動(dòng)態(tài)觸覺接口的制作方法
【專利說明】動(dòng)態(tài)觸覺接口
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年9月6日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/874,902號(hào)的利益，該臨時(shí)申請(qǐng)通過該引用以其整體并入。
[0003]本申請(qǐng)涉及于2012年3月7日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/414,589號(hào)；2010年I月5日提交的美國(guó)申請(qǐng)第12/652,708號(hào)；2012年5月25日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/481,676號(hào);2013年11月15日提交的美國(guó)申請(qǐng)第14/081，519號(hào)；以及2013年5月16日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/896，098號(hào)，所有這些申請(qǐng)通過該引用以其整體并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明總體上涉及觸敏顯示器的領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于觸敏顯示器的動(dòng)態(tài)角蟲覺接口(dynamic tactile interface)。
[0005]附圖簡(jiǎn)述
[0006]圖1A和圖1B是根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)觸覺接口的示意圖；
[0007]圖2A與圖2B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0008]圖3A與圖3B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0009]圖4A與圖4B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0010]圖5A與圖5B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0011]圖6是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的不意圖；
[0012]圖7是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的不意圖；
[0013]圖8A與圖8B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0014]圖9A與圖9B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0015]圖1OA與圖1OB是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0016]圖1lA與圖1lB是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0017]圖12A、12B，以及圖12C是動(dòng)態(tài)觸覺接口的一種變型的示意圖；
[0018]圖13A-13F是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的示意圖；
[0019]圖14A、14B，以及圖14C是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的示意圖；
[0020]圖15A、15B，以及15C是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的示意圖；
[0021]圖16A與圖16B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的示意圖；
[0022]圖17A與圖17B是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的示意圖；
[0023]圖18是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的不意圖；以及
[0024]圖19是動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型的示意圖。
[0025]優(yōu)選實(shí)施方案的描述
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的下面的描述并不旨在將本發(fā)明限于這些優(yōu)選的實(shí)施方案，而是使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠做出和使用本發(fā)明。
[0027]1.動(dòng)態(tài)觸覺接口
[0028]動(dòng)態(tài)觸覺接口包括:基板110，該基板110包括流體管道116，鄰近該流體管道116的支架118，以及流體地聯(lián)接至該流體管道116的流體通道114;包括遠(yuǎn)側(cè)端和近側(cè)端的翼片111，該翼片111橫跨流體管道116延伸，且該翼片111在近側(cè)端處鉸接至基板110;觸覺層120，其包括聯(lián)接至基板110的周界區(qū)域124和鄰近該周界區(qū)域124并且布置在翼片111之上的可變形區(qū)域122，以及與基板110相對(duì)的觸覺表面126;和使流體位移至流體通道114中且穿過流體管道116以將可變形區(qū)域122從收縮狀態(tài)(retracted setting)變換到膨脹狀態(tài)(expanded setting)的位移設(shè)備，翼片111的遠(yuǎn)側(cè)端在收縮狀態(tài)中接合支架118，且在膨脹狀態(tài)中翼片111的遠(yuǎn)側(cè)端離開支架118抬升以及可變形區(qū)域122界定與周界區(qū)域124觸覺地可區(qū)別的形態(tài)。
