CN103097988A - 用于可触摸显示屏的触觉键盘 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种用于便携式电子设备的可触摸显示屏的触觉键盘。根据一个示例，所述可触摸显示单元被配置为显示具有多个交互式按键选择器的键盘。多个可触觉构件被连接至所述显示单元，每个可触觉构件被定位为与至少一个按键选择器的边界区域相对应。另外，每个可触觉构件被配置为从所述显示单元的前表面突出，从而产生所述键盘的对应键盘选择器的触觉边界区域。

Description

用于可触摸显示屏的触觉键盘

背景技术

移动计算的出现和流行已经使得便携式电子设备由于它们的紧凑设计和重量轻而成为今日市场上的主流产品。另外，这些便携式电子设备中的许多包括配置为探测用户预期触摸输入的位置和存在的触摸屏显示设备。例如，用户的手指或被动目标（诸如触针），可以进入与触摸屏显示器的物理接触，从而在所述位置登记为输入。另外，一些便携式电子设备包括能够使得并且容易使得字符被用户输入在触摸屏显示屏上的屏幕上虚拟键盘。因为在传统键盘上打字和文本输入是非常普通的，所以这些寻常行为的有效复制对于具有触摸屏功能的便携式电子设备的成功是必不可少的。

附图说明

当结合附图详细描述本发明的特定实施例时，在下文中将更加清晰的理解本发明的特征和优点及其附加的特征和优点，其中：

图1A至图1C是根据本发明的示例的便携式电子设备的三维透视图。

图2是根据本发明的示例的便携式电子设备和虚拟键盘的图形。

图3是根据本发明的示例的便携式电子设备和相关部件的简化框图。

图4A至图4C是根据本发明的示例的便携式电子设备和触觉反馈机制的侧视图。

图5是用于实施根据本发明的示例的便携式电子设备的触觉键盘的处理步骤的流程图。

具体实施方式

本发明的以下的讨论致力于各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可以具体讨论，但是所公开的实施例不应该被理解为或者另外用于限制公开内容的包括权利要求的范围。另外，本领域技术人员将理解，下文描述具有广泛应用，并且任意实施例的讨论仅仅意为那个实施例的示例，并且不意在暗示公开的范围（包括权利要求）被限制在那个实施例中。

通常，当屏幕上键盘（on-screen keyboard）被便携式电子设备的部件激活时，该键盘被简单的显示为显示单元上的图形元件。具体来说，键盘的单个键帽或字符能够被显示为形成键盘图形的元件。除了触摸屏幕显示器的平坦表面之外，由于虚拟键盘和键盘图形的尺寸，许多用户发现有效打字或文本输入是困难且难于应付的。不像物理键盘，这里不存在用于这些一般虚拟键盘的触摸限定区。换句话说，标准虚拟键盘的按键仅仅是二维的，以使用户可以看到该键盘，但是无法实际的感觉或按下单个按键。

本发明的示例提供用于便携式电子设备的触觉屏幕上键盘。具体来说，屏幕上键盘的每个按键包括可触觉边界区域（tactile boundary area），从而产生用于用户操作（即打字）便携式电子设备的可触摸显示屏的触觉反馈机制。使用为按键图形的每个单个按键而配置的触觉边界，产生用于用户快速识别每个按键位置的触觉反馈区域。最终，用户可以更加精确和有效的打字。因此，本发明的示例提供用于可触摸便携式电子设备的触觉反馈机制，进而产生反应更加灵敏的和更加熟悉的用户打字环境。

