本发明要求于2019年08月28日提交中国受理局、申请号为201910803936.0、申请名称为“触控反馈模组及触控装置”的中国专利申请的优先权,其部分内容通过引用结合在本申请中。
发明内容
基于此,有必要针对小型化和灵敏度上无法达到更好的效果的问题,提供一种触控反馈模组及触控装置。
一种触控反馈模组包括:悬翼板,所述悬翼板包括承载部以及悬翼部,所述悬翼部围绕所述承载部设置、且连接于所述承载部;传递结构,所述传递结构设置于所述悬翼部;至少一个压电马达,每一所述压电马达设置于所述承载部;触摸板,所述触摸板架设于所述传递结构远离所述悬翼板的一侧。
在上述触控反馈模组中,触摸板通过传递结构架设于悬翼板,悬翼部围绕承载部设置,并且悬翼部连接于承载部,承载部上设置有压电马达,悬翼部上设置有传递结构,以将压电马达设置在传递结构的内部空间内,使得在传递结构围成的有限空间内集成较多的功能,进而提高触控反馈模组的小型化程度;按压触摸板的外力通过传递结构将力传递给悬翼部,导致悬翼部发生弯曲变形,进而带动压电马达通过正压电效应产生电压输出,由于压电马达设置在传递结构的内部空间,以避免悬翼板形变经过较长传递过程不易被压电马达感知的情况发生,在按压触摸板力度较小时,悬翼部的较为微弱地变形能够压电马达感知,以使得压力感知灵敏度较高,此时,压电马达接收电压信号,通过逆压电效应产生力的作用,进而带动悬翼板发生弯曲变形,从而通过传递结构将振动传递给触摸板,由于压电马达设置在传递结构的内部空间,使得触摸板能够产生较小的沿层叠方向的位移,提高触控反馈的灵敏度。
在其中一个实施例中,在所述压电马达的数目为多个时,多个压电马达排布成环状结构,在所述压电马达的数目为一个时,所述压电马达为环状结构;所述环状结构的中心线与所述悬翼板的中心线重合,以便于在环状结构的中空区域内集成功能部件,能够使得传递结构围成的有限空间内集成更多的功能,进一步提高触控反馈模组的小型化程度。
在其中一个实施例中,所述悬翼板朝向所述触摸板的一侧设有至少一个限位结构,所述限位结构与所述触摸板间隔设置,在所述压电马达设置在所述承载部朝向所述触摸板的一侧时,所述至少一个限位结构设置在所述环状结构的中空区域内、且所述限位结构的高度高于所述压电马达,以使得在触摸板、传递结构、悬翼板围成的空间集成压电马达,并在环状结构的中空区域集成限位结构,并且通过较小的限位结构就能够实现对触摸板相对于悬翼板的振动幅度的限位作用。
在其中一个实施例中,所述承载部背离所述触摸板的一侧设有支撑结构,在所述压电马达设置在所述承载部朝向所述触摸板的一侧时,所述支撑结构设置于所述环状结构的中空区域内,以在环状结构的中空区域集成支撑结构,并且通过较小的支撑结构就能够实现对悬翼板的支撑和限位作用。
在其中一个实施例中,所述支撑结构为设置所述承载部背离所述触摸板的一侧的至少一个支撑柱,每一所述支撑柱与所述承载部背离所述触摸板的表面相抵接、且锁紧于所述承载部,而通过支撑柱的设置能够为悬翼板提供支撑以及限制悬翼板的振动幅度。
在其中一个实施例中,所述支撑结构为所述承载部背离所述触摸板的表面具有的至少一个凸出部。通过凸出部能够将悬翼板安装至其他构件,以支撑悬翼板并能够限制悬翼板的振动幅度。
在其中一个实施例中,在所述悬翼板和所述传递结构的层叠方向上,所述悬翼板的边缘与所述传递结构的边缘相平齐,以减少按压时不能产生有效变形的悬翼板面积,进而有效地提高触控反馈模组的小型化程度。
在其中一个实施例中,所述悬翼板与所述传递结构为一体式结构,以进一步提高触控反馈模组的小型化程度。
在其中一个实施例中,在所述悬翼板和所述传递结构的层叠方向上,所述触摸板的边缘与所述传递结构的边缘相平齐,以减少按压时不能使传递结构产生有效作用力的触摸板面积,进而有效地提高触控反馈模组的小型化程度。
在其中一个实施例中,所述触摸板与所述传递结构为一体式结构,以进一步提高触控反馈模组的小型化程度。
在其中一个实施例中,触控反馈模组还包括驱动电路板,所述驱动电路板设置在所述悬翼板,且与所述压电马达电连接,用于为压电马达提供电压信号和传递电压信号,以实现逆压电效应和正压电效应的正常运作。
在其中一个实施例中,所述悬翼板具有多个通孔,所述驱动电路板设置在所述悬翼板背离所述压电马达的表面上、且通过位于所述通孔内的导电件与所述压电马达电连接,以将压电马达、悬翼板和驱动电路板集成在一起。
在其中一个实施例中,所述悬翼板和所述驱动电路板为一体式结构,以进一步提高触控反馈模组的小型化程度。
