Устройство и способ для обеспечения тактильной и звуковой обратной связи в сенсорном пользовательском интерфейсе Российский патент 2019 года по МПК G06F3/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к дисплейному устройству, обеспечивающему функции динамика. Кроме того, изобретение относится к дисплейному устройству, обеспечивающему функции динамика для использования в мобильных устройствах, но не ограничивается этим.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многие портативные устройства, например, мобильные телефоны, оборудованы дисплеем, таким как стеклянный или пластмассовый экран, для предоставления информации пользователю. Кроме того, такие экраны теперь обычно используются в качестве сенсорного устройства ввода. Использование сенсорного устройства ввода совместно с дисплеем обеспечивает преимущество в сравнении с механической клавиатурой, поскольку такой дисплей может отображать ряд различных сигналов ввода в зависимости от режима работы устройства. Например, в первом режиме работы дисплей может обеспечивать ввод номера телефона путем отображения простой цифровой клавиатуры, а во втором режиме дисплей может обеспечивать ввод текста путем отображения алфавитно-цифровой конфигурации дисплея, например, моделирующей расположение клавиш в стандарте клавиатуре QWERTY.

Однако недостатком ввода с использованием таких сенсорных экранов по сравнению с механическими клавишами является то, что пользователь не ощущает обычного ожидаемого щелчка или механической обратной связи от клавиши, указывающей, что ввод был обнаружен.

Для преодоления этого недостатка была предпринята попытка механического или звукового моделирования нажатия клавиши.

Такая обратная связь известна как тактильная обратная связь. Некоторые устройства с сенсорными экранами снабжают тактильной обратной связью, другими словами, когда пользователь касается экрана и это касание обнаружено, для обеспечения вибрации всего устройства (а также предоставления звукового сигнала, соответствующего нажатию клавиши) используют обыкновенную вибрацию, такую, какая обычно создается динамиком в устройстве. В других устройствах используется смещенная масса, чтобы производить вибрацию устройства, когда это устройство обнаруживает, что пользователь коснулся экрана. Однако эти тактильные устройства сами по себе создают проблемы, поскольку для их работы требуется значительный ток, необходимый для генерации значительной силы обратной связи. В общем случае это происходит потому, что для устройства часто требуется, чтобы переднее окно было расположено или жестко установлено на окружающей рамке или присоединено так, чтобы значительно демпфировать силу, генерируемую приводом, до того, как она приложена.

Например, часть переднего окна дисплея, сенсорный интерфейс и пенопластовая прокладка могут быть жестко или неподвижно связаны с рамкой посредством зажима, который прикреплен к рамке клеем. Аналогично, часть переднего окна дисплея и сенсорный интерфейс могут быть установлены относительно корпуса с помощью пенопластовой прокладки и зажима. Для предотвращения попадания пыли и другого материала на чувствительную внутреннюю электрическую схему и механические части устройства, пенопластовая прокладка может быть выполнена так, чтобы герметизировать все промежутки между корпусом и передним окном/датчиком касания. Эти пенопластовые прокладки способствуют жесткому креплению датчика и переднего окна (особенно под давлением), и поэтому для генерации силы обратной связи, обнаруживаемой пользователем, может потребоваться подача к приводу значительного тока. Кроме того, пенопластовые прокладки очень чувствительны к механическим допускам, и во время сжатия создают дополнительную силу, которая действует против силы обратной связи от привода.

Кроме того, в таких устройствах, как правило, используются также электроакустические преобразователи для генерации звукового сигнала при работе с использованием наушников и в режиме «свободные руки», а также сигналов тревоги. Используемая конфигурация динамического громкоговорителя с подвижной катушкой обычно относительно велика по сравнению с объемом внутри устройства и требует специальных методов обработки сигнала для достижения приемлемой звуковой частотной характеристики. Кроме того, использование преобразователей с подвижной катушкой может привести к попаданию загрязняющих веществ, таких как небольшие частицы железа, во внутренний объем устройства и также через отверстия, обеспечивающие передачу акустической волны из динамика во внешнюю среду. Эти загрязняющие вещества могут вызвать искажения и повреждения динамика, значительно уменьшающие срок службы устройства.

Настоящее изобретение основано на том, что наличие гибкой мембраны, соединяющей дисплей с крышкой или основным корпусом устройства и способной к передаче силы, создаваемой приводом, к пользователю посредством изгиба и не слишком ослабляющей силу, может обеспечивать как физическую, так и механическую поддержку дисплея, не ограничивая его функций по созданию тактильной или осязательной обратной связи и функций динамика.

Целью по меньшей мере некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения является решение одной или более вышеуказанных проблем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из аспектов предложено устройство, содержащее: первую часть, образующую по меньшей мере часть корпуса устройства; вторую часть, образующую по меньшей мере часть дисплея устройства; гибкую мембрану, соединенную в первой области контакта с первой частью и во второй области контакта со второй частью; и привод, связанный со второй частью и выполненный с возможностью приложения силы ко второй части для обеспечения по существу поступательного перемещения второй части.

Первая часть может содержать: часть корпуса и часть рамки, при этом первая область контакта гибкой мембраны закреплена между частью корпуса и частью рамки.

Вторая часть может содержать: слой переднего окна; по меньшей мере один слой дисплея и по меньшей мере один слой сенсорного интерфейса.

Вторая область контакта гибкой мембраны может быть выполнена с возможностью присоединения по меньшей мере одним из следующих средств: между двумя слоями из слоя переднего окна, по меньшей мере одного слоя дисплея и по меньшей мере одного слоя сенсорного интерфейса; между двумя слоями дисплея; и между двумя слоями сенсорного интерфейса.

Гибкая мембрана может содержать по меньшей мере часть одного из слоев дисплея и одного из слоев сенсорного интерфейса.

Гибкая мембрана может содержать кольцо подвески, расположенное в углублении в первой части, при этом кольцо подвески и углубление формируют первую область контакта.

Привод может быть соединен с первой частью посредством жесткого соединения.

Привод может представлять собой по меньшей мере одно из следующего: пьезоэлектрический привод; динамический привод со смещенной массой; привод с подвижной катушкой и привод с подвижным магнитом.

Гибкая мембрана или вторая часть может быть конфигурирована для генерации звуковых волн в ответ на приложение силы.

Гибкая мембрана может содержать по меньшей мере одно из следующего: эластомер; силиконовую фольгу; полиэфирную полиэтилентерефталатную (PET) пленку и поликарбонатную пленку.

Толщина гибкой мембраны может находиться по существу в диапазоне от 0,01 мм до 1 мм.

Гибкая мембрана может быть соединена по меньшей мере с первой частью или второй частью с помощью слоя оптически прозрачного клея.

Устройство может дополнительно содержать демпфер, установленный между приводом и второй частью, для преобразования изгибающего момента привода по существу в поступательное перемещение второй части.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен способ функционирования устройства, содержащего первую часть, образующую по меньшей мере часть корпуса устройства, и вторую частью, образующую по меньшей мере часть дисплея устройства, включающий: присоединение первой части ко второй части посредством гибкой мембраны, прикрепленной в первой области контакта к первой части и во второй области контакта ко второй части, и присоединение привода ко второй части для приложения ко второй части силы для обеспечения по существу поступательного перемещения второй части.

