静电触觉致动器以及具有静电触觉致动器的用户界面制造技术

在此所公开的一个说明性静电致动器包括第一电极、第二电极、在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层、在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料、第三电极、在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层、以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料。所述第一电极和所述第三电极从电源中接收电力并且响应性地生成第一极性。所述第二电极从所述电源中接收电力并且响应性地生成与所述第一极性相反的第二极性。所述第一极性和所述第二极性在所述第一电极与所述第二电极之间生成第一吸引力并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成第二吸引力。所述静电致动器可以是用户界面的一部分。

Electrostatic tactile actuator and user interface with electrostatic tactile actuator

Disclosed herein is a description of the electrostatic actuator includes a first electrode, a second electrode, between the first electrode and the second electrode, a first insulating layer between the first electrode and the second electrode, the third electrode, a first elastic material between the second electrode and the third electrode the second insulating layer, and second elastic material between the second electrode and the third electrode. The first electrode and the third electrode receive power from the power source and generate the first polarity in response. The second electrode receives power from the power source and generates, in response, a second polarity opposite to the first polarity. The first polarity and the second dipole generate a first attraction between the first electrode and the second electrode and generate a second attraction between the second electrode and the third electrode. The electrostatic actuator can be part of a user interface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】静电触觉致动器以及具有静电触觉致动器的用户界面相关申请的引用本申请要求于2015年1月30日提交的题为“ElectrostaticHapticActuatorandUserInterfacewithanElectrostaticHapticActuator(静电触觉致动器以及具有静电触觉致动器的用户界面)”的美国临时专利申请号62/110,299的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用结合在此。
本公开涉及一种静电致动器、以及一种具有静电触觉致动器的用户界面。
技术介绍
静电致动器根据库仑定律经由在将具有相反极性的电荷分离开一定距离时产生的吸引力进行操作。在跨分离开一定距离的两个电极来施加电压时，在电极上生成相反的电荷，由此产生了吸引力。吸引力与电极上的电荷量成正比并且与带电电极之间的距离的平方成反比。随着带电电极之间的距离减小，所述力增大。在具有触摸屏显示器的用户界面实现方式中使用已知的静电致动器例如可能由于具有与触摸屏显示器相同的表面面积的静电致动器可能需要的触摸屏显示器的大质量(例如，600-800克)以及高电压(例如，＞3,000伏特)而在术语上或者向用户提供令人满意的触觉反馈时受到限制。
技术实现思路
期望使用具有薄外形但在用户界面方面具有更高的功率密度和/或更低的总功耗的静电致动器以便向用户界面的用户提供触觉效果。本公开的实施例包括静电触觉致动器以及具有静电触觉致动器的用户界面。在一个实施例中，本公开的设备可以包括静电触觉致动器。所述静电触觉致动器可以包括第一电极、第二电极、在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层、以及在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料。所述静电触觉致动器还可以包括第三电极、在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层、以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料。所述设备可以包括电源，所述电源操作性地连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以用于在所述第一和第三电极上生成第一极性并且在所述第二电极上生成与所述第一极性相反的第二极性。所述设备可以包括控制器，所述控制器与所述电源或与开关进行信号通信。