專利名稱：包括透光板的裝置和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括透光板的裝置，所述透光板包括導(dǎo)電層。
背景技術(shù)：
向觸摸屏顯示器的用戶提供觸覺反饋是已知的。用于提供觸覺反饋的方法包括其中駐留了觸摸屏顯示器的設(shè)備的振動。這種振動可以通過例如壓電或機械致動器來提供。

發(fā)明內(nèi)容
本說明書描述一種裝置，其包括透光板，包括導(dǎo)電層；電極元件；以及電振動電路，配置為提供跨導(dǎo)電層和電極元件的時變電壓信號，從而當(dāng)用戶的第一身體部分跨透光板的外部表面移動、同時用戶的第二身體部分與電極元件接觸時，使用戶在用戶的第一身體部分中感覺到電振動。本說明書還描述一種裝置，其包括透光板，包括導(dǎo)電層；電極元件；檢測器，配置為通過檢測導(dǎo)電層中的電流來檢測透光板上的用戶觸摸輸入；以及電振動電路，配置為響應(yīng)于檢測到透光板上的用戶觸摸輸入，來提供跨導(dǎo)電層和電極元件的時變電壓信號。本說明書還描述一種方法，其包括通過檢測導(dǎo)電層中的電流，來檢測透光板上的觸摸輸入，該導(dǎo)電層構(gòu)成透光板的一部分；以及響應(yīng)于檢測到透光板上的用戶觸摸輸入，來提供跨導(dǎo)電層和電極元件的時變電壓信號。


圖1是用于向便攜式電子設(shè)備的用戶提供觸覺反饋的裝置的示例性實施例的示意性橫截面圖；圖2是用于圖示電振動現(xiàn)象的、圖1的裝置的一部分的示意性橫截面圖；圖3A是圖1的裝置的部分的平面圖；圖;3B是圖示圖1的裝置的操作的流程圖；圖4是圖1的電振動裝置的親水層的放大示意圖；圖5是用于向便攜式電子設(shè)備的用戶提供觸覺反饋的裝置的另一示例性實施例的示意性透視圖；圖6是用于向便攜式電子設(shè)備的用戶提供觸覺反饋的裝置的另一示例性實施例的示意性橫截面圖；圖7是包括圖1的裝置的備選實施例的移動通信設(shè)備的平面圖。
具體實施例方式圖1是用于向便攜式電子設(shè)備的用戶提供觸覺反饋的電振動裝置1的實施例的示意性橫截面圖。電振動裝置1包括透明電振動膜10，該透明電振動膜10適合于覆蓋在電子設(shè)備(在圖1中未完全示出)的顯示面板12 (例如IXD顯示面板)上方。透明電振動膜10的透明度允許用戶透過透明電振動膜10清楚地看到顯示在顯示面板12上的圖像。電振動裝置1還包括背電極14和反饋電路16。反饋電路16與透明電振動膜10 和背電極14電連接。反饋電路16的功能和操作稍后將在本說明書中更具體地描述。反饋電路16適于從電源18(例如，移動電話的電池)接收電力。同樣，如稍后將在本說明書中更具體討論的那樣，反饋電路16可以從控制顯示屏的處理器20 (例如移動電話的處理器) 接收數(shù)據(jù)信號。背電極14與透明電振動膜10電連通。該背電極可以包括任何合適的導(dǎo)電材料，例如銀、金、鎳、銅、鋁、碳或金屬涂覆聚合物的膜。透明電振動膜10包括襯底層102。當(dāng)透明電振動膜10覆蓋在顯示面板12上方時，襯底層鄰接顯示面板12的顯示器表面或上表面122。然而，將明白的是，可以在襯底層 102與顯示面板12的顯示器表面122之間插入附加透明層(未示出)。這種插入的層可以包括用于將透明電振動膜10粘結(jié)到顯示面板12的顯示器表面122的粘結(jié)層(未示出)。 襯底層102可以包括例如聚合物膜或者玻璃板或有機玻璃板。襯底層102可以具有在例如 IOnm至100 μ m范圍內(nèi)的厚度。備選地，襯底層102可以具有在例如Iym至100 ym范圍內(nèi)的厚度。該襯底層可以是柔性的。透明電振動膜10進一步包括導(dǎo)電電極層104。導(dǎo)電電極層104設(shè)置在襯底層102 的頂上。也就是說，當(dāng)透明電振動膜100處于顯示面板12頂上的位置時，導(dǎo)電電極層104 設(shè)置為鄰接與顯示面板12最靠近的襯底層102的表面。導(dǎo)電電極層104包括透明電振動電極1040和多個接觸電極1042。透明電振動電極1040包括透明導(dǎo)電材料層。透明電振動電極1040可以設(shè)置在襯底層102的整個表面之上。備選地，透明電振動電極1040可以設(shè)置在僅襯底層102的部分表面的頂上。