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TW201308837A - 撓曲裝置、系統及方法 - Google Patents

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TW201308837A
TW201308837A TW101101786A TW101101786A TW201308837A TW 201308837 A TW201308837 A TW 201308837A TW 101101786 A TW101101786 A TW 101101786A TW 101101786 A TW101101786 A TW 101101786A TW 201308837 A TW201308837 A TW 201308837A
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actuator
flexible
battery
mobile device
flexible member
Prior art date
Application number
TW101101786A
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English (en)
Inventor
James Biggs
Roger Hitchcock
Anthony Obispo
Ilya Polyakov
Xina Quan
Marcus Rosenthal
Mik-Yong Yoo
Alireza Zarrabi
Original Assignee
Bayer Materialscience Ag
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Publication date
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Abstract

揭示一種致動器模組。該致動器模組包含具有配置於第一及第二電極之間之至少一彈性介電膜的一致動器。有至少一撓性構件的一懸吊系統耦合至該致動器。該撓性構件使得該懸吊系統能在該第一及該第二電極通電時在一預定方向移動。也揭示一種包含該致動器模組及一撓性構件的行動裝置，在此該致動器模組總成用來提供觸感反饋。

Description

撓曲裝置、系統及方法 相關申請案之交互參考
本申請案依照USC第35條第119(e)項主張以下文獻的權益：於2011年1月18日申請之美國臨時專利申請案第61/433,640號，其標題為“FRAMELESS DESIGN CONCEPT AND PROCESS FLOW”；於2011年1月18日申請之第61/433,655號，其標題為“SLIDING MECHANISM AND AMI ACTUATOR INTEGRATION”；於2011年2月15日申請之第61/442,913號，其標題為“FRAME-LESS DESIGN”；於2011年4月21日申請之第61/477,680號，其標題為“Z-MODE BUMPERS”；於2011年4月21日申請之第61/477,712號，其標題為“FRAMELESS APPLICATION”；於2011年6月3日申請之第61/493,123號，其標題為“FLEXURE SYSTEM DESIGN”；於2011年6月6日申請之第61/493,588號，其標題為“ELECTRICAL BATTERY CONNECTION”；以及於2011年6月7日申請之第61/494,096，其標題為“BATTERY VIBRATOR FLEXURE WITH METAL BATTERY CONNECTOR FLEXURE”，這些文獻的全部揭示內容併入本文作為參考資料。
發明所屬之技術領域
在各種具體實施例中，本揭示內容大體有關於設備、系統及方法用於整合致動器以使其運動與另一物件有效地耦合。更特別的是，本揭示內容係有關於一種與行動裝置整合 的致動器模組用以移動及/或振動該行動裝置之表面及組件。特別是，此致動器模組適於提供觸感反饋給行動裝置的使用者。
有些手持行動裝置及遊戲控制器利用使用小振動器的習知觸感反饋裝置以藉由提供力反饋振動給在玩視訊遊戲的使用者來增強使用者的遊戲經驗。支援特定振動器的遊戲可造成行動裝置或遊戲控制器在選定的情況下振動，例如在發射武器或受損時，以增強使用者的遊戲經驗。儘管此類振動器適於傳輸大引擎及爆炸的感覺，然而它們相當單調而需要相對高的最小輸出臨界值。因此，習知振動器不適合重現比較輕微的振動。除了低振動回應頻寬以外，習知觸感反饋裝置的其他限制包括在附著至行動裝置(例如，智慧型手機或遊戲控制器)時的龐大及笨重。
為了克服以上與習知觸感反饋裝置有關及其他的挑戰，本揭示內容提供介電彈性體基於電流驅動聚合物人造肌肉(EPAMTM)的觸感反饋，該介電彈性體具有製作小巧觸感顯示器所需要的頻寬及能量密度。此類EPAMTM觸感反饋模組包含夾在兩個電極層之間由介電彈性體膜片構成的薄片。當施加高電壓於該等電極時，這兩個吸引電極會壓縮整個膜片。基於EPAMTM的觸感反饋裝置提供一種低功率細長觸感模組，它可放在在懸吊托盤上的慣性質量(inertial mass，例如電池)底下以提供觸感反饋。驅動該觸感反饋裝置的主機裝置可過濾或處理50Hz至300Hz(反應時間5毫秒)的音頻訊號以優化使用者所經驗的感覺。
在本發明之一具體實施例，提供一種致動器模組。該模組包含含有配置於第一及第二電極之間之至少一彈性介電膜的一致動器。包含至少一撓性構件的一懸吊系統係耦合至該致動器。該撓性構件在該第一及該第二電極通電(energized)時使得該懸吊系統能在一預定方向移動。該致動器模組系統特別適合提供觸感反饋能力給行動裝置。
在詳細解釋揭示具體實施例之前，應注意，揭示具體實施例不是要把應用或用途限制於圖解說明於附圖及描述之構造及部件配置的細節。揭示具體實施例可實作或併入其他的具體實施例，變體及修改，以及可用各種方式實施或實行。此外，除非另有說明，用於本文的術語及表述是為了描述示範具體實施例以利讀者閱讀而不是限定本發明。此外，應瞭解，揭示具體實施例、具體實施例之表述及實施例中之任一或更多可與其他揭示具體實施例、具體實施例之表述及實施例中之任一或更多組合，而無限制性。因此，揭示於一具體實施例之元件與揭示於另一具體實施例之元件的組合被認為在本揭示內容及隨附申請專利範圍的範疇內。
本揭示內容提供基於整合觸感反饋裝置之電流驅動聚合物人造肌肉(EPAMTM)的各種具體實施例。在描述包含基於觸感反饋模組之EPAMTM的各種整合裝置之前，本揭示內容簡要地翻到第1圖的剖視圖，其係圖示可以整合方式加入手持裝置(例如，行動裝置、遊戲控制器、控制台及其類似 者)的觸感系統以增強輕巧模組的使用者振動反饋經驗。因此，此時用觸感模組10描述觸感系統的一具體實施例。在用高電壓通電時，觸感致動器使輸出板12(例如，滑動面)與固定板(fixed plate)14(例如，固定面)相對滑動。板12、14用鋼珠隔開，以及具有使運動限於所欲方向、限制行程及禁得起掉落試驗的特徵。為了整合於行動裝置，上板(top plate)12可附接至慣性質量，例如行動裝置的電池或觸控表面、螢幕或顯示器。在圖示於第1圖的具體實施例中，觸感模組10的上板12由裝在觸控表面之慣性質量或背後的滑動面構成，該觸控表面可雙向移動，如箭頭16所示。在輸出板12、固定板14之間，觸感模組10包含至少一電極18，視需要，至少一分隔器(divider)11，以及附接至滑動面(例如，上板12)的至少一部份或桿體13。框體及分隔器之區段15附著至固定面，例如，下板14。觸感模組10可包含任意多個桿體13組態成陣列以放大滑動面的運動。觸感模組10可經由軟排線(flex cable)19耦合至致動器控制器電路的驅動電器。
基於EPAMTM之觸感模組10的優點包括：提供給使用者的力反饋振動有更真實的感覺，可實質立即地感受，消耗的電池壽命大幅減少，以及適合可客製化的設計及效能選項。觸感模組10的代表性致動器模組由美國加州桑尼維爾市的人造肌肉公司(AMI)開發。
再參考第1圖，模組整合者的需求可固定觸感模組10的許多設計變數(例如，厚度、佔用面積)同時其他變數(例 如，介電層數、工作電壓)可能受制於成本。由於致動器幾何(剛性支撐結構-活性電介質的佔用面積分配)不會大幅影響成本，針對觸感模組10與行動裝置的應用系統來剪裁觸感模組10的效能是合理的。
電腦實施建模技術可用來衡量不同致動器幾何的優點，例如：(1)手機/使用者系統的力學；(2)致動器效能；以及(3)使用者感覺。這三種組件一起提供一種電腦實施方法用以估計候選設計的觸感能力以及利用預估的觸感能力資料來選擇適於量產的觸感設計。該模型預測具有以下兩種效應的能力：長期效應(遊戲及音樂)，以及短期效應(按鍵點擊)。“能力”在此係定義成模組在使用時可產生的最大感覺。用以估計候選設計之觸感能力的此類電腦實施方法在共同受讓人的國際專利申請案第PCT/US2011/000289號(於2011年2月5日申請，標題為“HAPTIC APPARATUS AND TECHNIQUES FOR QUANTIFYING CAPABILITY THEREOF”)中有更詳細的描述，其全部揭示內容併入本文作為參考資料。
第2圖示意圖示致動器系統20之一具體實施例以圖解說明操作原理。致動器系統20包含電氣耦合至致動器模組21的電源22(圖示成低電壓直流(DC)電池)。致動器模組21包含配置於(例如，夾在)導電電極24A、24B之間的薄彈性電介體26。在一具體實施例中，導電電極24A、24B可伸展(例如，可整合或順從)以及可用任何適當技術(例如，網版印刷)印在彈性電介體26的頂部、底部上。致動器模組21的 激活係藉由闔上開關28使電池22與致動器電路29耦合。致動器電路29把低直流電壓V電池適當地轉換成高直流電壓Vin用以驅動觸感模組21。當高電壓Vin施加至導電電極24A、24B時，彈性電介體26在靜電壓力下在垂直方向(V)收縮以及在水平方向(H)膨脹。彈性電介體26的收縮及膨脹可控制運動。運動或位移的數量與輸入電壓Vin成正比。運動或位移可用有適當組態的觸感致動器放大，給以下在說明第3A圖、第3B圖及第3C圖時所述。
第3A圖、第3B圖、第3C圖根據各種具體實施例圖示致動器陣列30、34、36的3種可能組態，等等。致動器陣列的各種具體實施例可包含任何適當數目的桿體，這取決於應用系統及應用系統的物理間隔限制。額外的桿體提供額外的位移，因而增強使用者可實質立即感覺之力反饋振動的真實感覺。致動器陣列30、34、36可經由軟排線38耦合至致動器控制器電路的驅動電器。
第3A圖圖示單桿致動器陣列30的一具體實施例。單桿體觸感致動器陣列30包含固定板31、電極32及耦合至固定板31的彈性電介體33。
