專利名稱：具有力傳感器和致動器反饋的觸摸板的制作方法
技術領域：
本申請一般地涉及觸摸敏感輸入設備，更具體地，涉及用于電子設備(諸如便攜式計算機)的觸摸板。
背景技術：
諸如便攜式計算機的電子設備具有用于接收用戶輸入的觸摸板。觸摸板還可以以 連接至計算機的獨立部件的形式提供。觸摸板通常具有矩形表面，其監(jiān)視用戶手指或其它外部物體的位置。用戶可以通過控制用戶指尖在觸摸板表面上的位置來與觸摸板交互。觸摸板可以被用于控制光標在計算機顯示屏上的位置或進行其它適當動作。在多點觸摸的觸摸板布置中，一個或多個手指沿觸摸板表面的移動可以被解釋為特定命令。例如，用戶指尖在觸摸板上的滑過可以作為指示計算機在項目列表中前進的手勢。觸摸板通常設置有相關按鈕。在典型布置中，有一個或兩個基于開關的按鈕位于觸摸板前面。用戶可以使用觸摸板來定位屏幕上的光標。在期望位置定位光標后，用戶可以按下一個適當的按鈕。例如，在一個按鈕的配置中，用戶可以按下該按鈕來點擊對應于當前屏幕上光標位置的屏幕上選項。便攜式計算機然后可以相應地響應。在兩個按鈕的偏置中，右側按鈕可以被用于右擊命令。為了改進設備的美觀性，并為了進行手勢命令提供更大的觸摸傳感器區(qū)域，具有集成按鈕功能的觸摸板已經被開發(fā)出來。在這種類型的布置中，觸摸板的后邊緣設置有鉸鏈，觸摸板的前邊緣設置有開關。當用戶以足夠的力向下按壓觸摸板時，觸摸板以其后邊緣為軸樞轉，并觸發(fā)開關。盡管這種類型的觸摸板通常是令人滿意的，但是在靠近觸摸板后邊緣按壓觸摸板時，操作該集成按鈕可能是有挑戰(zhàn)性的。在滿足涉及觸摸板靈敏度和操作的各式各樣的用戶期望方面，也具有挑戰(zhàn)性。因此，希望能夠提供改進的觸摸板。

發(fā)明內容
諸如便攜式計算機和其它設備的電子設備可以設置有包括力傳感器的觸摸板。也可以提供觸覺反饋。觸摸板，有時被稱作跟蹤板或計算機跟蹤板，可以具有包括觸摸傳感器的平坦觸摸板部件。平坦觸摸板部件可以由諸如清澈或不透明玻璃的材料層、可選的在玻璃表面上的不透明墨層、加硬物(Stiffener)、印刷電路板結構、粘合層等形成?？傊教褂|摸板部件的結構通常不允許光通過觸摸板，從而增強觸摸板的美觀性，并且阻止可能不悅目的內部結構被看見。然而，如果愿意，顯示結構可以被集成在觸摸板中(例如，以提供觸摸屏功能或增強的觸摸板功能)。觸摸板不透明的布置有時作為示例在此被描述。觸摸傳感器可以由電容電極陣列、光檢測器陣列(例如對于陰影感測觸摸傳感器)、電阻傳感器陣列、或其它觸摸傳感器結構形成。使用觸摸傳感器，一個或多個外部物體(諸如用戶手指)的位置可以被檢測到。觸摸傳感器信號可以被用于解釋手勢型命令。在典型手勢中，用戶沿觸摸板的表面移動一個或多個手指。通過確定在板上移動的手指的數量以及它們的移動位置和方向，可以辨別出手勢并采取適當的動作。除了處理觸摸傳感器信號來確定觸摸事件的位置之外，來自力傳感器的信號也可以被處理。矩形觸摸板可以具有四個角。力傳感器可以安裝在四個角的每個下面。當用戶按壓觸摸板的表面時，力傳感器可以拾取四個相應的獨立的力信號。這些力信號可以使用力信號處理電路被處理。例如，來自各個力傳感器的力信號可以被組合，組合后的信號可以與力閾值進行比較來識別按壓和釋放事件?？梢允褂弥聞悠魈峁┯|覺反饋。致動器可以被致動器驅動信號控制。當電子設備 的用戶與觸摸板交互時，用戶可以進行手勢并執(zhí)行其它觸摸相關任務。當用戶希望選擇屏幕上的對象或執(zhí)行傳統上與按鈕致動事件相關聯的類型的其它任務時，用戶可以向下按壓跟蹤板的表面。當檢測到足夠的力時，可以采取適當動作，并且驅動信號可以被應用到致動器。致動器可以向觸摸板施加移動。例如，致動器可以驅動耦接部件碰撞平坦觸摸板部件的邊緣。柔性墊可以形成在力傳感器下面，以在致動器操作時有助于允許觸摸板部件橫向(相對于平坦觸摸板部件的平面在平面內)移動。這可以提高致動器的效率。致動器可以響應于按鈕按壓和釋放事件或響應于滿足電子設備的其它準則而移動觸摸板。默認的和用戶定義的設置可以被用于調節(jié)觸摸傳感器和力傳感器信號被處理的方式。例如，觸摸傳感器和力傳感器靈敏度水平可以被調節(jié)。由致動器施加至觸摸板部件的觸覺反饋的量和類型也可以由默認的和用戶定義的設置來控制。例如，用戶可以選擇多個驅動電流波形中的哪個來用于驅動致動器。驅動電流波形可以用于在移動觸摸板時產生基本聽不見的共振，從而使得觸摸板能夠安靜地操作。如果愿意，在適當時候，可以使用揚聲器或通過改變致動器驅動信號以在適當時候產生觸摸板的可聽見振動，來提供聽得見的反饋。本發(fā)明的其它特征，其特性以及各種優(yōu)點將從附圖和下面對優(yōu)選實施例的具體描述而變得清楚。


圖I是根據本發(fā)明的一個實施例的具有觸摸板的示例性電子設備的透視圖。圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的具有觸摸板的示例性電子設備的內部的透視圖，示出了觸摸板可以如何具有力傳感器和用于提供反饋的致動器。圖3是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的分解透視圖。圖4是根據本發(fā)明的一個實施例的響應于彎曲而產生力測量信號的示例性力傳感器的透視圖。圖5是根據本發(fā)明的一個實施例的響應于傳感器擠壓而產生力測量信號的示例性力傳感器的透視圖。
圖6是根據本發(fā)明的一個實施例的在無載狀態(tài)下的示例性電阻性力傳感器的截面?zhèn)纫晥D。圖7是根據本發(fā)明的一個實施例的圖6中示出的類型的示例性電阻性力傳感器在置于加載狀態(tài)下之后的截面?zhèn)纫晥D。圖8是示出了根據本發(fā)明的一個實施例的力傳感器中的電容器極板之間距離可以如何被用于產生力信號的透視圖。圖9是根據本發(fā)明的一個實施例的可以被用在觸摸板中的電阻性力傳感器的示意圖。圖10是根據本發(fā)明的一個實施例的可以用于向觸摸板施加運動的示例性致動器的截面?zhèn)纫晥D。圖11是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的頂視圖，示出了致動器可以 如何使用連接在致動器和觸摸板之間的較短的側耦接部件來向觸摸板施加運動。圖12是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的頂視圖，示出了致動器可以如何使用連接至致動器但是與觸摸板稍微分開的較短的耦接部件向觸摸板施加運動。圖13是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的頂視圖，示出了致動器可以如何使用連接在致動器和觸摸板之間的較長的耦接部件向觸摸板施加運動。圖14是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的頂視圖，示出了致動器可以如何使用連接在致動器和觸摸板之間的具有彎曲的耦接部件向觸摸板施加運動。圖15是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的頂視圖，示出了致動器可以如何使用具有彼此相對移動的耦接結構的連桿向觸摸板施加運動。圖16是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的頂視圖，示出了可以如何使用多個致動器來向觸摸板施加運動。圖17是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的側視圖，示出了致動器可以如何使用將垂直運動轉換為水平運動的連桿向觸摸板施加運動。圖18是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的側視圖，示出了觸摸板可以如何具有擁有軸承和磁性保持結構的支撐結構。圖19是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的側視圖，示出了觸摸板可以如何具有安裝在柔性墊上的力傳感器。圖20是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的底視圖，示出了可以如何使用彈簧結構將觸摸板安裝至電子設備的殼體結構。圖21是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性觸摸板的示意圖，示出了可以用于收集和處理觸摸板信號并且響應于觸摸板信號控制觸摸板移動的電路。圖22是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性力傳感器輸出信號作為時間的函數的曲線，示出了閾值可以如何被用于處理力傳感器信號以檢測按鈕致動事件，諸如按壓和釋放事件。圖23是根據本發(fā)明的一個實施例的曲線，示出了來自觸摸板中的四個傳感器中每個傳感器的信號可以如何被組合以形成平均力信號。圖24是根據本發(fā)明的一個實施例，當通過處理來自觸摸板中的力傳感器的力信號而檢測到按壓事件時可以產生的示例性按壓信號的曲線圖。
圖25是根據本發(fā)明的一個實施例，當通過處理來自觸摸板中的力傳感器的力信號而檢測到釋放事件時可以產生的示例性釋放信號的曲線圖。圖26是根據本發(fā)明的一個實施例，響應于通過處理來自觸摸板中的力傳感器的力信號而檢測到按壓和釋放事件可以產生的示例性按壓-釋放脈沖的曲線圖。圖27是根據本發(fā)明的一個實施例的可以用于在觸摸板中提供觸覺反饋的具有基本相等的上升和下降時間的弧形對稱致動器驅動信號的曲線圖。圖28是根據本發(fā)明的一個實施例的可以用于在觸摸板中提供觸覺反饋的具有基本相等的上升和下降時間的對稱三角形致動器驅動信號的曲線圖。圖29是根據本發(fā)明的一個實施例的可以用于在觸摸板中提供觸覺反饋的、上升時間比下降時間更短更快的不對稱致動器驅動信號的曲線圖。圖30是根據本發(fā)明的一個實施例的可以用于在觸摸板中提供觸覺反饋的、下降 時間比上升時間更短更快的不對稱致動器驅動信號的曲線圖。圖31示出了根據本發(fā)明的一個實施例，當不存在觸摸傳感器手勢動作時，可以如何處理力信號以產生按壓和釋放事件信號。圖32示出了根據本發(fā)明的一個實施例，可以如何在存在觸摸傳感器手勢動作時禁止響應于力信號產生按壓和釋放事件信號。圖33是根據本發(fā)明的一個實施例的示出了觸摸傳感器數據可以如何被處理的示意圖，示出了力傳感器可以如何產生根據力信號處理設置被處理的原始力輸出信號，以及示出了得到的按壓和釋放事件數據可以如何基于驅動設置被用于產生致動器驅動信號。圖34是根據本發(fā)明的一個實施例的設置和操作電子設備中的觸摸板所涉及的示例性步驟的流程圖。圖35是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性計算系統的簡化示意圖，該計算系統可以包括可以具有力傳感器和用于提供反饋的致動器的觸摸敏感輸入-輸出設備，諸如觸摸板。圖36是根據本發(fā)明的一個實施例的示例性計算系統的示意圖，該計算系統可以包括可以具有力傳感器和用于提供反饋的致動器的觸摸敏感輸入-輸出設備，諸如觸摸板，并且可以結合有顯示結構。
