CN101763166A - 便携式电子设备和控制方法 - Google Patents

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CN101763166A CN200910262278A CN200910262278A CN101763166A CN 101763166 A CN101763166 A CN 101763166A CN 200910262278 A CN200910262278 A CN 200910262278A CN 200910262278 A CN200910262278 A CN 200910262278A CN 101763166 A CN101763166 A CN 101763166A
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阿内特·瑞安·韦伯
佩里·艾伦·福贝尔
帕特里克·克莱门特·斯特里特马特
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Research in Motion Ltd
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Abstract

本发明涉及便携式电子设备和控制方法。本发明提供了一种便携式电子设备，包括：触敏显示器和压电致动器，该压电致动器是在支撑部上放置和预加载的，并被布置为响应于致动信号向触敏显示器提供触觉反馈。该触敏显示器可以向着压电致动器偏倚以预加载压电致动器。

Description

便携式电子设备和控制方法
技术领域
本发明涉及便携式电子设备，包括但不限于具有触敏显示器及其控制的便携式电子设备。
背景技术
包括便携式电子设备在内的电子设备已获得广泛使用，并可以提供多种功能，包括例如电话、电子消息收发以及其他个人信息管理器(PIM)应用功能。便携式电子设备包括例如若干种类型的移动台(如，简单蜂窝电话)、智能电话、无线个人数字助理(PDA)以及具有无线802.11或蓝牙能力的膝上型计算机。
便携式电子设备(如PDA或智能电话)一般用于手持使用并且方便携带。通常期望可携带的更小设备。触敏显示器(也被称为触摸屏显示器)在手持设备上特别有用，该手持设备较小并具有用户输入和输出的有限空间。可以根据所执行的功能和操作来修改在触敏显示器上显示的信息。随着一直以来对便携式电子设备更小尺寸的需求，触敏显示器在尺寸上不断减小。具有触敏显示器的设备的改进是令人期待的。
发明内容
一种便携式电子设备包括触敏显示器和压电致动器，该压电致动器是在支撑部上放置和预加载的，并被布置为响应于致动信号，向触敏显示器提供触觉反馈。该触敏显示器可以向着压电致动器偏倚以预加载压电致动器。
附图说明
图1是根据本发明的便携式电子设备的框图；
图2是根据本发明的具有压电致动器的便携式电子设备的侧截面图；
图3是根据本发明的具有被压下的触敏显示器的便携式电子设备的侧截面图；
图4是根据本发明的压电致动器的侧截面图；
图5是根据本发明的具有力传感器的压电致动器的侧截面图；
图6是根据本发明的具有限位器的压电致动器的侧截面图；
图7是根据本发明的具有力传感器和限位器的压电致动器的侧截面图；
图8是根据本发明的压电致动器的充电周期的电压的曲线图；
图9是根据本发明的用于按压和释放触敏显示器的压电元件402上的电压的曲线图；
图10是根据本发明的在底座上放置的压电致动器的顶视图；
图11是根据本发明的具有触敏显示器的便携式电子设备的正视图。
具体实施方式
以下描述了用于针对具有触敏显示器的便携式电子设备提供触觉反馈的装置和方法。一个或多个压电致动器可以用于例如响应于致动信号，向触敏显示器提供触觉反馈。可以机械地预加载压电致动器，使得可以通过相对于外壳沿着两个方向中的任一方向移动触敏显示器来提供反馈。可以经由例如处理器来控制该致动器，以经由触敏显示器来提供触觉反馈，从而例如模拟开关的压下或致动，该开关例如是可用作键盘的物理键的一部分的开关，例如穹形开关、拨动开关、或可模拟的任何其他类型的开关。还可以经由这样的控制来提供其他类型的触觉反馈。响应于触敏显示器的压下和释放，可以提供这样的触觉反馈。
