CN102043466B - 触觉反馈设备和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触觉反馈设备和电子设备。该触觉反馈设备，包括：触觉设备，该触觉设备接收施加到其上的接触压力；以及致动器，该致动器提供到触觉设备，并且根据与触觉设备的接触压力的变化来被激发，以产生振动。

Description

触觉反馈设备和电子设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月12日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2009-0096964的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种触觉反馈设备和电子设备。

背景技术

最近，根据期望以更简单的方式使用电子电器的用户需求，允许通过触摸(接触)操作而在电子设备(或家用电器)中进行输入操作的触摸型设备的使用很常见。

当前，除了促进通过触摸来执行输入操作的构思，触觉反馈设备还遵循这样的构思，即，提供直观的用户界面体验以及使接触反馈的类型多样化。

触觉反馈设备具有很多优点：它可以节省空间、实现操作上的改进和简化、允许对规范做简单地变化、具有高水平的用户识别以及与IT设备具有良好的交互工作性(interworkability)。

由于这些优点，因此在家用计算机、交通提示发布设备、公共信息服务、医疗设备、移动通信目的等之中使用的电子设备中普通采用触觉反馈设备。

一般而言，现有技术的电子设备使用振动马达来实现触觉功能。振动马达被设计成使整个电子设备主体振动，因此为了增加振动力，必须增大主要主体(mass body)的大小。

此外，振动马达具有其他问题：其增加了单位成本、必须安装在电子设备的有限内部空间中，并且因为其被设计成使整个电子设备振动，因此在功率消耗方面是效率低的。

此外，随着近来用户界面的改进和电子设备功能变得多样化和复杂，简单地设计成使整个电子设备振动的振动马达不能满足实现根据多样化功能的各种类型的反馈。

发明内容

本发明的一方面提供了一种触觉反馈致动器、包括触觉反馈致动器的触觉反馈设备和电子设备，所述触觉反馈致动器包括振动板和致动器，所述振动板附着到实现触觉功能的触觉设备以传送振动，所述致动器将振动施加到振动板。

本发明的另一方面提供了一种触觉反馈设备和电子设备，所述触觉反馈设备包括在触觉设备中心部设置的致动器，所述触觉设备实现触觉功能以增强振动效率。

本发明的另一方面提供了一种触觉反馈设备和电子设备，所述触觉反馈设备提供用于触觉设备和触觉反馈致动器的最佳接合条件，所述触觉设备实现触觉功能以产生稳定的振动量。

根据本发明的一方面，提供了一种触觉反馈设备，包括：触觉设备，所述触觉设备接收施加到该触觉设备的接触压力；以及致动器，所述致动器提供给触觉设备，并且致动器根据与触觉设备的接触压力的变化而被激发，以产生振动。

致动器可以设置在触觉设备的中心部处。

致动器可以设置在触觉设备的长度方向上的边缘部的中心部处。

设置有致动器的中心部可以位于从触觉设备的一个端部到另一端部的触觉设备总长度的20％至80％范围内。

致动器可以是压电致动器或聚合物致动器。

触觉反馈设备可以进一步包括：振动板，所述振动板插入在触觉设备与致动器之间，并且将由致动器产生的振动传送到触觉设备。

振动板包括：多个分支线，所述多个分支线从触觉设备的长度方向上的边缘部形成，并且分支线可以由缝分开。

致动器可以附着到分支线上并且被相对于分支线水平地设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括：壳体，所述壳体具有在其中形成的内部空间；显示面板，所述显示面板被容纳设置在壳体之内；以及致动器，所述致动器根据与显示面板的接触压力的变化而被激发，以产生振动，其中致动器设置在显示面板的中心部处。

致动器可以设置在显示面板的长度方向上的边缘部处。

设置有致动器的中心部可以位于从显示面板的一个端部到另一端部的显示面板总长度的20％至80％范围内。

电子设备可以进一步包括：振动板，所述振动板插入在触觉设备与致动器之间，并且将由致动器产生的振动传送到触觉设备。

振动板包括：多个分支线，所述多个分支线从显示面板的长度方向上的边缘部形成，并且分支线可以由缝分开。

致动器可以附着在分支线上并且被相对于所述分支线平行地水平设置。

致动器可以是压电致动器或聚合物致动器。

压电致动器可以是陶瓷堆叠体，所述陶瓷堆叠体包括陶瓷层和在陶瓷层之间插入的电极，并且可以在相同的方向上形成陶瓷层的极化(或分极(polling))。

附图说明

从下面结合附图所进行的详细描述，使得更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点。

图1是根据本发明的示例性实施例的移动通信终端或电子设备的分解透视图；

图2是示意性地示出在根据本发明示例性实施例的移动通信终端壳体中安装的触觉反馈设备的透视图；

图3是示意性地示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈设备的透视图；

图4(a)和4(b)是示出根据本发明示例性实施例的具有不同长度的触觉反馈致动器的致动器和振动板的侧视图；

图5(a)和5(b)是图4(b)一部分的放大截面图，示意性地示出触觉反馈致动器的操作形状；

图6是示出在图4(a)和4(b)的触觉反馈致动器的位移量相对于振动频率的图；

图7(a)和7(b)是示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器的致动器的设置位置变化的示意性透视图；