例如，透明電振動電極1040可以設(shè)置在襯底層102的表面的中間區(qū)域(在圖中未指示)的頂上，而非設(shè)置在襯底層102的表面的周邊區(qū)域(在圖中未指示)上。透明電振動電極1040包括銦鈦氧化物(ITO)層。透明電振動電極1040的厚度例如可以在數(shù)百納米的范圍內(nèi)，例如IOOnm至1 μ m。將明白的是，透明電振動電極可以備選地包括例如碳納米管(CNT)網(wǎng)絡(luò)，金、銀或鋁的例如IOnm的薄層，或者任何其它合適的透明導(dǎo)體。圍繞透明電振動電極1040的周邊，分布多個接觸電極1042。根據(jù)一些實施例(包括圖5中描繪的實施例)，將多個電極定位于透明電振動電極1040的角落處。在這樣的實施例中，接觸電極的數(shù)目取決于透明電振動電極1040的形狀。在諸如圖3A和圖5中描繪的實施例中，在透明電振動電極1040(以及還有透明電振動膜10本身)為矩形的情況下， 存在四個接觸電極1042-1至1042-4(參見圖幻。在透明電振動電極1040的每個角落處定位一個接觸電極1042。接觸電極1042的設(shè)置允許將電信號經(jīng)由接觸電極1042提供給透明電振動電極1040。同樣，如稍后將更具體討論的那樣，接觸電極的設(shè)置允許在檢測和識別發(fā)生的觸摸輸入的位置時使用透明電振動膜10。多個接觸電極可以包括例如微量的銀、 金、鋁或銅。透明電振動膜10還包括位于導(dǎo)電電極層104頂上的介電層106。也就是說，介電層106覆蓋該導(dǎo)電電極層。導(dǎo)電電極層104因而插入在襯底層102與介電層106之間。介電層106包括透明材料。介電層包括高K介電材料。高K介電材料可以包括但不限于氧化鉿、氧化鋁或二氧化鈦。介電層可以具有在例如IOOnm至Ιμπι范圍內(nèi)的厚度。介電層106 防止當(dāng)用戶的手指置于透明電振動膜10的外部表面上時導(dǎo)電電極層104與用戶的手指之間的直接流電接觸。在介電層106的頂上設(shè)置保護層108。保護層108保護其下方的層(諸如介電層 106和導(dǎo)電電極層104)免受包括水和其它污染在內(nèi)的外部影響的損壞。保護層108還具有抗刮擦性和/或抗反射性。保護層108可以包括例如金剛石弧(diamond arc)、類金剛石碳涂層或硬聚合物。保護層108可以具有在例如Inm至IOOnm范圍內(nèi)的厚度。備選地，保護層108可以具有在例如IOnm至50nm范圍內(nèi)的厚度。設(shè)置于鄰接保護層108或者設(shè)置于保護層108頂上的是親水層110。親水層110 構(gòu)成透明電振動膜10的外部表面。親水層110去除來自用戶的手指的濕氣，其構(gòu)造以及操作稍后將參照圖4進行描述。如將討論的那樣，這改善了透明電振動膜10向用戶提供電振動的操作性?，F(xiàn)在將參照圖2描述電振動的現(xiàn)象以及電振動裝置1操作用以向用戶提供電振動的方式。圖2是圖1的電振動裝置的部分的示意性橫截面圖。為圖示的目的，將介電層 106、保護層108和親水層110示出為復(fù)合介電層。電振動是在如下情形發(fā)生的效應(yīng)用戶的第一身體部分(例如指尖)沿導(dǎo)電表面滑動，并且用戶的第二身體部分(例如手掌)與第二導(dǎo)電元件電連通(包括經(jīng)由接地接觸)，同時跨導(dǎo)電表面和第二導(dǎo)電元件施加時變電勢。人的皮膚包括許多不同層，最外面的是角質(zhì)層。角質(zhì)層相比皮膚的更深的相對導(dǎo)電的層而言具有高電阻抗。因而，當(dāng)指尖置于導(dǎo)電表面上時，角質(zhì)層可以被視為電容器的電介質(zhì)，該電容器的極板為導(dǎo)電表面和相對導(dǎo)電的更深的層。當(dāng)跨可相對彼此移動的兩個電容器極板施加電勢時，極板之間的電介質(zhì)感受到由于兩個極板之間的靜電引力導(dǎo)致的壓縮力。因此，當(dāng)經(jīng)由第二身體部分和該身體本身，跨導(dǎo)電表面和第二導(dǎo)電元件施加電勢時，角質(zhì)層被稍微壓縮，該第二導(dǎo)電元件電連接到指尖皮膚的相對導(dǎo)電的層。在角質(zhì)層中不存在神經(jīng)末梢，因而該壓縮不被感知?，F(xiàn)在參照圖2考慮該壓縮力。在圖2中，包括角質(zhì)層202和更深的相對導(dǎo)電的皮膚層204的例如第一手指的第一身體部分20與表面的透明電振動膜10接觸，例如第二手指或手掌的第二身體部分22與背電極14接觸?？