为了简明和清楚地进行示意，在附图当中可以重复使用参考标记，以指示对应的或类似的元件。对许多细节进行阐述以提供对这里描述的实施例的理解。在没有这些细节的情况下也可以实现实施例。在其他示例中，没有对公知的方法、过程和组件进行详细描述，以避免使所描述的实施例变得不明确。该描述不应被视为限于这里描述的实施例的范围。
本发明总体涉及一种电子设备，该电子设备是这里描述的实施例中的便携式电子设备。便携式电子设备的示例包括：移动或手持无线通信设备(如，寻呼机、蜂窝电话、蜂窝智能电话、无线管理器、个人数字助理、以无线方式实现的笔记本电脑等等)。便携式电子设备还可以是不具备无线通信能力的便携式电子设备(如手持电子游戏设备、数字相册、数字摄像机或其他设备。
图1示出了便携式电子设备100的示例的框图。便携式电子设备100包括多个组件，如控制便携式电子设备100的总体操作的处理器102。通过通信子系统104来执行包括数据和语音通信在内的通信功能。解码器106对由便携式电子设备10接收的数据进行解压缩和解密。通信子系统104从无线网络150接收消息并向无线网络150发送消息。无线网络150可以是任何类型的无线网络，包括但不限于数据无线网络、语音无线网络、以及同时支持语音和数据通信的网络。电源142(如一个或多个可再充电电池或面向外部电源的端口)向便携式电子设备100供电。
处理器102与其他组件进行交互，该其他组件例如是随机存取存储器(RAM)108、存储器110、具有可操作地连接至电子控制器116的触敏覆层114的显示器112(显示器112、触敏覆层114和电子控制器116共同组成触敏显示器118)、一个或多个致动器120、一个或多个力传感器122、辅助输入/输出(I/O)子系统124、数据端口126、扬声器128、麦克风130、短距离通信132、以及其他设备子系统134。通过触敏覆层114来执行与图像用户界面的用户交互。处理器102经由电子控制器116来与触敏覆层114进行交互。经由处理器102来在触敏显示器118上显示可在便携式电子设备上显示或呈现的信息(如，文本、字符、符号、图像、图标以及其他项目)。处理器102可以与可用于对重力或重力引发的反作用力的方向进行检测的加速度计136进行交互。
为了标识针对网络接入的订户，便携式电子设备100使用订户标识模块或可移动用户标识模块(SIM/RUIM)卡138来与网络(如无线网络150)进行通信。备选地，可以将用户识别信息编程进存储器110中。
便携式电子设备100包括由处理器102执行且典型地在永久性、可更新的存储器(如存储器110)中存储的操作系统146和软件程序或组件148。可以通过无线网络150、辅助I/O子系统124、数据端口126、短距离通信子系统132、或任何其他合适子系统134，来将附加应用或程序加载到便携式电子设备100上。
接收到的信号(如文本消息、电子邮件消息或网页下载)由通信子系统104进行处理，并被输入至处理器102。处理器102对接收到的信号进行处理，以输出至显示器112和/或输出至辅助I/O子系统124。订户可以产生可通过通信子系统104在无线网络150上传输的数据项(例如电子邮件消息)。对于语音通信，便携式电子设备100的总体操作是类似的。扬声器128输出从电信号转换而来的可听信息，并且麦克风130将可听信息转换为电信号以进行处理。
触敏显示器118可以是任何合适的触敏显示器，如本领域已知的电容性、电阻性、红外、表面声波(SAW)、触敏显示器、应变仪、光学成像、扩散信号技术、声脉冲辨识等等。电容性触敏显示器包括电容性触敏覆层114。覆层114可以是堆叠中的多个层的组装，该堆叠包括例如基板、接地屏蔽层、阻挡层、由基板或其他阻挡层分离的一个或多个电容性接触式传感器层、以及覆盖层。电容性接触式传感器层可以是任何合适的材料，如形成图案的氧化铟锡(ITO)。
触敏显示器118可以检测一个或多个触摸(也被称作触摸接触或触摸事件)。处理器102可以确定触摸的属性，包括触摸的位置。触摸位置数据可以包括接触区或单个接触点，例如在接触区中心或在接触区中心附近的点。响应于对触摸的检测，向控制器116提供信号。根据触敏显示器118的特性，可以从任何合适的对象(如手指、拇指、附属物或诸如触针、笔或其他指示器之类的其他项目)检测到触摸。控制器116和/或处理器102可以通过触敏显示器118上的任何合适接触成员来检测触摸。可以检测多个同时触摸。
