CN220584661U - 具有表面触觉回馈系统的显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种具有表面触觉回馈系统的显示装置，包括：数据库单元、演算单元，演算单元自数据库单元接收纹理数据，通过算法将纹理数据转换为驱动讯号；电路控制单元与演算单元讯号连接，接收驱动讯号，比对数据库预存比对数据；致动器与电路控制单元控制连接，致动器驱动单元依据驱动讯号驱动致动器振动，致动器装设于显示装置；感测装置，装设于显示装置，感测装置接收反馈数据，感测装置与电路控制单元讯号连接，感测装置将反馈数据传送至电路控制单元；电路控制单元接收反馈数据，电路控制单元依据反馈数据与比对数据进行比对，以自演算单元取得对应的驱动讯号，并依据驱动讯号控制致动器振动。

Description

具有表面触觉回馈系统的显示装置

技术领域

本实用新型是关于一种触觉回馈系统，特别是关于一种具有表面触觉回馈系统的显示装置。

背景技术

随着科技的进步，人机界面已普遍的应用于日常生活每个角落，例如、行动装置、车用主机等，为提升用户操作触控萤幕的感受度、互动性，便需要增进使用者接触面板时的反馈效果。

此外，目前人机接口的使用多倚赖视觉进行操作，在触觉反馈的辅助之下，更能够对于控制应用时的确定性及提升使用感官上的娱乐性或互动性。在操作重要仪器或视觉无法移动、需持续注视的显示器产品时提供明确的回馈力量或是辅助讯号让操作者可以感受到正确的碰触位置或是正常的操作各项装置，如此一来，可以避免操作上失误与可能发生误碰触的危害，例如工业应用、医疗设备、车载领域或其他辅助控制的应用，皆可通过该技术发展其触觉附加效果。

再请参照中国台湾专利公开号TW202244676A公开本，该案揭示一种触觉仿真系统，其主要包括周边装置及处理中心，周边装置包括振动单元，周边装置用以产生移动讯号，处理中心连接周边装置并提供包含对象的显示画面数据，处理中心在显示画面数据建立对应周边装置的光标，并根据移动讯号决定光标和对象之间的重叠路径，且根据重叠路径和对象的特性数据控制振动单元于振动期间产生振动波形变化，因此可知，此先前技术可根据光标和对象之间的重叠路径和对象的特性数据控制周边装置的振动单元振动，以仿真对象的触感。

然而，上述已知技术仅揭露根据光标和对象之间的重叠路径和对象的特性数据控制周边装置的振动单元振动，然而，其未明确揭示如何依据重叠路径和对象的特性数据控制振动单元振动，按一般手持式装置，其振动单元是设置于手持装置本体上，因此振动时为整体振动的模式，是以，当只有手指触碰显示屏时，并非手指直接感受振动，萤幕反馈的触感仍属平面光滑感，无法确知手指落点是否正确，是以仍难以有效的达成仿真对象的触感的技术效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有表面触觉回馈系统的显示装置，其主要是用以增加使用者互动并可依据用户不同操作模式提供不同的反馈效果且落于显示装置不同的位置有不同的反馈，以达到操作者可确实以触感得知手指落于该对应的操作位置上，进而确实成为视觉以外的操作辅助功能。

为达成前述目的，本实用新型具有表面触觉回馈系统的显示装置，包括：

一数据库单元，供以储存至少一纹理数据，所述纹理数据可为粗表面、细表面、推钮、旋钮、开关等摸拟数据；

一演算单元，与所述数据库单元讯号连接，所述演算单元预存一算法，所述演算单元具有对应不同操作情境而设定的各项操作条件，如第一操作条件的速度、第二操作条件的压力或其他第三操作条件等变化，所述演算单元供以自所述数据库单元接收所述纹理数据，所述演算单元通过所述算法将所述纹理数据转换为一驱动讯号；

一电路控制单元，具有一微控制芯片、一致动器驱动单元及一比对数据库，所述电路控制单元与所述演算单元讯号连接，所述电路控制单元供以接收所述驱动讯号，所述比对数据库预存一比对数据，所述比对数据为一反馈数据与所述驱动讯号的对应关系；