第3B圖圖示三桿致動器陣列34的一具體實施例，其係包含耦合至固定框體31的3支桿體34A、34B、34C，在此每支桿體用分隔器37隔開。桿體34A至C中之每一者包含電極32與彈性電介體33。相較於第3A圖的單桿致動器陣列30，三桿觸感陣列34可放大滑動面的運動。
第3C圖圖示六桿致動器陣列36的一具體實施例，其係包含耦合至固定框體31的6支桿體36A、36B、36C、36D、36E、36F，在此每支桿體用分隔器37隔開。桿體34A至F中之每一者包含電極32與彈性電介體33。相較於第3A圖的單桿致動器陣列30與第3B圖的三桿致動器陣列34，六桿致動器陣列36可放大滑動面的運動。
圖示於第3A圖至第3C圖的致動器陣列30、34、36可整合於多種應用的各種裝置以實現想要的效果。例如，在一具體實施例中，可將致動器陣列設計及組態於示意圖示於第4圖的活動觸控表面感測器40內。在圖示於第4圖的具體實施例中，致動器陣列與觸控螢幕/LCD模組42整合以實作使觸控螢幕/LCD模組42沿著箭頭44表示之方向在平面中移動的滑動致動器。手指46可感覺到運動反饋。
在另一實施例中，可將致動器陣列設計及組態於示意圖示於第5圖的裝置效應器(device effector)50內。在圖示於第5圖的具體實施例中，致動器陣列與慣性質量52整合。裝置效應器50使慣性質量52沿著箭頭54表示之方向在平面中移動。手54可感覺到由慣性質量52之運動所致的反饋力。此運動可規則或周期性地振動或以有任意順序的距離及加速以實現特定的觸感效果。
以下用第4圖及第5圖更詳細地描述活動觸控表面感測器40及裝置效應器50的各種具體實施例。不過，在詳述之前，本揭示內容先描述撓性懸吊系統，它可用於隨後會描述之觸感系統的各種具體實施例。該撓性懸吊系統簡化根據本 揭示內容安裝致動器陣列於各種裝置所需要的機械架構。
第6圖的展開圖圖示觸感模組60之一具體實施例，其係包含用於電池效應器撓性托盤64的撓性懸吊系統61。第7圖的部份剖視圖圖示包含第6圖之撓性懸吊系統61的觸感模組60。此時參考第6圖及第7圖，在一具體實施例中，撓性托盤64定義用以接受電池62其中的開口。觸感致動器66(以展開圖格式圖示)有一面耦合至撓性托盤64的底部以及觸感致動器66的另一面耦合至用作機械接地的安裝面68。在第6圖的具體實施例中，觸感致動器66包含兩組觸感致動器陣列。第一及第二組觸感致動器陣列各自包含輸出桿體黏著劑66A、66A'以使第一組觸感致動器陣列66B、66B'耦合至撓性托盤64的底部。替換地，耦合方式可為機械式。框體至框體黏著劑66C、66C'用來使第一組觸感致動器陣列66B、66B'耦合至第二組觸感致動器陣列66D、66D'。基礎框體黏著劑66E、66E'使第二組觸感致動器陣列66D、66D'耦合至安裝面68。如第6圖所示，觸感致動器66包含成雙的三桿體觸感致動器陣列。在其他具體實施例中，如本文以下所述，包含任何適當桿體數、有任何適當數目的觸感致動器陣列可用於電池效應器撓性托盤應用。撓性懸吊系統61與電池撓性托盤64的整合最小化附加懸吊組件的需求以及增加掉落或掉落試驗時經受的耐衝擊性。儘管未圖示於第6圖，電池62可用例如軟排線連接器連接至印刷電路板。
撓性懸吊系統61可用來懸吊電池62，觸控螢幕或用於提供振動觸覺刺激給使用者的任何其他質量或板體。撓性懸 吊系統61的角色之一是要在除觸感運動軸線以外的方向提供勁度(stiffness)以維持在活動及靜止組件之間的機械餘隙，同時讓在觸感運動方向有儘可能小的阻力以免妨礙觸感效能。具有裝在撓性托盤64下面之觸感致動器66的撓性懸吊系統61使用托盤質量與電池質量的組合作為慣性質量，如以下在說明第9圖及第10圖時所述。第7圖也圖示裝設於撓性托盤64以致能觸感致動器66可移動撓性托盤64的撓性構件70。
第8圖示意圖示觸感模組60之一具體實施例，其係包含圖示於第6圖及第7圖、含有撓性托盤的撓性懸吊系統61。撓性托盤64包含數個撓性構件70，行程擋子(travel stop)72、74，以及位在由撓性托盤64定義之開口內的電池62。撓性構件70及行程擋子72、74可模鑄於撓性托盤64或可以獨立的組件裝設。如前述，撓性托盤64耦合至用作撓性懸吊系統61之機械接地的安裝面68。位於一或更多位置的撓性構件70使得撓性托盤64可在一或更多運動方向中振動。在圖示具體實施例中，撓性托盤64包含4個獨立撓性構件70使得撓性托盤64可在X、Y方向運動。撓性托盤64也包含X-行程擋子72與Y-行程擋子74以限制在預定方向的行程或移動以及防止衝擊型運動所造成的損壞。X、Y-行程擋子72、74經裝設成可迫使撓性托盤64的運動為在X、Y方向的運動，如以下在說明第9圖及第10圖時所述，使得撓性懸吊系統61可倖免於突然的重力衝擊，這是在與撓性懸吊系統61整合的裝置掉落時可能會經受的衝擊。
第9圖圖示用於模型代第6圖至第8圖之撓性懸吊系統61在X、Y方向運動的X、Y軸振動運動圖90。第10圖圖示用於模型代第6圖至第8圖之撓性懸吊系統60在X、Z方向運動的X、Z軸振動運動圖100。此時參考第6圖至第10圖，kfx=撓性構件70與X軸之電連接的組合勁度，kax=觸感致動器66在X軸的起作用勁度，kfz=撓性構件70與Z軸之電連接的組合勁度，kaz=觸感致動器66在Z軸的勁度，m托盤+m電池=由電池62及任何其他支撐運動結構之質量構成的總簧上質量。
X軸順從性
X軸順從性為在評估撓性懸吊系統60之效能時要考慮的一個因素。應儘量減少組合非致動器勁度(kfx)以及保持約在致動器勁度(kax)的10%以下，例如。來自電氣互連的額外勁度應計入非致動器勁度的計算。適當利用行程擋子72、74，撓性構件70在X軸的勁度不需要倖免於重力衝擊。
Z軸順從性
應儘量減少Z軸順從性以減少動態質量因重力或使用者輸入所致的偏移(deflection)，特別是，在撓性懸吊系統60整合於觸控表面(例如，觸控螢幕或觸控板)懸吊應用系統時，在此於使用者輸入期間應確保該總成的無限制X軸運動。在理想的情況下，總Z軸勁度可為總X軸勁度的300倍以上。如果不使用負Z向(-Z向)行程擋子，應將撓性構件70組態成可禁得起在卸下電池62時可能經受的力及衝擊。
Y軸順從性
用經適當設計的撓性構件70，在撓性構件70臂體處於壓縮或拉伸時，Y軸順從性相對小。Y軸的任何順從性為撓性構件70屈曲(buckling)或伸展的結果，這在所有情況下是不合乎需要的。應最小化在Y軸的偏移量以防例如在撞擊或衝擊時損壞撓性構件70。
以下，表1根據一具體實施例提供總撓性構件勁度，其係基於小於總觸感致動器66勁度之10%的勁度，其中所提供的數值為示範近似值。
第11圖的示意圖110根據一具體實施例圖示第6圖至第8圖之撓性懸吊系統60的撓性托盤64行程擋子72、74特徵。在第11圖的撓性懸吊系統60中，電流驅動聚合物層116的分布係通過用黏著劑114交替地附著至裝置之安裝面68及撓性托盤64之底部的多個網目印刷觸感致動器輸出桿體或分隔器112。為求放及簡潔，用符號表示撓性構件70。在一具體實施例中，在可能的情形下裝設擋子72、74同時允許動態質量在正常負載下自由移動。行程擋子72、74防止延伸過頭而損壞撓性構件70及觸感致動器66。揭示於本 文的撓性構件70具體實施例非常適用於在所有軸線的內建行程擋子72、74，除了電池62由撓性托盤64拉出可能造成損壞的-Z方向以外。可用致動器框體本身實作正Z向(+Z向)擋子，例如它在達1.5米的工業標準掉落試驗下可倖免。
以下表2根據一具體實施例提供撓性托盤擋子72、74餘隙。以下在表2中以A-F標示的餘隙為示範近似值以及對應至在第11圖中相同標示的餘隙。
第12圖根據一具體實施例圖示撓性連桿122臂模型的示意圖120。撓性連桿122可由許多材料製成。在一具體實施例中，例如使用內建於手機後殼或平板電池安裝框體的注射成型連桿組，撓性連桿122可由塑膠製成。在此類具體實施例中，撓性連桿材料可由可模造塑膠製成，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“ABS”)，例如，不具限定性。涉及Z向負載較大及/或空間有限的應用系統，撓性連桿122可由金屬片製成以及模造於塑膠框體內。替換地，要求有較大Z向負載的應用可製作整個衝壓金屬片次總成。以下用第60圖至第 70圖揭示金屬片衝壓撓性構件的具體實施例。例如，可用第12圖的臂模型來計算個別連桿122的勁度，其中係模型化撓性連桿122於X、Z方向(dx與dz)在對應力(Fx與Fz)下的偏移。
第13圖圖示沒有電池之撓性托盤64的一具體實施例。撓性托盤64包含固定地安裝於安裝面的剛性外框130。在圖示具體實施例中，剛性外框130可用插穿一或更多孔132的扣件固定地安裝於安裝面。較佳扣件包括螺絲、螺栓、鉚釘及其類似者。如第13圖所示，撓性托盤64包含使得撓性托盤64可在X、Y方向移動以提供振動觸覺刺激給使用者的撓性構件70。也圖示可防止延伸過頭而損壞撓性構件70及觸感致動器的X-行程擋子72、Y-行程擋子74。
第14圖圖示撓性托盤64之一具體實施例的區段140。區段140顯示撓性構件70的直徑φ1及φ2以及撓性構件70之兩個撓性構件區段之間的重疊距離d1以及彎曲區段的距離d2。表3根據一具體實施例提供參考設計撓性構件參數，其中所提供的數值為示範近似值。
第15圖圖示觸感致動器帶狀模組150的一具體實施例，其係形成於撓性薄膜152上而非固定剛性框體。在一具體實施例中，觸感致動器帶狀模組150包含沒有固定板14剛性框體元件(例如，第1圖的觸感模組10)的致動器陣列元件，如在說明第1圖及第3A至C圖時所述。藉由排除固定板剛性框體，與剛性框體觸感模組相比，可撓觸感致動器帶狀模組150有整體減少的厚度。在應用時，觸感致動器帶狀模組150可安裝於可支撐撓性薄膜152的剛性或硬挺基板。在一具體實施例中，觸感致動器帶狀模組150的撓性薄膜152可為單面或雙面膠帶，例如，以便安裝於剛性基板。
第16圖圖示觸感致動器帶狀模組150的一具體實施例，其係裝在剛性/硬挺基板164的曲面162上。如圖示，觸感致動器帶狀模組150利用基板164的勁度來支撐薄膜152。以下描述與使用可撓觸感致動器帶狀模組150之實施例之行動裝置整合的各種觸感模組具體實施例。
第17圖至第19圖圖示用於行動裝置之電池效應器的一撓性托盤64實施例。第17圖的上視圖圖示有由一開口定義之空電池隔室172的撓性托盤64，撓性構件70，以及觸感模組188中由撓性托盤64底部突出的軟排線174部份。觸感模組188經由軟排線174電氣耦合至致動器控制器電路。在電池隔室172內部突出的電池接觸176使電池62耦合至行動裝置的主要電路。當電池62插入電池隔室172時，電池62端子用電池接觸176在托盤64中建立電連接。