通过向触敏显示器118施加足够的力来压下致动器120，以克服致动器120的致动力。可以通过按压触敏显示器118上的任何位置来对致动器120进行致动。致动器120在被致动时可以向处理器12提供输入。致动器120的致动可以导致提供触觉反馈。尽管这里仅描述了两种致动器120，但可以利用各种不同类型的致动器120。当施加力时，触敏显示器118是可压下的、可枢轴转动的和/或可移动的。
图2示出了具有压电(“piezo”)致动器120的便携式电子设备100的侧截面图。经过致动器120的中心，得到截面。便携式电子设备100包括外壳202，外壳202将如图1所示的组件围起来。外壳202可以包括背部204和容纳触敏显示器118的框架206。侧壁208在背部208与框架206之间延伸。底座210在侧边208之间延伸，通常平行于背部204，并支撑致动器120。在合适材料(例如镁)的支撑托架212上支撑显示器112和覆层114。隔离部216可以位于支撑托架212与框架206之间。有利地，隔离部216可以是易弯曲的并且也可以是柔顺的或可压缩的，并可以包括胶垫、诸如板簧之类的弹簧元件、泡沫等等。
触敏显示器118是可相对于外壳202移动和压下的。施加到触敏显示器118的力302向着底座210移动触敏显示器118或压下触敏显示器118，并且当施加了足够的力时，如图3所示压下致动器120或对致动器120进行致动。触敏显示器118还可以在外壳内枢轴转动以压下致动器120。可以通过按压触敏显示器118上的任何位置来对致动器120进行致动。当压下致动器120或对致动器120进行致动时，处理器102接收到信号。
图4示出了压电致动器120的侧截面图。致动器120可以包括一个或多个压电器件或元件402。经过该示例中利用的压电致动器120之一的中心，得到图4的横截面。所示的压电致动器120放置于底座210与触敏显示器118之间。压电致动器120包括通过例如黏着、叠片、激光焊接和/或通过其他合适的紧固方法或设备而紧固至基板404的压电元件402(如压电陶瓷片)。压电材料可以是锆钛酸铅或任何其他合适材料。尽管在该示例中压电元件402是陶瓷片，但压电材料可以具有被选择以满足期望规格的任何合适形状和几何形态，例如非恒定厚度。
基板404(也可被称为衬垫)可以由诸如镍之类的金属或诸如不锈钢、黄铜等任何其他合适材料组成。由于在压电元件402处电荷的积累或响应于力(如施加到触敏显示器118的外力)，当压电元件402径直地接触时，基板404弯曲。
如图4所示，在在允许压电致动器120弯折的同时，可以将基板404和压电元件402悬挂或放置在支撑部406(例如，用于支撑压电元件402的环形框架)上。支撑部406可以放置于底座210上，或者可以是底座210的一部分或与底座210集成，底座210可以是印制电路板。可选地，基板404可以放在底座210上，并且在底座210中的开孔中可以放置、悬挂或预加载每个致动器120。在这些实施例中，致动器120紧固至支撑部406或底座210。可选地，致动器120可以通过任何合适的方法(如黏着或其他黏合方法)紧固至支撑部406。
垫408可以放置于压电致动器120与触敏显示器118之间。在本示例中，垫408是可压缩的元件，其可以提供至少最小减震或缓冲保护，并可以包括合适的材料，如硬橡胶、硅酮和/或聚酯，和/或可以包括如聚碳酸酯之类的其他材料。垫408可以针对压电致动器120提供防撞器或缓冲垫，以及便于对电压致动器120和/或可放置于压电致动器120与触敏显示器118之间的一个或多个力传感器122进行致动。垫408实质上没有减弱施加至触敏显示器118或施加在触敏显示器118上的力。垫408有利地与力传感器122对准。当压下了触敏显示器118时，力传感器122产生由微处理器102接收和解译的力信号。垫408便于使对触敏显示器118施加的力集中到力传感器122上。无论力传感器122是在垫408之上还是之下，垫408都在触敏显示器118与致动器120之间传递力。有利地，垫408是易弯曲的且有弹力的，并便于从致动器120向触敏显示器118提供触觉反馈。
如图5所示，可选的力传感器122可以放置于压电致动器120与触敏显示器118之间。举几个示例，力传感器122可以放置于触敏显示器118与垫408之间或可以放置于垫与压电致动器120之间。力传感器122可以是力敏感电阻器、应变仪、压电或压阻器件、压力传感器或其他合适器件。贯穿说明书(包括权利要求)所利用的力指代力的测量、估计和/或计算，如压力、变形、拉力、应力、力密度、力与面积的关系、推力、力矩以及包括力或相关量的其他效果。压电器件(可以是压电元件402)可以用作力传感器。
