CN101763193B - 便携式电子设备以及控制其提供触觉反馈的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种方法，包括：确定针对电子设备的可调节响应设置；检测电子设备的触敏显示器上的触摸事件；以及由致动器通过在上升时间段上增大第一力以及在按压时间段上减小第一力来在触敏显示器上施加第一力，以基于可调节响应设置来模拟开关的致动。

Description

便携式电子设备以及控制其提供触觉反馈的方法
技术领域
本发明涉及电子设备，包括但不限于触敏显示器。
背景技术
电子设备，包括便携式电子设备，已得到广泛使用，并且可以提供多种功能，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若干类型的设备，包括诸如普通蜂窝电话、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。
诸如PDA或智能电话之类的便携式电子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。触敏显示器，也称作触摸屏显示器，具体可用于手持设备，手持设备较小并且具有有限空间供用户输入和输出。可以根据正在执行的功能和操作来修改触敏显示器上显示的信息。
需要对具有触敏显示器的设备进行改进。
附图说明
图1是根据本公开的便携式电子设备的框图。
图2A是根据本公开的便携式电子设备的示例的正视图。
图2B是根据本公开的便携式电子设备经过图2中的线202的横截面的侧视图。
图3是示出了根据本公开的便携式电子设备的组件的功能框图。
图4是根据本公开的在致动期间压电致动器两端的电压对时间的曲线图的示例。
图5是根据本公开的在调节响应设置之前和之后的触敏显示器的示例。
图6是示意了根据本公开的控制电子设备的方法的流程图。
具体实施方式
下面描述一种诸如便携式电子设备之类的电子设备，以及控制该电子设备的方法。该方法包括：针对电子设备提供可调节响应设置；检测电子设备的触敏显示器上的触摸事件；以及由致动器通过在上升时间段上增大第一响应力以及在按压时间段上减小第一响应力来在触敏显示器上施加第一响应力，以基于可调节响应设置来模拟诸如穹形开关之类的开关的致动。
为了说明的简要和清楚起见，可以在图中重复附图标记来指示相应的或相似的元素。阐述了许多特定细节，以提供对这里所描述的实施例的全面理解。没有这些特定细节的情况下，也可以实践这些实施例。在其他示例中，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。说明书不被视为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是为便携式电子设备。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、蜂窝而智能电话、无线管理器、个人数字主力助理、支持无线功能的笔记本计算机、等等。便携式电子设备还可以是不具有无线通信能力的便携式电子设备，例如，手持电子游戏设备、数字相册、数字相机、或其他设备。
图1中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，例如，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对便携式电子设备100接收到的数据进行解压缩和解密。通信子系统104接收来自无线网络150的消息，以及向无线网络105发送消息。无线网络150可以是任何类型的无线网络，包括数据无线网络、语音无线网络、以及既支持语音通信又支持数据通信的双模网络，但不局限于此。电源142，例如，一个或更多个可再充电的电池或至另一电源的端口，为便携式电子设备100供电。
处理器102与其他设备交互，例如，随机存取存储器(RAM)108、存储器110、具有操作连接至电子控制器116的触敏覆盖层114并且与电子控制器116一起构成触敏显示器118的显示器112、一个或更多个致动器120、一个或更多个力传感器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。通过触敏覆盖层114来执行与图形用户界面的用户交互。处理器102经由电子控制器116与触敏覆盖层114交互。由处理器102在触敏显示器118上显示可以显示或呈现在便携式电子设备上的信息，例如文本、字符、符号、图像、图标以及其他项目。处理器102还与加速度计136交互，加速度计136可以用于检测重力或由重力引起的反作用力的方向。