具體實施例方式電子設備可以設置有觸摸敏感用戶輸入設備。觸摸敏感用戶輸入設備可以包括觸摸屏或，更典型地，觸摸板。觸摸板，有時被稱作跟蹤板，通常被用在諸如便攜式計算機的電子設備中。觸摸板還可以被實現為獨立的設備。例如，觸摸板可以設置有通用串行總線(USB)電纜，其使得觸摸板能夠被插接到計算機的USB端口。觸摸板還可以被應用在工業(yè)和商業(yè)設備中、計算機鼠標中、鍵盤中、游戲機中等等。為了清晰，在此有時將觸摸板用在便攜式計算機中(即，作為便攜式計算機跟蹤板)描述為示例。然而，這僅是示例性的。觸摸板和其它觸摸敏感輸入設備可以被實施為任何適當電子設備的一部分。觸摸板可以包括力傳感器和觸摸傳感器電路。觸覺反饋可以通過使用能夠向觸摸板施加移動的致動器來提供。觸摸板的觸摸傳感器可以使用電阻觸摸技術、表面聲波技術、電容技術、光檢測器(例如，通過測量由外部物體產生的環(huán)境光陰影來檢測位置的基于陰影的傳感器的光傳感器陣列)、或其它適當的觸摸傳感器布置來實施。使用電容觸摸傳感器技術有時在此作為示例被描述。與需要用力地直接接觸來記錄觸摸事件的觸摸技術不同，電容觸摸傳感器即使在很小或沒有直接壓力施加至觸摸傳感器表面時也能檢測到觸摸事件。這是因為電容觸摸傳感器測量由于很接近傳感器表面的用戶手指或其它外部物體的存在而引起的電容改變。觸摸板的觸摸傳感器能力使得用戶能夠提供觸摸輸入。例如，用戶可以將指尖或觸筆(stylus)置于觸摸板表面上的期望位置。通過控制觸摸傳感器被觸摸的位置，用戶可以控制屏幕上光標的位置，或者可以以其它方式與電子設備交互。如果愿意，基于手勢的控制布置可以被實施，其中相對于屏幕的一個或多個觸摸位置的移動可以被轉換為命令。例如，在觸摸板表面上滑過特定數量的手指可以被解釋為在項目列表中前進的命令或在計算機屏幕上滾動所顯示的材料的命令。單擊和多擊命令也可以使用觸摸板的觸摸傳感器功能來處理。 觸摸板的力傳感器能力使得用戶能夠執(zhí)行按鈕類型的動作。在具有整體按鈕的傳統觸摸板中，通過在靠近觸摸板的前邊緣處向下用力按壓來致動觸摸板的按鈕部分。這就導致觸摸板向下樞轉來致動位于觸摸板前邊緣下面的開關，并產生聽得見的點擊聲音。當力傳感器被包括在觸摸板中時，不需要允許觸摸板以該方式樞轉。相反，來自一個或多個力傳感器的力信號可以用來檢測何時用戶按壓和下壓觸摸板。觸摸板不需要顯著移動(即，觸摸板可以保持基本不動和水平)，從而原本被保留用于容納樞轉運動的空間可以被用于容納組件。在使用壓電部件來實現力傳感器的典型配置中，即使在最有力的按鈕按壓負載下，觸摸板的位移可以小于O. 05_。力反饋可以被用于還原按鈕按壓帶給用戶的預期感覺。例如，當確定用戶已經使用足夠的力來按壓觸摸板時，致動器可以移動觸摸板。這可以對用戶手指施加類似于傳統的觸摸板按鈕致動事件的感覺。致動器可以在移動觸摸板時產生點擊聲，或可以被驅動以安靜地致動觸摸板(例如，通過使用主要為亞音速成分的驅動信號)。如果愿意，點擊聲或其它適當聲音可以根據默認的和/或用戶定義的設置由揚聲器產生。以該方式，力傳感器信號可以被用于模仿傳統按鈕功能。例如，力傳感器信號可以用于檢測何時用戶使用足以使傳統樞轉型觸摸板偏轉的力來按壓觸摸板。作為響應，致動器可以對觸摸板施加力。如果愿意，可以使用包括力傳感器和觸摸傳感器二者的觸摸板來實現不同類型的功能或其它功能。還可以實現部分依靠力信號輸入值且部分依靠觸摸傳感器輸入信號值的功能。例如，按鈕動作檢測操作可以在存在手勢時被禁止，或者，使用力傳感器檢測到足夠力可以導致禁止對處理基于手勢的觸摸傳感器命令的正常響應。又例如，單手選擇-拖拽功能可以被實現。使用這樣的布置，屏幕上的項目可以通過用手指施加足夠的力至力傳感器并同時使手指在觸摸傳感器上移動來由用戶選擇和移動。輕擊可以導致一種類型的動作，中等強度的點擊可以導致另一類型的動作，而有力的點擊可以導致再一類型的動作。施加至觸摸板的不同部分的力可以導致不同類型的響應。例如，在觸摸板的左后角按壓可以導致與在右后角按壓不同的動作。響應于所處理的觸摸板信號(力和/或觸摸傳感器信號)所采取的動作可以包括由操作系統采取的響應、由應用軟件采取的響應、由使用軟件和硬件的組合實現的服務所采取的響應、設備硬件的響應、其它動作、以及這些響應的組合?？梢员涣?或觸摸信號影響的響應的一個示例是觸覺反饋功能。觸覺反饋，有時也被稱作觸摸反饋、力反饋或觸感反饋，涉及響應于特定檢測到的動作產生觸摸板移動。例如，觸覺反饋可以在觸摸板中的力傳感器檢測到手指按壓已經超過給定閾值時被產生。如果愿意，硬件和軟件(諸如固件、操作系統代碼和應用代碼)可以被用于實現力反饋布置。如果愿意，觸覺響應可以獨立于特定按鈕按壓或觸摸事件被產生。例如，具有力反饋能力的觸摸板可以在接收到電子郵件或發(fā)生預定事件時振動。觸摸板觸覺功能的這些使用類型在此有時被稱作力反饋功能、觸覺反饋功能、觸感反饋等。包括觸摸傳感器、力傳感器、和/或力反饋能力的觸摸板可以在便攜式電子設備、附件、蜂窩電話、嵌入式系統或任何其它適當電子設備中實施。為了清楚起見，諸如這樣的觸摸板被包括在便攜式電子設備中的布置有時在此作為示例被描述。
可以包括觸摸板的諸如便攜式計算機的示例性便攜式設備在圖I中示出。如圖I所示，設備10可以是具有諸如殼體12的殼體的便攜式計算機。殼體12可以具有諸如上殼體12A的上部分，其有時被稱作蓋或蓋子。殼體12還可以具有諸如下殼體12B的下部分，其有時被稱作殼底或主單元。殼部分12A和12B可以使用諸如鉸鏈16(有時被稱作爪筒鉸鏈)的鉸鏈結構彼此樞轉連接。顯示器14可以安裝在上殼體12A中。諸如鍵盤18和觸摸板20的其它組件可以安裝在下殼體12B中。觸摸板20可以包括包含觸摸傳感器的平坦觸摸板部件。觸摸傳感器可以由觸摸傳感器結構(例如，觸摸傳感器電容電極)的陣列形成。通常，觸摸板20中的觸摸傳感器結構可以使用任何適當觸摸敏感技術來實現?？梢杂糜跒橛|摸板20提供觸摸感測能力的觸摸傳感器示例包括電容觸摸傳感器、基于電阻感測的觸摸傳感器、表面聲波觸摸傳感器以及光學觸摸傳感器?；陔娙萦|摸傳感器的觸摸板20的示例性配置在此有時作為示例被 描述。然而，這僅僅是示例。任何適當觸摸技術可以被用于為觸摸板20提供感測用戶手指、觸筆或其它外部物體的位置的能力。當外部物體與觸摸板的表面直接接觸時，或者當外部物體與表面很接近時(例如，當電容觸摸傳感器檢測到用戶的手指或其它物體位于觸摸傳感器表面的幾毫米內時)，用戶觸摸可以被感測到。觸摸板的觸摸傳感器部分受外部物體的位置控制的事件通常被稱作觸摸事件，不論觸摸信號是由外部物體和觸摸板之間的直接接觸產生，還是響應于外部物體和觸摸板彼此很接近而產生。如圖I所示，觸摸板20可以具有橫向維度XX和Ti。橫向維度XX，有時被稱作觸摸板的寬度，可以與XYZ坐標系統22中的X軸平行。橫向維度YY，有時被稱作觸摸板的長度，可以與XYZ坐標系統22中的Y軸平行。構成觸摸板20的結構還具有與XYZ坐標系統22中的Z軸平行的維度。該維度有時被稱作觸摸板的垂直維度或平面外維度。如圖I所示，Z軸垂直于包含X軸和Y軸的XY平面延伸(即，Z軸垂直于觸摸板20暴露的平坦表面的平面)。為了保證設備10的厚度最小化，最小化與觸摸板20相關的結構的厚度可能是有幫助的。在觸摸板20的XY平面中的用戶手指(一個或多個)或其它外部物體(一個或多個)的位置可以使用觸摸板20的觸摸傳感器來感測。沿Z軸向下和向上的運動可以使用力傳感器來檢測。如圖2所示，觸摸傳感器20可以具有平坦觸摸板部件24(有時被稱作跟蹤板部件)。觸摸板部件24可以包括觸摸傳感器。觸摸傳感器可以用來測量諸如手指26的外部物體相對于平坦觸摸板部件24的X和Y橫向維度的位置。如由點32所表示的，可以有多個外部物體(即，多于一個手指)觸摸觸摸板部件24 (例如，當用戶進行多點觸摸手勢命令時)。單個物體觸摸觸摸板部件24的布置有時在此作為示例被描述。然而，這僅是示例性的。如果愿意,一個物體、兩個物體、三個物體或多個三個物體可以同時接觸觸摸板部件24。除了在一個或多個位置觸摸觸摸板部件24，用戶還可以產生按鈕致動事件。按鈕致動事件涉及用戶在沿Z軸(參見例如坐標系統22)的方向28上向下按壓的按壓事件。按鈕致動事件還涉及釋放事件。在釋放事件中，用戶減少施加至觸摸板部件24的向下的力的量，并停止在方向28上移動手指26 (例如，通過沿方向30向上抬起手指26)。 按鈕致動動作，有時被稱作力施加事件，可以使用力傳感器34來感測。力傳感器34—般響應于垂直施加的力(沿Z軸)。在觸摸板20中可以存在一個力傳感器34,存在兩個力傳感器34，存在三個力傳感器34，或存在四個或更多個力傳感器34。力傳感器可以放置在諸如部件24的矩形平坦觸摸板結構的四個角下面，如圖2所示(作為示例)。在具有兩個傳感器的配置中，傳感器可以位于部件24的相反邊緣處。在具有三個傳感器的配置中，傳感器可以被分布為形成三腳式配置。如果僅單個傳感器被使用，則傳感器可以位于觸摸板部件24的中心的下面或沿觸摸板部件24的邊緣(例如，前緣)。 將力傳感器34布置在觸摸板部件24的所有四個角的優(yōu)點是這使得來自多個傳感器的力信號能夠被并行收集和處理。力傳感器信號可以被平均，可以被處理以幫助確認用戶手指在部件24上的位置，或可以被處理來確定哪種類型的動作應被設備10執(zhí)行。按鈕致動行為或其它行為(例如特定觸摸事件)可以導致力反饋。例如，當用戶在方向28上向下按壓部件24時，力傳感器34可以輕微壓縮并且可以檢測所得到的在部件24上的力。如果檢測到足夠的向下的力，致動器36可以被用于向部件24施加移動(觸覺反饋)。使用圖2中示出的示例性結構，致動器36通過側向延伸臂40耦接至平坦觸摸板部件24。臂40例如可以是金屬條或剛性連接在致動器36的輸出和觸摸板部件24之間的其它結構。當致動器36被控制信號驅動時，致動器36驅動臂40朝向和/或離開平坦觸摸板部件24 (例如，沿平行于圖2中的X軸的橫向方向38)。由致動器36施加的移動有時被稱作觸覺反饋，因為這種類型的移動可以響應于按鈕致動事件來提供。用戶傾向于期望按鈕致動事件將導致點擊感覺和聲音。通過適當地驅動致動器36，觸摸板24中的振動或其它移動可以為用戶產生希望的觸覺體驗(例如在手指26的指尖)。例如，用戶可能感覺到好像板24向下移動并接合傳統的機械開關，而實際情況是，力傳感器34允許部件24有相對很小的垂直移動，因為觸摸板部件24安裝在殼體12B中的基本固定的位置。如果愿意，致動器36可以響應于其它準則(例如，當特定軟件條件出現時，當用戶作出使用觸摸板20的觸摸傳感器部分感測到的特定手勢時，等等)，將力施加到桿40并從而施加到觸摸板部件24。觸摸板20可以由多個結構的分層堆疊而形成。例如，觸摸板部件24可以包括印刷電路板或其它基板，其上形成有觸摸傳感器電極陣列。電極陣列可以在尺寸上基本等于觸摸板部件的尺寸，從而觸摸板部件和該陣列在觸摸板的所有有效表面上延伸。