与检测到的触摸相关的力信息可以用于选择信息，如与触摸位置相关联的信息。例如，不满足力阈值的触摸可以使选项高亮显示，而满足力阈值的触摸可以选择或输入该选项。选项包括：例如，键盘的所显示的或虚拟的键；选择框或窗口，例如“取消”、“删除”或“解锁”；功能按钮，如音乐播放器上的播放或停止；等等。力的不同量值可以与不同的功能或输入相关联。例如，较小的力可以导致摇镜头，较大的力可以导致变焦。
如图6所示，可选的限位器602放置于压电致动器120与底座210之间。备选地，例如如图7所示，限位器702可以是放置于压电元件402上的涂层。限位器602、702针对压电元件402向着底座210的行进或移动提供端点。限位器602、702可以对压电元件402进行减震或缓冲，以在压电元件402的移动结束时分配负载。有利地，限位器602、702不会影响由致动器120提供的触觉反馈。限位器602、702可以由硅酮或任何其他可压缩或柔顺的材料(如，聚酯)组成，和/或可以包括如聚碳酸酯等其他材料。
力传感器122可操作地连接至控制器，该控制器可以包括放大器和模拟至数字转换器，并且压电致动器120可以连接至本领域已知的、与该控制器进行通信的压电驱动器(未示出)。该控制器可以针对力传感器122中的每一个确定力值。该控制器可以与处理器102进行通信，或者可以是处理器102或控制器116的一部分。该控制器控制压电驱动器，压电驱动器控制施加至压电元件402的电压，该控制器从而控制由压电致动器120施加在触敏显示器118上的电荷和力。可以实质上均匀且同时地、非均匀地、和/或分别地控制压电盘402。
压电致动器120针对触敏显示器118提供触觉反馈，该触觉反馈模拟机械穹形开关/致动器的压下或折叠以及释放或返回至的静止位置的反馈，即，压电致动器120提供触觉反馈，该触觉反馈基于例如触敏显示器上的触摸的力是否满足各种力阈值，来模拟穹形开关的压下和释放。压电致动器120可以模拟其他类型的开关并可以提供其他类型的反馈。
在没有外力并且在压电元件402上没有电荷的情况下，例如图2至图7所示，由于机械预加载，使得压电元件可以略微弯曲。如在外壳202内所配置，触敏显示器118向着底座210压缩地堆叠压电致动器120、力传感器122(如果包括)以及垫408(如果包括)，从而对压电致动器120进行预加载。因此，可以对压电致动器120进行预加载，使得压缩地对准压电致动器120和触敏显示器118。图2至图7所示的触敏显示器118倾向于压电致动器120，以预加载压电致动器120。该预加载产生弯曲或曲线形的致动器120作为板簧，以便于沿着从致动器120向触敏显示器118的方向以及沿着从触敏显示器118向致动器120的对立方向(即，例如图3中箭头302所示，从画图的视角向上和向下或者z方向)提供触觉反馈。可以对压电致动器120进行预加载，使得压电致动器120能够通过沿着从压电致动器向触敏显示器118的方向对触敏显示器118进行位移，来提供触觉反馈。因此，施加至可移动的触敏显示器118的触觉反馈可以模拟物理键(如键盘的按键)或穹形开关的压下和释放。可以利用微曲线或预扭曲来制造基板404和压电元件402。当用丙烯酸黏合剂将压电陶瓷402黏着至基板404时，可以应用热作为丙烯酸固化，这可能导致扭曲。预加载便于在压电致动器120与触敏显示器118之间进行机械耦合。如图所示，致动器120的预加载导致致动器120的中心沿底座210或外壳202的底部或背部204的方向发生位移，例如50至100微米。可以利用任何其他合适的预加载或位移。当例如通过向着底座210或者外壳202的底部移动或枢轴转动触敏显示器118的作用力，如图3所示压下触敏显示器118时，致动器120还可以向着外壳202的底部发生位移，例如50至100微米。
压电致动器120的收缩施加了与弹簧类似的力，例如外部施加至触敏显示器118的外力的反作用力。当由于在压电元件402处电荷的积累或响应于力(如施加至触敏显示器118的外力)使得压电元件402收缩时，基板404弯曲。通过改变所施加的电压或电流，可以调整电荷，从而控制由压电元件402施加的力和所产生的、触敏显示器的移动。可以通过使压电元件402扩大的受控放电电流来移除压电元件402上的电荷，以释放力，从而减小由压电元件402施加的力。有利地，可以在相对较短的时间段内移除电荷，以提供触觉反馈。因此，压电致动器120在其将力施加在触敏显示器118上时变直或变平，在压下触敏显示器118时更加弯曲。
