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DE112010004756T5 - Touchpad mit Kraftsensoren und Aktuatorrückmeldung - Google Patents

Touchpad mit Kraftsensoren und Aktuatorrückmeldung Download PDF

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DE112010004756T5
DE112010004756T5 DE112010004756T DE112010004756T DE112010004756T5 DE 112010004756 T5 DE112010004756 T5 DE 112010004756T5 DE 112010004756 T DE112010004756 T DE 112010004756T DE 112010004756 T DE112010004756 T DE 112010004756T DE 112010004756 T5 DE112010004756 T5 DE 112010004756T5
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DE
Germany
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touchpad
force
actuator
trackpad
force sensors
Prior art date
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Pending
Application number
DE112010004756T
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English (en)
Inventor
Avi Cieplinski
Brett W. Degner
Duncan Robert Kerr
Patrick KESSLER
Aleksandar Pance
Jeffrey Traer Berstein
Paul Puskarich
Marcelo H. Coelho
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Apple Inc
Original Assignee
Apple Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Elektronische Vorrichtungen können Touchpads verwenden, welche Berührungssensorfelder, Kraftsensoren und Aktuatoren zum Bereitstellen von taktiler Rückmeldung haben. Ein Touchpad kann in einem Computergehäuse montiert sein. Das Touchpad kann ein rechteckiges, ebenes Touchpad-Teil haben, welches eine mit Tinte bedeckte Glasschicht hat und ein kapazitives Berührungssensorfeld enthält. Kraftsensoren können unter jeder der vier Ecken des rechteckigen, ebenen Touchpad-Teils montiert sein. Die Kraftsensoren können verwendet werden zum Messen, wie viel Kraft auf die Oberfläche des ebenen Touchpad-Teils durch einen Nutzer angewendet wird. Verarbeitete Kraftsensorsignale können die Gegenwart von Schalteraktivität, wie Drücken- und Loslassen-Ereignisse anzeigen. In Antwort auf detektierte Schalteraktivität oder andere Aktivität in der Vorrichtung können Aktuator-Stellsignale erzeugt werden zum Steuern des Aktuators. Der Nutzer kann Einstellungen eingeben, um die Signalverarbeitung und taktile Rückmeldungsparameter anzupassen.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht Priorität von United States Patent Anmeldung Nr. 12/635,614, eingereicht am 10. Dezember 2009, welches hiermit durch Verweis hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
  • Hintergrund
  • Dies bezieht sich im Allgemeinen auf berührungsempfindliche Eingabevorrichtungen und insbesondere auf Touchpads für elektronische Vorrichtungen, wie tragbare Computer.
  • Elektronische Vorrichtungen, wie tragbare Computer, haben Touchpads zum Empfangen von Nutzereingabe. Touchpads können auch bereitgestellt werden in der Form von alleinstehenden Komponenten, welche mit Computern verbunden werden.
  • Touchpads haben typischerweise eine rechteckige Oberfläche, welche die Position eines Fingers eines Nutzers oder eines anderen externen Objekts überwacht. Ein Nutzer kann mit einem Touchpad durch Steuern der Position der Fingerspitze des Nutzers auf der Touchpad-Oberfläche interagieren. Das Touchpad kann verwendet werden zum Steuern der Position eines Cursors auf einem Computerbildschirm oder zum Ergreifen anderer geeigneter Handlungen. In Mehrfach-Berührungs-Touchpad-Anordnungen kann die Bewegung von einem oder mehrerer Finger über die Oberfläche des Touchpads interpretiert werden als ein spezieller Befehl. Zum Beispiel kann ein Durchziehen einer Fingerspitze eines Nutzers über das Touchpad dienen als eine Geste, welche einen Computer anweist, durch eine Liste von Items zu blättern.
  • Touchpads werden typischerweise bereitgestellt mit assoziierten Buttons. In einer typischen Anordnung gibt es einen oder zwei Schalter-basierte Buttons, welche vor einem Touchpad positioniert sind. Ein Nutzer kann das Touchpad verwenden, um einen Bildschirm-Cursor zu positionieren. Nach Positionierung des Cursors in einer gewünschten Position kann der Nutzer einen geeigneten der Buttons drücken. Zum Beispiel, in einer Ein-Button-Konfiguration, kann der Nutzer den Button drücken, um auf eine Bildschirmoption zu klicken, welche der derzeitigen Bildschirm-Cursorposition entspricht. Der tragbare Computer kann dann entsprechend antworten. In Zwei-Button-Anordnungen kann der rechte Button verwendet werden für Rechtsklickbefehle.
  • Um die Vorrichtungsästhetik zu verbessern und um einen größeren Berührungssensorbereich für das Erzeugen von Gestenbefehlen bereitzustellen, sind Touchpads mit integrierter Buttonfunktionalität entwickelt worden. In diesem Typ von Anordnung wird die hintere Kante des Touchpads bereitgestellt mit einem Scharnier und die vordere Kante des Touchpads wird mit einem Schalter bereitgestellt. Wenn ein Nutzer auf dem Touchpad mit ausreichender Kraft herunterdrückt, dreht sich das Touchpad um seine hintere Kante und treibt den Schalter an.
  • Während Touchpads dieses Typs oft zufriedenstellend sein können, kann es herausfordernd sein, den integrierten Button zu betreiben, wenn das Touchpad in der Nähe der hinteren Kante des Touchpads gedrückt wird. Herausforderungen können auch entstehen aus der Befriedigung eines weiteren Bereichs von Nutzererwartungen bezogen auf Touchpad-Sensitivität und -Betrieb.
  • Es wäre daher wünschenswert, verbesserte Touchpads bereitstellen zu können.
  • Zusammenfassung
  • Elektronische Vorrichtungen wie tragbare Computer und andere Ausrüstung können bereitgestellt werden mit Touchpads, welche Kraftsensoren umfassen. Taktile Rückmeldung kann auch bereitgestellt werden.
  • Ein Touchpad, welches manchmal auch als Trackpad oder Computer-Trackpad bezeichnet wird, kann ein ebenes Touchpad-Teil haben, welches einen Berührungssensor umfasst. Das ebene Touchpad-Teil kann geformt sein aus Schichten von Material wie durchsichtigem oder blickdichtem Glas, einer optionalen Schicht von undurchsichtiger Tinte auf der Oberfläche des Glases, Versteifungen, gedruckten Leiterplattenstrukturen, Schichten von Klebstoff, usw. Gemeinsam erlauben es die Strukturen des ebenen Touchpad-Teils im Allgemeinen Licht nicht, durch das Touchpad durchzugehen, wobei dadurch die Ästhetik der Touchpads gesteigert wird und der Blick auf potentiell unansehnliche interne Strukturen versperrt wird. Wenn gewünscht jedoch können Display-Strukturen in das Touchpad aufgenommen werden (z. B. Bereitstellen von Berührungsbildschirmfunktionalität oder gesteigerter Touchpad-Funktionalität).
  • Anordnungen, in welchen das Touchpad blickdicht ist, werden manchmal hier als ein Bespiel beschrieben.
  • Der Berührungssensor kann geformt sein aus einem Feld von kapazitiven Elektroden, einem Feld von Lichtdetektoren (z. B. für einen Schatten erfassenden Berührungssensor), einem Widerstandssensorfeld oder anderen Berührungssensorstrukturen. Unter Verwendung des Berührungssensors können die Positionen von einem oder mehreren externen Objekten, wie dem Finger eines Nutzers, detektiert werden. Berührungssensorsignale können verwendet werden beim Interpretieren der gestenartigen Befehle. In einer typischen Geste bewegt ein Nutzer einen oder mehrere Finger über die Oberfläche des Touchpads. Durch Bestimmen der Zahl der Finger, welche über das Pad bewegt werden, und ihrer Positionen und Richtungen der Bewegung, kann die Geste erkannt werden und geeignete Maßnahme umgesetzt werden.
  • Zusätzlich zum Verarbeiten der Berührungssensorsignale zum Bestimmen der Position des Berührungsereignisses, können Signale von den Kraftsensoren verarbeitet werden. Ein rechteckiges Touchpad kann vier Ecken haben. Kraftsensoren können unter jeder der vier Ecken montiert werden. Wenn ein Nutzer auf die Oberfläche des Touchpads drückt, können die Kraftsensoren vier entsprechende unabhängige Kraftsignale aufnehmen. Diese Kraftsignale können unter Verwendung der Kraftsignalverarbeitungsschaltung verarbeitet werden. Zum Beispiel können die Kraftsignale von jedem der Kraftsensoren kombiniert werden und das kombinierte Signal kann verglichen werden mit Kraft-Schwell-Werten, um Drücken- und Loslassen-Ereignisse zu identifizieren.
  • Taktile Rückmeldung kann bereitgestellt werden unter Verwendung eines Aktuators. Der Aktuator kann gesteuert werden durch Aktuator-Stellsignale. Während ein Nutzer einer elektronischen Vorrichtung mit dem Touchpad interagiert, kann der Nutzer Gesten machen und andere berührungsbezogene Aufgaben ausführen. Wenn der Nutzer wünscht, ein Bildschirmobjekt auszuwählen oder andere Aufgaben von dem Typ, welcher traditionell mit Button-Betätigungsereignissen assoziiert wird, auszuführen, kann der Nutzer nach unten gegen die Oberfläche des Trackpads drücken. Wenn ausreichende Kraft detektiert wird, kann eine geeignete Maßnahme ergriffen werden und Stellsignale auf den Aktuator angewendet werden. Der Aktuator kann dem Touchpad Bewegung weitergeben. Zum Beispiel kann der Aktuator ein Kopplungsteil in eine Kante des ebenen Touchpad-Teils antreiben. Flexible Pads können unter den Kraftsensoren geformt werden, um zu helfen, dem Touchpad-Teil zu erlauben, sich seitlich zu bewegen (auf gleicher Ebene mit Bezug auf die Ebene des ebenen Touchpad-Teils), wenn der Aktuator in Betrieb ist. Das kann die Aktuator-Effizienz verbessern. Der Aktuator kann das Touchpad in Antwort auf Button-Drücken- und -Loslassen-Ereignisse oder in Antwort auf die Erfüllung von anderen Kriterien in der elektronischen Vorrichtung bewegen.
  • Default- und benutzerdefinierte Einstellungen können verwendet werden, um die Art, auf die Berührungssensor- und Kraftsensorsignale verarbeitet werden, anzupassen. Zum Beispiel können Berührungssensor- und Kraftsensorsensitivitätslevel angepasst werden. Die Anzahl und der Typ von taktiler Rückmeldung, welche auf das Touchpad-Teil durch den Aktuator angewendet wird, kann auch durch Default- und benutzerdefinierte Einstellungen gesteuert werden. Zum Beispiel kann ein Nutzer wählen, welche der mehreren Antriebsstromwellenformen für das Antreiben des Aktuators zu verwenden ist. Antriebsstromwellenformen können konfiguriert werden, um im Wesentlichen keine hörbaren Resonanzen beim Bewegen des Touchpads zu erzeugen, wobei dadurch dem Touchpad erlaubt wird, geräuschlos betrieben zu werden. Wenn gewünscht, kann hörbare Rückmeldung bereitgestellt werden unter Verwendung von Lautsprechern oder durch Verändern des Aktuator-Stellsignals, um hörbare Vibrationen des Touchpads, wenn angemessen, zu erzeugen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung, ihre Eigenschaft und verschiedene Vorteile werden klarer werden aus den begleitenden Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer illustrativen elektronischen Vorrichtung mit einem Touchpad gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines internen Abschnitts einer illustrativen elektronischen Vorrichtung mit einem Touchpad, wobei gezeigt wird, wie das Touchpad Kraftsensoren und einen Aktuator zum Bereitstellen von Rückmeldung gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung haben kann.
  • 3 ist eine Explosionsperspektivansicht eines illustrativen Touchpads gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines illustrativen Kraftsensors, welcher Kraftmesssignale in Antwort auf Biegen gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung erzeugt.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines illustrativen Kraftsensors, welcher Kraftmesssignale in Antwort auf Sensorkompression gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung erzeugt.
  • 6 ist eine querschnittliche Seitenansicht eines illustrativen Widerstandskraftsensors in einem ungeladenen Zustand gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 7 ist eine querschnittliche Seitenansicht eines illustrativen Widerstandskraftsensors von dem Typ, welcher in 6 gezeigt ist, nachdem er in einen geladenen Zustand gebracht wurde, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche zeigt, wie die Distanz zwischen Kondensatorplatten in einem Kraftsensor verwendet werden kann, um ein Kraftsignal gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung zu erzeugen.
  • 9 ist ein schematisches Diagramm eines Widerstandskraftsensors, welcher in einem Touchpad verwendet werden kann, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 10 ist eine querschnittliche Seitenansicht eine illustrativen Aktuators, welcher verwendet werden kann, um an ein Touchpad Bewegung weiterzugeben, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 11 ist eine Draufsicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie ein Aktuator an das Touchpad Bewegung weitergeben kann unter Verwendung eines relativ kurzen seitlichen Kopplungsteils, welches mit dem Aktuator und dem Touchpad verbunden wird, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 12 ist eine Draufsicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie ein Aktuator an das Touchpad Bewegung weitergeben kann unter Verwendung eines relativ kurzen Kopplungsteils, welches verbunden wird mit dem Aktuator, aber welches nominell räumlich getrennt ist von dem Touchpad, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 13 ist eine Draufsicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie ein Aktuator an das Touchpad Bewegung weitergeben kann, unter Verwendung eines relativ langen Kopplungsteils, welches verbunden wird zwischen dem Aktuator und dem Touchpad, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 14 ist eine Draufsicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie ein Aktuator an das Touchpad Bewegung weitergeben kann unter Verwendung eines Kopplungsteils mit einer Biegung, welches verbunden wird zwischen dem Aktuator und dem Touchpad, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 15 ist eine Draufsicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie ein Aktuator an das Touchpad Bewegung weitergeben kann unter Verwendung einer Verbindung, welche Kopplungsstrukturen hat, welche sich relativ zueinander bewegen, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 16 ist eine Draufsicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie mehrere Aktuatoren verwendet werden können, um dem Touchpad Bewegung weiterzugeben, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 17 ist eine Seitenansicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie ein Aktuator an das Touchpad Bewegung weitergeben kann unter Verwendung einer Verbindung, welche vertikale Bewegung in horizontale Bewegung konvertiert, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 18 ist eine querschnittliche Seitenansicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie das Touchpad Unterstützungsstrukturen mit Lagerungen und magnetischen Haltestrukturen haben kann, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 19 ist eine Seitenansicht eines illustrativen Touchpads, welche zeigt, wie das Touchpad Kraftsensoren haben kann, welche auf flexiblen Pads montiert werden, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 20 ist eine Ansicht von unten auf ein Touchpad, welche zeigt, wie das Touchpad auf eine Gehäusestruktur einer elektronischen Vorrichtung montiert werden kann, unter Verwendung von Federstrukturen gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 21 ist ein Diagramm eines illustrativen Touchpads, welches eine Schaltung zeigt, welche verwendet werden kann beim Sammeln und Verarbeiten von Touchpad-Signalen und Steuern von Touchpad-Bewegung in Antwort auf die Touchpad-Signale, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 22 ist ein Diagramm eines illustrativen Kraftsensorausgabesignals, welches als eine Funktion der Zeit gezeichnet wird, wobei gezeigt wird, wie Schwellwerte verwendet werden können beim Verarbeiten des Kraftsensorsignals, um Button-Betätigungsereignisse, wie Drücken- und Loslassen-Ereignisse zu detektieren, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 23 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie Signale von jeder der vier Sensoren in einem Touchpad kombiniert werden können, um ein mittleres Kraftsignal zu bilden, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 24 ist ein Diagramm eines illustrativen Drucksignals, welches erzeugt werden kann, wenn ein Drücken-Ereignis detektiert wird durch Verarbeiten der Kraftsignale von den Kraftsensoren in einem Touchpad gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 25 ist ein Diagramm eines illustrativen Loslassen-Signals, welches erzeugt werden kann, wenn ein Loslassen-Ereignis detektiert wird durch Verarbeiten der Kraftsignale von Kraftsensoren in einem Touchpad gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 26 ist ein Diagramm eines illustrativen Drücken-Loslassen-Pulses, welcher erzeugt werden kann in Antwort auf das Detektieren von Drücken- und Loslassen-Ereignissen durch Verarbeiten der Kraftsignale von Kraftsensoren in einem Touchpad, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 27 ist ein Diagramm eines gekrümmten symmetrischen Aktuator-Stellsignals, welches im Wesentlichen gleiche Anstiegs- und Abfallzeiten hat, welche verwendet werden können, um taktile Rückmeldung in einem Touchpad bereitzustellen, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 28 ist ein Diagramm eines symmetrischen dreieckigen Aktuator-Stellsignals, welches im Wesentlichen gleiche Anstiegs- und Abfallzeiten hat, welche verwendet werden können, um taktile Rückmeldung in einem Touchpad bereitzustellen, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 29 ist ein Diagramm eines asymmetrischen Aktuator-Stellsignals mit einer Anstiegszeit, welche kürzer und schneller ist als seine Abfallzeit, welche verwendet werden kann, um taktile Rückmeldung in einem Touchpad bereitzustellen, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 30 ist ein Diagramm eines asymmetrischen Aktuator-Stellsignals mit einer Abfallzeit, welche kürzer und schneller ist als seine Anstiegszeit, welche verwendet werden kann, um taktile Rückmeldung in einem Touchpad bereitzustellen, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 31 zeigt, wie Kraftsignale verarbeitet werden können, um ein Drücken- und Loslassen-Ereignissignal zu erzeugen, wenn keine Berührungssensorgestenaktivität vorliegt, gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
  • 32 zeigt, wie die Erzeugung von Drücken- und Loslassen-Ereignissignalen in Antwort auf Kraftsignale gehemmt werden kann, wenn Berührungssensorgestenaktivität vorliegt, gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
  • 33 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie Berührungssensordaten verarbeitet werden können, wobei gezeigt wird, wie Kraftsensoren unverarbeitete Kraftausgabesignale erzeugen können, welche verarbeitet werden, gemäß den Kraftsignalverarbeitungseinstellungen, und wobei gezeigt wird, wie die resultierenden Drücken- und Loslassen-Ereignisdaten verwendet werden können, um Aktuator-Stellsignale basierend auf Treibereinstellungen zu erzeugen, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 34 ist ein Flussdiagramm von illustrativen Schritten, involviert beim Einrichten und Betreiben eines Touchpads in einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 35 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines illustrativen Computersystems, welches eine berührungsempfindliche Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung umfassen kann, wie ein Touchpad, welches Kraftsensoren und einen Aktuator zum Bereitstellen von Rückmeldung haben kann, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • 36 ist ein schematisches Diagramm eines illustrativen Computersystems, welches eine berührungsempfindliche Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung umfassen kann, wie ein Touchpad, welches Kraftsensoren und einen Aktuator zum Bereitstellen von Rückmeldung haben kann, und welches Bildschirmstrukturen umfassen kann, gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Elektronische Vorrichtungen können bereitgestellt werden mit berührungsempfindlichen Nutzereingabevorrichtungen. Die berührungsempfindlichen Nutzereingabevorrichtungen können Berührungsbildschirme oder typischer Touchpads umfassen. Touchpads, welche manchmal als Trackpads bezeichnet werden, werden oft in elektronischen Vorrichtungen wie tragbaren Computern verwendet. Touchpads können auch implementiert werden als alleinstehende Vorrichtungen. Zum Beispiel kann ein Touchpad bereitgestellt werden mit einem universal seriellen Bus(USB)-Kabel, welches dem Touchpad erlaubt, in einen USB-Port an einem Computer gesteckt zu werden. Touchpads können auch verwendet werden in industriellen und gewerblichen Ausrüstungen, in Computermäusen, in Tastaturen, in Spielautomaten, usw. Zur Klarheit wird die Verwendung von Touchpads in tragbaren Computern (d. h. als tragbare Computer-Trackpads) manchmal hierin als ein Beispiel beschrieben. Das ist jedoch lediglich illustrativ. Touchpads und andere berührungsempfindliche Eingabevorrichtungen können implementiert werden als Teil irgendeiner geeigneten elektronischen Ausrüstung.
