CN105706206B - 无控制器的快速触感反馈键盘 - Google Patents

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Abstract

在一些例子中，提供了用于在不使用控制器的情况下的快速触觉反馈的技术，所述触觉反馈对于各个非致动键(例如，薄键盘或者小键盘)来说是本地的。触觉反馈可以具有针对被用户按压的单独的键的模拟的“键点击”反馈形式，以使得用于按压该键的手指感觉到触感感觉。触觉反馈模仿机械键(例如，屈曲弹簧、弹出式圆顶键开关)的触感感觉，以给予用户他们已经使可机械移动的键致动的感知。

Description

无控制器的快速触感反馈键盘
背景技术
键盘是用于向各种计算设备提供输入的重要和普遍的输入机制。尽管开发了诸如触摸屏、语音识别和手势识别的各种替代人类输入技术，键盘和小键盘仍然是用于人类输入到计算设备的最常用设备。能够以中到高速(即，大约每分钟50字或以上)打字的大多数训练有素的打字员倾向于依赖触觉反馈(即，触摸或触感反馈)，所述触觉反馈向打字员指示键已被压下。具有可机械移动的键的键盘(在本文中称为“机械键盘”)通常通过向使键盘的这些弹簧加载的、可移动的键致动的用户提供某种形式的自然发生的触觉反馈而满足了该需要。例如，用于在传统的机械键盘中提供触觉反馈的一种普遍的机构是每个键下面的“屈曲弹簧”机构，其当用户使键致动时在来自用户的手指的足够的压力下屈曲。弹簧的屈曲引起卡扣动作，这向用户提供了触感感觉，以指示键已被致动。
随着计算设备已随着计算机技术的进步而变得更小和更便携，传统的机械键盘已变得不那么普遍，特别是对于具有较小的形状因素的计算设备来说。这是因为，机械键盘中采用的技术可以提供对键盘的最大薄度的设计约束。关心他们的设备的便携性的制造商已经通过开发不采用可机械移动的键的替代键盘技术解决了这个问题。其结果是，具有所谓的“非致动”键的这些键盘可以被制作得甚至比最薄的机械键盘更薄和更光滑(～3毫米厚)。例如，压敏键盘不需要可机械移动的键或部分。因此，对压敏键盘的厚度的主要约束是键盘的部件层的用于提供结构和感应功能的材料。这些替代键盘技术实现了更便携的计算设备和键盘。
然而，具有非致动键(即，通常不机械致动的键)的较薄的键盘不能提供触感反馈。使用这样的键盘的打字员只能在键的表面上感觉到他们的手指，但是无法感觉到键的任何运动。在没有触觉反馈的情况下，训练有素的打字员变得不确定击键是否被记录，并且他们被迫诉诸于通过检查手指的放置的视觉反馈，这会减慢打字速度。
发明内容
本文描述的是用于在不使用控制器的情况下提供快速触觉反馈的技术，该触觉反馈对于各个非致动键(例如，薄键盘或者小键盘的键)来说是本地的。触觉反馈可以具有针对被用户按压的单独的键的模拟的“键点击”反馈形式，以使得用于按压键的手指感觉到触感感觉。触觉反馈模仿机械键(例如，屈曲弹簧、弹出式圆顶键开关等)的触感感觉，以给予用户他们已经使可机械移动的键致动的感知。
提供了本发明内容，以便以简化的形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的一些构思。本发明内容不是旨在标识要求保护的主题的关键特征或者必要特征，也不是旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
参照附图描述了具体实施方式。在附图中，附图标记的最左侧的数字标识其中该附图标记第一次出现的图。不同图中的相同附图标记指示相似或相同的项目。
图1示出了包括用于局部化触觉反馈的压电致动器的示例致动器开关的分解透视图。
图2A示出了致动器开关的沿图1的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜。
图2B示出了在触摸压力被施加到柔性膜而引起膜电极接触上侧的压电电极之后的致动器开关的沿图1的剖面线A-A的局部侧视横截面图。
图3示出了实现致动器开关的示例性计算设备。
图4示出了针对键盘的致动器开关的输入检测的框图。
图5示出了针对键盘的致动器开关的输入检测的框图。
图6示出了各种致动器的开关的时序。
图7示出了包括用于局部化触觉反馈的压电致动器的示例致动器开关的分解透视图。
图8A示出了致动器开关的沿图7的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜。
图8B示出了在触摸压力被施加到柔性膜而引起膜电极接触上侧的压电电极之后的致动器开关的沿图7的剖面线A-A的局部侧视横截面图。
图9示出了键盘的键盘编码器和致动器开关的框图。
图10A示出了针对致动器开关的输入检测的框图。
图10B示出了针对致动器开关的输入检测的框图。
图10C示出了针对致动器开关的输入检测的框图。
图11示出了使用电容性开关并且包括用于局部化触觉反馈的压电致动器的示例致动器开关的分解透视图。
图12A示出了致动器开关的沿图11的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜。
图12B示出了在触摸压力被施加到柔性膜而引起膜电极接触上侧的压电电极之后的致动器开关的沿图11的剖面线A-A的局部侧视横截面图。
图13A示出了电容性基本键推动检测的框图。
图13B示出了电容性基本键推动检测的框图。
图14示出了包括用于局部化触觉反馈的压电致动器的示例致动器开关的分解透视图。
图15A示出了致动器开关的沿图14的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜。
图15B示出了在触摸压力被施加到柔性膜之后的致动器开关的沿图14的剖面线A-A的局部侧视横截面图。
图16示出了在实现触觉反馈组件的键盘上提供的局部化触觉反馈。
图17是提供根据一些实现方式的触觉反馈的示例过程的流程图。
具体实施方式
除其它方面之外，本公开内容的实施例针对用于在不使用控制器的情况下提供快速触觉反馈的技术和系统，该触觉反馈对于物理键盘或者小键盘的各个非致动键来说是本地的。如本文所使用的，术语“键盘”可以包括适于包括非致动键的任何类型的键盘、小键盘或者输入设备。本文所公开的实施例在与平板触摸或者平板计算机、笔记本电脑或者膝上型计算机等集成的、或者被用作其外围设备的键盘中获得特定应用。具体地，本文公开的实施例通过提供具有改善的便携性(这对于触摸打字员也是实用的)的、相对薄的键盘而使便携式计算设备获益。然而，应当明白的是，所公开的实施例还可以用于其它应用，其包括用于电视机或类似设备的远程控制输入设备、游戏系统控制器、移动电话、汽车用户输入机制、家庭自动化(例如，嵌入家具、墙壁等中的键盘)等等。
本文所公开的技术和系统利用压电式致动器(压电致动器)作为具有非致动键的键盘中的致动器开关的部分。压电致动器响应于电流使形状变形并且改变，这导致触感感知。虽然在本文中描述了压电致动器，但是可以使用对电流产生用于提供触觉反馈的合适的物理响应的任何其它类型的致动器。各种天然和合成材料表现出压电效应。用于压电致动器的合适的材料包括但不限于陶瓷材料、晶体材料等。
可以将多个致动器开关放置在与键盘的非致动键的布局大致对应的布局中。在一些说明性的例子中，由每个致动器开关产生的机械力对于键盘的每个非致动键而言可以是分离的和局部化的。触觉反馈可以在按压在单独的非致动键上的用户的手指上创建局部化的、触感的键点击感觉。
可以以多种方式来实现本文中所描述的技术和系统。下面参照以下附图提供示例实现方式。
