CN104662497A - 动态触觉界面和方法 - Google Patents

Abstract

动态触觉界面的一种变型包括：基板，该基板包括第一透明材料并界定附着表面，与该附着表面相对的开式通道，以及与该开式通道交叉并经过该附着表面的流体导管；触觉层，该触觉层包括第二透明材料并界定触觉表面、背向于该触觉表面结合至附着表面的外围区，以及靠近于该流体导管并从该附着表面分离的可变形区；闭合面板，该闭合面板背向于该附着表面结合至基板并包围该开式通道以界定流体通道；工作流体；以及移位装置，该移位装置经配置将该工作流体移位到该流体通道中并通过该流体导管，以将该可变形区从收缩设置转换到膨胀设置。

Description

动态触觉界面和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月24日提交的美国临时申请第61/705,053号和2012年10月12日提交的美国临时申请第61/713,396号的权益，这两个临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明主要涉及触敏显示器领域，并更为具体地，涉及用于触敏显示器的动态触觉界面和方法。

附图说明

图1A和1B是本发明的第一动态触觉界面的示意图；

图2是第一动态触觉界面的一种变型的示意图；

图3是第一动态触觉界面的一种变型的示意图；

图4是第一动态触觉界面的一种变型的示意图；

图5是本发明的第二方法的流程图；

图6A-6E是第二方法的变型的示意图；

图7是本发明的一个实施例的第一方法的流程图；

图8A、8B和8C是第一方法的变型的示意图；

图9A、9B和9C是第一动态触觉界面的变型的示意图；

图10A、10B、10C和10D是第一动态触觉界面的变型的示意图；

图11A和11B是本发明的第二动态触觉界面的示意图；

图12是本发明的第三方法的流程图；

图13A和13B是第二动态触觉界面的一种变型的示意图；

图14A和14B是第二动态触觉界面的一种变型的示意图；

图15是第三方法的一种变型的流程图；以及

图16A和16B是第二动态触觉界面的一种变型的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例的下列描述并不旨在将本发明限制在这些实施例，而是允许本领域的任何技术人员制备和使用本发明。

1.第一动态触觉界面

如图1A和1B所示，第一动态触觉界面100包括：基板110，粘结层120，触觉层130，以及移位装置140。基板110界定附着表面116、与附着表面116连续的支持表面115、流体通道113、以及经配置将来自流体通道113的流体传送通过支持表面115的流体导管114。粘结层120被沉积在附着表面116上。触觉层130包括被结合到粘结层120的外围区132，包括靠近支持表面115并从粘结层120分离的可变形区131，并界定与基板110相对的触觉表面133。移位装置140经配置将流体移位到流体通道113中，将可变形区131从收缩设置转换到膨胀设置，其中，在可变形区131的触觉表面133与在外围区132的触觉表面133在收缩设置下齐平(如图1A所示)，并在膨胀设置下与在外围区132的表面偏移(如图1B所示)。

一般来说，第一动态触觉界面100可被并入或应用在显示器和/或计算装置(诸如智能电话或平板电脑)上面，并界定触觉层的一个或多个可变形区，该可变形区可选择性膨胀和收缩以向与该计算装置交互的使用者间歇提供触觉引导。在一个实施中，第一动态触觉界面100被集成到移动计算装置的触摸屏中，并且第一动态触觉界面100可包括一组圆形或矩形可变形区，每个可变形区基本与移动计算装置上显示的虚拟键盘的键对准。在这个实施中，当在膨胀设置中时，可变形区因此可模仿物理硬键，但是当键盘未在移动计算装置上显示时，可变形区可收缩以产生均匀、齐平的触觉层。在这个实施中，第一动态触觉界面100还可以在膨胀设置中包括拉长可变形区，其与呈现在显示器180上的虚拟“轻扫以解锁”输入区对准，并且在膨胀设置中的拉长可变形区因此可向解锁移动计算装置的使用者提供触觉引导。例如，一旦移动计算装置被解锁并且“轻扫以解锁”输入区不再在显示器180上呈现，拉长可变形区就可随后转换为收缩设置以在显示器180上产生均匀、齐平的表面。

因为第一动态触觉界面100可在显示器上实施，所以第一动态触觉界面100的元件(诸如基板100、粘结层(例如，硅氧化物膜)以及触觉层130)大致是视透明的，以允许光通过所述元件透射。同样，第一动态触觉界面100的特征结构(诸如流体通道113、流体导管114和引流孔117(在下面描述并在图10D中示出))可实质上很小和/或是合适的几何形状，以使通过第一动态触觉界面100从显示器180输出的光的反射、折射和/或衍射减到最小，从而限制被使用者察觉的光畸变(例如，在距离显示器180十二英寸的典型观看距离，至多有“刚可察觉的”差异)。基板110、硅氧化物层、触觉层130、流体和/或第一动态触觉界面100的其他部件还可以是类似的折射率(例如，在可见光谱中的光的平均波长)或可共享类似的色散或其他光学特性。

第一动态触觉界面100的基板110界定被连接到流体导管114的流体通道113，其中，流体导管114经配置将来自流体通道113的流体传送通过附着表面116。基板110可以是大致平坦且大致刚性的，并因此可在膨胀和收缩设置中以及在膨胀与收缩设置之间以大致平坦形式保持触觉层130的外围区132。不过，基板110可以是任何其他形式，诸如曲线、凸面或凹面，并且基板110还可以是柔性的。

基板110可以是丙烯酸树脂(聚(甲基丙烯酸甲酯)或PMMA)，使得基板110是大致半透明的。不过，基板110可替代是表面处理或化学改变的PMMA、玻璃、化学强化的碱铝硅酸盐玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚氯乙烯(PVC)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙酯(PETG)、聚氨酯、硅酮类弹性体、或任何其他合适的半透明或透明材料或它们的组合物。另选地，诸如对于在移动计算装置的离屏区上的布置，基板110可以是不透明的。基板110还可以是各种不同的材料。例如，基板110可以包括被结合到由PMMA形成的流体通道和流体导管的玻璃基子层。基板110还可以是展现与粘结层的足够粘合特性的材料(例如，硅氧化物膜)，使得被沉积在附着表面116上的粘结层120可以起保持触觉层130的外围区132抵靠基板110而不管可变形区131的位置或基板110与可变形区131之间流体压力的作用。例如，粘结层和基板的粘合以及粘结层与触觉层之间的粘合可以通过表面处理来加强，诸如下面所述。粘结层还可以包括多层和/或包括几个埃厚的薄金属层。

流体通道113可以是被界定在基板110内的盲通道。在图1A和1B所示的第一动态触觉界面100的一个变型中，基板110包括第一子层111和第二子层112，当第一子层111和第二子层112接合时，二者配合界定并包围流体通道113。第一子层111可界定附着表面116，并且流体导管114可经过第一子层111至附着表面116。在这种变型中，第一和第二子层可以是相同或不同的材料，诸如，PMMA用于两个子层，或表面处理后的PMMA用于第一子层111、而标准PMMA用于第二子层112。

流体通道113可以是一组流体通道中的一个，该组流体通道与可变形区131的一个或多个流体导管流体连通。在该组流体通道中的流体通道还可以交叉，诸如在可变形区131的附近交叉。多通道馈送流体至可变形区131的实施可增加至或来自可变形区131的流速，因此产生收缩设置与膨胀设置之间较快的转换。这可附加或另选启用更小横截面积的流体通道的实施，更小横截面积的流体通道对使用者可能是更不可见的。多个流体通道可被并入系统中，该系统经配置同时独立膨胀一个或多个可变形区。

如图9A所示，流体通道113可通过在基板110的第一子层111中形成(或切割、冲压、铸造等)开式通道并随后用第二子层112(无通道特征结构)包围该通道以形成包围的流体通道和基板110来创建。另选地，如图9A和9B所示，基板可包括两个子层，两个子层包括界定上开式通道段的第一子层111和界定下开式通道的第二子层112，当第一和第二子层111、112对准并接合时，下开式通道与上开式通道配合以界定流体通道113。例如，每个子层可包括半圆开式通道，其中当所述子层结合在一起时，所述子层形成具有圆形横截面的包围流体通道，如图9C所示。因为小的横截面会影响通过流体通道113的流速，所以这种流体通道的几何形状可以比其他横截面允许更高的流速。不过，基板110可界定任何合适横截面(诸如正方形、矩形、圆形、半圆形、卵形等)的流体通道。

