TWI795085B

TWI795085B - 壓電觸覺回饋結構

Info

Publication number: TWI795085B
Application number: TW110143250A
Authority: TW
Inventors: 賴裕仁
Original assignee: 達運精密工業股份有限公司
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2023-03-01
Also published as: CN114527874B; US12089500B2; TW202322427A; US20230165150A1; CN114527874A

Abstract

一種壓電觸覺回饋結構包含薄膜、結構板以及壓電致動器。薄膜疊置於結構板。結構板包含板體、振動部以及彈性部。板體具有內壁，內壁定義空間。振動部位於空間並遠離內壁，振動部具有外壁，外壁與內壁之間定義間隙。彈性部彈性連接於外壁與內壁之間並密封間隙。壓電致動器夾置於薄膜與振動部之間。

Description

壓電觸覺回饋結構

本發明是關於一種壓電觸覺回饋結構，且特別是關於一種用於模內電子的壓電觸覺回饋結構。

時至今日，隨著人們的生活水平不斷提高，電子產品的應用已成為了生活中不可式缺的部分，其中，具有觸控功能的電子產品更是變得越來越普及。相對地，由於科技的日新月異，人們對電子產品的要求和期望也越來越高。

例如，為了讓使用者在觸控電子產品時有更深刻的體驗，觸覺回饋的人機互動技術也變得越來越普及。藉著觸覺回饋的技術，使用者可在使用電子產品時獲更精準和更明確的互動。

本發明之目的之一在於提供一種壓電觸覺回饋結構，其能達到觸覺回饋的良好效果。

根據本發明的一實施方式，一種壓電觸覺回饋結構包含薄膜、結構板以及壓電致動器。薄膜疊置於結構板。結構板包含板體、震動部以及彈性部。板體具有內壁，內壁定義空間。震動部位於空間並遠離內壁，震動部具有外壁，外壁與內壁之間定義間隙。彈性部彈性連接於外壁與內壁之間並密封間隙。壓電致動器夾置於薄膜與震動部之間。

在本發明一或多個實施方式中，上述之彈性部完整地圍繞振動部。

在本發明一或多個實施方式中，上述之彈性部抵接薄膜。

在本發明一或多個實施方式中，上述之振動部具有第一厚度，板體具有第二厚度，彈性部具有第三厚度，第三厚度小於第一厚度及第二厚度。

在本發明一或多個實施方式中，上述之外壁與內壁之間相隔至少若干距離，彈性部沿外壁與內壁之間具有長度，長度相同於距離。

在本發明一或多個實施方式中，上述之外壁與內壁之間相隔距離，彈性部沿外壁與內壁之間具有長度，長度大於距離。

在本發明一或多個實施方式中，上述之彈性部沿外壁與內壁之間具有至少一彎曲部。

在本發明一或多個實施方式中，上述之彈性部的材質相同於板體與振動部的材質。

在本發明一或多個實施方式中，上述之彈性部的材質相異於板體與振動部的材質。

在本發明一或多個實施方式中，上述之壓電觸覺回饋結構更包含膠框。此膠框設置於薄膜朝向彈性部之一側，膠框至少部分圍繞壓電致動器。

本發明上述實施方式至少具有以下優點：

（1）由於壓電致動器的位置對應按壓區，且彈性部彈性連接於振動部的外壁與板體的內壁之間，因此，當壓電致動器振動時，彈性部隨著壓電致動器的振動而進行反覆的彈性變形，以讓振動部可顯著地相對板體振動，使得使用者可以清楚感受到振動部連同壓電致動器的振動，從而得知於按壓區的按壓有穩妥完成。如此一來，壓電觸覺回饋結構能達到觸覺回饋的良好效果。

（2）由於壓電觸覺回饋結構的結構簡單，涉及的部件只有少量，因而能有效降低壓電觸覺回饋結構的製造時間和生產成本。

（3）結構板的彈性部沿外壁與內壁之間更可具有至少一彎曲部，以提高振動部相對板體振動的緩衝效果。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之，而在所有圖式中，相同的標號將用於表示相同或相似的元件。且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。

除非另有定義，本文所使用的所有詞彙（包括技術和科學術語）具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本發明相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。