示例致动器开关
图1示出了包括用于局部化触觉反馈的压电致动器102的示例致动器开关100的分解透视图。压电电极104在压电致动器102的顶表面上，并且膜电极106在柔性膜108的底表面上。压电致动器102的底表面在导电基底平面110的顶表面上，导电基底平面110可以由铜或任何其它合适的导电材料制成。膜电极106连接到高电压信号源(HVP)。基底平面110连接到信号地(SG)。压电电极104连接到高阻抗输入检测器(DT)。导电粘合剂可以用于将压电致动器102耦合到基底平面110。然而，可以采用将压电致动器102附着到基底平面110的任何合适的方式，例如，安装到压电致动器102的一侧之上以将其保持在适当的地方的闩扣或类似特征。
柔性膜108和基底平面110之间的间隔物112提供了当不存在施加到膜电极106上方的柔性膜108上的触摸压力或者存在小于门限量(例如，小于最大量)的触摸压力时，在膜电极106和压电电极104之间要维持的至少门限距离或间隙(例如，至少最小距离)。膜电极106位于压电电极104上方。间隔物112具有孔，以允许膜电极106响应于膜电极106上方的柔性膜108上的触摸压力而接触压电电极104。
在一些说明性例子中，间隔物112被配置为使柔性膜108与基底平面110绝缘隔离。该间隔物112可以帮助防止短接相关联的电路，并且还可以通过填充柔性膜108和基底平面110之间的区域中的空间来向致动器开关100提供结构。间隔物112可以是任何合适的电绝缘材料，例如，塑料、如聚乙烯的聚合物材料、玻璃等。
此外，虽然图1将压电致动器102示出为是盘形，但是任何合适的形状都可以采用。例如，压电致动器102可以是正方形，矩形或一些其它合适的形状，并且可以具有可变的横截面厚度或者其它的非均匀形状。压电致动器102也可以是多层的。
图2A示出了致动器开关100的沿图1的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜108。在示出的例子中，间隔物112提供了当不存在施加到膜电极106上方的柔性膜108上的触摸压力时，在膜电极106和压电电极104之间要维持的至少门限距离或间隙202。例如，间隙202可以是防止膜电极106接触压电电极104或者创建与压电电极104的电连接的至少足够的距离。门限距离可以是防止膜电极106接触压电电极104或者创建与压电电极104的电连接的所必需的最小距离。因此，间隔物112确保了间隙202足够大，以防止在不存在施加在柔性膜108上的压力时或者当小于门限量(例如，小于最大量)的压力施加在柔性膜108上时膜电极106和压电电极104之间的任何电耦合。
图2B示出了在触摸压力被施加到柔性膜108而引起膜电极106接触压电电极104之后的致动器开关的沿图1的剖面线A-A的局部侧视横截面图。在示出的例子中，手指204将至少门限量的压力施加到膜电极106上方的柔性膜108上。门限量的压力可以是足以引起膜电极106通过柔性膜108的弯曲来接触压电电极104的最小压力量。响应于膜电极106接触压电电极104，压电电极104上的电压可以上升(例如，成为“高电压”)，从而使高阻抗输入检测器检测到键推动。还响应于膜电极106接触压电电极104，高电压被施加到压电致动器102，从而使压电致动器102立即或近似立即变形。压电致动器102的变形可以生成到手指204的触觉和触感反馈。
由于键推动可以在与压电致动器102的变形同时或接近同时被检测到，因此从检测到键推动到生成触感反馈存在很小延迟或没有延迟。因此，不需要用于选择致动器和施加信号的控制器电路。在一些说明性的例子中，浪涌吸收设备(例如，变阻器或瞬态电压抑制器(TVS))被添加到高阻抗输入检测器的输入线，以便防止对输入检测器(例如，在发生过度的电压尖峰(例如，由压电材料的变形所引起的电压尖峰)、电源浪涌等的情况下)的损坏。
示例计算设备
图3示出了实现图1的致动器开关100的示例性计算设备。代表性的计算设备300可以包括一个或多个键盘302。键盘302可以包括一个或多个致动器开关100。在一些说明性的例子中，键盘302对于其中可以采用基于触摸的打字输入的任何类型的计算设备来说可以是外围设备，或者被集成到其之内。例如，键盘可以通过电耦合(例如，线、销、连接器等)物理地连接到这样的计算设备，或者键盘可以例如经由短波射频(例如，)或另一种合适的无线通信协议来无线地连接到计算设备。因而，图3所示的计算设备300仅是计算设备的一个说明性例子，并不旨在表明关于计算设备的使用或功能的范围的任何限制。不应将计算设备300解释为具有与图3中所示的部件中的任何一个部件或组合相关的任何依赖或需求。
在至少一种配置中，计算设备300包括一个或多个处理器304和计算机可读介质306。计算设备300可以包括一个或多个输入设备308，例如，键盘302。输入设备308可以包括本文所公开的实施例中的任何实施例的致动器开关，例如，图1的致动器开关100、图7的致动器开关700、图11的致动器开关1100或者图14的致动器开关1400。除了键盘302之外，输入设备308还可以包括鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等。
计算设备300可以包括通信地耦合到处理器304和计算机可读介质306的一个或多个输出设备310，例如，显示器、扬声器、打印机等。计算设备300还可以包含通信连接312，通信连接312允许计算设备300例如经由网络与其它计算设备314进行通信。
计算设备300的计算机可读介质306可以存储操作系统316，并且可以包括程序数据318。程序数据318可以包括被配置为处理在输入设备308处接收的信号(例如，对键盘302上的键按压事件的检测)的处理软件。
在一些实现方式中，处理器304是微处理单元(MPU)、中央处理单元(CPU)或在本领域中公知的其它处理单元或部件。除了其它能力之外，处理器304还可以被配置为取来并执行存储在计算机可读介质306或其它计算机可读存储介质中的计算机可读、处理器可访问的指令。通信连接312允许设备例如通过网络与其它计算设备进行通信。这些网络可以包括有线网络以及无线网络。
一个或多个处理器304可以包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微处理器、数字信号处理器等等。计算机可读介质306可以被配置为存储一个或多个软件和/或固件模块，其可在一个或多个处理器304上执行以实现各种功能。术语“模块”旨在表示对软件的出于讨论的目的的示例划分，并不旨在代表任何类型的要求或需要的方法、方式或组织。因此，尽管讨论各种“模块”，但是可以以不同的方式布置它们的功能和/或相似的功能(例如，组合成更少数量的模块、拆成较多数量的模块等)。
替代地或额外地，可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行本文所描述的功能。例如，并且在不进行限制的情况下，可以使用的说明性类型的硬件逻辑部件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)系统、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。
