CN106843496A - 非致动按钮触觉反馈装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及触觉反馈领域，尤其是涉及一种非致动按钮触觉反馈装置及方法，以缓解现有技术中存在的电子终端设备无法实现局部触觉反馈的技术问题。包括：面板、后盖、压电元件；后盖连接于面板背面并且与面板形成有容纳腔，压电元件位于容纳腔内；压电元件包括基片、位于基片的背离面板的一侧的压电体、位于面板和基片之间的第一环形垫片以及位于基片和后盖之间的第二环形垫片；基片中部向面板背面凸出设置有凸点，凸点的顶端与面板的背面相抵，并且基片的边缘伸入第一环形垫片和第二环形垫片之间并由第一环形垫片和第二环形垫片固定；压电体在被触发后产生振动量，振动量通过基片的凸点传递至面板，从而实现了面板的局部触觉反馈。

Description

非致动按钮触觉反馈装置及方法

技术领域

本发明涉及触觉反馈领域，尤其是涉及一种非致动按钮触觉反馈装置及方法。

背景技术

随着电子通信技术的发展，电子终端设备的使用越来越普及，电子终端设备例如智能手机、平板电脑等，在这些终端设备中触摸输入技术已经被广泛推广，例如智能手机中的电容式触摸按钮。

由于这些触摸按钮是非致动的，即点击时不会有机械行程，用户无法感知是否对这些按钮进行了有效点击。所以这就需要触觉反馈装置来提供触觉反馈，以增加用户识别性，从而有助于提高用户与电子终端设备的充分交互。

相关技术中，触觉反馈的实现是将线性振动马达放置在于电子装置内部，依靠振动马达的振动来实现触觉反馈功能，这些振动马达通常用于电子终端设备的整体振动，为了增强振动力，振动马达必须相应增大体积，从而增加了电子终端设备的消耗能量。

因此，有必要提出一种新的技术方案来实现终端的局部触觉反馈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非致动按钮触觉反馈装置及方法，以缓解现有技术中存在的电子终端设备无法实现局部触觉反馈的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种非致动按钮触觉反馈装置，包括：面板、后盖和压电元件；

所述后盖连接于所述面板背面并且与所述面板形成有容纳腔，所述压电元件位于所述容纳腔内；

所述压电元件包括基片、位于所述基片的背离所述面板的一侧的压电体、位于所述面板和所述基片之间的第一环形垫片以及位于所述基片和所述后盖之间的第二环形垫片；

所述基片中部向所述面板背面凸出设置有凸点，所述凸点的顶端与所述面板的背面相抵，并且所述基片的边缘伸入所述第一环形垫片和第二环形垫片之间并由所述第一环形垫片和所述第二环形垫片固定；

所述压电体在被触发后产生振动量，所述振动量通过所述基片的凸点传递至所述面板以使所述面板产生触觉反馈。

更进一步地，

还包括控制电路模块，所述控制电路模块与所述压电体通过柔性电极连接。

更进一步地，

所述压电体与所述后盖之间具有间隙。

更进一步地，

所述基片的材质为金属或者塑料。

更进一步地，

所述的压电体由单层压电陶瓷或多层压电陶瓷制成。

一种基于非致动按钮触觉反馈装置的触觉反馈方法，包括以下步骤：

a、所述压电元件接收触发信号并将所述触发信号输入至控制电路模块；

a、所述控制电路模块接收所述触发信号后产生驱动信号，并将所述驱动信号传递至所述压电元件；

a、所述压电元件接收所述驱动信号、在所述驱动信号的作用下产生振动量并将所述振动量传递至所述面板。

更进一步地，

所述控制电路模块设置有时间阈值和电压阈值，当所述触发信号的电压大于所述电压阈值，并且当所述触发信号的持续时间超过所述时间阈值时，所述控制电路模块输出所述驱动信号至所述压电元件。

更进一步地，

所述触发信号包括由手指按压面板产生的正触发信号，以及由手指逐渐远离面板产生的负触发信号。

更进一步地，

所述驱动信号包括第一脉冲驱动信号和第二脉冲驱动信号，

所述第一脉冲驱动信号在所述正触发信号的电压大于所述电压阈值，并且所述正触发信号的持续时间超过所述时间阈值时产生；

所述第二脉冲驱动信号在所述负触发信号的电压大于所述电压阈值，并且所述负触发信号的持续时间超过所述时间阈值时产生。

更进一步地，

所述驱动信号为双脉冲驱动信号，并且所述双脉冲驱动信号的两个单脉冲驱动信号之间具有时间间隔；

所述双脉冲驱动信号在所述正触发信号的电压大于所述电压阈值，并且所述正触发信号的持续时间超过所述时间阈值时产生。

结合以上技术方案，本发明能够达到的有益效果在于：

由于本发明提供了一种非致动按钮触觉反馈装置，包括：面板、后盖、压电元件；后盖连接于面板背面并且与面板形成有容纳腔，压电元件位于容纳腔内；压电元件包括基片、位于基片的背离面板的一侧的压电体、位于面板和基片之间的第一环形垫片以及位于基片和后盖之间的第二环形垫片；基片中部向面板背面凸出设置有凸点，凸点的顶端与面板的背面相抵，并且基片的边缘伸入第一环形垫片和第二环形垫片之间并由第一环形垫片和第二环形垫片固定。

