CN101763190B - 便携式电子设备以及控制该电子设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对具有触敏输入表面的电子设备进行控制的方法，该方法包括：监控触敏输入表面以发现该触敏输入表面上的触摸事件；以及响应于在触敏输入表面上检测到触摸事件，来调节该触敏输入表面上的力，以导致触敏输入表面相对于电子设备的底座的第一移动。该力是由至少一个致动器在单一方向上施加在触敏输入表面上的。

Description

便携式电子设备以及控制该电子设备的方法
技术领域
本发明总体涉及便携式电子设备，该便携式电子设备包括触敏输入设备，并为这样的输入设备提供触觉反馈。
背景技术
包括便携式电子设备在内的电子设备已得到广泛使用，并且能够提供多种功能，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。便携式电子设备能够包括若干类型的、包括移动站在内的设备，例如简单的蜂窝电话、智能电话、无线PDA、以及具有无线802.11或蓝牙能力的膝上型计算机。触敏输入设备可用于在便携式电子设备上进行输入。
诸如PDA或智能电话之类的设备通常用于手持使用，并且便于携带。对于便携性而言，通常期望更小的设备。因为这样的手持设备较小，并且由此可用于用户输入和输出设备的空间有限，所以由具有触敏覆盖层的显示器(如，液晶显示器)构成的触敏设备可用在这样的手持设备上。此外，可以根据正在执行的功能和操作来修改触摸屏设备上的屏幕内容。
触敏输入设备具有与用户交互和响应有关的固有缺点。具体地，在使用触敏输入设备选择特征时可能出现误差，例如，由于缺少触摸反馈而造成的选择输入期间的双输入。尽管提供诸如音频反馈之类的反馈的触摸屏设备是已知的，然而此类设备并没有提供期望的触觉反馈。人们期望在提供和控制触敏设备的触觉反馈方面能够有所改进。
发明内容
根据一方面，可以提供一种对具有触敏显示器和底座的电子设备进行控制的方法，该方法包括：检测触敏显示器上的触摸事件；以及响应于检测到触敏显示器上的触摸事件，由至少一个致动器通过在上升时间段上增大力以及在塌陷时间段上减小力，来在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力。
根据一方面，可以提供一种对具有触敏输入表面的电子设备进行控制的方法。该方法可以包括：监控触敏输入表面以发现该触敏输入表面上的触摸事件；以及响应于检测到触敏输入表面上的触摸事件，来调节该触敏输入表面上的力，以导致触敏输入表面相对于电子设备的底座的第一移动。该力可以由至少一个致动器在单一方向上施加在触敏输入表面上。
调节触敏输入表面上的力以导致第一移动可以包括：在塌陷时间段上减小该力，以使得触敏输入表面向底座移动，以模拟穹形开关的塌陷。调节触敏输入表面上的力以导致第一移动可以包括：在塌陷时间段上减小力之前，在上升时间段上，在背离底座的方向上增大触敏输入表面上的力，上升时间段比塌陷时间段长。
该方法可以包括：响应于检测到触敏输入表面上触摸事件的结束，调节力，以导致触敏输入表面相对于底座的第二移动。调节力以导致第二移动可以包括：在释放时间段上增大力，以使触敏输入表面背离底座移动，以模拟穹形开关的释放。调节力导致第二移动可以包括：在释放时间段上增大力之后，在下降时间段上减小力，以使得触敏输入表面向底座移动，下降时间段比释放时间段长。
调节力可以包括：对布置在底座与触敏输入表面之间的至少一个压电致动器处的电量进行调节。调节电量可以包括调节多个压电致动器中的每一个处的相应电量。每一个压电致动器可以包括附着于弹性可变形基板的压电盘，用于变形以导致第一移动。
监控可以包括监控触敏输入表面上的外部作用力，调节触敏输入表面上的力以导致第一移动可以包括：响应于确定触敏输入表面上的外部作用力超过阈值力来调节力。调节力可以包括：对布置在触敏输入表面与底座之间的力感电阻器处的力进行监控。
所述触敏输入表面可以布置在LCD显示器上，以提供触摸屏显示器，该方法可以包括：在所述触摸屏显示器上呈现包括至少一个用户可选特征在内的图形用户界面。调节触敏输入表面上的力以导致第一移动可以是响应于检测到触敏事件而执行的，即使该触敏事件被确定为出现在至少一个用户可选择特征处。
根据另一方面，可以提供一种电子设备，包括：底座；触敏输入表面，与底座隔开，并且相对于底座可移动；以及致动装置，位于底座与触敏输入表面之间，包括至少一个致动器，用于响应于检测到触敏输入表面上的触摸事件，来调节触敏输入表面上的力，以导致触敏输入表面相对于底座的第一移动。该力是由致动器在单一方向上施加在触敏输入表面上的。
该电子设备可以包括布置在底座与触敏显示器之间的至少一个力传感器，所述至少一个力传感器用于检测触敏显示器上的力。该电子设备还可以包括显示器，在该显示器上布置触敏输入表面用以提供触摸屏显示器。
根据另一方面，可以提供一种计算机可读介质，包含计算机可读代码，该计算机可读代码用于由具有触敏输入表面的电子设备中的处理器来执行，用以监控触敏输入表面以发现该触敏输入表面上的触摸事件，以及响应于在触敏输入表面上检测到触摸事件，调节该触敏输入表面上的力，以导致触敏输入表面相对于电子设备的底座的第一移动。该力可以是由至少一个致动器在单一方向上施加在触敏输入表面上的。
有利地，可以对压电致动器施加在触敏输入表面(可以是触摸屏显示器)上的力进行控制，以采用与(用户手指施加的)外部作用力相反并使得触摸屏显示器移动的力的形式来为用户提供触觉反馈。在检测到触摸时，压电致动器可以循环一次，以在检测到触摸时增大力，并减小施加到触摸屏显示器的力。此外，在触摸屏显示器的触敏覆盖层上施加的力可以是由压电致动器在一个方向上施加的。因此，可以控制触觉反馈，以便可以对响应于确定触摸事件而提供的反馈以及触敏输入表面的力和引起的运动加以控制，以模拟诸如穹形开关之类的机械开关的力和引起的移动。因此，使用包括压电盘的压电致动器来提供用户可识别的期望的触觉反馈。可以控制压电致动器处的电量，以控制该力，并在检测到触摸屏显示器处的触摸输入时提供期望的触觉反馈。可以在受控的时间段上提供电流或电压，以累积电容电量，并对压电盘所附着到的安装盘施加弯曲力，由此导致触敏输入表面的移动。然后，可以在受控的时间段上使电容放电，以使得或允许触摸屏显示器移动。因此，可以针对触摸屏显示器上特定区域处的触摸事件提供触觉反馈，使得在不与虚拟按钮或特征相对应的区域处对触摸屏显示器的触摸例如不导致提供触觉反馈，而是在与虚拟按钮或特征相对应的区域处对触摸屏显示器的触摸导致提供这样的触觉反馈。此外，可以响应于确定超过阈值的外部作用力来提供触觉反馈。因此，在用户以足以超过阈值的力触摸触摸屏显示器时，提供触觉反馈。
具有压电盘的致动装置可以响应于触摸屏显示器上的触摸事件来提供触觉反馈。在触摸触敏输入表面时控制压电致动器模拟穹形开关的致动可以提供期望的触觉反馈，以向用户确认接收到输入，从而提供积极响应，并减小了诸如双输入之类的输入错误的机会，减少了使用时间并提高了用户满意度。此外，压电盘可以较薄，从而在向用户提供了期望的触觉反馈的同时，不会显著增加设备的厚度。
附图说明
现在将参考附图，仅以示例的方式来描述本公开的实施例，在附图中：