加硬物、光滑玻璃覆蓋層、以及墨層和粘合層也可以被結合在觸摸板部件24中。如果愿意，通過以更少的層實現觸摸板20，可以最小化尺寸和重量。例如，假設觸摸板20還是剛性的，觸摸板20可以使用具有整體形成的電容電極的玻璃或陶瓷層來實現，且沒有加硬物。觸摸板部件24的硬度保證了用戶的按鈕致動行為可被力傳感器34檢測到，無論用戶按壓觸摸板部件表面上的什么位置。在觸摸板20中使用剛性觸摸板部件還有助于保證單個致動器(或其它適當數量的致動器)能夠有效地在觸摸板部件的整個表面上產生觸覺反饋(即，致動器引起的全局運動)。如果陶瓷、玻璃、塑料或用于形成接觸表面的觸摸板部件24的其它層以及用于觸摸板部件24的觸摸傳感器陣列是柔性的，那么不銹鋼加硬物或其它適當的加硬結構可以被結合在觸摸板部件24中。觸摸板部件24還可以通過使用足夠厚的玻璃、陶瓷、塑料或復合材料層來加硬，而不使用額外的不銹鋼加硬層(例如，通過由Imm厚或更多、2mm厚或更多、3mm厚或更多、或4mm厚或更多(作為示例)的玻璃、陶瓷、塑料或復合材料形成觸摸板部件24的一些層)。矩形形狀是觸摸板部件24通常所使用的，因為這對應于顯示器14的矩形形狀。然而，如果愿意，可以使用其它形狀。這些僅是示例性示例。如果愿意，任何適當觸摸板結構可以被用于形成觸摸板20。圖3示出了可以用在觸摸板20中的示例性結構組的分解透視圖。如圖3所示，觸 摸板20可以包含矩形平坦觸摸板部件24。平坦觸摸板部件24可以安裝至殼體結構12B。殼體結構12B可以由殼體壁的一部分(例如，圖I的底單元12B中的下壁)、內部殼體框架結構或支撐、其它適當支撐結構、或這些結構的組合形成。力傳感器34可以位于觸摸板部件24的四個角的每一個處。如果愿意，安裝墊，例如安裝墊42，可以夾置在力傳感器34和殼體結構12B之間。墊42可以由諸如凝膠或泡沫的柔性材料形成。用于墊42的凝膠可以由諸如硅酮的材料形成。當諸如硅酮凝膠墊的墊被置于傳感器34和殼體12B之間時，響應于致動器36施加橫向力(平面內的力)，觸摸板部件24被允許在X和Y維度上(例如，橫向，平行于殼體12B的平坦內表面)稍微移動(例如，幾千微米或更少、幾百微米或更少等)。如果觸摸板部件24被過于剛性地安裝到殼體12B，那么觸摸板部件24可能無法呈現出所需的觸覺反饋量(即，部件24的振動可能被過度抑制)。墊42可以通過粘合劑連接至殼體12B。力傳感器34可以通過粘合劑連接至墊42。粘合劑還可以用于將力傳感器34連接至平坦觸摸板部件24。盡管凝膠墊42的存在允許剛性觸摸板部件24的微小橫向移動，但是觸摸板部件24保持在殼體12B內基本固定的位置(即，對于用戶不存在可識別的視覺移動)。與需要樞轉運動來致動相關開關的傳統布置不同，沒有鉸鏈或樞轉彎曲件附接到觸摸板部件24，并且觸摸板部件24在按鈕致動和觸覺反饋過程中基本不樞轉或移動。此外，因為觸摸板部件24 —般被實施為剛性結構，所以觸摸板部件24不彎曲。相反，觸摸板部件24在按鈕致動和觸覺反饋事件過程中，作為單個剛性單元操作。部件24的最上層56可以由玻璃或其它適當材料(例如塑料、陶瓷等)的光滑層形成。在電容觸摸傳感器布置中，層56可以由電介質形成以免電磁屏蔽下面的電容電極。形成層56的材料可以是透明的(例如清澈玻璃)。在這種類型的情況下，可能期望層56的下表面設有不透明的顏料或墨層。例如，銀色墨層或其它裝飾涂層可以置于層56的下方(見，例如墨層54)。層56還可以由不透明物質形成(例如，黑玻璃或陶瓷)。無論層56是否由不透明物質形成，或者層56是否由于下面的諸如不透明墨的不透明材料層而不透明，觸摸板部件24的諸如層56的結構通常足夠不透明以防止下面的層結構從設備10的外部被看見。通過由不透明結構形成觸摸板24的最上面的一個或多個層，可以防止觸摸板部件24的下層中的不悅目的結構被看見。因為使用一個或多個不透明材料層可能增強觸摸板20的美觀性，所以通常期望由使得觸摸板部件24不透明的結構(B卩，由不允許光透過觸摸板部件24的疊層)來形成觸摸板部件24。當期望使用觸摸板20作為觸摸屏的一部分時(例如，當形成層的堆疊以形成液晶顯示觸摸屏、電子墨水顯示觸摸屏或其它觸摸屏時)，優(yōu)選地在層56上沒有不透明墨。相反，層56可以由顯示器蓋玻璃層或其它透明顯示結構形成。盡管獨立的觸摸板有時在此作為示例被描述，但是觸摸傳感器、力傳感器以及觸摸板20的致動機構可以被用在觸摸屏顯示器或其它類型的部件中。獨立的計算機跟蹤板在此僅作為示例被描述。如圖3所示，諸如壓力敏感粘合層52的粘合層可以用于將層56和54附著至觸摸傳感器陣列50。觸摸傳感器陣列50可以由導電電容器電極陣列形成(例如，以形成X-Y電容觸摸傳感器)。這些電極可以由金屬、諸如氧化銦錫的透明導電材料、或其它導電材料形成，它們可以形成在層56的底面上，或如圖3所示，可以形成在印刷電路板基板的一面或兩面上，以形成傳感器陣列50。印刷電路板基板可以是剛性的或柔性的。設備10中的剛性電路板可以由諸如玻璃纖維填充的環(huán)氧樹脂(例如FR4)的材料形成。柔性印刷電路板(“柔性電路”)可以由聚合物或其它電介質(例如，聚酰亞胺)的柔性片材上的導電跡線形成。諸如壓力敏感粘合層48的粘合層可以用于將觸摸傳感器陣列50粘結至加硬物46。加硬物46可以由諸如金屬(例如不銹鋼、鋁、鈦等)的堅硬材料形成。諸如玻璃、陶瓷、碳纖維復合材料和塑料的材料也可以被使用。為了減少重量，加硬物46的一些部分可以被去除(例如，形成孔58)。力傳感器34可以由壓電器件、在被施加力時呈現電阻、電容或電感變化的結構、或任何其它適當的力感測結構形成。如圖4所示，力傳感器34可以由諸如可彎曲部件60 (例如應變計結構)的彎曲結構形成。在這種類型的力傳感器中，惠斯登電橋電路或其它電路可以置于諸如部件60的部件的表面上，以檢測部件60被彎曲時，表面電阻和/或體電阻率的改變。部件60例如可以由其上已經形成有金屬跡線62的可彎曲電介質形成。跡線62可以包括交叉指狀物62A和62B。當在方向64上彎曲時，部件60呈現位置66。該彎曲可以產生跡線62A和62B或位于部件60表面上的其它檢測電路的可測量的電阻改變。這種電阻改變可以用作施加至力傳感器34的力的量的指示。每個力傳感器34也可以使用隨著所施加的力，固體被壓縮或平坦表面之間的距離被改變的結構來實現。例如考慮圖5中示出的類型的布置。在圖5的示例中，力傳感器34可以具有上表面66。當力沿向下方向28施加于傳感器34時,傳感器34的上表面可以移動至位置68。在該位置，存在可測量的傳感器34的屬性的改變。例如，傳感器34可以由壓電材料形成，其產生與傳感器34中的壓縮量成比例的電壓。又例如，傳感器34可以由泡沫或在壓縮時比未壓縮時具有不同電阻的其它可壓縮材料形成。傳感器34的材料可以例如是聚合物-金屬復合材料或填充有納米微粒的聚合物(例如，位于Richmond, NorthYorkshire, United Kingdom的Peratech有限公司提供的類型的量子隧道復合材料)。力傳感器還可以被用于呈現電感的改變、磁性的改變或其它可測量的與力相關的屬性。
如圖6和7的示例中的力傳感器34所示，力傳感器34可以具有諸如具有可壓縮突起74的部件70的結構。在圖6所示的位置中，部件70還沒有相對于部件72被壓縮，因此突起74沒有被壓縮。當向下的力施加至部件70時，突起74可以壓縮并變形，如圖7所示。部件70可以由電阻性泡沫形成，部件72可以由導體形成(作為例子)。在圖7所示的壓縮狀態(tài)，部件70和72之間的電阻將小于圖6所示的未壓縮狀態(tài)的電阻。因此，測量部件70和72之間的電阻可以反映已經施加至部件70的力的量。力傳感器34可以具有電極。例如，力傳感器34可以具有上電容器電極76和下電容器電極78，如圖8所示。電容傳感器電路80可以通過測量電極76和78之間的電容來確定電極76和78之間的距離。當施加使電極76沿方向82向下移動的力時，電容(進而電容輸出信號OUT)將上升，表示該力的存在。泡沫、其它彈性物質、或其它彈性結構可以置于電極76和78之間，從而電容上升的幅度反映出所施加的力的量。圖9示出了力傳感器34可以如何基于響應于所施加力的改變而呈現出電阻變化的可變電阻器(諸如電阻器84)?？勺冸娮杵?4可以使用參考圖4、5、6和7 (作為例子)描 述的類型的結構形成。電阻測量電路86可以用于將基于力的電阻改變轉換為相應的力傳感器輸出信號(輸出信號OUT)。如這些示例闡明的，力傳感器34可以由產生響應于所施加力的輸出信號的任何結構形成。在一種典型的情形中，由每個力傳感器34產生的輸出信號的量將與所施加力的量成線性比例或非線性比例(即，傳感器34是模擬力傳感器)。如果期望，穹頂開關或其它雙態(tài)開關可以代替模擬傳感器被使用。在這種類型的布置中，穹頂開關的狀態(tài)(打開或閉合)可以用于確定所施加力是高于還是低于給定閾值(即，穹頂開關的觸發(fā)閾值)。圖10是諸如圖I的致動器36的示例性致動器的截面?zhèn)纫晥D。致動器36可以是螺線管，具有包含電線圈96的筒94。筒94中的電線可以連接至端子88和90。當電流應用至端子88和90時，磁場形成，該磁場將磁性活塞92吸入筒94的內部。通過調制流入端子88和90的電流，活塞92可以沿筒94的縱軸在方向38上前后移動。活塞92可以具有形成圖2的耦接部件40的部分，或可以連接至諸如圖2的耦接部件40的部件。如果愿意，致動器36可以由線性馬達、旋轉馬達或其它電磁致動器結構形成。致動器36還可以由壓電材料和其它能夠響應于所施加的電信號產生運動的結構形成。如圖11的頂視圖所示，致動器36可以位于觸摸板部件24的附近。耦接部件40可以直接連接至致動器36的可移動結構(例如，圖10中的螺線管36的活塞92)，并且可以直接連接至觸摸板部件24的邊緣(例如，連接至圖3中所示的一個或多個層)。部件40的長度可以小于螺線管36的最大尺寸(作為例子)。不一定要將部件40既直接連接至致動器36又直接連接至觸摸板24。例如，在部件40和觸摸板部件24之間可以有諸如縫隙98的縫隙，如圖12中所示?？p隙也可以形成在致動器36的附近。圖13示出了致動器36可以如何安裝在設備10中稍微遠離觸摸板部件24的位置。部件40的長度可以例如是2-5mm、5-10mm、2-20mm、10_30mm或超過30_。對于較長的長度，部件40的長度(進而致動器36和觸摸板部件24之間的距離)可以是致動器36的最大尺寸的I倍、2倍、3倍或3倍以上。如圖14中的示例所示,部件40不需要是直的。部件40例如可以包括一個或多個彎曲，例如彎曲100和102。圖15示出了致動器36和觸摸板部件24可以如何通過機械連桿(連桿40)被連接。