用于为触摸输入设备提供传感器和致动功能的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于为触摸输入设备提供传感器和致动功能的系统。给出了包括触摸输入设备以及致动和感测系统的触摸输入系统。致动和感测系统具有与触摸输入设备的第一表面相邻的传递结构，传递结构具有第一部分和从第一部分的边缘延伸的梁。致动和感测系统还具有布置在梁上的换能器贴片。传递结构被配置为在触摸输入设备和换能器贴片之间传递力，使得由于外力造成的触摸输入设备的移动引起梁和换能器贴片的变形，并且使得由换能器贴片输出的致动引起触摸输入设备的移动。换能器贴片具有换能器材料层，其被配置为充当传感器，并且被配置为充当致动器。

【技术实现步骤摘要】
用于为触摸输入设备提供传感器和致动功能的系统专利技术人：VahidKhoshkavaJuanManuelCruz-HernandezNeilT.Olien
本专利技术涉及一种为触摸输入设备提供传感器和致动功能的系统。
技术介绍
电子设备制造商努力为用户提供丰富的界面。许多设备使用视觉和听觉提示向用户提供反馈。在一些界面设备中，还向用户提供动觉效果(诸如主动和阻力反馈)和/或触感效果(诸如振动、纹理和热)。动觉效果和触感效果可以更一般地称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈可以提供增强和简化用户界面的提示。例如，振动效果或振动触感触觉效果在向电子设备的用户提供提醒用户特定事件的提示，或提供在实际的、模拟的或虚拟的环境中创建更强烈的感官沉浸的逼真反馈时可能是有用的。这些效果可以在实际的、模拟的或虚拟的环境中具有在用户界面、游戏、汽车、消费电子和其它用户界面中的应用。
技术实现思路
以下具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本专利技术或本专利技术的应用和用途。此外，不旨在受到在前述
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技术介绍
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技术实现思路
或以下具体实施方式中给出的任何表达或暗示的理论的束缚。本文的实施例的一个方面涉及包括触摸输入设备以及致动和感测系统的触摸输入系统。触摸输入设备用于接收触摸输入。致动和感测系统具有与触摸输入设备的第一表面相邻布置的传递结构，该传递结构具有第一部分和从第一部分的边缘延伸的梁。致动和感测系统还具有布置在梁上的换能器贴片(patch)。传递结构被配置为在触摸输入设备和换能器贴片之间传递力，使得由于触摸输入施加的外力造成的触摸输入设备的移动引起梁和布置在梁上的换能器贴片的变形，并且使得由换能器贴片输出的致动引起触摸输入设备的移动。换能器贴片具有换能器材料层，其被配置为通过在换能器贴片和梁由于外力而变形时输出第一电信号而充当传感器，并且被配置为通过在第二电信号被施加到换能器材料时输出致动梁的移动而充当致动器。在实施例中，梁是被配置为梁弹簧的弹性梁，其中梁响应于由触摸输入施加的力的变形包括梁的弯曲，并且其中梁的弯曲导致换能器贴片的弯曲。在实施例中，传递结构是传递层，其中当在触摸输入设备处未接收到触摸输入时，触摸输入设备和传递层都是平坦的并且彼此平行。在实施例中，传递层布置在触摸输入设备的后表面处，其中后表面是与触摸输入设备的输入表面相对的表面。在实施例中，传递层的第一部分是其中心部分，并且梁是从中心部分的第一边缘延伸的第一梁。在这个实施例中，传递层还包括从中心部分的相对的第二边缘延伸的第二梁。换能器贴片是第一换能器贴片，并且致动和感测系统具有布置在第二梁上的第二换能器贴片，第二换能器贴片也具有换能器材料层。在这个实施例中，由于外力造成的触摸输入设备的移动引起第一梁和第二梁中的至少一个的弯曲移动，这分别引起第一换能器贴片和第二换能器贴片中的至少一个的弯曲移动。在实施例中，触摸输入系统还包括布置在触摸输入设备的后表面与第一梁和第二梁两者之间的间隔层。触摸输入系统还包括刚性安装支撑件，该刚性安装支撑件直接附连到中心部分以将该中心部分配置为传递层的相对于该刚性安装支撑件的基本固定部分，其中刚性安装支撑件被配置为将触摸输入系统安装到安装表面。