图1是根据实施例一方面的包括便携式电子设备的内部组件在内的组件的简化框图；
图2是便携式电子设备在纵向方向上的示例的正视图；
图3A是图2中的触摸屏显示器单元的部分的截面侧视图；
图3B是图2中的触摸屏显示器单元的部分的截面侧视图；
图3C是根据一个实施例的图2中的便携式电子设备的部分的侧视图；
图4是便携式电子设备在纵向方向上的示例的正视图，其中以虚线示出了隐藏的细节；
图5是便携式电子设备的致动装置的功能框图；
图6是示出了根据实施例的对包括触摸输入表面的便携式电子设备进行控制的方法的流程图；
图7是根据图6的实施例的一个示例的在便携式电子设备的操作期间压电盘两端的电压对时间的图示的简化示例；
图8是示出了根据另一实施例的对包括触敏输入表面的便携式电子设备进行控制的方法的流程图；
图9是根据图8的实施例的一个示例的在便携式电子设备的操作期间压电盘两端的电压对时间的图示的简化示例；
图10是示出了根据另一实施例的控制便携式电子设备的方法的流程图；
图11A是根据另一实施例的另一便携式电子设备的一部分的顶视图；
图11B和11C是图11A中的便携式电子设备的部分的侧视图。
具体实施方式
应意识到，为了说明的简要和清楚起见，在适当的时候，可以在图中重复使用附图标记来指示相应或相似的元素。此外，阐述了许多特定细节，以提供对这里所描述的实施例的更全面理解。然而，本领域技术人员将理解，在没有这些特定细节的情况下，也可以实践所描述的实施例。在其他实例中，没有详细描述公知的方法、过程以及组件，以避免这里所描述的实施例含混不清。此外，这些描述不应被视为局限于这里所描述的实施例的范围。
本公开总体涉及一种电子设备，在这里所描述的实施例中为便携式电子设备。便携式电子设备的示例包括移动或手持的无线通信设备，例如寻呼机、蜂窝电话、蜂窝智能电话、无线管理器、个人数字助理、支持无线功能的笔记本计算机、等等。
便携式电子设备可以是具有高级数据通信能力的双向通信设备，高级数据通信能力包括通过收发机站的网络与其他便携式电子设备或计算机系统通信的能力。便携式电子设备还可以具有允许语音通信的能力。根据便携式电子设备所提供的功能性，可以将便携式电子设备称作数据消息收发设备、双向寻呼机、具有数据消息收发能力的蜂窝电话、无线互联网设备、或数据通信设备(具有或不具有通话能力)。便携式电子设备还可以是不具有无线通信能力的便携式设备，如手持电子游戏机、数字相册、数字相机等等。
参考图1，图1中示出了便携式电子设备20的实施例的示例的框图。便携式电子设备20包括多个组件，如处理器22，用于控制便携式电子设备20的总体操作。通过通信子系统24来执行包括数据和语音通信在内的通信功能。可以由解码器26对便携式电子设备20接收到的数据进行解压缩和解密，其中所述解码器26根据任意适当的解压缩技术(例如，YK解压缩、以及其他已知的技术)和加密技术(例如，使用诸如数据加密标准(DES)、三重DES、或高级加密标准(AES)之类的加密技术))来进行操作。通信子系统24接收来自无线网络1000的消息，以及向无线网络1000发送消息。在便携式电子设备20的示例中，根据全球移动通信系统(GSM)和通用分组无线业务(GPRS)标准来配置通信子系统24。GSM/GPRS无线网络在世界范围内使用，人们期望这些标准最终会被增强数据GSM环境(EDGE)和通用移动电信业务(UMTS)所取代。新的标准仍在定义，但是人们相信这些标准将与这里所描述的网络行为具有相似性，并且本领域技术人员也将理解，这里所描述的实施例旨在使用未来开发的任意其他适当的标准。连接通信子系统24与无线网络的无线链路表示根据专用于GSM/GPRS通信而定义的协议进行操作的一个或更多个不同的射频(RF)信道。利用更新的网络协议，这些信道可以既支持电路交换的语音通信又支持分组交换的数据通信。
尽管在实现的一个示例中与便携式电子设备20相关联的无线网络1000是GSM/GPRS无线网络，然而在不同的实现中，其他无线网络也可以与便携式电子设备20相关联。可以采用不同类型的无线网络，包括例如以数据为主的无线网络、以语音为主无线网络、以及能够通过相同的物理基站同时支持语音和数据通信的双模网络。组合的双模网络包括码分多址(CDMA)或CDMA2000网络、GSM/GPRS网络(如上所述)、以及未来的第三代(3G)网络，如EDGE和UMTS，但不局限于此。数据中心网络的一些其他示例包括WiFi 802.11、MobitexTM和DataTACTM网络通信系统。其他语音中心数据网络的示例包括个人通信系统(PCS)网络，如GSM和时分多址(TDMA)系统。
处理器22还与附加的子系统交互，如随机存取存储器(RAM)28、闪存30、显示器32、辅助输入/输出(I/O)子系统40、数据端口42、扬声器44、麦克风46、短距离通信48以及其他设备子系统50，其中显示器32具有采取触敏覆盖层34形式的触敏输入表面，触敏覆盖层34与电子控制器36相连，显示器32与电子控制器36一起构成触摸屏显示器38。触敏覆盖层34和电子控制器36提供了触敏输入设备，处理器22经由电子控制器36与触敏覆盖层34交互。致动装置39与处理器22相连并进行通信。
便携式电子设备20的一些子系统执行通信相关功能，而其他子系统可以提供“驻留”或设备上功能。例如，显示器32和触敏覆盖层34可以同时用于通信相关功能(例如，输入文本消息以供在网络1000上传输)以及设备驻留功能(例如，计算器或任务列表)。
便携式电子设备20能够在完成了网络注册或激活过程之后通过无线网络1000发送和接收通信信号。网络接入与便携式电子设备200的订户或用户相关联。为了标识根据本实施例的订户，便携式电子设备20使用插入SIM/RUIM接口54的SIM/RUIM卡52(即，用户身份模块或可移除用户身份模块)来与诸如网络1000之类的网络通信。SIM/RUIM卡52是一种传统的“智能卡”，可以用于标识便携式电子设备20的订户以及用于使便携式电子设备20个性化等。在本实施例中，在没有SIM/RUIM卡52的情况下，便携式电子设备20并不是完全可操作用于与无线网络1000通信。通过将SIM/RUIM卡52插入SIM/RUIM接口54，订户可以访问所有定制的服务。服务可以包括：web浏览和消息收发，如电子邮件、语音邮件、短消息服务(SMS)以及多媒体消息收发服务(MMS)。更高级的服务可以包括：销售点、现场服务以及销售自动化。SIM/RUIM卡52包括处理器和用于存储信息的存储器。一旦将SIM/RUIM卡52插入SIM/RUIM接口54中，SIM/RUIM卡52就耦合至处理器22。为了识别订户，SIM/RUIM卡52可以包括某些用户参数，如国际移动订户身份(IMSI)。使用SIM/RUIM卡52的优点是，订户不必被任何单个物理便携式电子设备所束缚。SIM/RUIM卡52还可以存储针对便携式电子设备的附加订户信息，包括记事簿(或日历)信息以及最近的呼叫信息。备选地，还可以将用户识别信息编程到存储器30中。
便携式电子设备20是电池供电的设备，包括用于接收一个或更多个可再充电电池58的电池接口56。在至少一些实施例中，电池58可以是具有嵌入式微处理器的智能电池。电池接口56耦合至调节器(未示出)，所述调节器辅助电池58向便携式电子设备20提供电力V+。尽管当前技术使用电池，然而诸如微型燃料电池之类的未来技术也可以向便携式电子设备20提供电力。
