專利名稱：便攜式電子設備以及控制該電子設備的方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及便攜式電子設備，該便攜式電子設備包括觸敏輸入設備，并為這
樣的輸入設備提供觸覺反饋。
背景技術：
包括便攜式電子設備在內的電子設備已得到廣泛使用，并且能夠提供多種功能，包括例如電話、電子消息收發(fā)以及其他個人信息管理器(PIM)應用功能。便攜式電子設備能夠包括若干類型的、包括移動站在內的設備，例如簡單的蜂窩電話、智能電話、無線PDA、以及具有無線802. 11或藍牙能力的膝上型計算機。觸敏輸入設備可用于在便攜式電子設備上進行輸入。 諸如PDA或智能電話之類的設備通常用于手持使用，并且便于攜帶。對于便攜性而言，通常期望更小的設備。因為這樣的手持設備較小，并且由此可用于用戶輸入和輸出設備的空間有限，所以由具有觸敏覆蓋層的顯示器(如，液晶顯示器)構成的觸敏設備可用在這樣的手持設備上。此外，可以根據(jù)正在執(zhí)行的功能和操作來修改觸摸屏設備上的屏幕內容。 觸敏輸入設備具有與用戶交互和響應有關的固有缺點。具體地，在使用觸敏輸入設備選擇特征時可能出現(xiàn)誤差，例如，由于缺少觸摸反饋而造成的選擇輸入期間的雙輸入。盡管提供諸如音頻反饋之類的反饋的觸摸屏設備是已知的，然而此類設備并沒有提供期望的觸覺反饋。人們期望在提供和控制觸敏設備的觸覺反饋方面能夠有所改進。

發(fā)明內容
根據(jù)一方面，可以提供一種對具有觸敏顯示器和底座的電子設備進行控制的方法，該方法包括檢測觸敏顯示器上的觸摸事件；以及響應于檢測到觸敏顯示器上的觸摸事件，由至少一個致動器通過在上升時間段上增大力以及在塌陷時間段上減小力，來在背離底座的方向上在觸敏顯示器上施加力。 根據(jù)一方面，可以提供一種對具有觸敏輸入表面的電子設備進行控制的方法。該方法可以包括監(jiān)控觸敏輸入表面以發(fā)現(xiàn)該觸敏輸入表面上的觸摸事件；以及響應于檢測到觸敏輸入表面上的觸摸事件，來調節(jié)該觸敏輸入表面上的力，以導致觸敏輸入表面相對于電子設備的底座的第一移動。該力可以由至少一個致動器在單一方向上施加在觸敏輸入表面上。 調節(jié)觸敏輸入表面上的力以導致第一移動可以包括在塌陷時間段上減小該力，以使得觸敏輸入表面向底座移動，以模擬穹形開關的塌陷。調節(jié)觸敏輸入表面上的力以導致第一移動可以包括在塌陷時間段上減小力之前，在上升時間段上，在背離底座的方向上增大觸敏輸入表面上的力，上升時間段比塌陷時間段長。 該方法可以包括響應于檢測到觸敏輸入表面上觸摸事件的結束，調節(jié)力，以導致觸敏輸入表面相對于底座的第二移動。調節(jié)力以導致第二移動可以包括在釋放時間段上增大力，以使觸敏輸入表面背離底座移動，以模擬穹形開關的釋放。調節(jié)力導致第二移動可以包括在釋放時間段上增大力之后，在下降時間段上減小力，以使得觸敏輸入表面向底座移動，下降時間段比釋放時間段長。 調節(jié)力可以包括對布置在底座與觸敏輸入表面之間的至少一個壓電致動器處的
電量進行調節(jié)。調節(jié)電量可以包括調節(jié)多個壓電致動器中的每一個處的相應電量。每一個
壓電致動器可以包括附著于彈性可變形基板的壓電盤，用于變形以導致第一移動。 監(jiān)控可以包括監(jiān)控觸敏輸入表面上的外部作用力，調節(jié)觸敏輸入表面上的力以導
致第一移動可以包括響應于確定觸敏輸入表面上的外部作用力超過閾值力來調節(jié)力。調
節(jié)力可以包括對布置在觸敏輸入表面與底座之間的力感電阻器處的力進行監(jiān)控。
所述觸敏輸入表面可以布置在LCD顯示器上，以提供觸摸屏顯示器，該方法可以
包括在所述觸摸屏顯示器上呈現(xiàn)包括至少一個用戶可選特征在內的圖形用戶界面。調節(jié)
觸敏輸入表面上的力以導致第一移動可以是響應于檢測到觸敏事件而執(zhí)行的，即使該觸敏
事件被確定為出現(xiàn)在至少一個用戶可選擇特征處。 根據(jù)另一方面，可以提供一種電子設備，包括底座；觸敏輸入表面，與底座隔開，并且相對于底座可移動；以及致動裝置，位于底座與觸敏輸入表面之間，包括至少一個致動器，用于響應于檢測到觸敏輸入表面上的觸摸事件，來調節(jié)觸敏輸入表面上的力，以導致觸敏輸入表面相對于底座的第一移動。該力是由致動器在單一方向上施加在觸敏輸入表面上的。 該電子設備可以包括布置在底座與觸敏顯示器之間的至少一個力傳感器，所述至少一個力傳感器用于檢測觸敏顯示器上的力。該電子設備還可以包括顯示器，在該顯示器上布置觸敏輸入表面用以提供觸摸屏顯示器。 根據(jù)另一方面，可以提供一種計算機可讀介質，包含計算機可讀代碼，該計算機可讀代碼用于由具有觸敏輸入表面的電子設備中的處理器來執(zhí)行，用以監(jiān)控觸敏輸入表面以發(fā)現(xiàn)該觸敏輸入表面上的觸摸事件，以及響應于在觸敏輸入表面上檢測到觸摸事件，調節(jié)該觸敏輸入表面上的力，以導致觸敏輸入表面相對于電子設備的底座的第一移動。該力可以是由至少一個致動器在單一方向上施加在觸敏輸入表面上的。 有利地，可以對壓電致動器施加在觸敏輸入表面(可以是觸摸屏顯示器)上的力進行控制，以采用與(用戶手指施加的)外部作用力相反并使得觸摸屏顯示器移動的力的形式來為用戶提供觸覺反饋。在檢測到觸摸時，壓電致動器可以循環(huán)一次，以在檢測到觸摸時增大力，并減小施加到觸摸屏顯示器的力。此外，在觸摸屏顯示器的觸敏覆蓋層上施加的力可以是由壓電致動器在一個方向上施加的。因此，可以控制觸覺反饋，以便可以對響應于確定觸摸事件而提供的反饋以及觸敏輸入表面的力和引起的運動加以控制，以模擬諸如穹形開關之類的機械開關的力和引起的移動。因此，使用包括壓電盤的壓電致動器來提供用戶可識別的期望的觸覺反饋。可以控制壓電致動器處的電量，以控制該力，并在檢測到觸摸屏顯示器處的觸摸輸入時提供期望的觸覺反饋。可以在受控的時間段上提供電流或電壓，以累積電容電量，并對壓電盤所附著到的安裝盤施加彎曲力，由此導致觸敏輸入表面的移動。然后，可以在受控的時間段上使電容放電，以使得或允許觸摸屏顯示器移動。因此，可以針對觸摸屏顯示器上特定區(qū)域處的觸摸事件提供觸覺反饋，使得在不與虛擬按鈕或特征相對應的區(qū)域處對觸摸屏顯示器的觸摸例如不導致提供觸覺反饋，而是在與虛擬按鈕或特征相對應的區(qū)域處對觸摸屏顯示器的觸摸導致提供這樣的觸覺反饋。此外，可以響應于確定超過閾值的外部作用力來提供觸覺反饋。因此，在用戶以足以超過閾值的力觸摸觸摸屏顯示器時，提供觸覺反饋。 具有壓電盤的致動裝置可以響應于觸摸屏顯示器上的觸摸事件來提供觸覺反饋。在觸摸觸敏輸入表面時控制壓電致動器模擬穹形開關的致動可以提供期望的觸覺反饋，以向用戶確認接收到輸入，從而提供積極響應，并減小了諸如雙輸入之類的輸入錯誤的機會，減少了使用時間并提高了用戶滿意度。此外，壓電盤可以較薄，從而在向用戶提供了期望的觸覺反饋的同時，不會顯著增加設備的厚度。


現(xiàn)在將參考附圖，僅以示例的方式來描述本公開的實施例，在附圖中 圖1是根據(jù)實施例一方面的包括便攜式電子設備的內部組件在內的組件的簡化
框圖； 圖2是便攜式電子設備在縱向方向上的示例的正視圖； 圖3A是圖2中的觸摸屏顯示器單元的部分的截面?zhèn)纫晥D； 圖3B是圖2中的觸摸屏顯示器單元的部分的截面?zhèn)纫晥D； 圖3C是根據(jù)一個實施例的圖2中的便攜式電子設備的部分的側視圖； 圖4是便攜式電子設備在縱向方向上的示例的正視圖，其中以虛線示出了隱藏的
細節(jié)； 圖5是便攜式電子設備的致動裝置的功能框圖； 圖6是示出了根據(jù)實施例的對包括觸摸輸入表面的便攜式電子設備進行控制的方法的流程圖； 圖7是根據(jù)圖6的實施例的一個示例的在便攜式電子設備的操作期間壓電盤兩端的電壓對時間的圖示的簡化示例； 圖8是示出了根據(jù)另一實施例的對包括觸敏輸入表面的便攜式電子設備進行控制的方法的流程圖； 圖9是根據(jù)圖8的實施例的一個示例的在便攜式電子設備的操作期間壓電盤兩端的電壓對時間的圖示的簡化示例； 圖10是示出了根據(jù)另一實施例的控制便攜式電子設備的方法的流程 圖11A是根據(jù)另一實施例的另一便攜式電子設備的一部分的頂視 圖IIB和IIC是圖11A中的便攜式電子設備的部分的側視圖。