在其中一个实施例中,所述悬翼板采用金属合金或工程塑料制备。通过选用具有轻质和高强度特点的材料制备悬翼板,以减轻整体构造的质量,以便于实现提高触控反馈模组的轻薄化程度。
一种触控装置,包括如上任一实施例所述的触控反馈模组。
上述触控装置中,由于触控反馈模组能够在传递结构围成的有限空间内集成较多的功能,进而提高触控反馈模组的小型化程度;并且悬翼部的较为微弱地变形能够被压电马达感知,触摸板能够产生较小的沿层叠方向的位移,提高压力感知和触控反馈的灵敏度,因此具有该触控反馈模组的触控装置的小型化程度以及灵敏度较高。
附图说明
图1为本发明一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图2为本发明另一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图3为本发明又一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图4为本发明再一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图5为本发明另一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图6为本发明又一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图7为本发明再一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图8为本发明另一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图9为本发明又一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图10为本发明再一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图11为本发明另一实施例中触控反馈模组的振动示意图;
图12为本发明另一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图13为本发明又一实施例中触控反馈模组的剖视示意图;
图14为本发明再一实施例中触控反馈模组的剖视示意图。
其中:
100、触控反馈模组 110、悬翼板 111、悬翼部
112、承载部 113、凸出部 120、传递结构
121、容纳部 122、中空区域 130、触摸板
140、压电马达 150、限位结构 160、支撑柱
170、驱动电路板 180、导电件
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1,本发明的实施例提供了一种触控反馈模组100,包括悬翼板110、传递结构120、触摸板130以及至少一个压电马达140,其中:
悬翼板110包括承载部111以及悬翼部112,悬翼部112围绕承载部111设置,并且悬翼部112连接于承载部111,具体设置时,承载部111可以为圆板,悬翼部112为环绕四周延伸设置的多条均匀设置支撑板,承载部111还可以为关于悬翼板110的中心线XY对称结构的长方体结构,当然悬翼板110的具体结构并不局限于上述形式;悬翼部112可以通过环氧树脂AB胶、UV胶等弹性胶连接于承载部111,当然连接方式并不局限于上述弹性胶,并且,如图2所示,承载部111和悬翼部112可以为一体式结构,悬翼部112凸出于承载部111的侧面沿垂直于悬翼板110的中心线XY的方向延伸;
传递结构120设置于悬翼部112,在具体设置时,传递结构120可以采用泡棉、橡胶、塑料等具有弹性的材料,硬度小于80A,以消除悬翼板110变形带来的影响。传递结构120也可以采用刚性材料,然后在传递结构120与触摸板130之间设置环氧树脂AB胶、UV胶等弹性胶以实现连接,这样既可以保证传递结构120具有良好的传递效果,而且传递结构120与触摸板130之间的弹性胶具有一定的弹性可以消除悬翼板110变形带来的影响,传递结构120的形状可以呈长方体状,正方体状、圆柱状等,当然并不局限于此,还可以为其它形状;
至少一个压电马达140,每一压电马达140设置于承载部111,在具体设置时,压电马达140的数目可以为一个、两个、三个或是三个以上,压电马达140可以设置在承载部111朝向触摸板130的表面,也可以设置在承载部111背离触摸板130的表面,还可以一部分设置在承载部111朝向触摸板130的表面,另一部分设置在承载部111背离触摸板130的表面;压电马达140连接于悬翼板110的方式可以是机械式,例如卡扣连接、凹凸配合连接或者螺纹连接等,也可以是粘接,例如采用OCA光学胶、OCR光学胶、双面胶等;