連桿40的結構可以允許由致動器36施加的力的量通過利用機械優(yōu)勢而增大或減小。使用諸如連桿結構40的連桿還可以使得致動器36位于設備10中原本可能不可行(例如由于存在阻擋結構等原因)的位置。操作過程中，致動器36可以在方向110上移動部件40C。部件40C和40B可以在樞軸點104連接。部件40B可以相對于設備殼體關于樞軸點106旋轉。當致動器36在方向110上移動部件40C時，部件40B可以被迫繞樞軸點106順時針旋轉(方向112)。這迫使在樞軸108連接至部件40B的部件40A在方向114上向觸摸板部件24移動。超過一個致動器可以被用于向觸摸板24施加移動。圖16示出了一對致動器耦接至觸摸板部件24的示例性配置。左側致動器36-1使用耦接部件40-1連接至觸摸板部件24的左邊緣，而右側致動器36-2使用耦接部件40-2連接至觸摸板部件24的右邊緣。致·動器36-1和36-2可以由彼此180°異相(作為例子)的信號驅動。在觸摸板部件24完全剛性的配置中，使用多個致動器可以有助于高效地將全局運動施加至觸摸板部件24中的所有結構(即，致動器可以在觸摸板部件24中產生在整個觸摸板部件中基本一致的運動)。橫向的平面內的致動可以用于幫助提高致動器和觸摸板部件之間的能量傳遞效率。如果愿意，一個或多個致動器可以被用于將垂直運動施加至觸摸板部件24。這種類型的致動布置在滿足設計約束時可能是有利的。如果愿意，觸摸板部件24可以使用一個或多個柔性結構(例如玻璃或金屬薄片、呈現出柔性的塑料層等)來實現。在柔性和稍微剛性這兩種實施例中，兩個或更多個致動器可以被用于選擇性地向觸摸板部件24的不同區(qū)域施加移動。例如，如果存在四個致動器耦接至觸摸板部件24，則一個致動器可以獨立于其它致動器被驅動以便向觸摸板的左上角施加移動(作為例子)。如果使用多個致動器，則可以提供更為集中的觸覺反饋。諸如這些的多個致動器配置可以用于在觸摸板表面的特定部分已經被按壓時向用戶提供觸覺確認，而不干擾在其它位置與觸摸板接觸的其它手指或物體。例如，觸摸板部件24可以在不同位置被按壓以執(zhí)行不同的命令。如果用戶按壓一個位置，該位置可以被一個或多個相關致動器移動。如果用戶按壓另一不同位置，則不同的致動器可以用于在該位置附近提供力反饋。還可以使用全局反饋布置，其中響應于檢測到在不同區(qū)域中的按鈕按壓，使用不同的致動器驅動信號。致動器被用于在不同位置提供不同程度的觸覺反饋的布置有時被稱作可變致動機制。可變致動機制可以用來基于力傳感器信號和/或觸摸傳感器陣列信號為觸摸板20的用戶提供信息豐富的觸覺反饋。如果愿意，可變致動機制可以與其它致動機制結合使用。例如，在一些活動過程中(例如，當特定軟件應用正在運行時)，可以使用涉及單個致動器將全局運動施加至整個觸摸板部件24的類型的全局致動機制，而在其它活動過程中(例如，當運行其它應用時)，可以使用可變致動方案。全局運動可以被橫向施加，而局部運動可以使用垂直方向的傳感器、一個或多個傳感器的不同集合等來施加。圖17是可以用于向觸摸板部件24施加移動的示例性致動設置的截面?zhèn)纫晥D。在圖17的示例中，當驅動信號應用于致動器36時，致動器36被定向以迫使活塞116沿方向118向上運動。這將耦合部件40的部分120沿方向118向上拉起。樞軸112可以耦接至設備殼體，從而部分120的移動迫使部件40的邊緣128沿方向126壓向觸摸板部件24的相應左側邊緣。在期望將致動器36置于不同于觸摸板部件24的豎向位置的豎向位置時，或期望滿足布局約束時，可以使用圖17中所示的類型的布置。觸摸板部件24可以在任意適當方向(橫向、垂直、成角度、同時使用橫向和垂直位移機制，等等)上被致動器36驅動。觸摸板部件24的橫向致動(即，導致部件24在平面內移動的致動)可能是有利的，因為觸摸板部件24在力橫向施加至其一個邊緣(例如，直接施加于加硬部件的垂直邊緣或施加于緊鄰加硬部件的邊緣布置的耦接結構)時是最堅硬的。當觸摸板部件24是矩形時，觸摸板部件24在其一個較窄端被施壓時對不期望的撓曲可能最有抵抗力，如圖11-16的示 例所示。在這種類型的配置中，在致動過程中浪費較少能量。橫向致動也可能優(yōu)于其它類型的致動(例如，涉及致動板部件24平行于Z軸的部分的垂直位移的致動，其可能導致不期望的不規(guī)則“鼓式”的振動模式)。橫向致動可以比垂直致動產生更小的噪聲，并且因此可以比垂直致動更有效率，尤其是在考慮了觸摸板部件24相對于殼體12B的橫向移動的安裝機制被用于觸摸板部件24時(例如，當圖3的凝膠墊42被使用時)。因為噪聲可以被最小化，所以如果愿意，觸覺反饋可以被安靜地提供。圖18是使用軸承來幫助促進觸摸板部件24的橫向運動的示例性配置的截面?zhèn)纫晥D。如圖18所示，致動器36可以安裝至殼體12B的上壁130。部件40可以連接在觸摸板24和致動器36之間，從而致動器36可以在方向38上橫向驅動觸摸板部件24?？梢杂上職んw壁138或其它適當支撐結構支撐的硅酮緩沖器132可以被用于幫助保持觸摸板部件24。磁結構134和相配的磁結構136可以呈現出對彼此的磁性吸引，從而在方向146上產生向下的力。磁機構134和136可以都是磁鐵，或者結構134和136之一可以是鐵棒或別的鐵磁結構。軸承結構可以支撐觸摸板24。例如，軸承結構可以由軸承座140和軸承142形成。當致動器36在方向38上移動觸摸板24時，球142沿觸摸板部件24的下表面144滾動。通過以該方式促進觸摸板部件24的橫向運動，使用致動器36向觸摸板部件24施加觸覺反饋所需的能量可以被降低(即，可以提高致動效率)。圖19的側視圖示出了力傳感器34可以如何安裝在凝膠墊42或允許觸摸板部件24在使用致動器36橫向致動時在橫向方向38上稍微移動的其它安裝結構上。當向觸摸板部件24施加力時，墊42可以有一點移動。因為觸摸板部件24不是剛性附著至殼體12B，所以致動器36的能量可以高效地施加到觸摸板部件24。圖20是觸摸板部件24的底視圖，示出了觸摸板部件24可以如何使用彈簧148安裝在上殼體壁130的矩形開口中。彈簧148可以是金屬彈簧，其由金屬片沖壓或切割，或可以通過將彈簧148直接切割為上殼體壁130的一部分來以整體方式形成。對于圖19的柔性墊42，圖20的彈簧148在由致動器36致動時，可以允許觸摸板部件24在方向38上橫向移動。圖21中示出了用于觸摸板20中的電容觸摸傳感器的示例性電極陣列的頂視圖。如圖21的示例所示，觸摸板陣列150可以由基板50上的水平電極154和垂直電極152形成?；?0可以由剛性或柔性印刷電路板材料或其它適當基板形成。路徑156可以被用于將電極信號從電極152和154傳送至觸摸傳感器處理電路158。觸摸傳感器處理電路158可以將使用電極152和154檢測到的電容改變轉換為位置數據(例如，以定位諸如用戶手指的外部物體在觸摸板部件24上的位置)。力傳感器34可以通過路徑164將力信號提供至力傳感器處理電路162。力傳感器處理電路162可以處理原始傳感器信號以確定在每個傳感器34上存在的力的量(例如，由于用戶施加至觸摸板的力引起的)。驅動電路166 (例如，音頻放大器或其 它輸出驅動器)可以用于將驅動信號提供至致動器36。當以這種方式被驅動時，致動器36可以通過諸如結構40的耦接結構向觸摸板施加移動。電路162和158可以形成存儲和處理電路160的一部分。存儲和處理電路160可以包括安裝在設備10中的一個或多個印刷電路板上的分立組件和集成電路。可以由易失性和非易失性存儲電路形成存儲和處理電路160中的存儲部。如果愿意，硬盤驅動器和其它介質也可以被用于在設備10中存儲信息。存儲和處理電路160中的處理電路可以使用特定用途集成電路(ASIC)、數字信號處理電路、微控制器、微處理器以及其它電路來實現。諸如應用代碼、操作系統指令以及固件之類的軟件可以用于實現用于操作觸摸板20的功能。例如，軟件可以被用于實現控制算法，其確定何時致動器36應當對觸摸板部件24施加力。諸如電路162、驅動電路166以及電路158之類的硬件可以用于收集和處理傳感器信號以及施加適當的驅動信號至致動器36。在一種典型情形中，控制功能可以使用硬件和軟件的組合來實現。例如，用于收集力和傳感器數據的信號處理算法可以使用觸摸和力傳感器的硬件功能，以及諸如處理電路162和158之類的相關處理電路的硬件功能。一旦原始傳感器信號已經被處理，就可以采取適當的動作(例如，通過使用諸如驅動電路166的硬件來施加驅動信號至致動器166)。用于確定響應于檢測到特定模式的傳感器數據采取什么動作的控制算法可以被硬連線(例如，使用專用電路)，可以使用軟件，等等。圖22示出了當用戶在觸摸板的平坦外表面上向下按壓時可以產生的示例性力信號。如圖22所示，力F最初可以隨時間上升(例如，當用戶在觸摸板上施加增大的向下的力時)。當用戶從觸摸板表面抬起手指時，由力傳感器測量到的力的量減少。用于處理諸如圖22的力信號F的力信號的信號處理算法可以包括頻率相關的濾波算法(例如，低通濾波器、帶通濾波器、以及高通濾波器)、基于時間的算法、呈現滯后的算法(例如，用于實現反跳(debounce)功能)、以及應用力幅度閾值的算法。例如，存儲和處理電路160 (圖21)可以忽略幅度小于力閾值FTl (例如，噪聲閾值)的所有力信號。高于和/或低于其它閾值(例如力閾值FT2和FT3)的力信號可以被歸類為對應于按鈕按壓事件和按鈕釋放事件。圖23的曲線示出了存儲和處理電路160可以如何處理來自多個力傳感器34的信號。在圖23的示例中，觸摸板20具有四個力傳感器34，它們產生各自的力信號FFL (來自左前傳感器)、FFR (來自右前傳感器)、FBL (來自左后傳感器)以及FBR (來自右后傳感器)。這些信號可以被處理以確定用戶手指的位置，或提取有關用戶的力行為的性質的其它信息。使用一種適當的布置，四個獨立的力信號可以被組合(例如，數字相加和/或平均)，以產生組合的力信號FAVG。使用像這樣的組合技術可以有助于減少噪聲并提高力傳感器的準確性。通過處理圖22和23中示出的類型的模擬力傳感器，存儲和處理電路160可以處理相應的數字信號。例如，存儲和處理電路160可以產生圖24中示出的類型的數字“按壓”信號以表示用戶已經完成了按壓事件，以及可以產生圖25中示出的類型的數字“釋放”信號以表示用戶已經完成了釋放事件?！鞍磯骸毙盘柕某掷m(xù)時間(t2-tl)以及“釋放”信號的持續(xù)時間(t4_t3)可以被固定，或者“按壓”和“釋放”可以連續(xù)地被斷言(assert)直到被清零(作為例子)。圖26示出了按壓和釋放事件可以如何通過組合的“按壓”/ “釋放”信號中的上升沿和下降沿來表示。按壓和釋放事件可以通過對來自力傳感器的力信號應用閾值來識別。例如，在平均力傳感器信號FAVG超過默認的或用戶定義的閾值時，可以識別出用戶按鈕按壓(斷言“按壓”)。用戶可以調節(jié)在處理觸摸和力傳感器信號時所使用的設置。例如，用戶可以調節(jié)影響定時和幅度閾值的靈敏度設置和其它濾波參數。用戶還可以調節(jié)提供給致動器36的驅動信號的類型。致動器信號的形狀和幅度一般將影響由致動器施加至觸摸板的力的量，以及賦予的運動的類型。
