DE102015012178A1

DE102015012178A1 - Berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung

Info

Publication number: DE102015012178A1
Application number: DE102015012178.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Franke; Thomas Fuessinger; Jürgen Joos; Stefan Christmann; Jens Bartels
Original assignee: eSolutions GmbH
Current assignee: eSolutions GmbH
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-16
Also published as: US20170075423A1; US10222861B2; CN106547349A; CN106547349B

Abstract

Es wird eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung beschrieben. Die Vorrichtung umfasst in einer Ausführungsform eine Schichtfolge, welche ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer Oberseite und eine berührungsempfindliche Anordnung aufweist, welche auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und zum Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements ausgebildet ist. Die Vorrichtung umfasst in der Ausführungsform wenigstens einen ersten Aktuator, welcher ausgebildet ist, einen Bewegungsimpuls auf die Schichtfolge derart zu übertragen, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements bewirkt wird, und einen zweiten Aktuator, welcher ausgebildet ist, elektrostatische Signale zu erzeugen, die am Deckelement haptisch erfassbar sind. Ferner werden eine weitere Ausführungsform der berührungsempfindlichen Vorrichtung, ein elektronisches Gerät, ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer des elektronischen Geräts und ein Computerprogrammprodukt beschrieben.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der berührungsempfindlichen Vorrichtungen. Konkret werden berührungsempfindliche Vorrichtungen mit haptischer Rückmeldung, ein eine berührungsempfindliche Vorrichtung umfassendes elektronisches Gerät, ein das elektronische Gerät umfassendes Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer des elektronischen Geräts angegeben.
Hintergrund
In vielen Bereichen der Elektronik, insbesondere der Unterhaltungselektronik und Kraftfahrzeugelektronik, werden vermehrt berührungsempfindliche Vorrichtungen eingesetzt. Die berührungsempfindlichen Vorrichtungen werden typischerweise als Touchpad oder zusammen mit einer Anzeigevorrichtung als Touchscreen in elektronischen Geräten, wie Mobiltelefonen (Smartphones), Laptops und Tablet-Computern, verwendet. Auch kommen derartige berührungsempfindliche Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen zum Einsatz, beispielsweise als Bestandteil einer in den Kraftfahrzeugen integrierten Multimediaeinheit.
In vielen Situationen, insbesondere bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug, ist es wünschenswert, die berührungsempfindliche Vorrichtung derart auszubilden, dass sie vom Benutzer ohne Blickkontakt bedienbar ist. So kann gewährleistet werden, dass der Benutzer (z. B. ein Fahrer des Kraftfahrzeugs) während der Bedienung der berührungsempfindlichen Vorrichtung nicht von dem ihn umgebenden Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.
Es ist bereits bekannt, berührungsempfindliche Vorrichtungen mit haptisch erfassbarer Rückmeldung auszustatten. Die Rückmeldung wird herkömmlicherweise mittels mechanischer Aktuatoren realisiert, welche bei Berühren einer Oberseite der berührungsempfindlichen Vorrichtung durch den Benutzer eine vom Benutzer erfassbare Bewegung der Oberseite bewirken. Eine solche, typischerweise senkrecht zur Oberseite gerichtete, Bewegung wird vom Benutzer beispielsweise als Bestätigung einer Eingabe auf der berührungsempfindlichen Vorrichtung wahrgenommen.
Derartige mechanische Aktuatoren zum Bewirken der haptischen Rückmeldung an den Benutzer werden in der Regel unterhalb der Oberseite der berührungsempfindlichen Vorrichtung angeordnet. Diese Anordnung führt jedoch zu einer erheblichen Vergrößerung einer von der Oberseite ausgehenden Höhe der berührungsempfindlichen Vorrichtung und steht somit der Anforderung entgegen, die Größe elektronischer Geräte immer weiter zu verringern. Auch ist eine blickkontaktlose Bedienung herkömmlicher berührungsempfindlicher Vorrichtungen häufig nicht problemlos möglich. Ferner existieren bei derartigen berührungsempfindlichen Vorrichtungen zahlreiche weitere, von der Fachwelt häufig noch nicht wahrgenommene Nachteile.
Kurzer Abriss
Es ist eine verbesserte berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung anzugeben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung angegeben. Die berührungsempfindliche Vorrichtung umfasst eine Schichtfolge, welche ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer Oberseite und eine berührungsempfindliche Anordnung aufweist, welche auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und zum Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements ausgebildet ist. Die berührungsempfindliche Vorrichtung umfasst ferner wenigstens einen ersten Aktuator, welcher ausgebildet ist, einen Bewegungsimpuls auf die Schichtfolge derart zu übertragen, dass ein haptische erfassbare Bewegung des Deckelements bewirkt wird, und einen zweiten Aktuator, welcher ausgebildet ist, elektrostatische Signale zu erzeugen, die am Deckelement haptisch erfassbar sind.
Der erste Aktuator kann zum Bewirken der haptisch erfassbaren Bewegung des Deckelements beispielsweise als Formgedächtnislegierungs-(Shape Memory Alloy, SMA) Aktuator, als magnetischer Aktuator oder als piezoelektrischer Aktuator ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass der erste Aktuator eine Bewegung des Deckelements im Zehntel-Millimeterbereich bewirkt. Die vom zweiten Aktuator erzeugten elektrostatischen Signale können einer elektrostatischen Kraft zwischen der Oberseite des Deckelements und einem die Oberseite des Deckelements berührenden oder sich der Oberseite des Deckelements annähernden Benutzers entsprechen.
Die Schichtfolge kann ferner eine Anzeigeanordnung aufweisen, welche auf der der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und ausgebildet ist, optische Informationen darzustellen. Bei der Anzeigeanordnung kann es sich beispielsweise um eine Flüssigkristall-, eine OLED- oder eine LED-Anzeigeanordnung handeln. Der zweite Aktuator kann ausgebildet sein, die elektrostatischen Signale in Entsprechung dargestellter optischer Informationen zu erzeugen bzw. die elektrostatische Kraft in Entsprechung der dargestellten optischen Informationen zu verändern.