第18圖的仰視圖圖示有觸感模組188固定耦合至撓性托盤64之底部182的撓性托盤64。電池軟排線連接器184在撓性托盤64內耦合至電池接觸176。在一具體實施例中，該等電池接觸176可稱為電氣彈簧連接器，以下會硬詳細地描述它的具體實施例。電池軟排線連接器184的繞接(route)係通過形成於撓性托盤64的槽孔186。在各種具體實施例中，觸感模組188可為第15圖及第16圖的觸感致動器帶狀模組150，第1圖的觸感模組10，或與本揭示內容一致的其他適當觸感模組。雖然圖示三桿觸感模組188，然而可使用有更少或更多桿數的任何適當觸感模組，不具限定性。應瞭解，作用區的形狀不限於矩形桿體而可具有各種幾何中之任一。
第19圖的上視圖有位於電池隔室172之電池62的撓性托盤64。整合型撓性托盤64、電池62及觸感模組188形成可提供振動觸感反饋的電池效應器系統，其係利用電池62作為慣性質量。
第20圖及第21圖圖示與至少一觸感致動器帶狀模組204整合的一平板電腦200具體實施例。第20圖為平板電腦200的上視圖以及第21圖的仰視圖圖示後蓋卸下以暴露電池隔室206的平板電腦200。在圖示於第20圖至第21圖的具體實施例中，兩個觸感模組204安裝於用作裝置效應器之慣性質量的平板電腦200電池。致動器控制器202電氣耦合至這兩個觸感模組204以驅動觸感模組204，如先前在說明第2圖時所述。在各種具體實施例中，觸感模組(或數個)204可為第15圖及第16圖的觸感致動器帶狀模組150，第1圖的觸感模組10，或與本揭示內容一致的其他適當觸感模組。如圖示，觸感模組204包含3支桿體。在其他具體實施例中，不過，觸感模組204可包含更多或更少支桿體，不具限定性。
第22圖至第24圖圖示與一觸感模組222具體實施例機械整合的遊戲控制器220。觸感模組222係經組態成可安裝於電池蓋體226的內部，電池蓋體226係位於在遊戲控制器220下方的電池組224上方。在第22圖中，遊戲控制器220有電池組224蓋體226與遊戲控制器220的卸下後蓋(back cover)228。第23圖圖示有重新裝上之後蓋228的遊戲控制器220。第24圖圖示有重新裝上之後蓋228及電池組224蓋體226的的遊戲控制器220。電池組226包含在電池組226殼體中有行程擋子的活動效應器托盤(未圖示)。在各種具體實施例中，觸感模組222可為第15圖及第16圖的觸感致動器帶狀模組150，第1圖的觸感模組10，或與本揭示內容一致的其他適當觸感模組。如圖示，觸感模組204包含3支桿 體。在其他具體實施例中，不過，觸感模組204可包含更多或更少個桿體，不具限定性。
第25圖至第28圖根據各種具體實施例圖示與觸感模組整合的行動裝置。第25圖的透視圖圖示與觸感模組整合的行動裝置250。第26圖為行動裝置250的側視圖，以及第27圖為行動裝置250的上視圖。行動裝置250包含底盤254與上板256。在一具體實施例中，底盤254可由加工鋁(machined aluminum)形成，例如，或其他適當材料。在一具體實施例中，上板256可由碳纖維合成物形成，例如，或其他適當材料，以及在另一具體實施例中，可為水刀切割成的碳纖維合成物。第28圖為行動裝置250的後蓋258。與在說明第17圖至第19圖時提及之撓性托盤64電池效應器類似的撓性托盤280電池效應器係與行動裝置的後蓋258整合。撓性構件284使得撓性托盤280在與位於電池隔室282之電池耦合的觸感致動器的影響下可移動。
第29圖至第46圖圖示行動裝置的各種具體實施例，其係與觸感致動器及滑動機構整合以移動觸控面及振動在行動裝置內的電池。面對“活動表面”的挑戰之一是活動觸控面在行動裝置之觸控表面與擋板之間的密封。另一個挑戰是保持擋板在觸控表面邊緣四周以提供觸控表面螢幕的勁度以及改善掉落試驗耐受性。第29圖至第37圖圖示行動裝置290的一具體實施例，其係包含觸控表面292與兩個主要次總成，顯示次總成(display subassembly)294與主體次總成296。第38圖至第46圖圖示用於行動裝置380之電池效應器382的一具體實施例。
第29圖的透視圖根據一具體實施例圖示包含觸控表面292及兩個主要次總成、顯示次總成294及主體次總成296的行動裝置290。第30圖根據一具體實施例圖示行動裝置290的側視詳圖。第31圖為行動裝置290的側視圖，其係圖示觸控表面292的運動方向。此時參考第29圖至第31圖，應瞭解，觸控表面292可指觸控螢幕、觸控板、或利用觸控的其他使用者介面。觸控表面292、顯示次總成294及主體次總成296的密封方式可跟習知行動裝置一樣。位於顯示次總成294、主體次總成296之間的觸感致動器使觸控螢幕292在箭頭310所示的方向運動。在各種具體實施例中，行動裝置290也可包含顯示器、擋板、及其他組件，例如前置相機、喇叭、及其類似者。在各種具體實施例中，顯示次總成294包含使顯示次總成294之電子組件連接至主體次總成296之主電路板的軟排線。在各種具體實施例中，主體次總成296包含主要底盤、電池、主電路板、相機、及其類似者。主體次總成296底盤也可包含允許軟排線穿經底盤以及至主體次總成296之主電路板的槽孔或鏤空。以下會更詳細地描述行動裝置290的各種組件。
第32圖的展開透視圖根據一具體實施例圖示行動裝置290的一具體實施例以及第33圖為行動裝置290的展開側視圖。在一具體實施例中，行動裝置290包含觸感致動器320，如本文在說明第1圖至第3C圖時所述，其係位於顯示次總成294、主體次總成296之間以移動觸控表面292。主體次總成296包含經組態成可接受觸感致動器320其中的下凹隔 室。在圖示具體實施例中，觸感致動器320包含6支桿體。不過，在其他具體實施例中，該觸感致動器可包含更少或更多個桿體，不具限定性。滑動機構用來移動觸控表面292。該滑動機構包含位在主體次總成296中的滑軌328以及耦合至位在顯示次總成294下方之滑軌328以及至觸控表面292的對應夾子324。在圖示具體實施例中，該等滑軌328係加在主體次總成296的底盤中。在其他具體實施例中，該等滑軌328可加入顯示次總成294，例如。限位螺絲(limit screw)326提供在X、Y方向的機械硬擋子以限制觸控表面292的運動，例如，以及為了耐得住掉落試驗。可由滑動機構提供在Z方向的機械硬擋子。X、Y極限定位螺絲326在定位螺絲326附近提供餘隙以允許有界限的運動以及也支援在掉落試驗的情形。
第34圖至第35圖的詳圖根據一具體實施例圖示與行動裝置290之主體次總成296部份整合的觸感致動器320。第34圖的透視圖根據一具體實施例圖示有觸感致動器320位於其中之行動裝置290的主體次總成296部份。第35圖根據一具體實施例圖示第34圖之主體次總成296的放大部份透視圖。觸感致動器320位在主體次總成296的下凹隔室322(第32圖)內。該等滑軌328配置於主體次總成296的側面上。穿經槽孔340的顯示排線(display flex)形成於主體次總成296底盤中以接受使顯示次總成294之電子組件與主體次總成296之主電路板電氣耦合的軟排線。X-Y極限定位螺絲孔342設於主體次總成296中以接受定位螺絲326(第32圖至第33圖)。
第36圖至第37圖圖示顯示次總成294及主體次總成296的細節。第36圖的部份透明側視圖根據一具體實施例圖示行動裝置290的顯示次總成294。第37圖的部份透明側視圖根據一具體實施例圖示行動裝置290的顯示次總成294。第36圖圖示滑動機構362的軌道細節以及顯示次總成294與主體次總成296的間隙360(如第37圖所示，其係由定位螺絲326控制)。此外，圖示於第37圖的是貫穿槽孔340與使顯示次總成294電子組件與主要電路主體次總成296電氣耦合的軟排線370。
第38圖至第46圖圖示用於行動裝置380之電池效應器382的一具體實施例。第38圖的透視圖根據一具體實施例圖示包含電池效應器382之行動裝置380的下殼體388部份。在一具體實施例中，電池效應器382包含含有電池連接器386的托盤384。電池效應器382裝在行動裝置380的殼體388(例如，底盤)部份內。圖示於第38圖至第46圖的行動裝置380具體實施例使用觸感致動器，其係與在說明第29圖至第37圖時提及的滑動機構(例如，滑軌與夾子)關連。電池效應器382的運動用箭頭389表示。該電池作為電池效應器382的慣性質量。電池托盤384使得使用者可輕易地更換電池。電池托盤384與殼體388的餘隙允許在箭頭389方向自由運動同時為了掉落試驗而裝設機械硬擋子。電池軟排線提供電池與行動裝置380之主電路板的電連接同時允許電池托盤384移動。
第39圖根據一具體實施例圖示行動裝置380的剖面圖 以及第40圖為行動裝置380的部份詳細剖面。行動裝置380包含電池390、觸控表面392及顯示器394。電池托盤384位於殼體388內以及觸感致動器396附接至電池托盤384的底部。觸感致動器396位在顯示器304、電池托盤384之間。電池390位於電池托盤384內以及在托盤384沿著箭頭389方向移動時用作慣性質量。電池390電氣耦合至電池連接器386。
第41圖的透視剖面圖根據一具體實施例圖示行動裝置380的可移除電池390及電池托盤384。第42圖的部份剖面圖根據一具體實施例圖示行動裝置380之滑動機構420的滑軌。電池390位在電池托盤384內以及觸感致動器396有一面固定地耦合至電池托盤384的底部。顯示器394位在觸感致動器396的另一面上。觸控表面392耦合至顯示器394。
第43圖至第46圖根據一具體實施例圖示電池效應器382的各種細節。第43圖的上視圖根據一具體實施例圖示有致動器移動板440的電池效應器382。第44圖的部份透視圖根據一具體實施例圖示有致動器移動板440以及位於如第43圖及第45圖所示之滑軌430上方的電池效應器382。第45圖為電池效應器382的部份透視圖，其係根據一具體實施例圖示滑軌430的位置及取向。第46圖為電池效應器382的部份透視圖，其係根據一具體實施例圖示位在電池托盤384內的觸感致動器396。在各種具體實施例中，致動器移動板440可與電池托盤384整合以提供更緊湊的裝置。滑軌430機構也支援電池托盤384的有限運動。
第47圖至第49圖圖示用於與一觸感模組具體實施例整 合之行動裝置的一電氣電池連接具體實施例。第47圖的仰視圖根據一具體實施例圖示與觸感模組整合的一行動裝置470具體實施例。行動裝置470的後蓋已卸下以顯示電池托盤472，用於電池的電氣彈簧連接器474，互連軟排線476，及允許電池托盤472振動及/或提供振動觸覺刺激給使用者的撓性構件478。如先前在說明多個具體實施例時所述，包含撓性構件478的電池托盤472皆耦合至觸感致動器(未圖示)以賦予電池托盤472在箭頭479所示之方向的運動。撓性構件478致能該運動以及裝設擋子(未圖示)以限制電池托盤472的運動。用於該電池的電氣彈簧連接器474用來使該電池耦合至主電路板的電子組件與行動裝置478的顯示器。互連軟排線476用來使觸感致動器電氣耦合至致動器電路(未圖示)以驅動觸感致動器。第48圖的詳圖根據一具體實施例圖示用於電池的電氣彈簧連接器474耦合至可撓電路區480與接地連接區482。第49圖為行動裝置470的部份切除視圖，其係根據一具體實施例圖示電池托盤472、電氣彈簧連接器474及互連軟排線476。也圖示撓性構件478中之一個。
