[发明专利]基于静电附着的触觉输出设备

说明书

技术领域

本发明针对的是基于静电附着的触觉输出设备以及包含基于静电附着的触觉输出设备的电子器件。

背景技术

电子器件制造商力图制造丰富的用户界面。传统的器件使用视觉和听觉提示来为用户提供反馈。在某些界面装置中，动感反馈(如主动阻力反馈)和/或触觉反馈(如振动、纹理和热度)也可以提供给用户，更为普遍公知的是“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈能够提供提高并简化用户界面的提示。具体地，振动效果、或振动触觉效果可用于为用户提供关于电子器件的提示，以提醒用户特定事件，或者提供现实反馈，以在模拟或虚拟环境中创造更佳的浸入式感官。

为了产生振动效果，许多装置使用某些类型的致动器或触觉输出设备。已知用于该目的的触觉输出设备包括电磁致动器，例如偏心旋转质块(ERM)，其中偏心质块由电机移动；线性谐振致动器(LRA)，其中附着于弹簧的质块被来回驱动；或者“智能材料”，例如压电材料、电活化聚合物或形状记忆合金。触觉输出设备还广泛地包括非机械或非振动设备，例如使用静电摩擦(ESF)、超声波表面摩擦(USF)的设备、或利用超声波触觉换能器引致声辐射压力的设备、或使用触觉基片或柔韧或可变形表面的设备、或例如使用空气喷射造成的一阵喷气而提供的喷射触觉输出，如此类推。

公开号US 2014/0251701 A1的美国专利申请论述了关于静电附着及其如何转换成如机器人(爬壁机器人)的应用。数个世纪以来，静电附着已经成为其中一种基本力，只是最近得到更多关注。

智能电子器件，例如智能手机变得越来越薄，而用于控制器件部件运动的典型的电磁基电机则相对庞大且聒噪。期望无需使用传统的电机和致动器，控制智能电子器件的移动主体之间的力。还期望为新一代薄和/或柔韧的智能电子器件提供触觉反馈。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了触觉输出设备，包括基片、设置在基片上的电极阵列、以及设置在电极阵列上的介电材料层。介电材料层具有暴露外表面，包括微型样式纹理，该微型样式纹理设置为增加暴露外表面与接触该暴露外表面的接触表面之间的附着力。触觉输出设备包括控制器，设置为将电势传导到遍布电极阵列，以在暴露外表面与接触表面之间产生静电附着力，以此作为触觉效果。

在一实施例中，基片包括热塑性材料、热固性材料及弹性材料，该材料可包括由下列材料构成的组中选择的材料：聚甲基硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、以及聚丙烯。

在一实施例中，基片是柔韧性薄膜。

在一实施例中，介电材料层包括由下列材料构成的组中选择的材料：聚对二甲苯和二氧化硅。

根据本发明的一方面，提供了电子器件，包括传感器，设置为检测电子器件用户的动作；以及触觉输出设备，设置为响应由传感器检测到的用户动作生成触觉效果。触觉输出设备包括基片、设置在基片上的电极阵列、以及设置在电极阵列上的介电材料层，介电材料层具有暴露外表面，包括微型样式纹理，该微型样式纹理设置为增加暴露外表面与接触该暴露外表面的接触表面之间的附着力。电子器件包括控制器，设置为从该传感器接收输入信号，以根据输入信号确定由触觉输出设备产生的触觉效果，并将电势传导到遍布电极阵列，以在暴露外表面与接触表面之间产生静电附着力，以此作为触觉效果。

在一实施例中，传感器是近距离传感器或压力传感器。

在一实施例中，电子器件包括外壳，而触觉输出设备安装至该外壳。在一实施例中，触觉输出设备安装在外壳的外表面上。

在一实施例中，电子器件包括旋钮，设置为由电子器件用户来旋转，并且该旋钮包括接触表面。

在一实施例中，控制器进一步设置为接收关于电子器件已收到电邮或短信的指示，并根据该指示和输入信号确定触觉效果。

根据本发明的一方面，提供了利用触觉输出设备生成触觉效果的方法。该方法包括用控制器从传感器接收输入信号，该传感器设置为检测电子器件用户的动作；利用控制器根据该输入信号，确定将要由触觉输出设备生成的触觉效果；并且将电势传导到遍布触觉输出设备的电极阵列，以在触觉输出设备的暴露外表面与接触表面之间产生静电附着力，以此作为触觉效果。

在一实施例中，该方法包括用控制器接收关于电子器件已收到电邮或短信的指示，并由控制器根据该指示和输入信号确定触觉效果。