TW202144976A - 觸控反饋模組 - Google Patents

觸控反饋模組 Download PDF

Info

Publication number
TW202144976A
TW202144976A TW109118161A TW109118161A TW202144976A TW 202144976 A TW202144976 A TW 202144976A TW 109118161 A TW109118161 A TW 109118161A TW 109118161 A TW109118161 A TW 109118161A TW 202144976 A TW202144976 A TW 202144976A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
piezoelectric
feedback module
circuit board
flexible circuit
length
Prior art date
Application number
TW109118161A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI727817B (zh
Inventor
丁鏞
林烜鵬
林俊宏
啟瑞 游
Original Assignee
中原大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中原大學 filed Critical 中原大學
Priority to TW109118161A priority Critical patent/TWI727817B/zh
Priority to CN202010987009.1A priority patent/CN113741719B/zh
Priority to US16/953,056 priority patent/US11360562B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI727817B publication Critical patent/TWI727817B/zh
Publication of TW202144976A publication Critical patent/TW202144976A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

一種觸控反饋模組包括觸控面板以及壓電觸覺反饋模組，其中壓電觸覺反饋模組接觸該觸控面板，其特徵在於，壓電觸覺反饋模組包括第一軟性電路板及複數壓電單元。第一軟性電路板包括複數第一電極區，各第一電極區具有第一長度，各壓電單元分別設於各第一電極區下方，且各該壓電單元包括一壓電元件，該壓電元件具有一第二長度，其中第一長度為第二長度的10%~20%。

