觸覺輸出設(shè)備和在觸覺輸出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生觸覺效果的方法
【專利摘要】本公開涉及觸覺輸出設(shè)備和在觸覺輸出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生觸覺效果的方法。一種觸覺輸出設(shè)備包括觸摸表面，被配置成感測(cè)觸摸表面處輸入的傳感器，以及控制器，控制器被配置成讀取傳感器，識(shí)別所述輸入的位置，從讀取模式切換至寫入模式，并且基于所述輸入的位置而寫入電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。
【專利說明】觸覺輸出設(shè)備和在觸覺輸出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生觸覺效果的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年09月06日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/531，251的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過弓I入將其完整內(nèi)容并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及觸覺輸出設(shè)備和在觸覺輸出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生觸覺效果的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]也被稱為觸摸表面的觸敏表面使用在各種應(yīng)用中。例如,觸摸表面可以通過例如電容式觸摸屏的觸摸屏、例如筆記本電腦、或自動(dòng)控制器中的觸摸板提供。通常，觸摸表面不給觸摸表面的用戶提供觸覺效果。期望提供一種觸覺輸出設(shè)備，其在用戶與觸覺輸出設(shè)備的觸摸表面交互時(shí)提供觸覺效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供一種觸覺輸出設(shè)備，其包括觸摸表面；傳感器，被配置成感測(cè)觸摸表面處的輸入；以及控制器，被配置成讀取傳感器，識(shí)別輸入的位置，從讀取模式切換至寫入模式，并且基于輸入的位置寫入電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。
[0006]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，觸覺輸出設(shè)備包括包含觸摸表面的觸摸屏。
[0007]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏是電容式觸摸屏。
[0008]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成將電壓寫入至電容式觸摸屏的整個(gè)區(qū)域。
[0009]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成將電壓寫入至緊鄰輸入的位置的區(qū)域。
[0010]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器被配置成感測(cè)多個(gè)輸入，并且其中控制器被配置成識(shí)別觸摸表面上的輸入的位置。
[0011]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成將電壓寫入至對(duì)應(yīng)于輸入的位置的區(qū)域以便產(chǎn)生多個(gè)局部靜電輸出。
[0012]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，電容式觸摸屏包含絕緣外層和緊鄰絕緣外層的電極，絕緣外層包含表面，其中電極被配置成產(chǎn)生靜電輸出。
[0013]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，觸覺輸出設(shè)備包括緊鄰絕緣外層的多個(gè)電極，其中控制器被配置成驅(qū)動(dòng)最接近輸入的位置的多個(gè)電極中的至少一個(gè)電極以便產(chǎn)生靜電輸出。
[0014]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，觸覺輸出設(shè)備包括緊鄰絕緣外層的多個(gè)電極，其中控制器被配置成驅(qū)動(dòng)多個(gè)電極中的不同電極以便產(chǎn)生多觸摸局部靜電輸出。
[0015]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，觸覺輸出設(shè)備包括緊鄰絕緣外層的多個(gè)電極，其中控制器被配置成將電壓寫入至緊鄰第一位置的多個(gè)電極之一，隨后將電壓寫入至緊鄰第二位置的多個(gè)電極中的另一個(gè)電極，以便隨著輸入從第一位置移動(dòng)至第二位置而將靜電輸出從第一位置轉(zhuǎn)換至第二位置。
[0016]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成根據(jù)當(dāng)前輸入的位置調(diào)整通過多個(gè)電極中每個(gè)電極輸送的總功率。
