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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines haptischen Signals.
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In Smartphones werden an den Seiten Schalter verbaut, um Funktionen des Gerätes zu steuern, beispielsweise ein Einschaltknopf, Knöpfe zur Veränderung der Lautstärke, eine Bildschirmsperre und so weiter. Diese Schalter sind üblicherweise als elektromechanische Tasten ausgeführt. Die elektromechanischen Tasten werden mechanisch betätigt und müssen über einen Gehäuserahmen des Gerätes hinausstehen, um betätigt werden zu können. Dementsprechend ist Aufwand erforderlich, um die Tasten in das Gehäuse des Gerätes zu integrieren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass zum Schutz vor Umwelteinflüssen ein erheblicher Mehraufwand in Konstruktion und Fertigung sowie die Verwendung zusätzlicher Dichtungen für die Tasten erforderlich werden.
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Im Bereich der Virtual- oder Augmented Reality kommen zunehmend Eingabegeräte, beispielsweise Stifte, zum Einsatz, mit denen eine Oberfläche abgetastet werden kann. Ein Profil der abgetasteten Oberfläche wird gespeichert. Wird das Eingabegerät in weiterer Folge über eine glatte Oberfläche bewegt, beispielsweise Glas, kann das darin gespeicherte Profil wiedergegeben werden und einem Nutzer einen haptischen Eindruck der zuvor gespeicherten Fläche vermitteln. Zur Erzeugung eines realistischen haptischen Signals sind schnelle Reaktionszeiten der Vorrichtung, die das haptische Signal erzeugt, erforderlich.
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Aufgrund ihrer langen Ansprech- und Abklingzeiten sind lineare Resonanzaktoren (LRA = Linear Resonance Actuator) und Unwuchtmotoren (ERM = Eccentric Rotating Mass) ungeeignet zur Erzeugung eines realistischen haptischen Signals. Als Alternative zu LRA oder ERM können daher piezoelektrische Aktuatoren in einem Eingabegerät verbaut werden, um ein haptisches Signal zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil von ERM und LRA sind die nur geringe erreichbare Auslenkung beziehungsweise Beschleunigung und im Fall von LRA zudem ein begrenztes Frequenzband.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, eine verbesserte Anordnung zur Erzeugung eines haptischen Signals anzugeben. Die Anordnung sollte beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass keine Öffnungen an einem Gehäuse eines Gerätes benötigt werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Es wird eine Anordnung zur Erzeugung eines haptischen Signals vorgeschlagen, die einen piezoelektrischen Aktuator und eine Struktur aufweist, wobei die Struktur eine Innenseite aufweist, die zum piezoelektrischen Aktuator weist, wobei der piezoelektrische Aktuator mit der Innenseite der Struktur verklebt ist, und wobei die Innenseite der Struktur flach ist.
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Längenänderungen des piezoelektrischen Aktuators können zu einer Verformung der Struktur führen, die als haptisches Signal wahrgenommen werden kann. Dabei kann insbesondere eine Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators in eine erste Richtung eine Bewegung der Struktur in eine zweite Richtung, die zur ersten Richtung senkrecht ist, bewirken. Diese Bewegung der zweiten Struktur in die zweite Richtung kann haptisch wahrnehmbar sein. Mechanische Umlenk- oder Verstärkungselemente zwischen dem piezoelektrischen Aktuator und der Struktur sind nicht erforderlich, da die Struktur selbst derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass sie eine Querkontraktion des piezoelektrischen Aktuator in eine dazu senkrechte Bewegung umlenkt.
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Die Struktur kann insbesondere Teil eines Gehäuses, beispielsweise eine Gehäusewand, sein. Der piezoelektrische Aktuator kann somit mit einer Innenseite der Gehäusewand verklebt sein. Dabei kann das piezoelektrische Material unmittelbar auf der Innenseite der Gehäusewand aufgeklebt sein.