第50圖的剖面圖根據一具體實施例圖示包含用金屬電池連接器作為撓性構件之電池效應器撓性構件的整合撓性構件-電池連接系統500。第51圖為第50圖之整合撓性構件-電池連接系統500的上視圖。殼體506係經組態成可接受電池502以及支撐撓性懸吊系統504，其係作為電池502的懸吊系統以及電氣耦合至電連接508。觸感模組可耦合至電 池502以提供振動觸覺刺激給使用者。電池502作為用以賦予運動的慣性質量。當電池502作為用於移動的慣性質量時，必須裝設由撓性懸吊系統504提供的懸吊系統。圖示於第50圖至第51圖的具體實施例整合用於電池502之電連接508及撓性懸吊系統504的功能。因此，如第50圖所示，在一具體實施例中，用於電池502的電連接包含撓性懸吊系統504，它可由有適當機械性質的金屬導體(例如，黃銅、銅、金、銀、不銹鋼、及其類似者)以及能夠導電以致能至電池502之電連接508的適當電氣耦合。如第50圖所示，撓性懸吊系統504包含橫截面類似“M”的撓性構件以提供似彈簧的運動以及使得電池502可在箭頭509所示的方向運動。如第51圖所示，在一具體實施例中，每個電池端子電氣耦合至獨立的撓性懸吊系統504。因此，在一具體實施例中，使用兩個撓性懸吊系統504元件。應瞭解，在其他具體實施例中，可使用更少或更多的撓性懸吊系統504元件。
第52圖至第57圖圖示Z模式致動器的各種具體實施例，其係可主動阻尼觸控表面542在行動裝置中的運動。Z模式方向係指按鈕類型力施加至行動裝置之觸控表面542而不是與例如手勢有關之滑動力的方向。耦合至觸控表面542的觸感致動器在通電時提供觸覺反饋以在按下與特定活動有關的真實按鈕或紋理或手勢時讓使用者有例如“按鈕點擊”的感覺。另外，可將該等觸感致動器組態成可讓使用者對於不同的活動有不同的感覺，例如讓每個按鈕感覺不同以致於使用者可斷定它們在虛擬數字鍵上的位置。例如，在說 明第29圖至第37圖時描述利用有觸感致動器之滑動機構來移動觸控表面542的行動裝置實施例。觸控表面542滑動機構的順從性應低到使得可用功率較低的觸感致動器以更輕易地使觸控表面542在設於觸控表面542周圍的間隙“d”(第54圖至第57圖)內橫向移動於殼體546、觸控表面542之間。不過，在觸感致動器不通電時，觸控表面542可感覺鬆動以及在間隙“d”內可稍微游動。因此，在一具體實施例中，包含一或更多主動式緩衝器520、540、560的緩衝器模組在不需要觸覺反饋時可用來阻尼觸控表面542的運動。主動式緩衝器520、540、560包含經組態成可接合觸控表面542的活動輸出桿體緩衝器擋子522、544、564。在一具體實施例中，可用在主動式緩衝器520、540、560通電(例如，上電)時收縮的Z模式緩衝器來實作觸控表面542的阻尼功能。
第52圖的側視剖視圖圖示一Z模式主動式緩衝器520具體實施例，其係包含耦合至第一輸出桿體緩衝器擋子522的緩衝器致動器528，在此該觸感致動器係斷電。緩衝器致動器528包含位在第一及第二電極527、529之間的可撓性膜片(flexible membrane)525。第53圖為第52圖之Z模式主動式緩衝器520的側視剖視圖，在此該Z模式主動式緩衝器520係通電。此時描述第52圖至第53圖以大體圖解說明Z模式主動式緩衝器520的概念。儘管將圖示於第52圖至第53圖的具體實施例描述成可在Z方向操作，然而應瞭解，可將圖示具體實施例設計及組態成可在任何方向操作。因此，Z模式主動式緩衝器520在高電壓電源由”關閉”切換至” 開啟”時改變組態以及施加驅動電壓至緩衝器致動器528的第一及第二電極527、529。主動式緩衝器520包含兩支輸出桿體，第一(例如，上)輸出桿體緩衝器擋子522與第二(例如，下)輸出桿體524，以及有緩衝器致動器528在其間。第一輸出桿體緩衝器擋子522在Z方向可自由移動而第二板固定地耦合至用作機械接地的安裝面526。在第52圖中，電壓為”關閉”使得緩衝器致動器528不通電。第53圖圖示在施加通電電壓至緩衝器致動器528之第一及第二電極527、529後的主動式緩衝器520。該通電電壓導致可撓性膜片525在靜電壓力下在垂直方向(Z)收縮以及在水平方向(X)膨脹，在揭示具體實施例，這可控制Z方向的運動。運動或位移量Z△與輸入電壓的大小成正比，除了其他變數以外。它可利用在電極527、529與輸出桿體522、524之間的一或更多順從層(compliant layer)來放大，其中輸出桿體522、524由於與可撓性膜片525及電極527、529耦合而可在垂直方向(Z)收縮以及在水平方向(X)膨脹。
第54圖至第55圖圖示Z模式主動式緩衝器540的一具體實施例以主動地阻尼行動裝置之觸控表面542的運動。第54圖的剖面圖圖示Z模式觸感緩衝器540的一具體實施例，其係包含耦合至斷電緩衝器致動器528(亦即，電壓關閉)的順從緩衝器擋子544。觸感緩衝器540在斷電時限制或減少觸控表面542的運動。在圖示於第54圖的具體實施例中，第一(例如，上)輸出桿體包含具有斜側壁之截頭錐形組態(frustro-conical configuration)的順從緩衝器擋子544以及由 順從材料製成。在另一具體實施例(未圖示)中，緩衝器擋子544的形式可為有沿著間隙延伸一些長度之斜壁的條帶。處於斷電或”關閉”狀態時，順從緩衝器擋子544定位(wedged)於觸控表面542、殼體546之間以減少排除殼體546與觸控表面542在接觸區548的餘隙。第55圖圖示處於通電狀態(亦即，電壓為”開啟”)的主動式緩衝器540。處於通電狀態時，當緩衝器致動器528在靜電壓力下在垂直方向(Z)收縮以及在水平方向(X)膨脹時，順從緩衝器擋子544在Z方向縮回而產生間隙550。縮回的順從緩衝器擋子544在其側壁旁邊產生間隙550以暴露觸控表面542與殼體546的餘隙使得觸控表面542可在間隙“d”內橫向移動。在圖示於第54圖至第55圖的具體實施例中，順從緩衝器擋子544由因材料有不可壓縮性而在X方向可橫向伸展以及在Z方向縮短的可伸展變形材料製成。阻尼量取決於順從緩衝器擋子544的側壁順從性。順從緩衝器擋子544阻尼觸控表面542之運動的變形有效性取決於材料對於變形有適當的順從性同時有適當的機械完整性以於與觸控表面542及殼體546在接觸區548接合時用作擋子。
第56圖至第57圖圖示可主動阻尼行動裝置之觸控表面542之運動的另一Z模式主動式緩衝器560具體實施例。第56圖圖示處於處於斷電狀態(亦即，電壓為”關閉”)的一緩衝器致動器528具體實施例。處於斷電狀態時，主動式緩衝器560限制或減少觸控表面542的運動。第57圖圖示處於通電狀態(亦即，電壓為”開啟”)的緩衝器致動器528。處於通電 狀態時，主動式緩衝器560縮回以致使觸控表面542的運動。在圖示於第56圖的具體實施例中，輸出桿體緩衝器擋子564有截頭錐形組態，其中側壁係減少或排除殼體546與觸控表面542在接觸區548的任何間隙。減少量取決於上輸出桿體緩衝器擋子564之側壁的順從性。在第57圖中，主動式緩衝器560通電，亦即，電壓為”開啟”，緩衝器擋子564在Z方向縮回而產生間隙550允許觸控表面542在觸控表面542、殼體546之間的餘隙“d”內橫向移動。在圖示於第56圖至第57圖的具體實施例中，上緩衝器擋子564由不可變形材料製成使得緩衝器擋子564因材料不可壓縮性而在X方向實質不橫向伸展以及在Z方向縮短。不可變形緩衝器擋子564阻尼觸控表面542運動的有效性取決於材料抵擋變形的能力以便提供適當的機械完整性用作觸控表面542的擋子或緩衝器。
第58圖至第59圖圖示整合緩衝器及觸感致動器的一具體實施例。第58圖圖示處於斷電狀態(亦即，電壓”關閉”)之整合緩衝器及觸感致動器580的一具體實施例。Z模式主動式緩衝器582在處於斷電狀態時伸長(例如，長高)以及限制觸控表面或任何慣性質量的運動。第59圖圖示第56圖之整合緩衝器及觸感致動器580處於通電狀態(亦即，電壓“開啟”)時的一具體實施例。Z模式觸感緩衝器582縮回以允許觸控表面運動。然後，觸感致動器能夠使觸控表面橫向移動。
第60圖至第63圖圖示可固定觸感模組之第一及第二板的夾式撓性構件(clip-on flexure)之各種具體實施例。例如， 簡要地參考第1圖，觸感模組10包含第一板，亦即，第一輸出板12(例如，滑動面)與第二固定板14(例如，固定面)，其中第一輸出板12與第二固定板14相對運動。第60圖圖示用於固定觸感模組之第一及第二板的外夾式撓性構件600之一具體實施例。在一具體實施例中，外夾式撓性構件600包含縱向延伸長形主體602以及可固定第一板(例如，上板)的第一組夾子603a、603b與可固定第二板(例如，下板)的第二組夾子605a、605b。第一及第二組夾子603a、603b及605a、605b在與縱向延伸長形主體602實質垂直的垂直Y方向偏離一段距離d1，在此距離d1為第一板與第二板固定於外夾式撓性構件600時的距離，以及適於接受在第一及第二板之間的觸感致動器。第一組夾子603a、603b在垂直Y方向偏離一段距離g1以定義可固定厚度達g1之第一板之邊緣的開口或槽孔。第二組夾子605a、605b在垂直Y方向偏離一段距離g2以定義可固定厚度達g2之第二板之邊緣的開口或槽孔。在圖示具體實施例中，g1=g2，不過，在其他具體實施例中，g1≠g2，而且這些尺寸可不同。夾子603a、603b、605a、605b經形成為由主體602向外突出以及大致垂直於主體602的實質扁平舌部。夾子603a、605a以面朝上的取向設置以及夾子603b、605b以面朝下的取向設置。夾子603a、603b、605a、605b中之每一者包含大致彎曲45度以緊緊地附著形成於對應第一及第二板之槽孔的對應齒部604a、604b、606a、606b。夾子603b、605b更包含對應T型刺針(T-lance)607、609，在此向下推有尖點的T型刺針 607、609使兩個耳部對角地向下彎曲，可固定該等板體於外夾式撓性構件600。設有垂直加勁凸緣608以排除不必要的撓曲。