一致动器，与所述电路控制单元控制连接，所述致动器驱动单元供以依据所述驱动讯号驱动所述致动器振动，所述致动器供以提供振动的动能；

一显示装置，所述致动器装设于所述显示装置，所述显示装置设定不同的操作区，各操作区对应所述数据单元的不同的所述纹理数据；

一感测装置，装设于所述显示装置，所述感测装置供以接收用户接触或按压所述显示装置并进行符合所述操作条件的动作形成一反馈数据，所述感测装置与所述电路控制单元讯号连接，所述感测装置供以将所述反馈数据传送至所述电路控制单元；以及

所述电路控制单元供以接收所述反馈数据，所述电路控制单元的所述微控制芯片依据所述反馈数据与所述比对数据进行比对，以自所述演算单元取得对应的驱动讯号，并依据所述驱动讯号控制所述致动器振动。

因此，当操作者以手指接触某一操作区时且进行该操作区对应的该操作条件时，该感测装置取得对应的该反馈数据后，该感测装置将该反馈数据传送至该电路控制单元，该电路控制单元并依据该反馈数据取得对应的该驱动讯号，以驱使该致动器提供对应振动频率、振幅、波形的振波，进而可模拟相对的反馈效果，而当手指移往不同的该操作区时，若经过非操作区时，非操作区并无法送出对应的讯号及数据，该显示装置并无任何动作，而当手指移入不同的操作区且进行该不同操作区的对应操作条件时，该感测装置即会产生该对应的反馈数据进而提供该致动器不同的振动频率、振幅及不同的波形的振波反馈形态，操作者即可立即于指尖感受到不同的反馈模式，可确认接触到该显示装置不同的操作区，以达到不同视觉感官即可确知手指按压于显示装置的位置，达到辅助视觉感官的目的。

附图说明

图1为本实用新型具有表面触觉回馈系统的显示装置的示意图。

图2为本实用新型具有表面触觉回馈系统的显示装置的示意图。

图3为本实用新型具有表面触觉回馈系统的显示装置较佳实施例的示意图。

图4为本实用新型具有指向性振动缓冲装置的显示器模组的示意图。

图5为本实用新型纹理数据的示意图。

图6为本实用新型操作条件的示意图。

图7为本实用新型显示器模组的萤幕区隔不同操作区以及显示区与非操作区实施例示意图。

图8为本实用新型具有减振缓冲装置的显示器模组的示意图。

图9为本实用新型具有减振缓冲装置的显示器模组的立体图。

图10为本实用新型具有减振缓冲装置的显示器模组的爆炸图。

图11为本实用新型具有减振缓冲装置的显示器模组的剖视图。

图12为本实用新型具有减振缓冲装置的显示器模组的剖视图。

附图标记与部件的对应关系如下：

纹理提取单元A；多轴加速度装置A1；第二压力传感器A2；数据库单元B；纹理数据B10；第一纹理数据B11；第二纹理数据B12；第三纹理数据B13；演算单元C；操作条件C10；第一操作条件C11；第二操作条件C12；第三操作条件C13；第四操作条件C14；第五操作条件C15；电路控制单元D；微控制芯片D1；致动器驱动单元D2；比对数据库D3；感测装置G；压力传感器G1；多轴加速装置G2；显示装置10；前侧面11；后侧面12；致动器20；第一支撑件30；第一侧30A；第二侧30B；第一固定部31；第一对应穿孔311；第二支撑件40；第一结合侧40A；第二结合侧40B；第二固定部41；第二对应穿孔411；缓冲装置50；第一锁设部51；第一穿孔511；第二锁设部52；第二穿孔521；第一栓61；第二栓62；外盖70；缓冲空间S。

具体实施方式

本实用新型提供一种具有表面触觉回馈系统的显示装置，请参照图1-12，包括：

一数据库单元B，供以储存至少一纹理数据B10，举例而言，该数据库单元B可储存一个或多个纹理数据B10，较佳的，该纹理数据B10包含一压力值及一多轴数据，包括：振动频率、振动的振幅强度、振动波形等，使该纹理数据B10可有各种不同的形态，如推钮形态的第一纹理数据B11、旋钮形态的第二纹理数据B12、粗草皮地形的第二纹理数据B13或其他形态的纹理数据；