便携式电子设备20还包括操作系统60和软件组件62，下面将详细描述操作系统60和软件组件62。典型地，将处理器22执行的操作系统60和软件组件62存储在诸如闪存30之类的永久存储器中，备选地，永久存储器可以是只读存储器(ROM)或类似的存储元件(未示出)。本领域技术人员将意识到，可以将操作系统60和软件组件62的一部分(例如，特定软件应用64、66、68、70和72或其部分)临时加载到诸如RAM 28之类的易失性存储器中。如本领域技术人员所公知的，其他软件组件也可以被包含于其中。
通常，将在便携式电子设备20的制造期间将控制基本设备操作的软件组件62的子集(包括数据和语音通信应用)安装在便携式电子设备20上。其他软件应用包括消息应用64，消息应用64可以是允许便携式电子设备20的用户发送和接收电子消息的任意适当的软件程序。如本领域技术人员所公知的，对于消息应用64而言存在多种备选。典型地，用户已发送或接收的消息存储在便携式电子设备20的闪存30或便携式电子设备20的某些其他适当的存储元件中。在至少一些实施例中，可以将已发送和接收的消息中的一些存储在设备20的远程处，例如，存储在与便携式电子设备20通信的关联主机系统的数据存储器中。
软件组件62还可以包括设备状态模块66、个人信息管理器(PIM)68、以及其他适当的模块(未示出)。设备状态模块66提供持久性，即，设备状态模块66确保重要的设备数据被存储在诸如闪存30之类的永久性存储器中，使得该数据在便携式电子设备20关闭或断电时不丢失。
PIM 68包括对用户感兴趣的数据项进行组织和管理的功能，例如电子邮件、联系人、日历事件、语音邮件、约会、以及任务项，但不限于此。PIM 68能够经由无线网络1000发送和接收数据项。可以经由无线网络1000将PIM数据项与便携式电子设备订户的利用主计算机系统存储的或与主计算机系统相关联的相应数据项无缝地整合、同步以及更新。该功能在便携式电子设备20上创建了相对于这些项的镜像主计算机。这在主计算机系统是便携式电子设备订户的办公室计算机系统时尤其有用。
软件组件62还包括连接模块70以及信息技术(IT)策略模块72。连接模块70实现了便携式电子设备20与无线基础设施以及任意其他主系统(例如，便携式电子设备20被授权与之进行接口的企业系统)通信所需的通信协议。
连接模块70包括API集合，可以将API集合与便携式电子设备20结合，以允许便携式电子设备20使用与企业系统相关联的任意数目的服务。连接模块70使得便携式电子设备20可以建立与主系统的端对端安全的且已认证的通信管道。可以使用由连接模块70提供访问的应用子集来从主系统向便携式电子设备20传送IT策略命令。这可以以无线或有线的方式来完成。然后，可以将这些指令传送至IT策略模块72，以修改设备20的配置。备选地，在一些情况下，还可以通过有线连接来完成IT策略更新。
还可以在便携式电子设备20上安装其他类型的软件应用。这些软件应用可以是在制造便携式电子设备20之后添加的第三方应用。第三方应用的示例包括游戏、计算器、公用事业等。
可以通过无线网络1000、辅助I/O子系统40、数据端口42、短距离通信子系统48、或任意其他适当的设备子系统50中的至少一个将附加的应用加载到便携式电子设备20上。这种应用安装方面的灵活性提高了便携式电子设备20的功能性，并且可以提供增强的设备上功能、通信相关功能或二者。例如，安全通信应用可以使得能够使用便携式电子设备20来执行电子商务功能和其他这样的金融业务。
数据端口42使得订户能够通过外部设备或软件应用来设置偏好，并通过向便携式电子设备20提供信息或软件下载而不是通过无线通信网络来扩展便携式电子设备20的能力。例如，可以使用备选的下载路径通过直接并从而可靠且可信任的连接将加密密钥加载到便携式电子设备20上，以提供安全的设备通信。
数据端口42可以是使得可以在便携式电子设备20与另一计算设备之间进行数据通信的任意适当的端口。数据端口42可以是串行或并行端口。在一些示例中，数据端口42可以是USB端口，USB端口包括用于数据传递的数据线以及能够提供充电电流以便为便携式电子设备20的电池58充电的电源线。
短距离通信子系统48提供在便携式电子设备20与不同系统或设备之间的通信，而不使用无线网络1000。例如，短距离通信子系统48可以包括用于短距离通信的红外设备以及关联的电路和组件。短距离通信标准的示例包括由红外数据协会(IrDA)开发的标准、蓝牙、以及由IEEE开发的802.11标准族。
在使用中，由通信子系统24来处理接收到的信号，例如，文本消息、电子邮件消息、或网页下载，并将信号输入至处理器22。然后，处理器22对接收到的信号进行处理，以输出至显示器32，或备选地输出至辅助I/O子系统40。订户还可以例如使用显示器32上的作为触摸屏显示器38的一部分的触敏覆盖层34以及可能地使用辅助I/O子系统40来编写数据项，例如，电子邮件消息。辅助子系统40可以包括诸如以下之类的设备：鼠标、轨迹球、红外指纹检测器、或具有动态按钮按压能力的滚轮。可以通过通信子系统24在无线网络40上传输所编写的项目。
对于语音通信，除了将接收到的信号输出至扬声器44以及由麦克风46来产生用于传输的信号以外，便携式电子设备20的总体操作实质上是类似地。还可以在便携式电子设备20上实现备选的语音或音频I/O子系统，例如语音消息记录子系统。尽管主要通过扬声器来完成语音或音频信号输出，然而也可以使用显示器来提供附加信息，例如，呼叫方的身份、语音呼叫的持续时间、或其他与语音呼叫相关的信息。
现在参考图2，图2示出了便携式电子设备20在纵向方向上的示例的正视图。便携式电子设备20包括外壳74，所述外壳74容纳如图1所示的内部组件，并框住触摸屏显示器38，以使得触摸屏显示器38外露以供使用便携式电子设备20时与用户交互。本领域技术人员将认识到，触摸屏显示器38可以包括呈现于触摸屏显示器38上的任意适当数目的用户可选特征，例如采用虚拟按钮(供用户选择例如应用、选项)或键盘按键(供用户在便携式电子设备20的操作期间输入数据)的形式。
触摸屏显示器38可以是任意适当的触摸屏显示器，如电容触摸屏显示器。如图1所示，电容触摸屏显示器包括显示器32以及采取电容触敏覆盖层形式的触敏覆盖层34。人们将意识到，采取电容触敏覆盖层形式的触敏覆盖层34包括堆叠的多个层，并且经由适当的透光粘合剂固定到显示器32。例如，这些层可以包括：通过适当粘合剂固定到LCD显示器32的基板、接地屏蔽层、阻挡层、由基板或另一阻挡层隔开的一对电容触摸传感器层、以及通过适当的粘合剂固定到第二电容触摸传感器的保护层。电容触摸传感器层可以是任意适当的材料，例如图案化的铟锡氧化物(ITO)。
在本示例中，确定触摸事件的X和Y位置，其中X位置是由与触摸传感器层之一的电容耦合而产生的信号所确定的，Y位置是由与触摸传感器层中的另一层的电容耦合而产生的信号所确定的。作为与诸如用户手指之类的适当对象电容耦合的结果(这导致每个触摸传感器层的电场变化)，每个触摸传感器层向控制器36提供信号。该信号表示相应的X和Y的触摸位置值。人们将意识到，可以确定用户在触摸屏显示器38上的触摸的其他属性。例如，除了位置(X和Y值)以外，还可以基于在控制器36处接收到的来自触摸传感器层的信号来确定触摸屏显示器38上的触摸的大小和形状。