[0017]在觸覺輸出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，通過每個(gè)電極輸送的總功率是相對(duì)于每個(gè)電極的輸入的位置的函數(shù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于在包含觸摸表面的觸覺輸出設(shè)備的表面處產(chǎn)生觸覺效果的方法。該方法包括利用傳感器感測(cè)觸摸表面上的輸入；利用控制器從感測(cè)觸摸表面上輸入的傳感器讀取第一電壓；利用控制器確定輸入的位置；將控制器從讀取模式切換至寫入模式；并且利用控制器基于感測(cè)到的輸入的位置寫入第二電壓，以便產(chǎn)生靜電輸出。
[0019]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，觸摸表面由電容式觸摸屏提供。
[0020]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，寫入包含將第二電壓寫入至電容式觸摸屏的整個(gè)區(qū)域。
[0021]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，寫入包含將第二電壓寫入至緊鄰感測(cè)到的位置的區(qū)域。
[0022]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)包含感測(cè)觸摸表面上的多個(gè)輸入和輸入的位置。
[0023]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，寫入包含將第二電壓寫入至對(duì)應(yīng)于輸入的位置的區(qū)域以便產(chǎn)生多個(gè)局部靜電輸出。
[0024]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，電容式觸摸屏包含絕緣外層和緊鄰絕緣外層的電極，絕緣外層包含觸摸表面。電極被配置成產(chǎn)生靜電輸出。
[0025]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，電容式觸摸屏包含緊鄰絕緣外層的多個(gè)電極，并且本方法包括利用控制器驅(qū)動(dòng)最接近一個(gè)位置的多個(gè)電極中的至少一個(gè)電極以便產(chǎn)生靜電輸出。
[0026]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，電容式觸摸屏包含緊鄰絕緣外層的多個(gè)電極，并且本方法包含利用控制器驅(qū)動(dòng)多個(gè)電極中的不同電極，以便產(chǎn)生多觸摸局部靜電輸出。
[0027]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，電容式觸摸屏包含緊鄰絕緣外層的多個(gè)電極，并且本方法包括利用控制器將第二電壓寫入至緊鄰第一位置的多個(gè)電極之一，利用傳感器感測(cè)第二位置上的第二輸入，利用控制器確定第二位置，并且將第二電壓寫入至緊鄰第二位置的多個(gè)電極中的另一個(gè)電極，以便隨著輸入從第一位置移動(dòng)至第二位置而將靜電輸出從第一位置轉(zhuǎn)換至第二位置。
[0028]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，本方法包括根據(jù)當(dāng)前輸入的位置利用控制器調(diào)整通過每個(gè)電極輸送的總功率。
[0029]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，通過每個(gè)電極輸送的總功率是相對(duì)于每個(gè)電極的輸入的位置的函數(shù)。
[0030]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，本方法包括測(cè)量在輸入的位置處觸摸表面處的阻抗，并且對(duì)寫入第二電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)以便調(diào)節(jié)靜電輸出。
[0031]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，阻抗通過傳感器進(jìn)行測(cè)量。
[0032]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供一種用于在包含觸摸表面的觸覺輸出設(shè)備的表面產(chǎn)生觸覺效果的方法。該方法包括利用傳感器感測(cè)觸摸表面上的輸入；利用控制器從感測(cè)觸摸表面上輸入的傳感器中讀取第一電壓；利用控制器確定輸入的位置；并且利用控制器基于感測(cè)到的輸入的位置寫入第二電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。
[0033]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，第二電壓與第一電壓大致相同。
[0034]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，第二電壓包含動(dòng)態(tài)電壓值。
[0035]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，觸摸表面通過包含多個(gè)電極的電容式觸摸屏提供，并且寫入第二電壓包含將第二電壓寫入至緊鄰輸入的位置的至少一個(gè)電極。