一演算单元C，可通过有线或无线的方式与该数据库单元B讯号连接，该演算单元C预存一算法，该演算单元C内还含有具有至少一操作条件C10，以供算法进行运算配合将前述数据库单元B内的各该纹理数据B10转换为一驱动讯号，较佳的，该演算单元C通过该算法将该纹理数据的多轴数据转换为单轴数据，并整合该单轴数据与该压力值转换为该驱动讯号；

一电路控制单元D，具有一微控制芯片D1、一致动器驱动单元D2及一比对数据库D3，该电路控制单元D与该演算单元C讯号连接，该电路控制单元D供以接收该驱动讯号，该致动器驱动单元D2供以驱动一致动器20振动，该比对数据库D3预存一比对数据，该比对数据为一反馈数据与该驱动讯号的对应关系，较佳的，该电路控制单元D还具有一升压电路；

该致动器20，与该电路控制单元D控制连接，该致动器20供以提供振动的动能，该电路控制单元D通过该驱动讯号控制该致动器20振动；

一显示装置10，该致动器20装设于该显示装置10；

一感测装置G，具有一压力传感器G1及一多轴加速装置G2，该感测装置G装设于该显示装置10下方，该压力传感器G1供以接收使用者接触或按压显示装置10时产生的一压力强度数据，该多轴加速装置G2供以接收使用者接触或按压显示装置10时产生的一位移量数据及一坐标数据，该压力强度数据为用户按压显示装置10的压力值，该位移量数据为用户的手指于显示装置10上的位移量，该坐标数据为用户手指于显示装置10上停留或移动的坐标，定义该位移量数据、该压力强度数据或该坐标数据上述任一数据或多种数据的组合为一反馈数据，该感测装置G可通过有线或无线的方式与该电路控制单元D讯号连接，该感测装置G供以将该反馈数据传送至该电路控制单元D；

该电路控制单元D供以接收该反馈数据，该电路控制单元D的该微控制芯片D1依据该反馈数据与该比对数据进行比对，以自该演算单元C取得与该反馈数据对应的驱动讯号，并依据该驱动讯号控制该致动器20振动，该致动器20提供不同振动频率、不同振幅、不同波形的振波，进而让使用者感受到不同纹理呈现的触觉。

于较佳实施例中，请参照图3-4，还具有一纹理提取单元A，可通过有线或无线的方式与该数据库单元B讯号连接，该纹理提取单元A具有一多轴加速度装置A1及一第二压力传感器A2，该第二压力传感器A2供以接触待侦测的一材料，以取得该压力值，该多轴加速度装置A1供以取得该多轴数据，该多轴数据为各轴别的加速度值，例如X、Y、Z轴的加速值，定义该压力值及该多轴数据为该纹理数据；

因此，当该感测装置G取得不同的该反馈数据后，该感测装置G将该反馈数据传送至该电路控制单元D，该电路控制单元D并依据该反馈数据取得对应的该驱动讯号，以驱使该致动器20提供不同振动频率、不同振幅、不同波形的振波。

本实用新型还提供一种具有指向性振动缓冲装置的显示器模组，于第一实施例中，请参照图5所示，包括：

一显示装置10，具有相反的一前侧面11及一后侧面12，该前侧面11供以显示画面；

一第一支撑件30，结合于该显示装置10的该后侧面12，该第一支撑件30具有一第一固定部31；

一致动器20，装设于该后侧面12或该第一支撑件30；

一第二支撑件40，具有一第二固定部41；

一缓冲装置50，具有一第一锁设部51及一第二锁设部52，该第一锁设部51与该第一固定部31结合，该第二锁设部52该第二固定部41结合，使该缓冲装置50固定于该第一支撑件30、该第二支撑件40之间，于本实施例中，该第一锁设部51与该第一固定部31对齐并相互靠抵，该第二锁设部52与该第二固定部41对齐并相互靠抵，该缓冲装置50且具有机构支撑结构，该缓冲装置50由弹性的材质制成，例如橡胶、金属、高分子聚合物等，具体举例，该缓冲装置50可采用垫圈、金属板簧、高分子聚合物，但不限于此。