Die von der Anzeigeanordnung dargestellten optischen Informationen können wenigstens ein virtuelles Bedienelement (z. B. eine Darstellung eines Schaltknopfes, eines Schiebereglers, eines Drehreglers, usw.) beinhalten und die elektrostatischen Signale können auf eine Begrenzung des wenigstens einen Bedienelements hinweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der zweite Aktuator die elektrostatischen Signale erzeugt, wenn der Benutzer der berührungsempfindlichen Vorrichtung die Oberseite des Deckelements im Bereich einer von der Anzeigeanordnung dargestellten Begrenzung des Bedienelements (z. B. eines Rands des Schaltkopfes) berührt. Die elektrostatischen Signale werden für den Benutzer haptisch erfassbar, wenn der Benutzer eine Bewegung auf der Oberseite des Deckelements (z. B. über eine dargestellte Begrenzung des Bedienelements hinweg) durchführt.
Der erste Aktuator kann ausgebildet sein, den Bewegungsimpuls dann auf die Schichtfolge zu übertragen, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung einer Eingabeoperation zuordenbar ist. Die Zuordnung der erfassten Berührung einer Eingabeoperation kann in Abhängigkeit einer vom Benutzer in Richtung auf die Oberseite des Deckelements ausgeübten Kraft erfolgen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, die erfasste Berührung im Fall einer Kraft ab oder über einem vorgegebenen Kraft-Schwellenwert einer Eingabeoperation zuzuordnen. Hierzu kann ferner vorgesehen sein, dass die berührungsempfindlichen Vorrichtung einen Kraftsensor umfasst, welcher ausgebildet ist, die in Richtung auf die Oberseite des Deckelements ausgeübte Kraft zu erfassen. Ferner kann der zweite Aktuator ausgebildet sein, das elektrostatische Signal dann zu erzeugen, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung einer Abtastoperation zuordenbar ist.
Die Schichtfolge kann eine von der Oberseite des Deckelements gebildete Deckfläche und eine umlaufende Seitenfläche aufweisen. In diesem Fall kann der erste Aktuator ausgebildet sein, einen Bewegungsimpuls auf zumindest einen Bereich der Seitenfläche der Schichtfolge derart zu übertragen, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements im Wesentlichen parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt wird (wobei für den Benutzer nur die Bewegung der Oberseite des Deckelements als solche, nicht aber die konkrete Bewegungsrichtung erfassbar sein kann).
Es kann daher allgemein vorgesehen sein, den ersten Aktuator im Bereich der Seitenflächen der Schichtfolge (z. B. an einen Bereich der Seitenflächen angrenzend). Alternativ hierzu kann der erste Aktuator auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung angegeben. Die berührungsempfindliche Vorrichtung umfasst eine Schichtfolge mit einer Deckfläche und einer umlaufenden Seitenfläche. Die Schichtfolge weißt ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer die Deckfläche der Schichtfläche bildenden Oberseite und eine berührungsempfindliche Anordnung auf, welche auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und zum Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements ausgebildet ist. Die berührungsempfindliche Vorrichtung weist ferner wenigstens einen ersten Aktuator auf, welcher ausgebildet ist, einen Bewegungsimpuls auf zumindest einen Bereich der Seitenfläche der Schichtfolge derart zu übertragen, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements im Wesentlichen parallel bzw. parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt wird.
Der erste Aktuator kann ausgebildet sein, einen im Wesentlich senkrecht zur Seitenfläche der Schichtfolge, insbesondere in einem Winkelbereich zwischen 90° und 80° zur Seitenfläche der Schichtfolge, gerichteten Bewegungsimpuls auf zumindest den Bereich der Seitenfläche zu übertragen, um die haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements zu bewirken. Zumindest in diesem Fall kann der erste Aktuator zumindest bereichsweise (z. B. vollständig) streifen- oder plattenförmig ausgebildet und sich entlang eines Abschnitts der Seitenfläche der Schichtfolge erstreckend angeordnet sein.
Es kann vorgesehen sein, eine Mehrzahl erste Aktuatoren entlang der Seitenfläche der Schichtfolge anzuordnen. Beispielsweise können zwei erste Aktuatoren an aneinander angrenzenden Seitenflächen (z. B. rechtwinklig zueinander verlaufenden Seitenflächen) der Schichtfolge angeordnet sein und im Wesentlichen senkrecht zueinander gerichtete Bewegungsimpulse auf die entsprechenden Bereiche der Seitenfläche bewirken.
Durch den mittels des ersten Aktuators übertragenen Bewegungsimpuls (oder die mittels der Mehrzahl der ersten Aktuatoren übertragenen Bewegungsimpulse) kann eine Bewegung, insbesondere eine lineare Bewegung, des Deckelements innerhalb einer Ebene parallel zur Oberseite des Deckelements bewirkt werden. Je nach Anzahl und Anordnung der ersten Aktuatoren kann es sich hierbei um eine eindimensionale Bewegung oder eine zweidimensionale Bewegung handeln.
Der erste Aktuator kann ausgebildet sein, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements relativ zur berührungsempfindlichen Anordnung zu bewirken. Ferner kann die Schichtfolge eine Anzeigeanordnung aufweisen, welche auf der der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet ist, und der erste Aktuator ausgebildet sein, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements relativ zur Anzeigeanordnung zu bewirken. Zumindest in diesem Fall kann vorgesehen sein, das Deckelement und die berührungsempfindliche Anordnung als gemeinsam beweglich auszubilden oder das Deckelement als getrennt von anderen Schichten der Schichtfolge beweglich auszubilden.
Die Vorrichtung kann ferner einen die Schichtfolge zumindest teilweise umlaufenden Rahmen umfassen. In diesem Fall kann der erste Aktuator ausgebildet sein, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements relativ zum Rahmen zu bewirken. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der erste Aktuator ausgebildet ist, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements und des Rahmens zu bewirken.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein elektronisches Gerät angegeben. Das elektronische Gerät umfasst eine der hier beschriebenen berührungsempfindlichen Vorrichtungen und eine Prozessoreinrichtung, welche zum Ansteuern des ersten Aktuators oder des ersten und des zweiten Aktuators ausgebildet ist. Bei dem elektronischen Gerät kann es sich beispielsweise um ein tragbares elektronisches Gerät und insbesondere um ein Mobiltelefon (ein Smartphone), einen Tablet-Computer oder einen Laptop handeln.
Die Prozessoreinrichtung (z. B. eine CPU des elektronischen Geräts) kann ausgebildet sein, den ersten Aktuator anzusteuern, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung der Oberseite des Deckelements der Eingabeoperation zuordenbar ist. Ferner kann die Prozessoreinrichtung ausgebildet sein, den zweiten Aktuator anzusteuern, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung der Oberseite des Deckelements der Abtastoperation zuordenbar ist.