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Handelt es sich bei der Struktur um eine Gehäusewand, sind keine Öffnungen in der Gehäusewand erforderlich, um ein haptisches Signal zu erzeugen. Dadurch, dass auf Öffnungen in der Gehäusewand verzichtet werden kann, entfällt der mit diesen Öffnungen verbundene Mehraufwand, der andernfalls erforderlich wäre, um das Gehäuse über entsprechende Dichtungen staub- und wasserdicht auszugestalten. Durch das Verkleben des piezoelektrischen Aktuators an der Innenseite einer Gehäusewand, die die Struktur der Anordnung bildet, kann so ein haptisches Signal erzeugt werden, ohne dass mechanische Tasten erforderlich sind, die üblicherweise durch Dichtungen geschützt werden müssten.
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Die Struktur, auf der piezoelektrische Aktuator angeklebt ist, kann als Bedienelement oder virtueller Knopf genutzt werden. Dabei kann bei Betätigung des Bedienelements bzw. des virtuellen Knopfs von der Anordnung ein haptisches Signal erzeugt werden, so dass einem Nutzer ein haptischer Eindruck der Betätigung eines mechanischen Knopfes vermittelt wird, was für die meisten Nutzer ein angenehmes Nutzererlebnis darstellt.
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Die Verwendung eines piezoelektrischen Aktuators zur Erzeugung eines haptischen Signals bietet ferner die Vorteile einer sehr schnellen Ansprech- und Abklingzeit sowie einer hohen Flexibilität hinsichtlich der Frequenzen des haptischen Signals.
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Insbesondere kann das piezoelektrische Aktuator unmittelbar mit der Struktur verklebt sein. Dazu kann der piezoelektrische Aktuator mit der Struktur durch eine Klebeschicht verklebt sein, die an einer Seitenfläche des piezoelektrischen Aktuator und an der Innenseite der Struktur anliegt. Die Anordnung kann frei von Umlenk- oder Verstärkungselementen zwischen der Struktur und dem piezoelektrischen Aktuator sein.
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Der piezoelektrische Aktuator kann ohne Vorspannung mit der flachen Struktur verklebt sein.
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Die Struktur kann vorzugsweise eben oder flach sein. Die Struktur kann frei von vorstehenden Elementen sein, die zu dem piezoelektrischen Aktuator beabstandet sind. Die Struktur kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Alternativ kann die Struktur einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Ecken einer Außenseite der Struktur im Querschnitt abgerundet oder abgeflacht sind.
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Die Innenseite der Struktur kann als „flach“ bezeichnet werden, wenn die Innenseite eine ebene Fläche ist. Die Innenseite der Struktur ist in dem gesamten Bereich, der mit dem piezoelektrischen Aktuator überlappt, flach. Die Innenseite kann frei von Bereichen sein, die von dem piezoelektrischen Aktuator durch eine Kavität getrennt sind.
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Der piezoelektrische Aktuator kann eine Seitenfläche aufweisen, die vollflächig mit der Innenseite der Struktur verklebt ist. Insbesondere kann der piezoelektrische Aktuator derart ausgestaltet sein, dass er in Folge einer angelegten Spannung seine Ausdehnung entlang der Seitenfläche, die mit der Struktur verklebt ist, ändert. Dementsprechend kann der piezoelektrische Aktuator für den Betrieb in d31-Richtung ausgelegt sein. Das Verkleben der Seitenfläche mit der Innenseite der Struktur wird als vollflächig bezeichnet, wenn kein Bereich der Seitenfläche nicht mit der Struktur verklebt ist.
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Der piezoelektrische Aktuator und die Struktur können einen unimorphen Bieger bilden. Ein unimorpher Bieger kann auch als Unimorph bezeichnet werden. Ein Unimorph oder unimorpher Bieger besteht aus einer aktiven Schicht und einer passiven Schicht. Die aktive Schicht erfährt eine Längenänderung, im vorliegenden Fall beispielsweise eine durch den piezoelektrischen Effekt ausgelöste Längenänderung. Der entsprechende Effekt führt nicht zu einer Längenänderung der passiven Schicht, da die passive Schicht aus einem Material besteht, bei dem der entsprechende Effekt nicht auftritt. Da die aktive und die passive Schicht fest miteinander verbunden sind, wird der Unimorph gebogen beziehungsweise gewölbt.