缤该麟娬駝幽?0的導(dǎo)電電極層104和背電極14施加由反饋電路16提供的時變信號M。第一身體部分20和第二身體部分22經(jīng)由用戶的身體26電連接。如果針對時變電勢使用AC信號，則由第一身體部分20和第二身體部分22、用戶的身體沈、反饋電路16、透明電振動膜10和背電極形成的電回路可以稱為閉合AC電回路。在時間點，時變電勢導(dǎo)致更深的相對導(dǎo)電的皮膚層204與導(dǎo)電電極層104之間的靜電引力。由此，角質(zhì)層202感受到壓縮力fe(t)。壓縮力fe(t)取決于時變電勢的幅度、 角質(zhì)層202和復(fù)合介電層106、108、110的介電常數(shù)。如上所述，該壓縮無法被用戶感知?，F(xiàn)在考慮在第一手指跨透明電振動膜10的表面滑動時發(fā)生的情況。指尖上的摩擦力ff(t)由下式給出ff(t) = μ [Fu+fe(t)]其中μ是動態(tài)摩擦系數(shù)，F(xiàn)u是用戶施加的正向力。摩擦力ff(t)產(chǎn)生剪力，該剪力使皮膚變形，并且該剪力可由皮膚中的神經(jīng)檢測至|J。由于角質(zhì)層202感受到的壓縮力fe(t)隨著時變電勢而變化，所以剪力ff(t)也如此。
6由此，由于反饋電路16提供的時變電勢以特定頻率振蕩，所以剪力也如此。該振蕩的剪力被感知為指尖的振動并且可以被稱為電振動。電振動在大約0. 5Hz至5000Hz的頻率范圍內(nèi)可被用戶檢測到。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)時變電勢的零-峰值幅度的檢測閾值低至12V(在50Hz處)。返回參照圖1的電振動裝置1，反饋電路可操作為跨導(dǎo)電電極層104和背電極提供時變電勢。電振動信號的察覺幅度可以由電振動裝置1的用戶調(diào)整。例如，用戶可能能夠選擇在IOV至200V范圍內(nèi)的電振動信號的電壓。以此方式，用戶可以將反饋設(shè)置為最適合他們的水平。反饋電路可以包括電荷限制電路(在圖中未示出)，該電荷限制電路通過限制每脈沖的總電荷來允許反饋信號的電壓相對高，并因而也允許電流處于安全水平。每脈沖的電荷限制為低于提供皮膚電刺激(electrocutaneous nerve stimulation)的閾值的水平，例如等于ImA電流的電荷。皮膚電刺激是由通過皮膚的電流造成的對皮膚中神經(jīng)的直接刺激。電振動裝置1還可操作為確定觸摸輸入的發(fā)生和位置。利用閉合回路系統(tǒng)，諸如圖1和圖2所示的系統(tǒng)，能夠測量透明電振動電極1040上發(fā)生于透明電振動膜10上的、手指20與任何接觸電極之間的路徑的電阻。通過確定從手指20到每個接觸電極1042的路徑的電阻，能夠確定手指的位置。用于確定觸摸輸入的位置的該技術(shù)可以稱為4-R測量技術(shù)。現(xiàn)在將參照圖3A和圖;3B描述電振動裝置1向包括電振動裝置1的便攜式顯示設(shè)備的用戶提供觸覺反饋的示例性操作。圖3A是覆蓋在顯示屏12上方的電振動裝置1的透明電振動膜10的示意性平面圖。每個接觸電極1042-1至1042-4與反饋電路16電連接。反饋電路16因而可操作為確定在觸摸輸入30與四個接觸電極1042中的每一個接觸電極之間的路徑的電阻。以此方式， 反饋電路16確定觸摸輸入30的位置(Χτ，Yt)。反饋電路16與控制顯示面板12的處理器20進行數(shù)據(jù)通信。反饋電路16可操作為從處理器20接收標識顯示面板12顯示的物體在顯示面板12上的位置的數(shù)據(jù)。在圖3 中，顯示面板在顯示四個物體圖標Α32、圖標Β34、圖標C36和圖標D38。圖標A至D分別位于位置(ΧΑ，Ya)，(ΧΒ，Yb)，(Xc，Yc)和(XD, Yd)。從而，標識這些位置的數(shù)據(jù)由反饋電路16從顯示處理器20接收。圖;3Β的流程示反饋電路16向用戶提供反饋的示例性操作。在步驟S3-1中， 反饋電路16確定是否在透明電振動膜10上檢測到觸摸輸入。這是基于反饋電路16檢測到已經(jīng)完成包括透明電振動膜10、背電極14和用戶的身體沈的電路來確定的。如果沒有檢測到觸摸輸入，則操作返回到步驟S3-1并等待檢測到觸摸輸入。如果檢測到輸入，則操作進到步驟S3-2并確定輸入的位置0(τ，Υτ)。