Die Zuordnung der erfassten Berührung durch die Prozessoreinrichtung kann in Abhängigkeit der mittels des hier beschriebenen Kraftsensors erfassten, vom Benutzer in Richtung auf die Oberseite des Deckelements ausgeübten, Kraft erfolgen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Prozessoreinrichtung ausgebildet sein, die erfasste Berührung in Abhängigkeit vorgegebener Berührungsmuster der Eingabeoperation und/oder der Abtastoperation zuzuordnen. Derartige Berührungsmuster können eine Berührungsdauer und/oder eine Berührungsfolge beinhalten.
Die Schichtfolge des elektronischen Geräts kann die hier beschriebene Anzeigeanordnung aufweisen, welche auf der der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und ausgebildet ist, optische Informationen darzustellen. Ferner kann die Prozessoreinrichtung ausgebildet sein, die erfasste Berührung in Abhängigkeit der dargestellten optischen Informationen der Eingabeoperation und/oder der Abtastoperation zuzuordnen. So kann beispielsweise eine erfasste Berührung im Bereich eines von der Anzeigeanordnung dargestellten virtuellen Bedienelements auf eine Eingabeoperation hindeuten.
Das elektronische Gerät kann ferner einen Näherungssensor umfassen, welcher ausgebildet ist, eine Annäherung des Benutzers an die Oberseite des Deckelements zu erfassen und, in Abhängigkeit eines Abstands zwischen dem Benutzer und der Oberseite des Deckelements, ein Aktivieren des ersten Aktuators zu veranlassen. Das Aktivieren des ersten Aktuators kann beispielsweise ein Vorheizen oder ein Bestromen einer Formgedächtnislegierung beinhalten. Alternativ zum Näherungssensor des elektronischen Geräts kann der von der berührungsempfindlichen Anordnung umfasste zweite Aktuator als Näherungssensor ausgebildet sein.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Kraftfahrzeug angegeben, welches das hier beschriebene elektronische Gerät umfasst. Das Kraftfahrzeug kann ferner ein Haltesystem zur lösbaren Aufnahme des (tragbaren) elektronischen Geräts umfassen.
Gemäß einem fünften Aspekt wird ein Verfahren zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer eines elektronischen Geräts angegeben. Das elektronische Gerät umfasst eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Aktuator, einem zweiten Aktuator und einer Schichtfolge, wobei die Schichtfolge ein lichtdurchlässiges Element mit einer Oberseite und einer auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnete berührungsempfindliche Anordnung aufweist. Das Verfahren umfasst ein Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements durch einen Benutzer des Geräts mittels der berührungsempfindlichen Anordnung, ein Übertragen eines Bewegungsimpulses mittels des ersten Aktuators auf die Schichtfolge derart, dass eine vom Benutzer haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements bewirkt wird, und ein Erzeugen elektrostatischer Signale mittels des zweiten Aktuators, die vom Benutzer am Deckelement haptisch erfassbar sind.
Gemäß einem sechsten Aspekt wird ein Verfahren zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer eines elektronischen Geräts angegeben. Das elektronische Gerät umfasst eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Aktuator und eine Schichtfolge mit einer Deckfläche und einer umlaufenden Seitenfläche. Die Schichtfolge weist ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer die Deckfläche der Schichtfolge bildenden Oberseite und eine auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnete berührungsempfindliche Anordnung auf. Das Verfahren umfasst ein Erfassen der Berührung der Oberseite des Deckelements durch einen Benutzer des Geräts mittels der berührungsempfindlichen Anordnung und ein Übertragen eines Bewegungsimpulses mittels des ersten Aktuators auf zumindest einen Bereich der Seitenfläche der Schichtfolge derart, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements im Wesentlichen parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt wird.
Gemäß einem siebten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, welches auf einem computer-lesbaren Speicher gespeichert ist, funktionsfähig, ein elektronisches Gerät zu veranlassen, das hier beschriebene Verfahren auszuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:
1A und 1B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines elektronischen Geräts und eines das elektronische Gerät umfassenden Kraftfahrzeugs;
2 eine schematische Darstellung eines elektronisches Geräts mit einer berührungsempfindlichen Vorrichtung;
3A bis 3D schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen einer berührungsempfindlichen Vorrichtung mit zumindest einem ersten Aktuator;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer berührungsempfindlichen Vorrichtung mit zwei ersten Aktuatoren; und
5 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Funktionsweise eines ersten Aktuators.
Detaillierte Beschreibung
Die 1A und 1B zeigen Ausführungsbeispiele eines elektronischen Geräts, allgemein mit 10 bezeichnet. Bei dem elektronischen Gerät 10 kann es sich allgemein um ein mobiles Endgerät wie ein Mobiltelefon (Smartphone), einen Tablet-Computer oder ein E-Book-Lesegerät handeln. In anderen Ausführungsbeispielen kann es sich um ein fest eingebautes Gerät handeln. Das elektronische Gerät 10 kann beispielsweise fest in ein Kraftfahrzeug eingebaut sein (z. B. zur Bedienung einer Multimediaeinheit und/oder bestimmter Fahrzeugfunktionen wie einer Sitzheizung, einer Klimaanlage usw.).
1A zeigt eine perspektivische Ansicht auf das elektronische Gerät 10 von vorne. Das elektronische Gerät 10 umfasst eine hinter einer lichtdurchlässigen Deckfläche angeordnete Anzeigeanordnung 12, welche von einer Umrahmung 14 eingefasst ist. Bei der Anzeigeanordnung 12 kann es sich um ein Flüssigkristall-Panel, ein OLED-Panel, ein LED-Panel oder ein anderes geeignetes Anzeigesystem (z. B. einer E-Paper-Anzeigeanordnung) handeln. Die Anzeigeanordnung 12 kann zum Darstellen von optischen Informationen, wie beispielsweise in Form von Bildern und/oder Text, verwendet werden. In dem in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anzeigeanordnung 12 ausgebildet, optische Informationen mit virtuellen Bedienelementen 16 darzustellen. Die Bedienelemente 16 können beispielsweise die Form eines Schaltknopfes oder einer Taste aufweisen. Wie in den 1A und 1B gezeigt, heben sich die Bedienelemente 16 optisch durch eine Begrenzung 18 von einem die Bedienelemente 16 umgebenden, von der Anzeigeanordnung 12 dargestellten, Hintergrund ab.