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Durch die Kombination des piezoelektrischen Aktuators mit der Struktur wird eine Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators entlang seiner Seitenfläche umgewandelt in eine Bewegung der Struktur senkrecht zu der Seitenfläche. Die Amplitude der Bewegung kann dabei vergrößert werden und es wird ein haptisch wahrnehmbares Signal erzeugt. Insbesondere kann die Struktur um eine größere Strecke in die zweite Richtung bewegt werden als die Strecke, um die die Länge des piezoelektrischen Aktuators in die erste Richtung geändert wird.
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Der piezoelektrische Aktuator kann derart mit der Struktur verklebt sein, dass eine Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators, die durch den piezoelektrischen Effekt bewirkt wird, zu einer Wölbung der Struktur führt.
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Die Struktur kann eine Außenseite aufweisen, die parallel zur Innenseite ist. Die Außenseite kann flach beziehungsweise eben sein. Die Außenseite kann abgerundete Kanten oder abgeflachte Kanten aufweisen.
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Der piezoelektrische Aktuator kann ein piezoelektrisches Material aufweisen, bei dem es sich um eine Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik (PZT-Keramik) oder eine bleifreie Keramik handelt.
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Der piezoelektrische Aktuator kann ferner dazu ausgestaltet sein, eine Kraft zu erkennen, die auf die Struktur ausgeübt wird. Die Kraft kann dabei auf die Außenseite der Struktur ausgeübt werden. Dabei kann die auf die Struktur ausgeübte Kraft gleichzeitig zur Verwendung des piezoelektrischen Aktuators zur Erzeugung des haptischen Signals erkannt werden. Die auf die Anordnung ausgeübte Kraft wird dadurch erkannt, dass die Kraft auf den piezoelektrischen Aktuator übertragen wird und in diesem in Folge des piezoelektrischen Effektes eine Spannung erzeugt. Diese Spannung kann an den Außenelektroden des Aktuators gemessen werden.
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Wird das Ausüben einer Kraft auf die Struktur erkannt, kann die Anordnung dieses als Steuersignal interpretieren und infolge dessen ein entsprechendes haptisches Signal erzeugen, das als Feedback an einen Nutzer gegeben wird. In einer Ausführungsform werden mehrere der Anordnungen nebeneinander angeordnet. In diesem Fall können die von den Anordnungen erkannten Kräfte zur Erkennung von Gesten genutzt werden und das Eingeben von Steuerbefehlen über Gesten ermöglichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Gerät, das ein Gehäuse und zumindest eine der oben beschriebenen Anordnungen aufweist, wobei die Struktur durch eine Wand des Gehäuses gebildet wird. Der piezoelektrische Aktuator ist dabei insbesondere an einer Innenseite der Gehäusewand verklebt. Das Gehäuse kann somit frei von Öffnungen sein. Die Anordnung kann sowohl auf das Gehäuse ausgeübte Kräfte zum Eingeben von Steuerbefehlen erkennen als auch haptische Signale an definierten Bereichen des Gehäuses erzeugen.
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Vorzugsweise weist das elektronische Gerät mehrere der Anordnung auf. Diese können mehrere virtuelle Knöpfe in dem Gerät ausbilden. Alternativ oder ergänzend können die mehreren Anordnungen unmittelbar nebeneinander angeordnet sein und zur Erkennung einer Gestensteuerung genutzt werden.
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Bei dem Gerät kann es sich beispielsweise um ein Smartphone, ein Tablet, einen Stylus oder ein Verdampfungsgerät handeln.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren erläutert.
- 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines haptischen Signals.
- 2 zeigt schematisch einen Querschnitt eines elektronischen Geräts, das drei der in 1 beschriebenen Anordnungen aufweist.
- 3 zeigt einen Bereich des in 2 schematisch dargestellten elektronischen Gerätes in einem größeren Detailgrad.
- 4 zeigt den in 3 gezeigten Bereich in einer schematischen Ansicht.
- 5 zeigt ein weiteres elektronisches Gerät, das mehrere der in 1 gezeigten Anordnungen aufweist.
- 6 zeigt einen Stylus, der die in 1 gezeigte Anordnung aufweist.