  • Ein Touchpad kann Kraftsensor- und Berührungssensor-Schaltungen umfassen. Taktile Rückmeldung kann bereitgestellt werden durch Verwendung eines Aktuators, welcher an das Touchpad Bewegung weitergeben kann.
  • Ein Berührungssensor für das Touchpad kann implementiert werden unter Verwendung von Widerstandsberührungstechnologie, oberflächenakustischer Wellentechnologie, kapazitiver Technologie, Lichtdetektoren (z. B. einem Feld von Lichtsensoren für einen Schatten-basierten Sensor, welcher Position detektiert durch Messen von durch externe Objekte erzeugte Umgebungslichtschatten), oder anderer geeigneter Berührungssensoranordnungen. Die Verwendung von kapazitiven Berührungssensortechnologien ist manchmal hierin beschrieben als ein Beispiel. Anders als Berührungstechnologien, welche kraftvollen direkten Kontakt erfordern, um ein Berührungsereignis zu registrieren, können kapazitive Berührungssensoren Berührungsereignisse auch dann detektieren, wenn wenig oder gar kein direkter Druck auf die Oberfläche des Berührungssensors angewendet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass kapazitive Berührungssensoren Änderungen der Kapazität messen, welche aus der Gegenwart des Fingers des Nutzers oder eines anderen externen Objekts in nächster Nähe zu der Oberfläche des Sensors entstehen.
  • Die Berührungssensorfähigkeiten des Touchpads erlauben dem Nutzer, Berührungseingabe bereitzustellen. Ein Nutzer kann zum Beispiel eine Fingerspitze oder einen Eingabestift an einer gewünschten Position auf der Oberfläche des Touchpads positionieren. Durch Steuern der Position, an welcher der Berührungssensor berührt wird, kann der Nutzer die Position eines Bildschirm-Cursors steuern oder kann auf andere Weise mit der elektronischen Vorrichtung interagieren. Wenn gewünscht, kann eine gestenbasierte Steueranordnung implementiert werden, in welcher Bewegung eines oder mehrerer Berührungspositionen in Bezug auf den Bildschirm in einen Befehl konvertiert werden können. Als ein Beispiel kann ein Durchziehen einer speziellen Zahl von Fingern über die Oberfläche des Touchpads interpretiert werden als ein Befehl zum Blättern durch eine Liste von Items oder ein Befehl zum Scrollen von angezeigtem Material auf einem Computerbildschirm. Einzeltipp- und Mehrfachtipp-Befehle können auch verarbeitet werden unter Verwendung der Berührungssensorfunktionen des Touchpads.
  • Die Kraftsensorfähigkeiten des Touchpads erlauben es dem Nutzer, Button-artige Aktivitäten auszuführen. In einem konventionellen Touchpad mit einem eingebauten Button wird der Button-Abschnitt des Touchpads angetrieben durch festes Herunterdrücken in der Nähe der vorderen Kante des Touchpads. Dies veranlasst das Touchpad, sich nach unten zu drehen, um einen Schalter anzutreiben, welcher unter der vorderen Kante des Touchpads positioniert ist und ein hörbares Klickgeräusch erzeugt.
  • Wenn Kraftsensoren in einem Touchpad umfasst sind, ist es nicht notwendig, dem Touchpad zu erlauben, sich in dieser Art zu drehen.
  • Vielmehr können Kraftsignale von einem oder mehreren der Kraftsensoren verwendet werden zum Detektieren, wenn ein Nutzer das Touchpad drückt oder herabdrückt. Das Touchpad muss sich nicht signifikant bewegen (d. h., das Touchpad kann im Wesentlichen bewegungslos und horizontal verbleiben), so dass der Raum, welcher sonst reserviert werden würde zum Aufnehmen der Drehbewegung, zum Unterbringen der Komponenten verwendet werden kann. In einer typischen Konfiguration, in welcher Kraftsensoren implementiert werden unter Verwendung von piezoelektrischen Elementen, kann das Touchpad weniger als 0,05 mm selbst unter kraftvollsten Button-Drucklasten verschoben werden. Kraftrückmeldung kann verwendet werden, um dem Nutzer das erwartete Gefühl von einem Button-Drücken wiederherzustellen. Zum Beispiel, wenn bestimmt wird, dass ein Nutzer das Touchpad mit ausreichender Kraft gedrückt hat, kann ein Aktuator das Touchpad bewegen. Dies kann dem Finger des Nutzers ein Gefühl weitergeben, welches konventionellen Touchpad-Button-Betätigungsereignissen ähnelt. Der Aktuator kann ein Klickgeräusch beim Bewegen des Touchpads erzeugen oder kann angetrieben werden, so dass leise Betätigung des Touchpads erzeugt wird (z. B. durch Verwendung von Stellsignalen mit primären Unterschallkomponenten). Wenn gewünscht, kann ein Klickgeräusch oder anderes geeignetes Geräusch durch einen Lautsprecher gemäß den Default- und/oder benutzerdefinierten Einstellungen erzeugt werden.
  • Auf diese Weise können Kraftsensorsignale verwendet werden zum Nachahmen von konventionellen Button-Funktionen. Zum Beispiel können Kraftsensorsignale zum Detektieren verwendet werden, wenn ein Nutzer ein Touchpad mit ausreichender Kraft drückt, um ein konventionelles Drehen des Touchpads abzuwenden. In Antwort kann der Aktuator Kraft auf das Touchpad anwenden.
  • Wenn gewünscht, können verschiedene Typen von Funktionen oder zusätzliche Funktionalität implementiert werden unter Verwendung eines Touchpads, welches sowohl Kraftsensoren als auch Berührungssensoren umfasst.
  • Funktionen können auch implementiert werden, welche teilweise von Kraftsignal-Eingabewerten und teilweise von Berührungssensor-Eingabesignalwerten abhängen. Als ein Beispiel können Button-Aktivitätsdetektionsoperationen in der Gegenwart von Gesten gehemmt werden, oder die Detektion von ausreichender Kraft mit den Kraftsensoren kann in der Hemmung der normalen Antwort zum Verarbeiten eines gestenbasierten Berührungssensorbefehls resultieren. Als ein anderes Beispiel kann eine einhändige Wählen-und-Ziehen-Funktionalität implementiert werden. Mit diesem Typ von Anordnung kann ein Bildschirm-Item ausgewählt werden und durch einen Nutzer durch Anwenden von ausreichender Kraft auf die Kraftsensoren mit einem Finger bewegt werden, während gleichzeitig der Finger über den Berührungssensor bewegt wird. Kraftsensoren können auch verwendet werden, um tippartige Befehle zu kategorisieren. Leichte Tipps können in einem Typ von Aktion resultieren, Tipps mittlerer Stärke können in einem anderen Typ von Aktion resultieren, und starke Tipps können in noch einem anderen Typ von Aktion resultieren. Kräfte, welche auf unterschiedliche Abschnitte des Touchpads angewendet werden, können in unterschiedlichen Typen von Antworten resultieren. Zum Beispiel können Drücke in der linken hinteren Ecke eines Touchpads in einer unterschiedlichen Aktion resultieren als Drücke in der rechten hinteren Ecke.
  • Die Aktionen, welche ergriffen werden in Antwort auf die verarbeiteten Touchpad-Signale (Kraft- und/oder Berührungssensorsignale), können durch ein Betriebssystem ergriffene Antworten, durch Anwendungssoftware ergriffene Antworten, durch Dienste, welche implementiert werden unter Verwendung von Kombinationen von Software und Hardware, ergriffene Antworten, Antworten in Vorrichtungshardware, und andere Aktionen und Kombinationen von diesen Antworten umfassen.
  • Ein Beispiel einer Antwort, welche beeinträchtigt werden kann durch Kraft- und/oder Berührungssignale, ist eine taktile Rückmeldefunktion. Taktile Rückmeldung, welche auch manchmal als Berührungsrückmeldung, Kraftrückmeldung oder haptische Rückmeldung bezeichnet wird, umfasst die Erzeugung von Touchpad-Bewegung in Antwort auf bestimmte detektierte Aktionen. Zum Beispiel kann taktile Rückmeldung erzeugt werden, wenn die Kraftsensoren in dem Touchpad einen Fingerdruck detektieren, welcher eine gegebene Schwelle überschritten hat. Hardware und, wenn gewünscht, Software, wie Firmware, Betriebssystemcode und Anwendungscode können verwendet werden beim Implementieren von Kraftrückmeldungsanordnungen. Wenn gewünscht, kann eine taktile Antwort generiert werden, unabhängig von einem speziellen Button-Drücken oder -Berührungsereignis. Zum Beispiel kann ein Touchpad mit Kraftrückmeldungsfähigkeiten vibriert werden, wenn eine Email empfangen wird oder wenn ein geplantes Ereignis aufgetreten ist. Diese Typen von Verwendung von Touchpad-taktilen Funktionen werden manchmal hierin bezeichnet als Kraftrückmeldefunktionen, taktile Rückmeldefunktionen, haptische Rückmeldung, usw.
  • Ein Touchpad, welches Berührungssensoren, Kraftsensoren, und/oder Kraftrückmeldefähigkeiten umfasst, kann implementiert werden in einer tragbaren elektronischen Vorrichtung, einem Zubehör, einem Mobiltelefon, einem eingebetteten System oder irgendeiner anderen geeigneten elektronischen Ausrüstung. Zur Klarheit werden Anordnungen, in welchen Touchpads wie dieses in tragbaren elektronischen Vorrichtungen umfasst sind, manchmal hierin als ein Beispiel beschrieben.
  • Eine anschauliche tragbare Vorrichtung, wie ein tragbarer Computer, welcher ein Touchpad umfassen kann, wird in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, kann Vorrichtung 10 ein tragbarer Computer sein, welcher ein Gehäuse, wie Gehäuse 12 hat. Gehäuse 12 kann einen oberen Abschnitt, wie oberen Gehäuseabschnitt 12A haben, welcher manchmal als ein Deckel oder eine Abdeckung bezeichnet wird. Gehäuse 12 kann auch einen unteren Abschnitt, wie unteren Gehäuseabschnitt 12B haben, welcher manchmal als die Gehäusebasis oder Haupteinheit bezeichnet wird. Gehäuseabschnitte 12A und 12B können drehbar aneinander angehängt sein, unter Verwendung einer Scharnierstruktur, wie Scharnier 16 (manchmal bezeichnet als ein Griffzylinderscharnier). Bildschirm 14 kann montiert werden im oberen Gehäuse 12A. Andere Komponenten wie Tastatur 18 und Touchpad 20 können montiert werden im unteren Gehäuse 12B.
  • Touchpad 20 kann ein ebenes Touchpad-Teil umfassen, welcher einen Berührungssensor enthält. Der Berührungssensor kann gebildet sein aus einem Feld von Berührungssensorstrukturen (z. B. Berührungssensorkapazitive Elektroden). Im Allgemeinen können die Berührungssensorstrukturen in Touchpad 20 implementiert werden unter Verwendung irgendeiner geeigneten berührungsempfindlichen Technologie. Beispiele von Berührungssensoren, welche verwendet werden können, um Touchpad 20 mit Berührungserfassungsfähigkeiten bereitzustellen, umfassen kapazitive Berührungssensoren, Berührungssensoren basierend auf Widerstandserfassung, oberflächenakustische Wellenberührungssensoren und optische Berührungssensoren. Anschauliche Konfigurationen für Touchpad 20, welche basierend sind auf kapazitiven Berührungssensoren, werden manchmal hierin als ein Beispiel beschrieben. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft. Irgendeine geeignete Berührungstechnologie kann verwendet werden, um Touchpad 20 mit der Fähigkeit bereitzustellen, die Position eines Fingers eines Nutzers, Eingabestift oder anderen externen Objekts zu erfassen.
  • Die Berührung des Nutzers kann erfasst werden, wenn das externe Objekt in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Touchpads ist oder kann erfasst werden, wenn das externe Objekt in nächster Nähe zu der Oberfläche ist (z. B. wenn ein kapazitiver Berührungssensor detektiert, dass ein Finger des Nutzers des anderen Objekts innerhalb von wenigen Millimetern von der Berührungssensoroberfläche ist). Ereignisse, in welchen der Berührungssensorabschnitt des Touchpads gesteuert wird durch die Position eines externen Objekts, werden typischerweise als Berührungsereignisse bezeichnet, ungeachtet davon, ob ein Berührungssignal durch direkten Kontakt zwischen dem externen Objekt und dem Touchpad erzeugt wurde, oder ob das Berührungssignal in Antwort auf eine nächste Nähe zwischen dem externen Objekt und dem Touchpad erzeugt wurde.
  • Wie in 1 gezeigt, kann Touchpad 20 seitliche Dimensionen XX und YY haben. Seitliche Dimension XX, welche manchmal als die Weite des Touchpads bezeichnet wird, kann parallel zu der X-Achse im X-Y-Z-Koordinatensystem 22 laufen. Seitliche Dimension YY, welche manchmal als die Länge des Touchpads bezeichnet wird, kann parallel zu der Y-Achse im X-Y-Z-Koordinatensystem 22 laufen. Die Strukturen, welche Touchpad 20 bilden, haben auch eine Dimension, welche parallel zu der Z-Achse im X-Y-Z-Koordinatensystem 22 läuft. Diese Dimension wird manchmal als die vertikale Dimension oder Aus-der-Ebene-heraus-Dimension des Touchpads bezeichnet. Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich die Z-Achse senkrecht zur X-Y-Ebene, welche die X-Achse und die Y-Achse enthält (d. h., die Z-Achse ist senkrecht zu der Ebene der freiliegenden ebenen Oberfläche des Touchpads 20). Um sicherzustellen, dass die Dicke der Vorrichtung 10 minimiert wird, kann es hilfreich sein, die Dicke der Strukturen, welche mit dem Touchpad 20 assoziiert sind, zu minimieren.
  • Die Position des Fingers/der Finger des Nutzers oder anderem externen Objekt(e) in der X-Y-Ebene des Touchpads 20 kann erfasst werden unter Verwendung des Berührungssensors des Touchpads 20. Nach-unten- und Nach-oben-Bewegung entlang der Z-Achse kann detektiert werden unter Verwendung von Kraftsensoren. Wie in 2 gezeigt, kann Berührungssensor 20 ein ebenes Touchpad-Teil 24 haben (manchmal bezeichnet als ein Trackpad-Teil). Touchpad-Teil 24 kann einen Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor kann verwendet werden zum Messen der Position der externen Objekte, wie Finger 26 mit Bezug auf die X- und Y-seitlichen Dimensionen des ebenen Touchpad-Teils 24. Wie angezeigt durch Punkte 32, kann es mehr als ein externes Objekt (d. h. mehr als ein Finger), welches Touchpad-Teil 24 berührt (z. B. wenn ein Nutzer einen Mehrfach-Berührungsgesten-Befehl macht), geben. Anordnungen, in welchen ein einzelnes Objekt Touchpad-Teil 24 berührt, werden manchmal hierin als ein Beispiel beschrieben. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft. Ein Objekt, zwei Objekte, drei Objekte oder mehr als drei Objekte können gleichzeitig Touchpad-Teil 24 kontaktieren, wenn gewünscht.
  • Zusätzlich zu dem Berühren des Touchpad-Teils 24 an einer oder mehreren Positionen kann ein Nutzer Button-Betätigungsereignisse erzeugen. Button-Betätigungsereignisse umfassen Drücken-Ereignisse, in welchen ein Nutzer nach unten in Richtung 28 entlang der Z-Achse drückt (siehe zum Beispiel Koordinatensystem 22).
  • Button-Betätigungsereignisse umfassen auch Loslassen-Ereignisse. In einem Loslassen-Ereignis reduziert der Nutzer die Menge der Kraft nach unten, welche angewendet wird auf Touchpad-Teil 24 und stoppt das Bewegen des Fingers 26 in Richtung 28 (z. B. durch Heben des Fingers 26 nach oben in Richtung 30).
  • Button-Betätigungsaktionen, welche manchmal als Kraftanwendungsereignisse bezeichnet werden, können erfasst werden durch Verwendung von Kraftsensoren 34. Kraftsensoren 34 reagieren im Allgemeinen auf Kräfte, welche vertikal angewendet werden (entlang der Z-Achse). Es kann einen Kraftsensor 34 in Touchpad 20, zwei Kraftsensoren 34 in Touchpad 20, drei Kraftsensoren 34 in Touchpad 20, oder vier oder mehr Kraftsensoren 34 in Touchpad 20 geben. Kraftsensoren können platziert werden unter den vier Ecken einer rechteckigen ebenen Touchpad-Struktur, wie Teil 24, wie gezeigt in 2 (als ein Beispiel). In Konfigurationen mit zwei Sensoren können Sensoren positioniert werden an gegenüberliegenden Kanten des Teils 24. In Konfigurationen mit drei Sensoren können die Sensoren verteilt werden, so dass eine Dreibein-artige Konfiguration gebildet wird. Wenn nur ein einzelner Sensor verwendet wird, kann der Sensor positioniert werden unter dem Mittelpunkt des Touchpad-Teils 24 oder entlang einer Kante des Touchpad-Teils 24 (z. B. die führende Kante).