在一个示例实施中，流体通道113和流体导管114经由常规加工在与附着表面116相对的第一子层111中切割。第一和第二子层可随后被处理并在紫外线臭氧中经表面活化指定时间长度(例如，几分钟)，如图8A所示。第一和第二子层可随后在压缩夹具上对准堆叠(如图8B所示)，并根据时间、温度和压力计划表来压缩(如图8C所示)，诸如以50℃的温度在300psi下的时间为一小时的压缩。该堆叠还可以根据整个压缩循环的全部或部分的环境计划表(诸如干氩、湿氢(与少量的空气或水混合的氢)或真空(例如，10^-6托)的环境)来压缩。附加或另选地，该堆叠可通过随时间对跨堆叠的部分施加压力和/或热量以结合该堆叠的层的压缩机器(例如，用滚筒的压缩机器)中层压。

第一动态触觉界面100还可以包括多个基板，每个基板界定一个或多个流体通道和通孔，诸如在2010年1月5日提交的美国专利申请第12/652,704号中示出和描述的，该专利申请的全部内容通过本引用并入本文。在这个实施中，基板可用对准的通孔堆叠，以允许流体跨多个基板层连通，并且基板的堆叠可随后根据前述或后续方法或技术中的任一项被结合。

在前述示例中实施的压缩夹具可以是包括上型箱侧和下型箱侧的两部分组成的夹具。如图8所示，上型箱侧和下型箱侧中的每一个都包括结合表面和经由一个或多个挠曲支持结合表面的支持表面。在这个示例实施中，界定基板110和触觉层130的片材可超过压缩夹具的压缩部分(例如，超过挠曲)延伸，这可减少基板110和靠近压缩夹具的压缩部分的边界的触觉层的畸变。而且，与界定基板110和触觉层130的片材集成的对准特征结构可被安排成超出压缩夹具的压缩部分内的材料部分。压缩夹具的每侧还可以包括具有几何形状、形式、宽度的凹槽，该凹槽的几何形状、形式和宽度与流体通道113相关和/或大致类似于流体通道113的几何形状、形式和宽度，使得堆叠可以被设定在上型箱板和下型箱板之间并且没有毁坏流体通道113来压缩。上型箱板和/或下型箱板还可以包括使堆叠对准凹槽的定位特征结构。而且，下型箱侧可以包括至少一个凸定位特征结构，而上型箱侧可以包括至少一个凹定位特征结构，使得压缩夹具的两半可重复对准。

在前述的示例实施中，基板110的第一子层可包括与附着表面116相对的开式凹部，其中，当第一和第二子层接合时，开式凹部大致界定流体通道113。第一子层111还可以包括至少一个通孔，其从流体通道113的部分经过到达附着表面116，使得流体通道113和流体导管可以大致同时和/或在相同制造安装中在第一子层111中形成。不过，在这个或其他制造实施中，流体通道113和/或流体导管可经由任何合适的制造技术(诸如通过蚀刻、钻孔、冲孔、冲压、成型、铸造、蚀刻、体微机械加工或任何其他合适的制造工艺)在基板110(例如，在第二子层112和/或第一子层111中)中形成。而且，第一和第二子层可以经由任何其他工艺或工艺组合(诸如经由真空中的低温加热、经由蚀刻或经由溶剂擦拭)被清理、处理和/或活化。该堆叠还可以根据任何其他时间、温度、压力和/或环境计划表被压缩。在后续装配时，堆叠可以被进一步后退火，诸如根据特定时间、温度和/或环境计划表加热堆叠以改变该堆叠层的结晶(例如，晶粒)结构。

因此，如图7所示，用于包围基板110内的流体通道113的第一方法S100包括：如框S110所示，如图8A所示清理界定通过第一子层111的宽面的流体导管114的基板110的第一半透明子层；如框S120所示，如图8B所示清理基板110的第二子层112；如框S130所示，如图8C所示在压缩夹具中对准第一和第二子层111、112，其中第一和第二子层111、112形成堆叠并配合以包围对准流体导管114的流体通道113；并且，如框S140所示，如图8D所示根据时间、温度和压力计划表压缩堆叠。

如上所述，第一方法S100可以被实施以接合第一动态触觉界面100的基板110的第一和第二子层111、112。因此，第一方法S100还可以包括根据时间、温度、压力和环境计划表来固化子层堆叠。不过，第一方法S100可以包括以包围基板110内的流体通道113的任何其他方式实施的任何其他步骤。

如图1和4所示，基板110还可以界定靠近可变形区131的支持表面115，其中，支持表面115界定用于触觉层130的硬挡板，其阻挡可变形区131由于在触觉表面133上的输入导致的向内变形。支持表面115还可以与靠近外围区132的附着表面116共面，使得支持表面115阻挡可变形区131经过外围区132的平面向内变形，尽管支持表面115可以是任何其他的几何形状或形式。流体导管114可经过支持表面115，使得流体导管114可将来自流体通道113的流体传送至触觉层130的内表面，以在设置之间转换可变形区131。

流体通道113可被界定为具有恒定横截面和通过基板110的恒定深度的拉长凹槽。流体通道113的横截面可以是矩形，尽管流体通道113的横截面可另选是圆形、半圆形、曲线、卵形、三角形、梯形、椭圆形或任何其他合适的横截面。流体通道113还可以包括以拱形或圆角区域接合以形成蛇形路径的一系列正交直线段(如图3所示)，蛇形路径经配置将流体传送至被外围区隔开的多个相邻的可变形区。基板110还可以界定沿其长度改变横截面(诸如改变宽度，宽度恒定但沿流体通道113的长度具有振荡剖面或正弦曲线、波形或“弯曲线”振荡剖面)的流体通道113。在沿流体通道113的长度的一个或多个特定区域的流体通道113(和/或流体导管)的横截面(例如，几何形状，高度，宽度等)可被定制以用于流体流动的特定速度和/或压力。而且，基板110还可以界定是开式通道或下沉(例如，埋式)通道的流体通道113，或基板110可以任何其他合适的方式界定流体通道113。不过，流体通道113可以是任何其他恒定或改变的深度、任何其他恒定或改变的横截面、线性或非线性路径、线性或非线性剖面、或任何其他几何形状、剖面、形式或路径。

流体导管114横截面可以是圆形的并且正交于附着表面116或可以是任何其他剖面和/或横截面。流体导管114还可以是与可变形区131配对的一组流体导管中的一个，其中，该组流体导管配合以在流体通道113与触觉层130的内表面之间引导流体。而且，诸如在图11A和11B中所示，流体导管114在附着表面116的横截面积可小于流体通道113在与流体导管114接合点的横截面积。不过，流体导管114可以是任何其他形式、几何形状或剖面。

基板110还可以界定流体耦接至流体导管114并耦接至流体通道113的一个或多个引流孔117。引流孔117可与可变形区131的背面流体连通并靠近流体导管114。例如，流体导管114可界定大致靠近可变形区131中心的出口，以及引流孔117可大致界定靠近并在可变形区131的边界内的流体入口，并且引流孔117的出口可被耦接至流体通道113，以将流体传送回到流体通道113。而且，引流孔117的横截面可以大致小于流体导管114的横截面，使得流体导管114界定主流体通道，以向可变形区131的背面传送流体或将流体传送远离可变形区131的背面。因此，引流孔117可在转换至收缩设置期间起允许陷于可变形按钮下的额外流体被动脱逸在基板110与可变形区131的背面之间的流体腔的作用。这可允许流体从腔体更完全排出，并因此允许在收缩设置中的可变形区131具有更可预测和/或一致的形式。一般来说，流体可经由流体导管114被主动泵送进和/或泵送出流体腔，以在膨胀设置与收缩设置之间转换可变形区131，并且流体可经由引流孔117从腔体被动去除，以改善转换到收缩设置中的功效。不过，引流孔117可附加或可选择地被耦接至引流源，引流源主动将流体从流体腔抽出以主动收缩可变形区131，尽管引流孔117可以以任何其他合适的方式起作用。