這是使用上述4-R測量技術(shù)確定的。一旦確定了觸摸輸入的位置0^，\)，操作進到步驟33-3。在步驟S3-3中，操作確定觸摸輸入的位置0(T，Yt) 30是否等于顯示面板12上顯示的圖標32、34、36、38之一的位置(ΧΑ, ΥΑ), (ΧΒ, ΥΒ), (Xc, Yc)和(XD, YD) 如果觸摸輸入的位置0(Τ，ΥΤ)不等于圖標32、34、36、38之一的位置，則操作返回到步驟S3-1。然而，如果反饋電路確定觸摸輸入的位置0(Τ，ΥΤ)等于圖標之一的位置，則操作進到步驟S3-4。在步驟S3-4中，在確定為觸摸輸入的位置0(τ，Yt)等于圖標之一的位置之后，反饋電路接通電振動信號，該電振動信號跨導(dǎo)電電極層104和背電極14而提供。該信號可以包括例如具有在例如5Hz至500Hz范圍內(nèi)的頻率且具有零至例如12V的峰值幅度的時變電勢。電振動信號的合適脈沖形狀例如為如下脈沖，該脈沖具有例如Ims至2ms的非常快速的上升時間且具有例如IOms的相對短的持續(xù)時間。這樣的脈沖可以按照基本頻率(5Hz至 500Hz)重復(fù)。諸如此的脈沖形狀的使用限制通過皮膚傳送的總電荷。以此方式，當(dāng)用戶在透明電振動膜10的對應(yīng)于所顯示圖標的區(qū)域上以及上方滑動他們的手指時，將感受到電振動。在步驟S3-4之后，操作進到步驟S3-5。在步驟S3_5中，反饋電路確定是否仍檢測到觸摸輸入。在確定為未檢測到的情況下，操作進到步驟S3-6。在步驟S3-6中，反饋電路 16切斷電振動信號。從而，如果不再檢測到用戶輸入，則電振動信號切斷。如果在步驟S3-5中確定仍發(fā)生觸摸輸入，則電振動信號保持接通并且操作進到步驟S3-7。在步驟S3-7中，反饋電路16確定觸摸輸入的位置。之后，在步驟S3-8中，反饋電路確定觸摸輸入的位置(XT，YT)是否等于圖標之一的位置。在肯定確定之后，電振動信號保持接通并且操作返回到步驟S3-5。如果在步驟S3-8中確定觸摸輸入的位置0(τ，Yt)不等于圖標之一的位置，則操作進到步驟S3-6，在該步驟S3-6中，反饋電路切斷電振動信號。 從而用戶將不再感測到電振動。在步驟S3-6之后，操作返回到步驟S3-1并等待檢測到觸摸輸入。在上述操作中，已將觸摸輸入的位置和圖標標注為單個坐標(X，Y)。然而將理解到的是，實踐中，根據(jù)透明電振動膜10和顯示器的分辨率，觸摸輸入和圖標可以代之以具有一定范圍的相關(guān)聯(lián)坐標。因而，在步驟S3-3和步驟S3-8中，反饋電路可以代之以確定標注觸摸輸入的坐標之一是否在標識圖標的坐標范圍之一內(nèi)。以此方式，電振動信號在用戶從限定圖標的邊界(未標出)的外部跨到內(nèi)部時可以被接通，并且在用戶從該邊界的內(nèi)部跨到外部時可以被切斷。除了圖標的位置之外，顯示處理器20還可以向反饋提供關(guān)于每個圖標的其它信息。這樣的信息可以包括例如用戶的頻率。因而，針對與那些不太經(jīng)常選擇的圖標相比而言更經(jīng)常選擇的那些圖標，反饋電路16可以提供不同的電振動信號，例如具有不同頻率或電勢的信號。所顯示的圖標可以包括不同顏色。顏色的指示可以從顯示處理器20傳遞給反饋電路16。因而，反饋電路16可以提供具有例如取決于圖標顏色的不同頻率的不同電振動信號。以此方式，與紅色圖標相關(guān)聯(lián)的電振動信號可以具有比與藍色圖標相關(guān)聯(lián)的電振動信號的頻率(例如250Hz)更低的頻率(例如100Hz)。為向用戶提供電振動的目的，除了標識觸摸輸入的位置之外，反饋電路16還可以用來檢測輸入命令，例如對在顯示器上顯示的圖標之一的選擇。因而，如果反饋電路16確定觸摸輸入的位置對應(yīng)于圖標32、34、36、38之一的位置，則反饋電路16可以向便攜式設(shè)備的處理器20發(fā)送信號，該信號指示已經(jīng)接收到與特定圖標有關(guān)的輸入。在接收到該信號之后，處理器20可以執(zhí)行與所選擇的圖標相關(guān)的操作。如所討論的，電振動現(xiàn)象源自用戶的手指與透明電振動膜10的表面之間的摩擦力的誘發(fā)改變。因而，通過改變電振動信號的電勢和頻率，能夠向用戶仿真觸摸各種不同表面紋理的感知。例如，通過從例如20V到30V地增加電勢，摩擦力的改變將更大，并因而用戶將感知更明顯的效果，這會感覺起來像更粗糙的紋理(即，感知的突起的高度似乎將更大)。