具體實施例方式
應意識到，為了說明的簡要和清楚起見，在適當?shù)臅r候，可以在圖中重復使用附圖標記來指示相應或相似的元素。此外，闡述了許多特定細節(jié)，以提供對這里所描述的實施例的更全面理解。然而，本領域技術人員將理解，在沒有這些特定細節(jié)的情況下，也可以實踐所描述的實施例。在其他實例中，沒有詳細描述公知的方法、過程以及組件，以避免這里所描述的實施例含混不清。此外，這些描述不應被視為局限于這里所描述的實施例的范圍。
本公開總體涉及一種電子設備，在這里所描述的實施例中為便攜式電子設備。便攜式電子設備的示例包括移動或手持的無線通信設備，例如尋呼機、蜂窩電話、蜂窩智能電話、無線管理器、個人數(shù)字助理、支持無線功能的筆記本計算機、等等。 便攜式電子設備可以是具有高級數(shù)據(jù)通信能力的雙向通信設備，高級數(shù)據(jù)通信能力包括通過收發(fā)機站的網(wǎng)絡與其他便攜式電子設備或計算機系統(tǒng)通信的能力。便攜式電子設備還可以具有允許語音通信的能力。根據(jù)便攜式電子設備所提供的功能性，可以將便攜式電子設備稱作數(shù)據(jù)消息收發(fā)設備、雙向尋呼機、具有數(shù)據(jù)消息收發(fā)能力的蜂窩電話、無線互聯(lián)網(wǎng)設備、或數(shù)據(jù)通信設備(具有或不具有通話能力)。便攜式電子設備還可以是不具有無線通信能力的便攜式設備，如手持電子游戲機、數(shù)字相冊、數(shù)字相機等等。
參考圖l，圖1中示出了便攜式電子設備20的實施例的示例的框圖。便攜式電子設備20包括多個組件，如處理器22，用于控制便攜式電子設備20的總體操作。通過通信子系統(tǒng)24來執(zhí)行包括數(shù)據(jù)和語音通信在內的通信功能?？梢杂山獯a器26對便攜式電子設備20接收到的數(shù)據(jù)進行解壓縮和解密，其中所述解碼器26根據(jù)任意適當?shù)慕鈮嚎s技術(例如，YK解壓縮、以及其他已知的技術)和加密技術(例如，使用諸如數(shù)據(jù)加密標準(DES)、三重DES、或高級加密標準(AES)之類的加密技術))來進行操作。通信子系統(tǒng)24接收來自無線網(wǎng)絡1000的消息，以及向無線網(wǎng)絡1000發(fā)送消息。在便攜式電子設備20的示例中，根據(jù)全球移動通信系統(tǒng)(GSM)和通用分組無線業(yè)務(GPRS)標準來配置通信子系統(tǒng)24。 GSM/GPRS無線網(wǎng)絡在世界范圍內使用，人們期望這些標準最終會被增強數(shù)據(jù)GSM環(huán)境(EDGE)和通用移動電信業(yè)務(UMTS)所取代。新的標準仍在定義，但是人們相信這些標準將與這里所描述的網(wǎng)絡行為具有相似性，并且本領域技術人員也將理解，這里所描述的實施例旨在使用未來開發(fā)的任意其他適當?shù)臉藴?。連接通信子系統(tǒng)24與無線網(wǎng)絡的無線鏈路表示根據(jù)專用于GSM/GPRS通信而定義的協(xié)議進行操作的一個或更多個不同的射頻(RF)信道。利用更新的網(wǎng)絡協(xié)議，這些信道可以既支持電路交換的語音通信又支持分組交換的數(shù)據(jù)通信。
盡管在實現(xiàn)的一個示例中與便攜式電子設備20相關聯(lián)的無線網(wǎng)絡1000是GSM/GPRS無線網(wǎng)絡，然而在不同的實現(xiàn)中，其他無線網(wǎng)絡也可以與便攜式電子設備20相關聯(lián)?？梢圆捎貌煌愋偷臒o線網(wǎng)絡，包括例如以數(shù)據(jù)為主的無線網(wǎng)絡、以語音為主無線網(wǎng)絡、以及能夠通過相同的物理基站同時支持語音和數(shù)據(jù)通信的雙模網(wǎng)絡。組合的雙模網(wǎng)絡包括碼分多址(CDMA)或CDMA2000網(wǎng)絡、GSM/GPRS網(wǎng)絡(如上所述)、以及未來的第三代(3G)網(wǎng)絡，如EDGE和UMTS，但不局限于此。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的一些其他示例包括WiFi 802.11、MobitexTM和DataTAC 網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。其他語音中心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的示例包括個人通信系統(tǒng)(PCS)網(wǎng)絡，如GSM和時分多址(TDMA)系統(tǒng)。 處理器22還與附加的子系統(tǒng)交互，如隨機存取存儲器(RAM)28、閃存30、顯示器32、輔助輸入/輸出(I/O)子系統(tǒng)40、數(shù)據(jù)端口 42、揚聲器44、麥克風46、短距離通信48以及其他設備子系統(tǒng)50，其中顯示器32具有采取觸敏覆蓋層34形式的觸敏輸入表面，觸敏覆蓋層34與電子控制器36相連，顯示器32與電子控制器36 —起構成觸摸屏顯示器38。觸敏覆蓋層34和電子控制器36提供了觸敏輸入設備，處理器22經(jīng)由電子控制器36與觸敏覆蓋層34交互。致動裝置39與處理器22相連并進行通信。 便攜式電子設備20的一些子系統(tǒng)執(zhí)行通信相關功能，而其他子系統(tǒng)可以提供"駐留"或設備上功能。例如，顯示器32和觸敏覆蓋層34可以同時用于通信相關功能(例如，輸入文本消息以供在網(wǎng)絡1000上傳輸)以及設備駐留功能(例如，計算器或任務列表)。
便攜式電子設備20能夠在完成了網(wǎng)絡注冊或激活過程之后通過無線網(wǎng)絡1000發(fā)送和接收通信信號。網(wǎng)絡接入與便攜式電子設備200的訂戶或用戶相關聯(lián)。為了標識根據(jù)本實施例的訂戶，便攜式電子設備20使用插入SM/RUIM接口 54的SM/RUIM卡52 (即，用戶身份模塊或可移除用戶身份模塊)來與諸如網(wǎng)絡1000之類的網(wǎng)絡通信。SM/RUIM卡52是一種傳統(tǒng)的"智能卡"，可以用于標識便攜式電子設備20的訂戶以及用于使便攜式電子設備20個性化等。在本實施例中，在沒有SM/RUIM卡52的情況下，便攜式電子設備20并不是完全可操作用于與無線網(wǎng)絡1000通信。通過將SM/RUIM卡52插入SM/RUIM接口54，訂戶可以訪問所有定制的服務。服務可以包括web瀏覽和消息收發(fā)，如電子郵件、語音郵件、短消息服務(SMS)以及多媒體消息收發(fā)服務(匪S)。更高級的服務可以包括銷售點、現(xiàn)場服務以及銷售自動化。SM/RUIM卡52包括處理器和用于存儲信息的存儲器。 一旦將SM/RUIM卡52插入SM/RUIM接口 54中，SIM/RUIM卡52就耦合至處理器22。為了識別訂戶，SM/RUIM卡52可以包括某些用戶參數(shù)，如國際移動訂戶身份(MSI)。使用SM/RUIM卡52的優(yōu)點是，訂戶不必被任何單個物理便攜式電子設備所束縛。SM/RUIM卡52還可以存儲針對便攜式電子設備的附加訂戶信息，包括記事簿(或日歷)信息以及最近的呼叫信息。備選地，還可以將用戶識別信息編程到存儲器30中。 便攜式電子設備20是電池供電的設備，包括用于接收一個或更多個可再充電電池58的電池接口 56。在至少一些實施例中，電池58可以是具有嵌入式微處理器的智能電池。電池接口 56耦合至調節(jié)器(未示出)，所述調節(jié)器輔助電池58向便攜式電子設備20提供電力V+。盡管當前技術使用電池，然而諸如微型燃料電池之類的未來技術也可以向便攜式電子設備20提供電力。 便攜式電子設備20還包括操作系統(tǒng)60和軟件組件62，下面將詳細描述操作系統(tǒng)60和軟件組件62。典型地，將處理器22執(zhí)行的操作系統(tǒng)60和軟件組件62存儲在諸如閃存30之類的永久存儲器中，備選地，永久存儲器可以是只讀存儲器(ROM)或類似的存儲元件(未示出)。本領域技術人員將意識到，可以將操作系統(tǒng)60和軟件組件62的一部分(例如，特定軟件應用64、66、68、70和72或其部分)臨時加載到諸如RAM 28之類的易失性存儲器中。如本領域技術人員所公知的，其他軟件組件也可以被包含于其中。