如图10A-10C所示，附着表面116还可以界定一个或多个凹沟119，其提供在收缩设置与膨胀设置之间的转换期间流体流入或流出流体导管114和/或引流孔117的额外路径。与引流孔117一样，凹沟119也可帮助流体从流体腔排出，并因此阻止流体被陷于触觉层130与基板110之间。凹沟119可以是浅、深、窄、宽或任何其他恒定或变化的横截面或几何形状，并且还可以表征微织构化或其他合适的表面处理或剖面。凹沟119可仅在靠近可变形区131的基板110部分上面延伸(如图10A和10B所示)或延伸到外围区132中(如图10C所示)。基板110可界定多个凹槽，诸如跨靠近触觉层130的可变形区131的基板110的部分相交的凹槽，该凹槽是诸如棋盘的图案(如图10A和10C所示)、辐射线和同心圆的图案(如图10B所示)或随机布置的线性或非线性凹沟。触觉层130的背面还可以界定隆起部，其与收缩设置中的凹沟对准并大致浸入或填充该凹沟。另选地，触觉层130的背面可界定一个或多个凹沟，并且附着表面116还可以界定在收缩设置中与触觉层130中的一个或多个凹沟对准并填充该凹沟的一个或多个隆起部。

流体导管114和流体通道113的形式、剖面、表面光洁度和/或几何形状可被选择以限制通过基板110传输的图像的光畸变(诸如散射、衍射、折射或反射)。这些变量还可以被定制，以抑制(诸如来自外部光源或太阳的)入射光的不期望的背反射。而且，这些变量还可以被定制以限制在特定方向的定向或优先光散射来支持通过基板110和触觉层130的光散射或折射的均匀分布。流体通道113和流体导管还可以包括在任何边缘、转角或顶点的恒定或改变半径的凹圆角或凸圆角，使得诸如散射、反射、折射和/或衍射的不期望的光畸变可在此类特征结构减到最小。附加或另选地，流体通道113和/或流体导管基本可以是在流体基板边界或界面减少光散射的小横截面积。流体通道113、流体导管和触觉层还可以在第一动态触觉界面100填充流体之前被大致清理，以便促进加湿和/或将在第一动态触觉界面100内的整个流体路径的成核点(例如，气泡)减到最小。在用流体填充第一动态触觉界面100之前，还可以从流体通道113、流体导管、触觉层抽空空气。流体通道113和/或流体导管还可以是疏水或亲水的。流体导管114和流体通道113的几何形状和/或最小横截面积可使流体导管114和流体通道113在光学上基本不被使用者察觉。流体导管114和流体通道113的几何形状和/或最小横截面积还可以将通过基板110的光畸变限制到小于(诸如在触觉层133与使用者的眼睛之间十二英寸的典型工作距离)刚刚可察觉的差异。一般来说，流体路径的几何形状和/或最小横截面积可产生将第一动态触觉界面100的光学异常限制在低于刚刚可察觉的差异的好处。

第一动态触觉界面100的粘结层120被沉积在附着表面116上。粘结层120可起将基板110化学和/或机械结合至触觉层130的活化粘合的作用。例如，粘结层120可包括经由如图6A所示的化学气相沉积工艺被施加于基板110的附着表面116的硅酮氧化物膜。另选地，粘结层120可经由溅射、等离子体聚合被涂敷，经由滚动圆筒的机械涂敷，或经由跨附着表面116产生大致均匀厚度的硅氧化物膜的任何其他合适工艺涂敷。粘结层120的厚度可以足够薄，使得与动态触觉界面100交互的人通过视觉和/或通过感觉发现区分粘结层120很困难。例如，粘结层120的厚度可以小于一微米(1μm)。

粘结层120可以被选择性施加于附着表面116。在一个示例实施中，在涂敷膜之前，加重(或磁化)防护罩(shield)被放置在附着表面116的部分上面，该防护罩覆盖将靠近可变形区131的特定面积，其中，该防护罩阻止硅氧化物在特定区域沉积在基板110上面。在另一示例实施中，在涂敷膜之前，粘着剂式掩膜被选择性粘合到附着表面116，具体是在将与触觉层130的可变形区对准的部分粘合到附着表面116。另选地，粘结层120可跨附着表面116涂敷，并随后诸如通过激光烧蚀或等离子体蚀刻被选择性去除。不过，粘结层120可以以任何其他方式、任何其他厚度被(选择性)涂敷，并且还可以或另选被涂敷于触觉层130的内表面。

在第一动态触觉界面100的其他变型中，不同材料(诸如氨基甲酸乙酯、聚氨酯、环氧树脂，硅酮、钛、金、底漆、粘合剂、单体粘接层、或允许在触觉层130与基板110之间粘合的任何其他合适材料或这些材料的组合)被用于替换硅氧化物，以形成接合触觉层130和基板110的膜。在第一动态触觉界面100的又一些其他变型中，硅酮化物层被完全排除，并且基板110被结合或直接耦接至触觉层130。

第一动态触觉界面100的触觉层130界定被结合至粘结层120的外围区132和可变形区131，外围区132靠近可变形区131，可变形区131靠近于流体导管114并从粘结层120分离。触觉层130还界定与基板110相对的触觉界面133。触觉层130可以是半透明或透明的柔性和/或弹性材料，诸如聚对苯二甲酸(PET)、聚碳酸酯(PC)、硅酮或氨基钾酸乙酯。不过，触觉层130可以是任何其他大致透明的材料。

如图1A所示，触觉层130可以包括两个子层，两个子层包括外部子层和缓冲敷层。外部子层可以是大致刚性和耐用的，以耐刮并可经由缓冲敷层被结合至粘结层120。在一个示例中，外部子层是诸如聚碳酸酯或PET(聚对苯二甲酸)的更刚性的材料，并且缓冲敷层大致是更可膨胀的，具有较低的模量，并且是更有弹性的，诸如硅酮。触觉层130可操作于膨胀设置与收缩设置之间，其中，外部子层在设置之间变形，并且缓冲敷层基本吸收靠近可变形区131周围的变形边界的触觉层130的变形。因为外部子层可以是大致透明的聚合物，在膨胀设置与收缩设置之间的重复转换可产生变形边界附近的龟裂或划线，这可随着时间变化减少可变形区131周围附近的光学清晰度和/或产生触觉层130的塑性变形。不过，缓冲敷层可软化或缓冲在可变形与可变形区之间边界的外部子层的转换区。一般来说，当触觉层130被膨胀以吸收外部子层在设置之间的锐变形时，缓冲敷层可在变形方向(例如，向外方向)伸展。因此，包括外部子层和缓存敷层的触觉层130可在触觉表面133展现改善的耐刮性和玻璃般触感，同时在膨胀设置与收缩设置之间的整个重复转换保持在变形边界的光学清晰度。包括多个(例如，两个)子层的触觉层130还可以允许由于在触觉层130上施加力造成的应变，以优先在更软(即，缓冲)子层而不是更硬(外部)子层表现，这可允许不易伸长、更耐用层被用作触觉层130的外部子层。

触觉层130可以是跨可变形区和外围区的均匀成分。不过，触觉层130可以是选择性柔性和弹性的。例如，被安排在可变形区131的材料可以是大致柔性或弹性的，并且被安排在外围区132的材料可以大致上柔性较差或弹性较差。触觉层130还可以是均匀的厚度，诸如在可变形区和外围区都小于一毫米(1mm)。不过，触觉层130可以另选是非均匀的厚度。例如，触觉层130在可变形区131可比在外围区132更厚，以增加在可变形区131的柔性。在另一示例中，触觉层130在可变形区131可比在外围区132更厚，使得可变形区的触觉表面133在触觉表面133上界定凸缘或边缘。在进一步示例中，触觉层130在可变形区131可比在外围区132更厚，使得可变形区131延伸到靠近于流体导管114的基板110的内表面上的凹槽中，其中该凹槽包括支持可变形区131的延伸部的支持表面115，以阻止可变形区131在收缩设置中由于在触觉表面133上的输入所造成的向内变形。在另一示例中，触觉层130的内表面可包括当触觉层130被结合到基板110时至少部分界定流体通道113的凹部。不过，触觉层130可以是任何其他形式或几何形状。