[0036]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，本方法包括測(cè)量在輸入的位置處觸摸表面處的阻抗，并且調(diào)節(jié)寫入第二電壓以便調(diào)節(jié)靜電輸出。
[0037]在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，阻抗通過傳感器測(cè)量。
[0038]本公開中描述的實(shí)施例可以包括不同特征和優(yōu)點(diǎn)，其可以不一定在本文中明確公開，但在查閱下面的詳細(xì)描述和附圖后對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是清楚的。期望這些特征和優(yōu)點(diǎn)都包括在本公開內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]下列圖中的組件被示出是為了強(qiáng)調(diào)本公開的一般原理，不一定是按比例繪制的。為了一致和清晰起見，在各圖中指定對(duì)應(yīng)組件的附圖標(biāo)記必要時(shí)被重復(fù)。
[0040]圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的觸覺輸出設(shè)備；
[0041]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的觸覺輸出設(shè)備；
[0042]圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的觸覺輸出設(shè)備；
[0043]圖4示意性地示出圖2中觸覺輸出設(shè)備的絕緣層的一個(gè)實(shí)施例；
[0044]圖5是用于在觸覺輸出設(shè)備的表面處產(chǎn)生觸覺效果的方法的流程圖；和
[0045]圖6是用于在觸覺輸出設(shè)備的表面處產(chǎn)生觸覺效果的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖1示出觸覺輸出設(shè)備100形式的用戶界面的一個(gè)實(shí)施例，觸覺輸出設(shè)備100被配置成給觸覺輸出設(shè)備100的用戶提供觸覺效果。觸覺輸出設(shè)備100可以是，例如，平板電腦、電話機(jī)、音樂播放器、視頻播放器、圖形顯示器、電子閱讀器、游戲手柄、觸摸板、汽車儀表盤、方向盤、前述設(shè)備一些組合的一部分，或可以是包括用戶界面的一些其它通用設(shè)備。如圖1所示，觸覺輸出設(shè)備100包括具有觸摸表面112的觸摸屏110、在觸摸屏110下的顯示器120、以及控制器130，其在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述。雖然本文所描述的實(shí)施例涉及包括觸摸屏的觸覺輸出設(shè)備100，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明范圍內(nèi)的其它實(shí)施例可以不包括顯示器和觸摸屏，而是包括無觸摸屏的觸摸表面112。本文討論的示出實(shí)施例不應(yīng)該被理解為被任何方式所限制。
[0047]觸覺效果指的是刺激或力，包括但不限于振動(dòng)、吸引力或排斥力、電壓或電流、一些其它機(jī)械力或電磁力、加熱或冷卻、或一些其它刺激。觸覺效果可以包含一種力或刺激、或力和/或刺激的組合。多個(gè)觸覺效果可以組合以便形成總觸覺效果。觸覺效果可以輸出以便給與觸覺輸出設(shè)備100交互的用戶或?qū)ο筇峁┓答?。觸覺效果可以通過靜電輸出提供反饋。在一個(gè)實(shí)施例中，靜電輸出可以用于對(duì)如用戶界面處的手指那樣的對(duì)象產(chǎn)生力，以便隨著手指在用戶界面處與觸覺輸出設(shè)備100相接觸時(shí)移動(dòng)而模擬摩擦力。在一個(gè)實(shí)施例中，靜電輸出可以用于將例如電壓或電流的電信號(hào)發(fā)送至能夠察覺信號(hào)的對(duì)象，如手指的神經(jīng)或能夠給用戶提供紋理效果的觸控筆內(nèi)的傳感器。
[0048]在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏110是電容式觸摸屏。在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏是表面電容式觸摸屏。在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏110是投射電容式觸摸屏。
[0049]如圖1所示，觸摸屏110可以包括導(dǎo)電層114和絕緣層116。導(dǎo)電層114可以包括任何半導(dǎo)體或其它導(dǎo)電材料，諸如銅、鋁、金、銀、導(dǎo)電聚合物、碳納米管，等等。導(dǎo)電層114可以包括傳感器118或多個(gè)傳感器。絕緣層116可以是玻璃、塑料、聚合物、或任何其它絕緣材料。
[0050]觸覺輸出設(shè)備100通過被配置成感測(cè)輸入來與用戶交互，用戶可以是利用傳感器118接觸觸摸屏110的觸摸表面112的對(duì)象。對(duì)象可以是如圖1所示的用戶手指F、用戶的手的手掌、或能夠感測(cè)觸覺效果的用戶身體的任何其它部分。對(duì)象還可以是能夠被感測(cè)到接觸觸摸屏110的表面112的觸控筆或一些其它設(shè)備。觸覺輸出設(shè)備100可以通過電容、電阻或電感耦合來感測(cè)接觸觸摸屏110的表面112的對(duì)象的存在，但不限于那些技術(shù)。