通常，將在便攜式電子設備20的制造期間將控制基本設備操作的軟件組件62的子集(包括數(shù)據(jù)和語音通信應用)安裝在便攜式電子設備20上。其他軟件應用包括消息應用64，消息應用64可以是允許便攜式電子設備20的用戶發(fā)送和接收電子消息的任意適當?shù)能浖绦颉Ｈ绫绢I域技術人員所公知的，對于消息應用64而言存在多種備選。典型地，用戶已發(fā)送或接收的消息存儲在便攜式電子設備20的閃存30或便攜式電子設備20的某些其他適當?shù)拇鎯υ?。在至少一些實施例中，可以將已發(fā)送和接收的消息中的一些存儲在設備20的遠程處，例如，存儲在與便攜式電子設備20通信的關聯(lián)主機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器中。 軟件組件62還可以包括設備狀態(tài)模塊66、個人信息管理器(PM) 68、以及其他適當?shù)哪K(未示出)。設備狀態(tài)模塊66提供持久性，S卩，設備狀態(tài)模塊66確保重要的設備數(shù)據(jù)被存儲在諸如閃存30之類的永久性存儲器中，使得該數(shù)據(jù)在便攜式電子設備20關閉或斷電時不丟失。 p頂68包括對用戶感興趣的數(shù)據(jù)項進行組織和管理的功能，例如電子郵件、聯(lián)系人、日歷事件、語音郵件、約會、以及任務項，但不限于此。P頂68能夠經(jīng)由無線網(wǎng)絡1000發(fā)送和接收數(shù)據(jù)項?？梢越?jīng)由無線網(wǎng)絡IOOO將PIM數(shù)據(jù)項與便攜式電子設備訂戶的利用主計算機系統(tǒng)存儲的或與主計算機系統(tǒng)相關聯(lián)的相應數(shù)據(jù)項無縫地整合、同步以及更新。該功能在便攜式電子設備20上創(chuàng)建了相對于這些項的鏡像主計算機。這在主計算機系統(tǒng)是便攜式電子設備訂戶的辦公室計算機系統(tǒng)時尤其有用。 軟件組件62還包括連接模塊70以及信息技術(IT)策略模塊72。連接模塊70實現(xiàn)了便攜式電子設備20與無線基礎設施以及任意其他主系統(tǒng)(例如，便攜式電子設備20被授權與之進行接口的企業(yè)系統(tǒng))通信所需的通信協(xié)議。 連接模塊70包括API集合，可以將API集合與便攜式電子設備20結合，以允許便攜式電子設備20使用與企業(yè)系統(tǒng)相關聯(lián)的任意數(shù)目的服務。連接模塊70使得便攜式電子設備20可以建立與主系統(tǒng)的端對端安全的且已認證的通信管道。可以使用由連接模塊70提供訪問的應用子集來從主系統(tǒng)向便攜式電子設備20傳送IT策略命令。這可以以無線或有線的方式來完成。然后，可以將這些指令傳送至IT策略模塊72，以修改設備20的配置。備選地，在一些情況下，還可以通過有線連接來完成IT策略更新。 還可以在便攜式電子設備20上安裝其他類型的軟件應用。這些軟件應用可以是在制造便攜式電子設備20之后添加的第三方應用。第三方應用的示例包括游戲、計算器、公用事業(yè)等。 可以通過無線網(wǎng)絡1000、輔助1/0子系統(tǒng)40、數(shù)據(jù)端口 42、短距離通信子系統(tǒng)48、或任意其他適當?shù)脑O備子系統(tǒng)50中的至少一個將附加的應用加載到便攜式電子設備20上。這種應用安裝方面的靈活性提高了便攜式電子設備20的功能性，并且可以提供增強的設備上功能、通信相關功能或二者。例如，安全通信應用可以使得能夠使用便攜式電子設備20來執(zhí)行電子商務功能和其他這樣的金融業(yè)務。 數(shù)據(jù)端口 42使得訂戶能夠通過外部設備或軟件應用來設置偏好，并通過向便攜式電子設備20提供信息或軟件下載而不是通過無線通信網(wǎng)絡來擴展便攜式電子設備20的能力。例如，可以使用備選的下載路徑通過直接并從而可靠且可信任的連接將加密密鑰加載到便攜式電子設備20上，以提供安全的設備通信。 數(shù)據(jù)端口42可以是使得可以在便攜式電子設備20與另一計算設備之間進行數(shù)據(jù)通信的任意適當?shù)亩丝?。?shù)據(jù)端口42可以是串行或并行端口。在一些示例中，數(shù)據(jù)端口42可以是USB端口， USB端口包括用于數(shù)據(jù)傳遞的數(shù)據(jù)線以及能夠提供充電電流以便為便攜式電子設備20的電池58充電的電源線。 短距離通信子系統(tǒng)48提供在便攜式電子設備20與不同系統(tǒng)或設備之間的通信，而不使用無線網(wǎng)絡1000。例如，短距離通信子系統(tǒng)48可以包括用于短距離通信的紅外設備以及關聯(lián)的電路和組件。短距離通信標準的示例包括由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)開發(fā)的標準、藍牙、以及由IEEE開發(fā)的802. 11標準族。 在使用中，由通信子系統(tǒng)24來處理接收到的信號，例如，文本消息、電子郵件消息、或網(wǎng)頁下載，并將信號輸入至處理器22。然后，處理器22對接收到的信號進行處理，以輸出至顯示器32，或備選地輸出至輔助1/0子系統(tǒng)40。訂戶還可以例如使用顯示器32上的作為觸摸屏顯示器38的一部分的觸敏覆蓋層34以及可能地使用輔助I/O子系統(tǒng)40來編寫數(shù)據(jù)項，例如，電子郵件消息。輔助子系統(tǒng)40可以包括諸如以下之類的設備鼠標、軌跡球、紅外指紋檢測器、或具有動態(tài)按鈕按壓能力的滾輪。可以通過通信子系統(tǒng)24在無線網(wǎng)絡40上傳輸所編寫的項目。 對于語音通信，除了將接收到的信號輸出至揚聲器44以及由麥克風46來產(chǎn)生用于傳輸?shù)男盘栆酝猓銛y式電子設備20的總體操作實質上是類似地。還可以在便攜式電子設備20上實現(xiàn)備選的語音或音頻I/0子系統(tǒng)，例如語音消息記錄子系統(tǒng)。盡管主要通過揚聲器來完成語音或音頻信號輸出，然而也可以使用顯示器來提供附加信息，例如，呼叫方的身份、語音呼叫的持續(xù)時間、或其他與語音呼叫相關的信息。 現(xiàn)在參考圖2，圖2示出了便攜式電子設備20在縱向方向上的示例的正視圖。便攜式電子設備20包括外殼74，所述外殼74容納如圖1所示的內部組件，并框住觸摸屏顯示器38，以使得觸摸屏顯示器38外露以供使用便攜式電子設備20時與用戶交互。本領域技術人員將認識到，觸摸屏顯示器38可以包括呈現(xiàn)于觸摸屏顯示器38上的任意適當數(shù)目的用戶可選特征，例如采用虛擬按鈕(供用戶選擇例如應用、選項)或鍵盤按鍵(供用戶在便攜式電子設備20的操作期間輸入數(shù)據(jù))的形式。 觸摸屏顯示器38可以是任意適當?shù)挠|摸屏顯示器，如電容觸摸屏顯示器。如圖1所示，電容觸摸屏顯示器包括顯示器32以及采取電容觸敏覆蓋層形式的觸敏覆蓋層34。人們將意識到，采取電容觸敏覆蓋層形式的觸敏覆蓋層34包括堆疊的多個層，并且經(jīng)由適當?shù)耐腹庹澈蟿┕潭ǖ斤@示器32。