压电体在被触发后产生振动量，由于压电体与基片相连，因而压电体的产生的振动量能够传递至基片，并且基片的边缘伸入第一环形垫片和第二环形垫片之间并由第一环形垫片和第二环形垫片固定，因而传递至基片的振动量能够集中于基片的中央位置，又由于基片中部向面板背面凸出设置有凸点，凸点的顶端与面板的背面相抵，因而集中于基片中央位置的振动量能够通过凸点传递至面板，从而实现了触觉反馈装置的局部触觉反馈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的非致动触觉反馈装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的非致动触觉反馈装置的截面图；

图3为本发明实施例提供的非致动触觉反馈装置的分解示意图；

图4为本发明实施例提供的触觉反馈方法中触发信号与其中一种驱动信号的图示；

图5为本发明实施例提供的触觉反馈方法中触发信号与另一种驱动信号的图示；

图6为本发明实施例提供的触觉反馈方法的工作原理图。

图标：1－面板；2-压电元件；21-基片；22-压电体；23-第一环形垫片；24-第二环形垫片；25-柔性电极；3-控制电路模块；4-后盖；211-凸点。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对实施例1和实施例2进行详细描述：

图1为本发明实施例提供的非致动触觉反馈装置的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的非致动触觉反馈装置的截面图；图3为本发明实施例提供的非致动触觉反馈装置的分解示意图；图4为本发明实施例提供的触觉反馈方法中触发信号与其中一种驱动信号的图示；图5为本发明实施例提供的触觉反馈方法中触发信号与另一种驱动信号的图示；图6为本发明实施例提供的触觉反馈方法的工作原理图。

实施例1

本实施例提供了一种非致动按钮触觉反馈装置，请一并参照图1至图3，包括：面板1、后盖4、压电元件2。

后盖4连接于面板1背面并且与面板1形成有容纳腔，压电元件2位于容纳腔内。

压电元件2包括基片21、位于基片21的背离面板1的一侧的压电体22、位于面板1和基片21之间的第一环形垫片23以及位于基片21和后盖4之间的第二环形垫片24。

基片21中部向面板1背面凸出设置有凸点211，凸点211的顶端与面板1的背面相抵，并且基片21的边缘伸入第一环形垫片23和第二环形垫片24之间并由第一环形垫片23和第二环形垫片24固定。

上述的触觉反馈装置能够达到的有益效果简述如下：

压电体22在被触发后产生振动量，由于压电体22与基片21相连，因而压电体22的产生的振动量能够传递至基片21，并且基片21的边缘伸入第一环形垫片23和第二环形垫片24之间并由第一环形垫片23和第二环形垫片24固定，因而传递至基片21的振动量能够集中于基片21的中央位置，又由于基片21中部向面板1背面凸出设置有凸点211，凸点211的顶端与面板1的背面相抵，因而集中于基片21中央位置的振动量能够通过凸点211传递至面板1，从而实现了触觉反馈装置的局部触觉反馈。

本实施例的可选方案中，更进一步地，触觉反馈装置还包括控制电路模块3，控制电路模块3与压电体22通过柔性电极25连接。控制电路模块3通过柔性电极25接收压电元件2的触发信号，在上述的触发信号超过触发信号阈值时产生驱动信号，并通过柔性电极25将驱动信号传递至压电元件2。

上述可选方案中，较为优选地，控制电路模块3位于后盖4外部，并且，后盖4的一部分设置有用于避让柔性电极25的缺口，柔性电极25与压电体22的连接方式不限定为固定连接或者可拆卸连接。

以下对压电体22作详细说明：

压电体22与后盖4之间具有间隙，并且，压电体22的长度小于基片21的长度，压电体22与第二环形垫片24之间具有间隙。压电体22与后盖4之间具有间隙，能够避免由于压电体22向后盖4方向的振动，导致压电体22与后盖4之间的力学干涉，造成的压电体22的振动量减小的技术问题。压电体22的长度小于基片21的长度，压电体22与第二环形垫片24之间具有间隙，能够避免压电体22将振动量传递至第二环形垫片24导致的振动量分散的问题，保证压电体22产生的振动量仅传递至基片21。