請參照第1～3圖。第1圖為繪示依照本發明一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的立體上視圖。第2圖為繪示第1圖的壓電觸覺回饋結構100的立體下視圖。第3圖為繪示第1圖沿線段A-A的剖面圖。在本實施方式中，如第1～3圖所示，一種壓電觸覺回饋結構100包含薄膜110、結構板120以及壓電致動器130。薄膜110疊置於結構板120，並且薄膜110定義按壓區PZ，以讓使用者按壓於其上。結構板120包含板體121、振動部123以及彈性部125。板體121具有內壁122，內壁122圍繞而定義空間SP。振動部123位於空間SP並遠離內壁122，亦即振動部123不直接接觸板體121，且振動部123的位置對應薄膜110上的按壓區PZ。結構板120的振動部123具有外壁124，振動部123的外壁124與板體121的內壁122之間定義間隙GP。彈性部125彈性連接於外壁124與內壁122之間並密封間隙GP。具體而言，壓電致動器130夾置於薄膜110與振動部123之間。在實務的應用中，壓電觸覺回饋結構100係用於模內電子（In-Mold Electronics；　IME）（圖未示）。舉例而言，壓電觸覺回饋結構100可為模內電子的一部分，而薄膜110為模內電子的表面。為使圖式清楚簡潔，連接壓電致動器130的電線／電極等均未有繪示於第1～3圖及下述的其他圖式中。

當使用者按壓薄膜110上的按壓區PZ時，壓電致動器130受到啟動，而壓電致動器130把輸入的電能轉換成機械動能，例如，壓電致動器130在啟動後會產生振動。如上所述，由於振動部123的位置對應薄膜110上的按壓區PZ，而壓電致動器130夾置於薄膜110與振動部123之間，因此壓電致動器130的位置亦對應按壓區PZ。再者，由於彈性部125彈性連接於振動部123的外壁124與板體121的內壁122之間，因此，當壓電致動器130振動時，彈性部125隨著壓電致動器130的振動而進行反覆的彈性變形，以讓振動部123可顯著地相對板體121振動並減少振動部123動能的耗損，使得使用者可以清楚感受到振動部123連同壓電致動器130的振動，從而得知於按壓區PZ的按壓有穩妥完成。如此一來，壓電觸覺回饋結構100能達到觸覺回饋的良好效果。

值得注意的是，由於壓電觸覺回饋結構100的結構簡單，涉及的部件只有少量，因而能有效降低壓電觸覺回饋結構100的製造時間和生產成本。

再者，從結構上而言，如第2圖所示，結構板120的彈性部125完整地圍繞振動部123，因此，振動部123相對板體121的振動能夠更穩定，使得壓電觸覺回饋結構100能達到更佳的觸覺回饋的效果。

另外，如第3圖所示，結構板120的彈性部125抵接薄膜110，因此能提高結構板120與薄膜110的整體強度。

進一步而言，如第3圖所示，結構板120的振動部123具有第一厚度TK1，結構板120的板體121具有第二厚度TK2，而結構板120的彈性部125則具有第三厚度TK3。在本實施方式中，彈性部125的第三厚度TK3小於振動部123的第一厚度TK1，而彈性部125的第三厚度TK3也小於及板體121的第二厚度TK2。實際上，舉例而言，振動部123的第一厚度TK1可為0.5～5.0公釐之間，板體121的第二厚度TK2可大於亦可相同於振動部123的第一厚度TK1，而彈性部125的第三厚度TK3可為0~2.0公釐之間，但本發明並不以此為限。

在實務的應用中，結構板120可藉由注塑成型的方式製成，因此，振動部123、彈性部125與板體121為一體成型的結構，而彈性部125的材質相同於板體121與振動部123的材質。舉例而言，在注塑成型的製程中，使用者在振動部123與板體121之間形成避位區AZ，避位區AZ實質上為塑料不會於此成型的空間SP，如此一來，振動部123與板體121之間可形成厚度比振動部123及板體121小的彈性部125。