第61圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之上、下板618、619的內夾式撓性構件610之一具體實施例。在一具體實施例中，內夾式撓性構件610包含縱向延伸長形主體612以及可固定第一板618(例如，上板)的第一夾子614與可固定第二板619(例如，下板)的第二夾子616。夾子614、616定義彎曲半徑“r”。第一夾子614包含向下彎曲且經組態成可納入形成於第一板618之對應槽孔618'的凸片615。第二夾子616包含向上彎曲且經組態成可納入形成於第二板619之對應槽孔619'的凸片617。第一及第二夾子614、616初始處於以虛線614'、616'圖示的組態。然後，在夾子614、616固定於對應第一及第二板618、619時，夾子614'、616卷曲成具有以實線圖示的形式。如第61圖所示，夾子614、616定義在Y方向的間隙g1、g2以定義適於接受對應第一及第二板618、619的開口或槽孔。在圖示具體實施例中，g1=g2，不過，在其他具體實施例中，g1≠g2，而且這些尺寸可不同。設有肋條611以加強內夾式撓性構件610的主體612以防不必要的彎曲。第一及第二夾子614、616在實質垂直於縱向延伸長形主體612的垂直Y方向偏離一段距離d1，在此d1為第一及第二板618、619在固定於內夾式撓性構件610時的距離，以及適於接受在第一及第二板618、619之間的觸感致動器。
第62圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之上、下板的外夾式撓性構件620之一具體實施例。在一具體實施例中，外夾式撓性構件620包含縱向延伸長形主體622以及定義在垂直Y方向有g1之空間625以定義用以接受第一板(未圖示)邊緣之開口或槽孔的第一夾子623，以及定義在垂直Y方向有g2之空間626以定義用以接受第二板629邊緣之開口或槽孔的第二夾子624。如第62圖所示，夾子623、624在實質垂直於縱向延伸長形主體622的Y方向偏離一段距離d1，在此d1為第一板與第二板的距離。夾子623經組態成在空間625內可接合第一板(未圖示)的邊緣以及夾子624經組態成在空間626內可接合第二板629的邊緣，使得第一及第二板在Y方向垂直堆疊成有定義於其間的空間d1，以及適於接受在第一及第二板之間的觸感致動器。在圖示具體實施例中，g1=g2，不過，在其他具體實施例中，g1≠g2，而且這些尺寸可不同。
第63圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之第一及第二板的外夾式撓性構件630之一具體實施例。在一具體實施例中，外夾式撓性構件630包含縱向延伸長形主體632以及可固定第一板634(例如，上板)的第一組夾子633a、633b，以及可固定第二板636(例如，下板)的第二組夾子635a、635b。第一及第二組夾子633a、633b及635a、635b在實質垂直於縱向延伸長形主體632的垂直Y方向偏離一段距離d1，在此d1為第一板634與第二板636固定於外夾式撓性構件630時的距離。第一組夾子633a、633b在垂直Y 方向偏離一段距離g1以定義開口或槽孔以固定厚度達g1之第一板634的邊緣，以及適於接受在第一及第二板634、636之間的觸感致動器。第二組夾子635a、635b在垂直Y方向偏離一段距離g2以定義開口或槽孔以固定厚度達g2之第二板636的邊緣。在圖示具體實施例中，g1=g2，但是在其他具體實施例中，g1≠g2，而且該等厚度可不同。夾子643a、643b、645a、645b經形成為由主體642向外突出以及大致垂直於主體642的實質扁平舌部，請參考第64圖。
第64圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之上、下板的外夾式撓性構件640之一具體實施例。在一具體實施例中，外夾式撓性構件640包含縱向延伸長形主體642以及可固定第一板(例如，上板)的第一組夾子643a、643b與可固定第二板(例如，下板)的第二組夾子645a、645b。第一及第二組夾子643a、643b及645a、645b在實質垂直於縱向延伸長形主體622的垂直Y方向偏離一段距離d1，在此d1為第一板與第二板在固定於外夾式撓性構件640時的距離，以及適於接受在第一及第二板之間的觸感致動器。第一組夾子643a、643b在垂直Y方向偏離一段距離g1以定義開口或槽孔以固定厚度達g1之第一板的邊緣。第二組夾子645a、645b在垂直Y方向偏離一段距離g2以定義開口或槽孔以固定厚度達g2之第二板的邊緣。在圖示具體實施例中，g1=g2，不過，在其他具體實施例中，g1≠g2，而且這些尺寸可不同。夾子643a、643b、645a、645b經形成為由主體642向外突出以及大致垂直於主體642的實質扁平舌部。夾 子643a及645a以面朝上的取向設置以及夾子643b及645b以面朝下的取向設置。夾子643a、643b、645a、645b中之每一者包含大致彎曲90度以緊緊地附著形成於對應板體之槽孔的對應齒部644a、644b、646a、646b。設有一對槽孔641a、641b以接受形成於第一及第二板上的凸片。槽孔641a接受第一板的凸片而槽孔641b接受第二板的凸片。設有垂直加勁凸緣647以排除不必要的撓曲。在夾子643a、643b、645a、645b上方設有彎角加勁凸緣648a、648b、648c以排除不必要的撓曲。
第65圖至第66圖的透視圖根據一具體實施例圖示固定於觸感模組650之上、下板652、654的外夾式撓性構件640之一具體實施例。參考第65圖，外夾式撓性構件640的一組夾子643a、643b插入形成於上板652的槽孔656、658。另一組夾子645a、645b插入各自的槽孔，但未圖示，因為上板652擋住視線。齒部644a、644b圖示插入槽孔656、658以使夾子643a、643b固定於上板652。夾子645a、645b的齒部646a、646b也插入形成於下板654的對應槽孔，然而因為上板652擋住視線而未圖示。此時翻到第66圖，其係圖示固定於上、下板652、654之外夾式撓性構件640的後視圖。在此視圖中，形成於上、下板652、654的凸片657、659係插入對應槽孔641a、641b。
外夾式撓性構件600、610、620、630、640中之每一者可由單一扁平的金屬片形成。在各種具體實施例中，外夾式撓性構件600、610、620、630、640可由各種金屬形成，例 如銅、鋁、錫、鋼、鈦或彼等之任何適當合金，例如黃銅、青銅、不鏽鋼、諸如此類。更特別的是，該得夾式撓性構件可由不鏽鋼(SS)形成，例如包含但不具限定性：302SS、304SS、316SS。在一具體實施例中，可將該等夾式撓性構件衝壓成單一組件或由畫光罩開始然後彎成最終形式。
第67圖至第68圖圖示單一扁平金屬組件670的一具體實施例，可彎曲它以形成在說明第64圖至第66圖時所述的外夾式撓性構件640。第67圖為扁平組件670的後視圖以及第68圖為扁平組件670的前視圖。外夾式撓性構件640有各種元件，例如槽孔641a、641b，主體642，夾子643a、643b、645a、645b，齒部644a、644b、646a、646b，垂直加勁凸緣647，以及彎角加勁凸緣648a、648b、648c。此外，第68圖也圖示可形成最終組態之外夾式撓性構件640的彎曲線。彎曲線671、672及677用來形成彎角加勁凸緣648a、648b、648c。彎曲線673、674、675、676用來形成夾子643a、643b、645a、645b。彎曲線678、679用來形成夾子643a的齒部644a。彎曲線680、681用來形成夾子643b的齒部644b。彎曲線682、683用來形成夾子645b的齒部646b。彎曲線684、685用來形成夾子645a的齒部646a。
第69圖的詳細前視圖圖示在說明第64圖至第66圖時所述之外夾式撓性構件640的一端部690。外夾式撓性構件640的端部690顯示齒部644a、644b各自與夾子643a、643b的基部垂直。
第70圖為外夾式撓性構件640沿著第69圖之直線70-70 繪出的側視詳圖。如第70圖所示，夾子643b底部與夾子645b頂部的餘隙為“d1”，這也圖示於第64圖。夾子643b、645b的距離d1定義上、下板之間的空間。也詳細圖示的是下夾子643a、上夾子643b的餘隙“g1”，以及下夾子645a、上夾子645b的餘隙“g2”。餘隙“g1”及“g2”圖示於第64圖。該側視圖也圖示彎角加勁凸緣648a、648b、648c與垂直加勁凸緣647的相對取向，以及主體642之垂直壁與齒部644a、644b、646a、646b之幾近垂直邊緣702的餘隙“d3”。
根據本揭示內容，已予描述的各種撓性構件具體實施例可與各種觸感致動器具體實施例整合，此時描述轉到撓性構件設計考量，例如撓性構件的尺寸以及使金屬結構為伸展狀的負載。關於尺寸，在有些應用中，板體之間有極小的間隔(例如，d1)。例如，在一具體實施例中，觸感模組可具有約0.8毫米的板體間隔。利用有如此狹窄板體間隔的內部撓性構件可能不實際。在此類應用中，外部撓性構件可能更實際。內部撓性構件可能有用於空間較不短缺的慣性驅動器(電池搖動器)。關於使金屬為伸展狀的負載，在衝擊試驗(通常為300公克)期間，25公克的螢幕做起來有7.5公斤的作用。這與企圖拉扯螢幕離開吊架的15英磅等價。因此，用硬擋子承受高衝擊負載，如前述。
與撓性構件設計相關的一些其他考量資訊包括效能規格，材料性質，以及偏移性質。關於效能規格，考量事項包括在行程方向的勁度，造成每個撓性構件屈曲的正常負載，為了防止滾出致動器每個撓性構件在屈曲之前必須提供在 法線方向的勁度，以及在不超過撓性構件之降伏應力(yield stress)下吊架必須禁得起的掉落試驗負載。
在行程方向的勁度定義為：kt<(0.2 ＊致動器的阻塞力)/(行程)kt<(0.2＊0.19 N)/(0.2E-3 m)kt<190 N/m
造成每個撓性構件屈曲的正常負載為：F屈曲=(F按鍵)＊(安全係數)/(#撓性構件)F屈曲=(60 gramf)＊(4)/(4)F屈曲=60 gramf=0.6 N
為了防止滾出致動器，每個撓性構件在屈曲之前必須提供在法線方向的勁度為：kn>(F屈曲)/(可進入的最小餘隙)kt>(0.6 N)/(0.1E-3 m)kt<60,000 N/m
在不超過撓性構件之降伏應力(σmax)下吊架必須禁得起的掉落試驗負載掉落試驗，其中在國際機械科學學報50(2008)905-917中有由C.Y.Zhou,T.X.Yu,Ricky S.W.Lee出版的Drop/impact Tests and Analysis of Typical Portable Electronic Devices的文章中有描述在行動電話盒內經受1米掉落=300公克的典型加速度，在此併入本文作為參考資料。
表4列出：有效質量=(螢幕質量)＊(加速度，單位公克)有效質量=(0.025公斤)＊(300)=7.5公斤F掉落=(0.025公斤)＊(300)＊(9.8 N/公斤) F掉落=70 N
材料性質
拉伸模量(所有回火304不鏽鋼)：Y=~200-210 GPa
不鏽鋼的極限強度：σmax=0.8-2 GPa(取決於回火)
降伏強度(取決於回火)。
疲勞限度
σmax=200-500 MPa(取決於回火，使用200 MPa)εmax=~0.1%
其他材料資訊可在以下網頁找到：“calce.umd.edu/general/Facilities/Hardness_ad_.htm.”