Description

觸控反饋模組
本發明關於一種觸控反饋模組，特別關於一種不用增加質量就可產生共振頻率低於500Hz之觸控反饋模組。
據研究顯示，人類觸覺感受頻率約為500Hz以下，最佳感受頻率約300Hz至100Hz，頻率過低或過高的振動人體都無法察覺，而在觸控面板的技術中，現有技術多在振動單元上增加質量以降低振動頻率，藉此增加使用者的感受力，然在振動單元上增加質量會增加觸控面板整體重量，不符合目前觸控螢幕輕薄的發展方向，並且增加觸控面板的製造工序，因此如何在不增加質量的情況下降低振動頻率，實為本領域之一待解決的問題。
本發明之主要目的係在提供一種不用增加質量就可產生共振頻率低於500Hz之觸控反饋模組。
為達成上述之目的，本發明之觸控反饋模組包括觸控面板以及壓電觸覺反饋模組，其中壓電觸覺反饋模組接觸觸控面板，其特徵在於，壓電觸覺反饋模組包括第一軟性電路板及複數壓電單元。第一軟性電路板包括複數第一電極區，各第一電極區具有第一長度，各壓電單元分別設於各第一電極區下方，且各該壓電單元包括一壓電元件，該壓電元件具有一第二長度，其中第一長度為第二長度的10%~20%。
藉由本發明之設計，不增加質量的情況下即可將共振頻率降低人體可感受的振動頻率範圍內，解決了現有技術存在的問題。
為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。以下請一併參考圖1至圖4、圖5A、圖5B、圖5C及圖6關於本發明之觸控反饋模組之一實施例之爆炸圖、上視圖、壓電觸覺反饋模組其中之一力回饋單元之示意圖、壓電觸覺反饋模組其中之一力回饋單元受力形變之示意圖、顯示本發明之壓電觸覺反饋模組搭配4個、6個與8個力回饋單元之模型分析圖形，與ANSYS分析計算之值、以及依據圖1之實施例顯示本發明之壓電觸覺反饋模組之模型分析圖形，與ANSYS分析計算之值。
如圖1至圖4所示，在本實施例中，本發明之觸控反饋模組1包括觸控面板10以及壓電觸覺反饋模組20，其中壓電觸覺反饋模組20位於觸控面板10下方，其特徵在於，壓電觸覺反饋模組20包括第一軟性電路板21、複數壓電單元22以及第二軟性電路板23，其中第一軟性電路板21包括複數第一電極區211，其中各第一電極區211具有一第一長度L1，各壓電單元22分別設於各第一電極區211下方，各壓電單元22位於第一軟性電路板21與第二軟性電路板23之間，各該壓電單元22包括一壓電元件222，該壓電元件222具有一第二長度L2，其中該第一長度L1為該第二長度L2的10%~20%，第二軟性電路板23包括複數第二電極區231，其中各第二電極區亦具有第一長度L1，其中各第二電極區231之第一長度L1為第二長度L2的10%~20%。當使用者手指觸碰觸控面板10時，複數壓電單元22之其中之一產生壓電效應時，壓電觸覺反饋模組20得產生一共振之力回饋效應，且圖5A、圖5B及圖5C所示，該共振頻率小於500Hz。
如圖1至圖4所示，在本實施例中，各第一電極區211的中線、各第二電極區231的中線S分別與各壓電單元22的中線Y兩者重合，且各第一電極區211的面積、各第二電極區231的面積為各壓電單元22之面積的15%~40%，較佳實施例為各第一電極區211的面積、各第二電極區231的面積為各壓電單元22之面積的15%~35%，藉此當使用者手指觸碰觸控面板10時，複數壓電單元22之其中之一產生壓電效應時，藉由第一電極區211及各第二電極區231位於壓電單元22中心的特徵，讓被觸發的壓電單元22產生類似拱型且振動頻率低於500 Hz的形變。在此需注意的是，各第一電極區211的中線、各第二電極區231的中線S與各壓電單元22的中線Y兩者不須完全重合，只要各第一電極區211、各第二電極區231分別位於壓電單元22的長度中央即可，在此以矩形為例，本發明所指之長度中央為各第一電極區211、各第二電極區231的相對兩短軸端到壓電單元22相對兩短軸端的距離相等，或誤差範圍在10%以下皆適用本發明。
因為第一電極區211、第二電極區231分別為第一軟性電路板21、第二軟性電路板23的必要元件，且由圖5A、圖5B及圖5C的模擬圖形可看出，藉由本發明之第一電極區211的第一長度L1為各壓電元件222的第二長度L2的10%~20%的特徵，本發明之觸控反饋模組1在不需額外添加質量的狀況下，壓電觸覺反饋模組20的共振頻率都低800 Hz，解決了先前技術所存在的問題。此外，壓電觸覺反饋模組20所有元件均為薄型，容易裝設於輕薄的觸控面板符合目前觸控面板輕薄的設計方向。
此外，如圖1與圖2所示，為了讓壓電觸覺反饋模組20中各壓電單元22能獨立振動不互相感擾，第一軟性電路板21及第二軟性電路板23包括複數切割區域212、232，且相鄰之各切割區域212、232間距有一間隙213、233，其中間隙213、233為第一軟性電路板21及第二軟性電路板23中完全簍空的區域，各第一電極區211及各第二電極區231分別設於各切割區域212、232，且各切割區域212、232接觸各壓電單元20。
如圖1所示，壓電單元22更包括一彈性件221，其中壓電元件222位於該彈性件221與第二軟性電路板23之間，根據本發明之一具體實施例，壓電元件222係為壓電陶瓷(PZT)或聚偏氟乙烯(PVDF)壓電膜壓電元件或具有相同性質的壓電材料，本發明並不以上述所列舉之材料為限。此外，如圖1所示，為配合第一軟性電路板21及第二軟性電路板23的切割區域，彈性件221上也有對應的切割區域223，且各相鄰之切割區域223之間具有間隙224，其中間隙224為彈性件221中完全簍空的區域。
根據本發明之一具體實施例，如圖1與圖2所示，本發明之觸控反饋模組1更包括複數第一壓條30，其中各第一壓條30分別設於第一軟性電路板21之各切割區域213的相對兩側邊，第二軟性電路板23之各該切割區域232的相對兩側邊。在本實施例中，第一軟性電路板21之各切割區域213、第二軟性電路板23之各切割區域232皆呈矩形，各第一壓條30分別設於第一軟性電路板21之各切割區域213的兩短軸側邊，藉此如圖6所示，當該複數壓電單元22之其中之一產生壓電效應時，壓電觸覺反饋模組20得產生之共振頻率小於500Hz。利用複數第一壓條30於壓電觸覺反饋模組20上下兩端施壓夾持(clamped)方式與觸控面板10結合，可獲得低於500Hz較之振動頻率(如圖6所示)，增強使用者的觸覺感受。根據本發明之一具體實施例，如圖1與圖2所示，本發明之觸控反饋模組1更包括複數第一輔助壓條50，其係分別覆蓋於各第一壓條30，以加強各第一壓條30對於壓電觸覺反饋模組20之夾持效果。如圖1所示，在本實施例中，觸控反饋模組1更包括兩個第二輔助壓條60，其中各第二輔助壓條60分別覆蓋第二軟性電路板23中位於最左端之間隙233與最右端之間隙233。
在此須注意的是，如圖1與圖2所示，為配合不同觸控面板的設計需求，本發明之壓電觸覺反饋模組20中之壓電單元22可以陣列形式設計，以及各壓電單元22可是設計需求排列為
Figure 02_image001
陣列形式排列，其中M、N接為自然數。如圖2所示之陣列即為
Figure 02_image003
之陣列，M=2；N=3。
以下請繼續參考如圖1與圖2所示，並一起參考圖7A與圖7B，其中圖7A係本發明之壓電觸覺反饋模組做為觸控反饋模組之感測器使用時搭配之感測電路示意圖，圖7B係本發明之壓電觸覺反饋模組做為觸控反饋模組之致動器使用時搭配之驅動電路示意圖。
在此須注意的是，當複數壓電單元22之其中之一產生正壓電效應時，該壓電觸覺反饋模組20可做為觸控反饋模組1之感測器(sensor)使用，此時壓電觸覺反饋模組20的感測電路可以圖7A所示方式建置。當複數壓電單元22之其中之一產生逆壓電效應時，該壓電觸覺反饋模組20可做為觸控反饋模組1之致動器(actuator)使用，此時壓電觸覺反饋模組20搭配之驅動電路可以7B所示方式建置，但本發明適用之感測電路與驅動電路之型態皆不以上述實施方式為限。
藉由本發明之設計，不增加質量的情況下即可將觸控反饋模組1之共振頻率降低至500Hz以下，解決了現有技術存在的問題。
應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1:觸控反饋模組 10:觸控面板 20:壓電觸覺反饋模組 21:第一軟性電路板 211:第一電極區 212、232、223:切割區域 22:壓電單元 221:彈性件 222:壓電元件 23:第二軟性電路板 231:第二電極區 30:第一壓條 S、Y:中線 50:第一輔助壓條 213、233、224:間隙 60:第二輔助壓條 L1:第一長度 L2:第二長度
圖1係本發明之觸控反饋模組之一實施例之爆炸圖。 圖2係本發明之觸控反饋模組之一實施例之上視圖。 圖3係本發明之壓電觸覺反饋模組其中之一力回饋單元之示意圖。 圖4係本發明之壓電觸覺反饋模組其中之一力回饋單元受力形變之示意圖。 圖5A係顯示本發明之壓電觸覺反饋模組搭配4個力回饋單元之模型分析圖形，與ANSYS分析計算之值。 圖5B係顯示本發明之壓電觸覺反饋模組搭配6個力回饋單元之模型分析圖形，與ANSYS分析計算之值。 圖5C係顯示本發明之壓電觸覺反饋模組搭配8個力回饋單元之模型分析圖形，與ANSYS分析計算之值。 圖6係依據圖1之實施例顯示本發明之壓電觸覺反饋模組之模型分析圖形，與ANSYS分析計算之值。 圖7A係本發明之壓電觸覺反饋模組做為觸控反饋模組之感測器使用時搭配之感測電路示意圖。 圖7B係本發明之壓電觸覺反饋模組做為觸控反饋模組之致動器使用時搭配之驅動電路示意圖。
1:觸控反饋模組
211:第一電極區
213:間隙
30:第一壓條
50:第一輔助壓條