  • Ein Vorteil vom Platzieren der Kraftsensoren 34 an allen vier Ecken des Touchpad-Teils 24 ist, dass dies Kraftsignalen von mehreren Sensoren erlaubt, parallel gesammelt und verarbeitet zu werden. Die Kraftsensorsignale können gemittelt werden, verarbeitet werden, um zu helfen, die Position des Fingers des Nutzer auf Teil 24 zu bestätigen, oder können verarbeitet werden zum Bestimmen, welcher Typ von Aktion durch Vorrichtung 10 ergriffen werden soll.
  • Button-Betätigungsaktivität oder andere Aktivität (z. B. bestimmte Berührungsereignisse) können in Kraftrückmeldung resultieren. Zum Beispiel, wenn der Nutzer auf Teil 24 in Richtung 28 nach unten drückt, können Kraftsensoren 34 leicht verdichten und können die resultierende Kraft auf Teil 24 detektieren. Wenn eine ausreichende Kraft nach unten detektiert wird, kann Aktuator 36 verwendet werden, um an das Teil 24 Bewegung weiterzugeben (taktile Rückmeldung). Mit der illustrativen Anordnung, welche in 2 gezeigt ist, wird Aktuator 36 gekoppelt mit dem ebenen Touchpad-Teil 24 durch seitlich ausstreckenden Arm 40. Arm 40 kann zum Beispiel ein Streifen von Metall oder anderer Struktur sein, welche starr verbunden ist zwischen der Ausgabe des Aktuators 36 und Touchpad-Teil 24.
  • Wenn Aktuator 36 durch ein Steuersignal angetrieben wird, treibt Aktuator 36 Arm 40 zu ebenem Touchpad-Teil 24 hin oder von ebenem Touchpad-Teil 24 weg an (z. B. in seitlichen Richtungen 38 parallel zu der X-Achse in dem Beispiel in 2). Die Bewegung, welche durch Aktuator 36 weitergegeben wird, wird manchmal als taktile Rückmeldung bezeichnet, weil dieser Typ von Bewegung in Antwort auf ein Button-Betätigungsereignis bereitgestellt werden kann. Nutzer tendieren dazu zu erwarten, dass Button-Betätigungsereignisse in einem Klickgefühl und -geräusch resultieren. Durch angemessenes Antreiben des Aktuators 36 können Vibrationen oder andere Bewegung im Touchpad 24 eine gewünschte taktile Erfahrung für den Nutzer erzeugen (z. B. in den Spitzen der Finger 26). Zum Beispiel kann es sich für den Nutzer anfühlen, als ob Pad 24 sich nach unten bewegte und einen konventionellen mechanischen Schalter einschaltete, wenn in Wirklichkeit die Kraftsensoren 34 relativ kleine vertikale Bewegung des Teils 24 erlaubten, weil Touchpad-Teil 24 in einer im Wesentlichen festen Position innerhalb des Gehäuses 12B montiert ist. Wenn gewünscht, kann Aktuator 36 Kraft an Stange 40 weitergeben und somit Touchpad-Teil 24 in Antwort auf andere Kriterien (z. B. wenn bestimmte Softwarebedingungen entstehen, wenn der Nutzer bestimmte Gesten macht, welche erfasst werden unter Verwendung des Berührungssensorabschnitts des Touchpads 20, usw.).
  • Touchpad 20 kann gebildet sein aus einem geschichteten Stapel von Strukturen. Zum Beispiel kann Touchpad-Teil 24 eine gedruckte Leiterplatte oder andere Substrate, auf denen ein Feld von Berührungssensorelektroden gebildet wird, umfassen. Das Feld von Elektroden kann im Wesentlichen gleich sein in der Größe zu der Größe des Touchpad-Teils, so dass das Touchpad-Teil und das Feld sich über die gesamte aktive Oberfläche des Touchpads erstrecken.
  • Versteifungen, glatte Glasabdeckungsschichten und Schichten von Tinte und Klebstoff können auch in Touchpad-Teil 24 aufgenommen werden. Wenn gewünscht, können Größe und Gewicht minimiert werden durch Implementieren des Touchpads 20 mit weniger Schichten. Zum Beispiel kann Touchpad 20 implementiert werden unter Verwendung einer Glas- oder Keramikschicht mit integral geformten kapazitiven Elektroden und keiner Versteifung, vorausgesetzt, dass Touchpad 20 noch starr ist. Die Steifigkeit des Touchpad-Teils 24 stellt sicher, dass Button-Betätigungsaktivität durch einen Nutzer durch Kraftsensoren 34 detektierbar sein wird, ungeachtet der Position, an der der Nutzer die Oberfläche des Touchpad-Teils drückt. Verwendung eines starren Touchpad-Teils in Touchpad 20 hilft auch sicherzustellen, dass ein einzelner Aktuator (oder andere geeignete Zahl von Aktuatoren) in der Lage ist, taktile Rückmeldung über die gesamte Oberfläche des Touchpad-Teils (d. h. globale Aktuator-induzierte Bewegung) effektiv zu erzeugen. Wenn die Keramik-, Glas-, Plastik- oder anderen Schichten des Touchpad-Teils 24, welche verwendet werden, um die Kontaktoberfläche zu bilden, und Berührungssensorfeld für Touchpad-Teil 24 flexibel sind, kann eine Versteifung aus rostfreiem Stahl oder andere geeignete Versteifungsstruktur in Touchpad-Teil 24 aufgenommen werden. Touchpad-Teil 24 kann auch versteift werden durch die Verwendung von ausreichend dicken Schichten von Glas, Keramik, Plastik oder zusammengesetzten Materialien ohne die Verwendung einer extra rostfreien Stahlversteifungsschicht (z. B. durch Bilden einiger der Schichten des Touchpad-Teils 24 aus Glas, Keramik, Plastik oder zusammengesetztem Material, welches 1 mm dick oder mehr ist, 2 mm dick oder mehr, 3 mm dick oder mehr, oder 4 mm dick oder mehr (als Beispiele). Eine rechteckige Form wird typischerweise verwendet für Touchpad-Teil 24, weil dies der rechteckigen Form des Bildschirms 14 entspricht. Andere Formen können jedoch verwendet werden, wenn gewünscht. Dies sind lediglich illustrative Beispiele. Irgendwelche geeignete Touchpad-Strukturen können verwendet werden beim Bilden des Touchpads 20, wenn gewünscht.
  • Eine Explosionsperspektivansicht eines illustrativen Satzes von Strukturen, welche in Touchpad 20 verwendet werden können, wird in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, kann Touchpad 20 rechteckiges ebenes Touchpad-Teil 24 enthalten. Ebenes Touchpad-Teil 24 kann an die Gehäusestruktur 12B montiert werden. Gehäusestruktur 12B kann gebildet werden durch ein Teil einer Gehäusewand (z. B. eine untere Wand in Basiseinheit 12B von 1), durch eine interne Gehäuserahmenstruktur oder -unterstützung, durch andere geeignete Unterstützungsstrukturen oder durch Kombinationen von diesen Strukturen.
  • Kraftsensoren 34 können positioniert werden an jeder der vier Ecken des Touchpad-Teils 24. Wenn gewünscht, können Befestigungspads, wie Befestigungspads 42 zwischengestellt werden zwischen Kraftsensoren 34 und Gehäusestrukturen 12B. Pads 42 können gebildet werden aus einem flexiblen Material, wie Gel oder Schaum. Gel für Pads 42 kann gebildet werden aus einem Material wie Silikon. Wenn Pads wie Silikon-Gelpads platziert werden zwischen Sensoren 34 und Gehäuse 12B, ist es Touchpad-Teil 24 erlaubt, sich leicht zu bewegen (z. B. einige tausend Mikrometer oder weniger, einige hundert Mikrometer oder weniger, usw.) in der X- und Y-Dimension (z. B. seitlich, parallel zu der ebenen inneren Oberfläche des Gehäuses 12B) in Antwort auf die Anwendung von seitlicher Kraft (Kraft auf gleicher Ebene) durch Aktuator 36. Wenn Touchpad-Teil 24 zu starr an Gehäuse 12B montiert worden wäre, könnte Touchpad-Teil 24 nicht eine gewünschte Menge von taktiler Rückmeldung (d. h. Vibrationen in Teil 24 könnten übermäßig gedämpft werden) aufweisen. Pads 42 können verbunden werden mit Gehäuse 12B unter Verwendung von Klebstoff. Kraftsensoren 34 mit Pads 42 durch Klebstoff können verbunden werden. Klebstoff kann auch verwendet werden zum Verbinden der Kraftsensoren 34 mit ebenem Touchpad-Teil 24. Obwohl die Gegenwart von Gelpads 42 mikroskopisch seitliche Bewegung von starrem Touchpad-Teil 24 erlaubt, verbleibt Touchpad-Teil 24 an einer im Wesentlichen festen Position innerhalb des Gehäuses 12B (d. h. es gibt keine erkennbare visuelle Bewegung für einen Nutzer). Anders als konventionelle Anordnungen, in welchen die drehende Bewegung zum Antreiben der assoziierten Schalter erforderlich ist, werden keine Scharniere oder drehende Biegungen an Touchpad-Teil 24 angebracht, und Touchpad-Teil 24 dreht und bewegt sich nicht im Wesentlichen während der Button-Betätigung und der taktilen Rückmeldung. Außerdem, weil Touchpad-Teil 24 im Allgemeinen implementiert ist als eine starre Struktur, biegt Touchpad-Teil 24 sich nicht. Vielmehr arbeitet Touchpad-Teil 24 als eine einzelne starre Einheit während Button-Betätigungs- und taktilen Rückmeldungsereignissen.
  • Die oberste Schicht 56 des Teils 24 kann gebildet sein aus einer glatten Schicht aus Glas oder anderen geeigneten Materialien (z. B. Plastik, Keramik, usw.). In kapazitiven Berührungssensoranordnungen kann Schicht 56 gebildet sein aus Dielektrikum, um elektromagnetisches Blocken von darunterliegenden kapazitiven Elektroden zu verhindern.
  • Das Material, aus dem Schicht 56 gebildet wird, kann transparent sein (z. B. klares Glas). In diesem Typ von Situation kann es wünschenswert sein, die untere Oberfläche der Schicht 56 mit einer blickdichten Schicht von Farbe oder Tinte auszustatten. Zum Beispiel kann eine Schicht von Silbertinte oder anderer kosmetischer Beschichtung unterhalb der Schicht 56 platziert werden (siehe z. B. Tintenschicht 54). Schicht 56 kann auch gebildet werden aus einer blickdichten Substanz (z. B. dunkles Gas oder Keramik). Ungeachtet davon, ob Schicht 56 aus einer blickdichten Substanz gebildet wird oder ob Schicht 56 blickdicht ist aufgrund einer darunterliegenden Schicht von blickdichtem Material wie blickdichter Tinte, sind die Strukturen des Touchpad-Teils 24, wie Schicht 56, typischerweise ausreichend blickdicht, um die Sicht auf niedrigere Schichtenstrukturen von außerhalb der Vorrichtung 10 zu versperren. Durch Bilden der obersten Schicht oder Schichten des Touchpads 24 aus blickdichten Strukturen, kann die Sicht auf unansehnliche Strukturen in den niedrigeren Schichten des Touchpad-Teils 24 versperrt werden. Wegen des Potentials zur Steigerung der Ästhetik des Touchpads 20 durch Verwendung von einem oder mehreren Schichten von blickdichten Materialien, ist es im Allgemeinen wünschenswert, Touchpad-Teil 24 aus Strukturen zu bilden, welche Touchpad-Teil 24 veranlassen, blickdicht zu sein (d. h. von einem Aufstapeln, welches es Licht nicht erlaubt, durch Touchpad-Teil 24 übertragen zu werden).
  • Wenn es gewünscht wird, Touchpad 20 als Teil eines Berührungsbildschirms zu verwenden (z. B. wenn das Bilden einer Aufstapelung von Schichten zum Bilden eines Flüssigkristall-Display-Berührungsbildschirms, einem elektronischen Tinten-Display-Berührungsbildschirm oder anderen Berührungsbildschirmen), gibt es vorzugsweise keine blickdichte Tinte auf Schicht 56. Vielmehr kann Schicht 56 gebildet sein aus einer Schicht von Bildschirmabdeckungsglas oder anderer transparenter Bildschirmstruktur. Obwohl alleinstehende Touchpads manchmal hierin als ein Beispiel beschrieben werden, können der Berührungssensor, Kraftsensor und Aktuatormechanismus des Touchpads 20 verwendet werden in einem Berührungsbildschirm-Display oder irgendeinem anderen Typ von Komponente. Alleinstehende Computer-Trackpads werden lediglich hierin als ein Beispiel beschrieben.
  • Wie in 3 gezeigt, kann eine Schicht von Klebstoff, wie druckempfindliche Klebstoffschicht 52 verwendet werden, um Schichten 56 und 54 an Berührungssensorfeld 50 anzubringen. Berührungssensorfeld 50 kann gebildet werden aus einem Feld von leitenden Kondensatorelektroden (z. B. um einen X-Y kapazitiven Berührungssensor zu bilden). Diese Elektroden, welche geformt werden können aus Metall, transparenten leitenden Materialien wie Indiumzinnoxid oder anderen leitenden Materialien, können geformt werden auf der Unterseite der Schicht 56 oder, wie in 3 gezeigt, können geformt werden auf einer oder beiden Seiten eines gedruckten Leiterplattensubstrats, um Sensorfeld 50 zu bilden. Das gedruckte Leiterplattensubstrat kann starr oder flexibel sein. Starre Leiterplatten in Vorrichtung 10 können gebildet sein aus Materialien wie Glasfasergefülltem Epoxid (z. B. FR4). Flexible gedruckte Leiterplatten („Flex-Schaltungen”) können gebildet werden aus Leiterbahnen auf flexiblen Blechen von Polymeren oder anderen Dielektrika (z. B. Polyimid).
  • Eine Schicht von Klebstoff, wie druckempfindliche Klebstoffschicht 48 kann verwendet werden, zum Anbringen von Berührungssensorfeld 50 an Versteifung 46. Versteifung 46 kann gebildet werden aus einem steifen Material wie Metall (z. B. rostfreiem Stahl, Aluminium, Titanium, usw.). Materialien wie Glas, Keramik, Karbonfaserzusammensetzungen und Plastik können auch verwendet werden. Um Gewicht zu reduzieren, können Abschnitte der Versteifung 46 entfernt werden (z. B. um Löcher 58 zu bilden).
  • Kraftsensoren 34 können gebildet werden aus piezoelektrischen Vorrichtungen, Strukturen, welche Änderungen in Widerstand, Kapazität oder Induktivität aufweisen, wenn Kraft angewendet wird, oder irgendwelche andere geeignete, Kraft erfassende Strukturen.
  • Wie in 4 gezeigt, kann Kraftsensor 34 gebildet werden aus einer Struktur, welche wie biegbares Teil 60 biegt (z. B. eine Dehnungmessstreifen-Struktur). In diesem Typ von Kraftsensor kann eine Wheatstone-Brückenschaltung oder andere Schaltung platziert werden auf der Oberfläche des Teils wie Teil 60, um Änderungen im Oberflächenwiderstand und/oder spezifischen Widerstandskraft zu detektieren, wenn Teil 60 gebogen wird. Teil 60 kann zum Beispiel gebildet werden aus einem ablenkbaren Dielektrikum, auf welchem Metallleiterbahnen 62 gebildet worden sind. Leiterbahnen 62 können fingerförmig ineinander gegriffene Finger 62A und 62B umfassen. Wenn in Richtung 64 abgelenkt, schätzt Teil 60 Position 66. Diese Ablenkung kann eine messbare Änderung im Widerstand entlang der Leiterbahnen 62A und 62B oder anderen Detektionsschaltungen, welche auf der Oberfläche des Teils 60 positioniert sind, erzeugen. Diese Widerstandsänderung kann dienen als ein Indikator der Menge an Kraft, welche auf Kraftsensor 34 angewendet wird.
  • Jeder Kraftsensor 34 kann auch implementiert werden unter Verwendung einer Struktur, in welcher ein Festkörper zusammengedrückt wird oder in welchem die Distanz zwischen ebenen Oberflächen als eine Funktion der angewendeten Kraft verändert wird. Betrachten Sie als ein Beispiel eine Anordnung des Typs, welcher in
  • 5 gezeigt wird. In dem 5-Beispiel kann Kraftsensor 34 eine obere Oberfläche 66 haben. Die wenn die Kraft in Abwärtsrichtung 28 auf Sensor 34 angewendet wird, kann die obere Oberfläche des Sensors 34 bewegt werden nach Position 68. In dieser Position gibt es eine messbare Änderung in den Eigenschaften des Sensors 34. Zum Beispiel kann Sensor 34 gebildet werden aus einem piezoelektrischen Material, welches eine Spannung erzeugt, welche proportional ist zu dem Betrag der Kompression in Sensor 34. Als ein anderes Beispiel kann Sensor 34 gebildet werden aus einem Schaum oder anderem kompressiblen Material, welches einen unterschiedlichen Widerstand, wenn zusammengedrückt, hat, als wenn nicht zusammengedrückt. Das Material für Sensor 34 kann zum Beispiel eine Polymer-Metall-Zusammensetzung oder ein Polymer mit Nanopartikeln (z. B. Quantentunnel-Zusammensetzungsmaterialien des Typs, welcher verfügbar ist von Peratech Limited in Richmond, North Yorkshire, Großbritannien) sein. Kraftsensoren können auch verwendet werden, welche Änderungen in Induktivität, Änderungen im Magnetismus oder anderen messbaren kraftabhängigen Eigenschaften aufweisen.
  • Wie durch Kraftsensor 34 in dem Beispiel von 6 und 7 gezeigt, kann Kraftsensor 34 eine Struktur haben wie Teil 70, welches kompressible Ausbuchtungen 74 hat. In der Position, welche in 6 gezeigt wird, ist Teil 70 nicht relativ zu Teil 72 zusammengedrückt worden, so dass die Ausbuchtungen 74 nicht zusammengedrückt werden. Wenn eine Kraft nach unten auf Teil 70 angewendet wird, können Ausbuchtungen 74 zusammendrücken und verformen, wie in 7 gezeigt. Teil 70 kann gebildet werden aus einem Widerstandsschaum und Teil 72 kann gebildet werden aus einem Leiter (als ein Beispiel). In dem zusammengedrückten Zustand, welcher in 7 gezeigt wird, wird der Widerstand zwischen Teil 70 und 72 weniger sein als in dem nicht zusammengedrückten Zustand, welcher in 6 gezeigt wird. Als ein Ergebnis wird die Messung des Widerstands zwischen Teilen 70 und 72 die Menge an Kraft, welche auf Teil 70 angewendet worden ist, widerspiegeln.