圖27示出了可以用于驅動致動器36的平滑(弧形)且對稱的致動器驅動信號。圖28示出了可以被使用的對稱但形狀更陡峭的驅動信號。圖29和30的示例示出了致動器可以如何使用不對稱信號而被驅動。具有短上升時間的信號(例如圖29所示類型的信號)傾向于產生質量不同于具有短下降時間的信號(例如圖30所示類型的信號)的觸覺反饋。對稱和不對稱驅動信號還可以產生可察覺的不同結果。如果愿意，可以使用主要呈現亞音速頻率分量(例如，小于20Hz、小于15Hz等的頻率)的驅動信號，從而保證觸覺反饋功能的安靜操作的可能性(例如，當可聽見的揚聲器反饋被禁用時)。驅動信號還可以具有多個峰(例如，作為雙脈沖)或可以具有其它復雜的波形。用戶可以調節(jié)設備10中的設置以控制處理設置和反饋設置，從而符合用戶的個人要求。例如，用戶可以指示存儲和處理電路160在檢測到按壓事件時產生期望的驅動形狀，以及在檢測到釋放事件時產生不同的期望的驅動形狀。力信號和觸摸傳感器信號可以被存儲和處理電路160—起處理。例如，力傳感器處理和/或力反饋可以在檢測到手勢行為時被禁止。這防止檢測到無意的按鈕按壓并防止不期望的反饋。例如，以圖31的情況為例。在這種情況下，用戶沒有在觸摸傳感器上移動手指(即，用戶沒有進行手勢命令)。存儲和處理電路160可以監(jiān)視由觸摸板20的觸摸傳感器部分收集的觸摸傳感器信號，并且可以得出不存在手勢行為的結論。當檢測到諸如圖31的左側的曲線的力F之類的力信號時，力傳感器處理操作可以被執(zhí)行以檢測按壓和釋放事件。相應的“按壓”和“釋放”信號可以被產生以使得致動器36能夠進行較高等級的處理和相應的對觸摸板部件24的致動。然而，如果用戶處于使用觸摸板20輸入手勢的過程中，用戶對觸摸傳感器的有效(active)使用可以被存儲和處理電路160檢測到。當用戶做手勢時，用戶的手指移過觸摸板的表面。有時，用戶可能在手勢過程中無意地在觸摸板表面上按壓。通過檢測到手勢行為，觸摸板20的力反饋功能可以暫時被禁止。如圖32所示，當力反饋功能被禁止時，檢測到圖32的左側曲線中示出類型的力F將不會導致產生任何“按壓”和“釋放”信號。因此，在不存在手勢行為時，沒有驅動信號被提供至致動器36的驅動電路，并且致動器36在手勢過程中將不產生觸覺反饋，不論力按鈕按壓反饋功能在正常操作期間是如何靈敏。如果愿意，力反饋可以被手動關閉(例如，如果用戶期望使用手勢功能并且不希望無意中產生按鈕按壓)。還可以基于當前正在運行哪個應用、哪個用戶登錄至多用戶系統、當前時間、其它條件的存在等等，來調節(jié)力反饋強度?？梢耘c觸覺反饋相呼應地產生聲音，來幫助通知用戶按鈕致動事件已經發(fā)生(例如，使用設備10中的揚聲器)。默認的和用戶所選的聲音可以產生。如果愿意，所產生的聲音可以取決于所選擇的致動驅動信號。例如，如果致動器驅動信號具有圖29所示類型的形狀，則產生的聲音可以不同于致動器驅動信號具有圖30所示類型的形狀的情況(作為例子)。圖33示出了力傳感器、觸摸傳感器、以及驅動設置可以如何被用來調節(jié)觸摸板20的操作。如圖33所示，一個或多個力傳感器34可以產生力數據(例如，與用戶的手指多用 力地向下按壓在觸摸板上相關的數據)。板20中的觸摸傳感器陣列168可以產生觸摸數據(例如，與用戶手指在觸摸板的XY平面中的位置相關的數據)。用戶定義的和默認的力信號處理設置可以提供給力信號處理電路162。這些信號可以包括力閾值、時間閾值、頻率相關的濾波準則、以及其它影響力數據如何被力信號處理器162處理和解釋的準則?；谶@些設置，力信號處理電路162可以從力數據產生經處理的力數據信號(例如按壓和釋放數據)。用戶定義的和默認的觸摸信號處理設置可以被提供至觸摸傳感器處理電路158。這些信號可以包括靈敏度設置、用于當用戶在鍵盤18上打字時禁止觸摸響應的手掌檢查設置、以及影響觸摸板傳感器陣列數據如何被觸摸傳感器信號處理電路158處理和解釋的其它適當的處理準則。基于這些設置，觸摸傳感器信號處理電路158可以從觸摸傳感器168提供的觸摸數據產生經處理的觸摸數據信號(例如，手指位置數據)。驅動信號產生器170可以使用默認的和用戶調節(jié)的驅動設置來調節(jié)。這些設置可以包括例如用于控制應用于致動器36的驅動控制信號的形狀和幅度的設置。驅動信號產生器170可以由專用硬件、圖21的存儲和處理電路160中的資源、或其它適當資源來實現，它可以為致動器36提供致動器控制信號。這些信號可以被驅動器166 (圖21)驅動至致動器36中，或驅動器166的電路可以結合到驅動信號產生器170中。圖34示出了調節(jié)和使用觸摸板20所涉及的示例性步驟的流程圖。在步驟170，觸摸板20的默認設置可以被存儲在存儲和處理電路160中。例如，固件或其它代碼可以嵌入在存儲和處理電路160中的非易失性存儲器中。該代碼可以包括觸摸板20的力傳感器、觸摸傳感器陣列和致動器的默認設置。在步驟172可以從用戶收集用戶可調節(jié)的設置。例如，用戶可以通過使用鍵盤、按壓按鈕、滑動開關、輸入聲音命令、或與屏幕上選項交互來提供設置。可被用戶調節(jié)的觸摸板設置包括應用軟件設置、操作系統設置、固件設置、硬件設置等等。這些設置可以包括結合圖33描述的類型的力信號處理設置、觸摸傳感器設置、以及驅動設置。在步驟174，可以從觸摸傳感器168和力傳感器電路34收集觸摸板數據。該數據可以在設備10的操作期間被持續(xù)收集(作為例子)。在步驟176，在步驟174收集的力數據和觸摸數據可以使用用戶提供的和默認的力信號處理設置以及用戶提供的和默認的觸摸傳感器處理設置來處理。步驟176的處理操作使得產生經處理的力和觸摸傳感器數據(例如，X-Y手指移動數據和基于力的按鈕致動數據)。在步驟178，響應于步驟176的處理操作，可以在設備10和觸摸板20中采取適當的動作。例如，設備10上的操作系統或應用程序可以將按鈕按壓事件解釋為打開或關閉顯示窗口的命令，啟動或停止特定功能的命令，等等。響應于步驟176的處理操作，通過使用適當控制信號驅動致動器36，可以產生觸摸板移動。用于驅動致動器36的信號可以受到經處理的觸摸和力信號以及致動器設置(例如，默認的和用戶提供的驅動信號設置，諸如指示在各種情況下，圖27-30的致動器驅動信號中的哪個應當被使用的設置，等等)的影響。
盡管有時針對便攜式計算機中的觸摸板進行了描述，但是在此描述的這些類型的觸摸板特征可以用在任何電子設備中。觸摸板的力傳感器特征可以用在具有或不具有觸摸傳感器功能以及具有或不具有致動器的設備中，觸摸傳感器特征可以用在具有或不具有力傳感器功能以及具有或不具有致動器的設備中，致動器特征可以用在具有或不具有觸摸傳感器功能以及具有或不具有力傳感器特征的設備中。所描述的實施例可以包括觸摸I/O設備1001 (在此有時被稱作觸摸板)，其可以通過有線或無線通信信道1002接收與計算系統1003 (圖35)交互的觸摸輸入。觸摸I/O設備1001可以用于代替諸如鍵盤、鼠標等其它輸入設備或與之相結合，向計算系統1003提供用戶輸入。一個或多個觸摸I/O設備1001可以被用于向計算系統1003提供用戶輸入。觸摸I/O設備1001可以是計算系統1003的組成部分(例如膝上型計算機上的觸摸屏)或可以與計算系統1003分開。觸摸I/O設備1001可以包括完全或部分透明的、半透明的、不透明的、不透光或其任意組合的觸摸敏感面板。觸摸I/o設備1001可以實施為觸摸屏、觸摸板、作為觸摸板工作的觸摸屏(例如，代替膝上型計算機的觸摸板的觸摸屏)、與任何其它輸入設備組合或結合的觸摸屏或觸摸板(例如，布置在鍵盤上的觸摸屏或觸摸板)、或具有用于接收觸摸輸入的觸摸敏感表面的任何多維物體。在一個示例中，實施為觸摸屏的觸摸I/O設備1001可以包括部分或完全位于顯示器的至少一部分上的透明和/或半透明觸摸敏感面板。根據該實施例，觸摸I/o設備1001用于顯示從計算系統1003 (和/或其它源)發(fā)送的圖形數據，并且還用于接收用戶輸入。在其它實施例中，觸摸I/o設備1001可以實施為觸摸敏感組件/設備與顯示組件/設備集成的集成觸摸屏。在別的實施例中，觸摸屏可以用作補充或附加的顯示屏，用于顯示補充的或相同的圖形數據作為主顯示，以及接收觸摸輸入。觸摸I/O設備1001可以被配置為基于電容、電阻、光、聲、感應、機械、化學測量、或可以針對一個或多個觸摸或設備1001附近的近似觸摸的發(fā)生進行測量的任何現象，來檢測設備1001上的一個或多個觸摸或近似觸摸的位置。軟件、硬件、固件或其任何組合可以被用來處理所檢測到的觸摸的測量，以識別和跟蹤一個或多個手勢。手勢可以對應于觸摸I/O設備1001上的靜止或非靜止的單個或多個觸摸或近似觸摸。手勢可以通過以特定方式在觸摸I/o設備1001上移動一個或多個手指或其它物體而執(zhí)行，諸如，在基本相同時刻、連續(xù)地、或連貫地輕擊、按壓、搖擺、擦過、扭擰、改變方向、以變化的壓力按壓等等。手勢可被表征為(但不限于)任意手指之間或使用任意手指的收攏、滑動、揮過、旋轉、撓曲、拖拽、或輕擊動作。單個手勢可以使用一只或多只手、由一個或多個用戶、或其任意組合來執(zhí)行。