仍参考图2，人们将意识到，通过确定X和Y触摸位置来确定用户在触摸屏显示器38上的触摸，基于X和Y触摸位置和处理器22所执行的应用来确定用户选择的输入。因此，可以通过将触摸屏显示器38上显示的诸如虚拟按钮之类的特征与触摸屏显示器38上的触摸事件的X和Y位置相匹配来选择该特征。用户所选择的特征是基于X和Y触摸位置和应用而确定的。
外壳74可以是用于如图1所示的内部组件的任意适当的外壳。如图3A和3B最佳示出的，在本示例中，外壳74包括背板76、框住触摸屏显示器38的框架78、以及在背板76与框架78之间、且通常垂直于背板76和框架78而延伸的侧壁80。底座82与背板76隔开，并且通常平行于背板76。底座82可以是任意适当的底座，并且可以包括例如由底座82与背板76之间的刚性支柱所支撑的印刷电路板或挠性电路板。背板76包括易释放地附着的平板(未示出)，该平板用于例如上述电池58和SIM/RUIM卡52的插入或移除。人们将意识到，例如可以将背板76、侧壁78和框架78注模。在图2所示的便携式电子设备20的示例中，框架78通常是圆角矩形，然而其他形状也是可以的。
可以在诸如镁之类的适当材料的支撑盘84上支撑显示器32和触敏覆盖层34，以便为显示器32和触敏覆盖层34提供机械支撑。可以在支撑盘84的上部与框架78之间围绕框架78的周长设置适应性衬垫86，以提供衬垫用于保护便携式电子设备20的外壳74内所容纳的组件。例如，针对适应性衬垫86的适当材料包括：用于提供减震、振动衰减、适当疲劳寿命的蜂窝聚氨酯泡沫。蜂窝聚氨酯泡沫可以用于预加载压电盘致动器。触摸屏显示器38在外壳74内可移动，例如可以将触摸屏显示器38从底座82移开从而压缩适应性垫片86，并且可以朝向底座82移动从而按压以下提到的减震元件88。图3A和3B示出了触摸屏显示器38的放大移动，其中，图3A示出了在用户手指施加外部作用力的情况下(例如，在致动装置39没有致动的情况下的触摸事件期间)的触摸屏显示器38，图3B示出了在触摸事件期间致动了致动装置39的情况下的触摸屏显示器38。
在本示例中，致动装置39包括四个压电盘致动器90，其中每个压电盘致动器90被支撑在相应的支撑环91上。每个支撑环91从底座82向触摸屏显示器38延伸，以支撑相应的压电盘致动器90，同时允许压电盘致动器的挠曲。如图3C最佳示出的，每个压电盘致动器90包括附着到金属基板94的压电盘92(如，PZT陶瓷盘)，该金属基板94的直径比压电盘92大，以在压电盘92由于压电盘92处累积电荷而导致收缩时弯曲。每个压电盘致动器90被支撑在底座82一侧的相应支撑环91上，邻近外壳74的相应拐角，将金属环的尺寸确定为使得金属基板94的边缘与支撑环91相接触，以支撑压电盘致动器90并允许压电盘致动器的挠曲。在本示例中采取诸如硬橡胶等适当材料的圆柱形减震器形式的减震元件88位于压电盘致动器90与支撑盘84之间。相应的力传感器96位于每个减震元件88与相应的压电盘致动器90之间。例如，适当的力传感器96包括用于测量所施加的力(例如，压力)的冰球形状的力感电阻器。人们将意识到，因为力感电阻器上压力的增大将导致电阻的减小(或电导的增大)，所以可以使用力感电阻器来确定力。在便携式电子设备20中，每个压电盘致动器90位于底座82与支撑盘84之间，触摸屏显示器38在底座82的方向上在每个压电盘致动器90上施加力，导致压电盘致动器90的弯曲。因此，在没有用户例如通过按压触摸屏显示器38来施加外力并且压电盘致动器90上没有电荷的情况下，压电盘致动器90有轻微弯曲。如图3A所示，在触摸事件期间并且在压电盘致动器90致动之前，以用户按压触摸屏显示器38形式的外部作用力使得压电盘致动器90的弯曲增大，并且压电盘致动器90对触摸屏显示器38施加弹力。如图3B所示，当压电盘92带电时，压电盘92收缩并使得金属基板94和压电盘92随着压电致动器90的伸直在触摸屏显示器38上施加与外部作用力相反的另外的力。
压电盘致动器90、减震元件88以及力传感器96中的每一个都被支撑在底座82一侧的相应支撑环91上。支撑环可以是底座82的一部分，或者可以被支撑在底座82上。底座82可以是印刷电路板，而底座82的另一侧为便携式电子设备20的其他组件(未示出)提供机械支撑和电连接。每个压电盘致动器90位于底座82与支撑盘84之间，以使得可以由力传感器96来测量触摸屏显示器38上由于用户按压触摸屏显示器38而产生的外部作用力，以及使得压电盘致动器90的带电导致触摸屏显示器38上使其背离底座82的力。
在本实施例中，每个压电盘致动器90与支撑盘84相接触。因此，如图3A所示，通过力传感器96处电阻的变化来确定由用户向触摸屏显示器38施加力而导致的触摸屏显示器38上的下压，并且该下压使得压电盘致动器90进一步弯曲。此外，可以对压电盘致动器90上的电量进行调节，以控制压电盘致动器90在支撑盘84上施加的力以及导致的触摸屏显示器38的移动。可以通过调节所施加的电压或电流来调节电量。例如，可以施加电流以增大压电盘致动器90上的电量，从而使压电盘92如上所述地收缩，这导致金属基板94和压电盘92如上所述地伸直。因此，如图3B所示，该电量导致触摸屏显示器38上与外部作用力相反的力以及触摸屏显示器38背离底座82的移动。还可以经由受控的放电电流来移除压电盘致动器90上的电荷，这导致压电盘92再次伸展，从而释放电荷所造成的力，并由此减小触摸屏显示器38上的力，允许触摸屏显示器返回静止位置。为了说明，在图3A和3B中放大了触摸屏显示器38的移动和压电盘致动器90的挠曲。
图5示出了根据一个实施例的致动装置39。如图所示，每个压电盘92连接至压电驱动器98，压电驱动器98与微处理器100通信，微处理器100包括与每个力传感器96连接的四通道放大器和模拟至数字转换器102。微处理器100还与便携式电子设备20的主处理器22通信。微处理器100可以向便携式电子设备20的主处理器22提供信号。人们将意识到，压电驱动器98可以实现为微处理器100与压电盘92之间的驱动电路。
例如，可以对压电盘致动器90所执行的机械功进行控制，以响应于在触摸屏显示器38上检测到以触摸形式而施加的力，来提供通常一致的力以及触摸屏显示器38的移动。可以通过调节电流以控制电量，来减小例如因温度而导致的所执行的机械功的波动。本领域技术人员将意识到，压电盘92具有与电容器相类似的电学特性。可以通过控制电量来控制压电盘致动器90所执行的机械功(力*位移)，表达如下：
Qpiezo＝Cpiezo*Vpiezo
其中，Q是电量；
C是电容；以及
V是电压
称作是压电材料成分的D31系数的系数提供电压与力之间的关系。然而，给定压电材料成分的D31系数和相关介电常数(Er)随温度相反地变化。因此，如果将压电盘92的电量控制在较小范围内，则压电盘致动器90的机械功的变化也能够较小。可以根据流入或流出电容器(具有与压电盘92相类似的电学特性)的电流来控制电流，如下式：
I＝C*dV/dT
其中，I是电流；
C是电容；以及
dV/dT是差分电压或电压变化的瞬时速率。