现在更加详细的参照附图，其中在整个附图中，相同的附图标记识别对应的部分，图1A至图1C是根据本发明的示例的便携式电子设备的三维透视图。如图1A所示，便携式电子设备100包括用于容纳显示单元110的外壳105。在本示例中，便携式电子设备被表示为平板个人电脑并且包括与背表面侧125相对的前表面侧123。图1B描述可转换的笔记本电脑作为根据本发明的示例的便携式电子设备。具体来说，图1B的便携式电子设备100包括具有诸如物理键盘107的输入装置的基座108，以及用于围绕可触摸（touch-enabled）显示单元110的显示屏框架105。触针119可以被用为可触摸显示单元110的输入设备。另外，显示屏框架105被配置为经由铰链枢轴组件113相对于基座108从上部位置向下旋转和折叠。图1C描述根据一个示例的在正常工作环境中的便携式电子设备100。如这里所示，现在便携式电子设备工作在键盘模式，其中虚拟屏幕上键盘115被激活在可触摸显示单元110上。当工作在键盘模式时，用户102能够经由虚拟键盘115在显示单元110的前表面侧123上直接打字。

图2是根据本发明的示例的便携式电子设备和虚拟键盘的图形。如这里所示，便携式电子设备200包括用于容纳配置为显示图形和数字介质的可触摸视频显示单元208的外壳205。具体来说，显示单元208是配置为探测用户的屏幕上触摸的存在和位置的柔性触摸屏显示器，并且可以包括电阻触摸屏面板、电容触摸屏面板、红外触摸屏面板等。触摸屏显示单元208被配置为显示用于向用户提供交互式图形的图形用户界面，同时还被配置为探测用户的物理触摸。另外，触摸屏显示单元可以被配置为探测鼠标，其中诸如手指或触针的目标不是物理的触摸显示设备，但是紧靠着。另外，显示单元具有柔性前表面从而允许可触觉构件从其上突出。

在本示例中，便携式电子设备200处于键盘模式以使图形用户界面的顶部210a显示图像或图形，同时下部210b显示包括多个单个按键或形成键盘图形的按键选择器的虚拟键盘215。如这里所示，虚拟键盘是包括诸如例如文字数字式字符217a-217f的键盘选择器216a-216d的行的标准QWERTY键盘。虚拟键盘215还可以包括数字字符、标点字符、命令字符、符号等。另外，虚拟键盘的每个按键选择器包括由位于显示单元背侧上的多个电子构件产生的触觉边界区域219a-219f。触觉边界区域219a-219f通过可触觉构件产生并表示每个单个按键选择器217a-217f的轮廓，从而允许用户容易的识别虚拟键盘215的每个按键选择器。

图3是根据本发明的示例的便携式电子设备的简化框图。如本示例所示，系统300包括连接至显示单元312的处理单元316、图形用户界面320、可触觉构件（tractable member）314和计算机可读存储介质322。处理器316是配置为执行程序指令的中央处理单元。显示单元312是配置为显示图像电子可视显示屏或触控式显示屏，而图形用户界面320能够实现用户和计算系统300之间的互动。存储介质322是易失性存储器（例如随机存取存储器）、非易失性存储器（例如硬盘驱动器、只读存储器、只读光盘存储器、闪存等），或其组合。另外，存储介质324包括能够被处理单元316执行的软件324并且当软件324被执行时，使得处理单元316执行这里所述的某个功能或所有功能。

根据本发明的一个示例，可触觉构件314包括配置为一旦经由电连接330从处理单元接收电压就相对于显示单元向外延伸或垂直上升的电活性聚合物导电板。可触觉构件314可以是配置为一旦被电场激励或机械激励就改变尺寸和形状的任何材料、执行机构、传感器等。在一个示例中，每个可触觉构件被形成为对应于虚拟键盘的每个键盘选择器的边界区域。可替代的，可以形成仅仅用于虚拟键盘的单个按键、两个或多个按键但不是全部、或者仅仅用于虚拟键盘的部分的形成虚拟边界区域的可触觉构件。