計算系統1003可以使用圖形數據驅動顯示器顯示圖形用戶界面(⑶I)。⑶I可以用于通過觸摸I/o設備1001接收觸摸輸入。實施為觸摸屏的觸摸I/O設備1001可以顯示⑶I?？商鎿Q地，⑶I可以顯示在與觸摸I/o設備1001分開的顯示器上。⑶I可以包括顯示在界面內的特定位置的圖形元素。圖形元素可以包括但不限于各種顯示的虛擬輸入設備，包括虛擬滾輪、虛擬鍵盤、虛擬旋鈕、虛擬按鈕、任何虛擬Π等等。用戶可以在觸摸I/O設備1001上可能與GUI的圖形元素相關聯的一個或多個特定位置做手勢。在其它實施例中，用戶可以在與GUI的圖形元素的位置無關的一個或多個位置做手勢。在觸摸I/O設備1001上做出的手勢可以直接或間接操縱、控制、修改、移動、觸發(fā)、啟動、或一般而言影響GUI中的圖形元素，諸如光標、圖標、媒體文件、列表、文字、所有或部分圖像，等等。例如，在觸摸屏的情況下，用戶可以通過在觸摸屏上的圖形元素上做出手勢來直接與圖形元素交互?？商鎿Q地，觸摸板通常提供間接的交互。手勢還可以影響未顯示的⑶I元素(例如，使用戶界面出現)或可以影響計算系統1003中的其它動作(例如，影響GUI、應用或操作系統的狀態(tài)或模式)。手勢可以或可以不與所顯示的光標結合地在觸摸I/o設備1001上進行。例如，在在觸摸板上執(zhí)行手勢的情況下，光標(或指針)可以顯示在顯示屏或觸摸屏上，并且光標可以通過觸摸板上的觸摸輸入被控制以與顯示屏上的圖形對象交互。在直接在觸摸屏上執(zhí)行手勢的其它實施例中，用戶可以直接與觸摸屏上的對象交互，而觸摸屏上可以顯示或不顯 示光標或指針。響應于或基于觸摸I/O設備1001上的觸摸或近似觸摸，可以通過通信信道1002將反饋提供給用戶。反饋可以以光學、機械、電、嗅覺、聲學等方式或其任意組合以可變或不可變的方式來傳送。現在注意力轉向可以在任何便攜式或非便攜式設備中實現的系統架構的實施例，所述設備包括但不限于通信設備(例如移動電話、智能電話)、多媒體設備(例如，MP3播放器、TV、收音機)、便攜式或手持計算機(例如，平板電腦、上網本、膝上型電腦)、桌上型計算機、一體化桌上型計算機、外圍設備、或適于包括系統結構2000的任何其它系統或設備，包括這些設備類型的兩個或更多個的組合。圖36是系統2000的一個實施例的框圖，其一般包括一個或多個計算機可讀介質2001、處理系統2004、輸入/輸出(I/O)子系統2006、射頻(RF)電路2008以及音頻電路2010。這些組件可以通過一個或多個通信總線或信號線2003耦接。在一些實施例中，系統2000可以包括MP3播放器(例如iPod (蘋果計算機公司的商標))的功能。系統2000因此可以包括與iPod兼容的多引腳連接器。在一些實施例中，系統2000可以包括一個或多個可選的在圖像應用中使用的光傳感器(未示出)，例如CMOS或CXD圖像傳感器。應該理解圖36中示出的架構僅是系統2000的示例性架構，系統2000可以具有比示出的更多或更少的組件，或具有不同的組件配置。圖36中示出的各種組件可以以硬件、軟件、固件或其任意組合來實現，包括一個或多個信號處理和/或特定用途集成電路。RF電路2008用于通過無線鏈路或網絡發(fā)送信息至一個或多個其它設備和從一個或多個其它設備接收信息，其包括熟知的用于執(zhí)行該功能的電路，包括但不限于天線系統、RF收發(fā)器、一個或多個放大器、調諧器、一個或多個振蕩器、數字信號處理器、CODEC芯片組、存儲器等。在一些實施例中，RF電路2008能夠使用一個或多個通信協議來建立和維持與其它設備的通信，所述通信協議包括但不限于時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)、全球移動通信系統(GSM)、增強數據GSM環(huán)境(EDGE)、寬帶碼分多址(W-CDMA)、Wi-Fi (例如IEEE802. 11a, IEEE 802. lib, IEEE 802. llg，和 / 或 IEEE 802. lln)、if、Wi_MAX、HSDPA (高速下行分組接入)、網絡電話協議(VoIP)、電子郵件協議、即時消息、和/或短消息服務(SMS)、或任何其它適當通信協議，包括在本文件的提交日還沒有開發(fā)出的通信協議。RF電路2008和音頻電路2010通過外圍接口 2016耦接至處理系統2004。接口2016包括用于建立和維持外圍設備和處理系統2004之間的通信的各種已知部件。音頻電路2010耦接至音頻揚聲器2050和麥克風2052，并包括已知的用于處理從接口 2016接收的聲音信號以使得用戶能夠與其它用戶實時通信的電路。在一些實施例中，音頻電路2010包括耳機插孔(未示出)。由RF電路2008和音頻電路2010接收的語音和數據信息(例如，在語音識別或語音命令應用中)通過外圍接口 2016被發(fā)送至一個或多個處理器2018。該一個或多個處理器2018可被配置用于為存儲在介質2001上的一個或多個應用程序2030處理各種數據格式。
術語“數據”包括但不限于文本、圖形、網頁、JAVA小程序、窗口小部件、電子郵件、即時消息、語音、數字圖像或視頻、MP3等，其可以被存儲在介質2001上的一個或多個應用程序(例如，Web瀏覽器、電子郵件等)使用。在一些實施例中，系統2000能夠通過無線網絡或外部端口 2036從因特網上傳和下載各種數據，諸如文件、歌曲、數字圖像、視頻、電子郵件、窗口小部件、即時消息等。外部接口 2016將系統的輸入和輸出外圍設備耦接至處理器2018和計算機可讀介質2001。一個或多個處理器2018通過控制器2020與一個或多個計算機可讀介質2001通信。計算機可讀介質2001可以是能夠存儲供一個或多個處理器2018使用的代碼和/或數據的任何設備或介質。介質2001可以包括存儲器層次結構，包括但不限于高速緩存、主存儲器和次存儲器。存儲器層次結構可以使用RAM (例如SRAM、DRAM、DDRAM)、ROM、FLASH、磁和/或光存儲設備(例如，盤驅動器、磁帶、CD (光盤)和DVD (數字視頻光盤))的任意組合來實現。介質2001也可以包括用于攜帶表示計算機指令或數據的信息承載信號的傳輸介質(具有或不具有其上調制有信號的載波)。例如，傳輸介質可以包括通信網絡，包括但不限于因特網(也被稱作環(huán)球網)、內部網、局域網(LAN)、無線局域網(WLAN)、存儲區(qū)域網絡(SAN)、城域網(MAN)等。一個或多個處理器2018運行存儲在介質2001中的各種軟件組件來執(zhí)行系統2000的各種功能。在一些實施例中，軟件組件包括操作系統2022、通信模塊(或指令集)2024、觸摸處理模塊(或指令集)2026、圖形模塊(或指令集)2028、一個或多個應用(或指令集)2030、以及力傳感器和反饋模塊(或指令集)2038。這些模塊和上述應用中的每一個對應于用于執(zhí)行上述一個或多個功能以及在本申請中描述的方法(例如計算機可執(zhí)行方法和在此描述的其它信息處理方法)的一個指令集。這些模塊(即，指令集)不一定要實施為單獨的軟件程序、過程或模塊，因此在各種實施例中，這些模塊的各種子集可以被組合或以其它方式重新布置。在一些實施例中，介質2001可以存儲上述模塊和數據結構的子集。此外，介質2001可以存儲上面沒有描述的其它模塊和數據結構。操作系統2022 (例如，Darwin、RTXC, LINUX、UNIX、OSX, Windows 或諸如 VxWorks的嵌入式操作系統)包括各種程序、指令集、軟件組件和/或用于控制和管理通用系統任務(例如，存儲管理、存儲裝置控制、電源管理等)的驅動程序，并且有利于各種硬件和軟件組件之間的通信。通信模塊2024有利于通過一個或多個外部端口 2036或經由RF電路2008與其它設備通信，并且包括各種用于處理從RF電路2008和/或外部端口 2036接收的數據的軟件組件。外部端口 2036 (例如，USB、FireWireTM等)適于直接或通過網絡(例如，因特網、無線LAN等)間接耦接至其它設備。圖形模塊2028包括各種已知的軟件組件，用于在顯示器表面上渲染、動畫化和顯示圖形對象。在觸摸I/o設備2012是觸摸敏感顯示器(例如觸摸屏)的實施例中，圖形模塊2028包括在觸摸敏感顯示器上渲染、顯示和動畫化對象的組件。注意，術語“圖形對象”包 括可以被顯示給用戶的對象，包括但不限于文本、網頁、圖標、數字圖像、動畫等。一個或多個應用2030可以包括安裝在系統2000上的任何應用，包括但不限于瀏覽器、地址簿、聯系人列表、電子郵件、即時消息、文字處理、鍵盤模擬、窗口小部件、JAVA應用、加密、數字版權管理、語音識別、語音復制、定位功能(例如，由全球定位系統(GPS)提供)、音樂播放器(播放存儲在一個或多個文件中的記錄的音樂，例如MP3或AAC文件)，等
坐寸ο觸摸處理模塊2026包括用于執(zhí)行與觸摸I/O設備2012相關的各種任務的各種軟件組件，執(zhí)行所述任務包括但不限于通過觸摸I/o設備控制器2032接收和處理從I/O設備2012接收的觸摸輸入。系統2000還可以包括力傳感器和反饋模塊2038，用于執(zhí)行結合圖33和34描述的方法/功能。力傳感器和反饋模塊2038可以至少用于接收和處理來自力傳感器的觸摸和力數據，并作為響應采取動作(例如，通過使用致動器控制信號驅動致動器)。模塊2038可以實施為硬件、軟件、固件或其任意組合。盡管模塊2038示出為駐留在介質2001中，但是模塊2038的所有或部分可以實施在系統2000內的其它組件中，或可以全部實施為系統2000中的單獨組件)。I/O子系統2006耦接至觸摸I/O設備2012和一個或多個其它I/O設備2014，用于控制或執(zhí)行各種功能，諸如功率控制、揚聲器音量控制、鈴聲響度、鍵盤輸入、滾動、保持、菜單、屏幕鎖、清除和結束通信等等。觸摸I/o設備2012通過觸摸I/O設備控制器2032與處理系統2004通信，觸摸I/O設備控制器2032包括用于處理用戶觸摸輸入(例如，掃描硬件)的各種組件。一個或多個其它輸入控制器2034向/從其它I/O設備2014發(fā)送/接收電信號。其它I/O設備2014可以包括物理按鈕(例如，按壓按鈕、搖桿按鈕等)、撥號盤、滑動開關、桿、鍵盤、觸摸板、其它顯示屏、或其任意組合。如果實施為觸摸屏，觸摸I/O設備2012在GUI中向用戶顯示視覺輸出。視覺輸出可以包括文本、圖形、視頻及其任何組合。視覺輸出的一些或所有可以對應于用戶界面對象。觸摸I/O設備2012形成接受來自用戶的觸摸輸入的觸摸敏感表面。觸摸I/O設備2012和觸摸屏控制器2032 (連同任何相關模塊和/或介質2001中的指令集)檢測和跟蹤觸摸I/O設備2012上的觸摸或近似觸摸(以及觸摸的任何移動或釋放)，并將所檢測到的觸摸輸入轉換為與圖形對象(諸如一個或多個用戶界面對象)的交互。在設備2012被實施為觸摸屏的情況下，用戶可以直接與顯示在觸摸屏上的圖形對象交互?？商鎿Q地，在設備2012被實施為不是觸摸屏的觸摸設備(例如觸摸板)的情況下，用戶可以間接與顯示在被實施為I/O設備2014的單獨顯示屏上的圖形對象交互。在一個示例性實施例中，由觸摸I/O設備2012從用戶接收的觸摸輸入對應于用戶的一個或多個手指。觸摸I/O設備2012和觸摸I/O設備控制器2032可以使用多種觸摸敏感技術中的任一種來檢測觸摸輸入，包括但不限于電容、電阻、紅外、光學、表面聲波技術、感應、機械、化學以及其它觸摸傳感器布置或其它用于確定觸摸I/o設備2012上的一個或多個觸摸或近似觸摸的部件。用戶可以使用任何適當物體或附件(例如，觸筆、筆、手指等)來與觸摸I/O設備2012進行接觸。觸摸I/O設備2012可以類似于在下面的美國專利中描述的多觸摸敏感表面
6,323, 846 (Westerman 等人)、6，570, 557(Westerman 等人),和 / 或6，677, 932 (Westerman)、和/或美國專利公開2002/0015024A1，其中每個都通過引用結合于此。
