提供觸覺響應控制的彈性剪切材料的制作方法
【專利說明】提供觸覺響應控制的彈性剪切材料
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]該專利合作條約專利申請要求于2012年7月26日提交的并且標題為aElastomeric Shear Material Providing Haptic Response Control, ” 的美國臨時專利申請61/675，993的優先權，其內容全文以引用方式并入本文。
技術領域
[0003]本發明整體涉及控制觸覺響應，并且更具體地涉及采用彈性材料來控制觸覺響應。
【背景技術】
[0004]觸覺響應元件在計算設備中正變得越來越常見。它們提供觸覺反饋，從而響應于某些條件諸如用戶輸入、軟件狀態和/或操作、誤差條件、確認等來實現廣泛的輸出。觸覺響應可與輸入設備結合或結合到輸入設備中，使得輸入設備不但可以接受用戶輸入而且還提供觸覺反饋。觸覺響應元件通常通過移動或者以另外方式致動該元件在起始位置和行進位置之間的被觸摸部分來提供觸覺反饋。在一些實施例中該運動可多次和/或以變化的頻率重復，但是通常需要一些運動。
[0005]然而，迄今的觸覺響應元件通常有些難以控制。許多觸覺響應元件不產生清脆愉悅的觸覺輸出。相反，它們的輸出可能類似于嗡嗡聲或振動。不僅一些用戶發現這種感覺不愉快，而且這些感覺需要一些時間來產生(和感測)并且需要一些時間來終止。例如，振動性運動可能需要積累到諧振頻率以提供待由用戶感測的足夠大的力。
[0006]在許多情況下，可能難以充分抑制或以其他方式控制觸覺響應元件以便提供實感輸出。這種困難的一部分可能是由于不能快速使觸覺響應元件的被觸摸部分從其行進位置返回至其起始點所造成的。彈簧通常用于將被觸摸位置偏置回到起始位置，但是彈簧通常缺少阻尼能力。
[0007]類似地，粘彈性聚合物可用于使觸覺響應元件的被觸摸部分從其行進位置返回至其起始位置。通常，當被觸摸部分行進時，此類彈性體被置于受力或壓縮狀態，這使得彈性體以類似于彈簧的方式作出反應(例如，當使被觸摸部分從行進位置返回至起始位置時施加非線性力)。

【發明內容】

[0008]本文所述的實施例可呈能夠感測力并且響應于所感測的力而提供觸覺輸出的輸入設備的形式。
[0009]本發明設想了一種觸覺響應元件。該觸覺響應元件可生成作為輸出的觸感并與計算設備相關聯。可通過使觸覺響應元件的一部分移位來產生觸感。凝膠可起到使觸覺響應元件的移動部件返回至起始點或零點的作用。對移動部件的移位可在凝膠上施加剪切力，而不是拉伸壓縮力。
[0010]附加實施例和特征在下面的說明書中被部分地闡述，并且當檢查本說明書或者可通過本發明的實踐而獲悉時，附加實施例和特征對于本領域技術人員來說部分變得顯而易見。可參考形成本公開的一部分的說明書和附圖的其余部分來實現對本發明的特點和優勢的進一步理解。
【附圖說明】
[0011]圖1A-1C示出了用于若干配置下的負載測量的標準彎梁應變傳感器。
[0012]圖1D示出了用于包括一個應變儀的標準彎梁應變傳感器的電路圖。
[0013]圖1E示出了用于包括四個應變儀的標準彎梁應變傳感器的電路圖。
[0014]圖2示出了用于標準彎梁應變傳感器的電路圖。
[0015]圖3A示出了一個實施例中的包括用于負載測量的梁的一側上的兩個應變儀或兩對應變儀的力矩補償彎梁傳感器。
[0016]圖3B示出了一個實施例中的包括兩個應變儀的力矩補償彎梁傳感器的頂視圖。
[0017]圖3C示出了一個實施例中的包括兩對應變儀或四個應變儀的力矩補償彎梁傳感器的頂視圖。
[0018]圖3D示出了一個實施例中的具有柔性支撐件的力矩補償彎梁的側視圖。
[0019]圖3E示出了另一個實施例中的具有柔性支撐件的力矩補償彎梁的側視圖。
[0020]圖4示出了一個實施例中的用于力矩補償彎梁傳感器的兩個應變儀的電連接的圖示。
[0021]圖5示出了一個實施例中的用于力矩補償彎梁傳感器的兩對應變儀的惠斯通電橋連接。