图4A至图4C是根据本发明的示例的便携式电子设备和触摸反馈原理的侧视图。根据一个示例，诸如电活性聚合物的可触觉构件415a-415d的行被粘附在显示单元410的内侧423（与前表面侧420相反）。当处理单元指示便携式电子设备400是在键盘模式下工作时，电压被释放到多个可触觉构件415-415d，从而使得与按键图形的每个单个按键选择器相关的边界突出显示单元410的前表面420，如图4B所示。如上提及，显示单元具有柔性前表面，从而允许可触觉构件在对应位置处突出并产生轻度升高。这样，环绕屏幕上键盘的每个按键选择器产生触觉边界区域，进而允许用户物理的感觉并看到虚拟键盘。当便携式电子设备从键盘模式被转换至标准模式或显示模式时，处理单元停止将电压供给至多个电子构件415a-415d，从而使得按键选择器的边界回到便携式电子设备中并且产生齐平显示表面420，如图4C所示。

图5是用于实施根据本发明的示例的便携式电子设备的触觉反馈机制的处理步骤的流程图。在步骤502中，处理单元接收图形用户界面的请求以工作在键盘模式下从而显示虚拟屏幕上键盘。当便携式电子设备被保持在某个方向（例如横向）上时，或者一旦用户经由便携式电子设备上的物理按钮、图形用户界面上的菜单选项等手动激活时，这个请求可以被自动形成。此后，在步骤504中，处理器通过提供电压至连接到显示单元的可触觉构件来激活每个按键选择器的触觉边界区域。最终，电压的提供使得可触觉构件（例如电活性聚合物）改变尺寸并相对于柔性显示单元在垂直方向上向外突出。最终，用户可以感觉虚拟键盘的按键边界区域，此处可触觉构件已经从柔性显示屏的前表面突出。

在步骤506中，处理单元确定触摸输入是否是从操作用户接收。触摸输入可以是用户的手指或物理触摸诸如虚拟键盘的单个按键选择器的图形用户界面的目标的触针。如果触摸输入被接收在虚拟键盘上，则在步骤508中，处理单元基于触摸输入的位置确定目标按键选择器。一旦确定了触摸输入的精确位置，则在步骤510中，处理单元将与按键选择器有关的字符登记为预期触摸输入。例如，如果用户在虚拟键盘上物理按下字符“R”，则处理单元登记并在与显示单元相关联的图形用户界面上输出字母“R”。另一方面，如果触摸输入未被接收，则在步骤512中，处理单元确定图形用户界面是否应该从键盘模式转换至标准显示模式。再次，这个确定可以基于便携式电子设备的方向（例如从横向转换到纵向）或者一旦用户经由物理按钮、菜单选项或类似方法的手动激活而自动的产生。一旦转换至显示模式，则处理单元停止将电压提供至可触觉构件（例如电活性聚合物），从而通过使得可触觉构件回到未激活状态和较小的原始尺寸来禁用虚拟键盘的触觉边界区域。

本发明的示例提供用于便携式电子设备的可触摸显示屏的触觉虚拟键盘。根据一个示例，诸如电活性聚合物的可触觉构件被安装在显示单元的背侧上，以使每个可触觉构件对应于虚拟键盘的每个字母或符号的轮廓（即边界区域）。当在键盘模式下时，来自连接至可触觉构件的处理单元的电压使得按键选择器的边界区域激活。具体来说，环绕虚拟键盘的每个按键的边界将被升起，从而给用户触觉反馈，即用户能够感觉单个按键在哪里开启或终止。

另外，本发明的示例提供一些优点。触觉边界区域允许操作用户看和擦键盘的物理屏幕上边界。这样，这个结构产生按键图形的单个的边界并且允许用户容易的定位和感知按键。这将有利于更有效的文本输入，因为这给了用户像在外设键盘上一样使用物理按钮打字的效果。另外，通过利用嵌入设备的电活性材料，这些触觉边界能够相应的升高，并且当虚拟键盘未被使用时，显示屏的前表面立刻返回到平稳或齐平状态。

另外，当本发明已经被结合示例性实施例描述时，本领域技术人员将会认识到许多修改是可能的。例如，尽管示例性实施例描述笔记本电脑和平板电脑作为便携式电子设备，然而本发明并不限于此。例如，便携式电子设备可以是上网本、单体计算机、智能手机或配置有可触摸显示屏的任何其他电子设备。

