备通常包括显示器，例如LCD (液晶显示器)。正在为这样的移动计算电子设备开发新的应用。这样的移动计算设备可以包括几 乎覆盖设备的整个前面的大透明玻璃透镜或其他刚性输入表面。玻璃透镜下面可以是显示 区和分开的输入区。显示区可以显示各种图像，例如照片、视频、文本等。输入区可以包括 键区或其他输入项，并且例如可以形成为触摸屏。通常，这样的设备可以包括在输入区中的音频反馈或视觉反馈，例如，喀哒声或与 按压键相对应的数字显示。如果例如通过用户能够感觉到的、应用到输入区中的触摸屏的 触感，输入区能够提供有触觉反馈，则将是有利的。
发明内容
一种电子设备和相应的方法给用户提供触觉反馈。电子设备包括刚性输入表面； 压电元件，所述压电元件直接附着到刚性输入表面；传感器，所述传感器被设置为与刚性输 入表面相邻，用于在用户选择刚性输入表面的不同部分时进行感测，所述传感器提供指示 选定部分的电信号；以及控制器，所述控制器接收来自传感器的电信号，并响应于电信号而 使驱动信号提供给压电元件，从而引起压电元件的变形以及刚性输入表面的弯曲，其中刚 性输入表面的弯曲响应于刚性输入表面的用户选择而对用户提供触觉反馈。
为了描述能够获得本发明优点和特点的方式，将参考附图中示出的详细实施例， 对上述简要的发明做更加详细的描述。应当理解这些附图仅描述了本发明的典型实施例， 并因此不能看作对其范围的限定，以下将利用附图来描述和解释本发明的附加的特征和细 节，其中图1示出根据本发明的可能实施例的电子设备的示例图；图2示出根据本发明的可能实施例的示例性电子设备的框图；图3示出根据本发明的可能实施例的示例性电子设备的图示；图4是根据本发明的可能实施例的示例性电子设备的图示；以及图5是根据本发明的可能实施例的示例性电子设备的图示。
具体实施例方式本发明的附加特征和优点将在以下描述中阐明，并且部分内容将从以下描述中显 而易见的得到，或者从本发明实施过程中获得。本发明的特征和优点可以通过所附权利要 求特别指出的设备及组合来进行了解和获得。本发明的这些和其他特点将由于以下描述和 附加权利要求而变得更加充分地清晰，或者可以由此处阐述的本发明的实施中得到。以下详细讨论本发明的各种实施例。在讨论具体实施例时，应当理解这仅仅是为 了示例的目的。本领域技术人员将认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以使用 其他的组件和构造。本发明包括多个实施例，例如，涉及本发明基本构思的方法和装置以及其他实施例。在典型的电子设备中，通常使用IXD显示器或其他类型的显示器来显示用户界面 信息和可视内容，例如，视频、图像、文本等。例如，蜂窝电话、掌上计算机和其他移动计算设 备通常配备有IXD显示器。许多这样的计算设备配备有用户能够浏览所显示的项目以及还 可以允许用户诸如通过使用触摸屏来执行输入操作的、包括玻璃透镜的显示器。图1示出根据本发明的可能实施例的电子设备110的示例图。电子设备110可以 是任何的移动或便携式计算设备，包括移动电话、蜂窝电话、无线电台、便携式计算机、膝上 型计算机、MP3播放器、卫星收发装置、卫星电视等。电子设备110可以具有显示器120，其 可以是IXD显示器的显示器。电子设备110可以包括此处未示出的附加元件。图2示出根据本发明的可能实施例的示例性电子设备110的框图。示例性移动电 子设备110可以包括通信总线210、处理器220和存储器230。总线210可以允许在电子设 备110中的组件之中进行通信。电子设备110可以包括其他可选元件，例如天线240、收发 器250、通信接口 260和输入/输出(I/O)设备270，虽然这些元件可能对于实施本发明并 不是必须的。处理器220可以包括至少一个传统处理器或微处理器，用于解释和执行指令。存 储器230可以是随机存取存储器(RAM)或其他类型的动态存储设备，用于存储处理器220 执行的信息和指令。存储器230也可以包括只读存储器(ROM)，其可以包括存储用于处理器 220的静态信息和指令的传统ROM设备或其他类型的静态存储设备。收发器240可以包括一个或多个发送器和接收器。