Первая часть может содержать часть корпуса и часть рамки, при этом присоединение гибкой мембраны в первой области контакта может включать прикрепление гибкой мембраны между частью корпуса и частью рамки.

Вторая часть может содержать слой переднего окна, по меньшей мере один слой дисплея и по меньшей мере один слой сенсорного интерфейса, а присоединение гибкой мембраны во второй области контакта может включать присоединение гибкой мембраны по меньшей мере одним из следующих путей: между двумя слоями из слоя переднего окна, по меньшей мере одного слоя дисплея и по меньшей мере одного слоя сенсорного интерфейса; между двумя слоями дисплея; и между двумя слоями сенсорного интерфейса.

Способ может дополнительно включать генерацию звуковых волн в ответ на приложение силы.

Способ может дополнительно включать присоединение гибкой мембраны к первой части или второй части посредством слоя оптически прозрачного клея.

Присоединение привода ко второй части для приложения силы ко второй части для обеспечения по существу поступательного перемещения второй части может включать преобразование изгибающего момента, создаваемого приводом, в по существу поступательное перемещение.

Способ может дополнительно включать присоединение привода к первой части посредством жесткого соединения.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложено устройство, содержащее: средство, формирующее корпус; средство отображения; средство соединения для гибкого присоединения первой части ко второй части; и приводное средство, соединенное со второй частью и обеспечивающее приложение силы к средству отображения для обеспечения по существу поступательного перемещения средства отображения.

Средство, формирующее корпус, может содержать: часть корпуса и часть рамки, при этом первая область контакта гибкой мембраны закреплена между частью корпуса и частью рамки.

Средство отображения может содержать: слой переднего окна; по меньшей мере один слой дисплея; и по меньшей мере один слой сенсорного интерфейса.

Средство соединения может присоединяться к средству отображения по меньшей мере одним из следующих путей: между двумя слоями из слоя переднего окна, по меньшей мере одного слоя дисплея и по меньшей мере одного слоя сенсорного интерфейса; между двумя слоями дисплея и между двумя слоями сенсорного интерфейса.

Средство соединения может содержать по меньшей мере часть одного из слоев дисплея и одного из слоев сенсорного интерфейса.

Средство соединения может включать кольцо подвески, установленное в углублении средства, формирующего корпус, при этом кольцо подвески и углубление формируют жесткое соединение.

Приводное средство может быть дополнительно соединено с первой частью посредством жесткого соединения.

Приводное средство может представлять собой по меньшей мере одно из следующего: пьезоэлектрический привод; динамический привод со смещенной массой; привод с подвижной катушкой и привод с подвижным магнитом.

Средство соединения или средство отображения может генерировать звуковые волны в ответ на приложение силы.

Средство соединения может содержать гибкую мембрану по меньшей мере из одного из следующих материалов: эластомер; силиконовая фольга; полиэфирная полиэтилентерефталатная (PET) пленка и поликарбонатная пленка.

Толщина гибкой мембраны может находиться по существу в диапазоне от 0,01 мм до 1 мм.

Гибкая мембрана может быть соединена с первой частью или второй частью с помощью слоя оптически прозрачного клея.

Устройство может дополнительно содержать демпфирующее средство, установленное между приводным средством и средством отображения, для преобразования изгибающего момента привода в по существу поступательное перемещение второй части.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения далее будут сделаны ссылки, только в качестве примера, на сопровождающие чертежи, где:

на фиг. 1 схематично показано устройство, подходящее для использования в нем вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 схематично показано вертикальное сечение с пространственным разнесением деталей примера топологии устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 схематично показана ортогональная проекция с пространственным разнесением деталей примера топологии устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения с демонстрацией дополнительных деталей;

на фиг. 4 схематично показана ортогональная проекция сечения примера топологии устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 более подробно показана схематическая изометрическая проекция частей примера топологии;

на фиг. 6 более подробно показана еще одна схематическая изометрическая проекция частей примера топологии;

на фиг. 7 схематично показано еще одно сечение примера топологии устройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 8 показана часть еще одного схематического сечения примера топологии устройства, показанного на фиг. 7;

на фиг. 9 показано функционирование схематического сечения примера топологии, показанного на фиг. 7, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, и

на фиг. 10 показана частотная характеристика для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В заявке описаны устройство и способы конструирования устройства, подходящего для создания сенсорных экранов, способных обеспечивать большую интерактивность для пользователя и генерацию звука с помощью такого экрана. Таким образом, как раскрыто далее в вариантах осуществления настоящего изобретения, использование гибкой мембраны для соединения дисплея с крышкой или корпусом позволяет осуществить по существу линейное перемещение дисплея. Линейное перемещение дисплея вместо его изгибания значительно улучшает тактильные ощущения пользователя и генерирует звуковые волны, что позволяет заменить наушники или динамик. Создание такого дисплейного модуля и некоторые примеры его осуществления внутри устройства описаны ниже.

На фиг. 1 показана блок-схема примера электронного устройства или оборудования 10, в котором могут быть реализованы варианты осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 представляет собой вариант осуществления настоящего изобретения, который обеспечивает улучшенную тактильную обратную связь и генерацию звука.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 10 представляет собой мобильный терминал, мобильный телефон или пользовательское оборудование для работы в системе беспроводной связи. В других вариантах осуществления настоящего изобретения электронное устройство представляет собой любое подходящее электронное устройство, обеспечивающее воспроизведение изображения, например, цифровой фотоаппарат, портативный аудиоплеер (mp3-плеер), портативный видеоплеер (mp4-плеер). В других вариантах осуществления настоящего изобретения это устройство может быть любым подходящим электронным устройством с сенсорным интерфейсом (которое может отображать или не отображать информацию), например, сенсорным экраном или сенсорной панелью, обеспечивающими обратную связь, когда пользователь касается сенсорного экрана или сенсорной панели. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сенсорная панель может быть сенсорной клавиатурой, которая в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может не иметь на себе никакой маркировки, а в других вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь физическую маркировку или обозначения на переднем окне. Примером такого датчика касаний может быть сенсорный пользовательский интерфейс, заменяющий клавиатуру в банкоматах, в которых не требуется экран под передним окном, проецирующий изображение. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения пользователь может быть уведомлен относительно того, где следует произвести касание, посредством физического идентификатора, такого как приподнятый профиль, или печатный слой, который может быть подсвечен световодом.

Устройство 10 содержит модуль сенсорного ввода или пользовательский интерфейс 11, который связан с процессором 15. Процессор 15 дополнительно связан с дисплеем 12. Кроме того, процессор 15 связан с приемопередатчиком (TX/RX) 13 и с памятью 16.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модуль 11 сенсорного ввода и/или дисплей 12 являются отдельными или выполнены с возможностью отделения от электронного устройства, а процессор принимает сигналы из модуля 11 сенсорного ввода и/или передает сигналы в дисплей 12 через приемопередатчик 13 или другой подходящий интерфейс. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модуль 11 сенсорного ввода и дисплей 12 представляют собой части одного и того же компонента. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения модуль 11 сенсорного ввода и дисплей 12 могут упоминаться как часть дисплея или часть сенсорного дисплея.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения процессор 15 может выполнять различные программные коды. Выполняемые программные коды в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут включать такие процедуры, как код обработки сенсорного цифрового входного сигнала или код конфигурации, которые обнаруживают и обрабатывают входные сигналы модуля сенсорного ввода; коды обработки выводимого изображения и коды взаимодействия, которые генерируют данные, которые будут переданы для генерации изображения на дисплее, например, на основе обнаруженного входного сигнала, или коды обработки команд привода, которые приводят к генерации сигнала привода для управления работой привода. Выполняемые программные коды в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут храниться, например, в памяти 16, а более конкретно, в разделе 17 программного кода в памяти 16, откуда при необходимости могут быть извлечены процессором 15.