根據實際狀況，振動部123的外壁124與板體121的內壁122可為相互平行的平面，或為彼此傾斜的平面，但本發明並不以此為限。更具體而言，如第3圖所示，振動部123的外壁124與板體121的內壁122之間相隔距離DT，而彈性部125沿外壁124與內壁122之間具有長度LG。在本實施方式中，彈性部125的長度LG相同於振動部123的外壁124與板體121的內壁122之間相隔的距離DT。換句話說，彈性部125相對振動部123與板體121呈水平設置並彈性連接於振動部123與板體121之間。具體而言，振動部123的外壁124與板體121的內壁122之間相隔的距離DT，相同於兩者之間間隙GP的寬度。實際上，舉例而言，距離DT可大於0.5公釐，但本發明並不以此為限。

請參照第4圖。第4圖為繪示依照本發明另一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的剖面圖。在本實施方式中，如第4圖所示，根據振動部123相對板體121振動的不同特性，例如為了提高振動部123及薄膜110相對板體121振動的緩衝效果，結構板120的彈性部125沿外壁124與內壁122之間更可具有至少一彎曲部126，因此，彈性部125沿振動部123的外壁124與板體121的內壁122之間的長度LG大於外壁124與內壁122之間相隔的距離DT。再者，如第4圖所示，薄膜110連接彎曲部126的部分亦隨彎曲部126彎折。

請參照第5～6圖。第5圖為繪示依照本發明再一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的剖面圖。第6圖為繪示依照本發明又一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的剖面圖。在本實施方式中，如第5～6圖所示，根據振動部123相對板體121振動的不同特性，例如為了提高振動部123及薄膜110相對板體121振動的緩衝效果，結構板120的彈性部125沿外壁124與內壁122之間更可具有複數個彎曲部126，而彈性部125沿振動部123與板體121之間的長度LG大於外壁124與內壁122之間相隔的距離DT。舉例而言，如第5圖所示，彈性部125沿外壁124與內壁122之間具有兩個彎曲部126，相對靠近振動部123的彎曲部126朝向薄膜110的一側凸出，而相對靠近板體121的彎曲部126則朝向遠離薄膜110的一側凸出。另外，舉例而言，如第6圖所示，彈性部125沿外壁124與內壁122之間亦具有兩個彎曲部126，相對靠近振動部123的彎曲部126朝向遠離薄膜110的一側凸出，而相對靠近板體121的彎曲部126則朝向薄膜110的一側凸出。

請參照第7圖。第7圖為繪示依照本發明另一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的剖面圖。舉例而言，在本實施方式中，如第7圖所示，為了提高振動部123及薄膜110相對板體121振動的緩衝效果並加強彈性部125與薄膜110的整體剛性，結構板120的彈性部125可為軟性塑料，亦即彈性部125的材質可相異於板體121與振動部123的材質。換句話說，根據實際狀況，彈性部125並非與振動部123及板體121為一體成型結構。

請參照第8～9圖。第8圖為繪示依照本發明再一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的剖面圖。第9圖為繪示第8圖的壓電觸覺回饋結構100的下視圖，其中結構板120被省略。在本實施方式中，如第8～9圖所示，為了提高振動部123及薄膜110相對板體121振動的緩衝效果，壓電觸覺回饋結構100更包含膠框140。膠框140設置於薄膜110朝向彈性部125之一側，且膠框140至少部分圍繞壓電致動器130。舉例而言，膠框140由軟性點膠所形成。具體而言，在壓電觸覺回饋結構100的製造過程中，當壓電致動器130及膠框140分別設置於薄膜110後，再以注塑成型的方式把結構板120設置於薄膜110上，並使壓電致動器130及膠框140分別夾置於薄膜110與結構板120之間，而振動部123及彈性部125分別對應壓電致動器130及膠框140。在本實施方式中，膠框140與壓電致動器130彼此分隔，亦即膠框140與壓電致動器130彼此不接觸。

請參照第10圖。第10圖為繪示依照本發明另一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的下視圖，其中結構板120被省略。在本實施方式中，如第10圖所示，根據實際狀況，膠框140圍繞壓電致動器130並與壓電致動器130彼此連接。