图8所示的曲线图示出了具有单一充电802、平稳期804和单一放电806的、压电致动器120的一个充电周期。单一充电周期可以模拟机械开关响应，从而提供触觉反馈。尽管在图8中将电荷的增加802和电荷的减少806示出为对称的，但是增加和减少不需要是对称的。通过改变电压的形状、幅度和持续时间，可以提供不同类型的触觉反馈。例如，图9示出了对穹型开关(是可在键盘中利用的按键类型)的压下和释放进行模拟的触摸反馈。可以以如下方式来执行充电和放电：用户不会在触敏显示器118上检测到合力的方式，或者用户预期在触敏显示器118上检测到合力的方式。
图9示出了用于按压和释放触敏显示器118的压电盘402上的电压的曲线图。该示例示意了穹形开关的模拟作为由压电致动器120提供的触觉反馈。示出了压电元件402之一上的电压相对于时间的变化。压电元件402上的电压与施加至压电元件402的电荷相关。电压可以例如在0和150V之间变化。假设触摸事件在0时刻开始，对触敏显示器118施加的外力增大，并且如图3所示，触敏显示器118向着底座210移动，从而导致压电致动器120偏转。当该力低于第一阈值时，如点902之前所示，不对压电致动器120进行致动。
当在902处达到阈值力时，例如，当力传感器122检测或测量到阈值力时，通过向压电元件402施加电流来对压电致动器120进行致动。所施加的电流在一定时间段内斜线上升，例如，使得触敏显示器118上的力和触敏显示器118的任何所产生的偏转是用户不能检测到的。例如，施加至触敏显示器118的外力可以是大约1.5N。例如，压电致动器120提供与弹簧类似的反作用力，并在被致动时可以在大约20毫秒的时间段内斜线上升至大约0.7N的附加反作用力。曲线904示意了由于为了对压电盘402充电而施加的电流使得压电盘402上的电压的增大。从点906至点908，通过合适的放电电流来移除压电元件402上的电荷，从而降低了压电盘402上的电压。可以在比斜线上升的时间段短得多的时间段内移除电荷。例如，在点906和908之间，可以在大约3毫秒时间段内将大约0.7N的附加反作用力降低至接近0，从而使触敏显示器118向着底座210移动，模拟穹形开关的折叠，并提供触觉反馈。
当释放触敏显示器118时，例如，当用户在点908和910之间结束触敏事件时，触敏显示器118上的力减小。当力传感器122检测或测量到满足第二力阈值的力时，检测到触摸事件的结束。例如在大约3毫秒时间段内，对压电元件402施加的电流增大，从而在点910和912之间提高了压电盘402上的电压，将由压电致动器120施加在触敏显示器118上的力增大至例如大约0.7N。在与沿着曲线914斜线下降或沿着曲线904斜线上升的时间段相比非常短的时间段内，触敏显示器118远离底座210而移动。因此，模拟穹形开关的释放作为所提供的触觉反馈。通过放电电流来移除压电元件402上的电荷，从而降低了压电元件402上的电压，以沿着曲线914将附加作用力降低至大约0。在与模拟穹形开关的释放的时间段相比长得多的时间段内，发生这种降低。例如，如图9的曲线图中向下倾斜段914所示，可以施加放电电流来在大约20毫秒的斜线下降或衰变时间段内降低压电元件402上的电压，从而例如在一定时间段内移除由压电致动器120施加的力，使得用户不会检测到降低。
处理器102产生致动信号并将该致动信号提供给致动器120，以向触敏显示器118提供触觉反馈。致动信号包括触觉反馈信息，如针对致动器120的反馈信息的持续时间、量值或强度、以及频率。致动信号可以至少部分地基于由力传感器122提供的力信号。反馈的强度可以关于作用力的量而变化。致动信号针对致动器120如何移动触敏显示器118提供信息和/或指令。压电致动器120相对于外壳202移动触敏显示器以提供触觉反馈。例如，压电致动器120可以沿着相对立的方向(例如，沿着每个z方向或从图3的视角向上和向下)移动触敏显示器118，从而导致触敏显示器118振动。触敏显示器118可以沿着相对于外壳202向内的方向(即，沿着向着底座210或外壳202的背部204的方向)移动。触敏显示器118还可以沿着相对于外壳202向外的方向(即，沿着远离底座210或外壳202的背部204的方向)移动。在另一示例中，提供触觉反馈可以导致触敏显示器118单一移动，如单脉冲或单击。触觉反馈可以单独或组合地包括例如振动和脉冲或单击，并可以模拟各种不同的可感知触感。尽管向触敏显示器118提供了触觉反馈，但是沿着外壳202感觉不到强烈的反馈。
