Elemento rentable para sensor y actuador piezoeléctricos combinados en realización de pantalla táctil sólida y pequeña y método de funcionamiento de la misma.

Un dispositivo (15) que comprende:

un elemento piezoeléctrico (23) que comprende un material piezoeléctrico,

comprendiendo el elemento piezoeléctrico:

un actuador piezoeléctrico (13); y

al menos un sensor piezoeléctrico (11) caracterizado por que el al menos un sensor está aislado eléctricamente de dicho actuador piezoeléctrico, y

en el que el actuador piezoeléctrico está acoplado estructuralmente a el al menos un sensor piezoeléctrico a través un electrodo común (19').

Elemento rentable para sensor y actuador piezoeléctricos combinados en realización de pantalla táctil sólida y pequeña y método de funcionamiento de la misma

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a un sensor y un actuador piezoeléctricos combinados para su uso con dispositivos de visualización.

Antecedentes

Una pantalla táctil es un monitor, basado habitualmente o bien en una tecnología de pantalla de cristal líquido (LCD) o en una tecnología de tubo de rayos catódicos (CRT), que acepta una entrada de pantalla directa. La capacidad de aceptar una entrada de pantalla se facilita por un dispositivo externo, tal como un lápiz óptico o un dispositivo interno, tal como una superposición y un controlador táctiles, que retransmite las coordenadas X, Y de una interacción de pantalla a un ordenador que controla la pantalla.

Los monitores y las pantallas de pantalla táctil LCD resistiva cuentan con una superposición táctil, compuesta de una capa superior flexible y una capa inferior rígida separadas por unos puntos aislantes, unida a un controlador de pantalla táctil. Habitualmente, la superficie interior de cada una de las dos capas está recubierta con un recubrimiento de óxido metálico transparente (ITO) que facilita un gradiente a través de cada capa cuando se aplica la tensión. Al presionarse la lámina superior flexible, se crea un contacto eléctrico entre las capas resistivas, produciendo un cierre de interruptor en el circuito. Los componentes electrónicos de control acoplados a la superposición alternan la tensión entre las capas y hacen pasar las coordenadas táctiles X e Y resultantes al controlador de pantalla táctil. A continuación, se pasan los datos del controlador de pantalla táctil al sistema operativo del ordenador para su procesamiento.

La tecnología de pantalla táctil resistiva posee muchas ventajas sobre otras tecnologías de pantalla táctil alternativas, tales como la de onda acústica, la capacitiva, la de formación de imágenes de campo próximo, y la de infrarrojos. Al ser muy duraderas, las pantallas táctiles resistivas son menos susceptibles a los contaminantes que pueden influir negativamente en las pantallas táctiles de onda acústica. Además, las pantallas táctiles resistivas son menos sensibles a los efectos de los arañazos que pueden volver inoperantes las pantallas táctiles resistivas. Para las aplicaciones Industriales, las pantallas táctiles resistivas son más rentables que las pantallas táctiles de formación de Imágenes de campo próximo.

Cada vez es más habitual que los dispositivos electrónicos portátiles hagan uso de la tecnología de pantalla táctil cuando se proporciona una pantalla. En tales casos, un usuario presiona habitualmente sobre la pantalla, tal como con un dedo u otro instrumento, para introducir datos de entrada o hacer una selección de entre los datos visualizados en la pantalla táctil. La tecnología de pantalla táctil resistiva se usa a menudo para determinar la posición de los dedos en la pantalla. La tecnología de posición de dedos capacitiva se utiliza cada vez más, pero requiere una calibración precisa para distinguir entre una condición de "dedo en el pantalla" y un suceso de "clic". En cualquier caso, se requiere una cualidad táctil activa para una experiencia de usuario adecuada. Por "cualidad táctil activa", se entiende que la pantalla proporciona retroalimentación táctil a un usuario para transmitir información relacionada con la entrada o la selección de datos. La ausencia de tal respuesta táctil, puede dificultar que un usuario determine si el dispositivo ha registrado una entrada o selección prevista.

Los métodos tradicionales para proporcionar retroalimentación táctil incluyen la construcción física de teclas de entrada para proporcionar un "clic" tras un acoplamiento con éxito, así como elementos piezoeléctricos para proporcionar una fuerza o vibración de retorno en el caso de que se pulse con éxito una tecla. Cuando se combinan, es habitual que las pantallas táctiles y los elementos de retroalimentación táctil formen sistemas separados, pero complementarios.

Los requisitos para implementar un pantalla táctil y una retroalimentación táctil activa separada en dispositivos electrónicos móviles son a menudo demasiado exigentes cuando se emplean las soluciones tradicionales. Por ejemplo, la presencia de una capa de retroalimentación táctil puede añadir un tamaño excesivo a una pantalla pequeña. Otro inconveniente asociado con las pantallas táctiles tradicionales es la degradación de la salida visual de la pantalla debido a la adición de las capas resistivas que forman el sensor táctil.