[0051]控制器130可以給導(dǎo)電層114提供電信號(hào)。電信號(hào)可以是交流(AC)或時(shí)變信號(hào)，其將導(dǎo)電層114與接近或接觸觸摸屏110的對(duì)象電容耦合。AC信號(hào)可以通過高壓放大器產(chǎn)生。觸覺輸出設(shè)備100還可以依靠不同于電容耦合或除了電容耦合以外的原理來產(chǎn)生觸覺效果。電容耦合可以通過刺激諸如能夠?qū)υ擇詈献龀龇磻?yīng)的用戶手指F皮膚內(nèi)的機(jī)械性刺激感受器或觸控筆內(nèi)組件的、對(duì)象接近或接觸觸摸屏110的那部分來產(chǎn)生觸覺效果。例如，皮膚內(nèi)的機(jī)械性刺激感受器可以被刺激并且將電容耦合感測(cè)為振動(dòng)或一些更具體的感覺，其可以模擬紋理或摩擦力，尤其當(dāng)手指F跨越觸摸屏表面112移動(dòng)時(shí)。例如，導(dǎo)電層114可以被施加來自與用戶手指F的導(dǎo)電部分耦合的控制器130中的AC電壓信號(hào)。
[0052]在一個(gè)實(shí)施例中，電容耦合可以被提供成產(chǎn)生靜電輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，電容耦合可以被提供成模擬觸摸屏110的表面112上的摩擦力或紋理。摩擦力可以被模擬，因?yàn)楫?dāng)觸摸屏110的表面112可以是平滑的時(shí)，電容耦合可以在接近觸摸屏110的對(duì)象和導(dǎo)電層114之間產(chǎn)生吸引力。甚至當(dāng)表面112處材料的拓樸未改變時(shí)吸引力仍增加表面112上的摩擦。使對(duì)象和導(dǎo)電層114之間的吸引程度變化可以使跨越觸摸屏110的表面112移動(dòng)的對(duì)象上的摩擦變化。使摩擦力變化可模擬摩擦系數(shù)的改變。
[0053]隨著用戶接觸觸摸屏110并且在觸摸屏110上移動(dòng)他或她的手指F，用戶可以經(jīng)由產(chǎn)生的靜電輸出感測(cè)多刺性、顆粒性、凹凸性、粗糙性、粘性、邊緣、按鈕的紋理，或一些其它紋理。紋理不會(huì)使表面112上的摩擦系數(shù)改變，而是由通過用戶皮膚機(jī)械性刺激感受器感測(cè)到的具體感覺產(chǎn)生。用戶皮膚機(jī)械性刺激感受器還可以被刺激以便隨著手指F跨越觸摸屏110移動(dòng)而具有一般感覺。因此，電容耦合可以用于通過產(chǎn)生與接近或接觸觸摸屏110的對(duì)象耦合的信號(hào)來模擬摩擦力或紋理。
[0054]為了跨越許多不同對(duì)象或人來提供相同的吸引力或提供相同程度的刺激，傳感器118和/或控制器130可以測(cè)量觸摸屏110的表面112處的阻抗。傳感器118和/或控制器130可以通過跨越表面112施加脈沖并且測(cè)量表面電壓、或通過測(cè)量電容耦合的強(qiáng)度來測(cè)量阻抗。傳感器118和/或控制器130可以使用其它已知用于測(cè)量阻抗的技術(shù)，并且可以對(duì)諸如空氣濕度或溫度的變化的環(huán)境條件進(jìn)行補(bǔ)償?？梢曰谌说淖杩拐{(diào)節(jié)觸覺效果。例如，更強(qiáng)的觸覺效果可以施加于具有較高阻抗的對(duì)象，而不太強(qiáng)的效果用于具有較低阻抗的對(duì)象。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏110可以不具有絕緣層，使得對(duì)象能夠直接接觸導(dǎo)電層114。觸覺效果可以通過將電流從導(dǎo)電層114傳遞至對(duì)象而產(chǎn)生。
[0056]如圖2所示，在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層116可以包括絕緣層116內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電極122，其能夠?qū)㈦娏鱾鬟f至對(duì)象，隨著該對(duì)象跨越絕緣層116移動(dòng)，該對(duì)象接觸在緊鄰電極122的位置處的觸摸屏110的表面112。
[0057]如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層114可以包括一個(gè)或多個(gè)電極124，其能夠產(chǎn)生靜電輸出至對(duì)象，隨著該對(duì)象跨越絕緣層116移動(dòng)，該對(duì)象接觸在緊鄰電極124的位置處的觸摸屏110的表面112。在一個(gè)實(shí)施例中，是傳感器118 —部分的電極可以產(chǎn)生靜電輸出。
[0058]如圖3所不,在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電極126、126A、126B可以位于導(dǎo)電層114和絕緣層116之間。一個(gè)或多個(gè)電極126、126A、126B可以產(chǎn)生靜電輸出至對(duì)象，隨著該對(duì)象跨越絕緣層116移動(dòng)，該對(duì)象接觸在緊鄰電極126、126A、126B的位置處的觸摸屏110的表面112。
[0059]控制器130被配置成讀取可以是電壓的傳感器118的輸出，并且被配置成當(dāng)控制器130是讀取模式時(shí)經(jīng)由傳感器118的輸出來識(shí)別通過傳感器118感測(cè)到的輸入的位置。控制器130還被配置成在寫入模式下操作，其中控制器130將可以是電壓的信號(hào)寫入至諸如導(dǎo)電層114內(nèi)的電極124 (參見圖1)或絕緣層116內(nèi)的電極122 (參見圖2)或?qū)щ妼?14和絕緣層116之間的電極126 (參見圖3)的電極，以便在例如用戶手指F上產(chǎn)生靜電電荷。靜電電荷可以被感受為提供觸覺效果的靜電輸出。此外，靜電輸出的強(qiáng)度可以取決于將電極122、124、126與用戶手指F的皮膚分開的絕緣層116的厚度。