触觉层130的触觉表面133可以大致是触摸光滑的。另选地，触觉表面133可包括磨砂、有纹理或有图案的表面。例如，磨砂表面可以减少来自反射光的眩光并在触觉表面133产生有利的光传输和光散射特性。诸如在触觉层130被结合至基板110之前或在触觉层130的子层接合之前，还可以对触觉表面133的顶部被施加磨砂精加工(matte finish)。磨砂精加工或纹理还可以在结合工艺期间被施加于触觉表面133，以使触觉层130接合至基板110或接合触觉层130的子层。例如，加热的磨砂图案滚筒可经过触觉表面133上面、或光滑的加热滚筒可在触觉层130上面压印磨砂图案薄层，这两种方法中的任一种方法都可将磨砂图案印制于触觉表面133中。不过，其他图案或表面特征结构可被附加或另选施加于触觉表面133、触觉层130的另一子层或表面、基板110的其他表面或子层等。而且，图案或精加工可以以任何其他合适方式被施加于第一动态触觉界面100的任意一个层或任意多个层、子层或表面。

通过允许晶粒跨粘结层120与触觉层130的邻近内表面之间的边界生长，触觉层130可经由粘结层120被结合至基板110，这可经由机械结合将触觉层130保持至基板110。另选地，粘结层120可经由共价结合保持粘结层130抵靠基板110，其中，粘结层120与触觉层130共价结合，同时被底层基板保持。不过，粘结层120可经由各层之间的聚合物链缠结、氢结合、范德华(Van der Walls)结合、或任何其他合适类型的化学或机械结合或附接将触觉层130保持至基板110。

在第一动态触觉界面100的一种变型中，先前沉积在附着表面116(如图6A所示)上的粘结层120通过电晕处理(例如，空气等离子处理)进行预处理。在制备与触觉层130的结合时，电晕处理可提高表面能量并在粘结层120中形成活性反应组分。触觉层130的内表面可在可变形区131被掩膜，如图6B所示，并接着通过电晕处理进行预处理和/或在紫外线臭氧中进行清理，如图6C所示。这些工艺中的至少一种可制备用于仅在裸露区域结合的触觉层130的内表面，裸露区域可包括外围区132并排除可变形区131，使得可变形区131经由粘结层120保持从基板110分离。触觉层130和粘结层120可随后被堆叠、对准并层压。堆叠可通过使该堆叠经过一组滚筒来层压，如图6D所示，并接着根据时间、温度、压力和环境计划表来固化，如图6E所示，诸如在室温下的干燥的氮环境中以30psi固化两个小时。堆叠可随后被修整以确定尺寸。

固化计划表可界定温度和压力随时间在触觉层130和硅酮氧化物膜上的施加，以在触觉层130与硅酮氧化物膜之间产生基本足够的结合。固化计划表还可以提高基板110与粘结层120之间的结合。粘结层120与基板110和/或触觉层130之间的结合可以是宏观的机械结合，诸如通过跨边界晶粒生长所界定的扩散键，使得粘结层120以及基板110和触觉层130中的至少一个在大致的边界附近看起来像单一结构。附加或另选地，粘结层120与基板110和/或触觉层130之间的结合可以是化学结合。例如，边界的第一侧上的原子或分子与该边界的第二侧上的原子或分子接合形成接近该边界的第三材料。第三材料可向边界的每一侧上的母体材料展现足够的附着力和第三材料内的分子之间的足够内聚性，以使触觉层130的外围区132保持至基板110的附着表面116。而且，固化计划表可包括在惰性环境(诸如氮气或氩气)中固化以使结合的污染减到最小，污染可负面影响结合的强度和/或基板110与触觉层堆叠的光学清晰度。不过，粘结层120与基板110和触觉层130中的至少一个之间的结合可以是任何其他类型的结合或结合类型的组合并可以任何其他方式实现。

在第一动态触觉界面100的前述变型中，粘结层120还可以或可选地被选择性预处理，以确保在外围区132而不是在可变形区131接合，诸如在处理之前通过在粘结层120的选择部分上面施加掩膜或防护罩。粘结层120还可以经由其他技术(诸如紫外线臭氧处理、低压等离子体、电晕放电、蚀刻、火焰处理或溶剂擦拭)来处理。这些处理中的任一个都可附加或另选地在层压之前被施加于触觉层130的内表面，以确保经由粘结层120的触觉层130与基板110之间的选择附着。同样，防粘或结合抑制剂涂层可被施加于触觉层130的背面的区域和/或与可变形区131对应的区域中的粘结层120。而且，在结合或层压工艺期间，触觉层130可经由“掩膜”或选择性照射或加热被选择性结合至粘结层120。

触觉层130和基板可包括在触觉层130和基板110中的每个的两个或多于两个转角的对准特征结构，诸如印刷标记(例如，“+”或标记)，以便于手动对准或借助机器视觉的自动对准。另选地，基板110和触觉层130可作为独立滚筒中的薄片来供应，它们在进入一组层压机滚筒时合并。该组滚筒可以是一对滚筒，基板110和触觉层堆叠可被馈送至该对滚筒中，或基板110和触觉层堆叠可在静态平板与单个滚筒之间层压或在压机中的两面之间层压。一个或多个滚筒或压机面可用感应加热线圈或用石英加热棒等来加热，以升高结合温度，这可增加结合强度、提高光学清晰度和/或减少堆叠的固化时间。

因此，如图5所示，用于将触觉层130结合至基板110的第二方法S200可包括：如框S210所示，如图6A所示将粘结层120沉积在基板110的外宽面上；如框S230所示，如图6B所示掩膜触觉层130在可变形区131的内宽面；如框S212所示，如图6C所示活化触觉层130在外围区132的内宽面；如框S250所示，如图6D所示将触觉层130的内宽面层压至基板110的外宽面以形成触觉层130和基板110堆叠；以及，如框S240所示，如图6E所示在压力下固化触觉层130和基板110。

如上所述，第二方法S200可以被实施以结合用户界面100的触觉层130和基板110。如上所述，第二方法S200还可包括诸如用电晕处理、紫外线臭氧处理、低压等离子体、电晕放电、蚀刻、火焰处理或溶剂擦拭清理或活化粘结层120。第二方法S200还可包括掩膜在触觉层130和基板110堆叠中与触觉层130的可变形区131对准的基板110的外宽面的一部分。因此，第二方法S200还可包括从触觉层130的内宽面和/或从基板110的外宽面去除掩膜。不过，第二方法S200可以包括以将触觉层130结合至基板110的任何其他方式实施的任何其他步骤。

不过，基板110和触觉层堆叠可根据任何其他技术或工艺来装配和/或结合。

第一动态触觉界面100的移位装置140被耦接至流体通道113，并经配置通过流体通道113移位流体，将可变形区131从收缩设置转换至膨胀设置。一般来说，移位装置140可主动移位通过流体通道113和流体导管114的流体以向外膨胀可变形区131，从而将可变形区131从收缩设置转换至膨胀设置。而且，移位装置140可从流体通道113和流体导管114主动排出流体以向内收缩可变形区131，从而将可变形区131从膨胀设置转换至收缩设置。移位装置140还可以将可变形区131转换至在膨胀设置与收缩设置之间的一个或多个中间位置或高度设置。在收缩设置中，在可变形区131的触觉层133可在平面内或与在外围区132的触觉表面133对准。不过，在收缩设置中，可变形区131可被定位在相对于外围区132的任何其他高度。在膨胀设置中，在可变形区131的触觉表面133可升高至在外围区132的触觉表面133之上，使得在触觉表面133的膨胀设置与收缩设置是可触觉区分的。不过，在膨胀设置中，可变形区131可被定位在相对于外围区132的任何其他高度。

移位装置140可以是电驱动的正排量泵，诸如由电动机提供动力的旋转、往复、线性或蠕动泵。另选地，移位装置140可以是电渗泵、磁流变泵、微流体泵、人力泵(诸如通过由使用者提供的手动输入提供动力)、或经配置移位通过流体通道113和流体导管114的流体以在设置之间转换可变形区的任何其他合适的装置，诸如在2012年11月15日提交的美国临时专利第61/727,083号中所述的，该临时专利申请的全部内容通过本引用并入本文。

