专利名称：触觉反馈装置和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种触觉反馈装置和一种电子装置。
背景技术：
用户期望以更简单的方式使用电子设备，根据这些用户的需求，允许通过触摸 (接触)操作来对电子装置(或家用电器)进行输入操作的触摸型装置的使用近来已变得普及。当前，触觉反馈装置除了便于实现通过触摸执行输入操作的构思之外，还遵从这 样的理念，即，提供直观的用户界面体验并使接触反馈的类型多样化。触觉反馈装置具有如下很多优点它能够节省空间，实现操作和易用性方面的改 进，允许对规范做出简单的改变，具有高度的用户识别性，并且与IT装置相互之间具有良 好的联动性(interworkability)。由于具有这样的优点，因此触觉反馈装置常常用于家用计算机、交通通知单签发 装置、公共信息服务器、医疗仪器、移动通信用途等中使用的电子装置中。通常，相关技术的电子装置使用振动电机来实现触觉功能。振动电机被设计成使 整个电子装置主体振动，因此为了增大振动力，必须增大整体的尺寸。此外，振动电机具有另外的问题，S卩，它提高了单位成本，必须安装在电子装置有 限的内部空间中，并且因为它被设计成使整个电子装置振动，所以在功耗方面效率低下。另外，近来，随着用户界面的发展，电子装置的功能已变得多样化和复杂化，被简 单地设计成使整个电子装置振动的振动电机无法实现根据多种功能的各种类型的反馈。
发明内容
本发明的一方面提供了一种触觉反馈致动器、包括该触觉反馈致动器的触觉反馈 装置和电子装置，该触觉反馈致动器包括振动板和致动器，振动板附着到实现触觉功能的 触觉装置以传递振动，致动器向振动板施加振动。本发明的另一方面提供了一种包括致动器的触觉反馈装置以及一种电子装置，该 致动器设置在实现触觉功能的触觉装置的中央部分，以提高振动效率。本发明的又一方面提供了一种触觉反馈装置、一种触觉反馈致动器和一种电子装 置，该触觉反馈装置为实现触觉功能的触觉装置提供优化的结合条件，从而产生稳定量的 振动。根据本发明的一方面，提供了一种触觉反馈装置，该触觉反馈装置包括触觉装 置，接收施加到触觉装置的接触压力；振动板，通过厌氧粘合剂附着到触觉装置，并传递振 动；致动器，设置到触觉装置，使得振动板介于触觉装置和致动器之间，致动器根据触觉装置的接触压力的变化而受到激发，从而产生振动。厌氧粘合剂可以是UV粘合剂。可通过热固性粘合剂来附着振动板和致动器。振动板可被设置成具有多条支线，多条支线沿着触觉装置的纵向方向处于触觉装 置的边缘部分，缝隙可形成在多条支线之间。致动器可与支线平行地设置。致动器可以是压电致动器或聚合物致动器。压电致动器可以是包括陶瓷层和设置在陶瓷层之间的电极的陶瓷层叠体，陶瓷层 的极化(polarization/polling)可被形成为沿着相同的方向。根据本发明的另一方面，提供了一种电子装置，该电子装置包括壳体，具有形成 在壳体中的内部空间；显示面板，被设置在壳体内；振动板，通过厌氧粘合剂附着到显示面 板；致动器，其中，按照振动板被设置在致动器和显示面板之间的方式来设置致动器，致动 器根据显示面板的接触压力的变化而受到激发，从而产生振动。厌氧粘合剂可以是UV粘合剂。可通过热固性粘合剂来附着振动板和致动器。振动板可被设置成具有多条支线，多条支线沿着显示面板的纵向方向处于显示面 板的边缘部分，缝隙可形成在多条支线之间。致动器可与支线平行地设置。致动器可以是压电致动器或聚合物致动器。压电致动器可以是包括陶瓷层和设置在陶瓷层之间的电极的陶瓷层叠体，陶瓷层 的极化可被形成为沿着相同的方向。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其它方面、特点和其它优点 将被更清楚地理解，在附图中图1是根据本发明示例性实施例的移动通信终端或电子装置的分解透视图；图2是示意性地示出根据本发明示例性实施例的安装在移动通信终端的壳体中 的触觉反馈装置的透视图；图3是示意性地示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈装置的透视图；图如和图4b是示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器的具有不同长度 的致动器和振动板的侧视图；图fe和图恥是图4b的一部分的放大剖视图，其示意性地示出触觉反馈致动器的 操作形状；图6是显示出位移量相对于图如和图4b的触觉反馈致动器的振动频率的曲线 图；图7a和图7b是示出根据本发明示倒性实施例的触觉反馈致动器的致动器的改变 的设置位置的示意性透视图；图8是用于说明根据本发明示例性实施例的致动器的设置位置的侧视图；图9是显示出位移量相对于图7a和图7b的触觉反馈致动器的振动频率的曲线图；图10是示出根据本发明示例性实施例的粘结触觉反馈装置的示意性剖视图；图11是显示出依照本发明示例性实施例的根据触觉反馈装置中使用的粘结材料 的类型而测量的位移量相对于触觉反馈致动器的振动频率的曲线图。