第71圖的示意圖710圖示簡單懸臂(cantilever beam)的偏移。參考第71圖，簡單懸臂的偏移可解析如下：P=點A的負載[N]L=臂長[m] E=楊氏模量[N/m2]I=彎曲時的慣性矩。若為矩形橫截面，I=bt3/12慣性矩(I)插入方程式變成：
解彎曲勁度(k=P/y)得出：
應注意，如果臂體的厚度(t)及長度(L)加倍，彎曲勁度仍然不變。
在McGraw Hill(1992)出版由Beer,F.P.,Johnston,E.R.著作的材料力學可找到與臂偏移分析有關的其他資訊，在此併入本文作為參考資料。
基於上述背景，此時描述使固定導引式撓性構件(fixed-guided flexure)在行程方向移動的力。移動固定導引式撓性構件等價於兩個串聯長度有L/2的固定-自由式臂體(fixed-free beam)，在此每支臂體的勁度由以下陳式給出：
機械串聯的兩個此類彈簧的勁度只有單獨一支的一半。
移到位置d所需要的力為F=kd。
第72圖的圖形表示720以方程式1所預期值為橫座標圖示鋼製撓性構件的理論及測量值之一致性。橫軸代表位移 (微米)，縱軸代表力(N)。將一條0.002”不鏽鋼片切成2.2毫米寬，以及支承於固定導引式組態中，其中一面附著至在微位移器(micro-positioner)上的測力計(force gage)以及另一面接地。測量力與位移以及繪成曲線722。用方程式1計算出理論勁度，以及也繪成曲線724。在此比較中，基於第一原理的理論低估力約有一半，但給出正確的數量級。因此，方程式1為初步設計的有用工具。
可應用虛功原理於撓性構件的Howell氏彈簧減震支柱近似，如下述。有用的結果為以下方程式：
在此：F=偏移至位置(x)所需要的力[N]h=撓性構件的高度[m]t=撓性構件的厚度[m]l=撓性構件筆直時的長度E=楊氏模量[N/m2](彈性模量)x=離靜止位置的橫向位移[m]γ=0.8517 K Θ=2.67617
例如，考慮1.0毫米高x 3毫米長x 0.012毫米厚的鋼製撓性構件。該撓性構件需要0.1毫米的行程與可接受小力(例如，小於可用促動力的20%)，在此：h=1.0E-3[m] t=0.012E-3[m]l=3E-3[m]E=200E9[N/m2]x=0.1E-3[m]
此時用第73圖及第74圖描述撓性構件的剛體近似，在此撓性構件的運動學及勁度的有用近似是把撓性構件當作由兩個扭轉彈簧連結的3支剛性連桿。在John Wiley and Sons公司(2001)[151,163-164]出版、由Howell,L.L.著作的Compliant Mechanisms中可找到其他資訊。
每個扭轉彈簧的彈簧剛度(spring rate)為：
K=扭轉彈簧常數(Nm/radian)E=楊氏模量[N/m2]I=彎曲時的慣性矩l=臂體筆直時的長度幾何相依標度因子γ=0.8517 K Θ=2.67617
第73及74圖為扭轉彈簧的示意圖730、740。請參考第73圖及第74圖，應注意，有兩個產生與角度(θ)成正比之扭矩的扭轉彈簧。積分，可看到這兩個扭轉彈簧的儲存的位能與角度(θ)的平方相關。
τ spring =Kθ U spring (θ)=Kθ 2
應注意，在一撓性構件中有兩個虛擬彈簧：U flex (θ)=2Kθ 2
也應注意，剛體機構的角度(θ)用機構由筆直颲某個新位置(x)來表示如下：
此時，彈性位能可用機構的位移表示如下：
提供撓性構件以彈性變形方式儲存的能量數量等於撓性構件線性運動所作用的功(ʃFdx)如下：
微分可得：
代入扭轉勁度K，產生推動撓性構件至距離x所需要之力的簡明陳式如下：
第75圖的圖形表示750位移-反作用力的測量值。吊架的原型為4個撓性構件，各有1.0毫米高x 3.0毫米長x 0.012毫米厚。位移-反作用力的測量值752圖示於第75圖，圖中以行程(微米)為橫軸，力(N)為縱軸圖示方程式2的預測值754。雖然測量值明顯有滯後及誤差，資料與理論相當符合而支持方程式2為有用設計工具的想法。
第76圖的系統圖760圖示由感測器輸入激活觸感模組764的電子控制電路。根據系統760之一具體實施例，感測器控制器761監視來自各個感測器輸入源762的輸入。該等感測器輸入源可包含，例如，觸控感測器輸入762a，加速器輸入762b，或其他感測器輸入762c。應瞭解，該等感測器輸入762可在行動裝置平台內關連。一旦感測器控制器761由該等感測器輸入源762中之一個接受感測器輸入，感測器控制器761提供輸出訊號給觸感模組764。一方面，感測器控制器761可提供類比輸出訊號763(TRIG)給觸感控制器767。另一方面，感測器控制器761可提供數位輸出訊號765給應用處理器766。應用處理器766可提供數位或類比輸出訊號給觸感控制器767。觸感控制器767產生提供給高電壓放大器768的低電壓類比輸出訊號。該高電壓放大器的高電壓類比輸出則根據本文所揭示之各種具體實施例來耦合至觸感致動器769。
如本文所使用的，應用處理器766可實作成為主機中央 處理單元(CPU)、從機微控制器，或利用任何適當處理器電路或邏輯裝置(電路)(例如，通用處理器及/或狀態機)的其他適當組態。根據述及具體實施例，應用處理器766也可實作成為晶片多核處理器(CMP)，專用處理器，嵌入處理器，媒體處理器，輸入/輸出(I/O)處理器，副處理器，微處理器，控制器，微控制器，特殊應用積體電路(ASIC)，場效可編程閘極陣列(FPGA)，可編程邏輯裝置(PLD)，或其他處理裝置。
在一具體實施例中，應用處理器766，或主機或從機微控制器，可包含可用來產生復雜類比波形的數位類比轉換器(DAC)。再者，在一具體實施例中，高電壓放大器768可基於Maxim MAX8622閃光燈控制器。該MAX8622為可迅速有效充電高電壓閃光燈電容的返馳式切換調整器(flyback switching regulator)。它非常適合用於使用2個鹼性/NiMH或者是單個鋰電池的數位手機及智慧型手機應用。內部低導通n型通道MOSFET係藉由減少開關電源損失來改善效率。在另一具體實施例中，該高電壓放大器可為基於HV817及LN100的SUPERTEX 1kV放大器解決辦法。
在一具體實施例中，基於Maxim MAX11835積體電路，觸感控制器767可經由I2C或串流類比來觸發存下波形。該MAX11835為觸感(觸覺)致動器控制器用以提供驅動觸感致動器的完全解決辦法以增加觸感反饋至以使用者觸控介面為特徵之產品。MAX11835也驅動包括單層、多層壓電的致動器，或電流驅動聚合物致動器。該裝置有效率地產生任何類型的使用者可編程波形，包括正弦波、梯形波、方波及脈 衝波以驅動壓電負載來產生客製觸感。低功率裝置通過I2C介面與應用處理器或主機控制器直接建立介面以及整合在一封裝體之中的各種區塊，包括升壓調整器，圖形儲存記憶體，以及波形產生器區塊，從而提供完整的觸感反饋控制器解決辦法。
在一具體實施例中，Immersion公司的TOUCHSENSE 5500可用來執行Immersion TOUCHSENSE軟體以增強由內建於裝置之觸感致動器產生的觸感效果及觸覺反饋以產生振動，例如，振動觸覺反饋。觸感致動器可帶有Immersion TOUCHSENSE軟體以產生觸感，例如在虛擬按鈕按下時有按鈕“點擊”的感覺。觸感提供真實感及改善使用者經驗，以及在消費者裝置可發現，例如行動電話、平板及遊戲控制器。在一具體實施例中，積體電路間(串流I2C)介面(一般稱作“二線介面”)可用來作為多主機序列單端電腦匯流排供低速周邊附接至主機板，嵌入系統，手機，或其他電子裝置。I2C系統可由以下公司取得：Siemens AG(後為Infineon Technologies AG)，NEC，Texas Instruments，STMicroelectronics(前為SGS-Thomson)，Motorola(後為Freescale)，Intersil，諸如此類。類似放大器可用於DAC。可建立及儲存觸感效果的程式庫於記憶體中。在一具體實施例中，可使用與Mophie公司所提供者類似的音頻處理器來增強由內建於裝置之觸感致動器產生的觸感效果或觸覺反饋。
前述行動裝置的廣泛類別包括，例如個人通訊裝置、手 持裝置及行動電話。在不同方面，行動裝置可指手持可攜式裝置、電腦、行動電話、智慧型手機、平板個人電腦(PC)、膝上電腦及其類似者、或彼等之任何組合。智慧型手機的實施例包括建立於行動計算平台上的高端行動電話，它有比當代特徵電話更先進的計算能力及連接性。有些智慧型手機主要結合個人數位助理(PDA)與行動電話或照相手機的功能。其他更先進的智慧型手機也結合可攜式媒體播放器、低端小型數位相機、口袋攝影機及全球定位系統(GPS)導航單元的功能。現代智慧型手機通常也包含高解析度觸控螢幕(例如，觸控面)、可存取及正確顯示標準網頁而不僅僅是行動優化網站的網頁瀏覽器、以及經由Wi-Fi及行動寬頻的高速資料存取。現代智慧型手機所用的有些常見行動作業系統(OS)包括Apple的IOS、Google的ANDROID，微軟的WINDOWS MOBILE及WINDOWS PHONE、Nokia的SYMBIAN、RIM的BLACKBERRY OS、以及嵌入式Linux發布套件(distribution，例如MAEMO及MEEGO)。可安裝此類作業系統於許多不同的手機模型上，而且通常每個裝置終其一生可接受多個OS軟體更新。行動裝置也可包含，例如，用於行動裝置(IOS、ANDROID、Windows phones、3DS)的遊戲盒，遊戲控制器或遊戲控制台(例如，XBOX控制台及PC控制器)，用於平板電腦(IPAD、GALAXY、XOOM)的遊戲盒，整合式可攜/行動遊戲裝置，觸感鍵盤及滑鼠按鈕，受控電阻/力，變形表面，變形結構/形狀，諸如此類。
應瞭解，描述於本文的具體實施例係圖解說明示範具體 實作，以及可用與提及具體實施例一致的各種其他方式實作功能元件、邏輯區塊、程式模組、及電路元件。此外，給定的具體實作可組合及/或分開該等功能元件、邏輯區塊、程式模組、及電路元件所執行的操作以及由更多或更少個的組件或程式模組來執行。熟諳此藝者明白在閱讀本揭示內容後，描述及圖示於本文的個別具體實施例各有離散組件及特徵可輕易與其他數個具體實施例中之任一的特徵分開或組合而不脫離本揭示內容的範疇。可用提及的事件順序或邏輯上可能的任何其他順序進行提及的任何方法。
值得注意的是，“一具體實施例”或“具體實施例”的任何引用是意指與說明該具體實施例有關的特定特徵、結構或特性係包含於至少一具體實施例。本專利說明書出現片語“在一具體實施例中”或“在一方面中”的地方不一定完全引用同一個具體實施例。
值得注意的是，有些具體實施例可用措辭“耦合”與“連接”及其衍生詞描述。不希望這些術語彼此為同義字。例如，有些具體實施例可用術語“連接”及/或“耦合”描述以表示兩個或更多元件彼此直接物理或電氣接觸。不過，術語“耦合”也可意指兩個或更多元件彼此不直接接觸，而是彼此仍有合作或互動。