为了标识针对网络接入的订户，便携式电子设备100使用订户身份模块或可移除用户身份模块(SIM/RUIM)卡138来与诸如无线网络150之类的网络进行通信。备选地，可以将用户识别信息编程到存储器110中。
便携式电子设备100还包括操作系统146和软件程序或组件148，操作系统146和软件程序或组件148由处理器102执行，并且典型地存储在诸如存储器110之类的永久性可更新存储装置中。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、或任何其他合适的子系统134将附加的应用或程序加载到便携式电子设备100上。
由通信子系统104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，并将该消息信号输入至处理器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/或辅助I/O子系统124。订户可以产生可以通过通信子系统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输出从电信号转换成的可听信息，麦克风130将可听信息转换成电信号以进行处理。
触敏显示器118可以是任何合适的触敏显示器，例如，本领域已知的电容、电阻、红外、或表面声波(SAW)触敏显示器。电容触敏显示器包括显示器112和电容触敏覆盖层114。覆盖层114可以是包括堆叠的多个层的集合，多个层包括例如基板、LCD显示器112、接地屏蔽层、阻挡层、被基板或其他阻挡物隔开的一个或更多个电容触摸传感器层、以及保护层。电容触摸传感器层可以是任何合适的材料，如图案化的铟锡氧化物(ITO)。
一个或更多个触摸，也称作触摸接触或触摸事件，可以由触敏显示器118来检测，并由控制器116来处理，例如以便确定触摸的位置。触摸位置数据可以包括用于进一步处理的单个接触点(例如在接触区域中央或靠近接触区域中央的点)或整个接触区域。在触敏显示器118上检测到的触摸位置可以包括x和y分量，例如，从触敏显示器118的角度来看分别是水平和垂直的。例如，x分量可以利用从一个触摸传感器层产生的信号来确定，y分量可以利用从另一触敏传感器层产生的信号来确定。根据触敏显示器118的特性，响应于检测到合适的对象，如手指、拇指、或诸如触针、钢笔、或其他指示器之类的其他项目，来向控制器116提供信号。可以出现并检测到多于一个同时的接触位置。
这里所使用的手势是触摸，触摸的位置沿着触敏显示器138移动。触摸在起始点开始，并沿着路径同时保持触摸接触。手势可以在距离或持续时间上是长的或短的，或者在距离和持续时间上都是长的或短的。手势还可以由触敏显示器118检测到。
致动器120可以包括提供触觉反馈的一个或更多个压电(piezo)致动器。图2A是便携式电子设备100的示例的正视图。在图2A所示的示例中，致动器120包括四个压电致动器120，每个位于靠近触敏显示器118的拐角处。图2B是便携式电子设备100经过图2A中的线202的横截面侧视图。在便携式电子设备100内支撑每个压电致动器120，使得压电致动器120的收缩对触敏显示器118施加与外部施加到显示器118的力相反的力。每个压电致动器120包括压电设备，例如附着到诸如金属基板之类的基板208的压电陶瓷盘206。有利地，至少部分可挠曲并且包括例如硬橡胶在内的元件210可以位于压电盘206与触敏显示器118之间。元件210实质上并不抑制施加到或施加在触敏显示器118上的力。在图2A所示的示例中，使用四个可选的力传感器122，每个力传感器122位于元件210与基板208之间。在由于PZT盘206处电量的累积而导致压电盘206在直径上收缩时，或者响应于施加到触敏显示器118的外力，基板208弯曲。可以通过改变所施加的电压或电流来调节电量，从而控制压电致动器120施加到触敏显示器118上的力。可以由受控的放电电流来移除压电致动器120上的电量，这使得压电盘206在直径方向上伸展，从而减小了压电致动器120施加在触敏显示器118上的力。在没有向覆盖层114施加外力，并且压电盘206上没有电量的情况下，压电盘120可以由于机械的预加载而略微弯曲。
图3示出了便携式电子设备100的组件的功能框图。在本示例中，每个力传感器122连接至控制器302，控制器302包括放大器和模拟至数字转换器(ADC)。力传感器122可以是电路中的力感电阻器，其中电阻响应于所施加的力而改变。随着触敏显示器118上的作用力的增大，电阻减小。该变化是经由控制器116针对每个力传感器而确定的。基于每个力传感器122处的力的值来确定触摸的作用力。