[0060]在圖4示出的一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層116可以包括外絕緣層116A，其可以用于提高觸摸屏110的強(qiáng)度和耐用性。在一個(gè)實(shí)施例中，外絕緣層116A包含玻璃。在一個(gè)實(shí)施例中，外絕緣層116A包含熱塑性塑料。在一個(gè)實(shí)施例中，除了外絕緣層116A外還提供第二絕緣層116B。在一個(gè)實(shí)施例中，第二絕緣層116B包含玻璃。在一個(gè)實(shí)施例中，外絕緣層116A包含厚度小于0.5mm的熱塑性塑料，并且第二絕緣層116B包含玻璃。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層116是單層玻璃。在一個(gè)實(shí)施例中，緊鄰?fù)饨^緣層116A的電極128可以具體用于產(chǎn)生靜電輸出。另外，可以提供用于驅(qū)動(dòng)電極128內(nèi)靜電輸出，并且還用于協(xié)調(diào)讀取位置和寫入至靜電電極128的專用電子器件，以便最小化甚至避免潛在的電容感測(cè)問題。
[0061]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器130被配置成從輸入或觸摸被感測(cè)的讀取模式切換至寫入模式，在寫入模式下電壓被寫入或提供成在觸摸的手指F上產(chǎn)生靜電電荷和靜電輸出。電壓可以被寫入至上述電極122、124、126、128的至少其中之一。這樣，觸覺輸出設(shè)備100被配置成在觸摸感測(cè)和電壓寫入之間多路復(fù)用，以便在接觸的手指F上產(chǎn)生靜電電荷和靜電輸出。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，靜電輸出可以通過讀取感測(cè)觸摸的傳感器118和寫入電壓之間的多路復(fù)用被實(shí)施來產(chǎn)生觸覺效果。電壓可以被寫入至上述電極122、124、126、128的至少其中之一。這可以是用于表面電容式觸摸屏和投射電容式觸摸屏二者的一般技術(shù)。
[0063]在一個(gè)實(shí)施例中，多路復(fù)用可以在觸摸感測(cè)和電壓寫入之間使用以便在接觸的手指F上產(chǎn)生靜電電荷。對(duì)于表面電容式觸摸屏而言，本方法可以包括讀取已經(jīng)感測(cè)到觸摸的傳感器118，從讀取切換至寫入，基于感測(cè)到的觸摸位置寫入所需電壓以便產(chǎn)生靜電輸出，返回以讀取傳感器118，等等。所期望的電壓可以被寫入至上述電極122、124、126、128的至少其中之一。
[0064]對(duì)于投射電容式觸摸屏而言，本方法可以包括讀取已經(jīng)感測(cè)到觸摸的傳感器118，獲得觸摸位置，從讀取切換至寫入(例如，感測(cè)至激勵(lì))，并且將所需電壓寫入至觸摸位置周圍區(qū)域。因?yàn)橥渡潆娙菔接|摸屏技術(shù)考慮到了多觸摸，所以可以選擇不同位置，并且靜電輸出可以被施加至具體位置而無需寫入至整個(gè)觸摸表面區(qū)域。讀取另一個(gè)觸摸時(shí)本方法可以
重復(fù)，等等。
[0065]用于控制器130的讀取和寫入(感測(cè)和激勵(lì))模式之間切換的計(jì)時(shí)可以取決于信號(hào)的建立時(shí)間。
[0066]在觸摸屏110包含多個(gè)電極的實(shí)施例中，讀取和寫入的排序可以調(diào)節(jié)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，從第一電極126A讀取同時(shí)寫入至第二電極126B (參見圖3)可以同時(shí)發(fā)生。
[0067]在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)觸摸時(shí)可以使用較高電壓以便最小化甚至避免對(duì)將讀取和寫入電壓設(shè)置成兩個(gè)不同水平的需要。通常，電子驅(qū)動(dòng)程序使用小電壓來感測(cè)，但這個(gè)電壓有可能高到足以產(chǎn)生靜電輸出。對(duì)于表面電容式觸摸屏和投射電容式觸摸屏，本方法的一個(gè)實(shí)施例可以包括通過使用傳統(tǒng)電壓水平讀取觸摸位置，確定觸摸位置，并且在觸摸位置處通過使用靜電輸出電壓水平而讀取觸摸位置。因?yàn)殡妷核綄?duì)于靜電輸出而言將是動(dòng)態(tài)的，所以對(duì)感測(cè)的處理可以通過使用這個(gè)動(dòng)態(tài)值來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)實(shí)施例的潛在優(yōu)勢(shì)將是最小化等待設(shè)置讀取和寫入周期之間的電壓所需要的時(shí)間。
[0068]對(duì)于投射電容式觸摸屏而言，輸出可以被局部化(localize),因?yàn)椴煌恢檬且阎牟⑶铱梢员粏为?dú)存取。
[0069]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器130可以自動(dòng)跟蹤用于讀取周期的當(dāng)前電壓水平，并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)該值以便確定輸入的準(zhǔn)確位置。在一個(gè)實(shí)施例中，利用標(biāo)準(zhǔn)電壓可以讀取一些電極140，并且利用比標(biāo)準(zhǔn)電壓更高的電壓可以讀取其它電極140。