類似地，通過使用更高的頻率信號，例如700Hz，而不是300Hz，用戶將感知具有每單位距離更大量突起的紋理。而且，可以仿真手指越過表面中的臺階的感知。這可以通過例如當(dāng)用戶在透明電振動膜10的小區(qū)域上方移動他們的手指時僅短時段接通信號來實現(xiàn)。因而，用戶將感知正常程度的摩擦、之后為短時間的增加程度的摩擦(其仿真臺階)、之后為正常程度的摩擦。以此方式，能夠仿真例如增高按鈕等的存在。將理解到的是，通過變化電振動信號的頻率和電勢以及該信號施加的時段，電振動裝置可完全編程。因而，可以仿真大量不同的紋理和表面輪廓。圖4是透明電振動膜10的親水層110的示意性特寫視圖。親水層110包括直接設(shè)置在保護層108頂上的親水帶30的柵格或網(wǎng)格。親水帶可以包括例如二氧化鈦(TiO2) 納米顆粒帶。TiO2納米顆粒的親水特性可以通過光催化工藝激活。作為備選，這些帶可以代之以包括另一合適親水材料，諸如二氧化硅、親水硅樹脂、硅氧烷、硅烷和具有抗霧特性的其它金屬有機物。皮膚上的濕氣如果不完全根除則造成用戶感測到的電振動的幅度明顯減小。當(dāng)手指(或其它適當(dāng)身體部分)沿著透明電振動膜10的表面移動時，親水帶30起到從用戶的皮膚吸收和捕獲濕氣的作用。因而，用戶的手指的表面當(dāng)其跨透明的電振動膜10的表面移動時被親水帶干燥化。親水層110的放大視圖32示出已經(jīng)被親水帶30捕獲的濕氣微滴322， 例如汗滴。親水帶30的寬度可以為大約20 μ m至50 μ m，并且親水帶30可以隔開大約0. 5mm 至Imm的距離。將理解到的是，與圖4中不同，親水帶30可以不是等距的，并且/或者可以不形成直角柵格。例如，親水線/帶的網(wǎng)格可以布置成類似于人的指紋的圖案。這能夠幫助提高用戶對電振動的靈敏性。根據(jù)備選實施例，親水帶30可以設(shè)置在例如由硬透明聚合物組成的襯底上，該襯底設(shè)置在保護層108頂上。電振動裝置1，特別是透明電振動膜10，具有非常簡單的構(gòu)造，并且不包括移動部件。因而，相對容易制造并且具有相對低的材料成本。而且，用于透明電振動膜10的材料的屬性及其尺寸允許膜為可彎曲的和柔性的。 因而，電振動設(shè)備可以與柔性的手持顯示設(shè)備集成。此外，電振動裝置使用的電力非常低。這是因為該裝置不包括移動部件，以及因為當(dāng)用戶跨透明電振動膜10移動他們的手指時，提供電振動仿真所需的大多數(shù)能量由用戶提供。例如，具有IOcmXlOcm尺寸的電振動膜具有大約20yW的總功耗。經(jīng)由電振動裝置 1向觸摸屏顯示器的用戶提供反饋所需的能量比使用機械和壓電致動器提供反饋所需的能量低若干量級。這對于其中保存電力尤其重要的手持電池供電設(shè)備特別有利。這對于諸如智能手機等的現(xiàn)代手持設(shè)備尤其如此，現(xiàn)代手持設(shè)備正構(gòu)建為執(zhí)行日益增加數(shù)量的復(fù)雜功能和操作，并因而對它們電池的負荷一直在增加。電振動裝置1還為視覺障礙者提供好處，因為即使用戶無法真正地看到，它也允許用戶通過觸摸感覺到顯示器上顯示的是什么。此外，取決于該裝置的特征，并且在高于 600Hz的電振動信號頻率處，電振動裝置創(chuàng)建聲音，同時向用戶提供電振動。聲音的頻率隨著電振動信號的頻率而變化。該聲響也可以用于提供對正在顯示屏上顯示的內(nèi)容的指示。
9例如，指示音樂或視頻播放器的圖標可以具有頻率在產(chǎn)生與之關(guān)聯(lián)的聲響的閾值以上的電振動信號。因而，當(dāng)用戶在視頻/音樂播放器圖標上方滑動他們的手指時，將生成聲響，并且該聲響關(guān)于圖標的標識向用戶提供附加指示。圖5描繪了電振動裝置1與手持設(shè)備50的第一示例性集成。手持設(shè)備50例如可以為移動電話、PDA、GPS接收器等。電振動裝置1可以適合與包括顯示器(以及可選地同樣需要用戶輸入)的任何設(shè)備一起使用。在圖5中，電振動裝置1與手持設(shè)備50集成。電振動裝置1可從手持設(shè)備50拆卸。透明電振動膜10設(shè)置在顯示器部分(在圖中隱藏)的頂上。透明電振動膜10可以經(jīng)由設(shè)置在透明電振動膜10的底表面上的粘合層(隱藏)附接到設(shè)備的顯示器部分。