СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ ТАКТИЛЬНОГО ОТКЛИКА В УСТРОЙСТВЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОМ К КАСАНИЮ Российский патент 2015 года по МПК G06F3/01 

Область техники

Раскрытые способы и устройства, чувствительные к касанию, включающие в себя модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя для вывода одного из множества сигналов частоты возбуждения тактильного преобразователя в зависимости от области, из которой модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя принимает ввод касанием для обеспечения согласования тактильного отклика в устройстве.ю чувствительном к касанию.

Уровень техники

Экраны для ввода касанием используются во многих электронных устройствах, начиная с экранов регистрации в аэропорту, в банкоматах и до устройств мобильной связи. Когда пользователь касается экрана, датчик касания посылает сигнал касания контроллеру, так что контроллер может выполнить функцию на основании пользовательского ввода. Тактильный отклик, то есть отклик от экрана для ввода касанием при его касании, обеспечивает пользователю тактильную обратную связь, что экран для ввода касанием принял ввод.

Тактильный отклик обеспечивается посредством любого типа электромеханического преобразователя, например посредством пьезоэлектрического преобразователя, прослоенного слоем датчика касания для локализованных сигналов тактильной обратной связи. Когда сигнал касания посылается на контроллер, контроллер, в свою очередь, посылает сигнал тактильного отклика в преобразователь, который будет возбуждать преобразователь на определенной частоте и в соответствии с уровнем напряжения так, что он обеспечит тактильную обратную связь с пользователем. Пользователь может ощущать нажатие почти мгновенно, когда пользователь обеспечивает ввод на экране ввода касанием.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает вариант воплощения устройства, чувствительного к касанию, которое включает в себя слой, чувствительный к касанию, и один или более тактильных преобразователей, ближайших к слою, чувствительному к касанию, а также связь с контроллером;

Фиг. 2 изображает таблицу, иллюстрирующую различия в значениях частоты возбуждения, полученных вычислениями и значениях индивидуализированной частоты возбуждения, полученных экспериментальным путем для того же устройства;

Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей вариант воплощения процесса линии сборки для настройки схемы тактильного возбуждения; и

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей вариант воплощения способа устройства, чувствительного к касанию, в котором сначала пользователь нажимает на определенную область на устройстве, чувствительном к касанию.

Подробное описание

Изделия с экраном для ввода касанием или клавиатурой с тактильной обратной связью часто обеспечивают неравномерный и/или недостаточный осязательный отклик. То есть возбуждение одного или более преобразователей изделия на фиксированном напряжении и частоте приводит к неравномерному отклику на экране для ввода касанием или области клавиатуры. Отклик может быть увеличен посредством увеличения напряжения возбуждения, но доступная энергия ограничена. Частота возбуждения может также оказать воздействие на отклик, но существует недостаток методологии определения оптимальной частоты. Было бы полезно, если изделие будет настроено так, что тактильный отклик на экране для ввода касанием или клавиатуре будет равномерным.

Раскрытые далее способы и устройства, чувствительные к касанию, включают в себя модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя, причем модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя сконфигурирован с возможностью приема сенсорного ввода с одной из множества областей слоя, чувствительного к касанию, и вывода одного из множества сигналов частоты возбуждения тактильного преобразователя, в зависимости от области, из которой модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя принял сенсорный ввод, чтобы обеспечить согласование тактильного отклика в устройстве, чувствительном к касанию.

Настоящее раскрытие обеспечено для того, чтобы пояснить в форме, обеспечивающей наилучшие режимы создания и использования различных вариантов воплощений в соответствии с данным изобретением. Раскрытие дополнительно предполагает улучшение понимания и оценки принципов изобретения и их преимущества и не ограничивает каким-либо образом изобретение. Хотя предпочтительные варианты воплощения изобретения иллюстрируются и описаны здесь, очевидно, что изобретение не ограничено ими. Многочисленные модификации, изменения, вариации, замещения и эквиваленты могут быть выполнены специалистом в данной области техники с имеющимися преимуществами этого раскрытия, не отступая от сущности и объема изобретения, как это определено следующей формулой изобретения.