Память 16 в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может также содержать раздел 18 для хранения данных, например, данных, которые обработаны в соответствии с приложением, например, данные для отображения информации.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модуль 11 сенсорного ввода может обеспечивать любую подходящую технологию интерфейса сенсорного экрана. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения интерфейс сенсорного экрана может содержать емкостный датчик, чувствительный к наличию пальца над интерфейсом сенсорного экрана или на нем. Емкостный датчик может содержать изолятор (например, стекло или пластмассу), покрытый прозрачным проводником (например, оксидом индия и олова, indium tin oxide, ITO). Поскольку человеческое тело также является проводником, касание поверхности экрана приводит к искажению локального электростатического поля, которое можно измерить как изменение емкости. Для определения местоположения касания можно использовать любую подходящую технологию. Это местоположение может быть передано в процессор, который может вычислить, как касание пользователя связано с устройством. Изолятор предохраняет проводящий слой от грязи, пыли или следов от пальца.

В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения модуль сенсорного ввода может быть резисторным датчиком, содержащим несколько слоев, два из которых представляют собой тонкие металлические электропроводящие слои, разделенные узким промежутком. Когда объект, например палец, надавливает на точку на наружной поверхности панели, два металлических слоя в этой точке соприкасаются; при этом панель ведет себя как пара делителей напряжения со связанными выходами. Поэтому такое физическое изменение вызывает изменение электрического тока, которое регистрируется как событие касания и передается в процессор для обработки.

В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения модуль сенсорного ввода может дополнительно определять касание с использованием таких технологий, как визуальное обнаружение, например, с помощью камеры, расположенной или под поверхностью или над поверхностью и регистрирующей положение пальца или касающегося объекта, обнаружение изменения емкости, обнаружение с помощью инфракрасного излучения, обнаружение поверхностных звуковых волн, технология распространения сигнала, распознавание звукового импульса.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 10 способно обеспечить указанную технологию обработки по меньшей мере частично в аппаратных средствах, другими словами обработка, выполняемая процессором 15, может быть осуществлена, по меньшей мере частично, в аппаратных средствах без необходимости в программном обеспечении или встроенных программах для управления этими аппаратными средствами.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приемопередатчик 13 обеспечивает связь с другими электронными устройствами, например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения через сеть беспроводной связи.

Дисплей 12 может включать любую подходящую технологию отображения. Например, элемент дисплея может быть расположен ниже модуля сенсорного ввода и проецировать через модуль сенсорного ввода изображение, которое будет рассматриваться пользователем. Дисплей 12 может использовать любую подходящую технологию отображения, такую как жидкокристаллический дисплей (LCD), светодиоды (LED), органические светодиоды (OLED), плазменные ячейки отображения, дисплей с полевой эмиссией (FED), дисплей с электронной эмиссией за счет поверхностной проводимости (SED) и электрофоретический дисплей (также известный как электронная бумага или дисплей с электронными чернилами). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в дисплее 12 используется одна из технологий отображения с использованием световодов, ведущих к окну экрана. Как сказано выше, дисплей 12 в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть выполнен как физически неподвижный дисплей. Например, дисплей может быть физической картинкой или маркировкой на переднем окне. В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения дисплей может быть расположен на уровне, физически отличном от остальной части поверхности, например, в виде выпуклых или утопленных меток на переднем окне. В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения дисплей может быть печатным слоем, освещаемым световодом, расположенным под передним окном.

На фиг. 2 и 3 показаны примеры устройств согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения с пространственным разнесением деталей. Кроме того, на фиг. 4 показан пример устройства в сборе. Устройство 10 может содержать, часть 311 корпуса или внешнюю рамку, которая может быть выполнена из любого подходящего материала и обеспечивает конструкцию, к которой могут быть присоединены другие компоненты и/или которая способна защитить другие компоненты от повреждения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения часть 311 корпуса может иметь внутреннюю поверхность, на которой установлены внутренние компоненты, и наружную поверхность, на которой установлены внешние компоненты и которая обращена к этим элементам. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения внутренняя поверхность и наружная поверхность связаны с использованием желобка или канавки, что обеспечивает более плавное соединение. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения плавное соединение уменьшает вероятность повреждения других компонентов.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 10 содержит батарею 309. Батарея 309 может быть любым подходящим средством генерации электроэнергии и может использовать любую подходящую технологию хранения или генерирования электрического заряда, например, но не исключительно, литиевые элементы, топливные элементы, солнечный элемент или комбинацию подходящих технологий. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения батарея 309 является перезаряжающейся или пополняемой и связана через порт в части 311 корпуса для обеспечения возможности соединения с зарядным устройством, например, имеется разъем для подключения зарядного устройства для подачи мощности для подзарядки батареи 309. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения батарея 309 расположена в пределах части 311 корпуса. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в части 311 корпуса могут иметься литые опоры или другое средство установки, расположенное на внутренней поверхности и предназначенное для установки батареи в требуемом месте.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в устройстве 10 дополнительно используется печатная плата (printed wiring board, PWB) 307. Печатная плата 307 обеспечивает подходящую конструкцию для размещения электрических компонентов. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения процессор 15, приемопередатчик 13 и память 16, показанные на фиг. 1, могут быть расположены на печатной плате. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться печатная плата 307 с несколькими слоями. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения печатная плата 307 может быть заменена более современной печатной платой (printed circuit board, РСВ) или платой для поверхностного монтажа, позволяющей устанавливать на ней электрические компоненты. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения печатная плата 307 соединена с батареей 309, в результате чего батарея 309 обеспечивает подачу питания на печатную плату 307 для работы электрических компонентов на ней. В примере, показанном на фиг. 2-4, печатная плата расположена над батареей и внутри части 311 корпуса. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в части 311 корпуса могут быть использованы литые опоры или другое средство установки, расположенное на внутренней поверхности и предназначенное для установки печатной платы в нужное место.

Устройство 10 также содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический привод 305. В примере, показанном на фиг. 2, в устройстве используется первый пьезоэлектрический привод 305, расположенный на одном конце части 311 корпуса, и второй пьезоэлектрический привод 305, расположенный на противоположном конце части 311 корпуса. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пьезоэлектрический привод 305 через печатную плату 307 присоединен к батарее 309 и создает физический момент или силу, когда через пьезоэлектрический привод 305 проходит ток.