應瞭解，熟諳此藝者將能夠設計實現本揭示內容之原理且包含於其範疇內的不同配置，儘管未明確描述或圖示於本文。此外，本文提及的所有實施例及條件語言主要旨在協助讀者了解描述於本揭示內容的原理及對本技藝有促進貢獻 的概念，以及應被解釋成對於特別提及的實施例及條件沒有限定性。此外，希望文中所有提及原理及具體實施例的陳述涵蓋結構及功能等價物。另外，希望此類等價物與結構無關，包括目前已知的等價物與未來會開發的等價物，亦即，經開發成可執行相同功能的任何元件。因此，希望本揭示內容的範疇不受限於文中所示範、圖示及描述的示範具體實施例。反而，本揭示內容的範疇是用隨附的申請專利範圍具體化。
在本揭示內容的背景下(特別是在以下申請專利範圍的背景下)用到的術語“一”及“該”和類似指涉應被解釋成可涵蓋單數及複數，除非本文另有說明或上下文顯然自相矛盾。文中提及的數值範圍僅打算用作個別針對落在該範圍內之每個獨立值的速記法。除非本文另有說明，每個個別值被納入本專利說明書就像它在本文個別被提到。可用任何適當順序執行文中所述的所有方法，除非本文另有說明或上下文顯然自相矛盾。本文所提供的任何及所有實施例，或示範語言(例如，“例如”、“就...而言”、“舉例說明”)的用法僅打算更好地闡明本發明並無意限定本發明的範疇，除非另行請求。本專利說明書中沒有術語應被解釋成是指示任何未經請求之元件對於實施本發明是必要的。也應注意，可將申請專利範圍擬定成可排除任何視需要的元件。因此，此段論述係希望做為此等排他性用語如“僅只(solely)”、“僅有(only)”和類似用語在申請專利範圍之敘述內之使用或是當作一“負面意義(negative)”限制使用的前期基礎。
不應將本文所揭示之替代要素或具體實施例的分組理解為限制性的。各組成員可個別地或以與該組之其他成員或本文所見之其他要素的任何組合形式提及及主張。出於便利性及/或專利性之原因，預期組中一或多個成員可包括於組內或自組中刪除。
如上述，儘管已圖解說明該等具體實施例的一些特徵，然而熟諳此藝者仍可想出許多修改、取代、改變及等價物。因此，應瞭解，隨附申請專利範圍旨在涵蓋落在揭示具體實施例及隨附申請專利範圍之範疇內的所有此類修改及改變。
10‧‧‧觸感模組
11‧‧‧分隔器
12‧‧‧輸出板、第一輸出板
13‧‧‧滑動面之至少一部份或桿體
14‧‧‧固定板、第二固定板
15‧‧‧框體及分隔器之區段
16‧‧‧觸控表面
18‧‧‧電極
19‧‧‧軟排線
20‧‧‧致動器系統
21‧‧‧致動器模組
22‧‧‧電源
24A、24B‧‧‧導電電極
26‧‧‧薄彈性電介體
28‧‧‧開關
29‧‧‧致動器電路
30、34、36‧‧‧致動器陣列
31‧‧‧固定板
32‧‧‧電極
33‧‧‧彈性電介體
34A、34B、34C‧‧‧桿體
36A-36F‧‧‧桿體
37‧‧‧分隔器
38‧‧‧軟排線
40‧‧‧活動觸控表面感測器
42‧‧‧觸控螢幕/LCD模組
44‧‧‧箭頭
46‧‧‧手指
50‧‧‧裝置效應器
52‧‧‧慣性質量
54‧‧‧箭頭
60‧‧‧觸感模組
61‧‧‧撓性懸吊系統
62‧‧‧電池
64‧‧‧電池效應器撓性托盤
66‧‧‧觸感致動器
66A、66A'‧‧‧輸出桿體黏著劑
66B、66B'‧‧‧第一組觸感致動器陣列
66C、66C'‧‧‧框體至框體黏著劑
66D、66D'‧‧‧第二組觸感致動器陣列
66E、66E'‧‧‧基礎框體黏著劑
68‧‧‧安裝面
70‧‧‧撓性構件
72‧‧‧X-行程擋子
74‧‧‧Y-行程擋子
90‧‧‧X、Y軸振動運動圖
100‧‧‧X、Z軸振動運動圖
110‧‧‧示意圖
112‧‧‧致動器輸出桿體或分隔器
114‧‧‧黏著劑
116‧‧‧電流驅動聚合物層
120‧‧‧示意圖
122‧‧‧撓性連桿
130‧‧‧剛性外框
132‧‧‧孔
140‧‧‧區段
150‧‧‧觸感致動器帶狀模組
152‧‧‧撓性薄膜
162‧‧‧曲面
164‧‧‧剛性/硬挺基板
172‧‧‧空電池隔室
174‧‧‧軟排線
176‧‧‧電池接觸
182‧‧‧底部
184‧‧‧電池軟排線連接器
186‧‧‧槽孔
188‧‧‧觸感模組
200‧‧‧平板電腦
202‧‧‧致動器控制器
204‧‧‧至少一觸感致動器帶狀模組
206‧‧‧電池隔室
220‧‧‧遊戲控制器
222‧‧‧觸感模組
224‧‧‧電池組
226‧‧‧電池蓋體
228‧‧‧後蓋
250‧‧‧行動裝置
254‧‧‧底盤
256‧‧‧上板
258‧‧‧後蓋
280‧‧‧撓性托盤
282‧‧‧電池隔室
284‧‧‧撓性構件
290‧‧‧行動裝置
292‧‧‧觸控表面
294‧‧‧顯示次總成
296‧‧‧主體次總成
310‧‧‧箭頭
320‧‧‧觸感致動器
322‧‧‧下凹隔室
324‧‧‧對應夾子
326‧‧‧限位螺絲
328‧‧‧滑軌
340‧‧‧槽孔
342‧‧‧X-Y極限定位螺絲孔
360‧‧‧間隙
362‧‧‧滑動機構
370‧‧‧軟排線
380‧‧‧行動裝置
382‧‧‧電池效應器
384‧‧‧托盤
386‧‧‧電池連接器
388‧‧‧下殼體
389‧‧‧箭頭
390‧‧‧電池
392‧‧‧觸控表面
394‧‧‧顯示器
396‧‧‧觸感致動器
420‧‧‧滑動機構
430‧‧‧滑軌
440‧‧‧致動器移動板
470‧‧‧行動裝置
472‧‧‧電池托盤
474‧‧‧電氣彈簧連接器
476‧‧‧互連軟排線
478‧‧‧撓性構件
479‧‧‧箭頭
480‧‧‧可撓電路區
482‧‧‧接地連接區
500‧‧‧整合撓性構件-電池連接系統
502‧‧‧電池
504‧‧‧撓性懸吊系統
506‧‧‧殼體
508‧‧‧電連接
509‧‧‧箭頭
520、540、560‧‧‧主動式緩衝器
522、544、564‧‧‧活動輸出桿體緩衝器擋子
522‧‧‧第一輸出桿體緩衝器擋子
524‧‧‧第二輸出桿體
525‧‧‧可撓性膜片
526‧‧‧安裝面
528‧‧‧緩衝器致動器
527、529‧‧‧第一及第二電極
540‧‧‧Z模式主動式緩衝器
542‧‧‧觸控表面
544‧‧‧順從緩衝器擋子
546‧‧‧殼體
548‧‧‧接觸區
550‧‧‧間隙
560‧‧‧Z模式主動式緩衝器
580‧‧‧整合緩衝器及觸感致動器
582‧‧‧Z模式主動式緩衝器
600‧‧‧外夾式撓性構件
602‧‧‧縱向延伸長形主體
603a、603b‧‧‧第一組夾子
604a、604b、606a、606b‧‧‧對應齒部
605a、605b‧‧‧第二組夾子
607、609‧‧‧對應T型刺針
608‧‧‧垂直加勁凸緣
610‧‧‧內夾式撓性構件
611‧‧‧肋條
612‧‧‧縱向延伸長形主體
614‧‧‧第一夾子
614'、616'‧‧‧夾子
615‧‧‧凸片
616‧‧‧第二夾子
617‧‧‧凸片
618、619‧‧‧第一及第二板
618'、619'‧‧‧槽孔
620‧‧‧外夾式撓性構件
622‧‧‧縱向延伸長形主體
623‧‧‧第一夾子
624‧‧‧第二夾子
625、626‧‧‧空間
629‧‧‧第二板
630‧‧‧外夾式撓性構件
632‧‧‧縱向延伸長形主體
333a、633b‧‧‧第一組夾子
634‧‧‧第一板
635a、635b‧‧‧第二組夾子
636‧‧‧第二板
640‧‧‧外夾式撓性構件
641a、641b‧‧‧槽孔
642‧‧‧縱向延伸長形主體
643a、643b‧‧‧第一組夾子
644a、644b‧‧‧齒部
645a、645b‧‧‧第二組夾子
646a、646b‧‧‧齒部
647‧‧‧垂直加勁凸緣
648a、648b、648c‧‧‧彎角加勁凸緣
650‧‧‧觸感模組
652、654‧‧‧上、下板
656、658‧‧‧槽孔
657、659‧‧‧凸片
670‧‧‧單一扁平金屬組件
671、672、677、678、679‧‧‧彎曲線
680、681、682、683、684、685‧‧‧彎曲線
690‧‧‧端部
702‧‧‧邊緣
710‧‧‧示意圖
720‧‧‧圖形表示
722‧‧‧曲線
724‧‧‧曲線
730、740‧‧‧示意圖
750‧‧‧圖形表示
752‧‧‧測量值
754‧‧‧預測值
760‧‧‧系統圖
761‧‧‧感測器控制器
762‧‧‧感測器輸入源
762a‧‧‧觸控感測器輸入
762b‧‧‧加速器輸入
762c‧‧‧其他感測器輸入
763‧‧‧類比輸出訊號
764‧‧‧觸感模組
765‧‧‧數位輸出訊號
766‧‧‧應用處理器
767‧‧‧觸感控制器
768‧‧‧高電壓放大器
769‧‧‧觸感致動器
d1、d2、d3‧‧‧餘隙
dx、dz‧‧‧偏移
Fx、Fz‧‧‧力
g1、g2‧‧‧餘隙
H‧‧‧水平方向
h‧‧‧撓性構件的高度
kax‧‧‧觸感致動器66在X軸的起作用勁度
kaz‧‧‧觸感致動器66在Z軸的 勁度
kfx‧‧‧撓性構件70與X軸之電連接的組合勁度
kfz‧‧‧撓性構件70與Z軸之電連接的組合勁度
L‧‧‧長度
m托盤+m電池‧‧‧由電池62及任何其他支撐運動結構之質量構成的總簧上質量
r‧‧‧彎曲半徑
t‧‧‧厚度
V‧‧‧垂直方向
Vin‧‧‧高直流電壓
V電池‧‧‧低直流電壓
X、Y、Z‧‧‧軸線
Z△‧‧‧運動或位移量
此時結合以下附圖描述本發明是為了圖解且不具限定性。
第1圖根據一具體實施例圖示致動器系統的剖視圖。
第2圖示意圖示EPAM致動器系統之一具體實施例以圖解說明操作原理。
第3A圖、第3B圖、第3C圖根據各種具體實施例圖示以下3種可能組態：單/三/六桿致動器陣列。
第4圖示意圖示可設計及組態成為活動觸控表面感測器的一觸感致動器陣列具體實施例。
第5圖示意圖示可設計及組態成為裝置效應器的一觸感致動器陣列具體實施例。
第6圖的展開圖圖示用於電池效應器撓性托盤的撓性懸吊系統之一具體實施例。
第7圖為第6圖之撓性懸吊系統的部份剖視圖。
第8圖示意圖示第6圖及第7圖之一撓性懸吊系統具體實施例，其係包含撓性托盤。
第9圖的X、Y軸振動運動圖90係用以模型化第6圖至第8圖之撓性懸吊系統60在X、Y方向的運動。
第10圖的X、Z軸振動運動圖係用以模型化第6圖至第8圖之撓性懸吊系統在X、Z方向的運動。
第11圖的示意圖根據一具體實施例圖示第6圖至第8圖之撓性懸吊系統的撓性托盤行程擋子特徵。
第12圖根據一具體實施例示意圖示撓性連桿臂模型。
第13圖圖示無電池的一撓性托盤具體實施例。
第14圖圖示該撓性托盤具體實施例中之一區段。
第15圖圖示觸感致動器帶狀模組之一具體實施例，其係形成於撓性薄膜上而非固定剛性框體。
第16圖圖示裝在剛性/硬挺基板之曲面上的一觸感致動器帶狀模組具體實施例。
第17圖為撓性托盤的上視圖，其係具有由開口定義的空電池隔室，數個撓性構件，以及致動器模組中由撓性托盤底部突出的軟排線部份。