本实用新型具有指向性振动缓冲装置的显示器模组，于第二实施例中，请参照图8-11所示，包括：

一显示装置10，具有相反的一前侧面11及一后侧面12，该前侧面11供以显示画面；

一第一支撑件30，具有相反的一第一侧30A及一第二侧30B，该第一侧30A结合于该显示装置10的该后侧面12，该第一支撑件30具有一第一固定部31，该第一固定部31位于该第二侧30B，于本实施例中，该第一固定部31具有一第一对应穿孔311；

一致动器20，装设于该后侧面12或该第一支撑件30；

一第二支撑件40，具有相反的一第一结合侧40A及一第二结合侧40B，该第二支撑件40具有一第二固定部41；该第二固定部41位于该第一结合侧40A，于本实施例中，该第二固定部41具有一第二对应穿孔411；

一缓冲装置50，具有一第一锁设部51及一第二锁设部52，该第一锁设部51与该第一固定部31结合，该第二锁设部52与该第二固定部41结合，使该缓冲装置50固定于该第一支撑件30、该第二支撑件40之间，于本实施例中，该第一锁设部51具有一第一穿孔511，该第二锁设部52具有一第二穿孔521，该第一锁设部51与该第一固定部31对齐并相互靠抵，还具有一第一栓61，该第一栓61穿设于该第一穿孔511及该第一对应穿孔311，该第二锁设部52与该第二固定部41对齐并相互靠抵，还具有一第二栓62，该第二栓62穿设于该第二穿孔521及该第二对应穿孔411，该缓冲装置50为片状体，该缓冲装置50由具有弹性的材质制成，例如橡胶、金属、高分子聚合物等，具体举例，该缓冲装置50可采用垫圈、金属片体、高分子聚合物制成的片体，但不限于此。

于本实施例中，该第二锁设部52的数量为一个或多个，该第一锁设部51的数量为一，该第二锁设部52位于该第一锁设部51周围。

较佳的，还具有一外盖70，该第二支撑件40的该第二结合侧40B锁设结合于该外盖70，该外盖70与该显示装置10之间具有一缓冲空间S，该外盖70与该显示装置10之间仅通过该缓冲装置50连接。

通过前述可知，本实用新型主要是通过使该致动器20直接装设于该显示装置10的该后侧面12或该第一支撑件30进而可直接使振动传递至显示装置10的前侧面11，而可有效避免振动动能分散至显示器模组的其他机构，以大幅提升反馈效果，让使用者可以充分感受到触觉回馈感受。

此外，本实用新型另通过使该显示装置10装设于该第一支撑件30，该第二支撑件40与该第一支撑件30之间仅通过该缓冲装置50连接，进而可通过该缓冲装置50具有弹性的特性，达成振动、复位的效果，将显示器模组与外部结构由指向性振动的缓冲装置50进行阻绝，以避免振动力外溢到产品机壳。