本实施例的可选方案中，压电体22的材料包括但不限定于：无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料。无机压电材料优选为压电陶瓷和压电晶体，压电陶瓷压电性强、介电常数高，可以加工成任意形状。压电晶体，例如石英，介电常数低，但稳定性好。有机压电材料，例如聚偏氟乙烯，材质柔韧，低密度，低阻抗和高压电常数。复合压电材料是无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能。上述可选方案中，较为优选地，压电体22由陶瓷、PVDF(聚偏氟乙烯)或者电致伸缩材料中的任一种制成。较为优选地，压电体22由单层压电陶瓷或多层压电陶瓷制成。

以下对基片21作详细说明：

基片21中部向面板1背面凸出设置有凸点211，凸点211的顶端与面板1的背面相抵，并且基片21的边缘伸入第一环形垫片23和第二环形垫片24之间并由第一环形垫片23和第二环形垫片24固定；较为优选地，凸点211冲压成型。较为优选地，基片21的材质不限定为金属或者塑料。

基片21的工作原理简述如下：由于基片21的边缘伸入第一环形垫片23和第二环形垫片24之间并由第一环形垫片23和第二环形垫片24固定，因而基片21的边缘无法发生垂直于基片21所在的表面上的振动，传递至基片21的振动量只能在基片21的中央位置集中，又由于基片21中部向面板1背面凸出设置有凸点211，凸点211的顶端与面板1的背面相抵，因而基片21的中央位置的振动量通过凸点211传递至面板1，从而实现了面板1的局部精确振动。

以下对第一环形垫片23和第二环形垫片24作详细说明：

较为优选地，第一环形垫片23和第二环形垫片24均设置为环形垫片，第一环形垫片23位于面板1和基片21之间，第二环形垫片24位于基片21和后盖4之间；基片21的边缘伸入第一环形垫片23和第二环形垫片24之间并由第一环形垫片23和第二环形垫片24固定。第一环形垫片23和第二环形垫片24形成了对基板的垂直于基板的平面方向上的夹紧力。较为优选地，第一环形垫片23和第二环形垫片24均由柔性材料制成，避免了第一环形垫片23和第二环形垫片24对基片21造成的机械损伤。

以下对后盖4作详细说明：

较为优选地，后盖4设置为圆盘形结构，并且在后盖4的边缘具有向面板1方向凸出设置的凸缘，凸缘向外延伸形成支脚，凸缘和支脚形成L形结构。较为优选地，后盖4通过支脚与面板1固定连接，固定连接的方式不限定为胶黏、螺纹连接等。另外，为了避免柔性电机，后盖4的部分设置有缺口，缺口的形状可根据具体使用情形设置。

实施例2

本实施例提供了一种基于实施例1中的非致动按钮触觉反馈装置的触觉反馈方法，请参照图6，包括以下步骤：

a1、压电元件2接收触发信号并将触发信号输入至控制电路模块3；

a2、控制电路模块3接收触发信号后产生驱动信号，并将驱动信号传递至压电元件2；

a3、压电元件2接收驱动信号、在驱动信号的作用下产生振动量并将振动量传递至面板1。

本实施例的可选方案中，为了避免操作者的误操作造成的无效驱动信号的产生，控制电路模块3设置有时间阈值和电压阈值，具体而言：当触发信号的电压大于电压阈值，并且当触发信号的持续时间超过时间阈值时，控制电路模块3输出驱动信号至压电元件2。

较为优选地，时间阈值设置为8-12ms，电压阈值设置为0.06-0.1v，即当触发信号的电压大于0.06-0.1v，并且，当触发信号的持续时间超过8-12ms时，控制电路模块3输出驱动信号至压电元件2。当触发信号的电压未超过0.06-0.1v，并且，当触发信号的持续时间不大于8-12ms时，控制电路模块3停止输出驱动信号至压电元件2，从而有效避免由于误操作造成的无效驱动信号的产生，提高了触觉反馈装置的反馈精准性。

较为优选地，时间阈值设置为10ms，电压阈值设置为0.08v，当触发信号的电压大于0.08v，并且，当触发信号的持续时间超过10ms时，控制电路模块3输出驱动信号至压电元件2。

以下对触发信号作详细说明：

本实施例的可选方案中，触发信号包括由手指按压面板1产生的正触发信号，以及由手指逐渐远离面板1产生的负触发信号。正触发信号和负触发信号形成连续的波形信号，需要说明的是，请参照图4，正触发信号为X轴上部的触发信号，负触发信号为X轴下部的触发信号。