  • Kraftsensor 34 kann Elektroden haben. Zum Beispiel kann Kraftsensor 34 obere Kondensatorelektrode 76 und untere Kondensatorelektrode 78, wie in 8 gezeigt, haben. Kondensatorsensorschaltung 80 kann verwendet werden, um die Distanz zwischen Elektroden 76 und 78 durch Messen der Kapazität entlang der Elektroden 76 und 78 zu bestimmen. Wenn eine Kraft angewendet wird, welche Elektrode 76 nach unten in Richtung 82 bewegt, wird die Kapazität (und somit das Kapazitätsausgabesignal OUT) ansteigen, wobei die Gegenwart von Kraft angezeigt wird. Schaum, andere elastomerische Substanzen oder andere stabile Strukturen können platziert werden zwischen Elektroden 76 und 78, so dass die Größe des Anstiegs in Kapazität den Menge an angewandter Kraft widerspiegelt.
  • 9 zeigt, wie Kraftsensor 34 basiert sein kann auf einem variablen Widerstand, wie Widerstand 84, welcher Änderungen im Widerstand in Antwort auf Änderungen in angewandter Kraft aufweist. Variabler Widerstand 84 kann gebildet werden unter Verwendung von Strukturen der Typen, welche in Verbindung mit 4, 5, 6 und 7 (als Beispiele) beschrieben werden. Widerstandsmessschaltung 86 kann verwendet werden, um Kraft-basierte Widerstandsänderungen in entsprechende Kraftsensor-Ausgabesignale (Ausgabesignal OUT) zu konvertieren.
  • Wie diese Beispiele zeigen, können Kraftsensoren 34 gebildet werden aus irgendwelchen Strukturen, welche ein Ausgabesignal erzeugen, welches auf die angewandte Kraft reagiert. In einem typischen Szenario wird der Betrag an Ausgabesignal, welches durch jeden Kraftsensor 34 erzeugt wird, linear oder nicht linear proportional zu der Menge der angewandten Kraft sein (d. h. Sensoren 34 werden analoge Kraftsensoren sein). Wenn gewünscht, können Domschalter oder andere binäre Schalter anstelle von analogen Sensoren verwendet werden. In diesem Typ von Anordnung kann der Zustand des Domschalters (offen oder geschlossen) verwendet werden zum Bestimmen, ob die angewandte Kraft über oder unter einer gegebenen Schwelle ist (d. h. die Betätigungsschwelle des Domschalters).
  • 10 ist eine querschnittliche Seitenansicht eines illustrativen Aktuators, wie Aktuator 36 von 1. Aktuator 36 kann eine Magnetspule sein, welche ein Gehäuse 94 hat, welches Drahtspulen 96 beinhaltet. Der Draht im Gehäuse 94 kann verbunden sein mit Terminals 88 und 90. Wenn ein Strom angebracht wird auf Terminals 88 und 90, wird ein magnetisches Feld gebildet, welches den magnetischen Plunger 92 in das Innere des Gehäuses 94 zieht. Durch Modulieren des Stroms, welcher in Terminals 88 und 90 fließt, kann Plunger 92 zurück und vor bewegt werden entlang der longitudinalen Achsen des Gehäuses 94 in Richtungen 38.
  • Plunger 92 kann Abschnitte haben, welche Kopplungsteil 40 von 2 bilden, oder verbunden sein können mit einem Teil wie Kopplungsteil 40 von 2. Wenn gewünscht, kann Aktuator 36 gebildet werden aus einem linearen Motor, einem rotierenden Motor oder einer anderen elektromagnetischen Aktuator-Struktur. Aktuator 36 kann auch aus piezoelektrischen Materialien und anderen Strukturen geformt werden, welche fähig sind, Bewegung in Antwort auf ein angelegtes elektrisches Signal zu erzeugen.
  • Wie in Draufsicht von 11 gezeigt, kann Aktuator 36 positioniert sein in der Nähe von Touchpad-Teil 24.
  • Kopplungsteil 40 kann direkt verbunden sein mit den beweglichen Strukturen von Aktuator 36 (z. B. Plunger 92 von Magnetspule 36 in 10) und kann direkt verbunden sein mit der Kante des Touchpad-Teils 24 (z. B. mit einem oder mehreren der Schichten, welche in 3 gezeigt werden). Die Länge des Teils 40 kann weniger sein als die größte Dimension der Magnetspule 36 (als ein Beispiel).
  • Es ist nicht notwendig, Teil 40 direkt mit sowohl Aktuator 36 als auch Touchpad 24 zu verbinden. Zum Beispiel kann es eine Lücke, wie Lücke 98 zwischen Teil 40 und Touchpad-Teil 24 geben, wie in 12 gezeigt. Lücken können auch gebildet werden in der Nähe von Aktuator 36.
  • 13 zeigt, wie Aktuator 36 innerhalb der Vorrichtung 10 an einer Position montiert werden kann, welche etwas entfernt ist von Touchpad-Teil 24. Die Länge von Teil 40 kann zum Beispiel 2–5 mm, 5–10 mm, 2–20 mm, 10–30 mm oder mehr als 30 mm sein. Bei größeren Längen kann die Länge von Teil 40 (und somit die Distanz zwischen Aktuator 36 und Touchpad-Teil 24) 1-, 2-, 3- oder mehr als 3-mal größer sein als die größte Dimension des Aktuators 36.
  • Wie in dem Beispiel von 14 gezeigt, muss Teil 40 nicht gerade sein. Teil 40 kann zum Beispiel eine oder mehrere Biegungen, wie Biegungen 100 und 102 umfassen.
  • 15 zeigt, wie Aktuator 36 und Touchpad-Teil 24 durch eine mechanische Verbindung (Verbindung 40) verbunden werden können. Die Strukturen von Verbindung 40 können es der Menge an Kraft, welche durch Aktuator 36 angewendet wird, erlauben, durch die Verwendung von mechanischem Vorteil erhöht oder verringert zu werden. Die Verwendung von Verbindungen wie Verbindungsstrukturen 40 kann auch dem Aktuator 36 erlauben, in Positionen innerhalb der Vorrichtung 10 positioniert zu werden, welche ansonsten nicht machbar wären (z. B. aufgrund der Gegenwart von blockenden Strukturen, usw.).
  • Während des Betriebs kann Aktuator 36 Teil 40C in Richtung 110 bewegen. Teile 40C und 40B können verbunden werden am Drehpunkt 104. Teil 40B kann sich drehen relativ zu dem Vorrichtungsgehäuse über Drehpunkt 106. Wenn Aktuator 36 Teil 40C in Richtung 110 bewegt, kann Teil 40B gezwungen werden, im Uhrzeigersinn (Richtung 112) um Drehpunkt 106 zu drehen. Das zwingt Teil 40A, welches verbunden ist mit Teil 40B an Drehung 108, sich gegen Touchpad-Teil 24 in Richtung 114 zu bewegen.
  • Mehr als ein Aktuator kann verwendet werden, um an das Touchpad 24 Bewegung weiterzugeben. 16 zeigt eine beispielhafte Konfiguration, in welcher ein paar von Aktuatoren gekoppelt wird mit Touchpad-Teil 24. Der linke Aktuator 36-1 wird verbunden mit der linken Kante des Touchpad-Teils 24 unter Verwendung des Kopplungsteils 40-1, wohingegen der rechte Aktuator 36-2 verbunden wird mit der rechten Kante des Touchpad-Teils 24 unter Verwendung des Kopplungsteils 40-2 Aktuatoren 36-1 und 36-2 können angetrieben werden durch Signale, welche mit Bezug aufeinander um 180° phasenverschoben sind (als ein Beispiel). In Konfigurationen, in welchen Touchpad-Teil 24 komplett starr ist, kann die Verwendung von mehreren Aktuatoren helfen, an alle der Strukturen in Touchpad-Teil 24 (d. h. die Aktuatoren können Bewegung in Touchpad-Teil 24 erzeugen, welche im Wesentlichen durch das Touchpad-Teil hindurch gleich ist) globale Bewegung effizient zu weitergeben. Seitliche Betätigung auf gleicher Ebene kann verwendet werden, um zu helfen, die Energieübertragungseffizienz zwischen den Aktuatoren und dem Touchpad-Teil zu erhöhen. Wenn gewünscht, können einer oder mehrere Aktuatoren verwendet werden, um an das Touchpad-Teil vertikale Bewegung weiterzugeben. Dieser Typ von Betätigungsanordnung kann vorteilhaft sein bei Befriedigung von Designbeschränkungen.
  • Wenn gewünscht, kann Touchpad-Teil 24 implementiert werden unter Verwendung eines oder mehrerer flexibler Strukturen (z. B. dünne Bleche von Glas oder Metall, Plastikschichten, welche Flexibilität aufweisen, usw.). In beiden flexiblen und etwas starren Ausführungsformen können zwei oder mehrere Aktuatoren verwendet werden, um an verschiedene Bereiche des Touchpad-Teils 24 Bewegung selektiv weiterzugeben. Zum Beispiel, wenn es vier Aktuatoren gibt, welche gekoppelt sind mit Touchpad-Teil 24, kann ein Aktuator unabhängig von den anderen angetrieben werden, um an die obere linke Ecke des Touchpads Bewegung weiterzugeben (als ein Beispiel). Wenn zahlreiche Aktuatoren verwendet werden, kann fokussiertere taktile Rückmeldung bereitgestellt werden.
  • Mehrere Aktuator-Konfigurationen wie diese können verwendet werden, um einem Nutzer taktile Bestätigung bereitzustellen, wenn ein spezieller Abschnitt einer Touchpad-Oberfläche heruntergedrückt worden ist, ohne mit anderen Fingern oder Objekten zu überlagern, welche in Kontakt sind mit dem Touchpad an anderen Positionen. Zum Beispiel kann Touchpad-Teil 24 in unterschiedlichen Positionen gedrückt werden, um unterschiedliche Befehle auszuführen. Wenn ein Nutzer eine Position drückt, kann jene Position durch einen oder mehrere assoziierte Aktuatoren bewegt werden. Wenn ein Nutzer eine unterschiedliche Position drückt, können unterschiedliche Aktuatoren verwendet werden, um Kraftrückmeldung in der Nähe jener Position bereitzustellen. Globale Rückmeldungsanordnungen können auch verwendet werden, in welchen unterschiedliche Aktuator-Stellsignale verwendet werden, in Antwort auf die Detektion von Button-Drücken in unterschiedlichen Bereichen.
  • Anordnungen, in welchen Aktuatoren verwendet werden, um verschiedene Grade von taktilen Rückmeldungen in unterschiedlichen Positionen bereitzustellen, werden manchmal als variable Betätigungsschemata bezeichnet. Variable Betätigungsschemata können verwendet werden, um einem Nutzer eines Touchpads 20 mit informativen taktilen Rückmeldungen, basierend auf Kraftsensorsignalen und/oder Berührungssensorfeldsignalen zu versorgen. Wenn gewünscht, können variable Betätigungsschemata verwendet werden in Kombination mit anderen Betätigungsschemata. Zum Beispiel können globale Betätigungsschemata des Typs, welcher einen einzelnen Aktuator umfasst, welcher an alle der Touchpad-Teile 24 globale Bewegung weitergibt, verwendet werden während einiger Aktivitäten (zum Beispiel wenn bestimmte Softwareanwendungen laufen), wohingegen variable Betätigungsannäherungen verwendet werden können während anderer Aktivitäten (z. B. wenn andere Applikationen laufen). Globale Bewegung kann seitwärts weitergegeben werden, wohingegen lokalisierte Bewegung weitergegeben werden kann unter Verwendung von vertikal orientierten Sensoren, verschiedenen Sammlungen von einem oder mehreren Sensoren und so weiter.
  • 17 ist eine querschnittliche Seitenansicht eines illustrativen Betätigungssetups, welches verwendet werden kann, um an das Touchpad-Teil 24 Bewegung weiterzugeben. In dem Beispiel von 17 wird der Aktuator 36 so orientiert, dass Plunger 116 nach oben in Richtung 118 gezwungen wird, wenn ein Stellsignal an Aktuator 36 angelegt wird. Dies zieht Abschnitt 120 des Kopplungsteils 40 nach oben in Richtung 118. Drehung 112 kann gekoppelt werden mit dem Vorrichtungsgehäuse, so dass Bewegung von Abschnitt 120 Kante 128 des Teils 40 zwingt, standzuhalten gegen die entsprechende linke Kante des Touchpad-Teils 24 in Richtung 126.
  • Anordnungen des Typs, welche in 17 gezeigt werden, können verwendet werden, wenn es gewünscht wird, um Aktuator 36 an einer vertikalen Position zu platzieren, welche verschieden ist von der vertikalen Position des Touchpad-Teils 24, oder wenn gewünscht wird, um Layout-Beschränkungen zu befriedigen.
  • Touchpad-Teil 24 kann durch Aktuator 36 in irgendeiner geeigneten Richtung angetrieben werden (seitwärts, vertikal, in einem Winkel, unter Verwendung von sowohl seitlichen als auch vertikalen Verschiebungsschemata gleichzeitig, usw.).
  • Seitliche Betätigung des Touchpad-Teils 24 (d. h. Betätigung, welche in Bewegung auf gleicher Ebene des Teils 24 resultiert) kann vorteilhaft sein, weil Touchpad-Teil 24 am steifsten ist, wenn Kraft seitlich auf eine seiner Kanten angewendet wird (z. B. direkt auf eine vertikale Kante von einem versteifenden Teil oder auf eine Kopplungsstruktur, welche unmittelbar neben der Kante des Versteifungsteils positioniert ist).
  • Wenn Touchpad-Teil 24 rechteckig ist, kann Touchpad-Teil 24 am beständigsten sein gegen unerwünschtes Biegen bei Vorspannung auf einem seiner engeren Enden, wie in den Beispielen von 11 bis 16 gezeigt. In diesem Typ von Konfiguration wird weniger Energie während der Betätigung verschwendet. Seitliche Betätigung kann auch anderen Typen von Betätigung überlegen sein (z. B. Betätigung, welche vertikale Verschiebung eines Abschnitts eines Touchpad-Teils 24 parallel zu der Z-Achse umfasst, was zu unerwünschten irregulären „trommelartigen” Vibrationsarten führen kann). Seitliche Betätigung kann weniger Rauschen als vertikale Betätigung erzeugen und kann somit effizienter sein als vertikale Betätigung, insbesondere wenn Montageschemata verwendet werden für Touchpad-Teil 24, welche seitliche Bewegung des Touchpad-Teils 24 relativ zu Gehäuse 12B erlauben (z. B. wenn Gelpads 42 von 3 verwendet werden). Weil Rauschen minimiert werden kann, kann taktile Rückmeldung leise bereitgestellt werden, wenn gewünscht.
  • 18 ist eine querschnittliche Seitenansicht einer illustrativen Konfiguration, in welcher Lager verwendet werden, um zu helfen, seitliche Bewegung des Touchpad-Teils 24 zu vereinfachen. Wie in 18 gezeigt, kann Aktuator 36 an oberer Wand 130 des Gehäuses 12B montiert werden. Teil 40 kann verbunden werden zwischen Touchpad-Teil 24 und Aktuator 36, so dass Aktuator 36 Touchpad-Teil 24 seitlich in Richtungen 38 antreiben kann. Silikondämpfer 132, welche unterstützt werden können durch untere Gehäusewand 138 oder andere geeignete Unterstützungsstrukturen, können verwendet werden, um zu helfen, Touchpad-Teil 24 zu halten. Magnetische Strukturen 134 und zusammengehörende magnetische Strukturen 136 können magnetische Anziehung aufeinander aufweisen, wobei eine Kraft nach unten in Richtung 146 erzeugt wird. Magnetische Strukturen 134 und 136 können beide Magnete sein oder eine der Strukturen 134 und 136 können eine Eisenstange oder andere ferromagnetische Struktur sein.
  • Lagerstrukturen können Touchpad 24 unterstützen. Zum Beispiel können Lagerstrukturen gebildet werden aus Lagerhalterungen 140 und Lager 142. Weil Touchpad 24 durch Aktuator 36 in Richtungen 38 bewegt wird, rollen Kugeln 142 entlang der unteren Oberfläche 144 des Touchpad-Teils 24. Durch Vereinfachen der seitlichen Bewegung des Touchpad-Teils 24 in dieser Art, kann der Betrag an Energie, welche erforderlich ist, um an das Touchpad-Teil 24 taktile Rückmeldung weiterzugeben unter Verwendung des Aktuators 36, reduziert werden (d. h. Betätigungseffizienz kann erhöht werden).
  • Die Seitenansicht von 19 zeigt, wie Kraftsensoren 34 auf Gelpads 42 oder andere Montagestrukturen montiert werden können, welche dem Touchpad-Teil 24 erlauben, leicht in seitlichen Richtungen 38 zu bewegen bei seitlichem Antreiben unter Verwendung von Aktuator 36. Pads 42 können sich etwas bewegen, wenn Kraft an das Touchpad-Teil 24 weitergegeben wird. Weil Touchpad-Teil 24 nicht starr an Gehäuse 12B angebracht ist, kann die Energie des Aktuators 36 effizient an das Touchpad-Teil 24 weitergegeben werden.
  • 20 ist eine Ansicht von unten des Touchpad-Teils 24, welche zeigt, wie Touchpad-Teil 24 innerhalb einer rechteckigen Öffnung in der oberen Gehäusewand 130 unter Verwendung von Federn 148 montiert werden kann. Federn 148 können Metallfedern sein, welche gestanzt oder geschnitten aus einem Teil von Blechmetall sind, oder können gebildet werden in einer integralen Weise durch direktes Schneiden der Federn 148 in einen Abschnitt der oberen Gehäusewand 130. Wie mit flexiblen Pads 42 der 19, können die Federn 148 der 20 dem Touchpad-Teil 24 erlauben, seitlich in Richtungen 38 zu bewegen, wenn durch Aktuator 36 angetrieben.