收发器240可以包括足够的功 能性，以与任何网络或通信站进行交互，并且可以以本领域技术人员熟知的形式由硬件或 软件来限定。处理器220可以与收发器240共同操作以支持网络内的操作。输入/输出设备(I/O设备)可以包括一个或多个传统的输入机构，其允许用户向 移动通信设备110输入信息，例如，麦克风、触摸板、键区、键盘、鼠标、笔、触笔、声音识别设 备、按钮等。输出设备270可以包括向用户输出信息的一个或多个传统机构，包括显示器、 一个或多个扬声器、诸如存储器、磁盘或光盘、磁盘驱动器和打印机等的存储介质和/或用 于上述设备的接口。显示器通常可以是与用在许多传统移动计算设备上一样的IXD显示器
本发明将通过增加触觉反馈，利用诸如硬键区表面、玻璃透镜等的具有硬输入表 面的任何输入设备来发挥作用。实现本发明的该功能性所必需的程序可以在制造时存储在 移动计算设备的存储器中，或者可以在后期载入到存储器中。 电子设备110例如可以通过执行包含在诸如存储器230的计算可读介质中的指令序列或指令集，响应于处理器220来执行功能。这样的指令可以从诸如存储设备的另一计 算机可读介质或经由通信接口从分开的设备读入到存储器230中。图1-2中示出的电子设备110以及相关论述意图提供可以实施本发明的适当的电 子设备和处理环境的简单的、全面的描述。虽然没有要求，但是本发明将至少部分地在由诸 如移动电话或电视机顶盒的电子设备110执行的诸如程序模块的计算机可执行指令的通 常内容中进行描述。通常，程序模块包括执行特定的任务或执行特定的抽象数据类型的例 行程序、对象、组件、数据结构等。此外，本领域技术人员将意识到本发明的其他实施例可以 在具有多种类型的通信设备及计算机系统配置的通信网络环境中实施，包括蜂窝设备、移 动通信设备、个人计算机、掌上设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子
； 且寸。图3示出根据本发明的可能实施例的电子设备300的示例图。电子设备300可以 是多种类型的计算设备中的一种，例如，移动电话、个人数字助理、ΜΡ3播放器等。电子设备 可以包括外壳310，其可以是金属或其他材料。计算设备的前面可以包括刚性输入表面320 或覆盖物，例如，可以在IXD或其他类型的显示器上存在。刚性输入表面320可以是玻璃、 聚碳酸酯、水晶或其他适合的材料。刚性输入表面也可以是透明的或半透明的，但是这样的 透明性对于实施本发明是不需要的。电子设备300可以通过使用传统技术，经由刚性输入表面320向用户显示各种图 像。另外，刚性输入表面可以被分为两部分，即，显示部分340和输入部分350。显示部分 340可以用于显示各种图像，例如，文本、图片、视频等。输入部分350可以例如通过使用触 摸屏来允许用户输入各种项目。触摸屏可以显示用户从中选择的各种项目，并且用户可以 通过触摸屏幕来选择在显示该项目的区域中的期望项目。刚性输入表面320的中心区中， 可以是导航设备360，其可以用作用于用户的附加输入设备。在输入部分350中，可以存在直接附着到刚性输入表面320的一个或多个压电元 件330。进一步说明如下，当用户在输入部分350中正在输入项目时，通过响应于用户在输 入部分350中提供的输入而将信号选择地提供给压电元件330，本发明的实施例利用一个 或多个压电元件330以给用户提供触觉(知觉)反馈。当压电元件330接收到信号时，其 改变形状并弯曲刚性输入表面320，引起可以由用户感觉到的刚性输入表面320振动作为 触觉反馈。作为示例，输入部分350可以诸如在许多传统蜂窝电话中以传统的方式显示键 区，所述键区在每个键下面具有传感器。当用户在显示的键之一上方的输入部分350中的 刚性输入表面上进行按压时，相应的传感器感应输入，并且可以生成驱动信号并且发送给 压电元件330，引起刚性输入表面320的弯曲和振动，对用户提供期望的触觉反馈。图4示出根据本发明的可能实施例的电子设备400的元件的示例图。电子设备400 可以包括外壳410，例如其可以由金属形成。在外壳410内可以设置刚性输入表面420。刚 性输入表面420可以基本上覆盖电子设备400的全部前面。刚性输入表面420可以分为显 示区430和输入区440，虽然对于本发明而言，这样的划分区域是不必要的。