- 7 zeigt ein Verdampfungsgerät, das die in 1 gezeigte Anordnung aufweist.
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1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Erzeugung eines haptischen Signals, die einen piezoelektrischen Aktuator 1 und eine Struktur 2 aufweist. Die Anordnung ist dazu ausgestaltet, ein haptisches Signal zu erzeugen. Ferner ist die Anordnung dazu ausgestaltet, eine Kraft oder einen Druck, zu erkennen, der auf eine Außenseite 2a der Struktur 2 ausgeübt wird, die von dem piezoelektrischen Aktuator 1 weg weist.
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Bei der Struktur 2 handelt es sich um einen Teil einer Wand eines Gehäuses. Die Struktur kann aus einem nahezu beliebigen Material bestehen. Das Material der Struktur 2 ist piezoelektrisch inaktiv und verformt sich dementsprechend nicht in Folge einer an den piezoelektrischen Aktuator 1 angelegten Spannung. Der piezoelektrische Aktuator 1 und die Struktur 2 bilden einen Unimorph bzw. einen unimorphen Bieger. Dabei übernimmt die Struktur 1 die Funktion einer passiven Schicht des unimorphen Biegers.
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Die Struktur 1 weist eine Innenseite 2b und die Außenseite 2a auf, die zueinander parallel sind. Die Innenseite 2b weist zu einem Inneren des Gehäuses, d.h. zu dem Volumen, das von dem Gehäuse eingeschlossen ist. Die Außenseite 2a weist vom Inneren des Gehäuses weg. Der piezoelektrische Aktuator 1 ist an der Innenseite 2b der Struktur 2 angeordnet.
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Die Innenseite 2b der Struktur ist flach. Die Innenseite 2b der Struktur 2 ist eine ebene Fläche. Auch die Außenseite 2a der Struktur 2 ist flach und bildet eine ebene Fläche. Die Struktur 2 kann daher auch als flache Struktur 2 bezeichnet werden. Die Struktur 2 kann an den Kanten der Außenseite 2a abgerundet oder abgeflacht sein. Alternativ können die Kanten der Struktur 2 an der Außenseite 2a scharfkantig sein.
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Der piezoelektrischen Aktuator 1 liegt vollflächig an der Struktur 2 an. Insbesondere liegt der piezoelektrische Aktuator 1 an der Innenseite 2b der Struktur 2 an, mit der er verklebt ist. Die Struktur 2 weist keine abgewinkelten Bereiche auf, die von dem piezoelektrischen Aktuator 1 beabstandet sind. Die Struktur 2 ist quaderförmig. Dabei kann der Abstand zwischen der Innenseite 2b und der Außenseite 2a der Struktur 2 eine Dicke der Struktur 2 angeben. Die Struktur 2 weist ferner eine Länge und eine Höhe auf, wobei die Länge und die Höhe die Ausdehnungen der Struktur 2 in zwei zur Dicke senkrechte Raumrichtungen angeben. Die Dicke der Struktur 2 kann deutlich kleiner sein als die Höhe und die Länge der Struktur 2. Die Dicke beträgt weniger als ein Fünftel der Länge und ein Fünftel der Höhe, vorzugsweise weniger als ein Zehntel der Länge und ein Zehntel der Höhe. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Struktur kleiner als ein Zwanzigstel der Länge und kleiner als ein Zwanzigstel der Höhe der Struktur.
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Die Struktur 2 und der piezoelektrische Aktuator 1 sind durch eine Klebeschicht 3 miteinander verbunden. Die Klebeschicht 3 liegt vollflächig an der Innenseite 2b der Struktur 2 an. Die Klebeschicht 3 liegt ferner vollflächig an einer Seitenfläche 1a des piezoelektrischen Aktuators 1 an.
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Bei dem piezoelektrischen Aktuator 1 handelt es sich in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Vielschichtbauelement. Der piezoelektrische Aktuator 1 weist Schichten aus einem piezoelektrischen Material 4 und Innenelektroden 5 auf, die sich in einer Stapelrichtung S abwechseln. Die Innenelektroden 5 weisen dabei eine abwechselnde Polarität auf.