计算机可读介质306包括被包括在设备和/或作为设备的部分或者在设备外部的硬件部件中的有形和/或物理形式的介质，包括但不限于：随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、相变存储器(PRAM)、闪速存储器、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)、光卡或其它光存储介质、磁带盒、磁带、磁盘存储器、磁卡或其它磁存储设备或介质、固态存储器设备、存储阵列、网络附加存储、存储区域网络、托管计算机存储或者可以被用于存储或维护信息以由计算设备进行访问的任何其它存储存储器、存储设备和/或存储介质。
尽管在图3中计算机可读介质306被描述为单个单元，但是计算机可读介质306(以及本文中所描述的所有其它存储器)可以包括计算机存储介质或计算机存储介质和其它计算机可读介质的组合。计算机可读介质306可以包括计算机存储介质和/或通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术来实现的、用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息的易失性的和非易失性的、可移动的和不可移动的介质。计算机存储介质包括但不限于：相变存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其它类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或其它存储器技术、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其它光学存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用于存储信息以由计算设备访问的任何其它非传输介质。
与此相反，通信介质可以实现计算机可读指令、数据结构、程序模块、或者经调制的数据信号中的其它数据，例如，载波或其它传输机制。如本文所定义的，计算机存储介质不包括通信介质。
针对键盘的示例输入检测
图4示出了针对键盘302的致动器开关的输入检测的框图。在示出的例子中，键盘302包括多个致动器开关402(1)、402(2)、402(3)……402(N)。每个致动器开关402表示针对图1的致动器开关100的示例实现方式。作为示例，致动器开关402(N)可以具有对应的膜电极404(如图所示)，并且可以连接到高电压信号源406。与膜电极404相对的相应压电电极408可以连接到对应的压电致动器412，压电致动器412可以连接到基底平面414(例如，图1中的基底平面110)。基底平面414可以连接到信号地416。压电电极408中的一个或多个压电电极408还可以经由至输入检测器410的相应的输入线418连接到高阻抗输入检测器410。可以通过将浪涌吸收设备420(例如，变阻器或TVS)添加到一个或多个至输入检测器410的输入线418来改善浪涌保护。在示出的例子中，多个致动器开关402(1)、402(2)、402(3)……402(N)中的每个致动器开关可以包括如上文针对致动器开关402(N)所讨论的布置中的对应的膜电极404、压电电极408、压电致动器412、输入线418和浪涌吸收设备420。
图5示出了针对键盘302的致动器开关的输入检测的框图。在示出的例子中，键盘302包括多个致动器开关502(1)、502(2)、502(3)……502(N)。每个致动器开关502表示图1的致动器开关100的示例实现方式。作为示例，致动器开关502(N)可以具有对应的膜电极504(如图所示)，并且可以连接到高电压信号源506。与膜电极504相对的相应压电电极508可以连接到对应的压电致动器510。相应的压电致动器510中的每个压电致动器510可以连接到对应的基底平面512。相应的基底平面512可以通过对应的输入线524连接到对应的高阻抗输入检测器514。相应的基底平面512中的每个基底平面512还可以经由对应的电阻器518连接到共同的基底平面516。因此，用于每个致动器开关的基底平面可以分别地连接到共同的基底平面516。共同的基底平面516可以连接到信号地520。电阻器518的值可以被选择以确保当高电压信号源506被施加到压电电极508时针对输入检测器514的逻辑“高”电平。示出的例子中可以允许更有效和廉价的制造，这是因为可以减小输入检测器514的输入阻抗，并且不需要至压电电极508的接线。可以通过将浪涌吸收设备522(例如，变阻器或TVS)添加到输入检测器514的输入线524中的每个输入线524来改善浪涌保护。在示出的例子中，多个致动器开关502(1)、502(2)、502(3)……502(N)中的每个致动器开关可以包括如上文针对致动器开关502(N)所讨论的布置中的对应的膜电极504、压电电极508、压电致动器510、基底平面512、电阻器518、浪涌吸收设备522和输入线524。
例如定时开关驱动器序列
图6示出了针对各种致动器开关的时序。电压信号602示出了在各个时间点期间图1的压电电极104上的电压信号。在说明性例子中，高电压信号源(HVP)的电压被恒定地设置为“vH”，其可以是适于用作高电压信号电平的任何电压电平。当键没有被按压(例如，没有触摸压力施加到压电电极104上方的柔性膜108上)时，压电电极上的电压可以是零或近似为零。当至少门限的触摸压力(其足以使膜电极106接触压电电极104(例如，键被“按压”))被施加到压电电极104上方的柔性膜108时，膜电极106可以接触压电电极104，这可以使得电压信号602在tAT 604的上升稳定时间内(上升稳定时间表示为“tAT”)快速地达到值“vH”。tAT 604的值可以取决于压电致动器102的电容。tAT 604的值可以相对短，这是由于压电致动器102的小电容和高阻抗以及高电压信号源(HVP)的低阻抗。
立即或近似立即的电压变化可以引起压电致动器102的快速变形，从而产生到手指204的“点击”触感反馈。当键被释放(例如，触摸压力从压电电极104上方的柔性膜108移除)时，膜电极106可以与压电电极104分开，因此高电压信号不再被施加到压电致动器102。在说明性例子中，下降稳定时间tDK 606(下降稳定时间表示为“tDK”)比tAT 604长，这是因为压电致动器102和输入检测器的阻抗相对高。由于tDK 606长于或者实质上长于tAT 604，因此可以没有观察到由释放键所引起的清晰的“点击”的感觉。
在另一个说明性例子中，电压信号610示出了在各个时间点期间图1的压电电极104上的电压信号。HVP的电压信号608可以包含压电致动器102的本征频率“f0”，其可以产生压电致动器102的相对大的变形。例如，HVP的电压信号608可以主要提供具有电压值“vH”的高电压DC信号，并且电压信号608可以具有针对每个“1/f0”周期的短下降。当键被按压(例如，至少最小门限的触摸压力被施加到压电电极104上方的柔性膜108上)时，膜电极106可以接触压电电极104，这可以使压电电极102上的电压信号610具有相对短的tAT 612的稳定时间。在tAT 612的向上稳定时间期间，“f0”分量可能会出现，并且增强压电致动器102的变形，这可以导致相对较大的触感和触觉反馈。在tAT 612的上升稳定时间之后，电压信号610可以达到“vH”值，其是HVP的电压，并且电压信号610中的由电压信号608的“f0”分量所引起的部分可以分解、消散或减小为较小的或者可忽略的量。在一些例子中，由于压电致动器102的高阻抗和HVP的低阻抗(并且还由于电压信号610的每个下降的短持续时间)，在此刻，没有提供或者观察到触感反馈。在其它例子中，由于压电致动器102的高阻抗、HVP的低阻抗和电压信号610的每个下降的短持续时间，提供了降低的触感反馈。下面将关于图11至图15更详细地讨论所测量的电容614、所测量的电容614的AC分量616(交流分量)、所测量的电压618和所测量的电压618的AC分量620。