所述控制器被配置用于使所述电源电连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以在所述第一电极和所述第二电极之间生成第一吸引力并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成第二吸引力。在另一个实施例中，本公开的静电触觉致动器可以包括第一电极、第二电极、在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层、以及在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料。所述静电触觉致动器还可以包括第三电极、在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层、以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料。所述第一电极和所述第三电极可以被配置用于从电源中接收电力并且响应性地生成第一极性。所述第二电极可以被配置用于从所述电源中接收电力并且响应性地生成与所述第一极性相反的第二极性。所述第一极性和所述第二极性可以在所述第一电极与所述第二电极之间生成第一吸引力并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成第二吸引力。在另一个实施例中，本公开的方法可以包括从触摸传感器接收与输入相关联的传感器信号。所述方法可以包括至少部分地基于所述传感器信号来确定触觉效果。所述方法可以包括使电源向静电触觉致动器传输电力。所述静电触觉致动器可以被配置用于接收所述电力并且输出所述触觉效果。所述静电触觉致动器可以包括第一电极、第二电极、在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层、以及在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料。所述静电触觉致动器还可以包括第三电极、在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层、以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料。又另一个实施例包括一种用于实现这种方法的计算机可读介质。提及这些说明性实施例并不是为了限制本主题或限定对其的限制，而是为了提供示例来辅助对本主题的理解。在具体实施方式中讨论了说明性实施例，并在其中提供了进一步描述。可以通过检查本说明书和/或通过实践所要求保护的主题的一个或多个实施例来进一步理解由各种实施例提供的优点。在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书时，本主题的这些和其他方面、特征和特性、以及有关结构元件的操作方法和功能以及制造的零件和经济的组合将变得更加显而易见，所有附图形成本说明书的一部分。然而，将明确理解的是，附图仅出于展示和描述的目的，而不旨在作为对本主题的限制的限定。如在本说明书和权利要求书中所使用的，除非上下文中清楚地规定，否则单数形式的“一(a/an)”和“所述(the)”包括复数的指称对象。附图说明以下附图的部件被展示用于强调本公开的一般原理并且不一定按比例绘制。为了一致和清晰起见，指代相应部件的参考字符必要时贯穿附图重复。图1示出了根据实施例的用户界面；图2示出了图1的控制器的实施例；图3示出了包括图1的用户界面的实施例的车辆的内部；图4示出了可以作为图1和图3的用户界面的一部分的静电触觉致动器的实施例；图5示出了静电触觉致动器的另一个实施例；以及图6是根据实施例的用于执行一种用于提供静电触觉致动器以及具有静电触觉致动器的用户界面的方法的步骤的流程图。具体实施方式现在将详细地参照各种说明性实施例和替代性说明性实施例以及附图。每个示例都是通过解释的方式而不是作为限制而提供的。对于本领域的技术人员将明显的是，可以做出修改和变化。例如，被展示或描述为一个实施例的一部分的特征可以在另一个实施例中用于产生仍进一步实施例。因此，本公开旨在包括如来自所附权利要求书及其等效物的范围内的修改和变化。静电触觉致动器以及具有静电触觉致动器的用户界面的说明性示例本公开的一个说明性实施例包括电子设备，比如智能电话。所述电子设备包括用户界面设备，比如触摸屏显示器。所述电子设备包括触觉输出设备。所述触觉输出设备包括第一电极，所述第一电极基本上平行于第二电极被定位并且与其间隔开。所述触觉输出设备还包括第三电极，所述第三电极基本上平行于第二电极被定位并且与其间隔开。在说明性实施例中，第一弹性材料定位在第一电极与第二电极之间。第二弹性材料定位在第二电极与第三电极之间。另外，第一电介质/绝缘体层可以定位在第一电极与第二电极之间，并且第二电介质/绝缘体层可以定位在第二电极与第三电极之间。在说明性实施例中，所述电子设备使电源向电极传输电力(例如，通过操作电源或与电源相关联的开关)以生成触觉效果。所述电源可以电耦合至第一电极和第三电极，从而使得传输到第一和第三电极的电力在第一和第三电极上生成正电荷。所述电源可以电耦合至第二电极，从而使得传输到第二电极的电力在第二电极上生成负电荷。电极上的电荷可以使第一和第三电极被吸引到第二电极。这种吸引可以使第一和第三电极向第二电极移动，压缩了布置在第一电极与第二电极之间的第一弹性材料以及布置在第二电极与第三电极之间的第二弹性材料。在实施例中，所述电子设备可以随后使电源停止向电极传输电力。这可以使电极之间的吸引力消散掉，从而允许对弹性材料进行解压缩。弹性材料的解压缩可以使电极移动回至其对应的初始静止位置和/或振荡。用户可以将电极的一个或多个移动理解为触觉效果。例如，电极的重复移动可生成用户通过电子设备的壳体可感知的振动。