備選地，透明電振動膜10可以按照另一合適方式例如經(jīng)由夾持機構(gòu)來附接到顯示器部分。裝置1通過公插頭(male-plug)連接器52電連接到手持設(shè)備50，公插頭連接器 52與設(shè)備50的對應(yīng)的母插座部分(未示出)連接。該連接可以為電力和數(shù)據(jù)可以傳遞的任何連接，例如不限于微USB連接或迷你USB連接或者音頻連接(例如耳機插孔)。透明電振動膜10經(jīng)由與透明電振動膜10物理上連通的連接集線器56和導(dǎo)線M 而連接到插頭連接器52。連接集線器56以任何合適方式連接到導(dǎo)電電極層104的接觸電極1042。因而，連接集線器56可以從接觸電極1042接收信號并且可以將信號傳遞給接觸電極1042。背電極14經(jīng)由第二導(dǎo)線58連接到插頭連接器52。背電極因而可以從連接器插頭52和/或連接集線器56接收信號。背電極14以任何合適方式例如使用粘合劑、夾具等附接到設(shè)備50的背部。在設(shè)備50的背部上設(shè)置背電極14允許用戶以自然方式握持設(shè)備，其中在利用他們的拇指提供輸入的同時使他們的手指/手掌置于設(shè)備的背部。將理解到的是，當(dāng)用戶觸摸透明電振動膜10時，背電極14可以位于設(shè)備上的任何位置，只要它接觸用戶的身體即可。反饋處理器16可以位于任何適當(dāng)位置，例如在連接器插頭52的殼體內(nèi)或者在連接集線器56中。反饋處理器16經(jīng)由與該設(shè)備的連接接收關(guān)于顯示器的數(shù)據(jù)。圖5的電振動裝置1的實施允許該裝置在用戶不需要它時從設(shè)備移除。這也允許現(xiàn)有設(shè)備與電振動裝置1集成。圖6示出電振動裝置1與手持設(shè)備60的備選集成。在圖5中，例如在設(shè)備60的制造過程中，裝置1與設(shè)備60永久集成。圖6是穿過設(shè)備50的橫截面。電連接僅是示意性的并且使用虛線示出。該裝置的透明電振動膜10設(shè)置在顯示面板12頂上。背電極14設(shè)置在設(shè)備60的背側(cè)上。同樣，將理解到的是，背電極14可以設(shè)置在設(shè)備60上的任何地方。而且，背電極 14可以構(gòu)成該設(shè)備的殼體62的整體或者一部分。反饋電路16可操作為從手持設(shè)備50的電池18接收電力。在圖7的該設(shè)備中，反饋電路16與作為單個處理器控制顯示面板12的處理器集成。這可以是例如控制設(shè)備60的主微處理器。備選地，反饋電路16可以與控制顯示器的處理器分離并且可以從控制顯示器的處理器接收數(shù)據(jù)。根據(jù)電振動裝置1的備選實施例，親水層110可以不布置在透明電振動膜10的表面上。備選地，如圖7所示，具有與親水層110類似構(gòu)造的親水帶70可以設(shè)置到顯示區(qū)域 72的一側(cè)，并因而也設(shè)置到透明電振動膜10的一側(cè)。這允許用戶在觸摸透明電振動膜10之前使他們的手指/拇指等在親水帶上干燥化。盡管已經(jīng)關(guān)于便攜式電子設(shè)備描述了電振動裝置1，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白的是，它還具有大量其它應(yīng)用。例如，可以動態(tài)地使用它來為視覺障礙者提供盲文(Braille)。 而且，可以使用它來為電子設(shè)備的用戶提供“電子設(shè)備用戶的盲導(dǎo)”。這樣，基于電振動的存在/不存在，設(shè)備的用戶可以在不看顯示器的情況下確定他們的手指是否在顯示器上的適當(dāng)位置處。類似地，電振動裝置可以用來向用戶指示他們的手指在例如指紋掃描器中正確定位。電振動裝置還可以關(guān)于計算機游戲來使用，其中當(dāng)前趨勢是可靠的人體手勢。這些可以通過諸如可以通過電振動裝置提供的多用途保形觸覺表面來美化。而且，由于透明電振動膜10的薄屬性，它可以與小物體結(jié)合以便向物體提供信息以及從物體接收信息。這種物體的例子為電子銀行卡和USB記憶棒。例如，可以使用電振動來向用戶說明銀行卡上的余額或者存儲在USB棒上的文件數(shù)。而且，該裝置可以用來創(chuàng)建3D觸覺圖像，這可以特別地用于地圖等。在上述實施例中，電振動膜由多個不同層組成。