如上所述并如图2所示，第一动态触觉界面100的一种变型还包括触摸传感器170，其经配置检测在触觉表面133的输入。触摸传感器170可以是电容式触摸传感器、电阻式触摸传感器、光学触敏传感器、流体压力传感器、声学相关传感器或任何其他合适类型的传感器。触摸传感器170可包括多个传感器，其经配置检测跨触觉表面133的特定区域(包括在可变形区131)的输入。不过，触摸传感器170可以是任何其他类型、包括任何其他特征结构或部件、并且可以任何其他方式在整个第一动态触觉界面100图案化。如图2所示，触摸传感器170可以被布置在显示器180与基板110之间。另选地，显示器180可以是并入触摸传感器170的触摸显示器。触摸传感器170的一部分还可以被耦接至流体通道113、耦接至流体导管114、或布置在基板110内，诸如在流体通道113之上或之下。触摸传感器170的一部分还可以被布置在触觉层130内。不过，触摸传感器170的全部或一部分可以以任何其他方式被布置在第一动态触觉界面100内。

第一动态触觉界面100的一种变型并入多个可变形区，每个可变形区都与流体耦接至至少一个流体通道的流体导管配对，如图3所示。在这种变型中，第一动态触觉界面100还可以包括被耦接至一个或多个流体通道的一个或多个移位装置，其中，所述移位装置在任何给定时间将通过一个或多个流体通道的流体移位，以使一个或多个可变形区在收缩设置与膨胀设置之间转换。在这种变型中，当在膨胀设置时，可变形区可界定QWERTY键盘的输入键。而且，显示器180可输出与每个可变形区对准的图像，其中，每个图像表示与每个可变形区相关联的输入键(例如，切换键、‘a’、‘g’或‘8’)。在这种变型中，当可变形区处于膨胀设置时，被耦接至触摸传感器170的处理器可将基本向内变形可变形区的触觉表面133上的输入识别为输入键的输入请求，反之，该处理器将可将基本未向内变形可变形区131的触觉表面133上的输入识别为不是输入键的请求的第二类型输入。不过，第一动态触觉界面100可包括以任何其他方式布置以实现任何其他功能的任何其他部件。

在第一动态触觉界面100的另一变型中，基板110与显示器180和触摸传感器170中的至少一个是物理同延的。在这种变型中，流体通道113在触觉层130的内表面中形成，或以其他方式被基本界定在触觉层130上或触觉层130内。在这种变型中，触觉层130被结合至在外围区132的基板110，其中，在可变形区131的设置转换期间，基板110刚性保持外围区132。不过，第一动态触觉界面100可以是任何其他形式并包括任何其他合适的部件、膜或层。

第一动态触觉界面100的一种变型被并入至电子装置中。电子装置可以是汽车控制台、台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、电视机、收音机、办公桌电话、移动电话、个人数据助理(PDA)、个人导航装置、个人媒体播放器、照相机、手表、游戏控制器、等开关或照明控制箱、烹饪设备中的任一个或任何其他合适的电子装置。

2.第二动态触觉界面200

如图11A和11B所示，第二动态触觉界面200包括：基板210，其包括第一透明材料并界定附着表面216，与附着表面216相对的开式通道213A，以及与开式通道213A交叉并经过附着表面216的流体导管214；触觉层230，其包括第二透明材料并界定触觉表面233，背向于触觉表面233结合至附着表面216的外围区232，以及靠近于流体导管214并从附着表面216分离的可变形区231；闭合面板212，其背向于附着表面216结合至基板210并包围开式通道213A以界定流体通道213B；工作流体250；以及移位装置240，其经配置将工作流体250移位至流体通道213B中并通过流体通道214，以将可变形区231从收缩设置转换至膨胀设置，在收缩设置中，可变形区231与外围区232齐平(如图11A所示)，而在膨胀设置中，可变形区231与外围区232偏移(如图11B所示)。

如图12所示，用于制备第二动态触觉界面200的方法包括：在框S310中，在基板的内表面中形成开式通道，该基板包括第一透明材料并界定与内表面相对的附着表面216；在框S312中，形成流体导管，该流体导管与开式通道213A交叉并经过基板210的附着表面216；在框S320中，活化附着表面216；在框S322中，将触觉层的外围区选择性结合至附着表面216，触觉层230包括第二透明材料并界定从流体导管214附近的附着表面216分离可变形区；在框S330中，活化内表面；在框S332中，将闭合面板结合至内表面以包围开式通道213A的一部分以界定流体通道；在框S342中，将移位装置耦接至流体通道213B；以及在框S340中，用工作流体填充流体通道213B。

类似于第一动态触觉界面，第二动态触觉界面200起膨胀和收缩一个或多个可变形区以在计算装置的触摸传感器和/或显示器上面间歇和选择性提供触觉引导的作用。例如，第二动态触觉界面200可在智能电话、平板电脑、膝上型计算机、PDA、汽车或仪表板内控制台、台式计算机、电视机、收音机、办公桌电话、移动电话、个人导航装置、个人媒体播放器、照相机、手表、游戏控制器、灯开关或照明控制箱、烹调设备或任何其他合适的计算或电子装置中实施。第二动态触觉界面200还可以被并入用于计算装置的售后装置，诸如在2012年5月7日提交的美国专利申请第13/465,772号中所述的，该专利申请的全部内容通过本引用并入本文。

第二动态触觉界面200的基板210包括第一透明材料并界定附着表面216，与附着表面216相对的开式通道，以及与开式通道213A交叉并经过附着表面216的流体导管。一般来说，基板210像第一动态触觉界面100的基板110一样起作用，其界定保持触觉层的外围区的附着表面216，一个或多个流体端口，靠近于流体端口和触觉层230的可变形区的一个或多个支持构件(或支持区域)，以及一个或多个流体通道，其将流体馈送至流体通道中和排出流体通道，使可变形区在膨胀设置与收缩设置之间转换。基板210可以是大致透明的并且相对于触觉层230是大致刚性的，使得流体通道213B内流体压力的变化主要被触觉层230的可变形区231而不是被基板210吸收，因此产生触觉层230的可变形区231的受控膨胀和收缩。

在一种实施中，基板210是薄片形式的热固性树脂铸件(诸如聚碳酸酯或聚碳酸酯杂化聚合物)。在这种实施中，基板210可作为被后加工以形成流体通道213B和流体导管214的均匀厚度的浇注聚合物薄片来开始。例如，球端铣刀(ball endmill)(或其他合适外形的端铣刀)可部分倾入(例如，通过基板210的厚度的70％)与附着表面216相对的基板210的内表面中。在这个示例中，球端铣刀可随后跨该内表面横向位移，以切割大致恒定深度的开式通道213A，如本方法的框S310所述。锥形端铣刀(“锥形铣刀”)可随后正交于内表面完全倾入通过基板210，以形成与开式通道213A交叉的一个或多个截头圆锥孔(即，流体导管)，如本方法的框S312所述。基板210可随后被酸浸、火焰抛光或以其他方式处理，以减少或消除在该孔和开式通道中的加工产物。因此，在这个示例中，流体导管214可包括向附着表面216逐渐变细的截头圆锥截面，并且，一旦闭合面板212被结合至基板210的内表面以包围开式通道213A并因此界定流体通道213B，则流体通道213B可界定曲线横截面，如图13A和13B所示。

另选地，基板210可以是丙烯酸类、玻璃、氨基甲酸乙酯、聚氨酯或任何其他大致透明、半透明和/或相对刚性的材料。开式通道213A和流体通道214还可以被加工(例如，钻孔)、冲压、成型、挤压、激光切割、刻印至基板210中或以任何其他方式在基板210中形成，诸如上面所述。

基板210还可界定与附着表面216相对并平行于流体通道213B的第二开式通道以及与第二开式通道交叉并经过靠近于流体导管214和可变形区的附着表面216的第二流体导管。在这种实施中，基板210可与闭合面板212配合以包围第二开式通道并因此界定第二流体通道，以及第二流体还可以被耦接至移位装置240，使得移位装置240可移位通过流体通道213B和第二流体通道两者(以及流体导管214和第二流体导管)的工作流体250，从而将可变形区231从收缩设置转换至膨胀设置。在这种实施中，在可变形区231从膨胀设置转换回到收缩设置时，流体同样可分别排回至流体导管214和第二流体导管中并随后至流体通道213B和第二流体通道中。