压电致动器120连接至与控制器302通信的压电驱动器304。控制器302还与便携式电子设备10的主处理器102通信，并且可以接收信号，并将信号提供至主处理器102。可选地，压电驱动器304可以在控制器302与压电盘312之间的驱动电路中实现。控制器302控制压电驱动器304，压电驱动器304控制至压电盘206的电流，并从而控制触敏显示器118上的电量以及由压电致动器120施加的力。可以实质上等同且同时地控制每个压电盘206。可选地，可以单独地控制每个压电盘206。可以控制压电盘206经由触敏显示器118提供触觉反馈，例如以模拟诸如可以用作键盘的物理键的一部分的开关的开关(例如，穹形开关、弹簧开关、或任何其他类型的可以模拟的开关)的按压或致动。其他类型的触觉反馈是经由这样的控制而提供的。这样的触觉反馈是响应于触敏显示器的按压和释放而提供的。当外部施加在触敏显示器118上的力超过按压阈值时，可以调节或改变压电致动器120处的电量，例如，调节该电量以在触敏显示器上施加力，从而模拟开关的按压或致动，例如穹形开关的塌陷。当触敏显示器118上的作用力减小到第二阈值以下时，在压电致动器120的致动之后，可以控制压电致动器120处的电量，以便由压电致动器120在触敏显示器118上施加力，以模拟诸如穹形开关之类的开关的释放。第二阈值低于按压阈值。
在图4中示出了针对触敏显示器118的按压和释放的压电盘206两端的电压的曲线图。示出了压电盘206之一两端的所示电压对时间，电压与电量有关。在402处，施加在触敏显示器118上的外力超过第一阈值，在点402、406之间调节或改变(例如，调整)压电盘206处的电量，以使电量在一段时间上上升，该时间段足以使得用户检测不到该力。在点404、406之间，在相对于上升的时间段而言短得多的时间段上移除压电盘206上的电量，以模拟开关的按压，例如，穹形开关的塌陷。当触敏显示器118上的外部作用力减小到释放阈值以下时，在点408、410之间调节或改变(例如，调整)压电盘206处的电量，以便由压电致动器120在触敏显示器118上施加力，由此在相对短的时间段上增大电量，以模拟诸如穹形开关之类的开关的释放。在点410、412之间，移除压电盘206上的电量，以便在较长的时间段上减小压电致动器120所施加的力。
可以通过要素来调节触觉反馈，例如，因子包括模拟开关按压(例如穹形开关的塌陷)的时间、模拟开关(例如穹形开关)释放的时间、阈值、释放阈值、压电盘206上的最大电量、以及这些要素的任意组合。在图5中示出了在调节响应设置之前和之后的触敏显示器118的示例。例如，可以经由显示在便携式电子设备100的触敏显示器118上的设置子菜单，并通过接收输入以经由触敏显示器选择可调节响应设置，来调节响应设置。在本示例中，在触敏显示器118上以滑片502的形式显示单一设置，以调节“硬电击”与“软电击”之间的触觉反馈。可以通过在起始点开始、沿着滑片502、并沿着滑片路径、同时保持触摸接触的手势来进行调节。在本示例中，该手势在起始点504开始，并沿着箭头506的路径到结束点508。在本示例中，通过改变按压阈值和释放阈值来调节触觉反馈，沿着滑片的每个位置与针对按压阈值和释放阈值的不同设置相对应。因此，按压阈值和释放阈值基于滑片设置来设置。图5所示的手势减小了阈值，以便能够利用较小的外部作用力来发起上升以及对开关按压(例如，穹形开关的塌陷)的模拟。还减小了释放阈值，以便能够利用较小的外部作用力来发起对开关的释放的模拟(例如，穹形开关的释放)。可以利用其他手势和显示机制来输入可调节响应设置。还可以结合滑片或其他选择机制来提供例如标记为“试一试”显示按钮，使得用户可以按压该按钮。
可选地，可以结合按压阈值和释放阈值来调节其他要素。例如，用于对压电盘206放电以例如模拟开关按压(例如，穹形开关的塌陷)的时间可以通过增大时间或减小时间来调节。与较长的时间相比，较短的时间提供较快的按压模拟，并且可以被感知为较深的开关按压。类似地，用于使压电盘206带电以模拟开关释放的时间可以通过增大时间或减小时间来调节。与较长的时间段相比，较短的时间段提供较快的释放模拟并且可以被感知为从较深开关按压恢复。可以根据对按压阈值和释放阈值的调节来单独地调节这些要素，例如图5所示滑片之类的单一调整可以控制要素的组合。