例如，這些層可以包括通過適當粘合劑固定到LCD顯示器32的基板、接地屏蔽層、阻擋層、由基板或另一阻擋層隔開的一對電容觸摸傳感器層、以及通過適當?shù)恼澈蟿┕潭ǖ降诙娙萦|摸傳感器的保護層。電容觸摸傳感器層可以是任意適當?shù)牟牧?，例如圖案化的銦錫氧化物(ITO)。 在本示例中，確定觸摸事件的X和Y位置，其中X位置是由與觸摸傳感器層之一的電容耦合而產(chǎn)生的信號所確定的，Y位置是由與觸摸傳感器層中的另一層的電容耦合而產(chǎn)生的信號所確定的。作為與諸如用戶手指之類的適當對象電容耦合的結果(這導致每個觸摸傳感器層的電場變化)，每個觸摸傳感器層向控制器36提供信號。該信號表示相應的X和Y的觸摸位置值。人們將意識到，可以確定用戶在觸摸屏顯示器38上的觸摸的其他屬性。例如，除了位置(X和Y值)以外，還可以基于在控制器36處接收到的來自觸摸傳感器層的信號來確定觸摸屏顯示器38上的觸摸的大小和形狀。 仍參考圖2，人們將意識到，通過確定X和Y觸摸位置來確定用戶在觸摸屏顯示器38上的觸摸，基于X和Y觸摸位置和處理器22所執(zhí)行的應用來確定用戶選擇的輸入。因此，可以通過將觸摸屏顯示器38上顯示的諸如虛擬按鈕之類的特征與觸摸屏顯示器38上的觸摸事件的X和Y位置相匹配來選擇該特征。用戶所選擇的特征是基于X和Y觸摸位置和應用而確定的。 外殼74可以是用于如圖1所示的內部組件的任意適當?shù)耐鈿?。如圖3A和3B最佳示出的，在本示例中，外殼74包括背板76、框住觸摸屏顯示器38的框架78、以及在背板76與框架78之間、且通常垂直于背板76和框架78而延伸的側壁80。底座82與背板76隔開，并且通常平行于背板76。底座82可以是任意適當?shù)牡鬃?，并且可以包括例如由底?2與背板76之間的剛性支柱所支撐的印刷電路板或撓性電路板。背板76包括易釋放地附著的平板(未示出)，該平板用于例如上述電池58和SM/RUIM卡52的插入或移除。人們將意識到，例如可以將背板76、側壁78和框架78注模。在圖2所示的便攜式電子設備20的示例中，框架78通常是圓角矩形，然而其他形狀也是可以的。 可以在諸如鎂之類的適當材料的支撐盤84上支撐顯示器32和觸敏覆蓋層34，以 便為顯示器32和觸敏覆蓋層34提供機械支撐。可以在支撐盤84的上部與框架78之間圍 繞框架78的周長設置適應性襯墊86，以提供襯墊用于保護便攜式電子設備20的外殼74內 所容納的組件。例如，針對適應性襯墊86的適當材料包括用于提供減震、振動衰減、適當 疲勞壽命的蜂窩聚氨酯泡沫。蜂窩聚氨酯泡沫可以用于預加載壓電盤致動器。觸摸屏顯示 器38在外殼74內可移動，例如可以將觸摸屏顯示器38從底座82移開從而壓縮適應性墊 片86，并且可以朝向底座82移動從而按壓以下提到的減震元件88。圖3A和3B示出了觸摸 屏顯示器38的放大移動，其中，圖3A示出了在用戶手指施加外部作用力的情況下(例如， 在致動裝置39沒有致動的情況下的觸摸事件期間)的觸摸屏顯示器38，圖3B示出了在觸 摸事件期間致動了致動裝置39的情況下的觸摸屏顯示器38。 在本示例中，致動裝置39包括四個壓電盤致動器90，其中每個壓電盤致動器90被 支撐在相應的支撐環(huán)91上。每個支撐環(huán)91從底座82向觸摸屏顯示器38延伸，以支撐相 應的壓電盤致動器90，同時允許壓電盤致動器的撓曲。如圖3C最佳示出的，每個壓電盤致 動器90包括附著到金屬基板94的壓電盤92 (如，PZT陶瓷盤)，該金屬基板94的直徑比 壓電盤92大，以在壓電盤92由于壓電盤92處累積電荷而導致收縮時彎曲。每個壓電盤致 動器90被支撐在底座82 —側的相應支撐環(huán)91上，鄰近外殼74的相應拐角，將金屬環(huán)的尺 寸確定為使得金屬基板94的邊緣與支撐環(huán)91相接觸，以支撐壓電盤致動器90并允許壓電 盤致動器的撓曲。在本示例中采取諸如硬橡膠等適當材料的圓柱形減震器形式的減震元件 88位于壓電盤致動器90與支撐盤84之間。相應的力傳感器96位于每個減震元件88與相 應的壓電盤致動器90之間。例如，適當?shù)牧鞲衅?6包括用于測量所施加的力(例如，壓 力)的冰球形狀的力感電阻器。人們將意識到，因為力感電阻器上壓力的增大將導致電阻 的減小(或電導的增大)，所以可以使用力感電阻器來確定力。在便攜式電子設備20中，每 個壓電盤致動器90位于底座82與支撐盤84之間，觸摸屏顯示器38在底座82的方向上在 每個壓電盤致動器90上施加力，導致壓電盤致動器90的彎曲。因此，在沒有用戶例如通過 按壓觸摸屏顯示器38來施加外力并且壓電盤致動器90上沒有電荷的情況下，壓電盤致動 器90有輕微彎曲。如圖3A所示，在觸摸事件期間并且在壓電盤致動器90致動之前，以用 戶按壓觸摸屏顯示器38形式的外部作用力使得壓電盤致動器90的彎曲增大，并且壓電盤 致動器90對觸摸屏顯示器38施加彈力。如圖3B所示，當壓電盤92帶電時，壓電盤92收 縮并使得金屬基板94和壓電盤92隨著壓電致動器90的伸直在觸摸屏顯示器38上施加與 外部作用力相反的另外的力。 壓電盤致動器90、減震元件88以及力傳感器96中的每一個都被支撐在底座82 — 側的相應支撐環(huán)91上。支撐環(huán)可以是底座82的一部分，或者可以被支撐在底座82上。底 座82可以是印刷電路板，而底座82的另一側為便攜式電子設備20的其他組件(未示出) 提供機械支撐和電連接。每個壓電盤致動器90位于底座82與支撐盤84之間，以使得可以 由力傳感器96來測量觸摸屏顯示器38上由于用戶按壓觸摸屏顯示器38而產(chǎn)生的外部作 用力，以及使得壓電盤致動器90的帶電導致觸摸屏顯示器38上使其背離底座82的力。
在本實施例中，每個壓電盤致動器90與支撐盤84相接觸。因此，如圖3A所示，通 過力傳感器96處電阻的變化來確定由用戶向觸摸屏顯示器38施加力而導致的觸摸屏顯示器38上的下壓，并且該下壓使得壓電盤致動器90進一步彎曲。此外，可以對壓電盤致動器 90上的電量進行調節(jié)，以控制壓電盤致動器90在支撐盤84上施加的力以及導致的觸摸屏 顯示器38的移動。可以通過調節(jié)所施加的電壓或電流來調節(jié)電量。例如，可以施加電流以 增大壓電盤致動器90上的電量，從而使壓電盤92如上所述地收縮，這導致金屬基板94和 壓電盤92如上所述地伸直。因此，如圖3B所示，該電量導致觸摸屏顯示器38上與外部作 用力相反的力以及觸摸屏顯示器38背離底座82的移動。還可以經(jīng)由受控的放電電流來移 除壓電盤致動器90上的電荷，這導致壓電盤92再次伸展，從而釋放電荷所造成的力，并由 此減小觸摸屏顯示器38上的力，允許觸摸屏顯示器返回靜止位置。為了說明，在圖3A和3B 中放大了觸摸屏顯示器38的移動和壓電盤致動器90的撓曲。 圖5示出了根據(jù)一個實施例的致動裝置39。如圖所示，每個壓電盤92連接至壓電 驅動器98，壓電驅動器98與微處理器100通信，微處理器100包括與每個力傳感器96連接 的四通道放大器和模擬至數(shù)字轉換器102。微處理器100還與便攜式電子設備20的主處理 器22通信。微處理器100可以向便攜式電子設備20的主處理器22提供信號。人們將意 識到，壓電驅動器98可以實現(xiàn)為微處理器100與壓電盤92之間的驅動電路。
例如，可以對壓電盤致動器90所執(zhí)行的機械功進行控制，以響應于在觸摸屏顯示 器38上檢測到以觸摸形式而施加的力，來提供通常一致的力以及觸摸屏顯示器38的移動。 可以通過調節(jié)電流以控制電量，來減小例如因溫度而導致的所執(zhí)行的機械功的波動。本領 域技術人員將意識到，壓電盤92具有與電容器相類似的電學特性。可以通過控制電量來控 制壓電盤致動器90所執(zhí)行的機械功(力*位移)，表達如下
Qpiezo = Cpiezo*Vpiez。
其中，Q是電量；
C是電容；以及