其中I和dT保持恒定，然后随着C减小，dV增大。因此，由于Qpiezo＝Cpiezo*Vpiezo，电量得到控制。
微处理器100控制PZT驱动器98，以控制至压电盘92的电流，并由此控制电量，增大电量以减小触摸屏显示器38上背离底座82的力，以及减小电量以减小触摸屏显示器38上的力，允许触摸屏显示器38朝向底座82移动。在本示例中，每个压电盘致动器90通过压电驱动器98连接至微处理器100，并且全部都被等同、且同时地控制。然而，人们将意识到，可以单独地控制压电盘致动器90。
在本示例中，如图4所示，压电盘致动器90分别位于靠近触摸屏显示器38的相应拐角处。便携式电子设备20还可以包括物理按钮。在本示例中，便携式电子设备20包括外壳74中的四个物理按钮104、106、108、110，供用户选择以执行功能或操作，包括用于拨出蜂窝电话呼叫或接收到来的移动电话呼叫的“摘机”按钮104、用于显示上下文有关菜单或子菜单的菜单按钮106、用于返回先前屏幕或退出应用的退出按钮108、以及用于结束移动电话呼叫的“挂机”按钮110。图4的便携式电子设备上用于执行其他功能的其他按钮可以是在触摸屏显示器38上呈现的虚拟按钮。
通常通过以下方式来控制便携式电子设备20：监控触摸屏显示器38上的触摸事件，响应于触摸事件的检测来调节触摸屏显示器38上的力，以使得触摸屏显示器38相对于便携式电子设备20的底座82产生第一移动。该力是由压电盘致动器90中的至少一个在触摸屏显示器38的触敏输入表面上以单一方向施加的。
参考图6来描述根据一个实施例的控制便携式电子设备的方法。将意识到，可以利用例如由微处理器100执行的软件的例程或子例程来执行图6的步骤。用于执行这样的步骤的软件编码在考虑了本说明书的本领域技术人员的所知范围之内。
例如，该方法以便携式电子设备20调谐至开启或唤醒状态开始(步骤200)。监控触摸屏显示器38的触敏输入表面以发现触摸事件(步骤210)，并且响应于触摸事件的确定来调节每个压电盘92处的电量，以调节压电致动器90施加到触摸屏显示器38上的力，并使得触摸屏显示器38移动以模拟穹形开关的塌陷(步骤220)。该过程在步骤250结束。
将意识到，出于说明目的而简化了图6的流程图。例如，可以检测到另外的触摸事件，并可以重复上述步骤。此外，例如可以独立地调节每个压电盘92处的电量，以调节压电致动器90中的任一个或任意组合施加到触摸屏显示器38的力，从而使触摸屏显示器38移动，以模拟在检测到的第一触摸事件结束之前穹形开关的另一塌陷。
继续参考图6来描述根据本实施例的控制便携式电子设备的方法的示例。参考图7，图7示出了在便携式电子设备20的操作期间压电盘92两端的电压对时间的曲线图的简化示例。将意识到，电压是压电盘92之一的两端的电压，与压电盘92处的电量有关。图7所示的示例仅仅是示意性的，并不旨在限制本公开的范围。
以任意适当的方式将便携式电子设备20调谐至开启或唤醒状态(步骤200)。在开启或唤醒状态下，在触摸屏显示器38上呈现用户可选特征。例如，这样的用户可选特征可以包括：用于选择由处理器22执行的应用的图标、用于选择用户选项的按钮、虚拟键盘的键、键区、或任意其他适当的用户可选图标或按钮。
由于力感电阻器处的电阻变化，通过力传感器96来检测触摸屏显示器38上的力。由于来自与每个力传感器96相连的放大器和四通道模拟至数字转换器102的信号，在微处理器100处确定该力。因此，监控触摸屏显示器38以发现触摸事件，并且可以检测到触摸屏显示器38上的触摸事件。在确定由于用户触摸触摸屏显示器38以选择例如因特网浏览器应用、电子邮件应用、日历应用、或任意其他适当的应用、选项或应用内的其他特征而导致的外部作用力时，可以确定这样的触摸事件(步骤210)。就本示例来说，在力传感器96处测量到的力超过最小阈值力时，检测到触摸事件。因此，将在力传感器96处测量的力与阈值力相比较，如果确定所测量的力超过阈值力，则检测到触摸事件。相反，如果以低于阈值力的测量的力相对轻地触摸或拂过触摸屏显示器38，则没有检测到触摸事件。将意识到，由此监控触敏输入表面34以发现触摸事件。
在步骤202处超过阈值力的时间与在压电盘致动器90处调节电量的时间之间可能存在时间延迟。在本实施例中，该延迟仅是由于用于在力传感器96、四通道放大器与模拟至数字转换器102、微处理器100、压电驱动器98、以及压电盘92之间通信的短时间段而引起的。在其他实施例中，可以添加其他延迟以便为用户提供不同的感觉。
响应于在步骤202处检测到触摸事件，向压电盘致动器90施加适当的电流，在一段时间上使电量上升，导致压电盘致动器90的挠曲以及导致通过支撑盘84向触摸屏显示器38施加的作为结果的力。每个压电盘致动器90所施加的力方向相同，实质上垂直地背离底座82，并且每当在施加力时每个压电盘致动器90都在相同方向上向触摸屏显示器38施加力。图7示出了曲线图上由附图标记304指示的线处电压随时间升高，这是由于施加电流以使每个压电盘92带电而导致的。曲线图中由附图标记304指示的部分被示为直线。然而，该线不一定要是直线，因为上升可以采用任意适当的形状。例如，充电时间可以从大约100μs到大约50ms。大约10ms到大约50ms的充电时间是很难被触摸触摸屏显示器38的用户所察觉的。
可以如曲线图中由附图标记305指示的部分所示来保持电压，以保持电量或在放电之前提供延迟。延迟可以在大约10ns到大约50ms的范围内。
接下来，利用适当的受控放电电流来减小电量，并且在一段时间上减小压电盘致动器90施加在触摸屏显示器38上的作为结果的力(步骤220)。由于施加到每个压电盘92处的适当的放电电流，使得在曲线图中由附图标记307指示的线处电压随时间下降。曲线图中由附图标记307指示的部分被示为是直线。然而，该线不一定要是直线，因为放电可以采用任意适当的形状。例如，放电时间可以从大约100μs到大约50ms。在100μs到大约10ms范围内的充电时间为触摸触摸屏显示器38的用户提供了模拟穹形开关塌陷的触觉感觉。
图7所示的曲线图示意了具有单次充电和单次放电的一个充电周期。单个充电周期模拟了机械开关响应，向用户提供触觉反馈。尽管在图7中将电量的增大和电量的减小表示为对称的，然而该增大和减小不需要是对称的。电量可以在某段时间上升，以使得用户检测不到压电盘致动器90施加在触摸屏显示器38上的力。可以利用适当的受控放电电流来减小电量，在相对于电量上升的时间段而言非常短的时间段上，减小压电盘致动器90施加在触摸屏显示器38上的作为结果的力，以模拟穹形开关的塌陷(步骤220)。这强调了模拟穹形开关塌陷的移动。由于压电是电容器，因而用于使压电带电的峰值电流可以较低，因此施加的电量越低，需要的电流就越小。这使得可以使用较小尺寸和较低成本的电子设备。
因此，调节施加到压电盘92的充电和/或放电电流，以调节从压电盘致动器90施加到触摸屏显示器38上的力，从而通过模拟响应于检测到触摸事件的穹形开关塌陷以及通过模拟在检测到触摸事件结束时穹形开关的释放，来提供期望的触觉反馈。
该过程在步骤250结束。
参考图8，图8示出了根据另一实施例的控制便携式电子设备的方法。将意识到，图8中的步骤可以利用例如由微处理器100执行的软件的例程或子例程来执行。执行这些步骤的软件编码在考虑了本说明书的本领域技术人员的所知范围之内。