Кроме того, как видно на фиг. 4, каждый пьезоэлектрический привод 305 в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть расположен в пределах корпуса во внутреннем углублении 511, которое принимает пьезоэлектрический привод 305. Внутреннее углубление 511 выполнено так, что оно удерживает любой конец пьезоэлектрического привода 305 на месте, при этом в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, когда пьезоэлектрический привод 305 работает, концы пьезоэлектрического привода представляют собой фиксированные узлы. Кроме того, как показано на фиг. 4, пьезоэлектрический привод 305 в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения подвешен на каждом из концов с помощью углубления 511 в части 311 корпуса так, что при приложении электрического тока пьезоэлектрический привод 305 сгибается и может производить толчок в корпус, таким образом создавая перемещение вперед-назад в направлении дисплея. Другими словами, если дисплей находится в плоскости, определяемой осями X-Y, запуск пьезоэлектрического привода приводит к созданию силы в направлении Z. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения между пьезоэлектрическим приводом 305 и печатной платой 307 образуется соответствующий воздушный зазор, чтобы предотвратить ограничение возбуждения пьезоэлектрического привода 305.

Хотя в следующих примерах описано использование пьезоэлектрического привода 305, необходимо понимать, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения может быть осуществлен любой подходящий привод, способный генерировать поступательную силу, действующую на дисплей. Например, в некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения для создания такой силы можно использовать смещенную массу. В последующих примерах такую силу может генерировать подвижная катушка или привод с подвижным магнитом.

В некоторых дополнительных вариантах осуществления настоящего изобретения дисплей может непосредственно испытывать воздействие силы, которая передается из пьезоэлектрического привода в узел 304 дисплея, так чтобы обеспечивалось плоское движение узла дисплея. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пьезоэлектрический привод выполнен с соответствующим утолщением в центральной части, обеспечивающим выступ, посредством которого сила может быть передана в дисплей.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пьезоэлектрический привод 305 дополнительно соединен с помощью проводящей платы 219 для поверхностного монтажа (surface mounted technology, SMT) с печатной платой (PWB), что обеспечивает электрическое соединение между пьезоэлектрическим приводом 305 и печатной платой 307.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 10 может содержать резиновый силовой контакт 501. Резиновый силовой контакт расположен на пьезоэлектрическом приводе 305 или находится с ним в контакте приблизительно на середине длины привода и преобразует сгибающее перемещение пьезоэлектрического привода в линейное или плоское перемещение узла дисплея. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения резиновый силовой контакт 501 может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как натуральный каучук, синтетический каучук или пластмасса, которые способны передавать силу в некотором направлении. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения резиновый силовой контакт 501 может обеспечивать некоторую степень амортизации или демпфирования силы, действующей между пьезоэлектрическим приводом 305 и дисплеем, предотвращая воздействие на дисплей удара и/или возникновение повреждения при работе пьезоэлектрического привода 305. Поэтому резиновый силовой контакт 501 или другое средство демпфирования силы в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способно посредством демпфирования силы уменьшить изгибающий момент, испытываемый дисплеем.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 10 может содержать дисплей 304 или узел дисплея. Дисплей 304 может быть выполнен по любой подходящей технологии дисплеев, как описано выше.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в дисплее 304 используется гибкая мембрана или плоская подвесная мембрана 507. Пример, показанный на фиг. 4, показывает, что гибкая мембрана, расположена в контакте или по существу в контакте с резиновым силовым контактом и подвешена по меньшей мере частично по периферии гибкой мембраны 507 между частью 301 рамки и частью 311 корпуса. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 4, гибкая мембрана 507 установлена на периферии мембраны между частью 311 корпуса и частью 301 рамки и установлена с помощью кольца 509 подвески, прикрепленного к гибкой мембране 507 и расположенного в пределах углубления 513 кольца подвески, выполненного на внутренней поверхности части 311 корпуса. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения кольцо 509 подвески может быть выполнено по существу как утолщение на гибкой мембране 507.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения внутренняя поверхность части 311 корпуса может быть присоединена к гибкой мембране 507 посредством клейкого слоя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения клейкий слой простирается вне статической области контакта между внутренней поверхностью части 311 корпуса и гибкой мембраной 507, обеспечивая дополнительную защиту в любой динамической области контакта между внутренней поверхностью части 311 корпуса и гибкой мембраной 507. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 может быть изготовлена из эластомера. Эластомер в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может представлять собой любую подходящую пленку или фольгу. Например, подходящая пленка или фольга в различных вариантах осуществления настоящего изобретения может представлять собой полиэтилентерефталатную (polyethylene terephthalate, PET) пленку, поликарбонатную (polycarbonate, PC) фольгу или силиконовую фольгу.

В таких вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 может, кроме того, быть прикреплена посредством дополнительного клейкого слоя к поверхности части 301 рамки. Таким образом, в этих вариантах осуществления настоящего изобретения часть 311 корпуса и часть 301 рамки поддерживают по меньшей мере часть гибкой мембраны 211. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения соединение между поверхностями части 311 корпуса и части 301 рамки формируется с желобком или канавкой, чтобы сделать соединение более плавным по аналогичной причине, как было описано выше при описании защиты мембраны, хотя мембрана является динамической. Аналогично, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительный клейкий слой может простираться вне статической области контакта и обеспечивать дополнительную защиту в любой динамической области контакта.

Гибкая мембрана 507 может быть изготовлена из полиэфирной полиэтилентерефталатной (PET) пленки. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка может быть двухосно-ориентированным полиэтилентерефталатом, который может использоваться из-за его высокой прочности на растяжение, химической стойкости и способности сохранять размеры, прозрачности, а также электроизолирующих свойств. Слой гибкой мембраны из полиэтилентерефталата в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь толщину приблизительно от 0,01 мм до 1 мм, поскольку такая толщина, как показано, обеспечивает гибкость в ответ на силовое воздействие пользователя и привода, а также имеет достаточный предел прочности на растяжение, чтобы не сломаться под воздействием такой силы. Гибкая мембрана 211 из полиэтилентерефталата может быть изготовлена с помощью любого подходящего средства. Например, слой полиэтилентерефталата может быть изготовлен посредством экструзии на охлаждающий валик, что переводит материал в аморфное состояние. Кроме того, слой гибкой мембраны из полиэтилентерефталата в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть изготовлен способом, при котором кристаллиты растут быстро, но достигают границ соседних кристаллитов и остаются меньше, чем длина волны видимого света, при этом создается пленка, обладающая превосходной прозрачностью.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения узел дисплея может дополнительно содержать элемент 505 дисплея. Элемент 505 дисплея в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может содержать массив статического дисплея, расположенный ниже переднего окна 303 и проецируемый пользователю через переднее окно 303.

Графический слой может содержать любой подходящий материал для блокировки проецируемого света. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения графический слой может иметь толщину приблизительно от 0,05 до 0,07 мм. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения графический слой может быть напечатан прямо на нижнюю сторону переднего окна 303. В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых, например, элемент 505 дисплея представляет собой динамический дисплей, графический слой может содержать любой подходящий материал, обеспечивающий управляемое и селективное проецирование света, например, элемент жидкокристаллического дисплея и слой цветового фильтра, электронные чернила и т.д.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения графический слой может быть соединен с гибкой мембраной 507 посредством слоя из оптически прозрачного клея (optically clear adhesive, ОСА). Слой оптически прозрачного клея может иметь толщину приблизительно от 0,025 мм до 0,05 мм и может быть выполнен из того же материала, как и другие слои оптически прозрачного клея.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения массив статического дисплея также может содержать графический слой, который может быть связан с передним окном 303 посредством первого слоя оптически прозрачного клея (ОСА). Первый слой оптически прозрачного клея может иметь толщину приблизительно от 0,025 мм до 0,05 мм и быть любым подходящим материалом ОСА.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения узел 304 дисплея дополнительно содержит датчик 503 касаний, например, емкостный датчик касаний, расположенный над элементом 505 дисплея.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения емкостный датчик касаний содержит несколько слоев. Слои в емкостном датчике касаний могут содержать по меньшей мере один слой оксида олова и индия (ITO) на слое PET и защитный слой PET с жестким покрытием. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый слой может быть прикреплен к соседним слоям при помощи оптически прозрачного клея с формированием многослойной конструкции.