[0029]動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型還包括傳感器，該傳感器聯(lián)接至基板110并且根據(jù)在觸覺表面126上的輸入輸出信號(hào)。
[0030]圖16A和圖16B中示出的動(dòng)態(tài)觸覺接口的另一種變型包括:基板110，該基板110包括流體管道116，鄰近該流體管道116的支架118，以及流體地聯(lián)接至該流體管道116的流體通道114;包括遠(yuǎn)側(cè)端和近側(cè)端的翼片111，該翼片111橫跨流體管道116延伸并且在近側(cè)端處鉸接至基板110;觸覺層120，其包括聯(lián)接至基板110的周界區(qū)域124和鄰近該周界區(qū)域124并且布置在翼片111之上的可變形區(qū)域122，以及與基板110相對(duì)的觸覺表面126;將流體位移至流體通道114中且穿過流體管道116以將可變形區(qū)域122從收縮狀態(tài)變換到膨脹狀態(tài)的位移設(shè)備，翼片111的遠(yuǎn)側(cè)端在齊平的膨脹狀態(tài)中接合支架118，并且翼片111的遠(yuǎn)側(cè)端在支架118的下方，且可變形區(qū)域122在按下收縮的狀態(tài)中界定與周界區(qū)域124觸覺地可區(qū)別的形態(tài);和傳感器，該傳感器聯(lián)接至基板110并且根據(jù)觸覺表面126上的輸入輸出信號(hào)。
[0031]2.應(yīng)用
[0032]動(dòng)態(tài)觸覺接口可以界定可變形區(qū)域122，可變形區(qū)域122可以選擇性地膨脹和收縮以在觸覺表面126上提供間歇的觸覺指引，例如用于使用者與包含該動(dòng)態(tài)觸覺接口的計(jì)算設(shè)備進(jìn)行交互。例如，動(dòng)態(tài)觸覺接口可以集成至或應(yīng)用在智能電話、平板電腦、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)，個(gè)人音樂播放器(例如，MP3)、手表、可穿戴設(shè)備，或其它移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的觸摸屏上以選擇性地和間歇性地表示與呈現(xiàn)在鄰近的顯示器上的輸入按鍵大體上對(duì)齊的物理硬鍵(例如，圓形按鈕或矩形按鈕)，例如，與呈現(xiàn)在鄰近的顯示器上的鍵盤的字母數(shù)字字符對(duì)齊的物理硬鍵。動(dòng)態(tài)觸覺接口可以類似地應(yīng)用到或并入至汽車的控制臺(tái)、機(jī)床的控制面板、立體聲系統(tǒng)、恒溫器、住宅照明控制，或任何其它的控制系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備，以為將輸入供給至系統(tǒng)或設(shè)備中的使用者提供觸覺指引。動(dòng)態(tài)觸覺接口可以另外地或可選地通過使用橫跨該觸覺表面126的大體上小面積的一個(gè)或多個(gè)可變形區(qū)域用于改變橫跨觸覺表面126的一部分的紋理。
[0033]該動(dòng)態(tài)觸覺接口可以應(yīng)用到顯示器上或集成至顯示器中。動(dòng)態(tài)觸覺接口可以是大體上透明的，例如在美國(guó)專利申請(qǐng)第13/414,589號(hào)中所描述的，該專利申請(qǐng)通過該引用以其整體并入。在該實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)觸覺接口還可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)可變形區(qū)域的豎直位置(例如，超出周界區(qū)域124的高度)以改變?cè)搫?dòng)態(tài)觸覺接口的光學(xué)，以用于從顯示器輸出光。該動(dòng)態(tài)觸覺接口還可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)可變形區(qū)域的豎直位置以橫跨觸覺表面126提供明顯的觸覺地可辨別的特征。
[0034]通常，動(dòng)態(tài)觸覺接口的位移設(shè)備130將流體位移至流體通道114中且從流體通道114移出，以使動(dòng)態(tài)觸覺接口的可變形區(qū)域122在收縮狀態(tài)與膨脹狀態(tài)之間變換。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可變形區(qū)域122在收縮狀態(tài)中可以大體上與鄰近的周界區(qū)域124齊平，使得表面幾何形狀在收縮狀態(tài)中橫跨可變形區(qū)域122與周界區(qū)域124大體上是連續(xù)的(例如，平坦的、平面的、光滑的)。在該實(shí)現(xiàn)中，位移至流體通道114中的流體可以使可變形區(qū)域122膨脹，從而在膨脹狀態(tài)中使可變形區(qū)域122升高超出周界區(qū)域124。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可變形區(qū)域122在膨脹狀態(tài)中可以大體上與鄰近的周界區(qū)域124齊平，且在收縮狀態(tài)中偏移到周界區(qū)域124下方。