Подразумевается, что использование относительных терминов, если таковые вообще имеются, таких как первый и второй, вверх и вниз и т.п., используется исключительно, чтобы различить один элемент или действие от другого, без обязательного требования или предположения любого действительного такого соотношения или порядка между такими элементами или действиями.

Большая часть изобретательской функциональности и многие из принципов изобретения лучше всего реализуются с или в программном обеспечении или инструкциях и интегральных схемах (ИС), таких как ИС специального назначения. В интересах краткости и минимизации любых рисков неясности принципов и концепций согласно настоящему изобретению обсуждение такого программного обеспечения и интегральных схем, если таковые имеются, ограничивается до существенного в отношении принципов и концепций в предпочтительных вариантах воплощения.

Фиг. 1 изображает вариант воплощения устройства 102, чувствительного к касанию, которое включает в себя слой 104, чувствительный к касанию, и один или более тактильных преобразователей 106, 108, 110 и 112, ближайших к слою 104, чувствительному к касанию, и связанных с контроллером 114. Устройство 102, чувствительное к касанию, такое как резистивный или емкостной слой, может быть встроено в любой тип электронного устройства 100, например устройство мобильной связи. Один или более тактильных преобразователей 106, 108, 110 и 112 могут быть в любой подходящей компоновке и/или конфигурации или быть любого типа, например пьезоэлектрическими преобразователями. В то же время изображенные в качестве дисков преобразователи могут быть, например, полосками. Когда устройство 102, чувствительное к касанию, принимает ввод, контроллер 114 принимает этот ввод и посылает сигнал через схему 116 для возбуждения преобразователей 106, 108, 110 и 112, которые, в свою очередь, обеспечивают тактильный отклик для ввода.

Резонансные частоты различных областей устройства, в данном примере устройства 102, чувствительного к касанию, могут быть определены численными методами или экспериментально. К примеру, обозначены различные области 1, 2 и 3 устройства 102, чувствительного к касанию. Каждая из этих различных областей 1, 2 и 3 может иметь различные собственные частоты, и, следовательно, равномерный тактильный отклик по всему устройству 102, чувствительному к касанию, будет ощущаться различным для пользователя, возможно, в каждой отдельной области 1, 2 и 3. Численные методы могут быть использованы для извлечения собственных частот. Когда структура возбуждается на своей собственной частоте, она находится в резонансе и будет иметь повышенный отклик. Повышенные отклики различных уровней в различных областях на устройстве 102, чувствительном к касанию, могут создавать общий результат равномерного отклика на касание пользователя. Понятно, что преобразователь, который не является ближайшим к области приема сенсорного ввода, может способствовать тактильному отклику. Сочетание преобразователей может способствовать тактильному отклику определенной области устройства 100, чувствительного к касанию.

Значения для резонансной частоты различных областей 1, 2 и 3 могут быть достигнуты установкой стандартизированных частот возбуждения, которые могут быть сохранены в памяти 118 устройства 100. Модуль 120 частоты возбуждения тактильного преобразователя может быть сконфигурирован с возможностью приема сенсорного ввода от одной из множества областей, например 1, 2 или 3 слоя 104, чувствительного к касанию, и вывода одного из множества сигналов частоты возбуждения тактильного преобразователя в зависимости от области 1, 2 или 3, из которой модуль 120 частоты возбуждения тактильного преобразователя принял сенсорный ввод. Схема 116 и алгоритм отображения поверхности модуля 120 частоты возбуждения тактильного преобразования могут возбуждать отдельные тактильные преобразователи различными частотами и/или фазами, на основании которых область экрана для ввода касанием нажимается. Посредством активизации выбранных преобразователей с помощью импульсов, которые могут отличаться по напряжению и фазе для различных областей/зон устройства 102, чувствительного к касанию, отклик в устройстве 100 может восприниматься пользователем как равномерный.