Например, элемент 505 дисплея в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть связанным посредством второго слоя оптически прозрачного клея (ОСА) с первым слоем легированного оловом оксида индия (ITO) на полиэтилентерефталате (PET). Второй слой оптически прозрачного клея в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь толщину приблизительно от 0,025 мм до 0,05 мм.

Первый слой легированного оловом оксида индия (ITO) на полиэтилентерефталате (PET) в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения представляет собой первый из слоев емкостного сенсорного интерфейса 203. Другими словами первый слой ITO на слое PET обеспечивает наличие первого слоя, способного к обнаружению емкостной связи, производимой пальцем пользователя, когда тот касается переднего окна 303. Первый слой ITO на PET в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь толщину приблизительно от 0,05 мм до 0,2 мм.

Первый слой ITO на слое PET может быть связан со вторым слоем ITO на слое PET через третий слой оптически прозрачного клея (ОСА). Третий слой ОСА в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь толщину приблизительно от 0,025 мм до 0,05 мм.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения второй слой ITO на PET может быть дополнительно слоем для обнаружения емкостной связи, производимой пальцем пользователя, когда тот касается переднего окна 303. Второй слой ITO на слое PET в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь толщину приблизительно от 0,05 мм до 0,2 мм.

Хотя слои емкостного сенсорного интерфейса были описаны как слои ITO на слоях PET, очевидно, что слои емкостного сенсорного интерфейса могут включать любой подходящий материал, например ITO на стекле.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения дисплей содержит защитное или переднее окно 303.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения переднее окно 303 может быть изготовлено из стекла. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стекло может быть покрыто оптической (для уменьшения отблесков) или олеофобной (не позволяющей оставаться отпечаткам пальцев) пленкой, улучшающей характеристики переднего окна. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения переднее окно 303 может покрывать другие компоненты дисплея и защищать их. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения переднее окно 303, изготовленное из стекла, может иметь толщину приблизительно от 0,5 мм до 1,2 мм.

В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения переднее окно 303 может быть изготовлено из пластмассы или другого материала для защиты экрана, позволяющего другим компонентам выполнять свои функции и одновременно защищающего другие компоненты от физического или другого повреждения. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения переднее окно 303 может обеспечивать наличие диэлектрического материала между датчиком 503 касаний емкостного сенсорного интерфейса и пальцем пользователя, в то время как переднее окно 303 является также достаточно прозрачным, чтобы пользователь мог видеть любые элементы дисплея под окном.

Переднее окно 303, например показанное на фиг. 4, закрывает датчик 503 касаний, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть связано с дополнительным слоем оптически прозрачного клея.

Хотя в вышеуказанном примере датчик 503 касаний покрывает элемент 505 дисплея, который находится на гибком мембранном слое 507, очевидно, что слои могут быть переупорядочены в любой подходящей конфигурации.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в элементе 505 дисплея могут использоваться дополнительные слои, такие как световодный слой, для направления света к пользователю. Световодный слой может быть выполнен из любого материала, подходящего для передачи света от источника света (не показан) и проецирования света пользователю. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения световод может рассеивать свет, создавая более приятное изображение на дисплее.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в элемент дисплея может использоваться слой PET с жестким покрытием, который может как поддерживать, так и предохранять дисплей и/или гибкую мембрану от физического повреждения.

В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения элемент 505 дисплея не является фильтрующим дисплеем, в котором однородный (или в целом однородный) источник света фильтруется с формированием изображения, но может быть генерирующим дисплеем, например, дисплеем на светодиодах (LED) или активной матрице органических светодиодов (AMOLED).

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкий мембранный слой 507 может быть изготовлен как одна из других описанных выше пленок PET. Например, гибкая мембрана PET может быть продолжением одного из слоев ITO на PET, продолжающегося за габариты датчика касаний, что позволяет прикрепить его к корпусу. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения слой ITO на PET может, таким образом, быть как гибкой мембраной, так и быть чувствительным к изменениям емкости.

Хотя на вышеуказанных примерах показана гибкая мембрана в виде слоя PET, подразумевается, что можно использовать любой подходящий материал. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана может быть выполнена из поликарбонатного слоя. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения толщина поликарбонатного слоя, приблизительно составляющая 0,1 мм, способна обеспечить достаточную прочность на растяжение и гибкость.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 может быть ламинарной пленкой или слоем, который расположен по меньшей мере в некоторой контактной области к внутренней части, включающей по меньшей мере одно окно, датчик касаний и элемент дисплея, и по меньшей мере в некоторой другой контактной области к внешней части, включающей по меньшей мере одну из части корпуса или рамки. Кроме того, в этих вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 обеспечивает гибкое соединение между внутренней частью и внешней частью. Другими словами, в этих вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 является гибкой, поскольку является эластичной по своей природе, и, таким образом, когда на переднее окно 303 оказывается давление, гибкая мембрана 507 может перемещаться или сгибаться относительно рамки или части корпуса, и, таким образом, внутренняя часть может перемещаться относительно внешней части.

Кроме того, в таких вариантах осуществления настоящего изобретения слой 507 гибкой мембраны может без чрезмерного демпфирования обеспечить передачу силы, генерируемой пьезоэлектрическим приводом 305, так чтобы, например, сила в 1-2 Н, действующая на узел 304 дисплея, могла быть воспринята пользователем.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 вместе с резиновым силовым контактом 501 может дополнительно ограничивать перемещение внутренней части относительно внешней или периферийной части. Гибкая мембрана 507 и резиновый силовой контакт 501 могут, таким образом, предотвратить «качание» внутренней части 251. Качание - это эффект, наблюдаемый пользователем, когда внутренние и внешние части могут перемещаться в поперечном, а также вертикальном направлении друг относительно друга. Это, например, наблюдается в системах, в которых прокладки изношены или ослабли и, таким образом, приводят к скольжению, наклону или вращению внутренней части относительно периферийной части. Этот эффект особенно заметен в больших сенсорных интерфейсах и сенсорных дисплеях. Качание может вызвать не только неприятное ощущение при манипуляции, поскольку не чувствуется контакт с нажимаемой кнопкой, но может также привести к возникновению вибраций и генерации гудения или шума, а это может заставить пользователя подумать, что продукция является бракованной или нестандартной. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 может не генерировать никакой силы или же генерировать лишь незначительную затухающую силу на внутренней части, не передавать никакой силы или передавать лишь незначительную силу к корпусу через мембрану, чтобы ограничить любую возможную вибрацию корпуса.