第二动态触觉界面200的触觉层230包括第二透明材料并界定触觉表面，背向于触觉表面233结合至附着表面216的外围区，以及靠近流体导管214并从附着表面216分离的可变形区。一般来说，触觉层230起在一个或多个区域内的第二动态触觉界面200(以及计算装置)的外表面的作用，其可被选择性和间歇变形以界定触觉可区分的变形，该触觉可区分的变形经配置触觉引导使用者输入到计算装置中。如上所述，触觉层230可以在其整个厚度上是厚度大致均匀和成分大致均匀的，并且是大致透明的。触觉层230还可以在其整个体积相对于基板210是均匀弹性和/或柔性的。另选地，触觉层230可以在其整个厚度或体积是改变的厚度、改变的光学特性或改变的机械特性。例如，触觉层230可表征围绕可变形区231周界的井或凹槽(在外围区内部)。触觉层230可在整个可变形区231被选择性掺杂以增加可变形区的弹性和/或选择性交联以减少整个外围区的弹性。

在一种实施中，基板210由第一弹性的热固性聚合物材料(例如，聚碳酸酯杂化聚合物)形成，并且触觉层230由大于(基板210材料的)第一弹性的第二弹性的氨基甲酸乙酯材料形成。在这种实施中，触觉层230和基板210可通过首先清理基板210(例如，在紫外线臭氧中)并活化基板210的附着表面216来装配，如第三方法的框S320所述。例如，附着表面216可用氮表面活化来处理，以沿附着表面216和在基板210内的集肤深度(例如，约5μm)形成氮基团(例如，硝酸盐，亚硝酸盐)。附着表面216可随后对在流体端口周围对应于暴露可变形区231的区域掩膜并在整个掩膜施加释放化合物(release compound)。另选地，释放化合物可通过诸如两轴打印头、丝网印刷、立体光刻或者其他印刷技术或设备被印刷在流体端口周围对应于可变形区的区域上面。释放化合物可以是脱模蜡、水、油、酒精、或者其他合适的材料。依然是另选地，附着表面216可以被选择性活化，包括附着表面216对应于外围区232的一部分和排除附着表面216对应于可变形区的一部分。

在前述实施中，一旦附着表面216被活化和/或对流体导管214附近进行掩膜，并且触觉层230被清理(例如，在紫外线臭氧中，如上所述)，触觉层230的外围区232就可被选择性结合至基板210的附着表面216，如第三方法的框S322所述。例如，基板210和触觉层230可以一起如上所述被层压在一组滚筒之间，并随后以固化配置中指定的时间、温度和压力被置于压热器中。在这个示例中，基板210和触觉层堆叠可在压热器内在高温(例如，400°F)和/或高压(例如，60psi)环境中被固化预界定时间长度(例如，一小时)，这可促使整个基板210与触觉层230之间的边界生长的结合并可减少陷于基板210与触觉层230之间的任何气体(例如，空气)的体积。因此，固化工艺可产生基板210与触觉层230之间的稳定结合并可减少由陷于基板210与触觉层230之间气体引起的二者之间的光学像差。具体地，在触觉层230和基板堆叠固化时，在触觉层230内的聚合物链可沿附着表面216对应于外围区的部分结合至氮基团，并且施加于流体导管214周围的附着表面216的释放化合物(例如，工作流体)可局部延迟触觉层230与基板210之间的结合，以产生靠近于流体导管214并从附着表面216分离的可变形区231。

如图14A和14B所示，第二动态触觉界面200的一种变型包括在基板210与触觉层230之间围绕附着表面216的周界布置的墨圈(ink bezel)260。在这种变型中，墨圈260可以是大致不透明的并因此界定围绕第二动态触觉界面200的不透明边界。例如，如在下面所述，墨圈260可遮蔽(即，从视图中隐藏)背向于基板210耦接至闭合面板212的触摸传感器的迹线(trace)和带状连接器。墨圈260还可以遮蔽从移位装置240馈送流体到流体通道213B中在闭合面板212(如图14A所示)中的通孔218。墨圈260可沿附着表面216的整个周界或沿附着表面216的一个边缘或边缘子集施加。墨圈260还可以在附着表面216的每个边缘具有相同或不同的宽度。例如，对于在智能电话内实施的第二动态触觉界面200，墨圈260沿附着表面216的垂直边缘可以是.20”宽，并且墨圈260沿附着表面216的水平边缘可以是.80”宽。

因此，第三方法的一种变型可包括围绕附着表面216的周界施加墨圈，如图15中的框S324所示。在前述实施中，墨圈260可在触觉层230装配在基板210上面之前被施加于附着表面216，使得基板210和触觉层230配合以基本包围墨圈260。例如，一旦基板210被清理并且附着表面216被活化，则在乙醇或环氧树脂悬浮液中的黑墨可以以大致均匀的厚度被印刷或辊印在附着表面216上，以适当产生最小的局部透光。触觉层230可随后被层压在该墨和附着表面216上面并如上所述被固化。在触觉层230、基板和墨圈堆叠固化的这种实施中，墨圈260可在靠近触觉层230、基板与墨圈之间结点的内边缘流动或变形(例如，由于压热器中的高温)，以形成触觉层230、基板与墨圈之间的平滑转换，如图14A和14B所示。

另选地，在未固化黑色环氧树脂板或黑色氨基甲酸乙酯板形式的墨圈260在结合之前可被修整以确定尺寸并被施加在附着表面216上面、施加在触觉层230的内表面或被插在基板210与触觉层230之间。还可另选地，墨圈260可以用类似技术或方法被施加或插在基板210的内表面与闭合面板212之间。

第二动态触觉界面200的闭合面板212背向于附着表面216结合至基板210并包围开式通道213A以界定流体通道。闭合面板212可以是类似于触觉层230的材料，使得闭合面板212可以用与上述将触觉层230结合至基板210类似的技术或方法被结合至基板210。例如，闭合面板212和触觉层230可以是氨基甲酸乙酯，但触觉层230可以是比闭合面板212的氨基甲酸乙酯材料具有更高弹性(例如，较低的硬度值或邵氏硬度)的氨基甲酸乙酯材料，使得当流体通道213B内的流体压力改变时，在可变形区231的触觉层230比靠近开式通道213A的闭合面板212更易于变形。闭合面板212还可以具有与触觉层230的厚度相同的均匀厚度。另选地，闭合面板212可以是相当厚的(即，比触觉层230更厚)，以便当流体通道213B内的流体压力增加时，阻止靠近开式通道213A的闭合面板212向外变形。还可另选地，闭合面板212可以是相当薄的(即，比触觉层230更薄)以起界面层的作用，该界面层闭合开式通道213A并将基板210的内表面结合至更刚性的面板，诸如结合至带有PMMA基板的电容式触摸面板或结合至带有玻璃基板的显示器，当流体通道213B内的流体压力改变时，该玻璃基板支持闭合面板212以防其变形。而且，类似触觉层230和基板210，闭合面板212可以是大致透明的，以允许光诸如从如上所述的被耦接至第二动态触觉界面200的显示器通过该闭合面板传输。

在如上所述的基板210由聚碳酸酯杂化材料形成并且触觉层230由具有比基板210弹性更大弹性的氨基甲酸乙酯材料形成的实施中，闭合面板212可以由与触觉层230类似但是弹性小于触觉层230的弹性的氨基甲酸乙酯材料形成。在这种实施中，闭合面板212可以用与上述将触觉层230结合至基板210类似的技术或方法被结合至基板210。具体地，基板210的内表面可以被清理并随后被活化，如在第三方法的框S330中所述。例如，如上所述，内表面可在紫外线臭氧中被清理并随后用氮表面活化来处理。如第三方法的框S332所述，闭合面板212可同样被清理并随后被层压至基板210的内表面，诸如上面所示，以包围开式通道213A的一部分，从而界定流体通道213B。基板210和闭合面板212可随后诸如根据类似于上述的固化计划表来固化。

在前述实施中，基板210的内表面和附着表面216可被制备以用于基本同时与触觉层230和闭合面板212结合。例如，内表面可被清理，随后基板210被快速翻动(flipped)并且附着表面216被清理。内表面可随后被活化，接着基板210被快速翻动并且附着表面216被活化。随后基板210在放置在压热器中固化之前可被置于触觉层230与闭合面板212之间并且该堆叠被层压(例如，通过一组滚筒)。另选地，基板210和触觉层230可被结合和固化，并且基板210-触觉层堆叠随后被结合至闭合面板212并被固化，或反之亦然。不过，触觉层230、基板和闭合面板(以及墨圈)可被制备和结合，并且第三方法的对应框可以以任何其他合适的次序被执行。