1B zeigt eine Frontalansicht auf ein Armaturenbrett 20 eines Kraftfahrzeugs, allgemein mit 22 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 22 umfasst das mit Bezug zu 1A beschriebene elektronische Gerät 10. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das elektronische Gerät 10 im Bereich der Mittelkonsole in das Armaturenbrett 20 fest integriert. Alternativ hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, das elektronische Gerät 10 als tragbares Gerät auszubilden. In diesem Fall kann ferner eine (z. B. in das Armaturenbrett 20 integrierte) Haltevorrichtung zur lösbaren Aufnahme des elektronischen Geräts 10 vorgesehen sein. Das elektronische Gerät 10 kann einer herkömmlichen Multimediaeinheit des Kraftfahrzeugs 22 entsprechen, welche beispielsweise zur Nutzung und/oder Bedienung von Infotainment-Funktionen verwendet wird. Alternativ hierzu kann das elektronische Gerät 10 auch als zentrale Anzeigeeinheit im Bereich hinter einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs 22 verbaut sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines elektronischen Geräts 10. Es kann sich dabei um das in den 1A und 1B gezeigte elektronische Gerät 10 handeln. Das elektronische Gerät 10 umfasst eine berührungsempfindliche Vorrichtung, allgemein mit 30 bezeichnet, eine Prozessoreinrichtung 32, einen Näherungssensor 34, einen Kraftsensor 36 sowie eine Anzeigeanordnung 12 (wie mit Bezug zu den 1A und 1B beschrieben).
Die berührungsempfindliche Vorrichtung 30 umfasst einen Berührungssensor 38, welcher zum Erfassen einer Berührung der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 ausgebildet ist. Hierbei ist im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Berührungssensor 38 die Berührung eines Benutzers auf der Deckfläche des elektronischen Geräts 10 (wie mit Bezug zu 1A beschrieben) nach Art eines Touch-Pads oder eines Touch-Screens erfasst. Der Berührungssensor 38 kann beispielsweise als kapazitiver, induktiver oder resistiver Berührungssensor ausgebildet sein. Der Berührungssensor 38 der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 ist elektrisch mit der Prozessoreinrichtung 32 des elektronischen Geräts 10 verbunden.
Die berührungsempfindliche Vorrichtung 30 umfasst ferner einen ersten Aktuator 40 und einen zweiten Aktuator 42. In Abhängigkeit der mittels des Berührungssensors 38 erfassten Berührung steuert die Prozessoreinrichtung 32 den ersten Aktuator 40 und/oder den zweiten Aktuator 42 an. Hierbei ist im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Prozessoreinrichtung 32 den ersten Aktuator 40 im Fall einer durch den Benutzer des elektronischen Geräts 10 durchgeführten Eingabeoperation ansteuert. Als Eingabeoperation ist beispielsweise zu verstehen, dass der Benutzer des elektronisches Geräts 10 eines der in den 1A und 1B gezeigten, von der Anzeigeanordnung 12 dargestellten, Bedienelemente 16 auswählt. Die Prozessoreinrichtung 32 ist ferner dazu ausgebildet, die Anzeigeanordnung 12 zur Darstellung der optischen Informationen und zur Anpassung der dargestellten optischen Informationen zumindest im Fall einer durch den Benutzer durchgeführten Eingabeoperation anzusteuern.
Der erste Aktuator 40 (im Folgenden auch als mechanischer Aktuator bezeichnet) ist dazu ausgebildet, eine vom Benutzer des elektronischen Geräts 10 haptisch erfassbare, mechanische Bewegung der mit Bezug zu 1A beschriebenen Deckfläche des elektronischen Geräts 10 zu bewirken. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der mechanische Aktuator eine Bewegung der Deckfläche im Bereich zwischen ungefähr 100 μm und ungefähr 300 μm bewirkt.
Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die Prozessoreinrichtung 32 ausgebildet ist, den zweiten Aktuator 42 im Fall einer durch den Benutzer des elektronischen Geräts 10 durchgeführten Abtastoperation anzusteuern. Eine solche Abtastoperation beinhaltet beispielsweise ein Bewegen eines Fingers des Benutzers über die Deckfläche des elektronischen Geräts 10. Der zweite Aktuator 42 (im Folgenden auch als elektrostatischer Aktuator bezeichnet) ist ausgebildet, entsprechend der von der Anzeigeanordnung 12 dargestellten optischen Informationen vom Benutzer haptisch erfassbare elektrostatische Signale zu erzeugen.
Die elektrostatischen Signale entsprechen einer sich verändernden elektrostatischen (Coulomb-)Kraft zwischen dem Finger des Benutzers und der Deckfläche des elektronischen Geräts 10. Durch die elektrostatische Kraft wird eine vom Benutzer wahrgenommene Oberflächen-Reibungskraft beeinflusst. Führt der Benutzer im Beispiel der Abtastoperation seinen Finger beispielsweise über eine dargestellte Begrenzung 18 eines virtuellen Bedienelements 16 (vgl. die 1A und 1B), wird die Oberflächen-Reibungskraft derart beeinflusst, dass dem Benutzer das Gefühl eines dreidimensional ausgebildeten Bedienelements 16 simuliert wird (z. B. durch Simulation einer Kante eines Schaltknopfes). Der dazu verwendete elektrostatische Aktuator 42 kann einen haptischen Prozessor gemäß der in der US 2015/0205357 A1 beschrieben Technologie beinhalten.