示例致动器开关
图7示出了包括用于局部化触觉反馈的压电致动器702的示例致动器开关700的分解透视图。在说明性的例子中，与图1的致动器开关相似或相同的致动器开关被放置在现有的或普通键盘的基底膜704之下。位于柔性膜708之下的膜电极706可以与键盘(例如，键盘302)的对应的键顶710对齐(例如，与“A”键或“回车(enter)”键对齐)。在说明性的例子中，键顶706是一种类型的力感测电阻器。然而，可以使用任何其它适当类型的基于开关的机制，例如，隔膜、圆顶开关或电容性开关。在说明性的例子中，膜电极706连接到高电压信号源(HVP)，并且基底平面712连接到HVP的地(HVG)。压电电极714与膜电极706对齐，并且在压电致动器702的顶表面上。键顶706还可以具有连接到键盘302的原始编码器(至Rn与Cm，其是到编码器的输入)的电极。下面关于图9和图10更详细地描述了示例编码器。此外，间隔物716位于柔性膜708和基底平面712之间，类似于图1的致动器开关100的间隔物112。
图8A示出了致动器开关700的沿图7的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括基底膜704和被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜708。在说明性的例子中，膜电极706与键盘302的键顶710对齐。间隔物716维持间隙802，类似于图1的间隔物112。
图8B示出了在触摸压力被施加到键顶704而引起膜电极接触上侧的压电电极之后的致动器开关700的沿图7的剖面线A-A的局部侧视横截面图。在说明性的例子中，至少最小门限量的触摸压力被手指204施加到键顶710，这引起膜电极706接触压电电极714。因此，基底膜704和柔性膜708都可以弯曲，以允许电极接触，这可以引起压电致动器702产生到手指204的“点击”触感反馈。键盘302的原始编码器可以仍然针对键推动检测而工作，所以在原始键盘侧和压电致动器702侧之间不需要任何电连接。在一些说明性的例子中，可以将电源和接地源组合以用于来自两侧的电路。另外，为了简化制造，可以将基底膜704和柔性膜708组合为制造和组装过程的一部分。
示例键盘编码器
图9示出了键盘(例如，图3的键盘302)的键盘编码器902和致动器开关的框图。编码器902是编码器的一个示例，并且可以使用适用于与致动器开关一起使用的任何其它编码器。在示出的例子中，致动器开关904具有电极或当至少最小门限量的压力被施加到致动器开关904的键顶以引起电路在编码器902的行R1信号输入906和列C1信号输入908之间闭合时编码器902检测的其它电连接。致动器开关可以是用于与键盘编码器902一起使用的任何合适的开关，其包括本文描述实施例，例如，图1的致动器开关100、图7的致动器开关700、图11的致动器开关1100或者图14的致动器开关1400。因此，可以通过将每个致动器开关904与编码器902集成以及将每个致动器开关904与键盘或小键盘的对应键顶对齐，来使用多个致动器开关以及将多个致动器开关与键盘302集成。
图10A示出了致动器开关700的框图。在说明性的例子中，多个致动器开关用于键盘(例如，键盘302)，并且每个开关连接到共同的基底平面712。在该例子中，示出了用于示例致动器开关700的压电致动器702、压电电极714和膜电极706。在一些说明性的例子中，针对致动器开关100可以实现相同的配置。
下文将关于图11至图13B更加详细地讨论图10B的压电致动器1102、行电极1104、列电极1106、膜电极1112、压电电极1114和基底平面1116。下文将关于图14至图15B更加详细地讨论图10C的压电致动器1402、膜电极1404、行电极1406、列电极1408、压电电极1412、编码器电极1414和基底平面1416。
示例致动器开关
图11示出了示例致动器开关1100的分解透视图，其中一些方面类似于图1的致动器开关100。在说明性的例子中，致动器开关1100使用电容性开关，并且包括用于局部化触觉反馈的压电致动器1102。行电极1104和列电极1106可以被放置在上柔性膜1108和下柔性膜1110之间。行电极1104和列电极1106可以与其它电极绝缘隔离。膜电极1112在上柔性膜1108之下，并且可以开放地位于其下面，以便允许在膜电极1112上方的上柔性膜1108上施加触摸压力时与压电电极1114接触。
在说明性的例子中，膜电极1112连接到高电压信号源(HVP)并且基底平面1116连接到HVP的地(HVG)。行电极1104和列电极1106可以连接到编码器(例如，编码器902)的对应位置，以便键盘检测键按压。当至少最小门限量的触摸压力被施加到膜电极1112上方的柔性膜1108上时(例如，以足够的压力按压对应于键的键座或键区，以引起膜电极1112接触压电电极1114)，上柔性膜1108和下柔性膜1110弯曲，并且膜电极1112和压电电极1114彼此接触。响应于该接触，压电致动器1102生成到手指204的“点击”触感反馈。此外，间隔物1118位于柔性膜1110和基底平面1116之间，类似于图1的间隔物112。
图12A示出了致动器开关1100的沿图11的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的上柔性膜1108和下柔性膜1110。间隔物1118维持间隙1202，类似于图1的间隔物112。
图12B示出了在触摸压力被施加到上柔性膜1108和下柔性膜1110而引起膜电极1112接触压电电极1114之后的致动器开关的沿图11的剖面线A-A的局部侧视横截面图。
示例键推动检测
图13A示出了针对诸如图11的致动器开关1100之类的致动器开关的电容性基本键推动检测的框图。当压力没有施加在膜电极1112上方时(例如，在图12A中)，行电极1104和列电极1106可以各自具有经由压电电极1114的弱电容性连接1302，这是因为压电电极1114通过间隙1202和下柔性膜1110的厚度而与行电极1104和列电极1106分离。
图13B示出了电容性基本键推动检测的框图。当至少最小门限量的触摸压力被施加在膜电极1112上方时(例如，当键被按压时)(例如，在图12B中)，行电极1104和列电极1106可以各自具有经由压电电极1114的较强电容性连接1304，这是因为间隙1202不再存在或者为最小长度。因此，编码器(例如，编码器902)可以检测电容的变化，并且可以生成键推动动作(例如，检测到键按压)。图10B示出了可以被用于小键盘或键盘(例如，键盘302)的致动器开关1100的框图。
上文关于图6介绍的所测量的电容614提供了在针对致动器开关1100的键推动和释放期间的电容变化的说明性例子。基于本征频率(“f0”)的致动信号被用于HVP，以使得所测量的电容614被该信号所干扰。膜电极1112和压电电极1114可以被HVP激发，并且“f0”分量可以注入行电极1104和列电极1106之间的所测量的电容614。当膜电极1112和压电电极1114相连接时，该干扰可以变得更大。因此，所测量的电容614的“f0”分量还可以用于键推动检测。在一些例子中，由键推动所引起的电容变化比由本征频率“f0”所引起的电容变化慢，所以所测量的电容614的“f0”分量可以容易地通过从所测量的电容614提取AC(或较高频率)分量来分离。图6还示出了所测量的电容614的AC分量616。