在觸摸I/O設備2012是觸摸屏的實施例中，觸摸屏可以使用LCD (液晶顯示)技術、LPD (發(fā)光聚合物顯示)技術、OLED (有機LED)、或OEL (有機電致發(fā)光)，但是其它顯示技術可以應用在其它實施例中。在設備2012被實施為觸摸屏的一些實施例中，系統2000還可以包括實施為其它I/O設備2014的觸摸板。在一些實施例中，觸摸板是設備的觸摸敏感區(qū)域，其不像觸摸屏那樣顯示視覺輸出。在這種情況下，觸摸板與觸摸屏分開?？商鎿Q地，觸摸板可以實施為觸摸屏。在又一些實施例中，觸摸屏的一些部分可以包括用作在觸摸屏以外接收觸摸輸入的觸摸板的非顯示區(qū)域(例如，沿觸摸屏的外圍)?；谟脩粲|摸輸入以及所顯示的東西和/或計算系統的狀態(tài)，可以由觸摸I/O設備2012提供反饋。反饋可以以光學(例如，光信號或顯示圖像)、機械(例如觸感反饋、觸摸反饋、力反饋等)、電(例如電刺激)、嗅覺、聲學(例如蜂鳴聲等)等方式或其任意組合以可變或不可變的方式被傳送。系統2000還包括功率系統2044，用于為各種硬件組件供電。功率系統2044可以包括功率管理系統、一個或多個電源(例如，電池、交流(AC ))、充電系統、功率故障檢測電路、功率轉換器或逆變器、電源狀態(tài)指示器(例如，發(fā)光二極管(LED))以及任何其它通常與便攜式設備中功率的產生、管理和分配相關的組件。在一些實施例中，外圍設備接口 2016、一個或多個處理器2018以及存儲器控制器2020可以實施在單個芯片上，例如處理系統2004。在一些其它實施例中，它們可以實施在分別的芯片上。一個或多個手勢可以幾乎同時在觸摸I/O設備1001上執(zhí)行。多個手勢可以以單個不中斷的一筆做出?？商鎿Q地，單個手勢可以由多個分段的子手勢組成，例如“剪切和粘貼”手勢。在觸摸I/o設備1001上的不同區(qū)域中執(zhí)行的相同的手勢可以根據手勢執(zhí)行的區(qū)域來向計算系統1003提供不同的觸摸輸入。應該注意,盡管上面關于觸摸表面描述的是一個或多個觸摸或近似觸摸對應于用戶手指觸摸或接近觸摸表面，但是應該理解其它物體也可以用來向觸摸I/o設備1001提供觸摸輸入，其它物體包括一個或多個其它的用戶身體部分(例如，手掌、全手、頭、鼻子、耳朵、腳、指甲)、無源或有源觸筆、文件、物體陰影(例如手指陰影)、非導電或導電物體、無源或有源物體、多維物體、或其任意組合。有源針筆的示例可以包括光筆。此外，多種類型的物體可以同時或不同時向觸摸I/o設備1001提供觸摸輸入。根據一個實施例，提供一種接收來自外部物體的輸入的跟蹤板，包括具有觸摸板傳感器陣列的觸摸板部件，所述觸摸板傳感器陣列收集表示外部物體已觸摸了觸摸板部件的給定位置的觸摸傳感器陣列信號；多個力傳感器，分別連接至觸摸板部件的不同位置，其中所述力傳感器產生表示外部物體正在多用力地按壓觸摸板部件的力輸出信號；以及橫向致動所述觸摸板部件的致動器。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中觸摸板傳感器陣列包括具有電容電極陣列的電容觸摸傳感器。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中所述多個力傳感器中的每個力傳感器包括壓電力傳感器，并且觸摸板部件借助于所述多個力傳感器安裝在計算機殼體內的固定位置。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中致動器包括至少一個線圈，觸摸板部件基本上平坦并位于平面內，并且致動器向觸摸板部件施加橫向的在平面內的移動。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中觸摸板部件基本平坦并且具有多個邊 緣，并且致動器包括具有活塞的螺線管，該活塞向所述邊緣之一施加移動。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中觸摸板部件包括具有邊緣的剛性的基本平坦的結構，并且致動器耦接至所述邊緣并通過將橫向的在平面內的力施加至所述邊緣來移動觸摸板部件。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中致動器包括由驅動信號控制的電磁致動器，觸摸板部件包括位于平面內的剛性觸摸板部件，觸摸板部件具有左、右、后和前邊緣，左和右邊緣短于后和前邊緣，致動器耦接至左邊緣和右邊緣中所選的一個，并且致動器在所述平面內水平移動觸摸板部件，而不在所述平面外垂直移動觸摸板部件。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中觸摸板部件包括由致動器全局致動的剛性矩形部件，并且所述多個力傳感器包括四個力傳感器，每個力傳感器位于觸摸板部件的一個相應角處，并且每個力傳感器產生表示外部物體正在多用力地按壓觸摸板部件的單獨的模擬力輸出信號。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，所述跟蹤板還包括耦接至所述四個力傳感器中的每一個的柔性墊。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中所述柔性墊包括凝膠。根據另一個實施例，提供一種跟蹤板，其中所述力傳感器包括壓電力傳感器。根據一個實施例，提供一種電子設備，包括存儲和處理電路；以及耦接至所述存儲和處理電路的跟蹤板，其中跟蹤板具有有效表面和跨基本全部有效表面延伸的觸摸板部件、耦接至觸摸板部件的觸摸傳感器陣列、耦接至觸摸板部件的力傳感器、以及耦接至觸摸板部件的致動器，所述力傳感器產生表示外部物體正在多用力地按壓觸摸板部件的力傳感器信號，所述致動器響應于所述力傳感器信號，通過移動觸摸板部件來產生觸覺反饋，其中存儲和處理電路被配置為使用觸摸傳感器陣列來檢測跟蹤板上的手勢行為，并且被配置為響應于檢測到手勢行為，暫時禁止致動器移動觸摸板部件。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中觸摸板部件具有四個邊緣并且基本位于平面內，并且致動器耦接至所述邊緣之一并基本上在所述平面內移動觸摸板部件。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中存儲和處理電路包括力信號處理電路，該力信號處理電路處理力傳感器信號以產生表示用戶何時按壓和釋放了與觸摸板部件接觸的手指的按壓和釋放數據。根據另一個實施例,提供一種電子設備，其中力傳感器包括壓電傳感器。根據另一個實施例，提供一種電子設備，所述電子設備還包括多個柔性墊，每個柔性墊耦接至所述力傳感器中的一個相應的力傳感器。根據另一個實施例，提供一種電子設備，所述電子設備還包括殼體結構，其中所述多個柔性墊安裝至所述殼體結構。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中所述殼體結構包括所述柔性墊附著到的計算機殼體壁。根據另一個實施例，提供一種電子設備，所述電子設備還包括耦接在致動器和觸摸板部件之間的耦接結構。
根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中所述耦接結構包括細長的金屬部件。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中所述細長的金屬部件具有包括彎曲的部分。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中所述耦接結構包括機械連桿。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中所述機械連桿包括至少一個部件以及該至少一個部件繞其旋轉的至少一個樞軸。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中存儲和處理電路被配置為接收用戶定義的力信號處理設置。根據另一個實施例，提供一種電子設備，其中觸摸傳感器陣列產生觸摸數據，并且存儲和處理電路被配置為接收用于控制所述存儲和處理電路如何處理力傳感器信號的第一用戶定義設置，并且被配置為接收用于控制所述存儲和處理電路如何處理力傳感器信號的第二用戶定義設置。根據一個實施例，提供一種操作計算機跟蹤板的方法，所述計算機跟蹤板具有擁有觸摸傳感器陣列的觸摸板部件，連接至觸摸板部件的力傳感器，以及致動器，所述方法包括使用觸摸傳感器陣列，確定外部物體與跟蹤板的觸摸板部件相接觸的位置；使用每個力傳感器，測量外部物體向跟蹤板的觸摸板部件施加了多少力；以及使用致動器，至少部分地基于使用力傳感器收集的數據向跟蹤板的觸摸板部件施加全局移動。根據另一個實施例，提供一種方法，其中致動器由致動器驅動信號驅動以向跟蹤板的觸摸板部件施加所述移動，所述方法還包括收集用戶定義的驅動設置；以及當向跟蹤板的觸摸板部件施加移動時，至少部分基于所述用戶定義的驅動設置來產生所述致動器驅動信號。根據另一個實施例，提供一種方法，其中所述用戶定義的驅動設置包括指定使用上升時間短于下降時間的不對稱致動器驅動信號的設置。根據另一個實施例，提供一種方法，其中所述用戶定義的驅動設置包括指定使用下降時間短于上升時間的不對稱致動器驅動信號的設置。根據另一個實施例，提供一種方法，其中所述用戶定義的驅動設置還包括指定使用具有基本相同的上升時間和下降時間的對稱致動器驅動信號的設置。根據另一個實施例，提供一種方法，其中存在四個所述力傳感器，每個力傳感器位于跟蹤板的觸摸板部件的一個相應角的下面，所述力傳感器信號包括模擬力傳感器信號，并且測量向跟蹤板的觸摸板部件施加了多少力包括從所述四個力傳感器中的每個力傳感器收集單獨的模擬力傳感器信號；以及組合已收集的所述模擬力傳感器信號。根據另一個實施例，提供一種方法，其中組合所述模擬力傳感器信號包括數字平均所述模擬力傳感器信號。根據一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，包括剛性矩形觸摸板部件，其包括電容觸摸傳感器陣列并且具有四個角；四個力傳感器，每個力傳感器耦接至所述四個角中的一個相應的角；至少一個致動器，其通過耦接部件連接至剛性矩形觸摸板部件的邊緣，并且響應于致動器驅動信號向整個剛性矩形觸摸板部件施加移動；以及電路，其處理來自所述電容觸摸傳感器陣列的觸摸傳感器數據和來自所述力傳感器的模擬力數據，并且基于來自所述電容觸摸傳感器陣列的觸摸傳感器數據和基于來自所述力傳感器的模擬力數據，產生用于致動器的致動器驅動信號。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述四個力傳感器中的每 個力傳感器產生一個相應的模擬力信號，并且所述電路被配置為處理來自所述四個力傳感器的模擬力信號以產生平均力信號。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述電路被配置為通過處理所述平均力信號來識別按鈕按壓和按鈕釋放行為，并且所述按鈕按壓和按鈕釋放行為表示用戶向所述剛性矩形觸摸部件施加力。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述電路被配置為響應于識別出所述按鈕按壓和按鈕釋放行為而產生相應的致動器驅動信號。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述電路被配置為在所述電路使用電容觸摸傳感器陣列檢測到同時的手勢行為時，禁止響應于識別出所述按鈕按壓和按鈕釋放行為而產生相應的致動器驅動信號。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括聚合物-金屬復合材料力傳感器。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括當力施加至力傳感器時呈現電阻改變的材料。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括當力施加至力傳感器時呈現電容改變的電極。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括應變計。根據另一個實施例，提供一種計算機跟蹤板系統，其中所述剛性矩形觸摸板部件包括矩形平坦玻璃層；以及覆蓋所述玻璃層的至少一個表面的不透明墨層，所述不透明墨層防止光通過所述玻璃層。上述僅是本發(fā)明的原理的示例性說明，在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領域技術人員可以進行各種修改。上述實施例可以單獨或任意組合地實施。