致动器120可以沿着相对立的方向(例如。沿着z方向或者从画图的视角向上和向下)振动触敏显示器118。触敏显示器118振动，而外壳202保持相对静止，即，不直接振动外壳202。触敏显示器118可以例如以100和160Hz之间的一个或多个频率进行振动。备选地，触敏显示器118可以以多个频率进行振动，例如，在十分之一秒内以50Hz进行振动，然后在十分之一秒内以100Hz进行振动。致动器120可以被控制为在各种或变化的距离上进行振动。在另一示例中，致动器120可以被控制为在变化的频率扫描上振动触敏显示器118，例如，在十分之三秒内从0Hz至150Hz并回到0Hz。可以以其他频率以及在其他频率范围上提供振动。压电致动器120可以提供诸如脉冲、单击或弹出之类的其他触觉反馈。
响应于检测到满足力条件(例如，与在触敏显示器118上显示的选项的选择相关联的力)的触敏显示器118压下，可以产生致动信号。响应于接收到无线通信，可以产生致动信号。例如，便携式电子设备100可以具有在接收到输入无线通信时导致振动而不是可听通知的设置。无线通信可以是语音通信(如蜂窝电话呼叫)或数据通信(如电子邮件、短消息收发服务(SMS)消息、文本消息等)。致动信号可以根据语音通信的呼叫方或数据通信的发送方的身份而改变，从而提供定制的通知。因此，可以利用压电致动器120的布置来提供触觉反馈而不是利用振动器电动器，振动器电动器是可以从便携式电子设备100的设计中淘汰的。压电致动器120在像振动器电动器一样加速或减速方面不需要大量时间，因此，压电致动器120在被指示提供反馈时能够比振动器电动器更快速地提供振动或触觉反馈。因此，响应于检测到来自触敏显示器118的输入或响应于接收到外部信号(例如，无线通信)，可以提供触觉反馈。
如上所述，致动器120可以仿真穹形开关折叠和随后释放的感觉，这与模拟键盘的按键的按压和释放类似。因此，每当通过压下和释放触敏显示器118来选择虚拟键或软键时，经由压电致动器120来提供模拟按键的按压和释放的触觉反馈。这样的反馈对在由物理键组成的键盘上键入进行模拟。当用户选择诸如判决窗(例如，所显示的删除或解锁框)之类的其他显示选项时，可以提供类似的或其他反馈。在便携式电子设备100的摄像机的操作期间可以提供反馈。例如，对触敏显示器118的压下可以充当快门，以拍摄和记录数字图像，并且反馈可以模拟快门按压和释放的感觉。通过由压电致动器120提供的触觉反馈，可以模拟其他物理开关。
图10示出了放置于底座210上的压电致动器120的顶视图。有利地，底座210可以是印制电路板或其他合适结构。4个支撑部406和压电致动器120放置于每个支撑部406中。其他电子和/或机械组件可以放置于底座210上。所示的力传感器122放置于每个致动器120上。导体(未示出)可以放置于底座210上，以将每个压电致动器120和每个力传感器122电连接至处理器102。相对于每个力传感器120放置所示的垫408。在该示例中，利用4个致动器120，其中，在底座210的每个角附近或在触敏显示器118的每个角附近放置一个致动器120。尽管在图10的示例中示出了4个致动器120和力传感器122，但是可以利用一个或多个器件(例如，任何合适数目的这些器件)，并且这些器件可以位于任何合适的位置。尽管针对这些器件可以利用任何合适的几何形状，但以圆形几何形状示出力传感器120、压电元件402、基板404、支撑部406、垫408和/或限位器602、702。例如，可以利用矩形、正方形、椭圆形和条形的致动器。备选地，可以将压电元件402紧固至基板404顶部、力传感器122与基板404之间。可以利用任何合适尺寸的力传感器122、压电元件402、基板404、垫408和/或限位器602、702。可以选择这些器件122、402、404、408、602、702的相对尺寸，以便于期望的响应和反馈以及适合在可用空间内安装。
有利地，所示的力传感器122、压电元件402、基板404、垫408和/或限位器602、702彼此相对地以一点为中心。由于压电元件402的中心在z方向上具有最大潜在位移距离，因此这样的对准是有利的。然而，可以成功地实现不处于压电致动器120的中心区附近或周围的力传感器122和垫408的其他对准。这些器件122、402、404、408、602、702的其他布置和组织也可以是成功的，包括不同的顺序。可选地，每个垫408可以紧固至力传感器122、基板404、底座210或其任何组合。可选地，每个力传感器122可以紧固至垫408、基板404、底座210或其任何组合。黏着、叠片或其他合适手段/处理可以用作紧固机制。