在实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：静电触觉致动器，所述静电触觉致动器包括：第一电极，第二电极，在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层，在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料，第三电极，在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层，以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料；电源，所述电源操作性地连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以用于在所述第一和第三电极上生成第一极性并且在所述第二电极上生成与所述第一极性相反的第二极性；以及控制器，所述控制器与所述电源或与开关进行信号通信，所述控制器被配置用于使所述电源电连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以在所述第一电极与所述第二电极之间生成第一吸引力并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成第二吸引力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 US 62/110,2991.一种设备，包括：静电触觉致动器，所述静电触觉致动器包括：第一电极，第二电极，在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层，在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料，第三电极，在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层，以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料；电源，所述电源操作性地连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以用于在所述第一和第三电极上生成第一极性并且在所述第二电极上生成与所述第一极性相反的第二极性；以及控制器，所述控制器与所述电源或与开关进行信号通信，所述控制器被配置用于使所述电源电连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以在所述第一电极与所述第二电极之间生成第一吸引力并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成第二吸引力。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的每个绝缘层包括电介质材料。3.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一绝缘层包括所述第一弹性材料，并且所述第二绝缘层包括所述第二弹性材料。4.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一绝缘层包括所述第一弹性材料，并且所述第二绝缘层包括所述第二弹性材料。5.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置用于使所述电源与所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极断开电连接，并且其中，响应于所述电源与所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极断开电连接，所述第一弹性材料被配置用于将所述第一电极和所述第二电极移动到对应的初始位置并且所述第二弹性材料被配置用于将所述第二电极和所述第三电极移动到对应的初始位置。6.如权利要求1所述的设备，其中，所述开关包括：第一开关，所述第一开关电耦合在所述电源与所述第一电极之间；以及第二开关，所述第二开关电耦合在所述电源与所述第三电极之间，并且其中，所述控制器与所述第一开关和所述第二开关进行信号通信。7.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制器被配置用于在向所述第二开关发送第二信号以闭合所述第二开关之前向所述第一开关发送第一信号以闭合所述第一开关。8.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置用于使所述第二电极的极性发生反转以在所述第一电极与所述第二电极之间并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成排斥力。9.如权利要求1所述的设备，进一步包括触摸传感器，所述触摸传感器与所述控制器进行信号通信并且被配置用于感测输入并传输与所述输入相关联的信号，其中，所述控制器被配置用于使所述电源电连接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极以响应于从所述触摸传感器中接收所述信号而生成所述第一吸引力和所述第二吸引力。10.一种静电触觉致动器，包括：第一电极；第二电极；在所述第一电极与所述第二电极之间的第一绝缘层；在所述第一电极与所述第二电极之间的第一弹性材料；第三电极；在所述第二电极与所述第三电极之间的第二绝缘层；以及在所述第二电极与所述第三电极之间的第二弹性材料，其中，所述第一电极和所述第三电极被配置用于从电源中接收电力并且响应性地生成第一极性，并且所述第二电极被配置用于从所述电源中接收电力并且响应性地生成与所述第一极性相反的第二极性，从而使得所述第一极性和所述第二极性在所述第一电极与所述第二电极之间生成第一吸引力并且在所述第二电极与所述第三电极之间生成第二吸引力。11.根据权利要求10所述的静电触觉致动器，其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的每个绝缘层包括电介质材料。12.根据权利要求11所述的静电触觉致动器，其中，所述第一绝缘层包括所述第一弹性材料，并且所述第二绝缘层包括所述第二弹性材料。13.根据权利要求10所述的静电触觉致动器，其中，所述第一绝缘层包括所述第一弹性材料，并且所述第二绝缘层包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·T·奥利恩，M·A·格林尼士，
申请(专利权)人：意美森公司，
类型：发明
国别省市：美国,US