  • Eine Draufsicht eines illustrativen Elektrodenfelds für einen kapazitiven Berührungssensor im Touchpad 20 wird in 21 gezeigt. Wie in dem Beispiel von 21 gezeigt, kann Touchpad-Feld 150 gebildet werden aus horizontalen Elektroden 154 und vertikalen Elektroden 152 auf Substrat 50. Substrat 50 kann gebildet werden aus starrem oder flexiblem gedruckten Leiterplattenmaterial oder anderen geeigneten Substraten. Weg 156 kann verwendet werden, um Elektrodensignale von Elektroden 152 und 154 an Berührungssensor-Verarbeitungsschaltung 158 zu übermitteln. Berührungssensor-Verarbeitungsschaltung 158 kann Kapazitätsänderungen, welche unter Verwendung von Elektroden 152 und 154 detektiert werden, in Positionsdaten konvertieren (z. B. um die Position eines externen Objekts, wie eines Fingers des Nutzers auf Touchpad-Teil 24 zu lokalisieren). Kraftsensoren 34 können Kraftsignale an Kraftsensor-Verarbeitungsschaltung 162 über Weg 164 liefern. Kraftsensor Verarbeitungsschaltung 162 kann rohe Sensorsignale verarbeiten, um den Betrag an Kraft zu bestimmen, welcher auf jedem der Sensoren 34 vorliegt (z. B. aufgrund der Kräfte, welche auf das Touchpad durch den Nutzer angewendet werden). Treiberschaltung 166 (z. B. ein Audio-Verstärker oder andere Ausgabetreiber) kann verwendet werden, um Stellsignale an Aktuator 36 zu liefern. Wenn angetrieben in dieser Art, kann Aktuator 36 an das Touchpad über Kopplungsstrukturen wie Struktur 40 Bewegung weitergeben.
  • Schaltungen 162 und 158 können einen Teil von Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 bilden. Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 kann diskrete Komponenten und integrierte Schaltkreise umfassen, welche auf einem oder mehreren gedruckten Leiterplatten in Vorrichtung 10 montiert werden. Speicherung in Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 kann gebildet werden durch flüchtige und nichtflüchtige Speicherschaltungen. Festplattenlaufwerke und andere Medien können auch verwendet werden, um Informationen in Vorrichtung 10 zu speichern, wenn gewünscht. Verarbeitungsschaltung in Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 kann implementiert werden unter Verwendung von anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs), digitalen Signalverarbeitungsschaltungen, Mikrocontrollern, Mikroprozessoren und anderen Schaltungen. Software wie Anwendungscode, Betriebssysteminstruktionen und Firmware kann auch beim Implementieren der Funktionen zum Betreiben des Touchpads 20 verwendet werden. Zum Beispiel kann Software verwendet werden, um Steueralgorithmen zu implementieren, welche bestimmen, wann Aktuator 36 Kraft auf Touchpad-Teil 24 anwenden sollte. Hardware wie Schaltung 162, Treiberschaltung 166 und Schaltung 158 kann verwendet werden beim Sammeln und Verarbeiten von Sensorsignalen und beim Anwenden von geeigneten Stellsignalen an Aktuator 36.
  • In einem typischen Szenario können Steuerfunktionen implementiert werden unter Verwendung einer Kombination von Hardware und Software. Zum Beispiel können Signalverarbeitungsalgorithmen zum Sammeln von Kraft- und Sensordaten die Hardwarefunktionen der Berührungs- und Kraftsensoren, und die Hardwarefunktionen der assoziierten Verarbeitungsschaltungen, wie Verarbeitungsschaltungen 162 und 158 verwenden. Sobald rohe Sensorsignale verarbeitet worden sind, können geeignete Maßnahmen ergriffen werden (z. B. durch Anlegen eines Steuersignals an Aktuator 166 unter Verwendung von Hardware, wie Treiberschaltung 166). Steueralgorithmen, welche verwendet werden zum Bestimmen, welche Maßnahmen in Antwort auf die Detektion von speziellen Mustern von Sensordaten zu ergreifen sind, können fest verdrahtet werden (z. B. unter Verwendung von einer dedizierten Schaltung), können Software verwenden, usw.
  • Ein illustratives Kraftsignal, welches erzeugt werden kann, wenn ein Nutzer auf der ebenen äußeren Oberfläche des Touchpads nach unten drückt, wird in 22 gezeigt. Wie in 22 gezeigt, kann Kraft F zunächst als eine Funktion der Zeit nach oben ansteigen (z. B. während der Nutzer ansteigende Mengen von Kraft nach unten auf das Touchpad ausübt). Wenn der Nutzer den Finger von der Oberfläche des Touchpads hebt, nimmt der Betrag an Kraft, welche durch den Kraftsensor gemessen wird, ab.
  • Signalverarbeitungsalgorithmen, welche beim Verarbeiten von Kraftsignalen verwendet werden, wie Kraftsignal F von 22, können frequenzabhängige Filteralgorithmen (z. B. Tiefpassfilter, Bandpassfilter, und Hochpassfilter), zeitbasierte Algorithmen, Algorithmen, welche Hysterese aufweisen (z. B. zum Implementieren von Entprellfunktionalität) und Algorithmen, welche Kraftbetragsschwellen anwenden, umfassen. Als ein Beispiel können Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 (21) alle Kraftsignale mit einem Betrag von weniger als Kraftschwellwert FT1 ignorieren (z. B. eine Rauschschwelle). Kraftsignale, welche über andere Schwellwerte ansteigen und/oder welche unter andere Schwellwerte fallen (z. B. Kraftschwellwerte FT2 und FT3), können entsprechend kategorisiert werden als Button-Drücken-Ereignisse und Button-Loslassen-Ereignisse.
  • Das Diagramm von 23 veranschaulicht, wie Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 Signale aus mehreren Kraftsensoren 34 verarbeiten kann. In dem 23 Beispiel hat Touchpad 20 vier Kraftsensoren 34, welche entsprechende Kraftsignale FFL (von dem vorderen linken Sensor), FFR (von dem vorderen rechten Sensor), FBL (von dem hinteren linken Sensor) und FBR (von dem hinteren rechten Sensor erzeugen. Diese Signale können verarbeitet werden, um die Position des Fingers des Nutzers zu bestimmen oder um andere Informationen über die Eigenschaft der Kraftaktivität des Nutzers zu extrahieren. Mit einer geeigneten Anordnung werden die vier unabhängigen Kraftsignale kombiniert (z. B. digital addiert und/oder gemittelt), um kombiniertes Kraftsignal FAVG zu erzeugen. Die Verwendung von kombinierenden Techniken wie diese kann helfen, Rauschen zu reduzieren und Kraftsensorgenauigkeit zu verbessern.
  • Durch Verarbeiten von analogen Kraftsensoren des Typs, welches in 22 und 23 gezeigt wird, kann Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 entsprechende digitale Signale erzeugen. Zum Beispiel kann Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 ein digitales DRÜCKEN-Signal des Typs, welches in 24 gezeigt wird, erzeugen, um anzuzeigen, dass ein Nutzer ein Drücken-Ereignis fertiggestellt hat und kann ein digitales LOSLASSEN-Signal des Typs, welcher in 25 gezeigt wird, erzeugen, um anzuzeigen, dass ein Nutzer ein Loslassen-Ereignis fertig gestellt hat. Die Dauer des DRÜCKEN-Signals (t2 – t1) und des LOSLASSEN-Signals (t4 – t3) kann fest sein oder DRÜCKEN und LOSLASSEN können kontinuierlich bestätigt werden, bis erledigt (als Beispiele). 26 zeigt, wie Drücken- und Loslassen-Ereignisse repräsentiert werden können durch führende und fallende Flanken in einem kombinierten DRÜCKEN/LOSLASSEN-Signal.
  • Drücken- und Loslassen-Ereignisse können identifiziert werden durch Anlegen von Schwellwerten an die Kraftsignale von den Kraftsensoren. Als ein Beispiel kann ein Nutzer-Button-Drücken (Aktivieren von DRÜCKEN) identifiziert werden, wenn das mittlere Kraftsensorsignal FAVG einen Default- oder benutzerdefinierten Schwellwert überschreitet.
  • Der Nutzer kann die Einstellungen, welche verwendet werden beim Verarbeiten der Berührungs- und Kraftsensorsignale, anpassen. Zum Beispiel kann der Nutzer Sensitivitätseinstellungen anpassen, welche Timing- und Betragsschwellwerte und andere Filterparameter beeinflussen. Der Nutzer kann auch den Typ von Stellsignal anpassen, welcher an Aktuator 36 geliefert wird. Die Form und der Betrag des Aktuator-Signals werden im Allgemeinen die Menge der Kraft, welche durch den Aktuator auf das Touchpad angewendet wird, und den Typ von Bewegung, welcher weitergegeben wird, beeinflussen.
  • 27 zeigt ein illustratives glattes (gekrümmtes) und symmetrisches Aktuator-Stellsignal, welches verwendet werden kann beim Antreiben des Aktuators 36. 28 zeigt ein symmetrisches, aber schärfer geformtes Stellsignal, welches verwendet werden kann. Die Beispiele der 29 und 30 zeigen, wie der Aktuator unter Verwendung von asymmetrischen Signalen angetrieben werden kann. Signale mit kurzen Anstiegszeiten (z. B. Signale des Typs, welcher in 29 gezeigt wird) tendieren dazu, taktile Rückmeldung von einer unterschiedlichen Qualität zu erzeugen als Signale mit kurzen Abfallzeiten (z. B. Signale des Typs, welcher in 30 gezeigt wird). Symmetrische und asymmetrische Stellsignale können auch deutlich unterschiedliche Resultate erzeugen. Wenn gewünscht, können Stellsignale verwendet werden, welche primär Unterschallfrequenzkomponenten aufweisen (z. B. Frequenzen von weniger als 20 Hz, weniger als 15 Hz, usw.), wobei dadurch die Möglichkeit von leisem Betrieb der taktilen Rückmeldungsfunktion sichergestellt wird (z. B. wenn hörbare Lautsprecherrückmeldung deaktiviert ist). Stellsignale können auch bereitgestellt werden mit mehreren Spitzen (z. B. als Doppelpuls) oder können andere komplexe Wellenformen haben. Ein Nutzer kann Einstellungen in Vorrichtung 10 anpassen, um Verarbeitungseinstellungen und Rückmeldungseinstellungen zu steuern, um den persönlichen Erfordernissen des Nutzers zu entsprechen. Zum Beispiel kann ein Nutzer die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 anweisen, eine gewünschte Antriebsform zu erzeugen, wenn ein Drücken-Ereignis detektiert wird und eine unterschiedliche gewünschte Antriebsform zu erzeugen, wenn ein Loslassen-Ereignis detektiert wird.
  • Kraftsignale und Berührungssensorsignale können zusammen verarbeitet werden durch Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160. Zum Beispiel können Kraftsensorverarbeitung und/oder Kraftrückmeldung gehemmt werden, wenn Gestenaktivität detektiert wird. Dies verhindert, dass unbeabsichtigte Button-Drücke detektiert werden und verhindert ungewünschte Rückmeldung.
  • Betrachten Sie als ein Beispiel die Situation von 31. In dieser Situation bewegt der Nutzer nicht einen Finger entlang des Berührungssensors (d. h. der Nutzer macht nicht einen Gestenbefehl). Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 kann die Berührungssensorsignale, welche durch den Berührungssensorabschnitt des Touchpads 20 gesammelt werden, nachverfolgen und kann folgern, dass Gestenaktivität nicht präsent ist. Wenn ein Kraftsignal, wie Kraft F des Diagramms auf der linken Seite der 31 detektiert wird, können Kraftsensorverarbeitungsoperationen ausgeführt werden, um Drücken- und Loslassen-Ereignisse zu detektieren.
  • Entsprechende DRÜCKEN- und LOSLASSEN-Signale können produziert werden, um Höher-Level-Verarbeitung und entsprechende Betätigung des Touchpad-Teils 24 durch Aktuator 36 zu ermöglichen.
  • Wenn jedoch der Nutzer in dem Prozess des Eingebens von Gesten unter Verwendung des Touchpads 20 ist, kann die aktive Verwendung des Berührungssensors durch den Nutzer detektiert werden durch Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160. Wenn der Nutzer Gesten macht, bewegen sich die Finger des Nutzers entlang der Oberfläche des Touchpads. Gelegentlich kann der Nutzer unbeabsichtigt auf die Touchpad-Oberfläche während einer Geste drücken. Durch Detektieren der Gestenaktivität kann die Kraftrückmeldungsfunktionalität des Touchpads 20 vorübergehend gehemmt werden. Wie in 32 gezeigt, wenn Kraftrückmeldefunktionen gehemmt werden, wird die Detektion einer Kraft F des Typs, welcher in dem Diagramm auf der linken Seite von 32 gezeigt wird, nicht in der Erzeugung von irgendwelchen DRÜCKEN- und LOSLASSEN-Signalen resultieren. Als ein Ergebnis werden keine Stellsignale an die Treiberschaltung des Aktuators 36 geliefert und Aktuator 36 wird nicht taktile Rückmeldung während des Ausführens der Geste erzeugen, ungeachtet davon, wie empfindlich die Kraft-Button-Druck-Rückmeldefunktion während des normalen Betriebs in Abwesenheit der Gestenaktivität ist.
  • Wenn gewünscht, kann Kraftrückmeldung manuell ausgeschaltet werden (z. B. wenn der Nutzer erwartet, die Gestenfunktion zu verwenden und nicht unbeabsichtigt einen Button-Druck erzeugen will). Kraftrückmeldungsstärke kann auch angepasst werden basierend darauf, welche Anwendung derzeitig läuft, welcher Nutzer in ein Mehrfach-Nutzer-System eingeloggt ist, die Tageszeit, die Präsenz von anderen Bedingungen, usw.
  • Ton kann erzeugt werden in Übereinstimmung mit taktiler Rückmeldung, um zu helfen, den Nutzer zu informieren, dass ein Button-Betätigungsereignis aufgetreten ist (z. B. unter Verwendung eines Lautsprechers in Vorrichtung 10). Default- und benutzergewählte Töne können erzeugt werden. Wenn gewünscht, können die Töne, welche erzeugt werden, verbunden werden mit der Auswahl der Betätigungsstellsignale. Zum Beispiel wenn das Aktuator-Stellsignal eine Form des Typs, welcher in 29 gezeigt wird, hat, kann ein unterschiedlicher Ton erzeugt werden als, wenn das Aktuator-Stellsignal eine Form des Typs, welcher in 30 gezeigt wird, hat (als ein Beispiel).
  • 33 zeigt, wie Kraftsensor, Berührungssensor und Treibereinstellungen verwendet werden können, um den Betrieb von Touchpad 20 anzupassen. Wie in 33 gezeigt, können ein oder mehrere Kraftsensoren 34 Kraftdaten erzeugen (z. B. Daten bezogen darauf, wie kraftvoll ein Finger des Nutzers auf dem Touchpad nach unten drückt). Ein Berührungssensorfeld 168 in Pad 20 kann Berührungsdaten erzeugen (z. B. Daten bezogen auf die Position eines Fingers des Nutzers in der X-Y-Ebene des Touchpads).
  • Benutzerdefinierte und Default-Kraftsignalverarbeitungseinstellungen können bereitgestellt werden, um Signalverarbeitungsschaltung 162 zu zwingen. Diese Signale können Kraftschwellen, Zeitschwellen, frequenzabhängige Filterkriterien und andere Kriterien, welche beeinflussen, wie Kraftdaten verarbeitet werden und interpretiert werden durch Kraftsignalprozessor 162, umfassen. Basierend auf diesen Einstellungen kann Kraftsignalverarbeitungsschaltung 162 verarbeitete Kraftdatensignale (z. B. Drücken- und Loslassen-Daten) aus den Kraftdaten erzeugen.
  • Benutzerdefinierte und Default-Berührungssignal-Verarbeitungseinstellungen können an Berührungssensor-Verarbeitungsschaltung 158 bereitgestellt werden. Diese Signale können Sensitivitätseinstellungen, Handflächenprüfeinstellungen zum Hemmen von Berührungsantwort, während ein Nutzer auf Tastatur 18 tippt, Filtereinstellungen und andere geeignete Verarbeitungskriterien, welche beeinflussen, wie Berührungssensorfelddaten durch Berührungssensorsignal-Verarbeitungsschaltung 158 verarbeitet werden und interpretiert werden. Basierend auf diesen Einstellungen, kann Berührungssensorsignal-Verarbeitungsschaltung 158 verarbeitete Berührungsdatensignale (z. B. Fingerpositionsdaten) aus den Berührungsdaten, welche durch Berührungssensor 168 bereitgestellt werden, erzeugen.
  • Stellsignalgenerator 170 kann angepasst werden unter Verwendung von Default- und benutzerangepassten Treibereinstellungen. Diese Einstellungen können zum Beispiel Einstellungen umfassen, welche die Form und den Betrag des Antriebssteuersignals steuert, welches an Aktuator 36 angelegt wird. Stellsignalgenerator 170, welcher in dedizierter Hardware implementiert werden kann, Ressourcen in Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 von 21 oder andere geeignete Ressourcen können Aktuator-Steuersignale für Aktuator 36 liefern. Diese Signale können angetrieben werden in Aktuator 36 unter Verwendung des Treibers 166 (21) oder die Schaltung des Treibers 166 kann in Stellsignalgenerator 170 aufgenommen werden.
  • Ein Flussdiagramm von beispielhaften Schritten, welche in der Anpassung und der Verwendung des Touchpads 20 involviert sind, wird in 34 gezeigt.
  • Bei Schritt 170 können Default-Einstellungen für Touchpad 20 gespeichert werden in Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160. Zum Beispiel kann Firmware oder anderer Code in einen nicht-flüchtigen Speicher in Speicher- und Verarbeitungsschaltung 160 eingebettet werden. Dieser Code kann Default-Einstellungen für die Kraftsensoren, das Berührungssensorfeld und den Aktuator des Touchpads 20 umfassen.
  • Benutzeranpassbare Einstellungen können von einem Nutzer bei Schritt 172 gesammelt werden. Zum Beispiel kann ein Nutzer Einstellungen unter Verwendung einer Tastatur, durch Drücken von Buttons, durch Schieben von Schaltern, durch Eingeben von Stimmbefehlen oder durch Interagieren mit Bildschirmoptionen liefern. Touchpad-Einstellungen, welche durch den Nutzer angepasst werden können, umfassen Anwendungssoftware-Einstellungen, Betriebssystemeinstellungen, Firmware-Einstellungen, Hardwareeinstellungen usw. Diese Einstellungen können Kraftsignalverarbeitungseinstellungen, Berührungssensoreinstellungen und Treibereinstellungen der Typen, welche in Verbindung mit 33 beschrieben werden, umfassen.
  • Bei Schritt 174 können Touchpad-Daten von Berührungssensor 168 und Kraftsensorschaltung 34 gesammelt werden. Diese Daten können kontinuierlich während des Betriebs der Vorrichtung 10 gesammelt werden (als ein Beispiel).
  • Bei Schritt 176 können die Kraftdaten und Berührungsdaten, welche bei Schritt 174 gesammelt werden, verarbeitet werden unter Verwendung der benutzergelieferten und Default-Kraftsignalverarbeitungseinstellungen und benutzergelieferten und Default-Berührungssensorverarbeitungseinstellungen. Die Verarbeitungsoperationen von Schritt 176 resultieren in der Erzeugung von verarbeiteten Kraft- und Berührungssensordaten (z. B. X-Y-Fingerbewegungsdaten und kraftbasierte Button-Betätigungsdaten).