图8是用于说明根据本发明示范性实施例的致动器的设置位置的侧视图；

图9是示出在图7(a)和7(b)的触觉反馈致动器的位移量相对于振动频率的图；

图10是示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈设备的接合的示意性截面图；以及

图11是示出根据本发明示例性实施例的根据在触觉反馈设备中使用的接合材料的类型所测量到的触觉反馈致动器的位移量相对于振动频率的图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实现，并且不应当被解释为受限于本文阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本公开更加完整和彻底，并将把本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。在附图中，为了简洁，可能夸大了形状和尺寸，并且同一附图标记将从始至终指代相同或类似的组件。

现在将参照图1至11来描述根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器、以及触觉反馈设备和具有触觉反馈致动器的电子设备。

[电子设备]

图1是根据本发明的示例性实施例的移动通信终端、电子设备的分解透视图。图2是示意性地示出在根据本发明示例性实施例的移动通信终端的壳体中安装的触觉反馈设备的透视图。图3是示意性地示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈设备的透视图。

在以下的描述中，移动通信终端10将被作为根据本发明示例性实施例的电子设备，但是并不受限于此，电子设备还可以适用于一般的触觉设备，该触觉设备根据用户与诸如各种OA设备、医疗设备、移动通信终端、交通提示发布设备等设备的接触来产生振动的变化。

现在将详细描述作为电子设备的移动通信终端10。

参照图1至图3，根据本发明示例性实施例的电子设备，即，移动通信终端10，可以包括壳体12和14、显示面板22、致动器60以及振动板40。

壳体12和14可以包括前壳体12和后壳体14。前壳体12和后壳体14可以耦合，以在两者之间形成内部空间。

用作触觉设备20的显示面板22以及能够驱动触觉反馈致动器30的电路板(未示出)能够安装在内部空间中。

此处，需要振动的机构(即，触觉设备20)是需要对外部接触压力作出反应的移动通信终端10的内部元件。

除了移动通信终端10的显示面板22以外，触觉设备20还可以是输入设备、OA设备、自动贩卖机、床、卡、驱动设备、票据等。

在根据本示例性实施例的电子设备，即，移动通信终端10中，采用提供图像的显示面板22作为触觉设备20。也就是说，当接触压力根据施加到显示面板22的接触而变化时，显示面板22对该接触做出触觉上的反应。

为了允许显示面板22做出触觉上的反应，致动器60必须产生振动。以下将描述致动器60的基本振动产生原理。

振动板40可以将从致动器60产生的振动传送到显示面板22。致动器60可以直接附着到显示面板22以使显示面板22振动，但是能够根据需要选择性地使用致动器60，以减小由振动造成的影响或使振动放大。

也就是说，可以用注模冲击减轻材料来制造振动板40；然而，本发明不意图受限于此。此外，振动板40的厚度可以考虑与致动器60的相互作用而进行调整。实验示出在振动板40的厚度小于0.2mm时，振动快速地增加，因此可以根据振动范围的需求来适当地选择振动板40的厚度。

现在将详细描述触觉反馈致动器30和触觉设备。以下描述的触觉反馈致动器和触觉设备的详细特性完全可以应用于本发明的电子设备。

[触觉反馈致动器和触觉反馈设备]

根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器30可以包括振动板40和致动器60。此外，触觉反馈设备50可以包括被施加了接触压力的触觉设备20以及使触觉设备20振动的触觉反馈致动器30。

此处，触觉反馈设备50的振动板40可以是可选的。

以上针对移动终端10详细描述了振动板40，并且振动板40可以沿着构成触觉设备20的构造的边缘来附着。

也就是说，如图3所示，振动板40可以形成为薄条带，并且沿着显示面板22的矩形形状中的边缘来设置。

此处，假定将矩形显示面板22的较长边限定为长度方向，而将较短边限定为宽度方向。

具体而言，振动板40在显示面板22、触觉设备20长度方向上的边缘部处可以具有多个分支线42和44，并且在多个分支线42和44之间可以形成缝43。分支线42和44可以具有大致相同的宽度，并且具有与分支线42和44的宽度几乎相同宽度的条形致动器60可以附着成设置在分支线42和44上。在该情况下，可以相对于分支线42和44平行设置致动器60。