V是電壓 稱作是壓電材料成分的D31系數(shù)的系數(shù)提供電壓與力之間的關系。然而，給定壓 電材料成分的D31系數(shù)和相關介電常數(shù)(Er)隨溫度相反地變化。因此，如果將壓電盤92 的電量控制在較小范圍內，則壓電盤致動器90的機械功的變化也能夠較小?？梢愿鶕?jù)流入 或流出電容器(具有與壓電盤92相類似的電學特性)的電流來控制電流，如下式
I = C*dV/dT
其中，I是電流；
C是電容；以及 dV/dT是差分電壓或電壓變化的瞬時速率。 其中I和dT保持恒定，然后隨著C減小，dV增大。因此，由于Qpiez。 = Cpiez。*Vpiez。， 電量得到控制。 微處理器100控制PZT驅動器98，以控制至壓電盤92的電流，并由此控制電量，增 大電量以減小觸摸屏顯示器38上背離底座82的力，以及減小電量以減小觸摸屏顯示器38 上的力，允許觸摸屏顯示器38朝向底座82移動。在本示例中，每個壓電盤致動器90通過 壓電驅動器98連接至微處理器100，并且全部都被等同、且同時地控制。然而，人們將意識 到，可以單獨地控制壓電盤致動器90 。 在本示例中，如圖4所示，壓電盤致動器90分別位于靠近觸摸屏顯示器38的相應拐角處。便攜式電子設備20還可以包括物理按鈕。在本示例中，便攜式電子設備20包括 外殼74中的四個物理按鈕104、106、108、110，供用戶選擇以執(zhí)行功能或操作，包括用于撥 出蜂窩電話呼叫或接收到來的移動電話呼叫的"摘機"按鈕104、用于顯示上下文有關菜單 或子菜單的菜單按鈕106、用于返回先前屏幕或退出應用的退出按鈕108、以及用于結束移 動電話呼叫的"掛機"按鈕110。圖4的便攜式電子設備上用于執(zhí)行其他功能的其他按鈕可 以是在觸摸屏顯示器38上呈現(xiàn)的虛擬按鈕。 通常通過以下方式來控制便攜式電子設備20 :監(jiān)控觸摸屏顯示器38上的觸摸事 件，響應于觸摸事件的檢測來調節(jié)觸摸屏顯示器38上的力，以使得觸摸屏顯示器38相對于 便攜式電子設備20的底座82產(chǎn)生第一移動。該力是由壓電盤致動器90中的至少一個在 觸摸屏顯示器38的觸敏輸入表面上以單一方向施加的。 參考圖6來描述根據(jù)一個實施例的控制便攜式電子設備的方法。將意識到，可以 利用例如由微處理器100執(zhí)行的軟件的例程或子例程來執(zhí)行圖6的步驟。用于執(zhí)行這樣的 步驟的軟件編碼在考慮了本說明書的本領域技術人員的所知范圍之內。
例如，該方法以便攜式電子設備20調諧至開啟或喚醒狀態(tài)開始(步驟200)。監(jiān)控 觸摸屏顯示器38的觸敏輸入表面以發(fā)現(xiàn)觸摸事件(步驟210)，并且響應于觸摸事件的確定 來調節(jié)每個壓電盤92處的電量，以調節(jié)壓電致動器90施加到觸摸屏顯示器38上的力，并 使得觸摸屏顯示器38移動以模擬穹形開關的塌陷(步驟220)。該過程在步驟250結束。
將意識到，出于說明目的而簡化了圖6的流程圖。例如，可以檢測到另外的觸摸事 件，并可以重復上述步驟。此外，例如可以獨立地調節(jié)每個壓電盤92處的電量，以調節(jié)壓電 致動器90中的任一個或任意組合施加到觸摸屏顯示器38的力，從而使觸摸屏顯示器38移 動，以模擬在檢測到的第一觸摸事件結束之前穹形開關的另一塌陷。 繼續(xù)參考圖6來描述根據(jù)本實施例的控制便攜式電子設備的方法的示例。參考圖 7，圖7示出了在便攜式電子設備20的操作期間壓電盤92兩端的電壓對時間的曲線圖的簡 化示例。將意識到，電壓是壓電盤92之一的兩端的電壓，與壓電盤92處的電量有關。圖7 所示的示例僅僅是示意性的，并不旨在限制本公開的范圍。 以任意適當?shù)姆绞綄⒈銛y式電子設備20調諧至開啟或喚醒狀態(tài)(步驟200)。在 開啟或喚醒狀態(tài)下，在觸摸屏顯示器38上呈現(xiàn)用戶可選特征。例如，這樣的用戶可選特征 可以包括用于選擇由處理器22執(zhí)行的應用的圖標、用于選擇用戶選項的按鈕、虛擬鍵盤 的鍵、鍵區(qū)、或任意其他適當?shù)挠脩艨蛇x圖標或按鈕。 由于力感電阻器處的電阻變化，通過力傳感器96來檢測觸摸屏顯示器38上的力。 由于來自與每個力傳感器96相連的放大器和四通道模擬至數(shù)字轉換器102的信號，在微處 理器100處確定該力。因此，監(jiān)控觸摸屏顯示器38以發(fā)現(xiàn)觸摸事件，并且可以檢測到觸摸 屏顯示器38上的觸摸事件。在確定由于用戶觸摸觸摸屏顯示器38以選擇例如因特網(wǎng)瀏覽 器應用、電子郵件應用、日歷應用、或任意其他適當?shù)膽?、選項或應用內的其他特征而導 致的外部作用力時，可以確定這樣的觸摸事件(步驟210)。就本示例來說，在力傳感器96 處測量到的力超過最小閾值力時，檢測到觸摸事件。因此，將在力傳感器96處測量的力與 閾值力相比較，如果確定所測量的力超過閾值力，則檢測到觸摸事件。相反，如果以低于閾 值力的測量的力相對輕地觸摸或拂過觸摸屏顯示器38，則沒有檢測到觸摸事件。將意識到， 由此監(jiān)控觸敏輸入表面34以發(fā)現(xiàn)觸摸事件。
在步驟202處超過閾值力的時間與在壓電盤致動器90處調節(jié)電量的時間之間可 能存在時間延遲。在本實施例中，該延遲僅是由于用于在力傳感器96、四通道放大器與模擬 至數(shù)字轉換器102、微處理器100、壓電驅動器98、以及壓電盤92之間通信的短時間段而引 起的。在其他實施例中，可以添加其他延遲以便為用戶提供不同的感覺。
響應于在步驟202處檢測到觸摸事件，向壓電盤致動器90施加適當?shù)碾娏?，在?段時間上使電量上升，導致壓電盤致動器90的撓曲以及導致通過支撐盤84向觸摸屏顯示 器38施加的作為結果的力。每個壓電盤致動器90所施加的力方向相同，實質上垂直地背 離底座82，并且每當在施加力時每個壓電盤致動器90都在相同方向上向觸摸屏顯示器38 施加力。圖7示出了曲線圖上由附圖標記304指示的線處電壓隨時間升高，這是由于施加 電流以使每個壓電盤92帶電而導致的。曲線圖中由附圖標記304指示的部分被示為直線。 然而，該線不一定要是直線，因為上升可以采用任意適當?shù)男螤睢＠?，充電時間可以從大 約100 ii s到大約50ms。大約10ms到大約50ms的充電時間是很難被觸摸觸摸屏顯示器38 的用戶所察覺的。 可以如曲線圖中由附圖標記305指示的部分所示來保持電壓，以保持電量或在放 電之前提供延遲。延遲可以在大約10ns到大約50ms的范圍內。 接下來，利用適當?shù)氖芸胤烹婋娏鱽頊p小電量，并且在一段時間上減小壓電盤致 動器90施加在觸摸屏顯示器38上的作為結果的力(步驟220)。由于施加到每個壓電盤 92處的適當?shù)姆烹婋娏?，使得在曲線圖中由附圖標記307指示的線處電壓隨時間下降。曲 線圖中由附圖標記307指示的部分被示為是直線。然而，該線不一定要是直線，因為放電可 以采用任意適當?shù)男螤?。例如，放電時間可以從大約100iis到大約50ms。在100iis到大 約10ms范圍內的充電時間為觸摸觸摸屏顯示器38的用戶提供了模擬穹形開關塌陷的觸覺 感覺。 圖7所示的曲線圖示意了具有單次充電和單次放電的一個充電周期。單個充電周 期模擬了機械開關響應，向用戶提供觸覺反饋。盡管在圖7中將電量的增大和電量的減小 表示為對稱的，然而該增大和減小不需要是對稱的。電量可以在某段時間上升，以使得用戶 檢測不到壓電盤致動器90施加在觸摸屏顯示器38上的力。可以利用適當?shù)氖芸胤烹婋娏?來減小電量，在相對于電量上升的時間段而言非常短的時間段上，減小壓電盤致動器90施 加在觸摸屏顯示器38上的作為結果的力，以模擬穹形開關的塌陷(步驟220)。這強調了模 擬穹形開關塌陷的移動。由于壓電是電容器，因而用于使壓電帶電的峰值電流可以較低，因 此施加的電量越低，需要的電流就越小。這使得可以使用較小尺寸和較低成本的電子設備。