  • Bei Schritt 178, in Antwort auf die Verarbeitungsoperationen von Schritt 176, können geeignete Maßnahmen in Vorrichtung 10 und Touchpad 20 ergriffen werden. Zum Beispiel kann ein Betriebssystem oder Anwendungsprogramm auf Vorrichtung 10 ein Button-Drücken-Ereignis als eine Instruktion zum Öffnen oder Schließen eines angezeigten Fensters, zum Starten oder Stoppen einer speziellen Funktion usw. interpretieren. Touchpad-Bewegung kann erzeugt werden in Antwort auf die Verarbeitungsoperation von Schritt 176 durch treibenden Aktuator 36 mit geeigneten Steuersignalen. Die Signale, welche verwendet werden zum Antreiben von Aktuator 36, können beeinflusst werden durch die verarbeiteten Berührungs- und Kraftsignale und durch Aktuator-Einstellungen (z. B. durch Default- und benutzergelieferte Stellsignaleinstellungen wie Einstellungen, welche vorschreiben, welches der Aktuator-Stellsignale von 27 bis 30 in verschiedenen Situationen verwendet werden soll, usw.).
  • Obwohl manchmal in dem Zusammenhang eines Touchpads in einem tragbaren Computer beschrieben, können Touchpad-Merkmale von den Typen, welche hierin beschrieben werden, in irgendeiner elektronischen Ausrüstung verwendet werden. Die Kraftsensormerkmale des Touchpads können in Vorrichtungen mit oder ohne Berührungssensorfähigkeiten und mit oder ohne einen Aktuator verwendet werden, die Berührungssensormerkmale können in Vorrichtungen mit oder ohne Kraftsensorfähigkeiten und mit oder ohne einen Aktuator verwendet werden, und die Aktuator-Merkmale können in Vorrichtungen mit oder ohne Berührungssensorfähigkeiten und mit oder ohne Kraftsensorfähigkeiten verwendet werden.
  • Beschriebene Ausführungsformen können eine Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 umfassen (manchmal hierin als ein Touchpad bezeichnet), welche Berührungseingabe zum Interagieren mit einem Computersystem 1003 (35) über einen verdrahteten oder drahtlosen Kommunikationskanal 1002 empfangen kann. Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 kann verwendet werden, um Benutzereingabe an Computersystem 1003 bereitzustellen anstatt oder in Kombination mit anderen Eingabevorrichtungen wie eine Tastatur, Maus usw. Eine oder mehrere Berührungs-I/O-Vorrichtungen 1001 können verwendet werden, um Nutzereingabe an Computersystem 1003 bereitzustellen. Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 kann ein integraler Teil des Computersystems 1003 sein (z. B. Berührungsbildschirm auf einem Laptop) oder kann getrennt von einem Computersystem 1003 sein.
  • Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 kann ein berührungsempfindliches Bedienfeld, welches ganz oder teilweise transparent ist, semitransparent, nicht transparent, blickdicht oder irgendeine Kombination davon, umfassen. Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 kann verkörpert sein als ein Berührungsbildschirm, Touchpad, ein Berührungsbildschirm, welcher als ein Touchpad funktioniert (z. B. ein Touchscreen, welcher das Touchpad eines Laptops ersetzt), ein Berührungsbildschirm oder Touchpad kombiniert oder aufgenommen mit irgendeiner anderen Eingabevorrichtung (z. B. ein Berührungsbildschirm oder Touchpad angeordnet auf einer Tastatur) oder irgendein mehrdimensionales Objekt, welches eine berührungsempfindliche Oberfläche zum Empfangen von Berührungseingabe hat, verkörpert sein.
  • In einem Beispiel kann eine Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001, welche verkörpert ist als ein Berührungsbildschirm, ein transparentes und/oder semitransparentes berührungsempfindliches Bedienfeld, welches teilweise oder ganz über mindestens einem Abschnitt des Bildschirms positioniert ist, umfassen. Gemäß dieser Ausführungsform funktioniert Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001, um grafische Daten, welche vom Computersystem 1003 (und/oder einer anderen Quelle) übertragen werden, anzuzeigen, und funktioniert auch, um Benutzereingabe zu empfangen. In anderen Ausführungsformen kann Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 verkörpert sein als ein integrierter Berührungsbildschirm, wo berührungsempfindliche Komponenten/Vorrichtungen integral mit Display-Komponenten/-Vorrichtungen sind. In noch anderen Ausführungsformen kann ein Berührungsbildschirm verwendet werden als ein ergänzender oder zusätzlicher Display-Bildschirm zum Anzeigen von zusätzlichen oder den gleichen grafischen Daten, wie primäres Display und um Berührungseingabe zu empfangen.
  • Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 kann konfiguriert sein, um die Position einer oder mehrerer Berührungen oder Beinahe-Berührungen auf Vorrichtung 1001 zu detektieren, basierend auf kapazitiven, Widerstands-, optischen, akustischen, induktiven, mechanischen, chemischen Messungen oder irgendeinem Phänomen, welches mit Bezug auf die Auftritte von der einen oder mehreren Berührungen oder Beinahe-Berührungen in der Nähe von Vorrichtung 1001 gemessen werden. Software, Hardware, Firmware oder irgendeine Kombination davon kann verwendet werden, um die Messungen der detektierten Berührungen zu verarbeiten, um eine oder mehrere Gesten zu identifizieren und zu verfolgen. Eine Geste kann stationären oder nichtstationären, einzelnen oder mehreren, Berührungen oder Beinahe-Berührungen auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 entsprechen. Eine Geste kann ausgeführt werden durch Bewegen eines oder mehrerer Finger oder anderen Objekten in einer speziellen Art auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 wie Tippen, Drücken, Schütteln, Reiben, Drehen, die Orientierung ändern, Drücken mit variierendem Druck und Ähnlichem zu im Wesentlichen der gleichen Zeit, zusammenhängend oder hintereinander. Eine Geste kann gekennzeichnet sein durch, aber ist nicht beschränkt auf eine Kneif-, Schieb-, Durchzieh-, Rotier-, Biege-, Zieh-, oder Tipp-Bewegung zwischen oder mit irgendeinem anderen Finger oder Fingern. Eine einzelne Geste kann ausgeführt werden mit einer oder mehreren Händen, durch einen oder mehrere Nutzer oder irgendeine Kombination davon.
  • Computersystem 1003 kann ein Display mit grafischen Daten antreiben, um eine grafische Nutzerschnittstelle (GUI) anzuzeigen. Die GUI kann konfiguriert werden, um Berührungseingabe über die Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 zu empfangen. Verkörpert als ein Berührungsbildschirm, kann Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 die GUI anzeigen. Alternativ kann die GUI angezeigt werden auf einem Display, welches getrennt ist von Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001. Die GUI kann grafische Elemente, welche an speziellen Positionen innerhalb der Schnittstelle angezeigt werden, umfassen.
  • Grafische Elemente können eine Vielzahl von angezeigten virtuellen Eingabevorrichtungen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, einschließlich virtuelle Scroll-Räder, eine virtuelle Tastatur, virtuelle Knöpfe, virtuelle Buttons, irgendeine virtuelle UI und Ähnliches. Ein Nutzer kann Gesten an einer oder mehreren speziellen Positionen auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 ausführen, welche mit den grafischen Elementen der GUI assoziiert werden kann. In anderen Ausführungsformen kann der Nutzer Gesten an einer oder mehreren Positionen ausführen, welche unabhängig von den Positionen der grafischen Elemente der GUI sind. Gesten, welche auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 ausgeführt werden, können direkt oder indirekt manipulieren, steuern, modifizieren, bewegen, antreiben, initiieren oder im Allgemeinen grafische Elemente beeinflussen wie Cursor, Icons, Mediendateien, Listen, Text, alle oder Teile von Bildern, oder Ähnliches innerhalb der GUI. Zum Beispiel im Falle eines Berührungsbildschirms, kann ein Nutzer direkt mit einem grafischen Element interagieren durch Ausführen einer Geste über das grafische Element auf dem Berührungsbildschirm.
  • Alternativ stellt ein Touchpad im Allgemeinen indirekte Interaktion bereit. Gesten können auch nicht angezeigte GUI-Elemente beeinflussen (z. B. Veranlassen von Nutzerschnittstellen, zu erscheinen) oder können andere Aktionen innerhalb des Computersystems 1003 beeinflussen (z. B. Beeinflussen eines Zustands oder Modus einer GUI, einer Anwendung oder eines Betriebssystems). Gesten können oder können nicht auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 in Verbindung mit einem angezeigten Cursor ausgeführt werden. Zum Beispiel im Falle, in welchem die Gesten ausgeführt werden auf einem Touchpad, kann ein Cursor (oder Pointer) auf einem Display-Bildschirm oder Berührungsbildschirm angezeigt werden und der Cursor kann über Berührungseingabe auf dem Touchpad gesteuert werden, um mit grafischen Objekten auf dem Display-Bildschirm zu interagieren. In anderen Ausführungsformen, in welchen Gesten direkt auf einem Berührungsbildschirm ausgeführt werden, kann ein Nutzer direkt mit Objekten auf dem Berührungsbildschirm interagieren, mit oder ohne das Anzeigen eines Cursors oder Pointers auf dem Berührungsbildschirm.
  • Rückmeldung kann an einen Nutzer über Kommunikationskanal 1002 bereitgestellt werden in Antwort auf oder basierend auf die Berührung oder Beinahe-Berührungen auf der Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001. Rückmeldung kann optisch, mechanisch, elektrisch, olfaktorisch, akustisch oder ähnliches oder irgendeine Kombination davon und in einer variablen oder nicht-variablen Art übertragen werden.
  • Aufmerksamkeit wird nun gerichtet auf eine Systemarchitektur, welche innerhalb irgendeiner tragbaren oder nicht-tragbaren Vorrichtung verkörpert sein kann, einschließlich aber nicht beschränkt auf eine Kommunikationsvorrichtung (z. B. Mobiltelefon, Smartphone), eine Multimediavorrichtung (z. B. MP3-Spieler, TV, Radio), einen tragbaren oder handgehaltenen Computer (z. B. Tablet, Netbook, Laptop), einen Desktopcomputer, einen All-in-one-Desktop, eine periphere Vorrichtung oder irgendein anderes System oder Vorrichtung, welche anpassbar auf die Einbeziehung von Systemarchitektur 2000 ist, einschließlich Kombinationen von zwei oder mehr von diesen Typen von Vorrichtungen. 36 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems 2000, welches im Allgemeinen eine oder mehrere computerlesbare Medien 2001, ein Verarbeitungssystem 2004, ein Eingabe/Ausgabe(I/O)-Subsystem 2006, Hochfrequenz(RF)-Schaltung 2008 und Audioschaltung 2010 umfasst. Diese Komponenten können gekoppelt werden durch eine oder mehrere Kommunikationsbusse oder Signallinien 2003.
  • In einigen Ausführungsformen kann das System 2000 die Funktionalität eines MP3-Players umfassen, wie ein iPod (Marke von Apple Computer, Inc.). Das System 2000 kann somit einen Mehrfach-Pinverbinder, welcher kompatibel mit dem iPod ist, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das System 2000 eine oder mehrere optionale optische Sensoren (nicht gezeigt) umfassen, wie CMOS- oder CCD-Bildsensoren, zur Verwendung in Bildanwendungen.
  • Es sollte offensichtlich sein, dass die Architektur, welche in 36 gezeigt wird, nur eine Beispielarchitektur von System 2000 ist und das System 2000 mehr oder weniger Komponenten als gezeigt, oder eine unterschiedliche Konfiguration von Komponenten haben könnte. Die verschiedenen Komponenten, welche in 36 gezeigt werden, können implementiert werden in Hardware, Software, Firmware oder irgendeiner Kombination davon, einschließlich einer oder mehrerer Signalverarbeitungs- und/oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen.
  • Die RF-Schaltung 2008 wird verwendet zum Senden und Empfangen von Information über eine drahtlose Verbindung oder ein Netzwerk an eine oder mehrere andere Vorrichtungen und umfasst bekannte Schaltungen zum Ausführen dieser Funktion, einschließlich aber nicht beschränkt auf ein Antennensystem, einen RF-Sendeempfänger, eine oder mehrere Verstärker, einen Tuner, eine oder mehrere Oszillatoren, einen Digitalsignalprozessor, einen CODEC-Chipsatz, Speicher, usw. In einigen Ausführungsformen ist die RF-Schaltung 2008 fähig, Kommunikationen mit anderen Vorrichtungen zu etablieren und zu erhalten unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationsprotokollen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Zeitmultiplexverfahren (TDMA), Codemultiplexverfahren (CDMA), globales System für mobile Kommunikationen (GSM), verbesserte Daten-GSM-Umgebung (EDGE), Breitbandcode-Multiplexverfahren (W-CDMA), Wi-Fi (wie IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g und/oder IEEE 802.11n), Bluetooth, Wi-MAX, HSDPA (Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paketverfahren), Voice-over-Internet-Protokoll (VOIP), ein Protokoll für Email, Instant Messaging, und/oder einen Kurznachrichtendienst (SMS), oder irgendein anderes geeignetes Kommunikationsprotokoll, einschließlich Kommunikationsprotokollen, welche zu dem Einreichungsdatum dieses Dokuments noch nicht entwickelt wurden.
  • Die RF-Schaltung 2008 und die Audio-Schaltung 2010 werden mit dem Verarbeitungssystem 2004 über die Peripheriegeräteschnittstelle 2016 gekoppelt. Die Schnittstelle 2016 umfasst verschiedene bekannte Komponenten zum Etablieren und Halten der Kommunikation zwischen Peripheriegeräten und dem Verarbeitungssystem 2004. Die Audio-Schaltung 2010 wird gekoppelt mit einem Audio-Lautsprecher 2050 und einem Mikrofon 2052 und umfasst bekannte Schaltungen zur Verarbeitung von Stimmsignalen, welche von einer Schnittstelle 2016 empfangen werden, um einem Nutzer zu ermöglichen, in Echtzeit mit anderen Nutzern zu kommunizieren. In einigen Ausführungsformen umfasst die Audio-Schaltung 2010 einen Kopfhöreranschluss (nicht gezeigt). Stimm- und Dateninformation, welche die RF-Schaltung 2008 und die Audio-Schaltung 2010 empfangen werden (z. B. in Spracherkennungs- oder Stimmbefehlanwendungen), wird an einen oder mehrere Prozessoren 2018 über die Peripheriegeräteschnittstelle 2016 gesendet. Der eine oder die mehreren Prozessoren 2018 sind konfigurierbar zum Verarbeiten verschiedener Datenformate für eine oder mehrere Anwendungsprogramme 2030, welche auf dem Medium 2001 gespeichert werden.
  • Der Ausdruck „Daten” umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Text, Grafiken, Webseiten, Java-Applets, Widgets, Emails, Instant Messages, Stimme, digitale Bilder oder Video, Widgets, MP3s, usw., welche verwendet werden können durch eine oder mehrere Anwendungsprogramme 2030, welche auf dem Medium 2001 gespeichert werden (z. B. Webbrowser, Email, usw.). In einigen Ausführungsformen ist das System 2000 fähig, verschiedene Daten aus dem Internet über ein drahtloses Netzwerk oder einen externen Port 2036 hochzuladen oder herunterzuladen, wie Daten, Songs, digitale Bilder, Videos, Emails, Widgets, Instant Messages und Ähnliches.
  • Die Peripheriegeräteschnittstelle 2016 koppelt die Eingabe- und Ausgabe-Peripheriegeräte des Systems mit dem Prozessor 2018 und dem computerlesbaren Medium 2001. Der eine oder die mehreren Prozessoren 2018 kommunizieren mit dem einem oder den mehreren computerlesbaren Medien 2001 über eine Steuereinheit 2020. Das computerlesbare Medium 2001 kann irgendeine Vorrichtung oder Medium sein, welches Code und/oder Daten zur Verwendung durch den einen oder die mehreren Prozessoren 2018 speichern kann. Das Medium 2001 kann eine Speicherhierarchie umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Cache, Hauptspeicher und Sekundärspeicher. Die Speicherhierarchie kann implementiert werden unter Verwendung irgendeiner Kombination von RAM (z. B. SRAM, DRAM, DDRAM), ROM, FLASH, magnetische und/oder optische Speichervorrichtungen, wie Plattenlaufwerke, magnetisches Band, CDs (Compact Discs) und DVDs (Digitale Video Discs). Das Medium 2001 kann auch ein Übertragungsmedium zum Tragen von informationstragenden Signalen umfassen, welche indikativ sind für Computerinstruktionen oder Daten (mit oder ohne eine Trägerwelle, auf welcher die Signale moduliert werden). Zum Beispiel kann das Übertragungsmedium ein Kommunikationsnetzwerk umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Internet (auch bezeichnet als das World Wide Web), Intranet(s), lokale Bereichsnetzwerke (LANs), weite lokale Bereichsnetzwerke (WLANs), Speicherbereichsnetzwerke (SANs), metropolische Bereichsnetzwerke (MAN) und Ähnliches.
  • Der eine und die mehreren Prozessoren 2018 führen verschiedene Softwarekomponenten, welche in dem Medium 2001 gespeichert werden, aus, um verschiedene Funktionen für das System 2000 auszuführen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Softwarekomponenten ein Betriebssystem 2022, ein Kommunikationsmodul (oder Satz von Instruktionen) 2024, ein Berührungsverarbeitungsmodul (oder Satz von Instruktionen) 2026, ein grafisches Modul (oder Satz von Instruktionen) 2028, eine oder mehrere Anwendungen (oder Satz von Instruktionen) 2030, und ein Kraftsensor- und Rückmeldungsmodul [oder Satz von Instruktionen] 2038. Jedes dieser Module und oben genannten Anwendungen entspricht einem Satz von Instruktionen zum Ausführen einer oder mehrerer Funktionen, welche oben beschrieben werden, und Verfahren, welche in dieser Anmeldung beschrieben werden (z. B. die Computer-implementierten Verfahren und andere informationsverarbeitende Verfahren, welche hierin beschrieben werden). Diese Module (d. h. Sätze von Instruktionen) müssen nicht implementiert werden als separate Softwareprogramme, Prozeduren oder Module, und daher können verschiedene Untermengen dieser Module kombiniert oder auf andere Weise wieder angeordnet werden in verschiedenen Ausführungsformen. In einigen Ausführungsformen kann Medium 2001 eine Untermenge der Module und Datenstrukturen, welche oben identifiziert werden, speichern.
  • Des Weiteren kann Medium 2001 zusätzliche Module und Datenstrukturen, welche nicht oben beschrieben werden, speichern.