Один или более модулей могут выполнять некоторые процессы способов, описанных здесь. Модули могут быть реализованы программным обеспечением, например, в виде одного или более наборов предварительно сохраненных инструкций, и/или аппаратным обеспечением, которое может облегчить работу мобильной станции или электронного устройства, как описано ниже. Модули могут быть установлены на заводе или могут быть установлены после распределения, например, посредством операции скачивания. Операции в соответствии с модулями будут рассмотрены более подробно ниже.

В соответствии с модулем 120 частоты возбуждения тактильного преобразователя соответствующая частота на каждый ключ/зону/область заранее определена на основе собственной частоты и формы колебаний структуры с различными областями, принимающими ввод. Могут быть выбраны соответствующие виды колебаний для возбуждения различных областей клавиатуры. Выбранные преобразователи (в зависимости от области нажатия) могут быть активизированы с помощью соответствующих фазированных импульсов.

Устройство, такое как устройство 100, как правило, производится в процессе сборки. Хотя каждое устройство, изготовленное в процессе сборки, может показаться одинаковым, допуски в процессе изготовления могут сделать резонирование отдельных устройств на слегка различных собственных частотах. Было бы полезно точно настраивать отклик каждого тактильного устройства в отдельности.

Фиг. 2 изображает таблицу, иллюстрирующую различия в значениях частоты возбуждения, полученных вычислениями, и значениях индивидуализированной частоты возбуждения, полученных экспериментально для того же устройства 100 (см. Фиг. 1). Смоделированная форма 230 колебаний, по сравнению с экспериментальной формой 232 колебаний для области 1 номер 234, например, может обеспечить отклонение 236 до -3,66% между моделированными и экспериментальными значениями. Области 2 и 3 в столбце вид колебаний номер 234 также показывают отклонения. Для тонкой настройки модуль 120 частоты возбуждения тактильного преобразователя может принимать значения, полученные экспериментально, когда это возможно. Устройство может быть обеспечено ​​на сборочной линии в короткий период времени и, используя отвод к различным областям устройства чувствительного к касанию, может быть способно к тонкой настройке алгоритма отображения поверхности модуля 120 частоты возбуждения тактильного преобразователя для возбуждения отдельных тактильных преобразователей различными частотами и/или фазами на основе индивидуализированного набора значений частоты возбуждения. Тонкая настройка может обеспечить оптимизированный тактильный отклик.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую вариант воплощения процесса линии сборки для настройки схемы тактильного возбуждения. В начале 350 собранное полностью устройство 100 (см. Фиг. 1), такое как устройство 352 мобильной связи, монтируется 354 на приспособление для анализа методом нормальных волн для определения собственных частот и форм колебаний устройства. Преобразователи располагаются 356 на местах с большим числом движений для видов колебаний. Схема тактильного возбуждения, включающая в себя по меньшей мере один модуль 120, может быть настроена 358, и процесс может быть завершен 360.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей вариант воплощения способа устройства 100, чувствительного к касанию (см. Фиг. 1), где в начале 370 пользователь нажимает 372 определенную область на устройстве, чувствительном к касанию. Чувствительная пленка 104 распознает 374 местоположение нажатия и посылает сигнал на схему тактильного возбуждения. Процесс отображения поверхности модуля 120 частоты возбуждения тактильного преобразователя выбирает собственную частоту и фазу, чтобы возбудить область/участок касания и процесс может быть завершен 378.

Для дополнительного усиления отклика, во время разработки изделия, преобразователи могут быть оптимально расположены так, чтобы они были размещены в областях с большим движением видов колебаний/собственных частот, которые должны их возбуждать. На основе моделирования и/или эксперимента преобразователи 106, 108, 110 и 112 (см. фиг. 1) могут быть размещены на точках большого перемещения видов колебаний (избегая узловых расположений) и выборочно возбуждаться различными фазными импульсами, которые могут существенно усилить возбуждение видов колебаний и повысить отклик (амплитуду) и равномерность тактильного восприятия устройства, чувствительного к касанию. Преобразователи размещены в выбранных областях на устройстве 100, чувствительном к касанию, что может увеличить тактильный отклик. В одном из вариантов воплощения преобразователи могут быть размещены оптимально, а не покрывая всей поверхности, и, следовательно, могут сократить потребление энергии батареи при одновременном увеличении тактильного ощущения. Таким образом, изделие может быть настроено так, что тактильный отклик на экране для ввода касанием или клавиатуре будет равномерным.