Гибкая мембрана 507 предпочтительно является легкой и поэтому не создает значительного недемпфированного веса в дополнение к массе подвешенного узла дисплея, который перемещается пьезоэлектрическим приводом 305. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения упругость или гибкость гибкой мембраны 507 таковы, что допускают вертикальное или перпендикулярное перемещение узла дисплея относительно части 311 корпуса/части 301 рамки, так что пользователь ощущает реакцию, аналогичную испытываемой при нажатии физической клавиши или кнопки.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пьезоэлектрический привод 305 может быть модулирован так, чтобы модуляция передавалась через слой гибкой мембраны на дисплей 304, заставляя дисплей 304 генерировать звуковые колебания. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения дисплей может использоваться в качестве плоского динамика, в котором гибкая мембрана 305 обеспечивает достаточное затухание (но не докритическое затухание или передемпфирование) при передаче в дисплей 304 вибрации, созданной пьезоэлектрическим элементом.

В некоторых дополнительных вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 установлена поперек устройства и идет так, что обеспечивает пыле- и влагозащитное уплотнение, предохраняющее чувствительную электронную схему и механические компоненты от воды, пыли или других материалов.

Кроме того, устройство 10 содержит часть 301 рамки, предназначенную для установки узла 304 относительно части 311 корпуса в соответствии с настоящим описанием.

На фиг. 5 и 6 показаны примеры узлов 304 дисплея с размерами, приведенными для примера. В примере, показанном на фиг. 5, переднее окно 303 меньше, чем узел 304 дисплея (который в этом примере включает гибкую мембрану и кольцо подвески), так что гибкая мембрана узла дисплея может быть расположена между частью 301 рамки и частью 311 корпуса. В примере, показанном на фиг. 5, имеется переднее окно 303 длиной приблизительно 110 мм, шириной 54 мм и толщиной или глубиной приблизительно 0,565 мм. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения переднее окно 303 лежит сверху или находится в контакте с узлом 304 дисплея, который, как видно на чертеже, больше на 2 мм в длину в каждом направлении и на 0,6 мм в ширину в каждом направлении. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения пьезоэлектрический привод 305 находится в контакте с узлом дисплея, например, посредством резиновых силовых контактов 501.

На фиг. 6 показана обратная сторона еще одного примера модуля дисплея, в котором модуль или узел 304 дисплея (причем в этом примере не показаны гибкая мембрана и кольцо подвески, а показан только слой дисплея) меньше, чем переднее окно 303, а переднее окно 303 находится в контакте с пьезоэлектрическим приводом 305, что уменьшает прямые напряжения на узле 304 дисплея. В примере, показанном на фиг. 4, проиллюстрирован узел 304 дисплея, имеющий приблизительно ширину 58 мм и длину 114 мм. Кроме того, показаны пьезоэлектрические приводы 305, каждый из которых имеет длину 55 мм и ширину 6 мм и которые расположены на противоположных концах модуля дисплея, в результате чего центр продольной оси каждого привода расположен приблизительно в центре короткой оси узла 304 дисплея. Кроме того, видно, что переднее окно 303 имеет длину приблизительно 91,2 мм и ширину 50,4 мм и расположен по центру узла дисплея.

На фиг. 7 более подробно показано сечение конца устройства 10 согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, в которых узел 304 дисплея физически больше, чем переднее окно 303, а пьезоэлектрический привод 305 соединен с узлом дисплея посредством резинового силового контакта 501. На фиг. 8 показана часть сечения, изображенного на фиг. 7, и иллюстрируется возможный способ расположения узла 304 дисплея относительно части 311 корпуса и части 301 рамки с использованием компонента кольца 509 подвески. На чертеже показано, что кольцо 509 подвески удерживается или расположено в выемке, сформированной между частью 301 рамки и частью 311 корпуса, которая в одном месте является более узкой, чем поперечное сечение кольца 509 подвески, что обеспечивает сцепление между кольцом 509 подвески и узлом дисплея посредством гибкой мембраны 507.

На фиг. 9 показан пример работы пьезоэлектрического привода 305. На фиг. 9 пьезоэлектрический привод 305 вибрирует 1001 так, что изгибающий момент пьезоэлектрического привода 305 передает силу через резиновый силовой контакт 501 в узел 304 дисплея, заставляя дисплей перемещаться 1003 по существу в поступательном режиме перемещения. Узел 304 дисплея, как рассмотрено выше, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может двигаться так, что по существу перемещается линейно в перпендикулярном направлении внутрь и из устройства 10 (в направлении z по сравнению с направлениями x и y, которые задают плоскость дисплея) перпендикулярно слою мембраны из-за относительно высокой гибкости, доступной в соединении 1005 мембраны, по сравнению с жесткостью узла дисплея.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гибкая мембрана 507 допускает перемещение узла 304 дисплея/переднего окна 303 в диапазоне 20-50 мкм по существу перпендикулярно плоскости узла 304 дисплея. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения узел дисплея может быть настроен для предпочтительного обеспечения звукового ответа.

Таким, образом, узел 304 дисплея может производить достаточное перемещение воздуха для генерации звуковых сигналов достаточной амплитуды, чтобы обеспечить работу не только наушников, но также и динамика, например, выполнение интегрированных операций динамика в режиме «свободные руки». Например, известные требования по существу для всей существующей интегрированной технологии с использованием наушников лежат приблизительно в области 11 мкм³ или для интегрированного динамика для режима «свободные руки» - 55 мкм³, тогда как дисплей, показанный в вариантах осуществления настоящего изобретения, имеет площадь пластин, равную 5600 мкм², которая, будучи помножена на удвоенную амплитуду перемещения, равную 50 мкм, дает значение перемещения объема воздуха, составляющее 280 мкм³. Кроме того, такой узел дисплея дает возможность достижения лучших тактильных рабочих характеристик по сравнению с технологией NXT.

Кроме того, поскольку в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения не требуется никаких магнитных частей, нет никаких проблем, относящихся к наличию металлической пыли или других загрязняющих веществ. Кроме того, поскольку гибкая мембрана, часть рамки и часть корпуса в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут формировать уплотнение, всю систему легко герметизировать от влажности и пыли, так как не требуется никаких отверстий для звука, и устройство можно легко сделать устойчивым к непогоде. Кроме того, в вариантах осуществления настоящего изобретения при использовании узла дисплея и в качестве дисплея, и как устройства для приведения в движения масс воздуха, не требуется никаких внутренних аудиопреобразователей, что снижает требования к объему и пространству и позволяет конструировать более тонкую и эстетически более приятную продукцию.

Дополнительные усовершенствования тактильных характеристик относятся к большей равномерности обратной связи, поскольку обратная связь осуществляется по всей поверхности дисплея, а, кроме того, ощущаемая обратная связь больше, чем обычная, благодаря указанному направленному перемещению против действия пользователя, по сравнению с поступательным перемещением в направлении X или Y.

Кроме того, имеются преимущества относительно изменения требований к усовершенствованным сенсорным устройствам, наушникам и интегрированным динамикам с двумя пьезоэлектрическими приводами и модулем дисплея. На фиг. 10 показана диаграмма, иллюстрирующая рабочие частотные характеристики ответа для двух примеров осуществления настоящего изобретения. На фиг. 10 примеры осуществления настоящего изобретения демонстрируют хорошие низкочастотные рабочие характеристики, а создаваемый звуковой объем эквивалентен многим интегрированным решениям для динамиков, применяемых в настоящее время. Кроме того, такое устройство не требует дополнительной регулировки обработки сигнала, как требуется в обычных интегрированных устройствах в режиме «свободные руки», используемых в малых объемах.