  • Das Betriebssystem 2022 (z. B. Darwin, RTXC, LINUX, UNIX, OS X, Windows oder ein eingebettetes Betriebssystem wie VxWorks) umfasst verschiedene Prozeduren, Sätze von Instruktionen, Softwarekomponenten und/oder Treiber zum Steuern und Verwalten von allgemeinen Systemaufgaben (z. B. Speicherverwaltung, Speichervorrichtungssteuerung, Energieverwaltung, usw.) und vereinfacht die Kommunikation zwischen verschiedenen Hardware- und Softwarekomponenten.
  • Das Kommunikationsmodul 2024 vereinfacht die Kommunikation mit anderen Vorrichtungen über einen oder mehrere externe Ports 2036 oder über RF-Schaltung 2008 und umfasst verschiedene Softwarekomponenten zum Handhaben der Daten, welche von der RF-Schaltung 2008 und/oder dem externen Port 2036 empfangen werden. Der externe Port 2036 (z. B. USB, FirewireTM, usw.) ist angepasst zum direkten Koppeln mit anderen Vorrichtungen oder indirekten Koppeln über ein Netzwerk (z. B. das Internet, drahtloses LAN, usw.).
  • Das grafische Modul 2028 umfasst verschiedene bekannte Softwarekomponenten zum Rendern, Animieren und Anzeigen grafischer Objekte auf einer Display-Oberfläche. In Ausführungsformen, in welchen Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 ein berührungsempfindliches Display ist (z. B. Berührungsbildschirm), umfasst grafisches Modul 2028 Komponenten zum Rendern, Anzeigen und Animieren von Objekten auf dem berührungsempfindlichen Display. Beachten Sie, dass der Ausdruck „grafisches Objekt” irgendein Objekt umfasst, welches einem Nutzer angezeigt werden kann, einschließlich ohne Beschränkung auf Text, Webseiten, Icons, digitale Bilder, Animationen und Ähnliches.
  • Die eine oder mehreren Anwendungen 2030 können irgendwelche Anwendungen umfassen, welche auf dem System 2000 installiert sind, einschließlich ohne Beschränkung auf ein Browser, Adressbuch, Kontaktliste, Email, Instant Messaging, Textverarbeitung, Tastaturemulation, Widgets, JAVA-fähige Anwendungen, Verschlüsselung, digitale Rechteverwaltung, Stimmerkennung, Stimmnachbildung, Positionsbestimmungsfähigkeit (wie das, was durch das Globale Positionierungssystem (GPS) bereitgestellt wird), ein Musikspieler (welcher aufgenommene Musik, welche in einer oder mehreren Dateien, wie MP3- oder AAC-Dateien gespeichert wird, wiedergibt) usw. Das Berührungsverarbeitungsmodul 2026 umfasst verschiedene Softwarekomponenten zum Ausführen verschiedener Aufgaben, welche mit der Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 assoziiert sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Empfangen und Verarbeiten von Berührungseingabe, welche von I/O-Vorrichtung 2012 über Berührungs-I/O-Vorrichtungssteuereinheit 2032 empfangen wird.
  • System 2000 kann weiterhin Kraftsensor- und Rückmeldemodul 2038 umfassen zum Ausführen der Verfahren/Funktionen, wie hierin beschrieben in Verbindung mit 33 und 34. Kraftsensor- und Rückmeldemodul 2038 kann mindestens funktionieren zum Empfangen und Verarbeiten von Berührungs- und Kraftdaten von Kraftsensoren und Maßnahmen in Antwort ergreifen (z. B. durch Antreiben der Aktuatoren unter Verwendung der Aktuator-Steuersignale). Modul 2038 kann verkörpert sein als Hardware, Software, Firmware oder irgendeine Kombination davon. Obwohl Modul 2038 als innerhalb des Mediums 2001 liegend gezeigt wird, kann alles oder Teile von Modul 2038 verkörpert sein innerhalb anderer Komponenten innerhalb des Systems 2000, oder kann vollkommen verkörpert sein als eine separate Komponente innerhalb des Systems 2000.
  • Das I/O-Subsystem 2006 wird gekoppelt mit der Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 und einer oder mehreren anderen I/O-Vorrichtungen 2014 zum Steuern oder Ausführen verschiedener Funktionen, wie Energiesteuerung, Lautsprecherlautstärkeregelung, Klingeltonlautstärke, Tastatureingabe, Scrollen, Halten, Menü, Bildschirmsperre, Löschen und Enden von Kommunikation und Ähnlichem. Die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 kommuniziert mit dem Verarbeitungssystem 2004 über die Berührungs-I/O-Vorrichtungssteuereinheit 2032, welche verschiedene Komponenten zum Verarbeiten von Benutzer-Berührungseingabe umfasst (z. B. Scan-Hardware). Die eine oder die mehreren anderen Eingabesteuereinheiten 2034 empfangen/senden elektrische Signale von/zu den anderen I/O-Vorrichtungen 2014. Die anderen I/O-Vorrichtungen 2014 können physikalische Buttons (z. B. Druckknöpfe, Schaukelknöpfe, usw.), Zifferblätter, Schiebeschalter, Sticks, Tastaturen, Touchpads, zusätzliche Display-Bildschirme, und irgendeine Kombination davon umfassen.
  • Wenn verkörpert als ein Berührungsbildschirm, zeigt die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 visuelle Ausgabe dem Nutzer in einer GUI an. Die visuelle Ausgabe kann Text, Grafiken, Video und irgendeine Kombination davon umfassen. Einige oder alle der visuellen Ausgabe können Nutzerschnittstellenobjekten entsprechen. Die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 bildet eine berührungsempfindliche Oberfläche, welche Berührungseingabe von dem Nutzer annimmt. Die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 und die Berührungsbildschirmsteuereinheit 2032 (zusammen mit irgendwelchen assoziierten Modulen und/oder Sätzen von Instruktionen in dem Medium 2001) detektiert und verfolgt Berührungen oder Beinahe-Berührungen (und irgendeine Bewegung oder Loslassen der Berührung) auf der Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 und konvertiert die detektierte Berührungseingabe in Interaktion mit grafischen Objekten, wie eine oder mehrere Nutzerschnittstellenobjekte. In dem Fall, in welchem die Vorrichtung 2012 verkörpert ist als ein Berührungsbildschirm, kann der Nutzer direkt mit graphischen Objekten interagieren, welche auf dem Berührungsbildschirm angezeigt werden. Alternativ, in dem Fall, in welchem die Vorrichtung 2012 verkörpert ist als eine Berührungsvorrichtung mit Ausnahme eines Berührungsbildschirms (z. B. ein Touchpad), kann der Nutzer indirekt mit grafischen Objekten interagieren, welche auf einem separaten Display-Bildschirm, welcher als eine I/O-Vorrichtung 2014 verkörpert wird, angezeigt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform entspricht die Berührungseingabe, welche von einem Nutzer durch die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 empfangen wird, einer oder mehreren Ziffern des Nutzers.. Die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 und Berührungs-I/O-Vorrichtungssteuereinheit 2032 können Berührungseingabe detektieren unter Verwendung irgendeiner von einer Mehrzahl von Berührungssensitivitätstechnologien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf kapazitive, Widerstands-, Infrarot-, optische, oberflächenakustische Wellentechnologien, induktive, mechanische, chemische sowie andere Berührungssensoranordnungen oder andere Elemente zum Bestimmen einer oder mehrerer Berührungen oder Beinahe-Berührungen auf der Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012. Der Nutzer kann Kontakt herstellen mit der Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 unter Verwendung irgendeines geeigneten Objekts oder Zubehörs, wie eines Eingabestifts, Stifts, Fingers, usw.
  • Die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 kann analog zu der mehrfachberührungsempfindlichen Oberfläche, welche in den folgenden US-Patenten beschrieben wird, sein: 6,323,846 (Westerman et al.), 6,570,557 (Westerman et al.), und/oder 6,677,932 (Westerman), und/oder US-Patentveröffentlichung 2002/0015024 A1 , jede dieser ist hiermit durch Verweis aufgenommen.
  • In Ausführungsformen, in welchen die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012 ein Berührungsbildschirm ist, kann der Berührungsbildschirm LCD(Liquid Crystal Display)-Technologie, LPD(Licht emittierendes Polymer-Display)-Technologie, OLED (organische LED), oder OEL (organische Elektrolumineszenz) verwenden, obwohl andere Display-Technologien in anderen Ausführungsformen verwendet werden können.
  • In einigen Ausführungsformen, in welchen Vorrichtung 2012 verkörpert wird als ein Berührungsbildschirm, kann das System 200 weiterhin ein Touchpad, welches als andere I/O-Vorrichtung 2014 verkörpert wird, umfassen. In einigen Ausführungsformen ist das Touchpad ein berührungsempfindlicher Bereich der Vorrichtung, welcher, anders als der Berührungsbildschirm, visuelle Ausgabe nicht anzeigt. In diesem Fall ist das Touchpad separat von dem Berührungsbildschirm. Alternativ kann das Touchpad verkörpert sein als ein Berührungsbildschirm. In noch anderen Ausführungsformen können Abschnitte eines Berührungsbildschirms Nicht-Display-Bereiche umfassen (z. B. entlang der Peripherie des Berührungsbildschirms), welche funktionieren als ein Touchpad, um Berührungseingabe mit Ausnahme auf dem Berührungsbildschirm zu empfangen.
  • Rückmeldung kann bereitgestellt werden durch die Berührungs-I/O-Vorrichtung 2012, basierend auf der Berührungseingabe des Nutzers sowie einem Zustand oder Zuständen davon, was angezeigt wird, und/oder von dem Computersystem. Rückmeldung kann optisch (z. B. Lichtsignal oder angezeigtes Bild), mechanisch (z. B. haptische Rückmeldung, Berührungsrückmeldung, Kraftrückmeldung oder Ähnliches), elektrisch (z. B. elektrische Stimulation), olfaktorisch, akustisch (z. B. Piepen oder Ähnliches) oder Ähnliches oder irgendeine Kombination davon und in einer variablen oder nicht-variablen Art übertragen werden.
  • Das System 2000 umfasst auch ein Energiesystem 2044 zum Versorgen der verschiedenen Hardwarekomponenten mit Energie. Das Energiesystem 2044 kann ein Energieverwaltungssystem, eine oder mehrere Energiequellen (z. B. Batterie, Wechselstrom (AC)), ein Wiederaufladesystem, eine Netzausfall-Detektionsschaltung, einen Spannungsumformer oder -wechselrichter, einen Energiestatusanzeiger (z. B. eine licht emittierende Diode (LED)) und irgendwelche andere Komponenten, welche typischerweise mit der Erzeugung, Verwaltung und Verteilung von Energie in tragbaren Vorrichtungen assoziiert werden, umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen können die Peripheriegeräteschnittstelle 2016, der eine oder die mehreren Prozessoren 2018 und die Speichersteuereinheit 2020 implementiert werden auf einem einzelnen Chip, wie das Verarbeitungssystem 2004. In einigen anderen Ausführungsformen können sie auf getrennten Chips implementiert werden.
  • Eine oder mehrere Gesten können ausgeführt werden auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 zu im Wesentlichen der gleichen Zeit. Mehrere Gesten können ausgeführt werden in einem einzelnen, nicht unterbrochenen Zug. Alternativ kann eine einzelne Geste gebildet werden aus mehreren segmentierten Untergesten wie eine „Ausschneiden und Einfügen”-Geste. Die gleiche Geste, welche auf verschiedenen Regionen auf Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 ausgeführt wird, kann dem Computersystem 1003 unterschiedliche Berührungseingabe bereitstellen abhängig von der Region, wo die Geste ausgeführt wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die obige Beschreibung einer Berührungsoberfläche beschrieben worden ist, wobei die eine oder mehrere Berührung oder Beinahe-Berührungen der Berührung oder Beinahe-Berührung der Oberfläche durch den Finger eines Nutzers entsprechen, es verstanden werden sollte, dass andere Objekte verwendet werden können, um Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 Berührungseingabe bereitzustellen, einschließlich einer oder mehrerer anderer Nutzer-Körperteile (z. B. Handfläche, ganze Hand, Kopf, Nase, Ohr, Füße, Fingernägel), ein passiver oder aktiver Eingabestift, ein Dokument, ein Objektschatten (z. B. ein Fingerschatten), ein nicht leitendes oder leitendes Objekt, ein passives oder aktives Objekt, ein multidimensionales Objekt, oder irgendeine Kombination davon. Ein Beispiel eines aktiven Eingabestifts kann einen Lichtstift umfassen. Zusätzlich kann mehr als ein Typ von Objekt zur gleichen Zeit oder zu verschiedenen Zeiten verwendet werden, um Benutzereingabe an Berührungs-I/O-Vorrichtung 1001 bereitzustellen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, welches Eingabe von einem externen Objekt empfängt, einschließlich einem Touchpad-Teil, welches ein Touchpad-Sensorfeld hat, welches Berührungssensorfeldsignale sammelt, welche indikativ sind für eine gegebene Position, an welcher das externe Objekt das Touchpad-Teil berührt hat, eine Mehrzahl von Kraftsensoren, wobei jeder dieser mit dem Touchpad-Teil an einer unterschiedlichen Position verbunden wird, wobei die Kraftsensoren Kraftausgabesignale erzeugen, welche indikativ sind dafür, wie kraftvoll das externe Objekt auf das Touchpad-Teil drückt, und einen Aktuator, welcher seitlich das Touchpad-Teil antreibt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei das Touchpad-Sensorfeld einen kapazitiven Berührungssensor umfasst, welcher ein Feld von kapazitiven Elektroden hat.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei jeder der Mehrzahl von Kraftsensoren einen piezoelektrischen Kraftsensor umfasst und wobei das Touchpad-Teil an einer festen Position innerhalb eines Computergehäuses durch die Mehrzahl von Kraftsensoren montiert wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei der Aktuator mindestens eine Drahtspule umfasst, wobei das Touchpad-Teil im Wesentlichen eben ist und in einer Ebene liegt, und wobei der Aktuator an das Touchpad-Teil seitliche Bewegung auf gleicher Ebene weitergibt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei das Touchpad-Teil im Wesentlichen eben ist und Kanten hat und wobei der Aktuator eine Magnetspule mit einem Plunger umfasst, welcher an eine der Kanten Bewegung weitergibt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei das Touchpad-Teil eine starre, im Wesentlichen ebene Struktur umfasst, welche eine Kante hat und wobei der Aktuator mit der Kante gekoppelt ist und das Touchpad-Teil bewegt durch Weitergeben von seitlicher Kraft auf gleicher Ebene an die Kante.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei der Aktuator einen elektromagnetischen Aktuator umfasst, welcher gesteuert wird durch ein Stellsignal, wobei das Touchpad-Teil ein starres Touchpad-Teil umfasst, welcher in einer Ebene liegt, wobei das Touchpad-Teil linke, rechte, hintere und vordere Kanten hat, wobei die linken und rechten Kanten kürzer sind als die hinteren und vorderen Kanten, wobei der Aktuator gekoppelt ist mit einer ausgewählten einen der linken Kante und der rechten Kante, und wobei der Aktuator das Touchpad-Teil horizontal innerhalb der Ebene bewegt, ohne dass das Touchpad-Teil vertikal aus der Ebene bewegt wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei das Touchpad-Teil einen starren rechteckigen Teil umfasst, welcher global angetrieben wird durch den Aktuator und wobei die Mehrzahl von Kraftsensoren vier Kraftsensoren umfasst, wobei jeder dieser an einer entsprechenden Ecke des Touchpad-Teils positioniert ist und jeder dieser ein separates analoges Kraftausgabesignal erzeugt, welches indikativ dafür ist, wie kraftvoll das externe Objekt auf das Touchpad-Teil drückt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, welches auch flexible Pads umfasst, welche mit jeder der vier Kraftsensoren gekoppelt werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei die flexiblen Pads Gel umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Trackpad bereitgestellt, wobei die Kraftsensoren piezoelektrische Kraftsensoren umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche Speicher- und Verarbeitungsschaltung und ein Trackpad umfasst, welches mit der Speicher- und Verarbeitungsschaltung gekoppelt wird, wobei das Trackpad eine aktive Oberfläche und einen Touchpad-Teil, welcher sich entlang im Wesentlichen der ganzen aktiven Oberfläche erstreckt, ein Berührungssensorfeld, welches mit dem Touchpad-Teil gekoppelt wird, Kraftsensoren welche mit dem Touchpad-Teil gekoppelt werden, welche Kraftsensorsignale erzeugen, welche indikativ sind dafür, wie kraftvoll ein externes Objekt auf das Touchpad-Teil drückt, und einen Aktuator hat, welcher mit dem Touchpad-Teil gekoppelt wird, welcher taktile Rückmeldungen erzeugt durch Bewegen des Touchpad-Teils in Antwort auf die Kraftsensorsignale, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung konfiguriert ist zum Verwenden des Berührungssensorfelds zum Detektieren der Gestenaktivität auf dem Trackpad und konfiguriert ist zum vorübergehenden Hemmen der Bewegung des Touchpad-Teils durch den Aktuator in Antwort auf das Detektieren der Gestenaktivität.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei das Touchpad-Teil vier Kanten hat und im Wesentlichen in einer Ebene liegt und wobei der Aktuator gekoppelt wird mit einer der Kanten und das Touchpad-Teil im Wesentlichen innerhalb der Ebene bewegt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung Kraftsignalverarbeitungsschaltung umfasst, welche die Kraftsensorsignale verarbeitet, um Drücken- und Loslassen-Daten zu erzeugen, welche indikativ sind dafür, wann ein Nutzer einen Finger beim Kontaktieren des Touchpad-Teils gedrückt oder losgelassen hat.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Kraftsensoren piezoelektrische Sensoren umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche auch eine Mehrzahl von flexiblen Pads umfasst, wobei jedes der flexiblen Pads gekoppelt wird mit einem entsprechenden der Kraftsensoren.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche auch Gehäusestrukturen umfasst, wobei die Mehrzahl von flexiblen Pads an die Gehäusestrukturen montiert wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Gehäusestrukturen eine Computergehäusewand umfassen, an die die flexiblen Pads angebracht werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche auch Kopplungsstrukturen umfasst, welche gekoppelt werden zwischen dem Aktuator und dem Touchpad-Teil.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Kopplungsstrukturen ein längliches Metallteil umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei das längliche Metallteil Abschnitte hat, einschließlich einer Krümmung.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Kopplungsstrukturen eine mechanische Verbindung umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die mechanische Verbindung mindestens ein Teil und mindestens einen Drehpunkt umfasst, um welchen das Teil rotiert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung konfiguriert ist zum Empfangen von benutzerdefinierten Kraftsignalverarbeitungseinstellungen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, wobei das Berührungssensorfeld Berührungsdaten erzeugt und wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung konfiguriert ist zum Empfangen von ersten benutzerdefinierten Einstellungen, welche steuern, wie die Speicher- und Verarbeitungsschaltung die Kraftsensorsignale verarbeitet, und konfiguriert ist zum Empfangen von zweiten benutzerdefinierten Einstellungen, welche steuern, wie die Speicher- und Verarbeitungsschaltung die Kraftsensorsignale verarbeitet.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines Computer-Trackpads, welches ein Touchpad-Teil mit einem Berührungssensorfeld, Kraftsensoren, welche mit dem Touchpad-Teil verbunden werden, und einen Aktuator hat, welches umfasst, mit dem Berührungssensorfeld, Bestimmen einer Position eines externen Objekts in Kontakt mit dem Touchpad-Teil des Trackpads, mit jedem der Kraftsensoren, Messen, wie viel Kraft auf das Touchpad-Teil des Trackpads mit dem externen Objekt angewendet wird; und, mit dem Aktuator, an den Touchpad-Teil des Trackpads Weitergeben von globaler Bewegung basierend auf mindestens teilweise Daten, welche mit den Kraftsensoren gesammelt werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei der Aktuator angetrieben wird durch Aktuator-Stellsignale, um an das Touchpad-Teil des Trackpads Bewegung weiterzugeben, wobei das Verfahren weiterhin umfasst Sammeln benutzerdefinierter Treibereinstellungen, und wenn an das Touchpad-Teil des Trackpads Bewegung weitergegeben wird, Erzeugen der Aktuator-Stellsignale, basierend zumindest teilweise auf den benutzerdefinierten Treiberreinstellungen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei die benutzerdefinierten Treiberreinstellungen Einstellungen umfassen, welche die Verwendung von asymmetrischem Aktuator-Stellsignalen spezifizieren, welche schnellere Anstiegszeiten als Abfallzeiten haben.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei die benutzerdefinierten Treiberreinstellungen Einstellungen umfassen, welche die asymmetrischen Aktuator-Stellsignale spezifizieren, welche schnellere Abfallzeiten als Anstiegszeiten haben.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei die benutzerdefinierten Treiberreinstellungen weiterhin Einstellungen umfassen, welche die Verwendung von symmetrischen Aktuator-Stellsignalen spezifizieren, welche im Wesentlichen gleiche Anstiegs- und Abfallzeiten haben.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei es vier der Kraftsensoren gibt, wobei jeder dieser unter einer entsprechenden Ecke des Touchpad-Teils des Trackpads positioniert ist, wobei die Kraftsensorsignale analoge Kraftsensorsignale umfassen, und wobei das Messen, wie viel Kraft auf das Touchpad-Teil des Trackpads angewendet wird, das Sammeln separater analoger Kraftsensorsignale von jedem der vier Kraftsensoren umfasst, und das Kombinieren der analogen Kraftsensorsignale, welche gesammelt worden sind.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei das Kombinieren der analogen Kraftsensorsignale das digitale Mitteln der analogen Kraftsensorsignale umfasst.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-Systembereitgestellt, welches ein starres rechteckiges Touchpad-Teil umfasst, welches ein kapazitives Berührungssensorfeld umfasst und welches vier Ecken, vier Kraftsensoren, wobei jeder Kraftsensor mit einer entsprechenden der vier Ecken gekoppelt wird, mindestens einen Aktuator, welcher verbunden ist mit einer Kante des starren rechteckigen Touchpad-Teils durch einen Kopplungsteil und welcher an das ganze starre rechteckige Touchpad-Teil Bewegung weitergibt in Antwort auf Aktuator-Stellsignale, und Schaltung, welche Berührungssensordaten von dem kapazitiven Berührungssensorfeld und analoge Kraftdaten von den Kraftsensoren verarbeitet und welche die Aktuator-Stellsignale für den Aktuator erzeugt, basierend auf den Berührungssensordaten von dem kapazitiven Berührungssensorfeld und basierend auf den analogen Kraftdaten von den Kraftsensoren, hat.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei jeder der vier Kraftsensoren ein entsprechendes analoges Kraftsignal erzeugt und wobei die Schaltung konfiguriert wird zum Verarbeiten der analogen Kraftsignale von den vier Kraftsensoren, um ein mittleres Kraftsignal zu erzeugen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Schaltung konfiguriert wird zum Identifizieren von Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität durch Verarbeiten des mittleren Kraftsignals und wobei die Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität indikativ für Kräfte ist, welche auf den starren rechteckigen Berührungsteil durch einen Nutzer angewendet werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Schaltung konfiguriert wird zum Erzeugen der entsprechenden Aktuator-Stellsignale in Antwort auf das Identifizieren der Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Schaltung konfiguriert wird zum Hemmen der Erzeugung der entsprechenden Aktuator-Stellsignale in Antwort auf das Identifizieren der Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität, wenn die Schaltung simultane Gestenaktivität mit dem kapazitiven Berührungssensorfeld detektiert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Kraftsensoren Polymermetallzusammengesetzte Kraftsensoren umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Kraftsensoren Material umfassen, welches eine Änderung im Widerstand aufweist, wenn Kraft auf die Kraftsensoren angewendet wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Kraftsensoren Elektroden umfassen, welche Kapazitätsänderungen aufweisen, wenn Kraft auf die Kraftsensoren angewendet wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei die Kraftsensoren Dehnungsmessstreifen umfassen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Computer-Trackpad-System bereitgestellt, wobei das starre rechteckige Touchpad-Teil eine rechteckige ebene Schicht von Glas und eine Schicht von blickdichter Tinte, welche mindestens eine Oberfläche der Schicht von Glas bedeckt, welche Licht daran hindert durch die Schicht von Glas hindurchzutreten, umfasst.