因此，調節(jié)施加到壓電盤92的充電和/或放電電流，以調節(jié)從壓電盤致動器90施 加到觸摸屏顯示器38上的力，從而通過模擬響應于檢測到觸摸事件的穹形開關塌陷以及 通過模擬在檢測到觸摸事件結束時穹形開關的釋放，來提供期望的觸覺反饋。
該過程在步驟250結束。 參考圖8，圖8示出了根據(jù)另一實施例的控制便攜式電子設備的方法。將意識到，
圖8中的步驟可以利用例如由微處理器100執(zhí)行的軟件的例程或子例程來執(zhí)行。執(zhí)行這些
步驟的軟件編碼在考慮了本說明書的本領域技術人員的所知范圍之內。 例如，該方法以將便攜式電子設備20調諧至開啟或喚醒狀態(tài)開始(步驟400)。監(jiān)
控觸摸屏顯示器38以發(fā)現(xiàn)觸摸事件(步驟410)，以及響應于確定觸摸事件來對每個壓電盤92處的電量進行調節(jié)，以調節(jié)壓電致動器90施加在觸摸屏顯示器38上的力，從而使觸 摸屏顯示器38移動，以模擬穹形開關的塌陷(步驟420)。當檢測到觸摸事件的結束時(步 驟430)，對每個壓電盤92處的電量進行調節(jié)，以調節(jié)壓電致動器90施加到觸摸屏顯示器 38的力，從而使觸摸屏顯示器38移動以模擬穹形開關的釋放(步驟440)。該過程在步驟 450結束。壓電致動器90中的至少一個在一個方向上在觸摸屏顯示器38的觸敏輸入表面 上施加該力。 將意識到，出于說明的目的簡化了圖8的流程圖。例如，可以再次檢測其他觸摸事 件，并可以重復上述步驟。此外，可以出現(xiàn)多于一個的觸摸事件，使得可以在第一觸摸事件 結束之前檢測到第二觸摸事件。因此，可以再次調節(jié)每個壓電盤92處的電量，以調節(jié)壓電 致動器90施加到觸摸屏顯示器38的力，以使觸摸屏顯示器38移動以模擬在檢測到第一觸 摸事件結束之前穹形開關的另一塌陷。類似地，可以檢測到觸摸事件中第一觸摸事件的結 束，并且調節(jié)每個壓電盤92處的電量，以調節(jié)壓電致動器90所施加的力，從而使觸摸屏顯 示器38移動以模擬穹形開關的釋放，隨后，檢測觸摸事件中的第二觸摸事件結束，并且再 次調節(jié)每個壓電盤92處的電量以調節(jié)壓電致動器所施加的力，并使觸摸屏顯示器38移動 以模擬穹形開關的釋放。因此，可以在模擬穹形開關的釋放之前連續(xù)多次模擬穹形開關的 塌陷。還可以連續(xù)多次模擬該釋放。連續(xù)模擬可以快速地進行。此外，可以基于外部作用 力來模擬連續(xù)多次的穹形開關塌陷。例如，可以在閾值外部作用力下進行對穹形開關塌陷 的第一模擬，在第二較高閾值外部作用力下進行對穹形開關塌陷的第二模擬，以提供多個 塌陷事件。 繼續(xù)參考圖8來描述根據(jù)本實施例的控制便攜式電子設備的方法的示例。以任意 適當?shù)姆绞綄⒈銛y式電子設備20調諧至開啟或喚醒狀態(tài)(步驟400)。在開啟或喚醒狀態(tài) 下，在觸摸屏顯示器38上呈現(xiàn)用戶可選特征。例如，這樣的用戶可選特征可以包括用于選 擇處理器22執(zhí)行的應用的圖標、用于選擇用戶選項的按鈕、虛擬鍵盤的鍵、鍵區(qū)、或任意其 他適當?shù)挠脩艨蛇x圖標或按鈕。 作為在力感電阻器處的電阻變化的結果，通過力傳感器96來檢測觸摸屏顯示器 38上的力。作為來自與每個力傳感器96相連的放大器和四通道模擬至數(shù)字轉換器102的 信號的結果，在微處理器100處確定該力。因此，監(jiān)控觸摸屏顯示器38以發(fā)現(xiàn)觸摸事件，并 且可以檢測到觸摸屏顯示器38上的觸摸事件。在確定由于用戶觸摸觸摸屏顯示器38以選 擇例如因特網(wǎng)瀏覽器應用、電子郵件應用、日歷應用、或任意其他適當?shù)膽?、選項或應用 內的其他特征而導致的外部作用力時，可以確定這樣的觸摸事件(步驟410)。就本示例來 說，在力傳感器96處測量到的力超過最小閾值力時，檢測到觸摸事件。因此，將在力傳感器 96處測量的力與閾值力相比較，如果確定所測量的力超過閾值力，則檢測到觸摸事件。相 反，如果以低于閾值力的測量的力相對輕地觸摸或拂過觸摸屏顯示器38，則沒有檢測到觸 摸事件。將意識到，由此監(jiān)控觸敏輸入表面34以發(fā)現(xiàn)觸摸事件。 響應于在步驟410處檢測到觸摸事件，可以向壓電盤致動器90施加適當?shù)碾娏鳎?在一段時間上使電量上升，導致壓電盤致動器90的撓曲以及導致通過支撐盤84向觸摸屏 顯示器38施加的作為結果的力。在一段時間上使電量上升，以使得用戶檢測不到由壓電盤 致動器90施加在觸摸屏顯示器38上的力。接下來，可以利用適當?shù)氖芸胤烹婋娏鱽頊p小 電量，在相對于電量上升的時間段而言非常短的時間段上減小由壓電盤致動器90施加在觸摸屏顯示器38上的作為結果的力，以模擬穹形開關的塌陷(步驟420)。 接下來，檢測觸摸事件的結束(步驟430)。當在力傳感器處所測量的力被減小到
低于預定力的力時，檢測到觸摸事件的結束。該預定力可以低于上述閾值力，以便即使外部
作用力停留也能夠減小錯誤檢測到觸摸事件結束和另一個觸摸事件的連續(xù)開始的機會，從
而使得所測量的力停留在閾值作用力附近。向壓電盤致動器90施加適當?shù)碾娏鳎瑢е码娏?br> 增大、壓電盤致動器90撓曲、以及要在與電量上升的時間段相比相對較短的時間段上通過
支撐盤84施加到觸摸屏顯示器38的作為結果的力，以模擬穹形開關的釋放(步驟440)。
接下來，減小電量，并通過在與電量增大的時間段相比較長的時間段上下降來減小由壓電
盤致動器90施加在觸摸屏顯示器38上的所產(chǎn)生的力，以模擬釋放。 為此，對施加到壓電盤92的充電和/或放電電流進行調節(jié)，以調節(jié)從壓電盤致動 器90施加到觸摸屏顯示器38上的力，從而通過模擬響應于檢測到觸摸事件的穹形開關的 塌陷以及通過模擬在檢測到觸摸事件結束時穹形開關的釋放來提供期望的觸覺反饋。
該過程在步驟450結束。 現(xiàn)在參考圖9，圖9示出了在便攜式電子設備20操作期間壓電盤92兩端的電壓對 時間的曲線圖的簡化示例。將意識到，該電壓是壓電盤92之一的電壓，與壓電盤92處的電 量有關。提供本示例是為了說明本公開的實施例，本示例僅僅是示意性的，并不旨在限制本 公開的范圍。在本示例中，便攜式電子設備20處于開啟或喚醒狀態(tài)，并且在等待輸入(步 驟400)。用戶在由附圖標記500指示的點處觸摸屏幕，并且用戶增大在觸摸屏顯示器38 上施加的外力將使得觸摸屏顯示器38移向底座38，并導致壓電盤致動器的偏轉。參考圖 9中標記為"向下點擊"的初始取數(shù)，首先由附圖標記502指示的點處檢測到觸摸事件(步 驟410)。在檢測到觸摸事件之前，在力傳感器96處所測量的力在閾值力以下，因此壓電盤 致動器90不致動。當在附圖標記502指示的點處達到閾值力時，檢測到觸摸事件，并且壓 電盤致動器90由施加至每個壓電盤92的電流致動。所施加的電流被控制為在一段時間上 使電量上升，使得用戶檢測不到觸摸屏顯示器38上的力以及觸摸屏顯示器38的任意產(chǎn)生 的偏轉。例如，用戶施加在觸摸屏顯示器38上的外力可以是大約1. 5N。壓電致動器90提 供相反的彈力，并且當被致動時可以在大約20毫秒的時間段上上升到大約0. 7N的附加的 相反的力。由附圖標記504指示的曲線部分示意了由于施加電流以使壓電盤92帶電而導 致的壓電盤92之一兩端電壓的升高。在該時間段上電量上升之后，利用適當?shù)姆烹婋娏鱽?移除壓電盤92上的電荷，從而降低壓電盤92兩端的電壓。在相對于上升的時間段而言短 得多的時間段上移除電荷。例如，可以在附圖標記506和508指示的點之間在大約3毫秒 的時間段上將大約0. 7N的附加相反力減小到大約為O，從而使得觸摸屏顯示器38移向底 座82，模擬穹形開關的塌陷并為用戶提供期望的觸覺反饋(步驟420)。然后，用戶開始將 手指從觸摸屏顯示器38抬起，以結束觸摸事件，從而在圖9的點508和510之間減小了觸 摸屏顯示器38上的外部作用力。