典型地，显示区 430将用于向用户显示信息，例如，文本、图像、视频等。输入区将通常用于允许用户输入信 息，例如，用户在电子设备400上的选择。一个或多个压电元件450附着到刚性输入表面420。典型地，压电元件450附着到刚性输入表面420的侧边边缘，并且在优选实施例中，可以使用两个压电元件450，并且一 个附着到刚性输入表面420的每个相对的侧边边缘。压电元件450可以基本上沿着刚性输 入表面420的整个侧边延伸，或者只沿着侧边的一部分。压电元件450可以直接附着到刚 性输入表面420，或者可以在其间具有一个或多个层，只要所述层允许刚性输入表面420充 分弯曲以提供触觉反馈。在实施例中，如图4所示，压电元件450可以附着到刚性输入表面420的输入区 440的一个侧边或两个侧边，而不附着到显示区430中的侧边部分。该结构用于通过经由 压电元件450的选择性激活导致刚性输入表面的弯曲而在输入区440中提供触觉反馈。显 示区430可以进一步通过使用在刚性输入表面420的表面和金属框架410之间结合的衬垫 450而与刚性输入表面420的振动隔离。例如，衬垫450可以是粘性衬垫。另外，衬垫450 可以基本上包围显示区430。衬垫可以将外壳410与触觉反馈基本上隔离。来自用户的输入可以利用传统技术来实现，例如，使用触摸屏，其允许用户触摸在 不同区域中的刚性输入表面420，以从多个显示输入之中选择。例如，利用诸如LCD技术的 传统技术，键盘或键区可以显示在输入区440中，并且用户可以选择多个键以输入诸如电 话号码或文本的期望项目。当用户在期望的区域中触摸屏幕时，用户的触摸被传感器470来感测。传感器470 发送信号以控制或驱动电路，其可以用于产生驱动信号以驱动一个或多个压电元件450，以 给用户提供触觉反馈。传感器470可以是电容性传感器、电阻性传感器、光学传感器或能够 感测用户触摸或以其他方式选择刚性输入表面的不同部分的其他类型传感器。例如，驱动 信号可以经由布线480发送给压电元件450。图5示出根据本发明的可能实施例的电子设备500的示例性框图。电子设备包括 传感器510，所述传感器510与图4中的传感器470相对应，其感测用户在刚性输入表面的 输入区中的输入。指示向传感器510输入的电子信号发送到控制器520，所述控制器520可 以是诸如微处理器等的传统控制器。控制器520将相应的信号发送到驱动电路530，所述控 制器520产生被发送到压电元件540并且驱动压电元件540的驱动信号，并且通过刚性输 入表面的弯曲和振动来生成给用户的触觉反馈。刚性输入表面420在输入区440的中心处比在显示区430的顶部或底部处振动得 更多。因此，如果相等的驱动信号应用到压电元件450，则与用户按压远离输入区440中心 的输入区440的一部分相比较，用户按压靠近输入区440中心的一部分将感受到更多的触 觉反馈。因此，本发明的实施例可以根据由用户所选择的输入区440上的位置来改变驱动 信号的振幅和/或频率，以对用户施加更加均勻的触觉反馈。例如，如果输入区440正在显示具有数字1-9、*、0和#这12个键的标准电话键 区，则用于数字5和8的键一般处于最中心处而其他键将位于远离中心处等。如果用户按 压1键的位置中的输入区440，则与如果用户按压5键的位置或较之1键更远离中心的任何 其他键相比较，本发明的实施例可以施加具有更大振幅和/或频率的驱动信号。不管用户 按压的位置如何，不同振幅的驱动信号的任何数目可以用于提供均勻的触觉反馈。诸如上述论述的电子设备可以通过以下步骤来形成提供刚性输入表面；将压电 元件附着到刚性输入表面；提供设置成与刚性输入表面相邻的传感器，用于在用户选择屏 幕的不同部分时进行感测，传感器提供指示选定部分的电信号；以及提供控制器，所述控制器接收来自传感器的电信号，并且响应所述电信号而使得驱动信号提供到压电元件，从 而使压电元件变形并且使刚性输入表面弯曲，其中刚性输入表面的弯曲对用户提供触觉反 馈。本发明范围内的实施例也可以包括计算机可读介质，所述计算机可读介质用于承 载或具有在其上存储的计算机可执行指令或数据结构。