  • Das Vorangehende ist lediglich beispielhaft für die Prinzipien der Erfindung, und verschiedene Modifikationen können durch jene Fachleute gemacht werden, ohne von dem Geltungsbereich und dem Geist der Erfindung abzuweichen. Die vorangehenden Ausführungsformen können individuell oder in irgendeiner Kombination implementiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
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Claims (42)

  1. Trackpad, welches Eingabe von einem externen Objekt empfängt, umfassend: Touchpad-Teil, welches ein Touchpad-Sensorfeld hat, welches Berührungssensorfeldsignale sammelt, welche indikativ sind für eine gegebene Position, an welcher das externe Objekt den Touchpad-Teil berührt hat; eine Mehrzahl von Kraftsensoren, wobei jeder dieser mit dem Touchpad-Teil an einer unterschiedlichen Position verbunden wird, wobei die Kraftsensoren Kraftausgabesignale erzeugen, welche indikativ sind dafür, wie kraftvoll das externe Objekt auf das Touchpad-Teil drückt; und ein Aktuator, welcher seitlich das Touchpad-Teil antreibt.
  2. Trackpad gemäß Anspruch 1, wobei das Touchpad-Sensorfeld einen kapazitiven Berührungssensor umfasst, welcher ein Feld von kapazitiven Elektroden hat.
  3. Trackpad gemäß Anspruch 2, wobei jeder der Mehrzahl von Kraftsensoren einen piezoelektrischen Kraftsensor umfasst und wobei das Touchpad-Teil an einer festen Position innerhalb eines Computergehäuses durch die Mehrzahl von Kraftsensoren montiert wird.
  4. Trackpad gemäß Anspruch 1, wobei der Aktuator mindestens eine Drahtspule umfasst, wobei das Touchpad-Teil im Wesentlichen eben ist und in einer Ebene liegt, und wobei der Aktuator an das Touchpad-Teil laterale Bewegung auf gleicher Ebene weitergibt.
  5. Trackpad gemäß Anspruch 1, wobei das Touchpad-Teil im Wesentlichen eben ist und Kanten hat und wobei der Aktuator eine Magnetspule mit einem Plunger umfasst, welcher an eine der Kanten Bewegung weitergibt.
  6. Trackpad gemäß Anspruch 1, wobei das Touchpad-Teil eine starre, im Wesentlichen ebene Struktur umfasst, welche eine Kante hat und wobei der Aktuator gekoppelt ist mit der Kante und das Touchpad-Teil durch Weitergeben von seitlicher Kraft auf gleicher Ebene an die Kante bewegt.
  7. Trackpad gemäß Anspruch 1, wobei der Aktuator einen elektromagnetischen Aktuator umfasst, welcher gesteuert wird durch ein Stellsignal, wobei das Touchpad-Teil ein starres Touchpad-Teil umfasst, welcher in einer Ebene liegt, wobei das Touchpad-Teil linke, rechte, hintere und vordere Kanten hat, wobei die linken und rechten Kanten kürzer sind als die hinteren und vorderen Kanten, wobei der Aktuator mit einer gewählten einer der linken und der rechten Kante gekoppelt ist und wobei der Aktuator das Touchpad-Teil horizontal innerhalb der Ebene bewegt, ohne dass das Touchpad-Teil vertikal aus der Ebene bewegt wird.
  8. Trackpad gemäß Anspruch 7, wobei das Touchpad-Teil ein starres rechteckiges Teil umfasst, welcher global angetrieben wird durch den Aktuator und wobei die Mehrzahl von Kraftsensoren vier Kraftsensoren umfasst, wobei jeder dieser positioniert ist an einer entsprechenden Ecke des Touchpad-Teils und wobei jeder dieser ein separates analoges Kraftausgabesignal erzeugt, welches indikativ ist dafür, wie kraftvoll das externe Objekt auf das Touchpad-Teil drückt.
  9. Trackpad gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend flexible Pads, welche mit jedem der vier Kraftsensoren gekoppelt werden.
  10. Trackpad gemäß Anspruch 9, wobei die flexiblen Pads Gel umfassen.
  11. Trackpad gemäß Anspruch 10, wobei die Kraftsensoren piezoelektrische Kraftsensoren umfassen.
  12. Elektronische Vorrichtung, umfassend: Speicher- und Verarbeitungsschaltung; und Trackpad, welches mit der Speicher- und Verarbeitungsschaltung gekoppelt wird, wobei das Trackpad eine aktive Oberfläche und ein Touchpad-Teil, welches sich im Wesentlichen entlang der ganzen aktiven Oberfläche erstreckt, ein Berührungssensorfeld, welches mit dem Touchpad-Teil gekoppelt wird, Kraftsensoren, welche mit dem Touchpad-Teil gekoppelt werden, welche Kraftsensorsignale erzeugen, welche indikativ sind dafür, wie kraftvoll ein externes Objekt auf das Touchpad-Teil drückt, und einen Aktuator hat, welcher mit dem Touchpad-Teil gekoppelt wird, welcher taktile Rückmeldung erzeugt durch Bewegen des Touchpad-Teils in Antwort auf Kraftsensorsignale, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung konfiguriert ist zum Verwenden des Berührungssensorfelds zum Detektieren von Gestenaktivität auf dem Trackpad und konfiguriert ist zum vorübergehenden Hemmen der Bewegung des Touchpad-Teils durch den Aktuator in Antwort auf das Detektieren der Gestenaktivität.
  13. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Touchpad-Teil vier Kanten hat und im Wesentlichen in einer Ebene liegt und wobei der Aktuator mit einer der Kanten gekoppelt wird und das Touchpad-Teil im Wesentlichen innerhalb der Ebene bewegt.
  14. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung Kraftsignalverarbeitungsschaltung umfasst, welche die Kraftsensorsignale verarbeitet, um Drücken- und Loslassen-Daten zu erzeugen, welche indikativ sind dafür, wann ein Nutzer einen Finger unter Kontaktieren des Touchpad-Teils gedrückt oder losgelassen hat.
  15. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Kraftsensoren piezoelektrische Sensoren umfassen.
  16. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 14, weiterhin umfassend: eine Mehrzahl von flexiblen Pads, wobei jedes der flexiblen Pads mit einem entsprechenden einen der Kraftsensoren gekoppelt wird.
  17. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 16, weiterhin umfassend: Gehäusestrukturen, wobei die Mehrzahl von flexiblen Pads an den Gehäusestrukturen montiert ist.
  18. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Gehäusestrukturen eine Computergehäusewand umfassen, an welche die flexiblen Pads angebracht werden.
  19. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 17, weiterhin umfassend Kopplungsstrukturen, welche zwischen dem Aktuator und dem Touchpad-Teil gekoppelt werden.
  20. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die Kopplungsstrukturen ein längliches Metallteil umfassen.
  21. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei das längliche Metallteil Abschnitte hat, welche eine Biegung umfassen.
  22. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die Kopplungsstrukturen eine mechanische Verbindung umfassen.
  23. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die mechanische Verbindung mindestens ein Teil und mindestens einen Drehpunkt, um welchen das Teil rotiert, umfasst.
  24. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung konfiguriert ist zum Empfangen von benutzerdefinierten Kraftsignalverarbeitungseinstellungen.
  25. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Berührungssensorfeld Berührungsdaten erzeugt und wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung konfiguriert ist zum Empfangen von ersten benutzerdefinierten Einstellungen, welche steuern, wie die Speicher- und Verarbeitungsschaltung die Kraftsensorsignale verarbeitet, und konfiguriert ist zum Empfangen zweiter benutzerdefinierten Einstellungen, welche steuern, wie die Speicher- und Verarbeitungsschaltung die Kraftsensorsignale verarbeitet.
  26. Verfahren des Betreibens eines Computer-Trackpads, welches ein Touchpad-Teil mit einem Berührungssensorfeld, mit dem Touchpad-Teil verbundene Kraftsensoren und einen Aktuator hat, umfassend: mit dem Berührungssensorfeld, Bestimmen einer Position eines externen Objekts in Kontakt mit dem Touchpad-Teil des Trackpads; mit jedem der Kraftsensoren, Messen, wie viel Kraft auf das Touchpad-Teil des Trackpads mit dem externen Objekt angewendet wird; und mit dem Aktuator, Weitergeben von globaler Bewegung an das Touchpad-Teil des Trackpads, basierend zumindest teilweise auf Daten, welche mit den Kraftsensoren gesammelt werden.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei der Aktuator durch Aktuator-Stellsignale angetrieben wird, um an den Touchpad-Teil des Trackpads Bewegung weiterzugeben, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Sammeln benutzerdefinierter Treibereinstellungen; und wenn an den Touchpad-Teil des Trackpads Bewegung weitergegeben wird, Erzeugen der Aktuator-Stellsignale, basierend zumindest teilweise auf den benutzerdefinierten Treibereinstellungen.
  28. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die benutzerdefinierten Treibereinstellungen Einstellungen umfassen, welche die Verwendung von asymmetrischen Aktuator-Stellsignalen spezifizieren, welche schnellere Anstiegszeiten als Abfallzeiten haben.
  29. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die benutzerdefinierten Treibereinstellungen Einstellungen umfassen, welche die Verwendung von asymmetrischen Aktuator-Stellsignalen spezifizieren, welche schnellere Abfallzeiten als Anstiegszeiten haben.
  30. Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die benutzerdefinierten Treibereinstellungen weiterhin Einstellungen umfassen, welche die Verwendung von symmetrischen Aktuator-Stellsignalen spezifizieren, welche im Wesentlichen gleiche Anstiegs- und Abfallzeiten haben.
  31. Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei es vier der Kraftsensoren gibt, wobei jeder dieser unter einer entsprechenden Ecke des Touchpad-Teils des Trackpads positioniert ist, wobei die Kraftsensorsignale analoge Kraftsensorsignale umfassen, und wobei das Messen, wie viel Kraft auf das Touchpad-Teil des Trackpads angewendet wird, umfasst: Sammeln separater analoger Kraftsensorsignale von jedem der vier Kraftsensoren; und Kombinieren der analogen Kraftsensorsignale, welche gesammelt worden sind.
  32. Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei das Kombinieren der analogen Kraftsensorsignale das digitale Mitteln der analogen Kraftsensorsignale umfasst.
  33. Computer-Trackpad-System, umfassend: starres rechteckiges Touchpad-Teil, welches ein kapazitives Berührungssensorfeld umfasst und welches vier Ecken hat; vier Kraftsensoren, wobei jeder Kraftsensor mit einer entsprechenden einen der vier Ecken gekoppelt wird; mindestens einen Aktuator, welcher mit einer Kante des starren rechteckigen Touchpad-Teils durch ein Kopplungsteil verbunden wird und welcher an den ganzen starren rechteckigen Touchpad-Teil Bewegung weitergibt in Antwort auf Aktuator-Stellsignale; und Schaltung, welche Berührungssensordaten von dem kapazitiven Berührungssensorfeld und analoge Kraftdaten von den Kraftsensoren verarbeitet und welche Aktuator-Stellsignale für den Aktuator erzeugt, basierend auf den Berührungssensordaten von dem kapazitiven Berührungssensorfeld und basierend auf den analogen Kraftdaten von den Kraftsensoren.
  34. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 33, wobei jeder der vier Kraftsensoren ein entsprechendes analoges Kraftsignal erzeugt und wobei die Schaltung konfiguriert ist zum Verarbeiten der analogen Kraftsignale von den vier Kraftsensoren, um ein mittleres Kraftsignal zu erzeugen.
  35. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 34, wobei die Schaltung konfiguriert ist zum Identifizieren von Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität durch Verarbeiten des mittleren Kraftsignals, und wobei die Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität indikativ ist für Kräfte, welche auf das starre rechteckige Berührungsteil durch einen Nutzer angewendet werden.
  36. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 35, wobei die Schaltung konfiguriert ist zum Erzeugen der entsprechenden Aktuator-Stellsignale in Antwort auf das Identifizieren der Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität.
  37. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 36, wobei die Schaltung konfiguriert ist zum Hemmen der Erzeugung der entsprechenden Aktuator-Stellsignale in Antwort auf das Identifizieren der Button-Drücken- und Button-Loslassen-Aktivität, wenn die Schaltung gleichzeitige Gestenaktivität mit dem kapazitiven Berührungssensorfeld detektiert.
  38. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 33, wobei die Kraftsensoren Polymermetallzusammengesetzte-Kraftsensoren umfassen.
  39. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 33, wobei die Kraftsensoren Material umfassen, welches eine Änderung im Widerstand aufweist, wenn Kraft auf die Kraftsensoren angewendet wird.
  40. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 33, wobei die Kraftsensoren Elektroden umfassen, welche Kapazitätsänderungen aufweisen, wenn Kraft auf die Kraftsensoren angewendet wird.
  41. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 33, wobei die Kraftsensoren Dehnungsmessstreifen umfassen.
  42. Computer-Trackpad-System gemäß Anspruch 33, wobei das starre rechteckige Touchpad-Teil umfasst: rechteckige ebene Schicht aus Glas; und Schicht von blickdichter Tinte, welche mindestens eine Oberfläche der Schicht aus Glas bedeckt, welche Licht daran hindert, durch die Schicht aus Glas hindurchzutreten.
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