示例致动器开关
图14示出了示例致动器开关1400的分解透视图，其中一些方面类似于图1的致动器开关100。致动器开关1400包括用于局部化触觉反馈的压电致动器1402。膜电极1404、行电极1406和列电极1408可以被放置在柔性膜1410下面。压电电极1412可以位于压电致动器1402的顶部上并且在膜电极1404之下，并且环形的编码器电极1414可以位于压电致动器1402的顶部上并且在行电极1406和列电极1408之下。因此，压电电极1412可以与膜电极1404对齐，并且编码器电极1414可以与行电极1406和列电极1408对齐。在说明性的例子中，膜电极1404连接到高电压信号源(HVP)，并且基底平面1416连接到HVP的地(HVG)。行电极1406和列电极1408可以连接到编码器(例如，编码器902)的对应信号输入，以便于键盘检测键按压。此外，间隔物1418位于柔性膜1410和基底平面1416之间，类似于图1的间隔物112。
图15A示出了致动器开关1400的沿图14的剖面线A-A的局部侧视横截面图，其包括被配置为响应于触摸压力而弯曲的柔性膜1410。间隔物1418维持间隙1502，类似于图1的间隔物112。图15B示出了在触摸压力被施加到柔性膜1410之后的致动器开关1400的沿图14的剖面线A-A的局部侧视横截面图。当至少最小门限量的触摸压力被施加到膜电极1404上方的柔性膜1410(例如，以足够的压力按压对应于键的键座或键区，以引起膜电极1404接触压电电极1412)时，柔性膜1410弯曲，并且膜电极1404和压电电极1412可以彼此接触。响应于该接触，压电致动器1402可以生成到手指204的“点击”触感反馈。此外，响应于至少最小门限量的触摸压力被施加到膜电极1404上方的柔性膜1410，行电极1406和列电极1408可以与编码器电极1414接触。该接触可以使得行电极1406和列电极1408经由编码器电极1414彼此连接，这可以使得编码器(例如，编码器902)检测键推动动作(例如，检测键按压)。图10C示出了可以用于小键盘或键盘(例如，键盘302)的致动器开关1400的框图。
上文关于图6介绍的所测量的电压618提供了在针对致动器开关1400的键推动和释放期间列电极1408的电压变化的说明性例子。基于本征频率(“f0”)的致动信号可以被用于HVP，以使得列电极1408的所测量的电压618被该信号所干扰。膜电极1404和压电电极1412可以被HVP激发，并且“f0”分量经由膜电极1404和列电极1408之间、膜电极1404和行电极1406之间以及压电电极1412和编码器电极1414之间的寄生电容而注入所测量的电压618。当膜电极1404和压电电极1412相连接时，该干扰可以变得更大。因此，所测量的电压618的“f0”分量还可以用于键推动检测。在一些例子中，由键推动所引起的电压变化比由本征频率“f0”所引起的电压变化慢，所以所测量的电压618的“f0”分量可以容易地通过从所测量的电压618提取AC(或较高频率)分量来分离。图6还示出了所测量的电压618的AC分量620。
示例键盘
图16示出了示例键盘1600，示例键盘1600包括本文所公开的实施例的致动器开关中的一个或多个的例子。键盘1600是可以与计算机系统一起使用的键盘的例子(例如，图3的键盘302)。用户(例如，打字员)可以将他/她的手指1602停留在键盘1600上(例如，当他/她的手指1602处于对于训练有素的打字员来说熟悉的、用于盲打的起始位置中时)。键按压事件可以不被记录，直到键1604(1)至1604(N)顶部上的压力满足或超过最小门限压力，并且由键按压感测机构检测到为止。当在给定的键1604(1)至1604(N)处检测或者记录键按压时，压电致动器(例如，图1的压电致动器102)，可以产生对键按压事件的触感或触觉响应。如上文参照之前的附图所描述的，该响应对于被按压在其上的特定键来说可以是局部化的，以使得正停留在键盘1600上的其它手指1602不感觉到触感感觉。也就是说，只有按压键1604的该手指可以感觉由力产生机构引起的触感感觉。图6示出了用户的右手的手指600中的一个手指在按压在该记录了键按压的键(例如，“K”键)上之后感觉到触觉反馈。应当理解的是，用户可以同时或者一次逐一按压在多个键102(1)至102(N)(例如，移位(SHIFT)和“K”)上，这将使得按压多个键的手指1602都将感觉到相应的触觉反馈。
示例方法
图17是根据一些实现方式的提供触觉反馈的示例过程1700的流程图。由致动器开关(例如，图1的致动器开关100)来执行步骤。在一些例子中，由键盘或小键盘(例如，键盘302)的一个或多个键来执行这些步骤中的一个或多个。在一些例子中，当键被按压时提供致动信号的部件是机械部件，并且因此不包括控制逻辑单元，例如，检测哪个键/键开关被按压以便向对应的致动器提供致动信号的逻辑设备和/或微控制器。
在1702处，柔性膜108的表面接收压力。例如，手指204向膜电极106上方的柔性膜108施加压力。在1704处，如果该压力满足或超过最小门限量，则在1706处第一电极接触第二电极。例如，膜电极106接触压电电极104。在404处，如果压力不满足或没有超过最小门限量，则该过程返回到1702。在1708处，致动器开关100提供输入信号，并且由压电致动器生成触觉反馈。例如，压电致动器104变形，引起针对手指204的触觉或触感反馈。
本文所描述的环境和各个元件当然也可以包括许多其它逻辑的、程序化的和物理的部件，其中在附图中示出的那些仅是与本文的讨论相关的例子。
其它架构可以被用来实现所描述的功能，并且旨在处于本公开内容的范围之内。此外，虽然上文出于讨论的目的定义了责任的特定分布，但是可能取决于情况以不同的方式来分布和划分各种功能和责任。
结论
最后，尽管已经以特定于结构特征和/或方法行为的语言描述了各种实施例，但是应当理解的是，在所附的表示中限定的主题不一定限于所描述的特定特征和行为。更确切地说，特定的特征和行为是作为实现所要求保护的主题的示例形式而被公开的。

Claims (14)

1.一种键盘，包括：
多个键，其在柔性膜之下，所述多个键中的每个键包括：
第一电极，其在所述柔性膜下面，所述第一电极耦合到高电压信号源；
第二电极，其位于所述第一电极之下，所述第二电极耦合到输入检测器；
间隔物，其被配置为，当存在小于第一门限量的触摸压力被施加到所述第一电极上方的所述柔性膜的顶表面时，在所述第一电极和所述第二电极之间维持至少门限距离；
压电式致动器，其在所述第二电极之下，所述压电式致动器的顶表面耦合到所述第二电极；
其中，所述第一电极和所述第二电极之间的接触将所述高电压信号源耦合到所述输入检测器和所述压电式致动器；由此所述压电式致动器被配置为响应于所述第一电极和所述第二电极之间的接触而变形；以及
基底平面，其在所述压电式致动器之下，所述基底平面耦合到所述压电式致动器的底表面和信号地，
其中，所述高电压信号源提供的高电压信号包含在所述压电式致动器的本征频率处的分量，并且所述分量响应于所述第一电极接触所述第二电极而增强所述压电式致动器的变形。