这样的计算机可读介质可以是能够 由通用计算机或专用计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读 介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备或能 够以计算机可执行指令或数据结构的形式承载或存储期望程序代码的任何其他介质。当信 息在网络或其他通信连接(硬线、无线或其组合)上传送或提供给计算机时，计算机将该连 接完全地视为计算机可读介质。因此，任何这样的连接被完全称为计算机可读介质。上述 的组合也应当包括在计算机可读介质范围内。例如，计算机可执行指令包括指令和数据，其使通用计算机、专用计算机或专用处理设备执行特定的功能或功能组。计算机可执行指令也包括由处于单机或网络环境中的计 算机来执行的程序模块。通常地，程序模块包括执行特定的任务或执行特定的抽象数据类 型的例行程序、程序、对象、组件和数据结构等。计算机可执行指令、相关联的数据结构以及 程序模块都是呈现程序代码装置的示例，用于执行在此公开的方法步骤。这样的可执行指 令或相关联的数据结构的特定顺序呈现用于执行这样的步骤中所描述的功能的相应动作 的示例。虽然以上描述可以包含具体细节，但是它们不应当以任何方式解释为限制权利要 求。本发明所描述的实施例的其他构造也是本发明范围的一部分。因此，所附权利要求以 及它们的合法等同物仅应当认为是说明发明，而不是给定的任何具体示例。
权利要求
一种给用户提供触觉反馈的电子设备，包括刚性输入表面；压电元件，所述压电元件附着到所述刚性输入表面的侧边；传感器，所述传感器被设置成与所述刚性输入表面相邻，用于在用户选择所述刚性输入表面的不同部分时进行感测，所述传感器提供指示触摸部分的电信号；以及控制器，所述控制器接收来自所述传感器的电信号，并且响应于所述电信号使得驱动信号提供到所述压电元件，引起所述压电元件的变形和所述刚性输入表面的弯曲，其中所述刚性输入表面的弯曲响应于刚性输入表面的用户选择而给所述用户提供触觉反馈。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述刚性输入表面包括显示部分和输入部 分，所述压电元件被设置为与所述输入部分相邻。
3.根据权利要求2所述的电子设备，进一步包括粘性衬垫，所述粘性衬垫附着到所述 刚性输入表面，所述粘性衬垫被设置在所述刚性输入表面的所述显示部分与所述输入部分 之间的边界处，其中所述粘性衬垫将所述刚性输入表面的所述显示部分与所述触觉反馈基 本上隔离。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述粘性衬垫被设置在所述电子设备的所述 刚性输入表面与外壳之间，其中所述粘性衬垫将所述外壳与所述触觉反馈基本上隔离。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述压电元件沿着所述刚性输入表面的边缘 附着到所述刚性输入表面。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述压电元件包括附着到所述刚性输入表 面的相对的边缘的两个压电元件。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中提供给所述压电元件的驱动信号根据由所述 用户触摸的所述刚性输入表面的输入区中的位置而变化，以给所述用户提供基本上均勻的 触觉反馈。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电子设备可以是移动电话、蜂窝电话、无 线电台、便携式计算机、膝上型计算机、MP3播放器、远程控制设备和卫星无线电收发装置之