[0070]如果被包括投射電容式觸摸屏內(nèi)至少一個(gè)電極124的導(dǎo)電層114覆蓋的區(qū)域過小，則尺寸可以更改以便具有較大區(qū)域來產(chǎn)生靜電輸出。觸覺效果可以被調(diào)整成被電極覆蓋的區(qū)域的函數(shù)，或調(diào)整成電極數(shù)量的函數(shù)。例如，如果具有不同手指大小的不同用戶使用相同的觸摸屏110，或如果單個(gè)用戶用諸如小手指和拇指的具有不同接觸區(qū)域的多個(gè)手指接觸觸摸屏110，則接觸區(qū)域信息能夠用于調(diào)節(jié)觸覺效果的量值，使得每個(gè)手指都感知相同的觸覺效果。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用多個(gè)電極而非單個(gè)電極以便產(chǎn)生觸覺效果。在一個(gè)實(shí)施例中，在用戶輸入已經(jīng)被感測(cè)到后，并且控制器130可以用于確定最佳輸出位置以便最小化功率或?qū)⒂|覺效果隔離至具體位置。在最佳輸出位置已經(jīng)被確定后，控制器130可以發(fā)送信號(hào)以便驅(qū)動(dòng)最接近最佳輸出位置的電極。
[0072]在一個(gè)實(shí)施例中，用戶可以利用，例如，在兩個(gè)不同位置處的兩個(gè)或更多個(gè)手指給觸摸屏110提供多個(gè)輸入。在輸入已經(jīng)被感測(cè)到后，控制器130可以用于在不同位置處分別驅(qū)動(dòng)不同電極以便產(chǎn)生多觸摸局部觸覺效果。例如，可以提供局部觸覺效果使得一個(gè)手指比其它手指感到更強(qiáng)的觸覺效果，或隨著手指跨越觸摸屏110的表面112互相移動(dòng)接近，基于一個(gè)手指相對(duì)于另一個(gè)手指的位置，觸覺效果可以改變。
[0073]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器130可以被配置成隨著用戶手指從一個(gè)電極移動(dòng)至一個(gè)電極而將觸覺效果從一個(gè)電極轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電極，并且根據(jù)用戶手指的當(dāng)前位置調(diào)整由每個(gè)電極輸送的總功率。例如，通過每個(gè)電極輸送至手指的功率可以是相對(duì)于電極的手指的位置的函數(shù)。如果手指位于第一電極上，則由第一電極輸送的功率可以在水平(電平，level)X處以便產(chǎn)生觸覺效果A。如果手指位于第二電極上，則由第二電極輸送的功率可以在水平Y(jié)處以便產(chǎn)生觸覺效果B。如果手指位于第一電極和第二電極之間，則輸送至第一電極的功率可以是水平X的二分之一，而輸送至第二電極的功率可以是水平Y(jié)的二分之一以便產(chǎn)生觸覺效果C。在一個(gè)實(shí)施例中，水平X和水平Y(jié)可以相同或大致相同，并且觸覺效果A、B和C可以相同或大致相同，使得用戶感覺到的觸覺效果跨越觸摸屏110的表面112是一致的。
[0074]觸覺效果可以每次產(chǎn)生一種，或能夠組合。例如，電壓可以用足夠高的水平施加至導(dǎo)電層114以便既吸引接觸觸摸屏110的手指F的皮膚又刺激皮膚內(nèi)的機(jī)械性刺激感受器。與這個(gè)觸覺效果同時(shí)，靜電力可以在導(dǎo)電層114和絕緣層116 (其包括電極)上產(chǎn)生以便在那些層內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
[0075]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在觸覺輸出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生觸覺效果的方法500。方法500從502處開始。在504處，利用傳感器118感測(cè)觸摸屏110的表面112上的輸入。在506處，通過控制器制器130從感測(cè)觸摸屏110的表面112上的輸入的傳感器118讀取電壓。在508處，通過控制器130確定輸入的位置。在510處，控制器130從讀取模式切換至寫入模式。在512處，通過控制器130寫入基于感測(cè)到的輸入的位置的電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。電壓可以被寫入至位于或接近感測(cè)到的輸入的位置處的電極。在514處，做出是否繼續(xù)該方法或結(jié)束該方法的決定。如果方法500繼續(xù)，則方法500返回至504，并且利用傳感器118感測(cè)觸摸屏110的表面112上的另一個(gè)輸入。如果方法500結(jié)束，則方法500在516處結(jié)束。