另外，虚拟键盘和可触觉构件可以被定为在相对于如这里所述的显示屏的下半部分的对应于显示单元的各个位置。例如，虚拟键盘和对应的电边界区域可以被设置在显示屏的上半部上或在显示屏的中心区域。因此，尽管本申请已经结合示例性实施例而描述，但是可以理解的是，本发明意在覆盖以下权利要求的范围中的所有的修改和等同物。

Claims (15)

1.一种便携式电子设备，包括：

显示单元，具有可触摸表面并且被配置为显示屏幕上键盘，其中所述屏幕上键盘包括多个交互式按键选择器；以及

多个可触觉构件，连接至所述显示单元，其中每个可触觉构件被定位为与所述屏幕上键盘的至少一个按键选择器的边界区域相对应，

其中每个可触觉构件被配置为从所述显示单元的前表面突出，从而产生所述屏幕上键盘的对应按键选择器的触觉边界区域。

2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，进一步包括：

连接至所述显示单元的处理器，其中所述处理器被配置为将所述显示单元从显示模式转换至键盘模式，以经由所述屏幕上键盘从用户接收排字输入。

3.根据权利要求2所述的便携式电子设备，进一步包括：

图形用户界面，连接至所述处理单元并且被配置为在所述显示单元的所述前表面上提供触摸激活目标。

4.根据权利要求3所述的便携式电子设备，其中当在所述显示模式下时，所述图形用户界面被配置为在所述显示单元上显示第一可视图像。

5.根据权利要求4所述的便携式电子设备，其中当在所述键盘模式下时，所述图形用户界面的第一部分被分配为显示所述第一可视图像，并且所述图形用户界面的第二部分被分配为显示所述屏幕上键盘。

6.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述多个可触觉构件包括安装在所述显示单元的内侧上的电活性聚合物导电板。

7.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中当所述便携式电子设备处于所述键盘模式下时，每个电活性聚合物从所述处理器接收电压以激活并从所述显示单元的所述前表面突出。

8.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述屏幕上键盘是QWERTY格式键盘。

9.一种用于与便携式电子设备交互的方法，所述便携式电子设备包括可触摸显示单元和处理器，所述方法包括：

接收在键盘模式下工作的请求，其中所述键盘模式包括与字符相关的多个交互式按键选择器，以及

激活多个可触觉构件中的至少一个可触觉构件，其中每个可触觉构件与所述虚拟键盘的每个按键选择器的边界相对应并且被配置为从显示单元突出，从而产生对应按键选择器的触觉边界区域。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

经由虚拟键盘从用户接收触摸输入；

基于所接收的触摸输入确定目标按键选择器。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将所述触摸输入登记为与所述目标按键选择器相关联的字符。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

从键盘模式转换至显示模式；以及

当在显示模式下时，禁用所述多个可触觉构件。

13.根据权利要求9所述的方法，其中从显示模式转换至键盘模式包括：

将所述显示单元的可视区域划分为第一部分和第二部分，其中所述可视区域的所述第一部分包括第一可视图像，并且所述可视区域的所述第二部分包括所述虚拟键盘。

14.一种具有存储的可执行指令的计算机可读存储介质，当所述可执行指令被处理器执行时，使得所述处理器：

显示屏幕上键盘以从用户接收排字触摸输入，其中所述屏幕上键盘包括多个按键选择器；

激活多个可触觉构件中的至少一个可触觉构件，其中每个可触觉构件与所述屏幕上键盘的每个按键选择器的边界相对应并且被配置为从显示单元突出，从而产生对应按键选择器的触觉边界区域。

15.根据权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中所述可执行指令进一步使得所述处理器：

经由虚拟键盘从用户接收触摸输入；

基于所接收的触摸输入确定目标按键选择器。

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