[0022]圖6A是一個實施例中的包括公共載體上的與彎梁對準的兩個應變儀的力矩補償彎梁傳感器的頂視圖。
[0023]圖6B是另一個實施例中的包括公共載體上的與彎梁對準的四個應變儀的力矩補償彎梁傳感器的頂視圖。
[0024]圖7A是一個實施例中的用于利用四個彎梁進行支撐和利用四個力矩補償彎梁傳感器進行負載測量的觸控板(TP)的系統圖的頂視圖。
[0025]圖7B是穿過圖7A的彎梁702A的剖面圖。
[0026]圖7C示出了一個實施例中的具有在各個力位置處受力的四個彎梁的平臺的頂視圖。
[0027]圖8A是另一個實施例中的在拐角處具有四個彎梁的觸控板的底部的透視圖。
[0028]圖8B是一個實施例中的圖8A的拐角處的四個梁中的一個梁的放大視圖。
[0029]圖9是示出一個實施例中的用于制造耦接至觸摸輸入設備的力矩補償彎梁傳感器的步驟的流程圖。
[0030]圖10是具有包括與梁對準的四個應變儀的力矩補償彎梁傳感器的示例性應變分布。
[0031]圖11是一個實施例中的示例性觸控板。
[0032]圖12A示出了來自用于0.8mm厚的平臺的力矩補償彎梁傳感器和標準彎梁應變傳感器或非力矩補償彎梁傳感器的沿圖11的路徑A的一個樣本力輸出。
[0033]圖12B示出了來自用于0.8mm厚的平臺的力矩補償彎梁傳感器和標準彎梁應變傳感器或非力矩補償彎梁傳感器的沿圖11的路徑B的一個樣本力輸出。
[0034]圖13A示出了來自用于2.3mm厚的平臺的力矩補償彎梁傳感器的沿圖11的路徑A的一個樣本力輸出。
[0035]圖13B示出了來自用于2.3mm厚的平臺的力矩補償彎梁傳感器的沿圖11的路徑B的一個樣本力輸出。
[0036]圖14A示出了作為用于2.3mm厚的平臺的負載的函數的力矩補償彎梁傳感器輸出的樣本線性度。
[0037]圖14B示出了樣本力矩補償彎梁傳感器與用于2.3mm厚的平臺的線性度的偏差。
[0038]圖15是示出了一個實施例中的用于利用力矩補償彎梁傳感器來確定觸控板的力和力的位置的步驟的流程圖。
[0039]圖16是一個實施例中的觸控板的簡化系統圖。
【具體實施方式】
[0040]通常，本文所述的實施例可呈用于確定負載或力的傳感器或者與此類傳感器一起操作的結構的形式。作為一個實例，觸控板可與一個或多個力傳感器相關聯，如本文所述。當向觸控板施加力時，一個或多個傳感器可檢測到應變。該應變可與在觸控板上所施加的力相關聯并且因此可確定所施加的力的量。另外，通過采用適當配置下的多個傳感器，除了可確定力的大小之外，還可確定施加該力的位置。
[0041 ] 可在觸控板中采用凝膠或彈性材料。例如，凝膠可
[0042]可結合如以下簡述的附圖，參考以下詳細描述來理解本公開。注意，為了例示清晰，附圖中的某些元件可能未按比例繪制。
[0043]圖1A-1C示出了位于梁上并用于負載測量的彎梁應變傳感器；圖1A-1C中的每個圖示出了當負載位置沿著梁變化時的若干配置下的梁傳感器和梁。例如，梁可用于支撐壓敏觸控板。
[0044]圖1A示出了被置于梁106的梁基座102附近并且沿X軸水平定位的彎梁應變傳感器102。對標準彎梁應變傳感器102進行取向，使其沿X軸對應變作出響應。在實施例中，觸控板平板108基本上平行于梁106并且傳感器102與梁的軸對準。該軸在圖中被標記為“X軸”。觸控板108通過凝膠110被附接到彎梁106。
[0045]仍參考圖1A，沿Z軸通過凝膠110的中心114C垂直施加負載。在此情況下，凝膠層IlOA具有均勻厚度，但是在另選的實施例中，凝膠可以是非均勻或者不同形狀的。觸控板108可為平臺或平板。
[0046]如圖1B中所示，當施加力時，凝膠朝著梁基座104被壓縮。梁106彎曲，使得在比力位置114A更靠近梁基座104的力位置114B處通過凝膠IlOB施加該力。
[0047]現在參考圖1C，凝膠在自由端或邊緣112附近被壓縮，使得在比力位置114A更靠近自由端112的力位置114C處通過凝膠IlOC施加該力。在應變傳感器1