例如，该方法以将便携式电子设备20调谐至开启或唤醒状态开始(步骤400)。监控触摸屏显示器38以发现触摸事件(步骤410)，以及响应于确定触摸事件来对每个压电盘92处的电量进行调节，以调节压电致动器90施加在触摸屏显示器38上的力，从而使触摸屏显示器38移动，以模拟穹形开关的塌陷(步骤420)。当检测到触摸事件的结束时(步骤430)，对每个压电盘92处的电量进行调节，以调节压电致动器90施加到触摸屏显示器38的力，从而使触摸屏显示器38移动以模拟穹形开关的释放(步骤440)。该过程在步骤450结束。压电致动器90中的至少一个在一个方向上在触摸屏显示器38的触敏输入表面上施加该力。
将意识到，出于说明的目的简化了图8的流程图。例如，可以再次检测其他触摸事件，并可以重复上述步骤。此外，可以出现多于一个的触摸事件，使得可以在第一触摸事件结束之前检测到第二触摸事件。因此，可以再次调节每个压电盘92处的电量，以调节压电致动器90施加到触摸屏显示器38的力，以使触摸屏显示器38移动以模拟在检测到第一触摸事件结束之前穹形开关的另一塌陷。类似地，可以检测到触摸事件中第一触摸事件的结束，并且调节每个压电盘92处的电量，以调节压电致动器90所施加的力，从而使触摸屏显示器38移动以模拟穹形开关的释放，随后，检测触摸事件中的第二触摸事件结束，并且再次调节每个压电盘92处的电量以调节压电致动器所施加的力，并使触摸屏显示器38移动以模拟穹形开关的释放。因此，可以在模拟穹形开关的释放之前连续多次模拟穹形开关的塌陷。还可以连续多次模拟该释放。连续模拟可以快速地进行。此外，可以基于外部作用力来模拟连续多次的穹形开关塌陷。例如，可以在阈值外部作用力下进行对穹形开关塌陷的第一模拟，在第二较高阈值外部作用力下进行对穹形开关塌陷的第二模拟，以提供多个塌陷事件。
继续参考图8来描述根据本实施例的控制便携式电子设备的方法的示例。以任意适当的方式将便携式电子设备20调谐至开启或唤醒状态(步骤400)。在开启或唤醒状态下，在触摸屏显示器38上呈现用户可选特征。例如，这样的用户可选特征可以包括：用于选择处理器22执行的应用的图标、用于选择用户选项的按钮、虚拟键盘的键、键区、或任意其他适当的用户可选图标或按钮。
作为在力感电阻器处的电阻变化的结果，通过力传感器96来检测触摸屏显示器38上的力。作为来自与每个力传感器96相连的放大器和四通道模拟至数字转换器102的信号的结果，在微处理器100处确定该力。因此，监控触摸屏显示器38以发现触摸事件，并且可以检测到触摸屏显示器38上的触摸事件。在确定由于用户触摸触摸屏显示器38以选择例如因特网浏览器应用、电子邮件应用、日历应用、或任意其他适当的应用、选项或应用内的其他特征而导致的外部作用力时，可以确定这样的触摸事件(步骤410)。就本示例来说，在力传感器96处测量到的力超过最小阈值力时，检测到触摸事件。因此，将在力传感器96处测量的力与阈值力相比较，如果确定所测量的力超过阈值力，则检测到触摸事件。相反，如果以低于阈值力的测量的力相对轻地触摸或拂过触摸屏显示器38，则没有检测到触摸事件。将意识到，由此监控触敏输入表面34以发现触摸事件。
响应于在步骤410处检测到触摸事件，可以向压电盘致动器90施加适当的电流，在一段时间上使电量上升，导致压电盘致动器90的挠曲以及导致通过支撑盘84向触摸屏显示器38施加的作为结果的力。在一段时间上使电量上升，以使得用户检测不到由压电盘致动器90施加在触摸屏显示器38上的力。接下来，可以利用适当的受控放电电流来减小电量，在相对于电量上升的时间段而言非常短的时间段上减小由压电盘致动器90施加在触摸屏显示器38上的作为结果的力，以模拟穹形开关的塌陷(步骤420)。
接下来，检测触摸事件的结束(步骤430)。当在力传感器处所测量的力被减小到低于预定力的力时，检测到触摸事件的结束。该预定力可以低于上述阈值力，以便即使外部作用力停留也能够减小错误检测到触摸事件结束和另一个触摸事件的连续开始的机会，从而使得所测量的力停留在阈值作用力附近。向压电盘致动器90施加适当的电流，导致电量增大、压电盘致动器90挠曲、以及要在与电量上升的时间段相比相对较短的时间段上通过支撑盘84施加到触摸屏显示器38的作为结果的力，以模拟穹形开关的释放(步骤440)。接下来，减小电量，并通过在与电量增大的时间段相比较长的时间段上下降来减小由压电盘致动器90施加在触摸屏显示器38上的所产生的力，以模拟释放。
为此，对施加到压电盘92的充电和/或放电电流进行调节，以调节从压电盘致动器90施加到触摸屏显示器38上的力，从而通过模拟响应于检测到触摸事件的穹形开关的塌陷以及通过模拟在检测到触摸事件结束时穹形开关的释放来提供期望的触觉反馈。
该过程在步骤450结束。
现在参考图9，图9示出了在便携式电子设备20操作期间压电盘92两端的电压对时间的曲线图的简化示例。将意识到，该电压是压电盘92之一的电压，与压电盘92处的电量有关。提供本示例是为了说明本公开的实施例，本示例仅仅是示意性的，并不旨在限制本公开的范围。在本示例中，便携式电子设备20处于开启或唤醒状态，并且在等待输入(步骤400)。用户在由附图标记500指示的点处触摸屏幕，并且用户增大在触摸屏显示器38上施加的外力将使得触摸屏显示器38移向底座38，并导致压电盘致动器的偏转。参考图9中标记为“向下点击”的初始取数，首先由附图标记502指示的点处检测到触摸事件(步骤410)。在检测到触摸事件之前，在力传感器96处所测量的力在阈值力以下，因此压电盘致动器90不致动。当在附图标记502指示的点处达到阈值力时，检测到触摸事件，并且压电盘致动器90由施加至每个压电盘92的电流致动。所施加的电流被控制为在一段时间上使电量上升，使得用户检测不到触摸屏显示器38上的力以及触摸屏显示器38的任意产生的偏转。例如，用户施加在触摸屏显示器38上的外力可以是大约1.5N。压电致动器90提供相反的弹力，并且当被致动时可以在大约20毫秒的时间段上上升到大约0.7N的附加的相反的力。由附图标记504指示的曲线部分示意了由于施加电流以使压电盘92带电而导致的压电盘92之一两端电压的升高。在该时间段上电量上升之后，利用适当的放电电流来移除压电盘92上的电荷，从而降低压电盘92两端的电压。在相对于上升的时间段而言短得多的时间段上移除电荷。例如，可以在附图标记506和508指示的点之间在大约3毫秒的时间段上将大约0.7N的附加相反力减小到大约为0，从而使得触摸屏显示器38移向底座82，模拟穹形开关的塌陷并为用户提供期望的触觉反馈(步骤420)。然后，用户开始将手指从触摸屏显示器38抬起，以结束触摸事件，从而在图9的点508和510之间减小了触摸屏显示器38上的外部作用力。参考图9中标记为“向上点击”的取数，如果力传感器96处的所测量的力降低到预定等级以下，则检测到触摸事件的结束(步骤430)。如上所述，响应于确定触摸事件的结束，控制施加至压电盘92的电流，以增大电量并从而提高由附图标记510和512指示的点之间的压电盘92两端的电压，增大压电致动器90施加在触摸屏显示器38上的力，从而使得触摸屏显示器38在与上升的时间段相比非常短的时间段上背离底座82移动。在图9所示的示例中，在由附图标记510指示的点处检测到触摸事件的结束，并且可以使压电盘92带电以将压电致动器在触摸屏显示器38上的附加力增大到大约0.7N，从而使得触摸屏显示器38在附图标记510和512指示的点之间移动。如图9的曲线图中附图标记510到512的部分所示，可以施加电流以在大约3毫秒的时间段上增大压电盘92两端的电压，从而增大力以模拟穹形开关的释放，并再次为用户提供期望的触觉反馈(步骤440)。在电量增大之后，利用放电电流来移除压电盘92上的电荷，从而减小压电盘92两端的电压，以便在与模拟穹形开关释放的时间段相比长得多的时间段上将附加的作用力减小到大约0。例如，如图9的曲线图中由附图标记514指示的部分所示，可以施加放电电流以在大约20毫秒的下降或衰减时间段上减小压电盘92两端的电压，从而在一段时间上移除压电致动器90的作用力，以使得用户触摸检测不到该减小。该方法在步骤450结束。