參考圖9中標記為"向上點擊"的取數(shù)，如果力傳感器96 處的所測量的力降低到預定等級以下，則檢測到觸摸事件的結束(步驟430)。如上所述， 響應于確定觸摸事件的結束，控制施加至壓電盤92的電流，以增大電量并從而提高由附圖 標記510和512指示的點之間的壓電盤92兩端的電壓，增大壓電致動器90施加在觸摸屏 顯示器38上的力，從而使得觸摸屏顯示器38在與上升的時間段相比非常短的時間段上背 離底座82移動。在圖9所示的示例中，在由附圖標記510指示的點處檢測到觸摸事件的結束，并且可以使壓電盤92帶電以將壓電致動器在觸摸屏顯示器38上的附加力增大到大約 0. 7N，從而使得觸摸屏顯示器38在附圖標記510和512指示的點之間移動。如圖9的曲線 圖中附圖標記510到512的部分所示，可以施加電流以在大約3毫秒的時間段上增大壓電 盤92兩端的電壓，從而增大力以模擬穹形開關的釋放，并再次為用戶提供期望的觸覺反饋 (步驟440)。在電量增大之后，利用放電電流來移除壓電盤92上的電荷，從而減小壓電盤 92兩端的電壓，以便在與模擬穹形開關釋放的時間段相比長得多的時間段上將附加的作用 力減小到大約0。例如，如圖9的曲線圖中由附圖標記514指示的部分所示，可以施加放電 電流以在大約20毫秒的下降或衰減時間段上減小壓電盤92兩端的電壓，從而在一段時間 上移除壓電致動器90的作用力，以使得用戶觸摸檢測不到該減小。該方法在步驟450結束。
當由于外部作用力而導致的在力傳感器96處測量的力超過閾值時，微處理器100 可以向便攜式電子設備20的主處理器22提供信號。類似地，當外部作用力減小使得在力 傳感器96處測量的力降低到預定力以下時，微處理器100可以向便攜式電子設備20的主 處理器22提供信號。因此，便攜式電子設備20的主處理器22可以接收來自致動裝置39 的輸入。 現(xiàn)在參考圖IO來描述根據(jù)另一實施例的控制便攜式電子設備的方法?？梢岳?處理器22執(zhí)行的軟件的例程或子例程來執(zhí)行圖10中的步驟。 步驟600、610、620、630、640和650分別類似于步驟400、410、420、430、440和450， 因此這里不再作進一步描述。然而，在本實施例中，微處理器100與主處理器20通信，使得 如果觸摸屏顯示器30上的觸摸位置與觸摸屏顯示器38上的虛擬按鈕或其他用戶可選特征 相對應的情況下僅在步驟620提供觸覺反饋。因此，在步驟610檢測到觸摸事件之后，在主 處理器處確定觸摸事件的X和Y位置(步驟612)，并且確定觸摸事件的X和Y位置是否與 用戶可選特征相對應(步驟614)。因此，確定觸摸的X和Y位置是否與顯示器32上呈現(xiàn)的 用戶可選圖標、虛擬按鈕或鍵、或任意其他適當?shù)奶卣飨鄬?。如果觸摸事件的X和Y位置 與用戶可選特征的位置相對應，則過程進行至步驟620，在步驟620，如以上參考圖8中的步 驟420所描述的，在時間上調節(jié)壓電盤致動器90處的電量，以提供觸覺反饋。否則，方法結 束(步驟650)。 現(xiàn)在將意識到，除了利用致動裝置39來檢測觸摸事件以外，微處理器100還可以 與便攜式電子設備20的主處理器22通信，以便只有在確定觸摸事件發(fā)生在觸摸屏顯示器 38的用戶可選特征處時選擇性地提供觸覺反饋。 出于說明目的而簡化了該流程圖。例如，同樣可以檢測到其他觸摸事件，并且可以 重復上述步驟。其他觸摸事件可以通過力的進一步增大和/或通過檢測由于電容觸摸屏顯 示器38處的電容變化而引起的觸摸來檢測。 這里所述的致動裝置39不限于上述壓電盤致動器90，因為其他壓電致動器也可 以使用。除了壓電盤致動器，例如，還可以使用固定到彈性可變形金屬基板112的壓電片換 能器110。金屬基板112和壓電片換能器110位于觸摸屏顯示器38的支撐盤84與底座82 之間，用于調節(jié)壓電片換能器110處的電量，從而在基板112上施加撓曲力，以向觸摸屏顯 示器38施加力。 參考圖11A、11B和11C來描述根據(jù)另一實施例的包括壓電片換能器110在內的致 動裝置的示例。圖11A是包括觸摸屏顯示器38在內的便攜式電子設備20的部分的頂視圖，示出了包括致動裝置39在內的隱藏細節(jié)。圖IIB和11C是便攜式電子設備20的部分的側 視圖，出于說明和易于理解的目的，圖IIB和IIC并不是按比例繪制的。在本示例中，致動 裝置39被支撐在底座82的一側上，而底座82的另一側為便攜式電子設備20的其他組件 提供機械支撐和電連接。 致動裝置39包括金屬基板112和壓電片換能器110。金屬基板86可以是鋁、鎂、 或任意其他能夠彈性形變的適當基板。在本示例中，金屬基板112包括弓形體，所述弓形體 的凹面對著觸摸屏顯示器38。弓形體可以是可供彎曲的任意適當?shù)男螤?。在本示例中，?圖IIA所示，通常弓形體是沙漏形狀的，使得弓形體的寬度在中央處最小，最接近底座82。 因此，弓形體從中央相鄰底座82處向觸摸屏顯示器38延伸，使得每端與觸摸屏顯示器38 相鄰。一對腳向內延伸，其中相應的一個腳從金屬基板的每端延伸出來，為觸摸屏顯示器38 提供支撐。備選地，該腳可以向外延伸。力傳感器114可以位于金屬基板112與底座82之 間，用于在觸摸屏顯示器38上的觸摸事件期間檢測作用力。 壓電片換能器110是可撓曲換能器，該換能器采取任意適當?shù)男问焦潭ǖ浇饘倩?板112的弓形體，例如使用諸如環(huán)氧樹脂之類的粘合劑，并沿著弓形體縱向延伸，以使得壓 電片換能器110也是弓形形狀的?？梢酝ㄟ^調節(jié)施加到壓電片換能器110的電壓或電流來 調節(jié)壓電片換能器110上的電量，使得壓電片換能器110的長度和/或寬度收縮，這導致壓 電片換能器110在弓形體上的向內撓曲力，以減小弓形體和壓電片換能器110的曲率半徑。 壓電片換能器110上電量的移除釋放了壓電片換能器110的收縮力，從而釋放了壓電片換 能器IIO在弓形體上產(chǎn)生的撓曲力。因此，通過控制所施加的電壓或電流來調節(jié)電量導致 觸摸屏顯示器38上力的變化。圖11B示出了觸摸屏顯示單元80的部分在沒有來自壓電片 換能器110的撓曲力的情況下的側視圖。圖11C示出了觸摸屏顯示單元80的部分在具有 來自壓電片換能器110的撓曲力(由于壓電片換能器110上的電量而引起的)的情況下的 側視圖。盡管來自壓電片換能器110的撓曲力用于增大金屬基板112的曲率(減小曲率半 徑)，然而，將意識到，撓曲力不會導致圖11C所示的移動，因為，例如可以由外殼74或由用 戶用其手指推觸摸屏顯示器38而施加的反力來限制觸摸屏顯示器38的移動。此外，圖11B 和11C不是按比例繪制的。這里出于說明的目的，擴大了金屬基板112和壓電片換能器110 中所示的這些圖形和曲率。與圖中所示的相比，移動可能是較小的。 現(xiàn)在將意識到，通過金屬基板112將弓形體上的撓曲力轉化到了觸摸屏顯示器 38。由于壓電片換能器110施加在金屬基板112上的力導致觸摸屏顯示器38背離底座82 移動，因此將壓電片換能器110和金屬基板112的撓曲移動轉化到觸摸屏顯示器38。然后， 當移除了壓電片換能器110的電量時，減小或移除了該力。將意識到，可以基于硬度來選擇 基板材料和厚度，基板越硬，偏轉越小。 可以通過使用壓電片換能器110控制觸摸屏顯示器38的移動來控制便攜式電子 設備20。再次參考圖8，例如，在設備的操作期間(步驟400)，可以確定觸摸屏顯示器38 上的觸摸事件(步驟410)，可以通過調節(jié)所施加的電流以使壓電片換能器110上的電量上 升來控制壓電片換能器110，從而在一段時間上提高觸摸屏顯示器38上來自壓電片換能器 110的力，使得觸摸觸摸屏顯示器38的用戶無法顯著檢測到力和觸摸屏顯示器的任意產(chǎn)生 的移動?？梢栽谙鄬τ谏仙臅r間段而言非常短的時間段上經(jīng)由受控放電電流來移除壓電 片換能器110上的電荷，以模擬穹形開關的致動，從而向設備的用戶提供觸覺反饋(步驟420)。