图11示出了具有触敏显示器118的便携式电子设备110的主视图。还示出了外壳202、扬声器128以及各种物理按钮或按键204。尽管所示的按键204与触敏显示器分离，但备选地，按键1102可以是在触敏显示器118上显示的软键或虚拟键。本发明可以应用于其他触敏输入设备，如具有触觉反馈的触摸板。
例如，通过时间延迟、力阈值条件等等的任何组合，可以以软件对由于致动器120所施加的力而引起的对致动器120的触发所产生的反馈循环进行处理。
通过由例如处理器102执行的软件来执行这里描述的方法。用于执行这种方法的软件的编码落在被提供了本说明书的本领域普通技术人员的范围内。便携式电子设备100的至少一个处理器可以执行具有计算机可读代码的计算机可读介质，以执行这里描述的方法。
所描述的利用压电致动器的便携式电子设备能够向用户提供多种触觉反馈。如这里所述在悬挂时，压电致动器能够通过沿着向上和/或向下方向，或者远离或向着便携式电子设备的外壳的背部移动可压下/可移动的触敏显示器来提供触觉反馈，包括振动以取代振动器电动器。致动器可以被控制为几乎在任何时刻向上和向下移动触敏显示器。可以响应于多个触摸快速连续地提供触觉反馈。与检测到的触摸相关的力信息可以用于选择信息以及提供将力的不同量值与不同的功能或输入相关联的能力。这里描述的压电致动器布置可以应用于除便携式电子设备以外的、提供触觉反馈的其他设备，包括不具有触敏显示器的设备。
便携式电子设备包括触敏显示器和压电致动器，该压电制动器是在支撑部上放置和预加载的，并被布置为响应于致动信号向触敏显示器提供触觉反馈。备选地，便携式电子设备可以包括触敏显示器和被布置为响应于致动信号向触敏显示器提供触觉反馈的压电致动器，其中，触敏显示器向着压电致动器偏倚，以预加载压电致动器。在另一实施例中，便携式电子设备可以包括外壳；相对于外壳可移动的触敏显示器；在外壳与触敏显示器之间预加载的压电致动器；力传感器，被布置为使得对触敏显示器的压下使力传感器产生力信号；以及处理器，被配置为接收力信号并向压电致动器提供致动信号，该致动信号使压电致动器向触敏显示器提供触觉反馈。
可以预加载压电致动器，使得压电致动器和触敏显示器压缩地对准。触敏显示器可以向着压电致动器偏倚以预加载压电致动器。可以预加载压电致动器，使得压电致动器通过沿着从压电致动器向触敏显示器的方向对触敏显示器进行位移来提供触觉反馈。可以预加载压电致动器，使得压电致动器可以通过沿着从触敏显示器向压电致动器的方向对触敏显示器进行位移来提供触觉反馈。触敏显示器相对于便携式电子设备的外壳可以是可压下或可移动的。该设备可以包括被配置为产生致动信号的处理器。该设备可以包括放置于压电致动器与触敏显示器之间的力传感器。力传感器可以是力敏感电阻器。该设备可以包括放置于压电致动器与触敏显示器之间的垫。该设备可以包括放置于压电致动器与其上放置有支撑部的底座之间的限位器。该设备可以包括放置于压电致动器上的限位器。该设备可以包括放置于压电致动器与便携式电子设备的外壳之间的限位器，其中，该限位器被布置为使得该限位器不会与提供触觉反馈形成干扰。
便携式电子设备包括：外壳；相对于外壳可移动的触敏显示器；以及至少一个压电致动器，被布置为响应于致动信号，通过移动触敏显示器，来向触敏显示器提供触觉反馈。该至少一个压电致动器可以沿着相对立的方向移动触敏显示器，这可能导致触敏显示器振动。触觉反馈的提供可以导致触敏显示器单一移动。触敏显示器可以沿着相对于外壳向内的方向移动。触敏显示器可以沿着相对于外壳向外的方向移动。该设备可以包括被配置为产生致动信号的处理器。该设备可以包括放置于压电致动器与触敏显示器之间的力传感器。该设备可以包括力传感器，其中，该力传感器被布置为使得对触敏显示器的压下使力传感器产生力信号。该设备可以包括被配置为至少部分地基于力信号产生致动信号的处理器。致动信号可以包括触觉反馈的持续时间、量值或强度、以及频率中的至少一个。触敏显示器可以向着至少一个压电致动器偏倚，以预加载该至少一个压电致动器。