触摸板130架设于传递结构120远离悬翼板110的一侧,在具体设置时,触摸板130可以通过环氧树脂AB胶、UV胶等弹性胶连接于传递结构120,当然连接方式并不局限于上述弹性胶,触摸板130与传递结构120以及悬翼板110形成容纳部121,该容纳部121为该触摸板130向下振动的空间,在压电马达140位于承载部111靠近触摸板130的一侧时,触摸板130与压电马达140之间具有一定的间距,该间距用于限制触摸板130的振动,并且大于触摸板130向下振动的振幅,以防止压伤压电马达140。
在上述触控反馈模组100中,触摸板130通过传递结构120架设于悬翼板110,悬翼部112围绕承载部111设置,并且悬翼部112连接于承载部111,承载部111上设置有压电马达140,悬翼部112上设置有传递结构120,以将压电马达140设置在传递结构120的内部空间内,使得在传递结构120围成的有限空间内集成较多的功能,进而提高触控反馈模组100的小型化程度;按压触摸板130的外力通过传递结构120将力传递给悬翼部112,导致悬翼部112发生弯曲变形,进而带动压电马达140通过正压电效应产生电压输出,由于压电马达140设置在传递结构120的内部空间,以避免悬翼板110形变经过较长传递过程不易被压电马达140感知的情况发生,在按压触摸板130力度较小时,悬翼部112的较为微弱地变形能够压电马达140感知,以使得压力感知灵敏度较高,此时,压电马达140接收电压信号,通过逆压电效应产生力的作用,进而带动悬翼板110发生弯曲变形,从而通过传递结构120将振动传递给触摸板130,由于压电马达140设置在传递结构120的内部空间,使得触摸板130能够产生较小的沿层叠方向的位移,提高触控反馈的灵敏度。
在上述触控反馈模组100的基础上,为了进一步提高小型化程度,一种优选实施方式,如图3所示,在压电马达140的数目为多个时,多个压电马达140在承载部上环绕设置,并且排布成环状结构,此时环状结构的中心线与悬翼板110的中心线重合,承载部上对应于环状结构内部形成中空区域122,同样中空区域122的中心线与悬翼板110的中心线XY重合,压电马达140的数目可以为两个、三个、四个或四个以上;如图4所示,在压电马达140的数目为一个时,压电马达140为环状结构,该压电马达140的内部具有中空区域122,此时环状结构的中心线与悬翼板110的中心线XY重合。
上述触控反馈模组100中,通过将多个压电马达140排布成环状结构,或是在仅具有一个压电马达140时,选用环状结构的压电马达140,以在压电马达的内部形成中空区域122,从而为其它部件的设置提供位置,以便于在环状结构的中空区域122内集成功能部件,能够使得传递结构120围成的有限空间内集成更多的功能,进一步提高触控反馈模组100的小型化程度。
为了限制触摸板130相对于悬翼板110的振动幅度,具体地,如图5以及图6,悬翼板110朝向触摸板130的一侧设有至少一个限位结构150,限位结构150与触摸板130间隔设置,在压电马达140设置在承载部111朝向触摸板130的一侧时,至少一个限位结构150设置在环状结构的中空区域122内,并且该限位结构150的高度高于压电马达140。
上述触控反馈模组100中,通过在悬翼板110朝向触摸板130的一侧设置有限位结构150,使得触摸板130的振动幅度受到限位结构150的限制。而限位结构150与触摸板130之间具有一定的间距,能够使得触摸板130在向下振动的过程中避免触碰限位结构150而产生机械损伤,也增加了触摸板130向下振动的幅度。将压电马达140设置在承载部111朝向触摸板130的一侧,以使得在触摸板130、传递结构120、悬翼板110围成的容纳部121内集成压电马达140,此时将限位结构150设置在中空区域122内,以在环状结构的中空区域122集成限位功能,并且限位结构150的高度高于压电马达140,避免触摸板130直接碰撞到压电马达140而产生机械损伤。
在实现相同的触摸板130的振幅,相对于将限位结构150设置在压电马达140背离承载部111的表面,上述触控反馈模组100中的限位结构150以及传递结构120在平行于悬翼板110中心线XY方向上的厚度较小,也即是通过较小的限位结构150就能够实现对触摸板130相对于悬翼板110的振动幅度的限位作用。而在具体设置时,限位结构150采用泡棉、橡胶、塑料等具有弹性的材料,硬度小于80A。如此设置,能够增加限位结构150的缓冲性能,避免触摸板130接触到限位结构150时发生机械损伤。例如,可以采用硬度为30A-50A的EVA多孔板(ethylene-vinyl acetate copolymer,乙烯-醋酸乙烯共聚物),该EVA多孔板的长宽高尺寸为6mm*60mm*0.5mm。