Die haptische Rückmeldung mittels des mechanischen Aktuators 40 und des elektrostatischen Aktuators 42 ermöglicht dem Benutzer des elektronischen Geräts 10 somit eine Bedienung bzw. eine Steuerung des elektronischen Geräts 10 ohne Blickkontakt. Im Rahmen der Abtastoperation wird der Benutzer durch die haptische Rückmeldung des elektrostatischen Aktuators 42 auf eine Position virtueller Bedienelemente 16 auf der Deckfläche des elektronischen Geräts 10 hingewiesen. Bei Bedienen der Bedienelemente 16 wird dem Benutzer durch das haptische Feedback des mechanischen Aktuators 40 eine Eingabeoperation bestätigt. Bei der Verwendung des elektronischen Geräts 10 im Kraftfahrzeug 22 (vgl. 1B) kann somit eine durch Bedienen des elektronischen Geräts 10 erzeugte Ablenkung eines Kraftfahrzeugfahrers vom Verkehr minimiert werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der mechanische Aktuator 40 eine haptische Rückmeldung bewirkt, wenn die mittels des Berührungssensors 38 erfasste Berührung einer Abtastoperation zuordenbar ist und/oder der elektrostatische Aktuator 42 eine haptisch erfassbare Rückmeldung bewirkt, wenn die Berührung einer Eingabeoperation zuordenbar ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ferner vorgesehen sein, dass die Prozessoreinrichtung 32 ausgebildet ist, eine (von der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 bzw. vom elektronischen Gerät 10 umfasste) Einrichtung zum Erzeugen einer akustischen Rückmeldung anzusteuern, wenn die erfasste Berührung einer Eingabeoperation zuordenbar ist.
Das Zuordnen der mittels des Berührungssensors 38 erfassten Berührung als Eingabeoperation und/oder als Abtastoperation erfolgt gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Prozessoreinrichtung 32. Die Prozessoreinrichtung 32 umfasst zumindest einen (nicht dargestellten) Prozessor (z. B. eine CPU) des elektronischen Geräts 10 und einen (nicht dargestellten) Speicher. Der Speicher ist ausgebildet, mindestens ein Computerprogrammprodukt zu speichern. Dabei steuert das Computerprogrammprodukt von dem Prozessor auszuführende Operationen. Bei dem Speicher kann es sich beispielsweise um einen Festplattenspeicher, einen Wechselspeicher oder einen Halbleiterspeicher handeln.
Das durch die Prozessoreinrichtung 32 durchgeführte Zuordnen umfasst ein Vergleichen der mittels des Berührungssensors 38 erfassten Berührung mit vorgegebenen Berührungsmustern, welche auf eine Eingabeoperation oder eine Abtastoperation hinweisen. Beispielhafte Berührungsmuster der Eingabeoperation beinhalten eine für eine vorgegebene Zeitdauer andauernde Berührung der Deckfläche des elektronischen Geräts 10 und eine in kurzem Zeitabstand wiederholende Berührung im Wesentlichen derselben Position auf der Deckfläche des elektronischen Geräts 10. Alternativ oder zusätzlich hierzu können andere Berührungsmuster mit vorgegebener Berührungsdauer und/oder vorgegebener Berührungsfolge vorgesehen sein, um die Berührung der Eingabeoperation oder der Abtastoperation zuzuordnen.
Die Prozessoreinrichtung 32 des im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels ist ferner dazu ausgebildet, die von der Anzeigeanordnung 12 dargestellten optischen Informationen bei der Zuordnung der mittels des Berührungssensors 38 erfassten Berührung zu berücksichtigen. So ist vorgesehen, eine erfasste Berührung innerhalb einer von der Anzeigeanordnung 12 dargestellten Begrenzung 18 eines Bedienelements 16 (vgl. die 1A und 1B) als wahrscheinlicher einer Eingabeoperation zuzuordnen als eine erfasste Berührung außerhalb der Begrenzungen 18 eines der Bedienelemente 16.
Der Näherungssensor 34 des elektronischen Geräts 10 gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dazu ausgebildet, eine Annäherung des Benutzers an die Deckfläche des elektronischen Geräts 10 zu erfassen. Dabei kann der Näherungssensor 34 beispielsweise als induktiver oder kapazitiver Näherungssensor ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass der elektrostatische Aktuator 42 als Näherungssensor ausgebildet ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der elektrostatische Aktuator 42 erfasst, sobald sich eine elektrostatische Kraft zwischen dem Benutzer (z. B. dem Finger des Benutzers) und der Deckfläche des elektronischen Geräts 10 aufbaut.
Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Näherungssensor 34 elektrisch mit der Prozessoreinrichtung 32 verbunden. Die Prozessoreinrichtung 32 ist ferner ausgebildet, in Abhängigkeit eines (vom Näherungssensor 34 und/oder vom elektrostatischen Aktuator 42 erfassten) Abstands zwischen dem Benutzer und der Deckfläche des elektronischen Geräts 10 ein Aktivieren des mechanischen Aktuators 40 zu veranlassen. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der mechanische Aktuator 40 aktiviert wird, wenn der Abstand einem vorgegebenen Abstands-Schwellenwert entspricht oder diesen unterschreitet.
Der Kraftsensor 36 des elektronischen Geräts 10 ist dazu ausgebildet, eine vom Benutzer in Richtung auf die Deckfläche des elektronischen Geräts 10 ausgeübte Kraft zu erfassen. Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die (elektrisch mit dem Kraftsensor 36 verbundene) Prozessoreinrichtung 32 eine mittels des Berührungssensors 38 erfasste Berührung einer Eingabeoperation zuordnet, wenn die vom Kraftsensor 36 erfasste Kraft einem Kraft-Schwellenwert entspricht oder diesen überschreitet.
Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Näherungssensor 34, der Kraftsensor 36 sowie die Anzeigeanordnung 12 als von der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 getrennte Komponenten dargestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann bzw. können der Näherungssensor 34, der Kraftsensor 36 und/oder die Anzeigeanordnung 12 als Teil der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 vorgesehen sein.
Die 3A bis 3D zeigen schematische Seitenansichten von Ausführungsbeispielen einer berührungsempfindlichen Vorrichtung 30. Dabei kann es sich um die berührungsempfindliche Vorrichtung 30 handeln, wie mit Bezug zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die berührungsempfindliche Vorrichtung 30 umfasst eine Schichtfolge, allgemein mit 50 bezeichnet, einen die Schichtfolge 50 teilweise umlaufenden Rahmen 51 und den mechanischen Aktuator 40 (vgl. 2). Wie in 3A veranschaulicht, kann auch der elektrostatische Aktuator 42 Teil der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 gemäß den in den 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispielen sein.
Die Schichtfolge 50 weist eine Oberseite 54 und eine umlaufende Seitenfläche 56 auf. Dabei kann die Oberseite 54 der Schichtfolge 50 die mit Bezug zu 1A beschriebene Deckfläche des elektronischen Geräts 10 (vgl. die 1A bis 2) bilden. Die Oberseite 54 Schichtfolge 50 wird von einer Oberseite eines von der Schichtfolge 50 umfassten lichtdurchlässigen Deckelements 52 gebildet. Das lichtdurchlässige Deckelement 52 kann beispielsweise aus herkömmlichem Glas bestehen oder alternativ hierzu Kunststoff, Verbundglas oder chemisch vorgespanntes Glas umfassen.