在一种实施中，闭合面板212包括通孔，其经配置连通移位装置240与流通通道213B之间的流体。在包括基板210与触觉层230之间的墨圈260的第二动态触觉界面200的变型中，闭合面板212可界定在墨圈260后面的通孔218，使得通孔218不可通过触觉层230光学可见。在这种实施中，在将闭合面板212结合至基板210之前可在闭合面板212中形成通孔218，如在图15中的第三方法的框S334所示。例如，通孔218可被冲压、机械加工、钻孔、蚀刻(例如，大块微加工)、激光切割或以其他方式在闭合面板212中形成，并且闭合面板212可随后被酸洗、火焰抛光或以其他方式来处理以减少或消除在形成通孔218时的制造产物废屑料。闭合面板212随后可与基板210内表面对准并被结合至该内表面，其中的通孔218靠近于开式通道213A(即，流体通道213B)，使得工作流体可通过通孔218被传送并进入到流体通道213B中。另选地，通孔218可在闭合面板212被结合至基板210之后在闭合面板212中形成。

第二动态触觉界面200还包括工作流体。一般来说，移位装置240起将工作流体250移位至流体通道213B中的作用，从而增加流体通道213B和流体导管214内的流体压力，并因此促使触觉层230的可变形区231向外膨胀。如上所述，移位装置240还可以释放流体通道213B内的流体压力和/或主动将流体泵送出流体通道213B，以允许可变形区231收缩。

工作流体250可以是大致透明的，诸如表现出类似于基板210的折射率、阿贝数和/或色散特性，以便限制在工作流体250与基板210(例如，在流体通道213B的表面或在流体导管214的表面)之间的界面的第二动态触觉界面200内的光的衍射、折射和反射。例如，工作流体250可以是水、乙醇或油。

在一种实施中，工作流体250是基本不可压缩并展现低蒸气压的硅油。在这种实施中，触觉层230的基材可以倾向于吸附或“吸收”工作流体250，因此，触觉层230可包括工作流体250不可渗透的屏障子层236，以限制工作流体吸收到触觉层230中。例如，触觉层230可包括第一子层235(被结合至基板210)、被结合至第一子层235的屏障子层236、以及背向于第一子层235结合至屏障子层236的第二子层237，如图16A和16B所示。在这个示例中，第一和第二子层237可以是相同或类似的氨基甲酸乙酯材料，并且屏障子层236可以是尼龙、(高密度)聚乙烯或硅油基本不可渗透的任何其他合适塑料。而且，在这个示例中，屏障子层236可以是相当薄的，以允许光以最小的反射、折射或衍射通过触觉层230传输，并且第一子层235可以是相当薄的，以便将可吸收工作流体250的在可变形区231上面的材料的体积减到最小，如图16B所示。因此，第二子层237因而能够基本上比屏障子层236和/或第一子层235更厚，以产生对触觉层230和触觉表面233的合适强度、弹性、耐磨性等。

在前述实施中，第二子层237可另选是与第一子层235不同的聚合物材料。例如，第一子层235可以是具有第一弹性的氨基甲酸乙酯，并且第二子层237可以是具有小于第一弹性的第二弹性的聚碳酸酯类材料。因此，在这个示例中，第一子层235可起吸收靠近可变形区的周界的触觉层230的锐变形的缓冲敷层的作用，诸如上面所述，并且第二层可产生改善的耐磨性、色泽或光泽、触觉平滑度等。不过，工作流体250可以是任何其他流体(或气体)，并且触觉层230可以是任何其他材料的任何其他数量的子层和几何形状，以限制工作流体吸收到触觉层230中。不过，触觉层230可以是任何其他形式、任何其他材料，并且在任何其他技术或方法内被结合至基板210。闭合面板212和基板210可同样是任何其他合适材料，可以以任何其他合适方式被装配在第二动态触觉界面200内。

因此，第三方法可包括框S340，在框S340中用工作流体填充流体通道213B。在一种实施中，闭合面板212包括与通孔218相对在流体通道213B一端被耦接至流体通道213B的吸取口。在这种实施中，一旦基板210、闭合面板、触觉层和移位装置被装配，阀就被连接在移位装置240(或连接的容器)的入口与包含工作流体的外部容器之间。使该阀闭合，气体(例如，空气)随后通过吸取口从流体通道213B被排空。一旦流体通道213B内达到阈值真空，阀就被打开，并且工作流体通过通孔218从外部容器被吸取到移位装置240中，并进入流体通道213B和流体导管中。通过用在通孔218上面的抽取口垂直支持第二动态触觉界面200以及将少量的工作流体移位到和移位出第二动态触觉界面200，第二动态触觉界面200内的任何剩余气体可随后被清除，以通过吸取口从第二动态触觉界面200取出和吸出剩余的(空气)气泡。吸取口最终从该阀分离并被密封，并且移位装置240(或连接的容器)同样被密封，因此隔离在第二动态触觉界面200中的工作流体250。不过，框S340可以任何方式起排空来自流体通道213B、注入工作流体至第二动态触觉界面200和/或从第二动态触觉界面200清除任何剩余气体的作用。

如图14A和14B所示，第二动态触觉界面200的一种变型包括触摸传感器270，其经配置输出对应于触觉表面233上的输入的信号。如上所述，触摸传感器270可以是电容式触摸传感器、电阻式触摸传感器或被布置在传感器面板上或跨整个传感器面板布置的任何其他合适类型的传感器。

在一种实施中，装配后的基板、闭合面板和基板(下文中，称为堆叠)被结合至传感器面板。因此，第三方法可包括框S350，其描述将闭合面板212背向于基板210层压至触摸传感器面板并在高压和高温下固化闭合面板212和触摸传感器270，如图15所示。在一个示例中，传感器面板包括聚合物薄片(例如，PMMA或玻璃薄片)，其用氧化铟锡(ITO)迹线在每面上形成图案以形成电容式触摸传感器。在这个示例中，光学透明粘合剂(OCA)可在基板210反面的整个闭合面板212上和/或在传感器面板的整个宽面上(并且在ITO迹线上面)来喷涂或滚压，并且传感器面板和堆叠可被层压在一起。另选地，未固化的OCA薄片可被插入在堆叠与传感器面板之间。该堆叠、OCA和传感器面板可随后在诸如压热器中以预界定温度和压力被固化预界定时间段，以将传感器面板粘合至堆叠。在这个示例中，在固化工艺期间，压热器的峰值温度可被保持大体低于传感器面板内的ITO或其他迹线、特征结构或材料的流动温度、蒸发温度、氧化温度等，以基本消除装配过程期间损坏传感器面板的可能性。具体地，基板210、触觉层230和闭合面板212可在传感器面板被结合至堆叠之前在该堆叠中进行装配并被固化。

另选地，闭合面板212和传感器面板可以是物理同延的，其中，传感器面板被直接结合至基板210。例如，诸如上面所述，触摸面板可包括在氨基甲酸乙酯薄片的每面上遍布的形成图案的一系列ITO迹线，触摸面板被层压至基板210和触觉层组件并以基本不对ITO迹线产生畸变或损坏的峰值温度在压热器中固化。不过，第二动态触觉界面200可包括任何其他类型的触摸传感器并可以任何其他合适方式被结合或耦接至闭合面板212和/或基板。

如图15所示，第二动态触觉界面200的一种变型包括背向于触觉层230、用光学透明粘合剂结合至闭合面板212的显示器280。一般来说，如上所述，显示器280经配置呈现靠近可变形区的输入键的图像。在一种实施中，如上所述，显示器280被直接结合至闭合面板，诸如通过将OCA薄片夹在堆叠与显示器280中间并固化OCA。因此，第三方法的一种变型可包括框S352，其描述用光学透明粘合剂将显示器背向于闭合面板212结合至触摸传感器270。在这种实施中，显示器280可以是包括显示器和(触摸)传感器两者的触摸屏。另选地，在触摸传感器被结合至闭合面板212的第二动态触觉界面200的变型中，诸如通过用OCA将显示器280粘合至传感器面板，显示器280可背向于闭合面板212结合至触摸传感器270。在这种实施中，显示器280可在传感器被结合至堆叠之后或同时被结合至传感器面板。另选地，显示器280和传感器面板可被装配并随后被结合至堆叠，诸如上面所述。不过，第二移动计算装置可包括以任何其他合适方式被耦接或结合至基板210、触觉层和/或闭合面板的任何其他类型显示器和/或触摸传感器。