在正触发信号的电压大于电压阈值(图4中电压阈值为0.08v)，并且，触发信号的持续时间超过时间阈值(图4中时间阈值为10ms)时，正触发信号产生驱动信号。

在负触发信号的电压大于电压阈值(图4中电压阈值为-0.08v)，并且，触发信号的持续时间超过时间阈值(图4中时间阈值为10ms)时，负触发信号产生驱动信号。

以下对触发信号以及与触发信号对应的驱动信号作详细说明：

方式一：请参照图4，控制电路模块3接收正触发信号和负触发信号后分别产生第一脉冲驱动信号和第二脉冲驱动信号，

具体而言：

第一脉冲驱动信号在正触发信号的电压大于电压阈值，并且正触发信号的持续时间超过时间阈值时产生；

第二脉冲驱动信号在负触发信号的电压大于电压阈值，并且负触发信号的持续时间超过时间阈值时产生。

较为优选地，第一脉冲驱动信号的脉冲宽度为6mS，波幅度为100V。

较为优选地，第二脉冲驱动信号的脉冲宽度为6mS，波幅度为100V。

方式二：

请参照图5，控制电路模块3接收正触发信号后产生为双脉冲驱动信号，并且双脉冲驱动信号的两个单脉冲驱动信号之间具有时间间隔。

具体而言：

双脉冲驱动信号在正触发信号的电压大于电压阈值，并且正触发信号的持续时间超过时间阈值时产生。

较为优选地，双脉冲驱动信号的两个单脉冲驱动信号的脉冲宽度为6mS，波幅度为100V。

较为优选地，双脉冲驱动信号的两个单脉冲驱动信号之间的时间间隔为200ms。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种非致动按钮触觉反馈装置，其特征在于，包括：面板(1)、后盖(4)和压电元件(2)；

所述后盖(4)连接于所述面板(1)背面并且与所述面板(1)形成有容纳腔，所述压电元件(2)位于所述容纳腔内；

所述压电元件(2)包括基片(21)、位于所述基片(21)的背离所述面板(1)的一侧的压电体(22)、位于所述面板(1)和所述基片(21)之间的第一环形垫片(23)以及位于所述基片(21)和所述后盖(4)之间的第二环形垫片(24)；

所述基片(21)中部向所述面板(1)背面凸出设置有凸点(211)，所述凸点(211)的顶端与所述面板(1)的背面相抵，并且所述基片(21)的边缘伸入所述第一环形垫片(23)和第二环形垫片(24)之间并由所述第一环形垫片(23)和所述第二环形垫片(24)固定；

所述压电体(22)在被触发后产生振动量，所述振动量通过所述基片(21)的凸点(211)传递至所述面板(1)以使所述面板(1)产生触觉反馈。

2.根据权利要求1所述的非致动按钮触觉反馈装置，其特征在于，

还包括控制电路模块(3)，所述控制电路模块(3)与所述压电体(22)通过柔性电极(25)连接。

3.根据权利要求2所述的非致动按钮触觉反馈装置，其特征在于，

所述压电体(22)与所述后盖(4)之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述的非致动按钮触觉反馈装置，其特征在于，

所述基片(21)的材质为金属或者塑料。

5.根据权利要求1所述的非致动按钮触觉反馈装置，其特征在于，

所述的压电体(22)由单层压电陶瓷或多层压电陶瓷制成。

6.一种基于如权利要求1-5中任一项所述的非致动按钮触觉反馈装置的触觉反馈方法，其特征在于，包括以下步骤：

a1、所述压电元件(2)接收触发信号并将所述触发信号输入至控制电路模块(3)；

a2、所述控制电路模块(3)接收所述触发信号后产生驱动信号，并将所述驱动信号传递至所述压电元件(2)；

a3、所述压电元件(2)接收所述驱动信号、在所述驱动信号的作用下产生振动量并将所述振动量传递至所述面板(1)。

7.根据权利要求6所述的触觉反馈方法，其特征在于，

所述控制电路模块(3)设置有时间阈值和电压阈值，当所述触发信号的电压大于所述电压阈值，并且当所述触发信号的持续时间超过所述时间阈值时，所述控制电路模块(3)输出所述驱动信号至所述压电元件(2)。

8.根据权利要求7所述的触觉反馈方法，其特征在于，

所述触发信号包括由手指按压面板(1)产生的正触发信号，以及由手指逐渐远离面板(1)产生的负触发信号。

9.根据权利要求8所述的触觉反馈方法，其特征在于，

所述驱动信号包括第一脉冲驱动信号和第二脉冲驱动信号，

所述第一脉冲驱动信号在所述正触发信号的电压大于所述电压阈值，并且所述正触发信号的持续时间超过所述时间阈值时产生；

所述第二脉冲驱动信号在所述负触发信号的电压大于所述电压阈值，并且所述负触发信号的持续时间超过所述时间阈值时产生。

10.根据权利要求8所述的触觉反馈方法，其特征在于，

所述驱动信号为双脉冲驱动信号，并且所述双脉冲驱动信号的两个单脉冲驱动信号之间具有时间间隔；

所述双脉冲驱动信号在所述正触发信号的电压大于所述电压阈值，并且所述正触发信号的持续时间超过所述时间阈值时产生。