为了限位并支撑悬翼板110,如图7、图8、图9以及图10所示,具体地,承载部111背离触摸板130的一侧设有支撑结构,在压电马达140设置在承载部111朝向触摸板130的一侧时,支撑结构设置于环状结构的中空区域122内,值得注意的是,此时的触控反馈模组100中也可以设置上述限位结构150,并且该限位结构150的中心线与悬翼板110的中心线相重合。
上述触控反馈模组100中,在实现相同的悬翼板110的振幅,相对于压电马达140为中没有中空区域122、并将支撑结构设置在该没有中空区域122的压电马达140外侧的情况,上述触控反馈模组100中的支撑结构在平行于悬翼板110中心线XY方向上的厚度较小,也即是通过较小的支撑结构就能够实现对悬翼板110的支撑和限位作用。
支撑结构的结构形式具有多种,如图7以及图8,更具体地,支撑结构为设置承载部111背离触摸板130的一侧的至少一个支撑柱160,每一支撑柱160与承载部111背离触摸板130的表面相抵接,并且每一支撑柱160锁紧于承载部111。
上述触控反馈模组100中,支撑柱160用于支撑悬翼板110,为悬翼板110提供振动的支点,通过支撑柱160的设置能够为整体构造提供支撑,同时,悬翼板110的悬翼部112与支撑柱160之间存在夹角,由于两悬翼部112向下振动时,受到该夹角的限制,因此,支撑柱160限制了悬翼板110两侧边缘的振动幅度。在具体设置时,支撑柱160可以采用胶水粘接、螺纹锁紧、凹凸卡扣的方式锁紧于悬翼部112。当支撑柱160的数量为1时,支撑柱160的中心线与悬翼部112的中心线XY重合。当支撑柱160的数量为多个时,多个支撑柱160均匀排布,并且每一支撑柱160的中心线均与悬翼板110的中心线XY平行,或者,多个支撑柱160关于悬翼板110的中心线XY构成对称结构。
支撑结构的结构形式具有多种,如图9以及图10,更具体地,支撑结构为承载部111背离触摸板130的表面具有的至少一个凸出部113。
上述触控反馈模组100中,通过凸出部113能够将悬翼板110安装至其他构件,用于支撑悬翼板110,为悬翼板110提供振动的支点,通过凸出部113的设置能够为整体构造提供支撑,同时,悬翼板110的悬翼部112与凸出部113之间存在夹角,由于两悬翼部112向下振动时,受到该夹角的限制,因此,凸出部113限制了悬翼板110两侧边缘的振动幅度。在具体设置时,当凸出部113的数量为1时,凸出部113的中心线与悬翼部112的中心线XY重合。当凸出部113的数量为多个时,多个凸出部113均匀排布,并且每一凸出部113的中心线均与悬翼板110的中心线XY平行,或者,多个凸出部113关于悬翼板110的中心线XY构成对称结构。
具体的工作场景如下:
压力感知:如图11所示,当有手指按压到触摸板130时,按压力F会通过触摸板130传递到传递结构120上,传递结构120将力均匀地传递给悬翼板110,导致悬翼板110发生弯曲变形,带动压电马达140通过正压电效应产生电压信号并输出。通过理论计算和有限元***明,在按压触摸板130力度F较小时,悬翼部112的较为微弱地变形能够压电马达140感知,使得压力感知灵敏度较高。需要说明的是,压力感知用于感知不同的压力等级,进而实现不同的触控控制,例如压力大则表示右键,压力小则表示左键。在压力感知之前,还包括确定是否有手指发生触摸的触摸感知。
触控反馈:如图11所示,施加电压信号给压电马达140,压电马达140在电压的激励下发生逆压电效应,带动悬翼板110发生弯曲变形,通过传递结构120将振动传递给触摸板130,使得触摸板130产生整体的上下振动,由于压电马达140设置在传递结构120的内部空间,使得触摸板130能够产生较小的沿层叠方向的位移Δs,提高触控反馈的灵敏度。
一种优选实施方式,在悬翼板110和传递结构120的层叠方向上,悬翼板110的边缘与传递结构120的边缘相平齐,如图1-11所示,定义左右两侧的连线为第一方向Z,悬翼板110在平行于第一方向Z的延伸长度与传递结构120在平行于第一方向Z的延伸长度相等。进一步地,悬翼板110与传递结构120为一体式结构。