權利要求
1.一種接收來自外部物體的輸入的跟蹤板，包括 具有觸摸板傳感器陣列的觸摸板部件，所述觸摸板傳感器陣列收集表示外部物體已觸摸了觸摸板部件的給定位置的觸摸傳感器陣列信號； 多個力傳感器，分別連接至觸摸板部件的不同位置，其中所述力傳感器產生表示外部物體正在多用力地按壓觸摸板部件的力輸出信號；以及 橫向致動所述觸摸板部件的致動器。
2.根據權利要求I所述的跟蹤板，其中觸摸板傳感器陣列包括具有電容電極陣列的電容觸摸傳感器。
3.根據權利要求2所述的跟蹤板，其中所述多個力傳感器中的每個力傳感器包括壓電力傳感器，并且觸摸板部件借助于所述多個力傳感器安裝在計算機殼體內的固定位置。
4.根據權利要求I所述的跟蹤板，其中致動器包括至少一個線圈，觸摸板部件基本上平坦并位于平面內，并且致動器向觸摸板部件施加橫向的在平面內的移動。
5.根據權利要求I所述的跟蹤板，其中觸摸板部件基本平坦并且具有多個邊緣，并且致動器包括具有活塞的螺線管，該活塞向所述邊緣之一施加移動。
6.根據權利要求I所述的跟蹤板，其中觸摸板部件包括具有邊緣的剛性的基本平坦的結構，并且致動器耦接至所述邊緣并通過將橫向的在平面內的力施加至所述邊緣來移動觸摸板部件。
7.根據權利要求I所述的跟蹤板，其中致動器包括由驅動信號控制的電磁致動器，觸摸板部件包括位于平面內的剛性觸摸板部件，觸摸板部件具有左、右、后和前邊緣，左和右邊緣短于后和前邊緣，致動器耦接至左邊緣和右邊緣中所選的一個，并且致動器在所述平面內水平移動觸摸板部件，而不在所述平面外垂直移動觸摸板部件。
8.根據權利要求7所述的跟蹤板，其中觸摸板部件包括由致動器全局致動的剛性矩形部件，并且所述多個力傳感器包括四個力傳感器，每個力傳感器位于觸摸板部件的一個相應角處，并且每個力傳感器產生表示外部物體正在多用力地按壓觸摸板部件的單獨的模擬力輸出信號。
9.根據權利要求8所述的跟蹤板，還包括耦接至所述四個力傳感器中的每一個的柔性墊。
10.根據權利要求9所述的跟蹤板，其中所述柔性墊包括凝膠。
11.根據權利要求10所述的跟蹤板，其中所述力傳感器包括壓電力傳感器。
12.—種電子設備,包括 存儲和處理電路；以及 耦接至所述存儲和處理電路的跟蹤板，其中跟蹤板具有有效表面和跨基本全部有效表面延伸的觸摸板部件、耦接至觸摸板部件的觸摸傳感器陣列、耦接至觸摸板部件的力傳感器、以及耦接至觸摸板部件的致動器，所述力傳感器產生表示外部物體正在多用力地按壓觸摸板部件的力傳感器信號，所述致動器響應于所述力傳感器信號，通過移動觸摸板部件來產生觸覺反饋，其中存儲和處理電路被配置為使用觸摸傳感器陣列來檢測跟蹤板上的手勢行為，并且被配置為響應于檢測到手勢行為，暫時禁止致動器移動觸摸板部件。
13.根據權利要求12所述的電子設備，其中觸摸板部件具有四個邊緣并且基本位于平面內，并且致動器耦接至所述邊緣之一并基本上在所述平面內移動觸摸板部件。
14.根據權利要求13所述的電子設備，其中存儲和處理電路包括力信號處理電路，該力信號處理電路處理力傳感器信號以產生表示用戶何時按壓和釋放了與觸摸板部件接觸的手指的按壓和釋放數據。
15.根據權利要求14所述的電子設備，其中力傳感器包括壓電傳感器。
16.根據權利要求14所述的電子設備，還包括 多個柔性墊，每個柔性墊耦接至所述力傳感器中的一個相應的力傳感器。
17.根據權利要求16所述的電子設備，還包括 殼體結構，其中所述多個柔性墊安裝至所述殼體結構。
18.根據權利要求17所述的電子設備，其中所述殼體結構包括所述柔性墊附著到的計算機殼體壁。
19.根據權利要求17所述的電子設備，還包括耦接在致動器和觸摸板部件之間的耦接結構。
20.根據權利要求19所述的電子設備，其中所述耦接結構包括細長的金屬部件。
21.根據權利要求20所述的電子設備，其中所述細長的金屬部件具有包括彎曲的部分。
22.根據權利要求19所述的電子設備，其中所述耦接結構包括機械連桿。
23.根據權利要求22所述的電子設備，其中所述機械連桿包括至少一個部件以及該至少一個部件繞其旋轉的至少一個樞軸。
24.根據權利要求12所述的電子設備，其中存儲和處理電路被配置為接收用戶定義的力信號處理設置。
25.根據權利要求12所述的電子設備，其中觸摸傳感器陣列產生觸摸數據，并且存儲和處理電路被配置為接收用于控制所述存儲和處理電路如何處理力傳感器信號的第一用戶定義設置，并且被配置為接收用于控制所述存儲和處理電路如何處理力傳感器信號的第二用戶定義設置。
26.一種操作計算機跟蹤板的方法，所述計算機跟蹤板具有擁有觸摸傳感器陣列的觸摸板部件，連接至觸摸板部件的力傳感器，以及致動器，所述方法包括 使用觸摸傳感器陣列，確定外部物體與跟蹤板的觸摸板部件相接觸的位置； 使用每個力傳感器，測量外部物體向跟蹤板的觸摸板部件施加了多少力；以及使用致動器，至少部分地基于使用力傳感器收集的數據向跟蹤板的觸摸板部件施加全局移動。
27.根據權利要求26所述的方法，其中致動器由致動器驅動信號驅動以向跟蹤板的觸摸板部件施加所述移動，所述方法還包括 收集用戶定義的驅動設置；以及 當向跟蹤板的觸摸板部件施加移動時，至少部分基于所述用戶定義的驅動設置來產生所述致動器驅動信號。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述用戶定義的驅動設置包括指定使用上升時間短于下降時間的不對稱致動器驅動信號的設置。
29.根據權利要求27所述的方法，其中所述用戶定義的驅動設置包括指定使用下降時間短于上升時間的不對稱致動器驅動信號的設置。
30.根據權利要求29所述的方法，其中所述用戶定義的驅動設置還包括指定使用具有基本相同的上升時間和下降時間的對稱致動器驅動信號的設置。
31.根據權利要求29所述的方法，其中存在四個所述力傳感器，每個力傳感器位于跟蹤板的觸摸板部件的一個相應角的下面，所述力傳感器信號包括模擬力傳感器信號，并且測量向跟蹤板的觸摸板部件施加了多少力包括 從所述四個力傳感器中的每個力傳感器收集單獨的模擬力傳感器信號；以及 組合已收集的所述模擬力傳感器信號。
32.根據權利要求31所述的方法，其中組合所述模擬力傳感器信號包括數字平均所述模擬力傳感器信號。
33.一種計算機跟蹤板系統，包括 剛性矩形觸摸板部件，其包括電容觸摸傳感器陣列并且具有四個角； 四個力傳感器，每個力傳感器耦接至所述四個角中的一個相應的角； 至少一個致動器，通過耦接部件連接至剛性矩形觸摸板部件的邊緣，并且響應于致動器驅動信號向整個剛性矩形觸摸板部件施加移動；以及 電路，處理來自所述電容觸摸傳感器陣列的觸摸傳感器數據和來自所述力傳感器的模擬力數據，并且基于來自所述電容觸摸傳感器陣列的觸摸傳感器數據和基于來自所述力傳感器的模擬力數據，產生用于致動器的致動器驅動信號。
34.根據權利要求33所述的計算機跟蹤板系統，其中所述四個力傳感器中的每個力傳感器產生一個相應的模擬力信號，并且所述電路被配置為處理來自所述四個力傳感器的模擬力信號以產生平均力信號。
35.根據權利要求34所述的計算機跟蹤板系統，其中所述電路被配置為通過處理所述平均力信號來識別按鈕按壓和按鈕釋放行為，并且所述按鈕按壓和按鈕釋放行為表示用戶向所述剛性矩形觸摸部件施加力。
36.根據權利要求35所述的計算機跟蹤板系統，其中所述電路被配置為響應于識別出所述按鈕按壓和按鈕釋放行為而產生相應的致動器驅動信號。
37.根據權利要求36所述的計算機跟蹤板系統，其中所述電路被配置為在所述電路使用電容觸摸傳感器陣列檢測到同時的手勢行為時，禁止響應于識別出所述按鈕按壓和按鈕釋放行為而產生相應的致動器驅動信號。
38.根據權利要求33所述的計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括聚合物-金屬復合材料力傳感器。
39.根據權利要求33所述的計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括當力施加至力傳感器時呈現電阻改變的材料。
40.根據權利要求33所述的計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括當力施加至力傳感器時呈現電容改變的電極。
41.根據權利要求33所述的計算機跟蹤板系統，其中所述力傳感器包括應變計。
42.根據權利要求33所述的計算機跟蹤板系統，其中所述剛性矩形觸摸板部件包括 矩形平坦玻璃層；以及 覆蓋所述玻璃層的至少一個表面的不透明墨層，所述不透明墨層防止光通過所述玻璃層。
全文摘要
電子設備可以使用具有觸摸傳感器陣列、力傳感器和用于提供觸覺反饋的致動器的觸摸板。觸摸板可以安裝在計算機殼體內。觸摸板可以具有矩形平坦觸摸板部件，該矩形平坦觸摸板部件具有被墨覆蓋的玻璃層并且包含電容觸摸傳感器陣列。力傳感器可以安裝在矩形平坦觸摸板部件的四個角的每個角下面。力傳感器可以被用于測量用戶向平坦觸摸板部件的表面施加了多少力。經處理的力傳感器信號可以表示存在按鈕行為，諸如按壓和釋放事件。響應于檢測到設備中的按鈕行為或其它行為，可以產生致動器驅動信號以用于控制致動器。用戶可以提供設置來調節(jié)信號處理和觸覺反饋參數。
文檔編號G06F3/044GK102713805SQ201080062057
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權日2009年12月10日
發(fā)明者A·潘瑟, A·西普林斯基, B·W·德格納, D·克爾, J·T·貝爾斯丁, M·H·克埃略, P·凱瑟勒, P·普斯卡里奇 申請人:蘋果公司