在实施例中，触摸输入设备是弯曲的，并且其中传递结构是第一传递结构，并且梁是在触摸输入设备的第一边缘处支撑触摸输入设备的第一梁。在这个实施例中，致动和感测系统还包括第二传递结构，第二传递结构具有在触摸输入设备的相对的第二边缘处支撑触摸输入设备的第二梁并且具有布置在第二梁上的第二换能器贴片，其中由于外力造成的触摸输入设备的移动引起第一梁和第二梁中的至少一个的弯曲。在实施例中，触摸输入系统还包括刚性安装支撑件，其中第一传递结构从刚性安装支撑件延伸到触摸输入设备的第一边缘，并且第二传递结构从刚性安装支撑件延伸到触摸输入设备的第二边缘。在这个实施例中，第一传递结构的第一部分是连接到刚性安装支撑件的第一基座部分，并且第二传递结构具有连接到刚性安装支撑件的第二基座部分，第二梁从第二基座部分的边缘延伸。在实施例中，第一传递结构的第一基座部分和第二传递结构的第二基座部分中的每一个与刚性安装支撑件形成斜角。在实施例中，第一梁是在触摸输入设备的第一边缘处支撑触摸输入设备的第一传递结构的第一组梁中的一个，并且换能器贴片是布置在相应的第一组梁处的第一组换能器贴片中的一个。在这个实施例中，第二梁是在触摸输入设备的第二边缘处支撑触摸输入设备的第二传递结构的第二组梁中的一个，并且第二换能器贴片是布置在相应的第二组梁处的第二组换能器贴片中的一个。在实施例中，触摸输入设备具有弯曲的显示层和弯曲的透明盖，其中透明盖的外表面是触摸输入设备的输入表面。在实施例中，换能器材料包括布置在两个电极之间的粗纤维复合(MFC)材料，该MFC材料具有嵌入在聚合物基质中的多个压电陶瓷纤维，或者包括布置在两个电极之间的电活性聚合物(EAP)材料或弹性体材料。在实施例中，触摸输入设备包括布置在触摸输入设备的输入表面处的内部电容传感器。本文实施例的一个方面涉及一种触摸输入系统，其包括触摸输入设备以及致动和感测系统。触摸输入设备具有被配置为接收触摸输入的输入表面和作为与输入表面相对的表面的后表面。致动和感测系统具有布置在触摸输入设备的后表面上的传递层。传递层具有作为传递层的中心部分的第一部分，并具有第一梁和第二梁，其中第一梁从中心部分的第一边缘延伸，并且第二梁从中心部分的相对的第二边缘延伸。致动和感测系统还具有间隔层、第一换能器贴片和第二换能器贴片。间隔层布置在触摸输入设备的后表面与第一梁和第二梁中的每个梁之间。第一换能器贴片布置在第一梁上。第二换能器贴片布置在第二梁上。传递层被配置为在触摸输入设备与第一换能器贴片和第二换能器贴片两者之间传递力，使得由于外力造成的触摸输入设备的移动引起第一梁和第二梁的变形以及第一换能器贴片和第二换能器贴片的变形，并且使得由第一换能器贴片或第二换能器贴片输出的致动引起触摸输入设备的移动。第一换能器贴片和第二换能器贴片中的每个换能器贴片具有换能器材料层，其被配置为通过在相应的换能器贴片和相应的梁由于外力而变形时输出第一电信号而充当传感器，并且被配置为通过在第二电信号被施加到换能器材料时输出致动相应的梁的移动而充当致动器。在实施例中，触摸输入设备是刚性显示设备，并且其中当由于外力造成的显示设备的移动基本上垂直于其输入表面时。在这个实施例中，第一梁和第二梁中的每个梁的变形包括弯曲移动，该弯曲移动分别引起第一换能器贴片和第二换能器贴片的弯曲移动。在实施例中，触摸输入系统还包括刚性安装支撑件，该刚性安装支撑件直接附连到中心部分以将中心部分配置为传递层的相对于该刚性安装支撑件的基本固定部分，并且其中触摸输入设备被悬置在传递层的第一梁和第二梁上。在实施例中，触摸输入系统还包括控制单元，该控制单元与第一换能器贴片和第二换能器贴片进行信号通信，并且被配置为在第一时段期间从第一换能器贴片和第二换能器贴片中的一个或多个换能器贴片接收第一电信号。控制单元还被配置为基于接收到第一电信号来检测由于外力造成的触摸输入设备的移动。控制单元还被配置为基于检测到由于外力造成的触摸输入设备的移动来确定已经接收到触摸输入，并且响应于确定已经接收到触摸输入而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种触摸输入系统，包括：触摸输入设备，用于接收触摸输入；以及致动和感测系统，具有：与所述触摸输入设备的第一表面相邻布置的传递结构，所述传递结构具有第一部分和从所述第一部分的边缘延伸的梁，布置在所述梁上的换能器贴片，其中所述传递结构被配置为在所述触摸输入设备和所述换能器贴片之间传递力，使得由于所述触摸输入施加的外力造成的所述触摸输入设备的移动引起所述梁和布置在所述梁上的所述换能器贴片的变形，并且使得由所述换能器贴片输出的致动引起所述触摸输入设备的移动，并且其中所述换能器贴片具有换能器材料层，所述换能器材料层被配置为通过在所述换能器贴片和所述梁由于所述外力而变形时输出第一电信号而充当传感器，并且被配置为通过在第二电信号被施加到换能器材料时输出致动所述梁的移动而充当致动器。