[0076]圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在觸覺輸出設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生觸覺效果的方法600。方法600從602處開始。在604處，利用傳感器118感測(cè)觸摸屏110的表面112上的輸入。在606處，通過控制器130從感測(cè)觸摸屏110的表面112上的輸入的傳感器118讀取電壓。在608處，通過控制器130確定輸入的位置。在610處，通過控制器130寫入基于感測(cè)到的輸入的位置的電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。通過控制器130寫入的電壓與通過控制器130讀取的電壓大致相同。在612處，做出是否繼續(xù)該方法或結(jié)束該方法的決定。如果方法600繼續(xù)，則方法600返回至604，并且利用傳感器118感測(cè)觸摸屏110的表面112上的另一個(gè)輸入。如果方法600結(jié)束,則方法600在614處結(jié)束。
[0077]雖然出于示例的目的，已經(jīng)基于目前被視為最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是可以理解的是，這些細(xì)節(jié)僅僅是用于該目的并且本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，而是，正相反，旨在涵蓋所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的更改和等價(jià)布置。例如，可以理解的是，本發(fā)明盡可能地考慮，任何實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征都能夠與任何其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征相結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種觸覺輸出設(shè)備，包含: 觸摸表面； 傳感器，被配置成感測(cè)所述觸摸表面處的輸入；和 控制器，被配置成讀取所述傳感器，識(shí)別所述輸入的位置，從讀取模式切換至寫入模式，并且基于所述輸入的位置寫入電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺輸出設(shè)備，進(jìn)一步包含觸摸屏，其包含所述觸摸表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述觸摸屏是電容式觸摸屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述控制器被配置成將所述電壓寫入至所述電容式觸摸屏的整個(gè)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述控制器被配置成將所述電壓寫入至緊鄰所述輸入的位置的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述傳感器被配置成感測(cè)多個(gè)輸入，并且其中所述控制器被配置成識(shí)別所述觸摸表面上的所述輸入的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述控制器被配置成將所述電壓寫入至對(duì)應(yīng)于所述輸入的位置的區(qū)域以便產(chǎn)生多個(gè)局部靜電輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述電容式觸摸屏包含絕緣外層和緊鄰所述絕緣外層的電極，所述絕緣外層包含所述表面，其中所述電極被配置成產(chǎn)生所述靜電輸出。·
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺輸出設(shè)備，進(jìn)一步包含緊鄰所述絕緣外層的多個(gè)電極，其中所述控制器被配置成驅(qū)動(dòng)最接近所述輸入的位置的所述多個(gè)電極中的至少一個(gè)電極以便產(chǎn)生所述靜電輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺輸出設(shè)備，進(jìn)一步包含緊鄰所述絕緣外層的多個(gè)電極，其中所述控制器被配置成驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)電極中的不同電極以便產(chǎn)生多觸摸局部靜電輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺輸出設(shè)備，進(jìn)一步包含緊鄰所述絕緣外層的多個(gè)電極，其中所述控制器被配置成將所述電壓寫入至緊鄰第一位置的所述多個(gè)電極之一，隨后將所述電壓寫入至緊鄰第二位置的所述多個(gè)電極中的另一個(gè)電極，以便隨著所述輸入從所述第一位置移動(dòng)至所述第二位置而將所述靜電輸出從所述第一位置轉(zhuǎn)換至所述第二位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的觸覺輸出設(shè)備，其中所述控制器被配置成根據(jù)所述輸入的當(dāng)前位置調(diào)整通過所述多個(gè)電極中的每個(gè)電極輸送的總功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸覺輸出設(shè)備，其中通過每個(gè)電極輸送的所述總功率是相對(duì)于每個(gè)電極的所述輸入的位置的函數(shù)。