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Der piezoelektrische Aktuator 1 weist eine erste Außenelektrode 6a und eine zweite Außenelektrode 6b auf, die auf zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten 1b, 1c angeordnet sind. In Stapelrichtung S sind die Innenelektroden 5 abwechselnd entweder mit der ersten Außenelektrode 6a oder mit der zweiten Außenelektrode 6b verbunden.
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Bei dem piezoelektrischen Material 4 kann es sich um eine bleifreie Keramik oder um eine Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik (PZT-Keramik) handeln. Die PZT-Keramik kann ferner zusätzlich Nd und/oder Ni enthalten. Alternativ kann die PZT-Keramik ferner zusätzlich Nd, K und gegebenenfalls Cu aufweisen. Alternativ können die elektrokeramischen Schichten eine Pb (ZrxTi1-x) O3 + y Pb (Mn1/3Nb2/3) O3 enthaltenden Zusammensetzung aufweisen.
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Der piezoelektrische Aktuator 1 ist quaderförmig. Der piezoelektrische Aktuator 1 weist zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten 1b, 1c und vier Seitenflächen, die jeweils senkrecht zu den Stirnseiten sind, auf. Die Stirnseiten 1b, 1c des piezoelektrischen Aktuators 1 sind dabei rechteckig oder quadratisch. Auf den Stirnseiten 1b, 1c sind die Außenelektroden 6a, 6b angeordnet. Die Seitenflächen des piezoelektrischen Aktuators sind jeweils rechteckig. Eine der Seitenflächen 1a liegt vollflächig an der Struktur 2 an.
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Der piezoelektrische Aktuator 1 ist so ausgestaltet, dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verformung des Aktuators 1 stattfindet. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Änderung der Ausdehnung des Aktuators 1 in eine erste Richtung R1, die von der einen Stirnseite 1b zur der anderen Stirnseite 1c weist. Insbesondere ist das piezoelektrische Material 4 derart polarisiert, dass das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Innenelektroden 5 zu einer Querkontraktion des piezoelektrischen Aktuators 1 führt, bei der sich die Länge des Aktuators 1 senkrecht zur Stapelrichtung S verändert. Folglich erfolgt eine Änderung der Ausdehnung quer zur Polarisationsrichtung und zum elektrischen Feld (d31-Effekt).
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Wie bereits oben erwähnt, bilden der piezoelektrische Aktuator 1 und die Struktur 2 einen Unimorph beziehungsweise einen unimorphen Bieger. Der piezoelektrische Aktuator 1 übernimmt dabei die Rolle der aktiven Schicht. Wird nunmehr eine elektrische Spannung an die Außenelektroden 6a, 6b des piezoelektrischen Aktuators 1 angelegt, ändert sich die Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators 1 in die erste Richtung R1. Die Ausdehnung der Struktur 2 wird dagegen nicht verändert. Da die Seitenfläche 1a des piezoelektrischen Aktuators 1 mit der Struktur 2 verklebt ist, wird die Anordnung aus dem piezoelektrischen Aktuator 1 und der Struktur 2 in Folge der Änderung der Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators 1 gewölbt. Die Änderung der Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators 1 in die erste Richtung R1 führt somit zu einer Wölbung der Struktur 2, bei der die Struktur 2 in eine zweite Richtung R2, die in die Stapelrichtung S des piezoelektrischen Aktuators 1 weist, angehoben wird. Handelt es sich nunmehr bei der an den piezoelektrischen Aktuator 1 angelegten Spannung um eine Wechselspannung, wird die Struktur 2 in eine Vibration in die zweite Richtung versetzt. Dadurch wird ein Signal erzeugt, das von einem Nutzer, der seinen Finger oder ein Betätigungselement, beispielsweise einen Stift, auf die Struktur drückt, haptisch wahrgenommen werden kann.
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Durch die Kombination des piezoelektrischen Aktuators 1 mit der Struktur 2 wird die Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators 1 in die erste Richtung R1 umgewandelt in eine Bewegung der Struktur 2 in die dazu senkrechte zweite Richtung R2, die haptisch wahrnehmbar ist. Insbesondere wird durch das vollflächige Verkleben des piezoelektrischen Aktuators 1 mit der Struktur 2 die Bewegung der Struktur 2 in die zweite Richtung R2 bei einer Längenänderung des piezoelektrischen Aktuators 1 in die erste Richtung R1 bewirkt.