Por lo tanto, existe una necesidad de un sistema que proporcione tanto una capacidad de entrada de pantalla táctil como una retroalimentación táctil que sea compacto y que sea compatible con los dispositivos de visualización de las plataformas móviles.

El documento US2005/0134574 describe un dispositivo que comprende unos transductores piezoeléctricos que pueden fijarse a una superficie de una placa y usarse para detectar vibraciones provocadas o afectadas por contactos en la placa para determinar la información relacionada con los contactos, tal como la posición de contacto.

El documento EP1544720 describe un dispositivo que incluye una unidad de visualización de imágenes; un panel táctil con el que un usuario realiza una entrada táctil; un dispositivo de generación de vibraciones, que puede ser un actuador piezoeléctrico bimorfo, dispuesto en la unidad de visualización de imágenes y que retroalimenta, para el usuario, diversos tipos de sensaciones táctiles. En una realización, el dispositivo de generación de vibraciones también puede usarse para determinar la fuerza de una entrada táctil.

El documento US2002/144886 describe un interruptor táctil de un teclado en el que puede proporcionarse retroalimentación táctil al usuario. Con este fin, se proporciona un elemento piezocerámlco. En una realización, el elemento piezocerámlco también se usa para detectar una entrada táctil.

Sumario de las realizaciones preferidas

La invención se define por las reivindicaciones.

La presente memoria descriptiva describe un dispositivo que incluye un actuador piezoeléctrico que comprende un material piezoeléctrico, y al menos un sensor piezoeléctrico formado del material piezoeléctrico y aislado eléctricamente del actuador piezoeléctrico, y en el que el actuador piezoeléctrico y el sensor piezoeléctrico comprenden una extensión generalmente rectangular.

La presente memoria descriptiva también describe un dispositivo móvil que Incluye un dispositivo de sensor/actuador que tiene unos lados primero y segundo que incluye un actuador piezoeléctrico formado de un material piezoeléctrico, y al menos un sensor piezoeléctrico formado del material piezoeléctrico y aislado eléctricamente del actuador piezoeléctrico, una pantalla que tiene unos lados primero y segundo, estando el primer lado de la pantalla localizado en oposición al primer lado del dispositivo de sensor/actuador, y un procesador acoplado al actuador piezoeléctrico y el al menos un sensor piezoeléctrico, en el que tanto el dispositivo de sensor/actuador como la pantalla forman una extensión generalmente rectangular.

La presente memoria descriptiva también describe un método que incluye proporcionar un dispositivo de sensor/actuador que tiene unos lados primero y segundo que incluye un actuador piezoeléctrico formado de un material piezoeléctrico, y al menos un sensor piezoeléctrico formado del material piezoeléctrico y aislado eléctricamente del actuador piezoeléctrico, proporcionar una pantalla que tiene unos lados primero y segundo, estando el primer lado de la pantalla localizado en oposición al primer lado del dispositivo de sensor/actuador, en el que tanto el dispositivo de sensor/actuador como la pantalla forman una extensión generalmente rectangular, detectar una activación del al menos un sensor piezoeléctrico en respuesta a una fuerza aplicada a la pantalla, y poner en funcionamiento el actuador piezoeléctrico para proporcionar una retroalimentación táctil en respuesta a la activación del sensor piezoeléctrico.

La presente memoria descriptiva también describe un programa de instrucciones legibles por máquina, incorporado de manera tangible en un medio de soporte de información y ejecutable por un procesador digital, que realiza acciones dirigidas a interactuar con un dispositivo de sensor/actuador, comprendiendo las acciones recibir una señal de entrada indicativa de una presión aplicada a al menos un sensor piezoeléctrico formado de un material piezoeléctrico, estando el al menos un sensor piezoeléctrico... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (15) que comprende:

un elemento piezoeléctrico (23) que comprende un material piezoeléctrico, comprendiendo el elemento piezoeléctrico:

un actuador piezoeléctrico (13); y

al menos un sensor piezoeléctrico (11) caracterizado por que el al menos un sensor está aislado eléctricamente de dicho actuador piezoeléctrico, y

en el que el actuador piezoeléctrico está acoplado estructuralmente a el al menos un sensor piezoeléctrico a través un electrodo común (19').

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho elemento piezoeléctrico tiene una extensión generalmente rectangular.

3. El dispositivo de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en el que dicho material piezoeléctrico tiene un espesor de entre 0,3 mm y 0,7 mm aproximadamente.

