CN221200361U - 一种压力检测和振动反馈的触控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及触控反馈技术领域，公开了一种压力检测和振动反馈的触控装置，该装置包括触控显示模组和弹性支架，所述触控显示模组与所述弹性支架之间设置有致动器，所述弹性支架固定在所述触控显示模组的背面，所述弹性支架上设置有解耦的振动反馈结构和压力检测结构，所述振动反馈结构对水平方向的振动进行反馈，所述压力检测结构对垂直方向的压力进行检测。本实用新型将垂直压力检测和水平振动反馈两个功能在结构设计上进行较好的解耦，降低为实现二者功能在各自方向上对刚度设计要求的制约影响，扩大结构设计自由度。

Description

一种压力检测和振动反馈的触控装置

技术领域

本实用新型实施例涉及触控反馈技术领域，特别涉及一种压力检测和振动反馈的触控装置。

背景技术

触控装置，如常见的各类触控屏和触控板，作为人机交互的重要输入界面，直接关系到用户的使用体验和操作安全性。近年来，触觉反馈技术广泛应用于各类手持式消费电子产品中，如手机和游戏手柄，并逐渐开始向各类非手持式设备中普及与发展，如笔记本电脑触控板和各类触控屏等。

目前主流的触觉反馈技术方案是配合按压力检测，将低频振动作为用户完成相应操作后的触觉提醒，其中线性马达或电磁阀常被用作触觉致动器。针对于非手持式触控装置，就需要在触控面板和安装基座之间设计弹性连接结构。如图1所示，一种相对成熟的触控装置的结构方案是：触摸面板100设置在底座200上，致动器300设置在触摸面板下方，采用硅胶或橡胶等弹性材料作为弹性连接结构(例如图中弹性垫400)，并串联粘接在金属悬臂梁500的自由端，悬臂梁500的另一端固定连接到底座200上，悬臂梁500上粘接应变片用于实现压力检测。该结构方案适用于触控面板比较轻、尺寸比较小的应用场景下，如笔记本电脑触控板，其触控模组质量一般低于100g；但对于一些重量和结构尺寸比较大的应用场景，典型的如新能源汽车上配置的15.6寸中控屏，其触控模组的重量可达到1.2kg，此时采用该结构方案，局部胶粘和悬臂梁支撑刚度将难以满足整机结构强度和可靠性要求；另外，现有该方案的压力检测和振动反馈两个功能在结构设计上耦合性强，结构设计自由度小；现有该方案异向模态对主振动所处工作频段的影响也较大，不利于触控面板的振动一致性。

有鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决现有的技术所存在的问题，是本技术领域待解决的难题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种压力检测和振动反馈的触控装置，将垂直压力检测和水平振动反馈两个功能在结构设计上进行较好的解耦，降低为实现二者功能在各自方向上对刚度设计要求的制约影响，扩大结构设计自由度。另外，本申请的方案不仅适用于小尺寸小重量的触控模组，也适用于大尺寸大重量的触控模组，同时可以明显改善结构连接的强度和可靠性。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，本实用新型实施例中提供了一种压力检测和振动反馈的触控装置，包括触控显示模组和弹性支架，所述触控显示模组与所述弹性支架之间设置有致动器，所述弹性支架固定在所述触控显示模组的背面，所述弹性支架上设置有解耦的振动反馈结构和压力检测结构，所述振动反馈结构对水平方向的振动进行反馈，所述压力检测结构对垂直方向的压力进行检测。

在一些实施例中，所述振动反馈结构包括背板、第一折弯部、第一弹性臂和第一安装部，所述背板固定在所述触控显示模组的背面，所述第一弹性臂的一端通过所述第一折弯部与所述背板连接，所述第一弹性臂的另一端与所述第一安装部相连。

在一些实施例中，所述压力检测结构包括弹性垫、悬臂梁、第二折弯部和第二安装部，所述弹性垫耦接在所述触控显示模组的背面，所述悬臂梁的一端设置有所述弹性垫，所述悬臂梁的另一端通过所述第二折弯部与所述第二安装部相连。

在一些实施例中，所述振动反馈结构设置有多套，多套的所述振动反馈结构共用一个所述背板，不同套的所述第一折弯部、所述第一弹性臂和所述第一安装部设置在所述背板的不同位置。

在一些实施例中，所述背板同一侧的两个所述第一弹性臂之间通过第二弹性臂、第三弹性臂和第三安装部相连，所述第二弹性臂与所述第三弹性臂分别与一个所述第一弹性臂相连，所述第三安装部连接在所述第二弹性臂与所述第三弹性臂之间。