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Die Anordnung ist nicht nur dazu ausgestaltet, ein haptisches Signal zu erzeugen, sondern kann gleichzeitig auch als Sensor genutzt werden, der eine Betätigung der Struktur 2 erkennt. Die Struktur 2 kann einen Bedienbereich ausbilden. Ein Nutzer kann durch ein Drücken auf die Struktur 2 einen Steuerbefehl an ein elektronisches Gerät erteilen. Beispielsweise kann die Struktur 2 Teil einer Gehäusewand sein. Drückt der Nutzer auf die Struktur 2 wird dadurch wie beim Drücken eines Knopfes ein Steuerbefehl erteilt. Die Struktur 2 kann als Teil der Gehäusewand beispielsweise einen seitlichen Knopf ausbilden, der beispielsweise mit einer der folgenden Funktionen belegt ist: Ein-Aus-Schalten, Lautstärke ändern, Bildschirmsperre.
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Die Anordnung ist dazu ausgestaltet, eine Kraft oder einen Druck zu erkennen, der auf die Struktur 2 ausgeübt wird. Wird eine Kraft auf die Struktur 2 ausgeübt, beispielsweise durch das Drücken eines Fingers oder eines Betätigungselementes auf die Struktur 2, wird diese Kraft auch auf den mit der Struktur 2 verklebten piezoelektrischen Aktuator 1 übertragen und der piezoelektrische Aktuator 1 wird in Folge der Kraft verformt. Dabei wird durch den piezoelektrischen Effekt eine Spannung in dem piezoelektrischen Aktuator 1 erzeugt. Die in dem piezoelektrischen Aktuator 1 erzeugte Spannung kann an seinen Außenelektroden 6a, 6b ausgelesen werden. Der piezoelektrische Aktuator 1 kann somit als Drucksensor verwendet werden und auf diese Weise eine Betätigung der Struktur 2 erkennen. Die Betätigung erfolgt dabei durch ein Drücken der Außenseite 2a der Struktur 2.
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Es ist möglich, den piezoelektrischen Aktuator 1 gleichzeitig als Drucksensor und zur Erzeugung eines haptischen Signals zu verwenden. Die in dem piezoelektrischen Aktuator 1 in Folge des piezoelektrischen Effektes erzeugte Spannung führt zu einer Schwankung in der an dem piezoelektrischen Aktuator 1 angelegten Spannung, so dass auch bei Betrieb des piezoelektrischen Aktuators 1 zur Erzeugung eines haptischen Signals gleichzeitig eine auf den Aktuator 1 ausgeübte Kraft erkannt werden kann.
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2 zeigt schematisch einen Querschnitt eines elektronischen Geräts, das drei der in 1 beschriebenen Anordnungen aufweist. Bei dem elektronischen Gerät kann es sich beispielsweise um ein Smartphone oder ein Tablet handeln. Das elektronische Gerät weist ein Gehäuse 7 auf. Die Struktur 2 wird für jede der drei Anordnungen von einem Bereich einer Wand des Gehäuses 7 gebildet. Insbesondere wird die Struktur 2 jeweils durch eine Seitenwand des Gehäuses 7 gebildet. Eine einzige Wand kann dabei mehrere Strukturen 2 für mehrere Anordnungen aus piezoelektrischem Aktuator 1 und Struktur 2 ausbilden. Beispielsweise zeigt 2 eine Wand, die zwei Strukturen 2 für je eine Anordnung bildet.
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Das in 2 gezeigte Gerät weist drei Bedienbereiche in den Wänden des Gehäuses 7 auf, die jeweils von den in 1 gezeigten Anordnungen gebildet werden. Jede der Anordnungen ist dazu ausgestaltet, in dem jeweiligen Bedienbereich ein haptisches Signal zu erzeugen und eine Betätigung des jeweiligen Bedienbereichs zu erkennen. Der in 2 gestrichelt markierte Bereich entspricht der in 1 dargestellten Anordnung.