Claims (10)

  1. 一種觸控反饋模組，包括一觸控面板以及一壓電觸覺反饋模組，其中該壓電觸覺反饋模組位於該觸控面板下方，其特徵在於，該壓電觸覺反饋模組包括： 一第一軟性電路板，包括複數第一電極區，其中各該第一電極區具有一第一長度L1；以及一複數壓電單元，其中各該壓電單元分別設於各該第一電極區下方，且各該壓電單元包括一壓電元件，該壓電元件具有一第二長度L2，其中該第一長度L1為該第二長度L2的10%~20%。
  2. 如請求項1所述之觸控反饋模組，當該複數壓電單元之其中之一產生壓電效應時，該壓電觸覺反饋模組產生之一共振頻率小於500Hz。
  3. 如請求項1所述之觸控反饋模組，其中各該第一電極區的中線與各該壓電單元的中線重合。
  4. 如請求項1至請求項3任一項所述之觸控反饋模組，其中該壓電觸覺反饋模組更包括一第二軟性電路板，各該壓電單元位於該第一軟性電路板與該第二軟性電路板之間，該第二軟性電路板包括複數第二電極區，其中各該第二電極區具有該第一長度L1，其中各該第二電極區之該第一長度L1為該第二長度L2的10%~20%。
  5. 如請求項4所述之觸控反饋模組，其中各該第二電極區的中線與各該壓電單元的中線重合。
  6. 如請求項4所述之觸控反饋模組，該壓電單元包括一彈性件，其中該壓電元件位於該彈性件與該第二軟性電路板之間。
  7. 如請求項6所述之觸控反饋模組，其中該第一軟性電路板及該第二軟性電路板包括複數切割區域，其中相鄰之各該複數切割區域間距有一間隙，各該第一電極區及各該第二電極區分別設於各該切割區域，且各該切割區域接觸各該壓電單元。
  8. 如請求項8所述之觸控反饋模組，更包括複數第一壓條，其中各該第一壓條分別設於該第一軟性電路板之各該切割區域的相對兩側邊，藉此當該複數壓電單元之其中之一產生該壓電效應時，該壓電觸覺反饋模組產生之該共振頻率小於500Hz。
  9. 如請求項9所述之觸控反饋模組，更包括複數第一輔助壓條，其中各該第一輔助壓條分別覆蓋各該第一壓條，藉此當該複數壓電單元之其中之一產生該壓電效應時，該壓電觸覺反饋模組產生之該共振頻率小於500Hz。
  10. 如請求項11所述之觸控反饋模組，更包括複數第二輔助壓條，其中各該第二輔助壓條分別覆蓋該第二軟性電路板中位於最左端與最右端之該間隙。
TW109118161A 2020-05-29 2020-05-29 觸控反饋模組 TWI727817B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109118161A TWI727817B (zh) 2020-05-29 2020-05-29 觸控反饋模組
CN202010987009.1A CN113741719B (zh) 2020-05-29 2020-09-18 触控反馈模组
US16/953,056 US11360562B2 (en) 2020-05-29 2020-11-19 Haptic feedback module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109118161A TWI727817B (zh) 2020-05-29 2020-05-29 觸控反饋模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI727817B TWI727817B (zh) 2021-05-11
TW202144976A true TW202144976A (zh) 2021-12-01