2.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述柔性膜被配置为响应于至少第二门限量的触摸压力被施加到所述第一电极上方的所述柔性膜的所述顶表面，而使得所述第一电极接触所述第二电极。
3.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述压电式致动器被配置为响应于所述第一电极接触所述第二电极，而提供触觉反馈。
4.根据权利要求1所述的键盘，所述多个键中的每个键还包括在所述柔性膜下面的两个额外的电极。
5.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述多个键中的至少一个键包括两个额外的电极，所述两个额外的电极被配置为响应于第二门限量的触摸压力被施加到所述柔性膜，而提供输入检测信号。
6.一种电子设备，包括：
柔性膜；
第一电极，其在所述柔性膜下面，所述第一电极耦合到高电压信号源；
第二电极，其位于所述第一电极之下，所述第二电极耦合到输入检测器；
压电式致动器，其在所述第二电极之下，所述压电式致动器的顶表面耦合到所述第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极之间的接触将所述高电压信号源耦合到所述输入检测器和所述压电式致动器，所述压电式致动器被配置为响应于所述第一电极和所述第二电极之间的接触而变形；以及
基底平面，其在所述压电式致动器之下，所述基底平面耦合到所述压电式致动器的底表面和信号地，
其中，所述高电压信号源提供的高电压信号包含在所述压电式致动器的本征频率处的分量，并且所述分量响应于所述第一电极接触所述第二电极而增强所述压电式致动器的变形。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述柔性膜被配置为响应于至少门限量的触摸压力被施加到所述柔性膜，而使得所述第一电极接触所述第二电极。
8.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述压电式致动器被配置为响应于至少门限量的触摸压力被施加到所述柔性膜，而提供触感反馈。
9.根据权利要求6所述的电子设备，其中，间隔物在所述柔性膜和所述基底平面之间。
10.一种操作致动器开关的方法，所述致动器开关被配置为：
接收柔性膜的顶表面上的门限量的压力；
响应于接收到所述门限量的压力，使第一电极与第二电极接触；以及
响应于所述第一电极接触所述第二电极，使得压电式致动器由于被施加了来自高电压信号源的高电压信号而变形，以及由所述高电压信号源提供输入检测信号，
其中，所述高电压信号包含在所述压电式致动器的本征频率处的分量，并且所述分量响应于所述第一电极接触所述第二电极而增强所述压电式致动器的变形。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述压电式致动器响应于所述第一电极接触所述第二电极而提供触觉反馈。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一电极耦合到高电压信号源，所述第二电极耦合到输入检测器，以及所述压电式致动器耦合到信号地。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，在不存在施加到所述第一电极上方的所述柔性膜的所述顶表面上的触摸压力的情况下，间隔物在所述第一电极和所述第二电极之间维持至少门限距离。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，提供所述输入检测信号包括：由两个额外的电极中的每个电极来提供所述输入检测信号。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9448628B2 (en) 2013-05-15 2016-09-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Localized key-click feedback
TWI578359B (zh) * 2013-07-24 2017-04-11 達方電子股份有限公司 按鍵、鍵盤及其力反饋方法
US9514902B2 (en) 2013-11-07 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Controller-less quick tactile feedback keyboard
US10692668B2 (en) * 2015-09-16 2020-06-23 Apple Inc. Force feedback surface for an electronic device
KR102530469B1 (ko) * 2016-01-08 2023-05-09 삼성전자주식회사 전자 장치 및 이의 제어 방법
US10585480B1 (en) 2016-05-10 2020-03-10 Apple Inc. Electronic device with an input device having a haptic engine
CN106060624A (zh) * 2016-08-23 2016-10-26 苏州市云林电子有限公司 一种力反馈遥控器按键膜
US9870033B1 (en) * 2016-08-30 2018-01-16 Apple Inc. Sensor assemblies for electronic devices
US11394385B1 (en) * 2016-09-20 2022-07-19 Apple Inc. Input device having adjustable input mechanisms
US20180138831A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-17 Immersion Corporation Control of Contact Conditions For Static ESF
DE102016122610B4 (de) 2016-11-23 2019-04-18 Tdk Electronics Ag Vorrichtung, die einen haptischen Feedback vermittelt und Bauelement mit der Vorrichtung
CN106774963A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 重庆墨希科技有限公司 快速触感反馈键盘
CN106648127A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 重庆墨希科技有限公司 轻薄型电致动触感反馈键盘
CN106484129A (zh) * 2016-12-28 2017-03-08 重庆墨希科技有限公司 电致动触感反馈键盘
CN106774964A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 重庆墨希科技有限公司 轻薄型压电触感反馈键盘