一种方法，包括：产生包括触觉反馈信息的致动信号；以及响应于致动信号向触敏显示器提供触觉反馈，其中，至少一个压电致动器相对于外壳移动触敏显示器以提供触觉反馈。触觉反馈的提供可以导致触敏显示器振动。触觉反馈的提供可以导致触敏显示器单一移动。触敏显示器可以沿着相对于外壳向内的方向移动。触敏显示器可以沿着相对于外壳向外的方向移动。该方法可以包括至少部分地基于力信号来产生致动信号。致动信号可以包括触觉反馈的持续时间、量值或强度、和频率中的至少一个。力传感器可以被布置为使得对触敏显示器的压下使力传感器产生力信号。响应于检测到满足力条件的触敏显示器压下，可以产生致动信号。响应于接收到无线通信，可以产生致动信号。
附图不必按比例绘制。这里，术语“顶部”和“底部”、以及“之上”和“之下”、“水平”和“垂直”、以及“向上”和“向下”仅用于为附图中的视图提供参考，而不是进行限制。
在不脱离本发明的精神或实质特征的前提下，可以以其他特定形式来实现本发明。所描述的实施例应在所有方面被视为仅是示意性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是以上描述来限定。落在权利要求的等价物的意义和范围内的所有改变应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种便携式电子设备，包括：
触敏显示器；
压电致动器，所述压电传送器是在支撑部上放置并预加载的，并被布置为响应于致动信号向所述触敏显示器提供触觉反馈。
2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括：
外壳，其中，所述触敏显示器能够相对于外壳移动；
力传感器，被布置为使得对所述触敏显示器的压下使力传感器产生力信号；
处理器，被配置为接收力信号并向所述压电致动器提供致动信号，所述致动信号使所述压电致动器向所述触敏显示器提供触觉反馈。
3.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中，所述压电致动器被预加载为使得所述压电致动器和所述触敏显示器是压缩地对准的。
4.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中，所述触敏显示器向着所述压电致动器偏倚，以对所述压电致动器进行预加载。
5.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中，所述压电致动器被预加载为，使得所述压电致动器通过沿着从所述压电致动器向所述触敏显示器的方向对所述触敏显示器进行位移，来提供触觉反馈。
6.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中，所述压电致动器被预加载为，使得所述压电致动器通过沿着从所述触敏显示器向所述压电致动器的方向对所述触敏显示器进行位移，来提供触觉反馈。
7.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中，所述触敏显示器是能够相对于便携式电子设备的外壳压下或移动的。
8.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括：被配置为产生致动信号的处理器。
9.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括：放置于所述压电致动器与所述触敏显示器之间的力传感器。
10.根据权利要求9所述的便携式电子设备，其中，所述力传感器是力敏感电阻器。
11.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，还包括：放置于所述压电致动器与所述触敏显示器之间的垫。
12.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，还包括：放置于所述压电致动器与其上放置有所述支撑部的底座之间的限位器。
13.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，还包括：放置于所述压电致动器上的限位器。
14.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，还包括：放置于所述压电致动器与便携式电子设备的外壳之间的限位器，其中，该限位器被放置为使得该限位器不会对提供触觉反馈形成干扰。
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