Family

ID=77036386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109118161A TWI727817B (zh) 2020-05-29 2020-05-29 觸控反饋模組

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11360562B2 (zh)
CN (1) CN113741719B (zh)
TW (1) TWI727817B (zh)

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080084384A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-10 Immersion Corporation Multiple Mode Haptic Feedback System
CN101989139A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 介面光电股份有限公司 阵列式触觉回馈的触控面板
KR101177610B1 (ko) * 2009-09-29 2012-08-28 삼성전기주식회사 터치스크린장치
KR101161943B1 (ko) * 2010-03-04 2012-07-04 삼성전기주식회사 햅틱 피드백 디바이스 및 전자 장치
WO2011114436A1 (ja) * 2010-03-16 2011-09-22 アルプス電気株式会社 ドット表示装置
JP6020745B2 (ja) * 2014-04-07 2016-11-02 株式会社村田製作所 タッチセンサ
JP6132074B2 (ja) * 2014-08-22 2017-05-24 株式会社村田製作所 触覚提示装置
TW201621585A (zh) * 2014-10-14 2016-06-16 康寧公司 壓電膜結構與感測器以及使用該壓電膜結構與感測器的顯 示組件
EP3035158B1 (en) * 2014-12-18 2020-04-15 LG Display Co., Ltd. Touch sensitive device and display device comprising the same
TWI567611B (zh) * 2015-11-23 2017-01-21 恆顥科技股份有限公司 壓力感測器及壓力觸控模組
US10824282B2 (en) * 2015-11-30 2020-11-03 Drexel University Fabric touch sensor
CN106896964B (zh) * 2017-04-01 2020-04-24 厦门天马微电子有限公司 压力触控显示面板、压力触控显示装置
CN107168584A (zh) * 2017-06-27 2017-09-15 南昌欧菲光科技有限公司 电子设备、压力感应触摸显示屏及其压力感应触摸屏
EP3613514A1 (en) * 2018-08-20 2020-02-26 LG Display Co., Ltd. Display apparatus including flexible vibration module and method of manufacturing the flexible vibration module

Also Published As

Publication number Publication date
US11360562B2 (en) 2022-06-14
US20210373667A1 (en) 2021-12-02
TWI727817B (zh) 2021-05-11
CN113741719B (zh) 2024-04-26
CN113741719A (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11455038B2 (en) Vibration structure, vibration device, and tactile sense presentation device
JP4424729B2 (ja) タブレット装置
JP3871991B2 (ja) タッチパネル
TWI297849B (zh)
JP3798287B2 (ja) タッチパネル入力装置
US20110069026A1 (en) Touch panel module for providing electrically-stimulated sensation feedback
US11009953B2 (en) Tactile sense presenting device
KR20120105785A (ko) 압전 소자
JP7110570B2 (ja) 振動ユニット
JP5975185B2 (ja) 触覚提示装置
TWI744924B (zh) 壓電振動模組與觸控反饋模組
TW202144976A (zh) 觸控反饋模組
JP2004272651A (ja) タッチパネル及びそれを備えた画面入力型表示装置
WO2016027667A1 (ja) 振動体及び触覚提示キーボード
KR101080361B1 (ko) 진동 엑츄에이터 모듈
KR20230010742A (ko) 인간-컴퓨터 인터페이스 시스템
JP6705440B2 (ja) 触覚呈示装置の駆動方法
US10381545B2 (en) Vibration device and tactile presentation device
US11453028B2 (en) Vibration device
CN216719076U (zh) 触控板、压力触控装置和电子设备
JP2005181031A (ja) 圧力検出装置
CN216871191U (zh) 触控板和电子设备
JP6504011B2 (ja) 触覚提示装置
KR20230067523A (ko) 전자 디바이스에서 햅틱 출력을 제공하기 위한 햅틱 구조물
JP2015230667A (ja) 触覚提示キーボード