Очевидно, что термин «пользовательское оборудование» охватывает любой соответствующий тип беспроводного пользовательского оборудования, например, мобильные телефоны, портативные устройства для обработки данных или портативные web-браузеры. Кроме того, очевидно, что термин «звуковые каналы» охватывает звуковые выходы, каналы и полости, и что такие звуковые каналы могут быть выполнены интегрально с преобразователем или же как часть механической интеграции преобразователя в устройство.

В общем случае конструкция различных вариантов осуществления настоящего изобретения может быть реализована в аппаратных средствах или схемах специального назначения, программном обеспечении, логических схемах или любой их комбинации. Например, некоторые аспекты могут быть реализованы в аппаратных средствах, в то время как другие аспекты могут быть реализованы во встроенных программах или программном обеспечении, которое может быть выполнено контроллером, микропроцессором или другим вычислительным устройством, хотя изобретение этим не ограничено. Хотя различные аспекты изобретения могут быть проиллюстрированы и описаны в виде блок-схем, последовательностей операций или с использованием некоторых других иллюстративных представлений, подразумевается, что эти блоки, устройства, системы, технологии или способы, описанные здесь, могут быть реализованы, в качестве примеров, не ограничивающих настоящее изобретение, в виде аппаратных средств, программного обеспечения, встроенных программ, схем специального назначения или логических схем, аппаратных средств общего назначения или контроллера или других вычислительных устройств или некоторой их комбинации.

Разработка вариантов осуществления настоящего изобретения может быть реализована с использованием программного обеспечения, выполняемого процессором мобильного устройства, например, блоком процессора, аппаратными средствами или комбинацией программного и аппаратного обеспечения. Кроме того, в этом отношении следует отметить, что любые блоки логического потока, показанные на чертежах, могут представлять собой шаги программы, или взаимосвязанные логические схемы, блоки и функции, или комбинацию шагов программы и логических схем, блоков и функций. Программное обеспечение может храниться на таком физическом носителе, как микросхемы памяти, или в блоках памяти, выполненных в пределах процессора, на магнитных носителях, таких как жесткий диск или дискеты, и на оптических носителях, таких как, например, DVD и их разновидностях, например, компакт-дисках.

Память, используемая в конструкциях вариантов осуществления настоящего изобретения, может быть любого типа, подходящего для локальной технической среды, и может быть реализована с использованием любой подходящей технологии хранения данных, например, полупроводниковых запоминающих устройств, магнитных запоминающих устройств и систем, оптических запоминающих устройств и систем, постоянной памяти и съемной памяти. Процессоры данных могут иметь любой тип, подходящий для локальной технической среды, и, в качестве примеров, не ограничивающих настоящее изобретения, могут включать один или более компьютеров общего назначения, компьютеров специального назначения, микропроцессоров, процессоров цифровых сигналов (digital signal processor, DSP), прикладных интегрированных схем (application specific integrated circuit, ASIC), вентильных схем и процессоров на основе многоядерной архитектуры.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы с использованием различных компонентов, например модулей интегральных схем.

В настоящем описании термин «схема» относится ко всему из перечисленного ниже:

(а) только аппаратным реализациям схем (например, выполненным в виде только аналоговых и/или цифровых схем) и

(б) комбинациям схем и программного обеспечения (и/или встроенных программ), таким как: (i) к комбинации процессора (процессоров) или (ii) к частям процессора (процессоров)/программного обеспечения (включая процессор (процессоры) цифрового сигнала), программного обеспечения и памяти (нескольких запоминающих устройств), которые взаимодействуют, заставляя устройство, такое как мобильный телефон или сервер, выполнять различные функции, и

(в) к схемам, таким как микропроцессор (микропроцессоры) или часть микропроцессора (микропроцессоров), для работы которых требуется программное обеспечение или встроенные программы, даже если программное обеспечение или встроенные программы физически не присутствуют.

Это определение схем относится ко всем использованиям этого термина в настоящем описании, включая любые пункты формулы изобретения. В качестве дальнейшего примера, используемого в настоящем описании, термин «схема» охватывает также просто процессор (или множество процессоров) или часть процессора и его (или их) сопровождающее программное обеспечение и/или встроенные программы. Термин «схема» охватывает, например, если он использован в конкретном пункте формулы изобретения, интегральную схему основной полосы частот, или прикладную интегральную схему процессора для мобильного телефона, или аналогичную интегральную схему в сервере, устройстве сотовой связи или другом сетевом устройстве.

Предыдущее описание было выполнено с использованием примеров предпочтительных вариантов осуществления, не ограничивающих настоящее изобретение. Однако из прочтения настоящего описания совместно с сопровождающими чертежами и пунктами формулы изобретения специалистам в данной области техники могут быть очевидны различные модификации и адаптации. Однако все такие и подобные модификации настоящего изобретения не выходят за рамки объема и сущности настоящего изобретения, заданных приложенной формулой изобретения.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении возможности воспроизведения звука с помощью сенсорного пользовательского интерфейса. Устройство содержит первую часть, образующую по меньшей мере часть корпуса устройства, вторую часть, образующую переднее окно, слой узла дисплея устройства, гибкую мембрану, соединенную в первой области контакта с первой частью и во второй области контакта со второй частью, и два привода, связанных со второй частью и конфигурированных для приведения в движение второй части для обеспечения ее поступательного плоского перемещения, на основе упомянутой гибкой мембраны, которая обеспечивает возможность поступательного плоского перемещения упомянутой второй части для генерации звуковых волн при приведении в движение упомянутой второй части посредством упомянутых двух приводов. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для обеспечения воспроизведения звука с помощью сенсорного пользовательского интерфейса, содержащее:

первую часть, образующую по меньшей мере часть корпуса устройства;

вторую часть, образующую по меньшей мере одно из следующего:

переднее окно;

по меньшей мере один слой узла дисплея устройства;

гибкую мембрану, соединенную в первой области контакта с первой частью и во второй области контакта со второй частью; и

по меньшей мере два привода, связанных со второй частью и конфигурированных для приведения в движение второй части для обеспечения ее поступательного плоского перемещения, по меньшей мере частично на основе упомянутой гибкой мембраны, которая обеспечивает возможность поступательного плоского перемещения упомянутой второй части для генерации звуковых волн при приведении в движение упомянутой второй части посредством упомянутых по меньшей мере двух приводов, где упомянутые по меньшей мере два привода конфигурированы для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части, содержащего по меньшей мере одно из:

поступательного плоского перемещения всего переднего окна и

поступательного плоского перемещения всего упомянутого по меньшей мере одного слоя узла дисплея.

2. Устройство по п. 1, в котором упомянутая первая часть содержит:

корпусную часть и

рамочную часть,

при этом первая область контакта гибкой мембраны прикреплена по меньшей мере к одному из следующего:

к упомянутой корпусной части,

к упомянутой рамочной части или

между корпусной частью и рамочной частью.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором упомянутая вторая часть содержит по меньшей мере одно из следующего:

как упомянутый по меньшей мере один слой узла дисплея, так и переднее окно в качестве одного из слоев узла дисплея; и

по меньшей мере один слой сенсорного интерфейса.

4. Устройство по п. 3, в котором вторая область контакта гибкой мембраны присоединена по меньшей мере к одному из слоев, включенных во вторую часть.