請參照第11～12圖。第11圖為繪示依照本發明再一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的下視圖，其中結構板120被省略。第12圖為繪示依照本發明又一實施方式之壓電觸覺回饋結構100的下視圖，其中結構板120被省略。在本實施方式中，如第11～12圖所示，膠框140圍繞壓電致動器130而與壓電致動器130彼此分隔，亦即膠框140與壓電致動器130彼此不接觸。舉例而言，如第11圖所示，膠框140包含兩個C型框141，C型框141的開口彼此朝向，而C型框141彼此分隔並包圍壓電致動器130。另外，舉例而言，如第12圖所示，膠框140包含四個杆型框142，杆型框142彼此分隔並呈矩形排列以包圍壓電致動器130。

綜上所述，本發明上述實施方式所揭露的技術方案至少具有以下優點：

（3）結構板的彈性部沿外壁與內壁之間更可具有至少一彎曲部，以提高振動部及薄膜相對板體振動的緩衝效果。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:壓電觸覺回饋結構 110:薄膜 120:結構板 121:板體 122:內壁 123:振動部 124:外壁 125:彈性部 126:彎曲部 130:壓電致動器 140:膠框 141:C型框 142:杆型框 AZ:避位區 A-A:線段 DT:距離 GP:間隙 LG:長度 PZ:按壓區 SP:空間 TK1:第一厚度 TK2:第二厚度 TK3:第三厚度

第1圖為繪示依照本發明一實施方式之壓電觸覺回饋結構的立體上視圖。第2圖為繪示第1圖的壓電觸覺回饋結構的立體下視圖。第3圖為繪示第1圖沿線段A-A的剖面圖。第4圖為繪示依照本發明另一實施方式之壓電觸覺回饋結構的剖面圖。第5圖為繪示依照本發明再一實施方式之壓電觸覺回饋結構的剖面圖。第6圖為繪示依照本發明又一實施方式之壓電觸覺回饋結構的剖面圖。第7圖為繪示依照本發明另一實施方式之壓電觸覺回饋結構的剖面圖。第8圖為繪示依照本發明再一實施方式之壓電觸覺回饋結構的剖面圖。第9圖為繪示第8圖的壓電觸覺回饋結構的下視圖，其中結構板被省略。第10圖為繪示依照本發明另一實施方式之壓電觸覺回饋結構的下視圖，其中結構板被省略。第11圖為繪示依照本發明再一實施方式之壓電觸覺回饋結構的下視圖，其中結構板被省略。第12圖為繪示依照本發明又一實施方式之壓電觸覺回饋結構的下視圖，其中結構板被省略。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:壓電觸覺回饋結構

110:薄膜

120:結構板

121:板體

122:內壁

123:振動部

124:外壁

125:彈性部

130:壓電致動器

AZ:避位區

A-A:線段

DT:距離

GP:間隙

LG:長度

PZ:按壓區

SP:空間

TK1:第一厚度

TK2:第二厚度

TK3:第三厚度

Claims

一種壓電觸覺回饋結構，包含：一薄膜；一結構板，該薄膜疊置於該結構板，該結構板包含：一板體，具有一內壁，該內壁定義一空間；一振動部，位於該空間並遠離該內壁，該振動部具有一外壁，該外壁與該內壁之間定義一間隙；以及一彈性部，彈性連接於該外壁與該內壁之間並密封該間隙；以及一壓電致動器，夾置於該薄膜與該振動部之間。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該彈性部完整地圍繞該振動部。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該彈性部抵接該薄膜。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該振動部具有一第一厚度，該板體具有一第二厚度，該彈性部具有一第三厚度，該第三厚度小於該第一厚度及該第二厚度。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該外壁與該內壁之間相隔至少一距離，該彈性部沿該外壁與該內壁之間具有一長度，該長度相同於該距離。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該外壁與該內壁之間相隔一距離，該彈性部沿該外壁與該內壁之間具有一長度，該長度大於該距離。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該彈性部沿該外壁與該內壁之間具有至少一彎曲部。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該彈性部的材質相同於該板體與該振動部的材質。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，其中該彈性部的材質相異於該板體與該振動部的材質。
如請求項1所述之壓電觸覺回饋結構，更包含一膠框，設置於該薄膜朝向該彈性部之一側，該膠框至少部分圍繞該壓電致動器。