另请参阅图1及5-7所示，本实用新型的显示装置10表面具有一萤幕100，该萤幕100为一触摸屏，并于不同的区域预先设定为不同的操作区101，并于该操作区101外设置为不动作的非操作区102，而于操作者视觉观及处另设有一显示区103，其中，以本图例所示，该操作区101为三个部份，包括：形成推钮形态的第一操作区1011、旋钮形态的第二操作区1012以及粗草地形态的第三操作区1013，各操作区101的画面可依该操作区101的特性绘制，而该纹理数据B10则可为推钮形态的第一纹理数据B11、旋钮形态的第二纹理数据B12以及粗草地形态的第三纹理数据B13，而当操作者手指压于该第一操作区1011时，稍用力下压并推移该第一操作区1011内的推钮位置上下移动且有位移时，符合演算单元C中的第一操作条件C11(速度)、第二操作条件C12(压力)及第三操作条件C13(垂直方向)时，该演算单元C即将数据库单元B中的第一纹理数据B11调入一并算法演算并送出对应的讯号经电路控制单元D至显示装置10的致动器20产生对应的振动模式，操作者的手指即可感受到振动，如手指压移一推钮一般；而当手指移至非操作区102时，无任何预先预定的纹理数据B10以及操作条件C10，故无任何的动作；而当手指移至第二操作区1012时，并进行类似旋钮的弧形绕动时，符合演算单元C中的第一操作条件C11(速度)、第二操作条件C12(压力)以及第四操作条件C14(弧形轨迹)时，该演算单元C即将数据库单元B中的第二纹理数据B12调入一并算法的演算并送出对应的讯号经电路控制单元D至显示装置10的致动器20产生对应的振动模式，操作者的手指即可感受到振动，如手指压移一旋钮一般；而当手指移至第三操作区1013并按箭头左右移动时，符合演算单元C中的第一操作条件C11(速度)、第二操作条件C12(压力)以及第五操作条件C15时，该演算单元C即将数据库单元B中的第三纹理数据B13调入一并演算并送出对应的讯号经电路控制单元D至显示装置10的致动器20产生对应的振动模式，操作者的手指即可感受到振动，如手指触摸草地横向移动的感觉；达到操作者可确实于不同的该操作区101进行操作动作时，可确实感受到不同的触感反馈，而达到可在灯光昏暗或无需视觉的状态下，直接以触觉的模式完成相对应的操作或控制。

Claims (4)

1.一种具有表面触觉回馈系统的显示装置，其特征在于，包括：

一数据库单元，供以储存至少一纹理数据；

一演算单元，与所述数据库单元讯号连接，所述演算单元预存一算法，所述演算单元内建有一个或多个操作条件，供以配合所述数据库单元的所述纹理数据，所述演算单元通过所述算法将所述纹理数据转换为一驱动讯号；

一电路控制单元，具有一微控制芯片、一致动器驱动单元及一比对数据库，所述电路控制单元与所述演算单元讯号连接，所述电路控制单元供以接收所述驱动讯号，所述比对数据库预存一比对数据，所述比对数据为一反馈数据与所述驱动讯号的对应关系；

一致动器，与所述电路控制单元控制连接，所述致动器驱动单元供以依据所述驱动讯号驱动所述致动器振动，所述致动器供以提供振动的动能；

一显示装置，所述致动器装设于所述显示装置，所述显示装置具有一萤幕，所述萤幕上设有至少一操作区，各所述操作区对应各所述纹理数据以及各所述操作条件；

一感测装置，装设于所述显示装置，所述感测装置供以接收用户接触或按压所述显示装置的一反馈数据，所述感测装置与所述电路控制单元讯号连接，所述感测装置供以将所述反馈数据传送至所述电路控制单元；以及

所述电路控制单元供于一操作者以其手指于所述操作区内以符合所述操作区的所述操作条件进行操作同时接收所述反馈数据，所述电路控制单元的所述微控制芯片依据所述反馈数据与所述比对数据进行比对，以通过所述演算单元经数据库单元的对应所述纹理数据以算法取得对应的驱动讯号，并依据所述驱动讯号控制所述致动器振动。

2.根据权利要求1所述的具有表面触觉回馈系统的显示装置，其特征在于，所述纹理数据包含一压力值及一多轴数据，所述演算单元通过所述算法将所述纹理数据的多轴数据转换为单轴数据，并整合所述单轴数据与所述压力值以得出所述驱动讯号。

3.根据权利要求1所述的具有表面触觉回馈系统的显示装置，其特征在于，所述感测装置具有一压力传感器及一多轴加速装置，所述压力传感器供以接收使用者接触或按压所述显示装置时产生的一压力强度数据，所述多轴加速装置供以接收用户接触或按压所述显示装置时产生的一位移量数据及一坐标数据，定义所述位移量数据、所述压力强度数据或所述坐标数据上述任一数据或多种数据的组合为所述反馈数据。

4.根据权利要求3所述的具有表面触觉回馈系统的显示装置，其特征在于，所述压力强度数据为用户按压所述显示装置的压力值，所述位移量数据为用户的手指于所述显示装置上的位移量，所述坐标数据为用户手指于所述显示装置上停留或移动的坐标。