DE102017103670A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-23 Preh Gmbh Eingabevorrichtung mit aktorisch bewegtem Eingabeteil mit Abstimmung der mechanischen Eigenfrequenzen zur Erzeugung einer verbesserten haptischen Rückmeldung
CN108572737B (zh) * 2017-03-10 2022-03-25 上海敏传智能科技有限公司 一种防水感应键盘
US10317998B2 (en) * 2017-06-26 2019-06-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Flexible magnetic actuator
US11049674B2 (en) * 2017-07-12 2021-06-29 Microsoft Technology Licensing Push button with haptic feedback
FI128874B (en) * 2017-10-03 2021-02-15 Aito Bv Piezoelectric device for haptic feedback with an integrated support
GB201803084D0 (en) * 2018-02-26 2018-04-11 Cambridge Mechatronics Ltd Haptic button with SMA
CN110058151A (zh) * 2018-01-19 2019-07-26 群光电子(苏州)有限公司 一种键盘功能测试方法
DE102018102630A1 (de) 2018-02-06 2019-08-08 Tdk Electronics Ag Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer aktiven haptischen Rückmeldung
US10747332B2 (en) * 2018-09-13 2020-08-18 Apple Inc. Flexible stabilized button input device
US10966007B1 (en) 2018-09-25 2021-03-30 Apple Inc. Haptic output system
CN109602423B (zh) * 2019-02-01 2023-11-03 清华大学深圳研究生院 一种用于预防糖尿病足的可穿戴设备
CN111408010B (zh) * 2020-03-05 2021-11-16 西安理工大学 一种自闭症儿童空间感知能力训练装置及训练方法
US11024135B1 (en) 2020-06-17 2021-06-01 Apple Inc. Portable electronic device having a haptic button assembly
TWI817150B (zh) * 2020-10-27 2023-10-01 達方電子股份有限公司 鍵盤複合電極模組及發光觸控鍵盤
EP4231321A1 (en) * 2022-02-20 2023-08-23 TMY Technology Inc. Electrical switch

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0525374A1 (de) * 1991-07-25 1993-02-03 Ing. Wolfgang Schäfer GmbH Elektrotechnik + Maschinenbau Piezoelektrischer Taster
CN101763192A (zh) * 2008-12-23 2010-06-30 捷讯研究有限公司 便携式电子设备和控制方法
WO2010085575A1 (en) * 2009-01-21 2010-07-29 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices
CN102236463A (zh) * 2010-04-23 2011-11-09 英默森公司 透明复合压电组合的触摸传感器和触觉致动器
CN102750030A (zh) * 2011-04-19 2012-10-24 夏普株式会社 触摸屏装置

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3591749A (en) * 1969-05-12 1971-07-06 Singer Co Printed circuit keyboard
JPS5410214B2 (zh) 1973-10-15 1979-05-02
US4516112A (en) 1982-02-22 1985-05-07 Eaton Corporation Transparent touch switching system
JPH01130215A (ja) * 1987-11-02 1989-05-23 Ind Technol Res Inst デイジタルコンピユータ書込みボード
US5231326A (en) * 1992-01-30 1993-07-27 Essex Electronics, Inc. Piezoelectric electronic switch
US5883459A (en) * 1997-07-21 1999-03-16 Balboa Instruments Inc. Electrical switch assembly encapsulated against moisture intrusion
US6429846B2 (en) 1998-06-23 2002-08-06 Immersion Corporation Haptic feedback for touchpads and other touch controls
JP2000267785A (ja) * 1999-03-15 2000-09-29 Alps Electric Co Ltd キーボード装置
EP1699065A3 (en) 2000-05-22 2006-11-15 Digit Wireless, Llc Input devices and their use
DE20202297U1 (de) * 2001-09-07 2002-08-29 Drei S Werk Praez Swerkzeuge G Flacher Aktor oder Sensor mit interner Vorspannung
AU2002348399A1 (en) 2001-10-23 2003-07-09 Immersion Corporation Method of using tactile feedback to deliver silent status information to a user of an electronic device
FR2875024B1 (fr) 2004-09-09 2007-06-08 Itt Mfg Enterprises Inc Dalle tactile comportant des moyens pour produire une impulsion mecanique en reponse a une action de commande, et agencement pour le montage de cette dalle