[0035]翼片111可以從基板110延伸，通過鉸鏈聯(lián)接至基板的翼片將翼片111的近側(cè)端連接至基板110。翼片111還可以聯(lián)接至可變形區(qū)域122，使得當(dāng)可變形區(qū)域122在膨脹狀態(tài)與收縮狀態(tài)之間變換時(shí)，翼片111可以遠(yuǎn)離支架118樞轉(zhuǎn)。例如，流體管道116內(nèi)的流體壓力可以推動(dòng)翼片111遠(yuǎn)離流體管道116與支架118，使得翼片111的遠(yuǎn)側(cè)端以一定的角度升高超出支架118。翼片111在膨脹狀態(tài)中支撐可變形區(qū)域122。因此，在膨脹狀態(tài)中，觸覺層120可以在翼片111的遠(yuǎn)側(cè)端之上伸展，從而橫跨可變形區(qū)域122的一部分產(chǎn)生觸覺地可辨別“尖頭”或邊緣。在收縮狀態(tài)中，翼片111可以放置在支架118上，使得可變形區(qū)域122可以處于與周界區(qū)域124齊平。支架118可以支撐翼片111，且因此翼片111在收縮狀態(tài)中可以支撐可變形區(qū)域122。因此，在收縮狀態(tài)中，觸覺層120可以橫跨周界區(qū)域與可變形區(qū)域作為無(wú)縫的、光滑的，和連續(xù)的顯現(xiàn)給(觸覺地和光學(xué)地)使用者。因此，當(dāng)可變形區(qū)域122在收縮狀態(tài)中且與周界區(qū)域124大體上齊平時(shí)，翼片111可以用作觸覺層120下方的支撐表面以大體上減輕觸覺地可識(shí)別的異常(例如，流體管道116的邊緣)。翼片111在膨脹狀態(tài)中還可以用于改變或控制可變形區(qū)域122的形態(tài)或形狀。
[0036]因此，動(dòng)態(tài)觸覺接口可以在收縮狀態(tài)與膨脹狀態(tài)之間能夠選擇性地或間歇性地使一個(gè)或多個(gè)可變形區(qū)域變形，以為與所連接的計(jì)算設(shè)備，例如智能電話或平板電腦互動(dòng)的使用者提供觸覺(例如，觸感)指引。
[0037]3.基板
[0038]基板110包括流體管道116、鄰近流體管道116的支架118，以及流體地聯(lián)接至流體管道116的流體通道114。通常，基板110用于支撐觸覺層120且用于界定流體管道116，穿過流體管道116流體在觸覺層120的可變形區(qū)域122往返行進(jìn)(經(jīng)由流體通道114和流體管道116)以使可變形區(qū)域122能夠膨脹和收縮。
[0039]基板110可以大體上是透明的或半透明的。例如，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，其中，動(dòng)態(tài)觸覺接口包括顯示器或聯(lián)接至顯示器，基板110可以是大體上透明的且從鄰近的顯示器傳輸光輸出?；?10可以是PMMA、丙烯酸，和/或任何其它合適的透明或半透明材料。可選地，基板110可以是不透明的，或其它方式的是大體上不透明的或半透明的。
[0040]基板110可以界定(或與觸覺層、顯示器等配合以界定)流體管道116，流體管道116將流體從流體通道114連通至觸覺層的可變形區(qū)域122。流體管道116可以大體上對(duì)應(yīng)于(例如，鄰近)觸覺層的可變形區(qū)域122。流體管道116可以機(jī)械加工、模制、沖壓、蝕刻等到基板110或穿過基板110，并且可以流體地聯(lián)接至流體通道114、位移設(shè)備130，以及可變形區(qū)域122。與流體通道114相交的孔可以界定流體管道116，使得流體可以從流體通道114連通至可變形層以使可變形區(qū)域122(鄰近流體管道116)在膨脹狀態(tài)與收縮狀態(tài)之間變換。流體管道116的軸線可以是基板110的表面的法線，可以與基板110的表面不垂直，流體管道116可以具有非均勻的橫截面，和/或任何其它形狀或幾何形狀。
[0041]基板110在流體管道116內(nèi)可以界定支架118。支架118可以從流體管道116的邊界延伸至流體管道116中?；?10可以界定支架118，支架118與流體管道116的孔物理地共同延伸，其中，支架118從流體管道116的與翼片111相對(duì)的孔偏移。可選地，支架118可以界定基板110中的掣子和流體管道116的邊界。支架118可以界定方形肩、曲線肩，或任何其它形式的凸臺(tái)。如圖4A與圖4B中所示出的，支架118還可以圍繞例如以圍繞流體管道116的中心孔的沉孔或埋頭孔的形式的孔延伸。如圖3A與圖3B中所示出的，流體管道116還可以界定一組孔，且翼片111可以覆蓋該組孔?；?10可以界定支架118使得支架118可以從下方或從上方支撐翼片111。例如，支架118可以支撐翼片111和觸覺層120，使得可變形區(qū)域122在收縮狀態(tài)中與周界區(qū)域124平齊，且大體上阻止支架118的朝內(nèi)變形，且阻止可變形區(qū)域122進(jìn)入到流體管道116中。
[0042]在動(dòng)態(tài)觸覺接口的變型中，支架118可以形成支撐件，該支撐件大體上阻止翼片111從凹下的收縮狀態(tài)旋轉(zhuǎn)至偏移超出周界區(qū)域124的位置。例如，在凹下的收縮狀態(tài)中，翼片111可以延伸至流體管道116中并且在周界區(qū)域124下方。在該示例中，在齊平的膨脹狀態(tài)中，支架118可以阻止翼片111與可變形區(qū)域122超過平齊的周界區(qū)域124延伸。因此，支架118可以將翼片111保持在流體管道116內(nèi)。
[0043]基板110可以界定(或與傳感器、顯示器等配合界定)流體通道114，流體通道114穿過或橫跨基板110將流體連通至流體管道116。例如，流體通道114可以例如以開放的溝槽或一組平行的開放溝槽的形式加工或沖壓到基板110的與附接表面112相對(duì)的背面。開放溝槽然后可以使用基板背層、傳感器，和/或顯示器來閉合以形成流體通道114。與開放溝槽相交且穿過附接表面112的孔可以界定流體管道116，使得流體可以從流體通道114連通至可變形層以使可變形區(qū)域122(鄰近流體管道116)在膨脹狀態(tài)與收縮狀態(tài)之間變換。流體管道116的軸線可以是附接表面112的法線，可以與附接表面112不垂直，流體管道116可以具有非均勻的橫截面，和/或任何其它形狀或幾何形狀。同樣地，流體通道114可以是附接表面112的法線，可以與附接表面112不垂直，可以具有非均勻的橫截面，和/或任何其它形狀或幾何形狀。然而，流體通道114與流體管道116可以任何其它合適的方式形成，且可以具有任何其它的幾何形狀。
[0044]基板110的附接表面112用于保持(例如，約束、結(jié)合，和/或維持觸覺層120的周界區(qū)域124的位置)持觸覺層120的周界區(qū)域124。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，基板110橫跨附接表面