Die Schichtfolge 50 umfasst ferner eine berührungsempfindliche Anordnung 38, welche auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Deckelements 52 angeordnet ist. Die berührungsempfindliche Anordnung 38 entspricht hierbei dem mit Bezug zu 2 beschriebenen Berührungssensor. In dem in den 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Berührungssensor 38 an der Unterseite des Deckelements 52 angebracht. Der Berührungssensor 38 kann beispielsweise als Glassensor oder als Foliensensor ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, den Berührungssensor 38 auf der Unterseite des Deckelements 52 aufzubringen, beispielsweise als TOG-(Touch On Glass) oder WIT-(Window Integrated Touch)Sensor.
Die Schichtfolge 50 weist ferner die mit Bezug zu den vorangegangenen Figuren beschriebene Anzeigeanordnung 12 auf. Die Anzeigeordnung 12 ist in den in den 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispielen auf einer dem Deckelement 52 abgewandten Unterseite des Berührungssensors 38 angeordnet. Ferner kann vorgesehen sein, den elektrostatischen Aktuator 42 auf einer dem Deckelement 52 abgewandten Unterseite der Anzeigeordnung 12 anzuordnen (vgl. 3A).
Wie in den 3A bis 3D gezeigt, ist der mechanische Aktuator 40 an einen Bereich (im Folgenden auch als Aktivierungsbereich bezeichnet) der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 angrenzend angeordnet. Die 3B und 3D veranschaulichen die mit Bezug zu 2 beschriebene Eingabeoperation durch den Benutzer der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 bzw. des elektronischen Geräts 10 (vgl. die 1A bis 2). Der (von der Prozessoreinrichtung 32 gemäß 2) angesteuerte mechanische Aktuator 40 ist ausgebildet, einen Bewegungsimpuls auf den Aktivierungsbereich der Seitenfläche 56 zu übertragen.
Die Doppelpfeile in den 3B und 3D markieren eine aus dem Bewegungsimpuls hervorgehende, haptisch erfassbare Bewegung der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses. Der mittels des mechanischen Aktuators 40 übertragene Bewegungsimpuls ist in den in den 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispielen senkrecht zum Aktivierungsbereich der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 gerichtet. Alternativ hierzu kann der mechanische Aktuator 40 beispielsweise ausgebildet sein, einen in einem Winkelbereich zwischen etwa 80° und < 90° zur Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 gerichteten Bewegungsimpuls auf den Aktivierungsbereich der Seitenfläche 56 zu übertragen.
In den in den 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispielen der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 wird die Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 von einer Seitenfläche des Deckelements 52 sowie einer Seitenfläche des am Deckelement 56 angebrachten Berührungssensors 38 gebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 ergänzend oder alternativ zur Seitenfläche des Berührungssensors 38 von einer Seitenfläche der Anzeigeanordnung 12, vom Rahmen 51 und/oder von einer Seitenfläche des (der Schichtfolge 50 zugeordneten) elektrostatischen Aktuators 42 (vgl. 3A) gebildet sein. Auch kann vorgesehen sein, dass die Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 nur von der Seitenfläche des Deckelements 56 gebildet wird.
In dem in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 ist die Anzeigeanordnung 12 an der Unterseite des Berührungssensors 38 angebracht. Der vom mechanischen Aktuator 40 auf den Aktivierungsbereich der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 übertragene Bewegungsimpuls bewirkt eine Bewegung des Deckelements 52, des Berührungssensors 38 und der Anzeigeanordnung 12 relativ zum Rahmen 51.
In dem in den 3C und 3D gezeigten Ausführungsbeispiel der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 ist die Anzeigeanordnung 12 räumlich beabstandet von der Unterseite des Berührungssensors 38 angeordnet. Der mittels des mechanischen Aktuators 40 auf den Aktivierungsbereich der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 übertragene Bewegungsimpuls bewirkt somit im Gegensatz zu dem in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel eine Bewegung des Deckelements 52 und des Berührungssensors 38 relativ zum Rahmen 51 sowie relativ zur Anzeigeanordnung 12.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 kann der Berührungssensor 38 räumlich beabstandet vom Deckelement 52 angeordnet sein. Zumindest diesem Fall kann der mechanische Aktuator 40 ausgebildet sein, eine Bewegung des Deckelements 52 relativ zum Berührungssensor 38 zu bewirken. Ferner kann eine vom Deckelement 52 ausgehende Reihenfolge der Anordnung des Berührungssensors 38 und der Anzeigeanordnung 12 (und des elektrostatischen Aktuators 42) innerhalb der Schichtfolge 50 verschieden zu der in den 3A bis 3D gezeigten Reihenfolge sein.
In dem in den 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispiel ist der (Bonding-)Rahmen 51 über den mechanischen Aktuator 40 mit der Schichtfolge 50 (konkret mit dem Berührungssensor 38 und/oder dem Deckelement 52) verbunden. Wie vorstehend beschrieben kann zumindest das Deckelement 52 relativ zum Rahmen 31 bewegt werden. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Rahmen 51 derart mit der Schichtfolge 50, insbesondere mit dem Deckelement 52, verbunden ist, dass durch den mittels des mechanischen Aktuators 40 auf den Aktivierungsbereich der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 übertragenen Bewegungsimpuls eine Bewegung des Rahmens 51 bewirkt wird.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 von vorne. Es kann sich hierbei um die mit Bezug zu den 2 bis 3D beschriebene berührungsempfindliche Vorrichtung 30 handeln.
Die berührungsempfindliche Vorrichtung 30 umfasst die Schichtfolge 50 (vgl. die 3A bis 3D) und zwei der mit Bezug zu den 2 bis 3D beschriebenen mechanischen Aktuatoren 40. Im in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die mechanischen Aktuatoren 40 entlang zweier im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichteter Abschnitte 57, 58 der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, eine Mehrzahl (z. B. zwei) mechanischer Aktuatoren 40 entlang eines der Abschnitte 57, 58 der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 anzuordnen.