當檢測到觸摸事件結束時(步驟430)，可以通過調節(jié)所施加的電流來控制壓電片換 能器110，以增大壓電片換能器110上的電量，并由此在相對于在步驟420上升的時間段而 言非常短的時間段上增大觸摸屏顯示器38上來自壓電片換能器110的力，從而模擬穹形開 關的釋放并為用戶提供另外的觸覺反饋(步驟440)。然后，可以在相對于下降的時間段而 言較長的時間段上經(jīng)由受控放電電流來移除壓電片換能器110上的電荷。該過程在步驟 450結束。 在實施例中，可以使用致動裝置來提供上述觸覺反饋，以及提供振動，例如，用于 通知電子郵件、移動電話呼叫的接收，用于提醒或任意其他適當?shù)耐ㄖ？梢允褂孟嗤闹?動裝置以及通過控制致動裝置處電容的充電和放電來提供這樣的振動通知。因此，不需要 諸如振動馬達之類的其他設備來用于設備的振動。 在實施例的其他示例中，致動裝置可能在實質上有所不同。具體地，金屬基板112 的形狀可以與所示和所描述的不同。此外，可以在金屬基板112上或在單獨的金屬基板上 采用一個或多個附加的壓電片換能器110。 在上述實施例中，在便攜式電子設備的觸摸屏顯示器和底座之間采用致動裝置。 在其他實施例中，可以利用任意底座和任意適當?shù)妮斎?例如，觸敏輸入控制板或其他觸 敏輸入表面)之間的彎曲配置下的基板采用致動裝置。 在其他實施例中，可以使用電致伸縮材料，而不是壓電材料。也可以使用磁致伸縮 材料。類似地，可以使用電活化聚合物而不是壓電致動器。 致動裝置提供了相對薄的設備，以向用戶提供期望的觸覺反饋，而不用顯著增大 設備的厚度。此外，致動裝置可以被控制為在檢測到觸摸事件時提供觸覺反饋，以便為每個 觸摸事件提供模擬穹形開關致動的觸覺反饋。因此，每當手指觸摸觸摸屏顯示器時或者每 當力超過閾值力時，可以提供該觸覺反饋。另外，可以為單個觸摸事件提供穹形開關的單一 模擬。 此外，觸覺反饋可以被控制為針對觸摸屏顯示器上的不同區(qū)域的觸摸事件提供不 同的觸覺反饋。因此，可以控制反饋，使得在不與虛擬按鈕或特征相對應的區(qū)域處，對觸摸 屏顯示器的觸摸例如不會導致提供觸覺反饋，而是在與虛擬按鈕或特征相對應的區(qū)域處對 觸摸屏顯示器的觸摸導致提供這樣的觸覺反饋?？梢曰谟脩粼谟|摸觸摸屏顯示器時所施 加的力來選擇性地提供觸覺反饋。因此，在所施加的力滿足或超過閾值時，提供觸覺反饋。
盡管這里所描述的實施例針對便攜式電子設備和控制該便攜式電子設備的方法 的具體實現(xiàn)，然而將理解，本領域技術人員可以進行修改和改變。相信所有這些修改和改變 都在本公開的精神和范圍之內。
權利要求
一種對具有觸敏顯示器和底座的電子設備進行控制的方法，該方法包括檢測觸敏顯示器上的觸摸事件；以及響應于檢測到觸敏顯示器上的觸摸事件，由至少一個致動器通過在上升時間段上增大力以及在塌陷時間段上減小力，在背離底座的方向上在觸敏顯示器上施加力。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述上升時間段比所述塌陷時間段長。
3. 根據(jù)權利要求l所述的方法，包括響應于檢測到觸摸屏顯示器上觸敏事件的結束，由所述至少一個致動器通過在釋放時間段上增大力，來在背離底座的方向上在觸敏顯示器上施加力。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，包括在釋放時間段上增大力之后，在下降時間段上減小力。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述下降時間段比所述釋放時間段長。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，由至少一個致動器在觸敏顯示器上施加力包括對布置在底座與觸敏顯示器之間的至少一個壓電致動器處的電量進行調節(jié)，以控制施加在觸敏顯示器上的力。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，對至少一個壓電致動器處的電量進行調節(jié)包括調節(jié)多個壓電致動器中的每一個壓電致動器處的相應電量，其中每一個壓電致動器包括附著到彈性可變形基板的壓電盤，所述壓電盤被配置為變形以在觸敏顯示器上施加力。
8. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，對至少一個壓電致動器處的電量進行調節(jié)包括對附著到彈性可變形基板的至少一個壓電片換能器處的相應電量進行調節(jié)，所述至少一個壓電片換能器被配置為變形以在觸敏顯示器上施加力。
9. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述檢測包括檢測觸敏顯示器上的外部作用力，以及響應于確定檢測到的觸敏顯示器上的外部作用力超過閾值力，由至少一個致動器通過在上升時間段上增大力以及在塌陷時間段上減小力，來在背離底座的方向上在觸敏顯示器上施加力，其中所述上升時間段比所述塌陷時間段長。
10. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，檢測觸敏顯示器上的外部作用力包括檢測布置在觸敏顯示器與底座之間的至少一個力感電阻器處的外部作用力。
11. 根據(jù)權利要求9所述的方法，包括響應于確定檢測到的外部作用力超過第二閾值力，由至少一個致動器通過在釋放時間段上增大力，來在背離底座的方向上在觸摸屏顯示器上施加力。
12. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，觸敏顯示器包括布置在LCD顯示器上的觸敏覆蓋層，以及其中該方法包括在該LCD顯示器上呈現(xiàn)圖形用戶界面，所述圖形用戶界面包括至少一個用戶可選特征。
13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，包括響應于檢測到觸敏顯示器上的觸摸事件，確定所述觸摸事件是否出現(xiàn)在所述至少一個用戶可選特征處，以及響應于確定檢測到的觸摸事件出現(xiàn)在所述至少一個用戶可選特征處，由至少一個致動器通過在上升時間段上增大力以及在塌陷時間段上減小力，來在背離底座的方向上在觸敏顯示器上施加力，其中所述上升時間段比所述塌陷時間段長。
14. 一種電子設備，包括底座觸敏顯示器，與底座隔開，并且相對于底座可移動；以及致動裝置，位于底座與觸敏顯示器之間，包括至少一個致動器，以及存儲器；處理器，操作耦合至存儲器和致動裝置，所述處理器被配置為執(zhí)行存儲器中存儲的計算機可讀代碼，以執(zhí)行根據(jù)權利要求1所述的方法中的步驟。
15. 根據(jù)權利要求14所述的電子設備，包括布置在底座與觸敏顯示器之間的至少一個力傳感器，所述至少一個力傳感器被配置為檢測觸敏顯示器上的外部作用力。
16. 根據(jù)權利要求14所述的電子設備，其中，觸敏顯示器包括布置在LCD顯示器上的觸敏覆蓋層。
17. —種計算機可讀介質，包含計算機可讀代碼，所述計算機可讀代碼能夠由具有觸敏顯示器的電子設備中的處理器執(zhí)行，以執(zhí)行根據(jù)權利要求1所述的方法中的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對具有觸敏輸入表面的電子設備進行控制的方法，該方法包括監(jiān)控觸敏輸入表面以發(fā)現(xiàn)該觸敏輸入表面上的觸摸事件；以及響應于在觸敏輸入表面上檢測到觸摸事件，來調節(jié)該觸敏輸入表面上的力，以導致觸敏輸入表面相對于電子設備的底座的第一移動。該力是由至少一個致動器在單一方向上施加在觸敏輸入表面上的。
文檔編號G06F3/041GK101763190SQ20091026197
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權日2008年12月23日
發(fā)明者佩里·艾倫·福貝爾, 阿奈特·瑞恩·韋伯 申請人:捷訊研究有限公司