Это раскрытие предназначено для пояснения создания и использования различных вариантов воплощения в соответствии с технологией, а не для их ограничения, в объеме и сущности. Вышеприведенное описание не является исчерпывающим или ограниченным определенными раскрытыми формами. В рамках вышеизложенной идеи возможны модификации и изменения. Вариант(ы) воплощения(ий) был выбран и описан для предоставления лучшей иллюстрации принципа описанной технологии и ее практического применения, а также обеспечения возможности специалисту в данной области техники использовать эту технологию в различных вариантах воплощения и с различными изменениями, которые подходят для конкретного рассмотренного использования. Все эти модификации и изменения находятся в пределах объема изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения, а также может быть изменен во время рассмотрения этой заявки на выдачу патента, и все их эквиваленты интерпретируются в соответствии с объемом, в котором они четко, законно и справедливо определены.

Изобретение относится к устройствам ввода. Технический результат заключается в обеспечении равномерного тактильного отклика. Устройство содержит модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя, связанный с контроллером и сконфигурированный с возможностью приема ввода касанием от одной из множества областей слоя, чувствительного к касанию, и вывода одного из множества сигналов частоты возбуждения тактильных преобразователей в зависимости от области, из которой модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя принял ввод касанием, обеспечивая согласование тактильного отклика в устройстве, чувствительном к касанию. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ обеспечения согласованности тактильного отклика чувствительного к касанию устройства, причем способ содержит этапы, на которых:
определяют собственные частотные характеристики по меньшей мере первой области и по меньшей мере второй области чувствительного к касанию устройства посредством выполнения анализа методом нормальных волн в отношении чувствительного к касанию устройства для генерирования набора значений частоты возбуждения для упомянутой по меньшей мере первой области и упомянутой по меньшей мере второй области;
принимают ввод касанием в упомянутую по меньшей мере первую область чувствительного к касанию устройства;
определяют сигнал первой частоты возбуждения на основании собственной частотной характеристики упомянутой по меньшей мере первой области;
выводят упомянутый сигнал первой частоты возбуждения к одному или более тактильным преобразователям чувствительного к касанию устройства;
принимают ввод касанием в упомянутую по меньшей мере вторую область чувствительного к касанию устройства;
определяют сигнал второй частоты возбуждения на основании определенной собственной частотной характеристики упомянутой по меньшей мере второй области; и
выводят сигнал второй частоты возбуждения к одному или более тактильным преобразователям чувствительного к касанию устройства.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
возбуждают один или более тактильных преобразователей чувствительного к касанию устройства на упомянутой первой частоте возбуждения; и
возбуждают один или более тактильных преобразователей чувствительного к касанию устройства на упомянутой второй частоте возбуждения.

3. Способ по п.1, в котором способ является способом множества чувствительных к касанию устройств, причем способ каждого из упомянутого множества чувствительных к касанию устройств, содержит этапы, на которых:
принимают стандартизированный набор значений частоты возбуждения; и
сохраняют стандартизированный набор значений частоты возбуждения.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
определяют собственные частотные характеристики различных областей чувствительного к касанию устройства посредством выполнения анализа методом нормальных волн в отношении индивидуального блока чувствительного к касанию устройства для генерирования индивидуализированного набора значений частоты возбуждения.

5. Способ по п.4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
принимают индивидуализированный набор значений частоты возбуждения; и
сохраняют индивидуализированный набор значений частоты возбуждения.