具体实施例方式现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不 同的形式来实施，并不应该被解释为局限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使 得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在附图 中，为了清楚起见，可以夸大形状和尺寸，相同的标号将始终用于表示相同或相似的组件。现在将参照图1至图11描述根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器以及具 有该触觉反馈致动器的触觉反馈装置和电子装置。电子装置图1是根据本发明示例性实施例的作为电子装置的移动通信终端的分解透视图。 图2是示意性地示出根据本发明示例性实施例的安装在移动通信终端的壳体中的触觉反 馈装置的透视图。图3是示意性地示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈装置的透视 图。在下面的描述中，移动通信终端10将被视为根据本发明示例性实施例的电子装 置，但是不限于此，该电子装置还可适用于根据用户与装置(例如各种OA装置、医疗仪器、 移动通信装置、交通通知单签发装置等)的接触产生振动变化的通用的触觉装置。现在将详细描述作为电子装置的移动通信终端10。参照图1至图3，根据本发明示例性实施例的作为电子装置的移动通信终端10可 包括壳体12和14、显示面板22、致动器60以及振动板40。壳体12和14可包括前壳体12和后壳体14。前壳体12和后壳体14可以结合，从 而在前壳体12和后壳体14之间形成内部空间。用作触觉装置20的显示面板22和可驱动触觉反馈致动器30的电路板(未示出) 可被安装在所述内部空间中。这里，作为需要振动的机构的触觉装置20是需要响应于外部接触压力而起反应 的移动通信终端10的内部元件。除了移动通信终端10的显示面板22之外，触觉装置20还可以是输入装置、OA装 置、自动售货机、床、卡、驱动装置、票等。在作为根据本示例性实施例的电子装置的移动通信终端10中，提供图像的显示 面板22被用作触觉装置20。即，当接触压力根据施加到显示面板22的接触而变化时，显示 面板22响应于该接触而触觉地做出反应。为了使显示面板22触觉地做出反应，致动器60必须产生振动。后面将描述致动 器60产生振动的基本原理。振动板40可以将致动器60产生的振动传递到显示面板22。致动器60可以直接 附于显示面板22，以使显示面板22振动，但是致动器60可根据需要被选择性地使用以减小 振动产生的冲击或放大振动。
也就是说，可以通过对冲击减轻材料(impact-lessening material)进行注射成 型来制造振动板40 ；然而，本发明并不意图局限于此。此外，可以根据与致动器60的相互 作用来调整振动板40的厚度。实验表明当振动板40的厚度小于0. 2mm时，振动迅速增加， 因此可根据振动的需求范围适当地选择振动板40的厚度。现在将详细描述触觉反馈致动器30和触觉装置。在下文中描述的触觉反馈致动 器和触觉装置的详细特性都可被应用于本发明的电子装置。触觉反馈致动器和触觉反馈装置根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器30可包括振动板40和致动器60。此 外，触觉反馈装置50可包括触觉装置20和使触觉装置20振动的触觉反馈致动器30，其中， 接触压力被施加到触觉装置20。这里，触觉反馈装置50的振动板40可以是可选的。上面已经详细描述了关于移动通信终端10的振动板40，振动板40可以沿着构成 触觉装置20的轮廓的边缘而附着。也就是说，如图3所示，振动板40可以被形成为薄的条状物，并可沿着矩形形状的 显示面板22的边缘设置。这里，假设将矩形显示面板22的较长的边定义为纵向方向，将较短的边定义为横 向方向。具体地讲，振动板40可具有多条支线42和44，所述多条支线42和44沿着作为触 觉装置20的显示面板22的纵向方向处于显示面板22的边缘部分，缝隙43可形成在多条 支线42和44之间。支线42和44可具有基本上相同的宽度，可以附着宽度几乎与支线42 和44的宽度相同的条形致动器60，使得致动器60被设置在支线42和44上。