上述触控反馈模组100中,由于悬翼板110超出传递结构120的边缘的部分在触摸板130按压时并不能够产生有效的变形,因此,通过将悬翼板110的边缘与传递结构120的边缘相平齐能够减少按压时不能产生有效变形的悬翼板110面积,在保证同样触控反馈效果的基础上,有效地提高触控反馈模组100的小型化程度。如图12所示,悬翼板110与传递结构120可以设置为一体式结构,以进一步提高触控反馈模组100的小型化程度,并且减少了制备工序和组装工序。
一种优选实施方式,在悬翼板110和传递结构120的层叠方向上,触摸板130的边缘与传递结构120的边缘相平齐,如图1-11所示,定义左右两侧的连线为第一方向Z,触摸板130在平行于第一方向Z的延伸长度与传递结构120在平行于第一方向Z的延伸长度相等。进一步地,触摸板130与传递结构120为一体式结构。
上述触控反馈模组100中,由于触摸板130超出传递结构120的部分不能使传递结构120产生有效作用力,因此,触摸板130的边缘与传递结构120的边缘相平齐,能够减少按压时不能使传递结构120产生有效作用力的触摸板130面积,进而有效地提高触控反馈模组100的小型化程度。如图13所示,传递结构120可以与触摸板130一体形成,以进一步提高触控反馈模组100的小型化程度,并且能够减少制备工序和组装工序。
一种优选实施方式,触控反馈模组100还包括驱动电路板170,驱动电路板170设置在悬翼板110,且与压电马达140电连接,用于为压电马达140提供电压信号和传递电压信号,以实现逆压电效应和正压电效应的正常运作。
上述触控反馈模组100中,驱动电路板170与压电马达140通过电极线相连接,触控反馈通过驱动电路板170经由电极线施加电压信号给压电马达140进而实现悬翼板110及触摸板130的振动,压力感知通过触摸板130及悬翼板110将力信号传递给压电马达140产生电压信号经由电极线传递给驱动电路板。
具体地,悬翼板110具有多个通孔,驱动电路板170设置在悬翼板110背离压电马达140的表面上,并且驱动电路板170通过位于通孔内的导电件180与压电马达140电连接,以将压电马达140、悬翼板110和驱动电路板170集成在一起。进一步地,悬翼板110和驱动电路板170为一体式结构,以进一步提高触控反馈模组100的小型化程度。
上述触控反馈模组100中,驱动电路板170可以为柔性电路板,将柔性电路板设置于悬翼板110远离压电马达140的一侧,在悬翼板110上设置多个通孔,并在通孔内设置导电件180使得柔性电路板与压电马达140实现电连接,具体地,导电件180可以是注入在通孔内的导电材料,例如银浆、碳浆等导电浆料,也可以通过涂布在通孔内壁上的导电线。并且此时还悬翼板110起到增加柔性电路板强度的作用,当然,驱动电路板170并不局限于柔性电路板,还可以为其它能够满足要求的结构件,如驱动电路板170可以放置在整个结构的***,与主板整合在一起。
为了进一步提高触控反馈模组的小型化程度,一种优选实施方式,悬翼板110可以采用金属合金或工程塑料制备。
上述触控反馈模组100,由于金属合金具有轻质和高强度特点,而由于工程塑料具有刚性强、机械性能好等优点,采用金属合金或工程塑料制备的悬翼板110整体构造的质量较轻,机械强度较强,在较薄的厚度就能够较好地支撑设置于其上的传递结构、压电马达等结构件,提高了支撑的可靠性,增加了触控反馈模组100的使用寿命,以便于实现提高触控反馈模组100的轻薄化和小型化程度,在具体设置时,金属合金可以选择钛合金,铝合金,镁合金,工程塑料可以为高分子聚丙烯、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等;当然制备悬翼板110的材料并不局限于金属合金和工程塑料,还可以为电木、玻璃、不锈钢等满足需要的材料。
本发明的实施例还提供了一种触控装置,包括如上任一实施例的触控反馈模组100。触控装置包括但不限于笔记本电脑、手机、车载设备等需要触控反馈和压力感知的装置。例如,如果触控装置为笔记本电脑,则触控反馈模组100为笔记本电脑的输入触控反馈模组,也称为PC触控反馈模组。
上述触控装置中,由于触控反馈模组100能够在传递结构120围成的有限空间内集成较多的功能,进而提高触控反馈模组100的小型化程度;并且悬翼部112的较为微弱地变形能够被压电马达140感知,触摸板130能够产生较小的沿层叠方向的位移,提高压力感知和触控反馈的灵敏度,因此具有该触控反馈模组100的触控装置的小型化程度以及灵敏度较高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。