图6中示出了控制诸如便携式电子设备之类的电子设备的方法。有利地，该方法由处理器102和控制器116来执行，处理器102和控制器116执行来自计算机可读介质的存储的指令。当检测到触摸时602，确定触敏显示器118上触摸的位置。确定触觉响应设置604。如果确定606触敏显示器118上触摸的力超过按压阈值，则通过控制压电致动器120处的电量来提供608触觉反馈，以模拟开关的按压，例如穹形开关的塌陷。当确定610触敏显示器118上的触摸的力减小到释放阈值以下时，通过控制压电致动器120处的电量来提供612触觉反馈，以模拟诸如穹形开关之类的开关的释放。
一种方法包括：确定针对电子设备的可调节响应设置；检测电子设备的触敏显示器上的触摸事件；以及由致动器通过在上升时间段上增大第一力以及在按压时间段上减小第一力来在触敏显示器上施加第一力，以基于可调节响应设置来模拟开关的致动。
一种具有计算机可读代码的计算机可读介质，该计算机可读代码可由便携式电子设备的至少一个处理器执行，以执行上述方法。
一种电子设备，包括：触敏显示器，被配置为提供可调节响应设置以及检测触摸；以及致动器，被配置为通过在上升时间段上增大力以及在按压时间段上减小力来在触敏显示器上施加力，以基于可调节响应设置来模拟开关的致动。
可以通过对要素进行控制来调节触觉反馈，要素例如是模拟诸如穹形开关的塌陷之类的按压的时间、模拟释放的时间、按压阈值、释放阈值、压电盘206上的最大电量、以及这些要素的任意组合。这便于使用触敏显示器在输入期间选择期望的响应。这种对触觉反馈的控制还便于进行调整，以在便携式电子设备的生存周期上补偿力传感器和压电致动器中的变化。
在不背离本公开的精神或基本特性的前提下，可以以其他特定的形式来实现本公开。所描述的实施例在所有方面都仅是说明性的，而非限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求指示，而不是前述说明。在权利要求的等价物的含义和范围之内的所有改变都将包含在权利要求的范围之内。

Claims (14)

1.一种控制电子设备的方法，包括：
确定针对电子设备的可调节响应设置；
检测电子设备的触敏显示器上的触摸事件；以及
由致动器通过在上升时间段上增大第一力以及在按压时间段上减小第一力来在触敏显示器上施加第一力，以基于可调节响应设置来模拟开关的致动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述按压时间段是基于可调节响应设置而设置的。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：在施加第一力之前，确定施加到触敏显示器的外力的值。
4.根据权利要求1所述的方法，包括：将施加到触敏显示器的力的值与阈值相比较，其中，第一力的施加是响应于确定所施加的力超过阈值而执行的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，阈值是基于可调节响应设置而设置的。
6.根据权利要求1所述的方法，包括：由致动器通过在释放时间段上增大第二力以及在下降时间段上减小第二力来施加第二力。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，释放时间段是基于可调节响应设置而设置的。
8.根据权利要求1所述的方法，包括：在施加第一力之后确定施加到触敏显示器的外力的值。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：将该值与第二阈值进行比较，其中，第二力的施加是响应于确定力的值降低到第二阈值以下而执行的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，第二阈值是基于可调节响应设置而设置的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，上升时间段比按压时间段长，以基于可调节响应设置来模拟开关的致动。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，确定可调节响应设置包括：经由触敏显示器来接收输入以选择可调节响应设置。
13.一种便携式电子设备，包括：
触敏显示器，被配置为提供可调节响应设置以及检测触摸；以及
致动器，被配置为通过在上升时间段上增大力以及在按压时间段上减小力来在触敏显示器上施加力，以基于可调节响应设置来模拟开关的致动。
14.根据权利要求13所述的便携式电子设备，包括：处理器，被配置为：通过经由触敏显示器接收输入以选择可调节响应设置，来确定可调节响应设置。
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