可以将致动器构造为压电致动器或聚合物致动器，以便根据触觉设备20的接触压力的变化来被激发，以产生振动。

同时，在确定触觉设备20的振动量时，致动器60的长度和振动板40的长度以及致动器60在触觉设备20处的设置位置是重要的因素。

现在将详细描述根据致动器60的长度和振动板40的长度的振动量变化。

图4(a)和4(b)是示出根据本发明示例性实施例的具有不同长度的触觉反馈致动器的致动器和振动板的侧视图。图5(a)和5(b)是图4(b)的一部分的放大截面图，示意性地示出触觉反馈致动器的操作形状。图6是示出在图4(a)和4(b)的触觉反馈致动器的位移量相对于振动频率的图。

图4(a)示出其中振动板40的长度和致动器60的长度相等的示例性实施例，并且图4(b)示出其中振动板40比致动器60长的示例性实施例。

此处，测量触觉设备20的位移量(μm)，该位移量是基于通过使用压电致动器作为致动器60而产生的振动的数目。

如图5(a)和5(b)所示，压电致动器60是陶瓷堆叠体，该陶瓷堆叠体是通过在用银(Ag)或其他杂质制成的电极63的两侧上堆叠陶瓷层62和64而形成的，并且在相同的方向上形成陶瓷层62和64的分极(polling)(或极化)。

由于在相同的方向上形成陶瓷层62和64的分极，因此当与在相反的方向上形成分极的情形相比较时振动量增加，因此根据振动范围的需求，可以适当地选择振动量。

当在相同的方向上形成陶瓷层62和64的分极的状态中将压力施加到压电致动器时，致动器60在长度方向上位移，而振动板40不位移。

由于这个原因，当致动器60在长度方向上位移时，触觉设备20上下振动。

图6(a)和6(b)是在增加根据图4(a)和4(b)示例性实施例的振动频率时通过测量触觉设备20的垂直位移量所获得的结果图。

参照图6(a)和6(b)，注意到的是，图4(a)的实施例中的位移量大于图4(b)的位移量。

因此，根据电子设备的振动要求范围，能够适当选择要采用的振动板40的长度和致动器60的长度。

在下文中，将详细描述根据在触觉设备20处致动器60的设置位置的触觉设备20的振动量。

图7(a)和7(b)是示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器的致动器的变化的设置位置的示意性透视图。图8是用于说明根据本发明的示范性实施例的致动器的设置位置的侧视图。图9是示出在图7(a)和7(b)的触觉反馈致动器的位移量相对于振动频率的图。

图7(a)示出其中致动器60在显示面板22(即触觉设备20)的长度方向上以行对准的示例性实施例，而图7(b)示出其中致动器60在显示面板22的中心部处居中地设置成平行的示例性实施例。

此处，显示面板22的中心部可以是基于整个显示面板22在宽度方向上的中心部，或者可以是在长度方向的中心部(C)。

参考图8，可以将致动器60所对准的中心部(C)设定为显示面板总长度(即，从显示面板20的一个端部到另一端部)的20％至80％范围内。为了方便，将其余部分设定为边缘部(E)。

同时，根据所需要的电子设备的振动范围，可以选择性采用振动板40。

图9是示出本发明示例性实施例中在通过施加接触压力来增加振动频率时通过测量触觉设备20的垂直位移量所获得的结果图。

参照图9，注意到，在显示面板22中心部设置的致动器60的位移随着振动频率的增加以几何级数比率增加。

因此，根据电子设备的振动要求范围，在触觉设备20中能够适当地选择性地采用致动器60的设置位置。

现在将描述其中用于触觉设备20和振动板40的粘合剂以及振动板40和致动器60的粘合剂根据位移因素而变化的示例性实施例。

图10是示出根据本发明的示例性实施例的触觉反馈设备的接合的示意性截面图。图11是示出根据用于根据本发明示例性实施例的用于触觉反馈设备的多种类型接合材料所测量到的触觉反馈致动器的位移量相对于振动频率的图。