6. Чувствительное к касанию устройство, содержащее:
контроллер, сконфигурированный с возможностью определения собственных частотных характеристик множества областей чувствительного к касанию устройства посредством выполнения анализа методом нормальных волн в отношении чувствительного к касанию устройства для генерирования набора значений частоты возбуждения;
память на связи с контроллером;
чувствительный к касанию слой, имеющий упомянутое множество областей, причем чувствительный к касанию слой на связи с контроллером;
один или более тактильных преобразователей, проксимальных к чувствительному к касанию слою, на связи с контроллером; и
модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя, сохраненный посредством памяти и на связи с контроллером, причем модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя сконфигурирован с возможностью приема ввода касанием с одной из упомянутого множества областей чувствительного к касанию слоя и вывода одного из множества сигналов частоты возбуждения тактильного преобразователя, основываясь на области, с которой модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя принял ввод касанием, и на основании собственной частотной характеристики области.

7. Устройство п.6, в котором упомянутое множество областей чувствительного к касанию слоя включает в себя по меньшей мере первую область, имеющую первую собственную частотную характеристику, и вторую область, имеющую вторую собственную частотную характеристику.

8. Устройство по п.7, в котором на основании вывода модуля частоты возбуждения тактильного преобразователя контроллер сконфигурирован с возможностью доставки сигнала первой частоты возбуждения тактильного преобразователя к одному или более тактильным преобразователям и доставки сигнала второй частоты возбуждения тактильного преобразователя к одному или более тактильным преобразователям.

9. Устройство п. 6, в котором чувствительный к касанию слой является резистивным или емкостным.

10. Устройство п.6, в котором тактильный преобразователь является пьезоэлектрическим элементом.

11. Устройство п.6, в котором чувствительное к касанию устройство является клавишной панелью.

12. Устройство п.6, в котором чувствительное к касанию устройство является воспринимающим касание экраном.

13. Чувствительное к касанию устройство, содержащее:
контроллер, сконфигурированный с возможностью определения собственных частотных характеристик по меньшей мере первой области и по меньшей мере второй области чувствительного к касанию устройства посредством выполнения анализа методом нормальных волн в отношении чувствительного к касанию устройства для генерирования набора значений частоты возбуждения для упомянутой по меньшей мере первой области и упомянутой по меньшей мере второй области;
память на связи с контроллером;
чувствительный к касанию слой, имеющий множество областей, причем чувствительный к касанию слой на связи с контроллером;
один или более тактильных преобразователей, проксимальных к чувствительному к касанию слою, на связи с контроллером; и
модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя, сохраненный посредством памяти и на связи с контроллером, причем модуль частоты возбуждения тактильного преобразователя сконфигурирован с возможностью:
приема первого ввода касанием упомянутой по меньшей мере первой области чувствительного к касанию устройства;
определения сигнала первой частоты возбуждения на основании собственной частотной характеристики упомянутой по меньшей мере первой области;
вывода упомянутого сигнала первой частоты возбуждения, который должен быть доставлен через контроллер к одному или более тактильному преобразователю чувствительного к касанию устройства;
приема второго ввода касанием упомянутой по меньшей мере второй области чувствительного к касанию устройства; и
определения сигнала второй частоты возбуждения на основании собственной частотной характеристики упомянутой по меньшей мере второй области;
вывода упомянутого сигнала второй частоты возбуждения, который должен быть доставлен через контроллер к одному или более тактильным преобразователям чувствительного к касанию устройства.

14. Устройство п.13, дополнительно содержащее:
схему для возбуждения одного или более тактильных преобразователей чувствительного к касанию устройства на первой частоте возбуждения, основываясь на сигнале первой частоты возбуждения; и
схему для возбуждения одного или более тактильных преобразователей чувствительного к касанию устройства на второй частоте возбуждения, основываясь на сигнале второй частоты возбуждения.

15. Устройство п.13, в котором чувствительный к касанию слой является резистивным или емкостным.

16. Устройство п.13, в котором тактильный преобразователь является пьезоэлектрическим элементом.

17. Устройство п.13, в котором чувствительное к касанию устройство является клавишной панелью.

18. Устройство п.13, в котором чувствительное к касанию устройство является воспринимающим касание экраном.