CN1982201B (zh) 2005-12-16 2012-11-14 弗劳恩霍弗实用研究促进协会 微型光学反射组件
KR100877067B1 (ko) * 2006-01-03 2009-01-07 삼성전자주식회사 햅틱 버튼 및 이를 이용한 햅틱 기기
US20080251364A1 (en) 2007-04-11 2008-10-16 Nokia Corporation Feedback on input actuator
EP2135154B1 (en) 2007-04-12 2017-10-25 Nokia Technologies Oy Keypad
EP2174360A4 (en) 2007-06-29 2013-12-11 Artificial Muscle Inc CONVERTER WITH ELECTROACTIVE POLYMER FOR SENSOR REVIEW APPLICATIONS
US7667371B2 (en) 2007-09-17 2010-02-23 Motorola, Inc. Electronic device and circuit for providing tactile feedback
US9857872B2 (en) 2007-12-31 2018-01-02 Apple Inc. Multi-touch display screen with localized tactile feedback
US20100038227A1 (en) 2008-08-13 2010-02-18 Wintone Technology, Inc. Touch detected voice-prompted 2-stage keypad
US8339250B2 (en) 2008-10-10 2012-12-25 Motorola Mobility Llc Electronic device with localized haptic response
DE102009033538A1 (de) * 2009-07-09 2011-01-13 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät
US8378797B2 (en) 2009-07-17 2013-02-19 Apple Inc. Method and apparatus for localization of haptic feedback
US10068728B2 (en) * 2009-10-15 2018-09-04 Synaptics Incorporated Touchpad with capacitive force sensing
US20110148608A1 (en) 2009-12-18 2011-06-23 Research In Motion Limited Portable electronic device and method of control
US20110193787A1 (en) 2010-02-10 2011-08-11 Kevin Morishige Input mechanism for providing dynamically protruding surfaces for user interaction
EP2418705B1 (en) 2010-08-11 2013-07-03 Research In Motion Limited Actuator assembly and electronic device including same
JP2012043299A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Buffalo Inc 入力装置
US10013058B2 (en) 2010-09-21 2018-07-03 Apple Inc. Touch-based user interface with haptic feedback
US8780060B2 (en) * 2010-11-02 2014-07-15 Apple Inc. Methods and systems for providing haptic control
EP3306449B1 (en) 2011-03-04 2022-03-09 Apple Inc. Linear vibrator providing localized and generalized haptic feedback
US20130002556A1 (en) 2011-07-01 2013-01-03 Jason Tyler Griffin System and method for seamless switching among different text entry systems on an ambiguous keyboard
KR101452055B1 (ko) 2012-12-03 2014-10-21 삼성전기주식회사 진동발생장치
US9448628B2 (en) 2013-05-15 2016-09-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Localized key-click feedback
US9514902B2 (en) 2013-11-07 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Controller-less quick tactile feedback keyboard

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0525374A1 (de) * 1991-07-25 1993-02-03 Ing. Wolfgang Schäfer GmbH Elektrotechnik + Maschinenbau Piezoelektrischer Taster
CN101763192A (zh) * 2008-12-23 2010-06-30 捷讯研究有限公司 便携式电子设备和控制方法
WO2010085575A1 (en) * 2009-01-21 2010-07-29 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices
CN102236463A (zh) * 2010-04-23 2011-11-09 英默森公司 透明复合压电组合的触摸传感器和触觉致动器
CN102750030A (zh) * 2011-04-19 2012-10-24 夏普株式会社 触摸屏装置

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Publication number Publication date
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US20170084408A1 (en) 2017-03-23
US9514902B2 (en) 2016-12-06
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