Der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 zugewandte Aktivierungsabschnitte der mechanischen Aktuatoren 40 sind im in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel streifenförmig ausgebildet. Alternativ hierzu können die Aktivierungsabschnitte der mechanischen Aktuatoren 40 verschieden hierzu, beispielsweise in Form einer rechtwinkligen und insbesondere quadratischen Platte, ausgebildet sein.
Durch die mechanischen Aktuatoren 40 wird jeweils ein Bewegungsimpuls derart auf die Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 übertragen, dass eine Bewegung der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 innerhalb einer Ebene parallel zur Oberseite der Schichtfolge 50 bewirkt wird (in 4 als x-y-Ebene bezeichnet). Je nach Anordnung und Anzahl der mechanischen Aktuatoren 40 entlang der Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 wird eine (insbesondere lineare) eindimensionale Bewegung (wie in den 3B und 3D angedeutet) oder eine zweidimensionale Bewegung gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel bewirkt.
Durch die Anordnung des mechanischen Aktuators 40 oder der Mehrzahl mechanischer Aktuatoren 40 (vgl. die 2 bis 4) an den Seitenflächen 56 der Schichtfolge 50 wird eine von der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 ausgehende Höhe der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 bzw. eine von der Deckfläche ausgehende Höhe des elektronischen Geräts 10 im Vergleich bekannter Anordnungen mechanischer Aktuatoren (wie z. B. an einer Unterseite einer berührungsempfindlichen Vorrichtung) deutlich reduziert.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung mittels des mit Bezug zu den 2 bis 4 beschriebenen mechanischen Aktuators 40 (oder einer Mehrzahl mechanischer Aktuatoren 40) an einen Benutzer eines elektronischen Geräts 10 (vgl. die 1A bis 2).
Ein mit I bezeichneter Zustand beschreibt einen Ruhezustand des mechanischen Aktuators 40. Wie in 5 veranschaulicht, ist der mechanische Aktuators 40 im Ruhezustand, wenn der Benutzer (bzw. ein Finger des Benutzers) beabstandet von der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 (bzw. der Oberseite des Deckelements 52) der berührungsempfindlichen Vorrichtung 30 ist (vgl. die 3A bis 3C).
In einem mit II bezeichneten Zustand nähert sich der Benutzer der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 an. Der mit Bezug zu 2 beschriebene Näherungssensor 34 ist ausgebildet, einen (in 5 veranschaulichten) Eintritt des Benutzers in ein Gesichtsfeld 60 des Näherungssensors 34 zu erfassen und ein auf die Annäherung des Benutzers hindeutendes Signal S_N zu erzeugen. Wie mit Bezug zu 2 beschrieben, ist die Prozessoreinrichtung 32 des elektronischen Geräts 10 dazu ausgebildet, auf Grundlage des Näherungssignals S_N ein Aktivieren des mechanischen Aktuators 40 zu veranlassen.
In den in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst der mechanische Aktuator 40 (oder umfassen die mechanischen Aktuatoren 40) eine Formgedächtnislegierung (Shape Memory Alloy, SMA) in Form eines Nickel-Titan-Drahts 62. Alternativ hierzu kann aber auch eine andere Formgedächtnislegierung vorgesehen sein. Das Aktivieren der Formgedächtnislegierung kann je nach deren Ausbildung durch ein Bestromen oder ein Beheizen der Formgedächtnislegierung erfolgen.
Im in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel führt das Bestromen des Drahts 62 zu einer Verkürzung einer Drahtlänge (wie mit Bezug zu Zustand II veranschaulicht). Der Draht 62 nimmt eine Martensit-Form an. Das Aktivieren des mechanischen Aktuators 40 bzw. die Verkürzung der Drahtlänge bewirkt eine durch den Pfeil in Zustand II angedeutete Bewegung der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 in Richtung des Aktivierungsabschnitts der Seitenfläche 56 (wie mit Bezug zu den 3A bis 3D beschrieben).
An Zustand II anschließend erfolgt im in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Berührung der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 durch den Benutzer. Der mit Bezug zu 2 beschriebene Kraftsensor 36 des elektronischen Geräts 10 ist ausgebildet, eine vom Benutzer in Richtung auf die Oberseite 54 der Schichtfolge 50 ausgeübte Kraft F_B zu erfassen. In einem Zustand III erreicht die vom Kraftsensor 36 erfasste Kraft F_B einen Kraft-Schwellenwert F_S. Die Prozessoreinrichtung 32 (vgl. 2) steuert den mechanischen Aktuator 40 an, einen Bewegungsimpuls auf die Seitenfläche 56 der Schichtfolge 50 zu übertragen, welcher eine Bewegung des Deckelements parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt, wie durch die Pfeile in Zustand III veranschaulicht. Der Bewegungsimpuls wird erzeugt, indem das Bestromen des Drahts 62 gestoppt wird, wodurch sich die Drahtlänge vergrößert. Der Draht 62 nimmt eine Austenit-Form an. Die aus der Längenveränderung des Drahts 62 hervorgehende Bewegung der Oberseite 54 der Schichtfolge 50 ist vom Benutzer haptisch erfassbar.
Bei dem mit Bezug zu den 2 bis 5 beschriebenen mechanischen Aktuator 40 kann es sich in einem alternativen Ausführungsbeispiel um einen magnetischen Aktuator oder eine piezoelektrischen Aktuator handeln. Ferner kann der Schritt des Aktivierens des mechanischen Aktuators 40 an dessen Ausbildung angepasst sein oder ausgelassen werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele geben verschiedene Merkmale einer berührungsempfindlichen Vorrichtung und eines die berührungsempfindliche Vorrichtung umfassenden elektronischen Geräts an. In einem abweichenden Ausführungsbeispiel können diese Merkmale beliebig kombiniert oder abgewandelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2015/0205357 A1 [0043]

Claims

Berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung, umfassend: eine Schichtfolge, welche ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer Oberseite und eine berührungsempfindliche Anordnung aufweist, welche auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und zum Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements ausgebildet ist; wenigstens einen ersten Aktuator, welcher ausgebildet ist, einen Bewegungsimpuls auf die Schichtfolge derart zu übertragen, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements bewirkt wird; und einen zweiten Aktuator, welcher ausgebildet ist, elektrostatische Signale zu erzeugen, die am Deckelement haptisch erfassbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schichtfolge ferner eine Anzeigeanordnung aufweist, welche auf der der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und ausgebildet ist, optische Informationen darzustellen, und wobei der zweite Aktuator ausgebildet ist, die elektrostatischen Signale in Entsprechung dargestellter optischer Informationen zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die optischen Informationen wenigstens ein virtuelles Bedienelement beinhalten und die elektrostatischen Signale auf eine Begrenzung des wenigstens einen Bedienelements hinweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Aktuator ausgebildet ist, den Bewegungsimpuls dann auf die Schichtfolge zu übertragen, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung einer Eingabeoperation zuordenbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Aktuator ausgebildet ist, das elektrostatische Signal dann zu erzeugen, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung einer Abtastoperation zuordenbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schichtfolge eine von der Oberseite des Deckelements gebildete Deckfläche und eine umlaufende Seitenfläche aufweist; und wobei der erste Aktuator ausgebildet ist, einen Bewegungsimpuls auf zumindest einen Bereich der Seitenfläche der Schichtfolge derart zu übertragen, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements im Wesentlichen parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt wird.