当由于外部作用力而导致的在力传感器96处测量的力超过阈值时，微处理器100可以向便携式电子设备20的主处理器22提供信号。类似地，当外部作用力减小使得在力传感器96处测量的力降低到预定力以下时，微处理器100可以向便携式电子设备20的主处理器22提供信号。因此，便携式电子设备20的主处理器22可以接收来自致动装置39的输入。
现在参考图10来描述根据另一实施例的控制便携式电子设备的方法。可以利用处理器22执行的软件的例程或子例程来执行图10中的步骤。
步骤600、610、620、630、640和650分别类似于步骤400、410、420、430、440和450，因此这里不再作进一步描述。然而，在本实施例中，微处理器100与主处理器20通信，使得如果触摸屏显示器30上的触摸位置与触摸屏显示器38上的虚拟按钮或其他用户可选特征相对应的情况下仅在步骤620提供触觉反馈。因此，在步骤610检测到触摸事件之后，在主处理器处确定触摸事件的X和Y位置(步骤612)，并且确定触摸事件的X和Y位置是否与用户可选特征相对应(步骤614)。因此，确定触摸的X和Y位置是否与显示器32上呈现的用户可选图标、虚拟按钮或键、或任意其他适当的特征相对应。如果触摸事件的X和Y位置与用户可选特征的位置相对应，则过程进行至步骤620，在步骤620，如以上参考图8中的步骤420所描述的，在时间上调节压电盘致动器90处的电量，以提供触觉反馈。否则，方法结束(步骤650)。
现在将意识到，除了利用致动装置39来检测触摸事件以外，微处理器100还可以与便携式电子设备20的主处理器22通信，以便只有在确定触摸事件发生在触摸屏显示器38的用户可选特征处时选择性地提供触觉反馈。
出于说明目的而简化了该流程图。例如，同样可以检测到其他触摸事件，并且可以重复上述步骤。其他触摸事件可以通过力的进一步增大和/或通过检测由于电容触摸屏显示器38处的电容变化而引起的触摸来检测。
这里所述的致动装置39不限于上述压电盘致动器90，因为其他压电致动器也可以使用。除了压电盘致动器，例如，还可以使用固定到弹性可变形金属基板112的压电片换能器110。金属基板112和压电片换能器110位于触摸屏显示器38的支撑盘84与底座82之间，用于调节压电片换能器110处的电量，从而在基板112上施加挠曲力，以向触摸屏显示器38施加力。
参考图11A、11B和11C来描述根据另一实施例的包括压电片换能器110在内的致动装置的示例。图11A是包括触摸屏显示器38在内的便携式电子设备20的部分的顶视图，示出了包括致动装置39在内的隐藏细节。图11B和11C是便携式电子设备20的部分的侧视图，出于说明和易于理解的目的，图11B和11C并不是按比例绘制的。在本示例中，致动装置39被支撑在底座82的一侧上，而底座82的另一侧为便携式电子设备20的其他组件提供机械支撑和电连接。
致动装置39包括金属基板112和压电片换能器110。金属基板86可以是铝、镁、或任意其他能够弹性形变的适当基板。在本示例中，金属基板112包括弓形体，所述弓形体的凹面对着触摸屏显示器38。弓形体可以是可供弯曲的任意适当的形状。在本示例中，如图11A所示，通常弓形体是沙漏形状的，使得弓形体的宽度在中央处最小，最接近底座82。因此，弓形体从中央相邻底座82处向触摸屏显示器38延伸，使得每端与触摸屏显示器38相邻。一对脚向内延伸，其中相应的一个脚从金属基板的每端延伸出来，为触摸屏显示器38提供支撑。备选地，该脚可以向外延伸。力传感器114可以位于金属基板112与底座82之间，用于在触摸屏显示器38上的触摸事件期间检测作用力。
压电片换能器110是可挠曲换能器，该换能器采取任意适当的形式固定到金属基板112的弓形体，例如使用诸如环氧树脂之类的粘合剂，并沿着弓形体纵向延伸，以使得压电片换能器110也是弓形形状的。可以通过调节施加到压电片换能器110的电压或电流来调节压电片换能器110上的电量，使得压电片换能器110的长度和/或宽度收缩，这导致压电片换能器110在弓形体上的向内挠曲力，以减小弓形体和压电片换能器110的曲率半径。压电片换能器110上电量的移除释放了压电片换能器110的收缩力，从而释放了压电片换能器110在弓形体上产生的挠曲力。因此，通过控制所施加的电压或电流来调节电量导致触摸屏显示器38上力的变化。图11B示出了触摸屏显示单元80的部分在没有来自压电片换能器110的挠曲力的情况下的侧视图。图11C示出了触摸屏显示单元80的部分在具有来自压电片换能器110的挠曲力(由于压电片换能器110上的电量而引起的)的情况下的侧视图。尽管来自压电片换能器110的挠曲力用于增大金属基板112的曲率(减小曲率半径)，然而，将意识到，挠曲力不会导致图11C所示的移动，因为，例如可以由外壳74或由用户用其手指推触摸屏显示器38而施加的反力来限制触摸屏显示器38的移动。此外，图11B和11C不是按比例绘制的。这里出于说明的目的，扩大了金属基板112和压电片换能器110中所示的这些图形和曲率。与图中所示的相比，移动可能是较小的。
现在将意识到，通过金属基板112将弓形体上的挠曲力转化到了触摸屏显示器38。由于压电片换能器110施加在金属基板112上的力导致触摸屏显示器38背离底座82移动，因此将压电片换能器110和金属基板112的挠曲移动转化到触摸屏显示器38。然后，当移除了压电片换能器110的电量时，减小或移除了该力。将意识到，可以基于硬度来选择基板材料和厚度，基板越硬，偏转越小。
可以通过使用压电片换能器110控制触摸屏显示器38的移动来控制便携式电子设备20。再次参考图8，例如，在设备的操作期间(步骤400)，可以确定触摸屏显示器38上的触摸事件(步骤410)，可以通过调节所施加的电流以使压电片换能器110上的电量上升来控制压电片换能器110，从而在一段时间上提高触摸屏显示器38上来自压电片换能器110的力，使得触摸触摸屏显示器38的用户无法显著检测到力和触摸屏显示器的任意产生的移动。可以在相对于上升的时间段而言非常短的时间段上经由受控放电电流来移除压电片换能器110上的电荷，以模拟穹形开关的致动，从而向设备的用户提供触觉反馈(步骤420)。当检测到触摸事件结束时(步骤430)，可以通过调节所施加的电流来控制压电片换能器110，以增大压电片换能器110上的电量，并由此在相对于在步骤420上升的时间段而言非常短的时间段上增大触摸屏显示器38上来自压电片换能器110的力，从而模拟穹形开关的释放并为用户提供另外的触觉反馈(步骤440)。然后，可以在相对于下降的时间段而言较长的时间段上经由受控放电电流来移除压电片换能器110上的电荷。该过程在步骤450结束。