14.一種用于在包含觸摸表面的觸覺輸出設(shè)備的表面處產(chǎn)生觸覺效果的方法，所述方法包含: 利用傳感器感測(cè)所述觸摸表面上的輸入； 利用控制器從感測(cè)所述觸摸表面上的所述輸入的所述傳感器讀取第一電壓； 利用所述控制器確定所述輸入的位置； 將所述控制器從讀取模式切換至寫入模式；和 利用所述控制器基于所感測(cè)到的所述輸入的位置寫入第二電壓，以便產(chǎn)生靜電輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述觸摸表面通過電容式觸摸屏提供。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述寫入包含將所述第二電壓寫入至所述電容式觸摸屏的整個(gè)區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述寫入包含將所述第二電壓寫入至緊鄰所感測(cè)到的位置的區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述感測(cè)包含感測(cè)所述觸摸表面上的多個(gè)輸入和所述輸入的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述寫入包含將所述第二電壓寫入至對(duì)應(yīng)于所述輸入的位置的區(qū)域以便產(chǎn)生多個(gè)局部靜電輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述電容式觸摸屏包含絕緣外層和緊鄰所述絕緣外層的電極，所述絕緣外層包含所述觸摸表面，其中所述電極被配置成產(chǎn)生所述靜電輸出。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述電容式觸摸屏包含緊鄰所述絕緣外層的多個(gè)電極，并且其中所述方法進(jìn)一步包含利用所述控制器驅(qū)動(dòng)最接近一個(gè)位置的所述多個(gè)電極中的至少一個(gè)電極以便產(chǎn)生所述靜電輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述電容式觸摸屏包含緊鄰所述絕緣外層的多個(gè)電極，并且其中所述方法進(jìn)一步包含利用所述控制器驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)電極中的不同電極，以便產(chǎn)生多觸摸局部靜電輸出。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述電容式觸摸屏包含緊鄰所述絕緣外層的多個(gè)電極，并且進(jìn)一步包含利用所述控制器將所述第二電壓寫入至緊鄰第一位置的所述多個(gè)電極之一，利用傳感器感測(cè)第二位置處的第二輸入，利用所述控制器確定所述第二位置，并且將所述第二電壓寫入至緊鄰所 述第二位置的所述多個(gè)電極中的另一個(gè)電極以便隨著所述輸入從所述第一位置移動(dòng)至所述第二位置而將所述靜電輸出從所述第一位置轉(zhuǎn)換至所述第二位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包含根據(jù)所述輸入的當(dāng)前位置利用所述控制器調(diào)整通過每個(gè)電極輸送的總功率。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中通過每個(gè)電極輸送的所述總功率是相對(duì)于每個(gè)電極的所述輸入的位置的函數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包含測(cè)量在所述輸入的位置處所述觸摸表面處的阻抗，并且對(duì)所述寫入第二電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)以便調(diào)節(jié)所述靜電輸出。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述阻抗通過所述傳感器測(cè)量。
28.一種用于在包含觸摸表面的觸覺輸出設(shè)備的表面處產(chǎn)生觸覺效果的方法，所述方法包含: 利用傳感器感測(cè)所述觸摸表面上的輸入； 利用控制器從感測(cè)所述觸摸表面上的所述輸入的所述傳感器中讀取第一電壓； 利用所述控制器確定所述輸入的位置；和 利用所述控制器基于所感測(cè)到的所述輸入的位置寫入第二電壓以便產(chǎn)生靜電輸出。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第二電壓與所述第一電壓大致相同。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第二電壓包含動(dòng)態(tài)電壓值。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述觸摸表面通過包含多個(gè)電極的電容式觸摸屏提供，并且其中所述寫入第二電壓包含將所述第二電壓寫入至緊鄰所述輸入的位置的至少一個(gè)電極。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包含測(cè)量在所述輸入的位置處所述觸摸表面處的阻抗，并且調(diào)節(jié)所述寫入第二電壓以便調(diào)節(jié)所述靜電輸出。
33.根據(jù)權(quán)利要求3·2所述的方法，其中所述阻抗通過所述傳感器測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G06F3/044GK103858081SQ201280049920
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】J·M·克魯茲-埃爾南德斯, D·A·格蘭特 申請(qǐng)人:英默森公司