Berührungsempfindliche Vorrichtung mit haptischer Rückmeldung, umfassend: eine Schichtfolge mit einer Deckfläche und einer umlaufenden Seitenfläche, wobei die Schichtfolge folgendes aufweist: ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer die Deckfläche der Schichtfolge bildenden Oberseite, und eine berührungsempfindliche Anordnung, welche auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und zum Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements ausgebildet ist; und wenigstens einen ersten Aktuator, welcher ausgebildet ist, einen Bewegungsimpuls auf zumindest einen Bereich der Seitenfläche der Schichtfolge derart zu übertragen, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements im Wesentlichen parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der erste Aktuator ausgebildet ist, einen im Wesentlichen senkrecht zur Seitenfläche der Schichtfolge gerichteten Bewegungsimpuls auf zumindest den Bereich der Seitenfläche zu übertragen, um die haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements zu bewirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der erste Aktuator streifen- oder plattenförmig ausgebildet und sich zumindest bereichsweise entlang eines Abschnitts der Seitenfläche der Schichtfolge erstreckend angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei durch den mittels des ersten Aktuators übertragenen Bewegungsimpuls eine Bewegung, insbesondere eine lineare eindimensionale Bewegung, des Deckelements innerhalb einer Ebene parallel zur Oberseite des Deckelements bewirkt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Aktuator ausgebildet ist, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements relativ zur berührungsempfindlichen Anordnung zu bewirken; und/oder wobei die Schichtfolge ferner eine Anzeigeanordnung aufweist, welche auf der der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet ist, und der erste Aktuator ausgebildet ist, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements relativ zur Anzeigeanordnung zu bewirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend einen die Schichtfolge zumindest teilweise umlaufenden Rahmen, wobei der erste Aktuator ausgebildet ist, eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements relativ zum Rahmen zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend einen zweiten Aktuator, welcher ausgebildet ist, elektrostatische Signale zu erzeugen, die am Deckelement haptisch erfassbar sind.
Elektronisches Gerät, umfassend: eine berührungsempfindliche Vorrichtung nach Anspruch 1; und eine Prozessoreinrichtung, welche zum Ansteuern des ersten und des zweiten Aktuators ausgebildet ist.
Elektronisches Gerät, umfassend: eine berührungsempfindliche Vorrichtung nach Anspruch 7; und eine Prozessoreinrichtung, welche zum Ansteuern des ersten Aktuators ausgebildet ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, den ersten Aktuator anzusteuern, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung einer Eingabeoperation zuordenbar ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei die Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, den zweiten Aktuator anzusteuern, wenn die mittels der berührungsempfindlichen Anordnung erfasste Berührung einer Abtastoperation zuordenbar ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, die erfasste Berührung in Abhängigkeit vorgegebener Berührungsmuster der Eingabeoperation und/oder der Abtastoperation zuzuordnen.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Schichtfolge eine Anzeigeanordnung aufweist, welche auf der der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnet und ausgebildet ist, optische Informationen darzustellen; und wobei die Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, die erfasste Berührung in Abhängigkeit der dargestellten optischen Informationen der Eingabeoperation und/oder der Abtastoperation zuzuordnen.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das elektronische Gerät ferner einen Näherungssensor umfasst, welcher ausgebildet ist, eine Annäherung eines Benutzers an die Oberseite des Deckelements zu erfassen und in Abhängigkeit eines Abstands zwischen dem Benutzer und der Oberseite des Deckelements ein Aktivieren des ersten Aktuators zu veranlassen; oder wobei der zweite Aktuator als der Näherungssensor ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, umfassend ein elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 20.
Verfahren zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer eines elektronischen Geräts, welches eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Aktuator, einem zweiten Aktuator und einer Schichtfolge umfasst, wobei die Schichtfolge ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer Oberseite und eine auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnete berührungsempfindliche Anordnung aufweist, das Verfahren umfassend: Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements durch einen Benutzer des Geräts mittels der berührungsempfindlichen Anordnung; Übertragen eines Bewegungsimpulses mittels des ersten Aktuators auf die Schichtfolge derart, dass eine vom Benutzer haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements bewirkt wird; und Erzeugen elektrostatischer Signale mittels des zweiten Aktuators, die vom Benutzer am Deckelement haptisch erfassbar sind.
Verfahren zum Bewirken einer haptischen Rückmeldung an einen Benutzer eines elektronischen Geräts, welches eine berührungsempfindliche Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Aktuator und einer Schichtfolge mit einer Deckfläche und einer umlaufenden Seitenfläche aufweist, wobei die Schichtfolge ein lichtdurchlässiges Deckelement mit einer die Deckfläche der Schichtfolge bildenden Oberseite und eine auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Seite des Deckelements angeordnete berührungsempfindliche Anordnung aufweist, das Verfahren umfassend: Erfassen einer Berührung der Oberseite des Deckelements durch einen Benutzer des Geräts mittels der berührungsempfindlichen Anordnung; und Übertragen eines Bewegungsimpulses mittels des ersten Aktuators auf zumindest einen Bereich der Seitenfläche der Schichtfolge derart, dass eine haptisch erfassbare Bewegung des Deckelements im Wesentlichen parallel zur Richtung des Bewegungsimpulses bewirkt wird.
Computerprogrammprodukt, welches auf einem computer-lesbaren Speicher gespeichert ist, funktionsfähig, ein elektronisches Gerät zu veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 22 oder 23 auszuführen.