4. Un dispositivo móvil que comprende:

un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, siendo el dispositivo un dispositivo de sensor/actuador que tiene un primer lado y un segundo lado;

una pantalla (17) que tiene un primer lado y un segundo lado, estando dicho primer lado de dicha pantalla

situado en oposición a dicho primer lado de dicho dispositivo de sensor/actuador; y

un procesador (33) acoplado a dicho actuador piezoeléctrico y a dicho al menos un sensor piezoeléctrico.

5. El dispositivo móvil de la reivindicación 4, que comprende un dispositivo de medición de potencial diferencial (31) acoplado a dicho al menos un sensor piezoeléctrico y a dicho procesador.

6. El dispositivo móvil de la reivindicación 4 o de la reivindicación 5, que comprende una bomba de tensión acoplada a dicho actuador piezoeléctrico y a dicho procesador.

7. El dispositivo móvil de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, que comprende una memoria (39) acoplada a dicho procesador y que almacena un valor umbral.

8. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un sensor piezoeléctrico está situado cerca de una periferia de dicho actuador piezoeléctrico.

9. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de dichos sensores piezoeléctricos está situado en una de entre una pluralidad de esquinas de dicho actuador piezoeléctrico.

10. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un sensor piezoeléctrico y dicho actuador piezoeléctrico son coplanarios.

11. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho material piezoeléctrico comprende un material piezoeléctrico bimorfo.

12. El dispositivo de la reivindicación 11, en el que dicho material piezoeléctrico bimorfo comprende un material piezoeléctrico paralelo.

13. Un dispositivo que comprende:

un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, siendo el dispositivo un dispositivo de sensor/actuador que tiene un primer lado y un segundo lado;

una pantalla (17) que tiene un primer lado y un segundo lado, estando dicho primer lado de dicha pantalla situado en oposición a dicho primer lado de dicho dispositivo de sensor/actuador;

medios (31, 33, 39) para detectar una activación de dicho al menos un sensor piezoeléctrico en respuesta a una fuerza aplicada a dicha pantalla; y

medios (33, 35) para poner en funcionamiento dicho actuador piezoeléctrico a fin de proporcionar una retroalimentación táctil en respuesta a dicha activación de dicho sensor piezoeléctrico.

14. El dispositivo de la reivindicación 13 en el que dichos medios para la detección comprenden un procesador (33) acoplado a una memoria (39) y un dispositivo de medición de potencial diferencial (31), estando dicho dispositivo de medición de potencial diferencial acoplado a dicho al menos un sensor piezoeléctrico.

15. El dispositivo de la reivindicación 13 o de la reivindicación 14, en el que dichos medios de puesta en funcionamiento comprenden una bomba de tensión (35) acoplada a dicho actuador piezoeléctrico y un procesador (33).

16. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7 y 13 a 15 o de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, a menos que sea dependiente de la reivindicación 1, en el que tanto dicho dispositivo de sensor/actuador como dicha pantalla tienen una extensión generalmente rectangular.

17. Un método que comprende:

proporcionar un dispositivo de sensor/actuador (15) que tiene un primer lado y un segundo lado, que comprende:

un elemento piezoeléctrico (23) que comprende un material piezoeléctrico, comprendiendo el elemento piezoeléctrico:

un actuador piezoeléctrico (13); y

al menos un sensor piezoeléctrico (11) que está aislado eléctricamente de dicho actuador piezoeléctrico, en donde el actuador piezoeléctrico está acoplado estructuralmente a el al menos un sensor piezoeléctrico a través de un electrodo común (19');

proporcionar una pantalla (17) que tiene un primer lado y un segundo lado, estando dicho primer lado de dicha pantalla situado en oposición a dicho primer lado de dicho dispositivo de sensor/actuador;

detectar una activación de dicho al menos un sensor piezoeléctrico en respuesta a una fuerza aplicada a dicha pantalla; y

poner en funcionamiento dicho actuador piezoeléctrico para proporcionar una retroalimentación táctil en respuesta a dicha activación de dicho sensor piezoeléctrico.

18. El método de la reivindicación 17, en el que tanto dicho dispositivo de sensor/actuador como dicha pantalla tienen una extensión generalmente rectangular.

19. El método de las reivindicaciones 17 o 18, en el que dicha detección comprende la medición de un potencial eléctrico diferencial a través de dicho al menos un sensor piezoeléctrico.

20. El método de la reivindicación 19, en el que dicha medición comprende la utilización de un dispositivo de medición de potencial diferencial (31).

21. El método de la reivindicación 19 o de la reivindicación 20, en el que dicha detección comprende, además, la comparación de dicho potencial eléctrico diferencial con un valor umbral.

22. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, en el que dicha puesta en funcionamiento comprende la aplicación de una tensión a dicho actuador.

23. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, en el que dicha puesta en funcionamiento comprende la aplicación de una pluralidad de tensiones a dicho actuador.