第18圖為第17圖之撓性托盤的仰視圖，其中致動器模組係固定耦合至撓性托盤底部。
第19圖為第17圖之撓性托盤的上視圖，其中有位在電池隔室中的電池。
第20圖的上視圖圖示與至少一觸感致動器帶狀模組整合的平板電腦。
第21圖為平板電腦的仰視圖，其中係卸下後蓋以暴露 電池隔室。
第22圖圖示與一觸感模組具體實施例機械整合的遊戲控制器，其中係卸下遊戲控制器之電池組蓋子及後蓋。
第23圖圖示重新裝上後蓋的第22圖遊戲控制器。
第24圖圖示重新裝上後蓋及電池組蓋子的第22圖遊戲控制器。
第25圖根據一具體實施例圖示與觸感模組整合之行動裝置的透視圖。
第26圖根據一具體實施例圖示第25圖之行動裝置的側視圖。
第27圖根據一具體實施例圖示第25圖之行動裝置的上視圖。
第28圖根據一具體實施例圖示行動裝置之後蓋。
第29圖的透視圖根據一具體實施例圖示包含觸控表面及兩個主要次總成、顯示次總成及主體次總成的行動裝置。
第30圖根據一具體實施例圖示第29圖之行動裝置的側視詳圖。
第31圖為第29圖之行動裝置的側視圖，其係根據一具體實施例圖示觸控表面的運動方向。
第32圖根據一具體實施例圖示第29圖之一行動裝置具體實施例的展開透視圖。
第33圖根據一具體實施例圖示第29圖之行動裝置的展開側視圖。
第34圖的透視圖根據一具體實施例圖示有觸感致動器 位於其中之第32圖行動裝置的主體次總成部份。
第35圖根據一具體實施例圖示第34圖之主體次總成的放大部份透視圖。
第36圖的部份透明側視圖根據一具體實施例圖示第32圖之行動裝置的顯示次總成。
第37圖的部份透明側視圖根據一具體實施例圖示第32圖之行動裝置的顯示次總成。
第38圖的透視圖根據一具體實施例圖示包含電池效應器之行動裝置的下殼體部份。
第39圖的剖面圖根據一具體實施例圖示第38圖之行動裝置。
第40圖的部份詳細剖面根據一具體實施例圖示第38圖之行動裝置。
第41圖的透視剖面圖根據一具體實施例圖示第38圖之行動裝置的可移除電池及電池托盤。
第42圖的部份剖面圖根據一具體實施例圖示第38圖之行動裝置的滑動機構之滑軌。
第43圖的上視圖根據一具體實施例圖示有致動器移動板的電池效應器。
第44圖的部份透視圖根據一具體實施例圖示具有第43圖之致動器移動板與及位於上方之滑軌的電池效應器。
第45圖為第43圖至第44圖之電池效應器的部份透視圖，其係根據一具體實施例圖示滑軌的位置及取向。
第46圖為第43圖至第45圖之電池效應器的部份透視 圖，其係根據一具體實施例圖示位在電池托盤內的觸感致動器。
第47圖的仰視圖根據一具體實施例圖示與觸感模組整合的一行動裝置具體實施例。
第48圖根據一具體實施例詳細圖示用於電池之電氣彈簧連接器，其係耦合至可撓電路區及接地連接區。
第49圖為行動裝置的部份切除視圖，其係根據一具體實施例圖示電池托盤、電氣彈簧連接器及互連軟排線。
第50圖的剖面圖根據一具體實施例圖示整合撓性構件-電池連接系統，其係包含利用金屬電池連接器作為撓性構件的電池振動器撓性構件。
第51圖為第50圖之整合撓性構件-電池連接系統的上視圖。
第52圖的側視剖視圖圖示Z模式觸感致動器之一具體實施例，其係包含耦合至第一輸出桿體的觸感致動器，其中觸感致動器係斷電(de-energized)。
第53圖的側視剖視圖圖示第52圖之Z模式觸感致動器，其中該Z模式觸感致動器係通電。
第54圖的剖面圖圖示Z模式觸感緩衝器(haptic bumper)之一具體實施例，其係包含耦合至斷電觸感致動器的順從緩衝器。
第55圖圖示處於通電狀態(亦即，電壓”開啟”)的第54圖觸感緩衝器。
第56圖圖示處於斷電狀態(亦即，電壓”關閉”)的一觸感 致動器具體實施例。
第57圖圖示處於通電狀態(亦即，電壓”開啟”)的第56圖觸感致動器。
第58圖圖示處於斷電狀態(亦即，電壓”關閉”)的整合緩衝器及觸感致動器之一實施例。
第59圖圖示處於通電狀態(亦即，電壓”開啟”)的第56圖之整合緩衝器及觸感致動器的一具體實施例。
第60圖圖示一外夾式撓性構件具體實施例，其係用於固定觸感模組的第一及第二板。
第61圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之上、下板的內夾式撓性構件之一具體實施例。
第62圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之上、下板的外夾式撓性構件之一具體實施例。
第63圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之第一及第二板的外夾式撓性構件之一具體實施例。
第64圖根據各種具體實施例圖示可固定觸感模組之上、下板的外夾式撓性構件之一具體實施例。
第65圖的透視圖根據一具體實施例圖示固定於觸感模組之上、下板的外夾式撓性構件之一具體實施例。
第66圖的透視圖根據一具體實施例圖示固定於觸感模組之上、下板的外夾式撓性構件之一具體實施例。
第67圖的後視圖圖示單一扁平金屬組件之一具體實施例，其係可彎曲以形成如第64圖至第66圖所述的外夾式撓性構件。
第68圖的前視圖圖示單一扁平金屬組件之一具體實施例，其係可彎曲以形成如第64圖至第66圖所述的外夾式撓性構件。
第69圖的詳細前視圖圖示如第64圖至第66圖所述之外夾式撓性構件的一端部。
第70圖為外夾式撓性構件沿著第69圖之直線70-70繪出的側視詳圖。
第71圖示意圖示簡單懸臂的偏移。
第72圖的圖形表示以方程式1所預期值為橫座標圖示鋼製撓性構件的理論及測量值之一致性。
第73及74圖示意圖示扭轉彈簧。
第75圖為位移-反作用力之測量值的圖形表示。
第76圖的系統圖圖示由感測器輸入激活觸感模組的電子控制電路。
10‧‧‧觸感模組
11‧‧‧分隔器
12‧‧‧輸出板、第一輸出板
13‧‧‧滑動面之至少一部份或桿體
14‧‧‧固定板、第二固定板
15‧‧‧框體及分隔器之區段
16‧‧‧觸控表面
18‧‧‧電極
19‧‧‧軟排線

Claims (25)

  1. 一種致動器模組，其係包含：配置於第一及第二電極之間的一致動器；以及一懸吊系統，其係包含耦合至該致動器的至少一撓性構件，其中該撓性構件在該第一及該第二電極通電時，使得該懸吊系統能在一預定方向移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之致動器模組，其中該致動器包含配置於第一及第二電極之間的至少一彈性介電膜。
  3. 如申請專利範圍第1項至第2項中之任一項的致動器模組，其中該致動器為扁平或平面型。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項的致動器模組，其中該懸吊系統包含至少一行程擋子以限制該懸吊系統在該預定方向的移動。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中之任一項的致動器模組，更包含一撓性托盤，其中該撓性托盤包含該至少一撓性構件。
  6. 如申請專利範圍第5項之致動器模組，其中該撓性托盤包含至少一行程擋子以限制該懸吊系統在該預定方向的移動。
  7. 如申請專利範圍第5項之致動器模組，其中該至少一撓性構件與該撓性托盤整體成形。
  8. 如申請專利範圍第5項之致動器模組，其中該撓性托盤定義一開口以接受一電池於其中。
  9. 如申請專利範圍第5項之致動器模組，其中該致動器的一面耦合至該撓性托盤，以及其中該致動器的另一面耦合至一安裝面。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中之任一項的致動器模組，其中該致動器包含第一及第二板，以及其中該撓性構件使該第一板耦合至該第二板。
  11. 一種行動裝置，其係包含：如申請專利範圍第1項至第10項中之任一項的致動器模組；以及耦合至該致動器的一質量(mass)。
  12. 如申請專利範圍第11項之行動裝置，其中該質量包含一觸控表面。
  13. 如申請專利範圍第11項至第12項中之任一項的行動裝置，其中該致動器模組提供觸感反饋(haptic feedback)。
  14. 一種行動裝置，其係包含一主動式緩衝器，該主動式緩衝器包含：一可動緩衝器擋子，其係經組態成可在一致動器模組內接合一質量；以及一緩衝器致動器，其係具有耦合至該可動緩衝器擋子的第一面與耦合至一安裝面的第二面；其中該可動緩衝器擋子係經組態成在該緩衝器致動器通電時可接合該質量。
  15. 如申請專利範圍第14項之行動裝置，其中該可動緩衝器擋子包含經組態成在該緩衝器致動器通電時在一第一方向收縮以及在一第二方向膨脹的一順從材料。
  16. 如申請專利範圍第11項至第14項中之任一項的行動裝置，更包含：耦合至一觸控表面的一顯示次總成；以及耦合至該顯示次總成的一主體次總成，其中該致動器係配置於該顯示次總成與該主體次總成之間。
  17. 如申請專利範圍第16項之行動裝置，其中該主體次總成包含耦合至該觸控表面的數條滑軌。
  18. 如申請專利範圍第16項之行動裝置，其中該顯示次總成包含耦合至該觸控表面及該等滑軌的數個夾子。
  19. 如申請專利範圍第16項之行動裝置，其中該致動器位在該主體次總成內。
  20. 如申請專利範圍第16項至第19項中之任一項的行動裝置，其中該主體次總成包含至少一限位螺絲以提供在一預定方向限制移動的一機械硬擋子。
  21. 如申請專利範圍第11項之行動裝置，其係包含含有至少一電連接的一殼體，其中該殼體係經組態成可接受一電池，其中該撓性構件係經組態成可懸吊該電池以及可使該電池電氣耦合至該至少一電連接。
  22. 如申請專利範圍第11項之致動器模組，其中該撓性構件包含：有第一末端及第二末端的一縱向延伸長形主體，該 長形主體呈伸展狀；由該主體之該第一末端向外延伸的第一夾子，其中該第一夾子係經組態成可接合該第一板的一邊緣；以及由該主體之該第二末端向外延伸的第二夾子，其中該第二夾子係經組態成可接合該第二板的一邊緣；其中該第一及該第二夾子沿著實質垂直於縱向延伸長形主體的一方向偏移以定義在該第一及該第二板之間的一間隙。
  23. 如申請專利範圍第22項之致動器模組，其中該第一及該第二夾子各自定義適合接受該第一及該第二板之對應邊緣的一槽孔。
  24. 如申請專利範圍第22項之致動器模組，其中該第一夾子包含第一及第二舌部以及該第二夾子包含第一及第二舌部，以及其中該第一夾子之該第一及該第二舌部定義第一槽孔以接合該第一板之該邊緣，以及其中該第二夾子之該第一及該第二舌部定義第二槽孔以接合該第二板之該邊緣。
  25. 如申請專利範圍第24項之致動器模組，其中該第一及該第二夾子之該第一及該第二舌部各自包含經組態成可接合形成於該第一及該第二板之對應槽孔的齒部。
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