第二动态触觉界面200的移位装置240经配置将工作流体250移位到流体通道213B中并通过流体通道214将可变形区231从收缩设置转换到膨胀设置。如上所述，移位装置240一般起将流体泵送至流体通道213B，将在收缩设置中的可变形区231从与外围区232齐平转换至在膨胀设置中与外围区232偏移的作用。在一种实施中，移位装置240被耦接至在闭合面板212中的通孔218，如上所述。因此，第三方法可包括框S342，其描述移位装置240耦接至通孔218。例如，移位装置240可包括通过从通孔218延伸的软管被耦接至通孔218的正移位泵。

另选地，移位装置240可包括被结合至在通孔218周围并与基板210相对的闭合面板212的柔性薄膜，以界定填充工作流体250的容器。在这种实施中，移位装置240可压缩柔性薄膜，使流体通过通孔218并移位到流体通道213B中，以便将可变形区231转换到膨胀设置中。不过，移位装置240可以是任何其他形式并可以以任何其他合适的方式被流体耦接至流体通道213B。移位装置240还可以将触觉层230的可变形区231转换到高于或低于触觉层的外围区232的任何其他位置。

不过，第二动态触觉界面200可包括任何数量的移位装置，并可界定任何数量的通孔、流体通道、流体导管、阀和/或可变形区，上述结构可在收缩设置与膨胀设置之间被选择性和间歇性转换以提供在任何其他合适计算装置上的触觉引导。同样，第三方法可实施制备和装配第二动态触觉界面200的任何其他方法或技术。

如本领域中的技术人员从先前的具体实施方式以及附图和权利要求所理解的，在没有偏离由附属权利要求所界定的本发明的范围的情况下，可对本发明的实施例进行改进和更改。

Claims (22)

1.一种动态触觉界面，其包括：

基板，所述基板包括第一透明材料并界定附着表面、与所述附着表面相对的开式通道，以及与所述开式通道交叉并经过所述附着表面的流体导管；

触觉层，所述触觉层包括第二透明材料并界定触觉表面、背向于所述触觉表面结合至所述附着表面的外围区，以及靠近于所述流体导管并从所述附着表面分离的可变形区；

闭合面板，所述闭合面板背向于所述附着表面结合至所述基板并将所述开式通道包围以界定流体通道；

工作流体；以及

移位装置，所述移位装置经配置将工作流体移位至所述流体通道中并通过所述流体导管，将所述可变形区从收缩设置转换至膨胀设置，在所述收缩设置中，所述可变形区与所述外围区齐平，并且在所述膨胀设置中，所述可变形区与所述外围区偏移。

2.根据权利要求1所述的动态触觉界面，其中所述流体通道界定曲线横截面，并且其中，所述流体导管包括向所述附着表面逐渐变细的截头圆锥截面。

3.根据权利要求1所述的动态触觉界面，其中所述触觉层包括第一子层、被结合至所述第一子层的屏障子层、以及背向于所述第一子层结合至所述屏障子层的第二子层，其中所述屏障层对所述工作流体是基本不渗透的，并且其中，所述第一子层被选择性地背向于所述屏障子层结合至所述附着表面。

4.根据权利要求3所述的动态触觉界面，其中所述工作流体包括硅油，并且其中，所述屏障层对所述硅油是基本不渗透的。

5.根据权利要求3所述的动态触觉界面，其中所述第一子层包括界定具有第一弹性的缓冲敷层的氨基甲酸乙酯，并且其中，所述第二子层包括具有小于所述第一弹性的第二弹性的聚碳酸酯。

6.根据权利要求1所述的动态触觉界面，其中所述闭合面板包括触摸传感器，所述触摸传感器经配置输出对应于所述触觉表面上的输入的信号。

7.根据权利要求6所述的动态触觉界面，还包括背向于所述触觉层、用光学透明粘合剂结合至所述闭合面板的显示器，所述显示器经配置呈现所述可变形区附近的输入键的图像。

8.根据权利要求1所述的动态触觉界面，其中所述基板包括包含具有第一弹性的聚碳酸酯的所述第一透明材料，其中所述触觉层包括包含具有大于所述第一弹性的第二弹性的氨基甲酸乙酯的所述第二透明材料，并且其中，所述闭合面板包括第三透明材料，所述第三透明材料包括具有小于所述第二弹性的第三弹性的氨基甲酸乙酯。

9.根据权利要求1所述的动态触觉界面，还包括在所述基板与所述触觉层之间围绕所述附着表面的周界布置的墨圈。

10.根据权利要求1所述的动态触觉界面，其中所述基板界定与所述附着表面相对并平行于所述流体通道的第二开式通道，界定与所述第二开式通道交叉并经过靠近于所述流体导管的所述附着表面的第二流体导管，并与所述闭合面板配合以包围所述第二开式通道以界定第二流体通道，其中所述可变形区被布置在所述流体导管和所述第二流体导管上面，并且其中，所述移位装置还经配置将所述工作流体移位至所述第二流体通道并通过所述第二流体导管，以将所述可变形区从所述收缩设置转换到所述膨胀设置。

11.一种用于制备动态触觉界面的方法，所述方法包括：

在基板的内表面中形成开式通道，所述基板包括第一透明材料并界定与所述内表面相对的附着表面；

形成流体导管，所述流体导管与所述开式通道交叉并经过所述基板的所述附着表面；

活化所述附着表面；

将触觉层的外围区选择性结合至所述附着表面，所述触觉层包括第二透明材料并界定从所述流体导管附近的所述附着表面分离的可变形区；

活化所述内表面；

将闭合面板结合至所述内表面以包围所述开式通道的一部分以界定流体通道；

将移位装置耦接至所述流体通道；以及

用工作流体填充所述流体通道。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述基板中形成所述流体导管包括加工从所述流体通道直至所述基板的所述附着表面的截头圆锥孔。

13.根据权利要求11所述的方法，其中活化所述附着表面包括通过氮表面活化来处理所述附着表面。

14.根据权利要求11所述的方法，其中将所述触觉层选择性结合至所述附着表面包括在高温下将所述触觉层层压至所述基板并固化所述触觉层和所述基板。

15.根据权利要求11所述的方法，还包括在高压和高温下将所述闭合面板背向于所述基板层压至触摸传感器面板并固化所述闭合面板和所述触摸传感器面板。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括将显示器背向于所述闭合面板用光学透明的粘合剂结合至所述触摸传感器面板。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括围绕所述附着表面的周界施加墨圈，其中将所述触觉层选择性结合至所述附着表面包括将所述触觉层结合至所述墨圈。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括在将所述闭合面板结合至所述内表面之前形成通过所述闭合面板的通孔，其中将所述闭合面板结合至所述内表面包括使所述通孔与所述流体通道对准，并且其中，将所述移位装置耦接至所述流体通道包括将所述移位装置耦接至所述通孔。

19.根据权利要求11所述的方法，还包括在将所述触觉层结合至所述附着表面之前，向所述流体导管附近的所述附着表面选择性地施加掩膜。

20.根据权利要求11所述的方法，其中用所述工作流体填充所述流体通道包括将空气从所述流体通道排空、将所述工作流体注入到所述流体通道中、以及清除所述流体通道中的剩余空气。

21.一种动态触觉界面，其包括：

基板，所述基板包括第一透明材料并界定附着表面和与所述开式通道交叉并经过所述附着表面的流体导管；

触觉层，所述触觉层包括第二透明材料并界定触觉表面、背向于所述触觉表面结合至所述附着表面的外围区，以及靠近于所述流体导管并从所述附着表面分离的可变形区；

闭合面板，所述闭合面板界定与所述附着表面相对的开式通道，背向于所述附着表面结合至所述基板，并与所述基板配合以包围所述开式通道以界定流体通道；

工作流体；以及

移位装置，所述移位装置经配置将工作流体移位至所述流体通道中并通过所述流体导管，以将所述可变形区从收缩设置转换至膨胀设置，在所述收缩设置中，所述可变形区与所述外围区齐平，而在所述膨胀设置中，所述可变形区与所述外围区偏移。

22.根据权利要求21所述的动态触觉界面，其中所述触觉层包括第一子层和第二子层，所述第一子层被选择性结合至所述附着表面并具有第一弹性，所述第二子层背向于所述基板结合至所述第一子层并具有小于所述第一弹性的第二弹性。