参照图10，厌氧性粘合剂25用作用于触觉设备20和振动板40的粘合剂，以及热固性粘合剂45作用振动板40和致动器60的粘合剂。

厌氧性粘合剂25具有的特性使得它能够阻隔空气、是干净的、并抵抗振动的影响。在此，厌氧性粘合剂25可以是UV粘合剂。

因而，为了适当地尽可能多地传送振动而不在触觉设备20上引起位移，能够选择厌氧性粘合剂25，因为在与由橡胶材料制成的粘合剂相比较时其可以有效地传送振动。

同时，振动板40和致动器60需要使用热固性粘合剂45，所述热固性粘合剂45能够保持变化硬度，并且在与传送或振动相比时具有更大的粘合强度。

图11示出根据使用厌氧性粘合剂25和热固性粘合剂45所测量到的振动次数变化所造成的位移量的图。注意到，厌氧性粘合剂25示出根据振动频率的增加，振动量也显著增加，而热固性粘合剂45示出牢固的固定，尽管根据振动频率的增加，振动量没有大的增加。

如以上描述的，根据触觉反馈致动器以及具有触觉反馈致动器的触觉反馈设备和电子设备，当与采用振动马达的电子设备相比较时，该电子设备的尺寸能够减小，并且能够增强该电子设备的内部空间的使用。

另外，由于根据电子设备要求的振动范围，能够变化地选择致动器的设置位置或长度，因此本发明能够应用于多种应用。

此外，由于电子设备本身没有整体振动，因此本发明在功率消耗方面是非常有效的。

另外，能够按照用户界面的最新进展而实现多种反馈。

如以上阐述的，根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器以及包括触觉反馈致动器的触觉反馈设备和电子设备具有以下优点。

也就是，第一，与采用振动马达的电子设备相比较，能够减小电子设备的尺寸，并且能够增强电子设备的内部空间的使用。

第二，由于能够根据电子设备要求的振动范围来变化地选择致动器的设置位置或长度，因此本发明能够应用于多种应用。

第三，由于整个电子设备没有振动，因此本发明在功率消耗方面是非常有效的。

第四，能够按照用户界面的最新进展来实现多种类型的反馈。

尽管结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不偏离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和变化。

Claims (12)

1.一种触觉反馈设备，包括：

触觉设备，所述触觉设备接收施加到所述触觉设备的接触压力；

多个致动器，所述多个致动器被提供给所述触觉设备并且所述多个致动器根据与所述触觉设备的接触压力的变化而被激发，以产生振动；以及

振动板，所述振动板插入在所述触觉设备与所述多个致动器之间，所述振动板包括多个分支线，所述多个分支线由缝分开并且从所述触觉设备的长度方向上的各个边缘部形成，所述振动板将从所述致动器产生的振动传送到所述触觉设备，

其中各个分支线形成为在所述触觉设备的宽度方向上平行，所述振动板能够形成为条带，并且沿着所述触觉设备的矩形形状中的边缘来设置，且各个致动器被提供在各个分支线上，从而在所述触觉设备的宽度方向上平行。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述致动器设置在所述触觉设备的中心部处。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述致动器设置在所述触觉设备的长度方向上的边缘部的中心部处。

4.如权利要求2所述的设备，其中设置有所述致动器的所述中心部处在所述触觉设备总长度的20%至80%范围内，所述触觉设备的总长度为从所述触觉设备的一个端部到另一端部。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述致动器是压电致动器或聚合物致动器。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述致动器被水平地设置为平行于所述分支线。

7.一种电子设备，包括：

壳体，所述壳体具有在所述壳体中形成的内部空间；

显示面板，所述显示面板容纳设置在所述壳体内；

多个致动器，所述多个致动器根据与所述显示面板的接触压力的变化而被激发，以产生振动；以及

振动板，所述振动板插入在所述显示面板与所述多个致动器之间，所述振动板包括多个分支线，所述多个分支线由缝分开并且从所述显示面板的长度方向上的各个边缘部形成，所述振动板将从所述致动器产生的振动传送到所述显示面板，

其中各个分支线形成为在所述显示面板的宽度方向上平行，所述振动板能够形成为条带，并且沿着所述显示面板的矩形形状中的边缘来设置，且各个致动器被提供在各个分支线上，从而在所述显示面板的宽度方向上平行。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述致动器设置在所述显示面板的长度方向上的边缘部处。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述致动器设置在所述显示面板的中心部，且设置有所述致动器的中心部处在所述显示面板的总长度的20%至80%范围内，所述显示面板的总长度为从所述显示面板的一个端部到另一端部。

10.如权利要求7所述的设备，其中所述致动器被相对于所述分支线平行地水平设置。

11.如权利要求7所述的设备，其中所述致动器是压电致动器或聚合物致动器。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述压电致动器是陶瓷堆叠体，所述陶瓷堆叠体包括陶瓷层和在所述陶瓷层之间插入的电极，并且在相同的方向上形成所述陶瓷层的极化。

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