9.一种给电子设备的用户提供触觉反馈的方法，所述电子设备具有刚性输入表面，所 述方法包括当用户选择所述刚性输入表面的不同部分时进行感测，并且传感器被设置成与所述刚 性输入表面相邻，所述传感器提供指示选定部分的电信号；以及基于由所述传感器提供的电信号来驱动附着到所述刚性输入表面的压电元件，所述压 电元件的驱动引起所述压电元件的变形和所述刚性输入表面的弯曲，其中所述刚性输入表 面的弯曲响应于所述刚性输入表面的用户选择而给所述用户提供触觉反馈。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述刚性输入表面包括显示部分和输入部分， 所述压电元件被设置成与所述输入部分相邻。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括利用附着到所述刚性输入表面的粘性 衬垫，将所述刚性输入表面的所述显示部分与所述触觉反馈基本上隔离，所述粘性衬垫被 设置成在所述刚性输入表面的所述显示部分与所述输入部分之间的边界处。
12.根据权利要求19所述的方法，进一步包括利用设置在所述刚性输入表面与所述外壳之间的粘性衬垫，将所述电子设备的外壳与所述触觉反馈基本上隔离。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述压电元件沿着所述刚性输入表面的边缘附 着到所述刚性输入表面。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述压电元件包括附着到所述刚性输入表面 的相对的边缘的两个压电元件。
15.根据权利要求9所述的方法，其中驱动所述压电元件包括根据由所述用户触摸的 所述刚性输入表面的输入部分中的位置来改变施加到所述压电元件的驱动信号，以给所述 用户提供基本上均勻的触觉反馈。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述电子设备是移动电话、蜂窝电话、无线电台、 便携式计算机、膝上型计算机、MP3播放器、远程控制设备和卫星无线电收发装置之一。
17.—种移动计算设备，包括刚性输入表面；压电元件，所述压电元件附着到所述刚性输入表面；传感器，所述传感器被设置成与所述刚性输入表面相邻，用于当用户选择所述刚性输 入表面的不同部分时进行感测，所述传感器提供指示选定部分的电信号；以及驱动电路，所述驱动电路响应于来自所述传感器的电信号使驱动信号提供到所述压电 元件，所述驱动信号使所述压电元件变形以及使所述刚性输入表面弯曲，其中所述刚性输 入表面的弯曲响应于所述刚性输入表面的用户选择而对用户提供触觉反馈。
18.根据权利要求17所述的移动计算设备，其中所述刚性输入表面包括显示部分和 输入部分，所述压电元件被设置成与所述输入部分相邻。
19.根据权利要求17所述的移动计算设备，进一步包括附着到所述刚性输入表面的 粘性衬垫，所述粘性衬垫被设置在所述刚性输入表面的所述显示部分与所述输入部分之间 的边界处，其中所述粘性衬垫将所述刚性输入表面的所述显示部分与所述触觉反馈基本上 隔罔。
20.根据权利要求17所述的移动计算设备，进一步包括附着在所述电子设备的所述 刚性输入表面与外壳之间的粘性衬垫，其中所述粘性衬垫将所述外壳与所述触觉反馈基本 上隔离。
21.根据权利要求17所述的移动计算设备，其中提供给所述压电元件的所述驱动信号 根据由所述用户触摸的所述刚性输入表面的输入区中的位置而变化，以对所述用户提供基 本上均勻的触觉反馈。
22.根据权利要求17所述的移动计算设备，其中所述移动计算设备可以是移动电话、 蜂窝电话、无线电台、便携式计算机、膝上型计算机、MP3播放器、远程控制设备和卫星无线 电收发装置之一。
全文摘要
一种给用户提供触觉反馈的电子设备及其对应的方法。该电子设备包括刚性输入表面；压电元件，该压电元件直接附着到刚性输入表面；传感器，该传感器被设置成与刚性输入表面相邻，用于当用户选择刚性输入表面的不同部分时进行感测，传感器提供指示选定部分的电信号；以及控制器，该控制器接收来自传感器的电信号，并且响应于电信号而使驱动信号提供到压电元件，使得压电元件变形和刚性输入表面弯曲，其中刚性输入表面的弯曲响应于刚性输入表面的用户选择而对用户提供触觉反馈。
文档编号G06F3/041GK101809527SQ200880108560
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月28日
发明者戴勋虎, 罗伯特·道奇·达斡尔曼, 马克·威廉·奥利弗 申请人:摩托罗拉公司