在这种情况 下，致动器60可被设置成与支线42和44平行。所述致动器可以被构造成压电致动器或聚合物致动器，使得根据触觉装置20的 接触压力的变化而受到激发，从而产生振动。同时，致动器60和振动板40的长度以及致动器60在触觉装置20上的设置位置 是确定触觉装置20的振动量的重要因素。现在将详细描述振动量根据致动器60和振动板40的长度的变化。图如和图4b是示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器的具有不同长度 的致动器和振动板的侧视图。图fe和图恥是图4b的一部分的放大剖视图，其示意性地示 出触觉反馈致动器的操作形状。图6是显示出位移量相对于图如和图4b的触觉反馈致动 器的振动频率的曲线图。图如示出了振动板40的长度与致动器60的长度相等的示例性实施例，图4b示 出了振动板40比致动器60长的示例性实施例。这里，使用压电致动器作为致动器60来测量触觉装置20根据振动次数的位移量(μ m) ο如图fe和图恥所示，压电致动器60是通过在由银(Ag)或其它杂质制成的电极63 的两侧上堆叠陶瓷层62和64而形成的陶瓷层叠体，陶瓷层62和64的极化(polarization/ polling)被形成为沿着相同的方向。因为陶瓷层62和64的极化沿着相同的方向形成，所以与沿着相反方向形成极化的情况相比，振动量增大，因此可根据振动的需求范围适当地选择振动量。在陶瓷层62和64的极化沿着相同的方向形成的情况下，当压力被施加到压电致 动器时，致动器60沿着纵向方向发生位移，而振动板40不发生位移。由此，当致动器60沿着纵向方向发生位移时，触觉反馈致动器30上下振动。图6中的曲线(a)和(b)是显示出根据图如和图4b的示例性实施例在增大振动 频率的同时，通过测量触觉装置20的竖直位移量而获得的结果的曲线图。参照图6中的曲线(a)和(b)，应当指出图如的实施例中的位移量大于图4b的实 施例中的位移量。因此，可以适当地选择振动板40和致动器60的长度，以根据电子装置的振动需求 范围来使用振动板40和致动器60。在下文中，现在将详细描述触觉装置20根据致动器60在触觉装置20上的设置位置的振动量。图7a和图7b是示出根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器的致动器的改变 的设置位置的示意性透视图。图8是用于说明根据本发明示例性实施例的致动器的设置位 置的侧视图。图9是显示出位移量相对于图7a和图7b的触觉反馈致动器的振动频率的曲 线图。图7a示出了致动器60在显示面板22 (即触觉装置20)上沿着纵向方向排列成行 的示例性实施例，图7b示出了致动器60在中央平行地设置在显示面板22的中央部分的示 例性实施例。这里，显示面板22的中央部分可以是基于整个显示面板22在横向方向上的中央 部分，或者可以是在纵向方向上的中央部分(C)。参照图8，布置有致动器60的中央部分(C)可被设定成在显示面板的整体长度 (即，从显示面板20的一个端部到另一端部)的20%至80%的范围内。为了方便起见，其 它部分被设定成边缘部分(E)。同时，可以根据电子装置的振动的需求范围来选择性地使用振动板40。图9是示出在本发明的示例性实施例中在通过施加接触压力增大振动频率的同 时通过测量触觉装置20的竖直位移量而获得的结果的曲线图。参照图9，应当指出，随着振动频率的增大，设置在显示面板22的中央部分的致动 器60的位移以几何级数的比率增大。因此，根据电子装置的振动需求范围，在触觉装置20中可以适当地、选择性地使 用致动器60的设置位置。现在将描述改变用于触觉装置20和振动板40的粘合剂以及用于振动板40和致 动器60的粘合剂的示例性实施例，用于触觉装置20和振动板40的粘合剂与用于振动板40 和致动器60的粘合剂是位移的因素。图10是示出根据本发明示例性实施例的粘结触觉反馈装置的示意性剖视图。图 11是显示出依照本发明示例性实施例的根据用于触觉反馈装置的不同类型的粘结材料而 测量的位移量相对于触觉反馈致动器的振动频率的曲线图。参照图10，使用厌氧粘合剂25作为用于触觉装置20和振动板40的粘合剂，使用 热固性粘合剂45作为振动板40和致动器60的粘合剂。