5. Устройство по п. 3, в котором гибкая мембрана содержит по меньшей мере часть одного из слоев узла дисплея и одного из слоев сенсорного интерфейса.

6. Устройство по п. 1, в котором гибкая мембрана содержит кольцо подвески, расположенное в углублении в первой части, при этом кольцо подвески и углубление формируют первую область контакта.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором упомянутые по меньшей мере два привода соединены с первой частью посредством жесткого соединения.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором упомянутые по меньшей мере два привода представляют собой по меньшей мере одно из следующего:

пьезоэлектрический привод;

динамический привод со смещенной массой;

привод с подвижной катушкой и

привод с подвижным магнитом.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором гибкая мембрана содержит по меньшей мере одно из следующего:

эластомер;

силиконовую фольгу;

полиэфирную полиэтилентерефталатную (PET) пленку и

поликарбонатную пленку.

10. Устройство по п. 9, в котором толщина гибкой мембраны по существу находится в диапазоне от 0,01 мм до 1 мм.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором гибкая мембрана соединена первой частью и/или второй частью с помощью слоя оптически прозрачного клея.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, дополнительно содержащее демпфер, установленный между по меньшей мере одним из приводов и упомянутой второй частью, для преобразования изгибающего момента привода в по существу поступательное перемещение для обеспечения поступательного плоского перемещения упомянутой второй части.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором упомянутые по меньшей мере два привода расположены на по существу противоположных концах второй части и конфигурированы для приведения в действие одновременно для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части.

14. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором упомянутые по меньшей мере два привода конфигурированы для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части, содержащего перемещение участка второй части в месте расположения гибкой мембраны с таким же поступательным плоским перемещением, как у других участков второй части в местах расположения упомянутых по меньшей мере двух приводов.

15. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором гибкая мембрана содержит первый и второй участки, расположенные на соответствующих противоположных поперечных сторонах упомянутой второй части, при этом упомянутые по меньшей мере два привода конфигурированы для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части, включая вторую часть у первого и второго участков гибкой мембраны.

16. Устройство по любому из пп. 1-13, которое также обеспечивает тактильную обратную связь.

17. Способ функционирования устройства для обеспечения воспроизведения звука с помощью сенсорного пользовательского интерфейса, где упомянутое устройство содержит первую часть, образующую по меньшей мере часть корпуса устройства, и вторую часть, образующую по меньшей мере одно из по меньшей мере одного слоя узла дисплея устройства и переднего окна, включающий:

присоединение первой части ко второй части посредством гибкой мембраны, прикрепленной в первой области контакта к первой части и во второй области контакта ко второй части, и присоединение ко второй части по меньшей мере двух приводов для приведения в движение второй части и обеспечения ее поступательного плоского перемещения, когда упомянутые по меньшей мере два привода приводят в действие, при этом гибкая мембрана обеспечивает возможность поступательного плоского перемещения упомянутой второй части для генерации звуковых волн при приведении в движение упомянутой второй части посредством упомянутых по меньшей мере двух приводов, где упомянутые по меньшей мере два привода конфигурированы для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части, содержащего по меньшей мере одно из:

поступательного плоского перемещения всего переднего окна и

поступательного плоского перемещения всего упомянутого по меньшей мере одного слоя узла дисплея.

18. Способ по п. 17, в котором упомянутая первая часть содержит корпусную часть и рамочную часть, при этом присоединение первой области контакта гибкой мембраны включает присоединение гибкой мембраны по меньшей мере к одному из следующего: к упомянутой корпусной части, к упомянутой рамочной части или между корпусной частью и рамочной частью.

19. Способ по п. 17 или 18, в котором упомянутая вторая часть содержит переднее окно в качестве одного из слоев узла дисплея, упомянутый по меньшей мере один слой узла дисплея и по меньшей мере один слой сенсорного интерфейса, при этом присоединение второй области контакта гибкой мембраны включает присоединение гибкой мембраны по меньшей мере к одному из слоев, включенных во вторую часть.

20. Способ по любому из пп. 17-19, также включающий соединение гибкой мембраны с первой частью и/или второй частью с помощью слоя оптически прозрачного клея.

21. Способ по любому из пп. 17-20, в котором присоединение по меньшей мере двух приводов ко второй части для приведения в движение второй части для обеспечения ее плоского перемещения включает преобразование изгибающего момента, создаваемого упомянутыми по меньшей мере двумя приводами, в по существу поступательное перемещение для обеспечения поступательного плоского перемещения упомянутой второй части.

22. Способ по любому из пп. 17-21, включающий присоединение по меньшей мере одного из приводов к первой части посредством жесткого соединения.

23. Способ по любому из пп. 17-22, в котором упомянутые по меньшей мере два привода расположены по существу на противоположных концах второй части и их приводят в действие одновременно для обеспечения поступательного плоского перемещения упомянутой второй части.

24. Способ по любому из пп. 17-23, который также включает обеспечение тактильной обратной связи посредством упомянутого устройства.

25. Устройство для обеспечения воспроизведения звука с помощью сенсорного пользовательского интерфейса, содержащее:

первую часть, образующую по меньшей мере часть корпуса устройства;

вторую часть, образующую по меньшей мере одно из следующего:

переднее окно; и

по меньшей мере один слой узла дисплея;

гибкую мембрану, по меньшей мере частично присоединяющую вторую часть к первой части; и

по меньшей мере два привода, связанных со второй частью и конфигурированных для приведения в движение второй части для обеспечения поступательного плоского перемещения переднего окна и/или по меньшей мере одного слоя узла дисплея для генерации звуковых волн второй частью при приведении в движение второй части посредством по меньшей мере двух приводов, где упомянутые по меньшей мере два привода конфигурированы для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части, содержащего по меньшей мере одно из:

поступательного плоского перемещения всего переднего окна и

поступательного плоского перемещения всего упомянутого по меньшей мере одного слоя узла дисплея.

26. Устройство по п. 25, в котором упомянутая вторая часть содержит упомянутое переднее окно в качестве одного из слоев узла дисплея и по меньшей мере один сенсорный интерфейс в качестве одного из слоев узла дисплея.

27. Устройство по п. 25, в котором вторая часть имеет плоскую переднюю поверхность, конфигурированную для ее поступательного перемещения, когда вторая часть приводится в движение.

28. Устройство по любому из пп. 25-27, в котором упомянутые по меньшей мере два привода расположены на по существу противоположных концах второй части и конфигурированы для приведения в действие одновременно для обеспечения поступательного плоского перемещения второй части.

29. Устройство по любому из пп. 25-28, в котором упомянутые по меньшей мере два привода представляют собой по меньшей мере одно из следующего:

пьезоэлектрический привод;

динамический привод со смещенной массой;

привод с подвижной катушкой и

привод с подвижным магнитом.

30. Устройство по любому из пп. 25-29, в котором гибкая мембрана содержит по меньшей мере одно из следующего:

эластомер;

силиконовую фольгу;

полиэфирную полиэтилентерефталатную (PET) пленку и

поликарбонатную пленку.

31. Устройство по п. 30, в котором толщина гибкой мембраны по существу находится в диапазоне от 0,01 мм до 1 мм.

32. Устройство по любому из пп. 25-31, в котором гибкая мембрана соединена с первой частью и/или второй частью с помощью слоя оптически прозрачного клея.

33. Устройство по любому из пп. 25-32, которое также обеспечивает тактильную обратную связь.