【技术特征摘要】
2017.03.23 US 62/475,826;2018.02.22 US 15/902,7451.一种触摸输入系统，包括：触摸输入设备，用于接收触摸输入；以及致动和感测系统，具有：与所述触摸输入设备的第一表面相邻布置的传递结构，所述传递结构具有第一部分和从所述第一部分的边缘延伸的梁，布置在所述梁上的换能器贴片，其中所述传递结构被配置为在所述触摸输入设备和所述换能器贴片之间传递力，使得由于所述触摸输入施加的外力造成的所述触摸输入设备的移动引起所述梁和布置在所述梁上的所述换能器贴片的变形，并且使得由所述换能器贴片输出的致动引起所述触摸输入设备的移动，并且其中所述换能器贴片具有换能器材料层，所述换能器材料层被配置为通过在所述换能器贴片和所述梁由于所述外力而变形时输出第一电信号而充当传感器，并且被配置为通过在第二电信号被施加到换能器材料时输出致动所述梁的移动而充当致动器。2.如权利要求1所述的触摸输入系统，其中所述梁是被配置为梁弹簧的弹性梁，其中所述梁响应于由所述触摸输入施加的力的变形包括所述梁的弯曲，并且其中所述梁的弯曲导致所述换能器贴片的弯曲。3.如权利要求2所述的触摸输入系统，其中所述传递结构是传递层，其中当在所述触摸输入设备处未接收到触摸输入时，所述触摸输入设备和所述传递层二者都是平坦的并且彼此平行。4.如权利要求3所述的触摸输入系统，其中所述传递层布置在所述触摸输入设备的后表面处，其中所述后表面是所述触摸输入设备的输入表面的相对表面。5.如权利要求4所述的触摸输入系统，其中：所述传递层的所述第一部分是所述传递层的中心部分，所述梁是从所述中心部分的第一边缘延伸的第一梁，所述传递层还包括从所述中心部分的相对的第二边缘延伸的第二梁，所述换能器贴片是第一换能器贴片，所述致动和感测系统具有布置在第二梁上的第二换能器贴片，第二换能器贴片也具有换能器材料层，以及由于外力造成的所述触摸输入设备的移动引起第一梁和第二梁中的至少一个的弯曲移动，这分别引起第一换能器贴片和第二换能器贴片中的至少一个的弯曲移动。6.如权利要求5所述的触摸输入系统，还包括：布置在所述触摸输入设备的后表面与第一梁和第二梁两者之间的间隔层；以及刚性安装支撑件，所述刚性安装支撑件直接附连到所述中心部分以将所述中心部分配置为所述传递层的相对于所述刚性安装支撑件的基本固定部分，其中所述刚性安装支撑件被配置为将所述触摸输入系统安装到安装表面。7.如权利要求2所述的触摸输入系统，其中所述触摸输入设备是弯曲的，并且其中所述传递结构是第一传递结构，并且所述梁是在所述触摸输入设备的第一边缘处支撑所述触摸输入设备的第一梁，所述致动和感测系统还包括第二传递结构，第二传递结构具有在所述触摸输入设备的相对的第二边缘处支撑所述触摸输入设备的第二梁并且具有布置在第二梁上的第二换能器贴片，其中由于外力造成的所述触摸输入设备的移动引起第一梁和第二梁中的至少一个的弯曲。8.如权利要求7所述的触摸输入系统，还包括刚性安装支撑件，其中第一传递结构从所述刚性安装支撑件延伸到所述触摸输入设备的第一边缘，并且第二传递结构从所述刚性安装支撑件延伸到所述触摸输入设备的第二边缘，并且其中第一传递结构的第一部分是连接到所述刚性安装支撑件的第一基座部分，并且第二传递结构具有连接到所述刚性安装支撑件的第二基座部分，第二梁从第二基座部分的边缘延伸。9.如权利要求8所述的触摸输入系统，其中第一传递结构的第一基座部分和第二传递结构的第二基座部分中的每一个与所述刚性安装支撑件形成斜角。10.如权利要求9所述的触摸输入系统，其中第一梁是在所述触摸输入设备的第一边缘处支撑所述触摸输入设备的第一传递结构的第一组梁中的一个，并且所述换能器贴片是布置在相应的第一组梁处的第一组换能器贴片中的一个，并且其中第二梁是在所述触摸输入设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·库什卡瓦，J·M·克鲁兹埃尔南德斯，N·T·奥列恩，
申请(专利权)人：意美森公司，
类型：发明
国别省市：美国,US