厌氧粘合剂25具有如下性质它可阻挡空气，清洁，并且抗振动冲击。这里，厌氧 粘合剂25可以是UV粘合剂(紫外光固化粘合剂)。因此，为了尽可能多地、适当地传递振动而不导致在触觉装置20上的位移，可以 选择厌氧粘合剂25，这是因为厌氧粘合剂25与由橡胶材料制成的粘合剂相比更有效地传 递振动。同时，振动板40和致动器60需要使用热固性粘合剂45，热固性粘合剂45可以保 持振动刚性并且相对于振动的传递而言具有更大的粘合强度。图11是示出在使用厌氧粘合剂25和热固性粘合剂45的情况下测量的根据振动 次数变化的位移量的曲线图。应当指出，厌氧粘合剂25根据振动频率的增大而显示出振动 量的明显增大，而热固性树脂45振动量没有随着振动频率的增大而大大增加，而是显示出 较为稳固的固定性。如上所述，根据该触觉反馈致动器、具有该触觉反馈致动器的触觉反馈装置和电 子装置，与使用振动电机的电子装置相比可以减小电子装置的尺寸，并且可以提高电子装 置的内部空间的利用率。另外，因为可以根据电子装置所需的振动范围可变地选择致动器的设置位置或长 度，所以本发明可以适用于各种应用。此外，因为不使电子装置本身整体振动，所以本发明在功耗方面非常有效。此外，可以根据用户界面的最新进展来实现各种反馈。如上所述，根据本发明示例性实施例的触觉反馈致动器、包括该触觉反馈致动器 的触觉反馈装置和电子装置具有以下优点。也就是说，第一，与使用振动电机的电子装置相比可以减小电子装置的尺寸，并且 可以提高电子装置的内部空间的利用率。第二，因为可以根据电子装置所需的振动范围可变地选择致动器的设置位置或长 度，所以本发明可以适用于各种应用。第三，因为不使整个电子装置振动，所以本发明在功耗方面非常有效。第四，可以根据用户界面的最新进展来实现各种类型的反馈。虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将清楚的 是，在不脱离由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和改变。
权利要求
1.一种触觉反馈装置，包括触觉装置，接收施加到触觉装置的接触压力； 振动板，通过厌氧粘合剂附着到触觉装置，并传递振动；致动器，设置到触觉装置，使得振动板介于触觉装置和致动器之间，致动器根据触觉装 置的接触压力的变化而受到激发，从而产生振动。
2.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其中，厌氧粘合剂是紫外光固化粘合剂。
3.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其中，通过热固性粘合剂来附着振动板和致动ο
4.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其中，振动板被设置成具有多条支线，所述多条 支线沿着触觉装置的纵向方向处于触觉装置的边缘部分，缝隙形成在所述多条支线之间。
5.如权利要求4所述的触觉反馈装置，其中，致动器与所述支线平行地设置。
6.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其中，致动器是压电致动器或聚合物致动器。
7.如权利要求6所述的触觉反馈装置，其中，压电致动器是包括陶瓷层和设置在陶瓷 层之间的电极的陶瓷层叠体，陶瓷层的极化被形成为沿着相同的方向。
8.一种电子装置，包括壳体，具有形成在壳体中的内部空间；显示面板，被设置在壳体内；振动板，通过厌氧粘合剂附着到显示面板；致动器，按照振动板被设置在致动器和显示面板之间的方式来设置致动器，致动器根 据显示面板的接触压力的变化而受到激发，从而产生振动。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中，厌氧粘合剂是紫外光固化粘合剂。
10.如权利要求8所述的电子装置，其中，通过热固性粘合剂来附着振动板和致动器。
11.如权利要求8所述的电子装置，其中，振动板被设置成具有多条支线，所述多条支 线沿着显示面板的纵向方向处于显示面板的边缘部分，缝隙形成在所述多条支线之间。
12.如权利要求11所述的电子装置，其中，致动器与所述支线平行地设置。
13.如权利要求8所述的电子装置，其中，致动器是压电致动器或聚合物致动器。
14.如权利要求13所述的电子装置，其中，压电致动器是包括陶瓷层和设置在陶瓷层 之间的电极的陶瓷层叠体，陶瓷层的极化被形成为沿着相同的方向。
全文摘要
本发明公开了一种触觉反馈装置和一种电子装置。该触觉反馈装置包括触觉装置，接收施加到触觉装置的接触压力；振动板，通过厌氧粘合剂附着到触觉装置，并传递振动；致动器，设置到触觉装置，使得振动板介于触觉装置和致动器之间，致动器根据触觉装置的接触压力的变化而受到激发，从而产生振动。
文档编号G06F3/01GK102043465SQ20101000355
公开日2011年5月4日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年10月12日
发明者孙延昊, 尹大雄, 朴东先, 李金卿, 金在京 申请人:三星电机株式会社