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3 zeigt einen Bereich des in 2 schematisch dargestellten elektronischen Gerätes in einem größeren Detailgrad. 4 zeigt den in 3 gezeigten Bereich in einer schematischen Ansicht. Es sind zwei piezoelektrische Aktuatoren 1 gezeigt, die jeweils mit einer Wand des Gehäuses 7 verklebt sind. Dementsprechend weist das Gerät zwei nebeneinander angeordnete Anordnungen aus piezoelektrischem Aktuator 1 und Struktur 2 auf, wobei die beiden Strukturen 2 von derselben Wand gebildet werden.
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In den 3 und 4 sind jeweils elektrische Leitungen 8 gezeigt, die dazu ausgestaltet sind, eine Spannung an die Außenelektroden 6a, 6b anzulegen.
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5 zeigt ein weiteres elektronisches Gerät, das mehrere der in 1 gezeigten Anordnungen aufweist. Bei dem Gerät handelt es sich um einen Stylus. Die piezoelektrischen Aktuatoren 1 sind jeweils an einer Innenseite der Gehäusewand des Stylus verklebt. Die Gehäusewand bildet die jeweilige Struktur 2.
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Der Stylus weist ferner eine Ansteuerelektronik 9, eine Energieversorgung 10 und weitere Sensoren 11 auf. Insbesondere kann der Stylus einen oder mehrere der folgenden Sensoren 11 aufweisen: einen Sensor zur Messung einer Beschleunigung, einen Sensor zur Messung einer von dem Stylus zurückgelegten Wegstrecke und einen Sensor zur Messung einer Annäherung eines Gegenstands oder einer Person an den Stylus. Die Ansteuerelektronik 9, die Energieversorgung 10 und die Sensoren 11 sind in einem oberen Bereich des Stylus angeordnet.
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Die Anordnungen aus piezoelektrischem Aktuator 1 und Struktur 2 können ein haptisches Signal erzeugen, das von einem Nutzer, der den Stylus greift, wahrgenommen wird. Die Anordnungen sind insbesondere in dem Bereich des Gehäuses 7 angeordnet, der üblicherweise von Nutzern eines Stylus gegriffen wird. Durch die Anordnung mehrerer der Anordnungen unmittelbar nebeneinander wird es ferner ermöglicht, Gesten zu erkennen. Beispielsweise können die Anordnungen, wenn die jeweiligen piezoelektrischen Aktuatoren 1 als Drucksensoren verwendet werden, ein Streichen entlang des Gehäuses 7 des Stylus erkennen.
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6 zeigt einen weiteren Stylus, der die in 1 gezeigte Anordnung aufweist. Die Struktur 2 wird dabei durch einen Bereich des Gehäuses 7 gebildet, der ein Bedienelement darstellt. Insbesondere ist der Bereich des Gehäuses 7 als Knopf ausgestaltet. Der piezoelektrische Aktuator 1 ist in einer Kavität 12 angeordnet.
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7 zeigt ein weiteres elektronisches Gerät, das die in 1 gezeigte Anordnung aufweist. Bei dem Gerät handelt es sich um ein Verdampfungsgerät, das auch als E-Zigarette bekannt ist.
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Bei den in 2 bis 7 dargestellten elektronischen Geräten handelt es sich lediglich um Beispiele. Die in 1 gezeigte Anordnung kann in jeglichem elektronischem Gerät als Bedienelement verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- piezoelektrischer Aktuator
- 1a
- Seitenfläche
- 1b
- Stirnseite
- 1c
- Stirnseite
- 2
- Struktur
- 2a
- Außenseite
- 2b
- Innenseite
- 3
- Klebeschicht
- 4
- piezoelektrisches Material
- 5
- Innenelektrode
- 6a
- Außenelektrode
- 6b
- Außenelektrode
- 7
- Gehäuse
- 8
- Leitung
- 9
- Ansteuerelektronik
- 10
- Energieversorgung
- 11
- Sensor
- 12
- Kavität
- R1
- erste Richtung
- R2
- zweite Richtung
- S
- Stapelrichtung