然而，將理解到的是，根據(jù)其他示例性實施例，電振動膜10可以不包括親水層110、保護層、介電層108和襯底層102中的一個或多個。如在本申請中所用的，術(shù)語“電路”是指如下所有內(nèi)容僅硬件電路實施(諸如僅模擬和/或數(shù)字電路的實施)；以及指電路和軟件(和/或固件)的組合，諸如(i)處理器的組合或者(ii) 一起工作以使得裝置執(zhí)行各種功能的處理器/軟件(包括數(shù)字信號處理器)、軟件和存儲器的一部分；以及指電路，諸如需要用于操作的軟件或固件(即使軟件或固件并非物理上存在)的微處理器、或者微處理器的一部分?！半娐贰钡拇硕x適用于該術(shù)語在本申請中，包括在任何權(quán)利要求中的所有使用。 作為進一步的例子，如在本申請中所用的，術(shù)語“電路”還將涵蓋僅處理器(或多個處理器) 或處理器的一部分以及其(或它們的)附隨軟件和/或固件的實施。術(shù)語“電路”還將涵蓋(例如并且如果可適用于特定權(quán)利要求要素)用于移動電話、蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基帶集成電路或者應(yīng)用處理器集成電路。應(yīng)認識到的是，前述實施例不應(yīng)看作為限制。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在閱讀本申請之后，其它變型和修改將是顯而易見的。而且，本申請的公開內(nèi)容應(yīng)理解為包括這里明確或隱含公開的任何新穎特征或特征的任何新穎組合或者其任何概括，并且在本申請或者從中派生的任何申請的訴訟過程中，可以構(gòu)想新的權(quán)利要求來涵蓋任何這樣的特征和/或這種特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括透光板，包括導(dǎo)電層；電極元件；以及電振動電路，配置為提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的時變電壓信號，從而當(dāng)用戶的第一身體部分跨所述透光板的外部表面移動、同時所述用戶的第二身體部分與所述電極元件接觸時，使所述用戶在所述用戶的第一身體部分中感覺到電振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括檢測器，配置為通過檢測所述導(dǎo)電層中的電流，來檢測所述第一身體部分在所述透光板的外部表面上的接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述電振動電路配置為，響應(yīng)于所述檢測器檢測到所述第一身體部分在所述透光板的外部表面上的所述接觸，來提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的所述時變電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括接觸位置檢測器，配置為通過測量與所述導(dǎo)電層有關(guān)的參數(shù)，來確定所述第一身體部分與所述透光板的外部表面之間的接觸位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述電振動電路配置為，如果所述第一身體部分與所述透光板的外部表面之間的所述接觸位置與預(yù)定位置一致，則提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的所述時變電壓信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括親水部件，用于從所述第一身體部分去除濕氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述親水部件包括親水帶的布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述親水部件構(gòu)成所述透光板的外部表面的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述透光板還包括設(shè)置在所述導(dǎo)電層與所述透光板的外部表面之間的介電材料層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述透光板還包括設(shè)置在所述導(dǎo)電層與所述透光板的外部表面之間的抗刮擦材料層。