在实施例中，可以使用致动装置来提供上述触觉反馈，以及提供振动，例如，用于通知电子邮件、移动电话呼叫的接收，用于提醒或任意其他适当的通知。可以使用相同的致动装置以及通过控制致动装置处电容的充电和放电来提供这样的振动通知。因此，不需要诸如振动马达之类的其他设备来用于设备的振动。
在实施例的其他示例中，致动装置可能在实质上有所不同。具体地，金属基板112的形状可以与所示和所描述的不同。此外，可以在金属基板112上或在单独的金属基板上采用一个或多个附加的压电片换能器110。
在上述实施例中，在便携式电子设备的触摸屏显示器和底座之间采用致动装置。在其他实施例中，可以利用任意底座和任意适当的输入(例如，触敏输入控制板或其他触敏输入表面)之间的弯曲配置下的基板采用致动装置。
在其他实施例中，可以使用电致伸缩材料，而不是压电材料。也可以使用磁致伸缩材料。类似地，可以使用电活化聚合物而不是压电致动器。
致动装置提供了相对薄的设备，以向用户提供期望的触觉反馈，而不用显著增大设备的厚度。此外，致动装置可以被控制为在检测到触摸事件时提供触觉反馈，以便为每个触摸事件提供模拟穹形开关致动的触觉反馈。因此，每当手指触摸触摸屏显示器时或者每当力超过阈值力时，可以提供该触觉反馈。另外，可以为单个触摸事件提供穹形开关的单一模拟。
此外，触觉反馈可以被控制为针对触摸屏显示器上的不同区域的触摸事件提供不同的触觉反馈。因此，可以控制反馈，使得在不与虚拟按钮或特征相对应的区域处，对触摸屏显示器的触摸例如不会导致提供触觉反馈，而是在与虚拟按钮或特征相对应的区域处对触摸屏显示器的触摸导致提供这样的触觉反馈。可以基于用户在触摸触摸屏显示器时所施加的力来选择性地提供触觉反馈。因此，在所施加的力满足或超过阈值时，提供触觉反馈。
尽管这里所描述的实施例针对便携式电子设备和控制该便携式电子设备的方法的具体实现，然而将理解，本领域技术人员可以进行修改和改变。相信所有这些修改和改变都在本公开的精神和范围之内。

Claims (17)

1.一种控制电子设备的方法，包括：
响应于检测到电子设备的触敏显示器上的触摸事件，由至少一个致动器通过在上升时间段上增大力以及在上升时间段上增大力之后在塌陷时间段上减小力，在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力，以模拟穹形开关的致动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上升时间段比所述塌陷时间段长。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：响应于检测到触敏显示器上触摸事件的结束，由所述至少一个致动器通过在释放时间段上增大力，来在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力。
4.根据权利要求3所述的方法，包括：在释放时间段上增大力之后，在下降时间段上减小力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述下降时间段比所述释放时间段长。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，由至少一个致动器在触敏显示器上施加力包括：对布置在底座与触敏显示器之间的至少一个压电致动器的电量进行调节，以控制施加在触敏显示器上的力。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，对至少一个压电致动器的电量进行调节包括：调节多个压电致动器中的每一个压电致动器的相应电量，其中每一个压电致动器包括附着到弹性可变形基板的压电盘，所述压电盘被配置为变形以在触敏显示器上施加力。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，由至少一个致动器在触敏显示器上施加力包括：对附着到弹性可变形基板的至少一个压电片换能器的相应电量进行调节，所述至少一个压电片换能器被配置为变形以在触敏显示器上施加力。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测包括：检测触敏显示器上的外部作用力，以及响应于确定检测到的触敏显示器上的外部作用力超过阈值力，由至少一个致动器通过在上升时间段上增大力以及在塌陷时间段上减小力，来在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力，其中所述上升时间段比所述塌陷时间段长。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，检测触敏显示器上的外部作用力包括：由布置在触敏显示器与底座之间的至少一个力感电阻器检测所述外部作用力。
11.根据权利要求9所述的方法，包括：响应于确定检测到的外部作用力超过第二阈值力，由至少一个致动器通过在释放时间段上增大力，来在背离底座的方向上在触摸屏显示器上施加力。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，触敏显示器包括：布置在LCD显示器上的触敏覆盖层，以及其中该方法包括：在该LCD显示器上呈现图形用户界面，所述图形用户界面包括至少一个用户可选特征。
13.根据权利要求12所述的方法，包括：响应于检测到触敏显示器上的触摸事件，确定所述触摸事件是否出现在所述至少一个用户可选特征处，以及响应于确定检测到的触摸事件出现在所述至少一个用户可选特征处，由至少一个致动器通过在上升时间段上增大力以及在塌陷时间段上减小力，来在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力，其中所述上升时间段比所述塌陷时间段长。
14.一种电子设备，包括：
底座；
触敏显示器，与底座隔开，并且相对于底座可移动；以及
致动装置，位于底座与触敏显示器之间，包括至少一个致动器，所述致动装置被配置为：响应于检测到触敏显示器上的触摸事件，由至少一个致动器通过在上升时间段上增大力以及在上升时间段上增大力之后在塌陷时间段上减小力，在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力。
15.根据权利要求14所述的电子设备，包括布置在底座与触敏显示器之间的至少一个力传感器，所述至少一个力传感器检测触敏显示器上的外部作用力。
16.根据权利要求14所述的电子设备，其中，触敏显示器包括：布置在LCD显示器上的触敏覆盖层。
17.一种控制电子设备的装置，包括：
用于响应于检测到电子设备的触敏显示器上的触摸事件，由至少一个致动器通过在上升时间段上增大力以及在上升时间段上增大力之后在塌陷时间段上减小力，在背离底座的方向上在触敏显示器上施加力以模拟穹形开关的致动的装置。
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