11.一種便攜式顯示設(shè)備，包括透光板，包括導(dǎo)電層；電極元件；電振動電路，配置為提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的時變電壓信號，從而當(dāng)用戶的第一身體部分跨所述透光板的外部表面移動、同時所述用戶的第二身體部分與所述電極元件接觸時，使所述用戶在所述用戶的第一身體部分中感覺到電振動；以及顯示面板，具有顯示表面，所述顯示面板配置為經(jīng)由所述顯示表面向用戶顯示圖像，其中所述透光板布置成至少覆蓋所述顯示表面的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的便攜式顯示設(shè)備，其中所述電極元件支撐在所述便攜式顯示設(shè)備的殼體上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的便攜式顯示設(shè)備，其中所述顯示表面構(gòu)成所述設(shè)備的正面外部表面的一部分，并且其中所述電極元件設(shè)置在所述設(shè)備的背面外部表面上。
14.一種裝置，包括透光板，包括導(dǎo)電層；電極元件；檢測器，配置為通過檢測所述導(dǎo)電層中的電流來檢測所述透光板上的用戶觸摸輸入；以及電振動電路，配置為響應(yīng)于檢測到所述透光板上的用戶觸摸輸入，來提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的時變電壓信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，包括檢測器，配置為通過測量與所述導(dǎo)電層有關(guān)的參數(shù)來確定觸摸輸入在所述透光板上的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述電振動電路配置為，如果所述用戶觸摸輸入在所述透光板上的位置與預(yù)定位置一致，則提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的所述時變電壓信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述裝置還包括具有顯示表面的顯示面板，所述顯示面板配置為經(jīng)由所述顯示表面向用戶顯示圖像，其中所述透光板布置成至少覆蓋所述顯示表面的一部分，并且其中所述預(yù)定位置對應(yīng)于所述顯示表面上顯示的物體的位置。
18.一種方法，包括通過檢測導(dǎo)電層中的電流，來檢測透光板上的觸摸輸入，所述導(dǎo)電層構(gòu)成所述透光板的一部分；以及響應(yīng)于檢測到所述透光板上的用戶觸摸輸入，提供跨所述導(dǎo)電層和電極元件的時變電壓信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括通過測量與所述導(dǎo)電層有關(guān)的參數(shù)，來確定所述用戶觸摸輸入在所述透光板上的位置；將所述用戶觸摸輸入在所述透光板上的所述位置與一個或多個預(yù)定位置進行比較； 響應(yīng)于確定所述用戶觸摸輸入的所確定位置與所述一個或多個預(yù)定位置中的一個預(yù)定位置一致，來提供跨所述導(dǎo)電層和所述電極元件的所述時變電壓信號。
20.一種存儲在計算機可讀介質(zhì)上的計算機可執(zhí)行代碼，當(dāng)由計算機裝置執(zhí)行該代碼時使所述計算機裝置執(zhí)行權(quán)利要求18所述的方法。
全文摘要
一種設(shè)備，包括透光板，具有導(dǎo)電層；電極元件；以及電振動電路，配置為提供跨導(dǎo)電層和電極元件的時變電壓信號，從而當(dāng)用戶的第一身體部分跨透光板的外部表面移動、同時用戶的第二身體部分與電極元件接觸時，使用戶在用戶的第一身體部分中感覺到電振動。
文檔編號G06F3/01GK102483649SQ201080036741
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者P·比徹, Z·拉迪沃杰維克 申請人:諾基亞公司