在一些实施例中，所述第一折弯部与所述第二折弯部均为90度设置。

在一些实施例中，所述致动器耦接于所述触控显示模组背面或所述弹性支架上，所述致动器的安装位置位于所述触控显示模组的质心在触控显示模组背面的投影位置处或过投影位置且沿振动方向的任意位置上。

在一些实施例中，所述触控显示模组包括玻璃盖板、显示模组和前框，所述玻璃盖板与所述前框固定相连，所述前框包覆整个所述显示模组。

在一些实施例中，还包括后壳，所述后壳与所述玻璃盖板形成容纳空间，将所述显示模组、所述前框、所述弹性支架容纳在内。

在一些实施例中，所述弹性支架为一体成型结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种压力检测和振动反馈的触控装置，将垂直压力检测和水平振动反馈两个功能在结构设计上进行较好的解耦，降低为实现二者功能在各自方向上对刚度设计要求的制约影响，扩大结构设计自由度。另外，本实用新型的方案不仅适用于小尺寸小重量的触控模组，也适用于大尺寸大重量的触控模组，同时可以明显改善结构连接的强度和可靠性。本实用新型的方案还能提高振动***的高阶模态振型，降低异向模态对主振动所处工作频段的影响，进而有助于实现改善触控面板的振动一致性。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术中的一种相对成熟的触控装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种压力检测和振动反馈的触控装置的***示意图；

图3是本实用新型实施例提供的触控装置整体示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第一种弹性支架结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的第二种弹性支架结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第三种弹性支架结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了解决当前触控装置在结构设计上耦合性强，结构设计自由度小的问题，本实用新型实施例提供了一种压力检测和振动反馈的触控装置，该触控装置将垂直压力检测和水平振动反馈两个功能在结构设计上进行较好的解耦，降低为实现二者功能在各自方向上对刚度设计要求的制约影响，扩大结构设计自由度。另外，改变后的结构不仅适用于小尺寸小重量的触控模组，也适用于大尺寸大重量的触控模组，同时可以明显改善结构连接的强度和可靠性。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

本实用新型实施例提供了一种压力检测和振动反馈的触控装置，请参见图2，其为本实用新型实施例提供的一种压力检测和振动反馈的触控装置的***示意图，本实施例以汽车中控屏为示例进行结构说明，该压力检测和振动反馈的触控装置包括但不限于触控显示模组1和弹性支架2，所述触控显示模组1与所述弹性支架2之间设置有致动器3，所述弹性支架2固定在所述触控显示模组1的背面，所述弹性支架2上设置有解耦的振动反馈结构21和压力检测结构22，所述振动反馈结构21对水平方向的振动进行反馈，所述压力检测结构22对垂直方向的压力进行检测。

继续参考图2所示，在一个可选的实施方式中，所述触控显示模组1包括玻璃盖板11、显示模组12和前框13，所述玻璃盖板11与所述前框13固定相连，所述前框13包覆整个所述显示模组12。具体的，玻璃盖板11与前框13可以通过双面胶粘接相连。

继续参考图2所示，在一个可选的实施方式中，触控装置还包括后壳4，所述后壳4与所述玻璃盖板11形成容纳空间，将所述显示模组12、所述前框13、所述弹性支架2容纳在内。组装后的触控装置整体示意图如图3所示。需说明，后壳4上还可以设置有相应的连接机构与整机进行装配连接，这并非本实施例讨论的内容，在此就不再赘述。

在一个可选的实施方式中，所述致动器作为振动反馈功能的激励源，所述致动器3耦接于所述触控显示模组1背面或所述弹性支架2上，所述致动器3的安装位置位于所述触控显示模组1的质心在触控显示模组1背面的投影位置处或过投影位置且沿振动方向的任意位置上。所述致动器可以为线性马达、电磁阀、压电马达和压电陶瓷等，致动器的数目至少为1个。

在一个可选的实施方式中，弹性支架2为一体成型结构，弹性支架2作为实现垂直按压力检测和水平振动反馈的关键部件，是本实施例重点讨论内容。本实施例的弹性支架2具体组成部件包括背板、安装部、悬臂梁、弹性臂、折弯部等部件，采用一体化加工成形工艺，如折弯、冲压方式等。按功能区分，弹性支架2可包括振动反馈结构21和压力检测结构22，下面分别对这两个功能结构进行详细说明。

参考图4所示，在一个可选的实施方式中，所述振动反馈结构21包括背板211、第一折弯部212、第一弹性臂213和第一安装部214，所述背板211固定在所述触控显示模组1的背面，所述第一弹性臂213的一端通过所述第一折弯部212与所述背板211连接，所述第一弹性臂213的另一端与所述第一安装部214相连。在一个可选的实施方式中，背板211与前框13背面通过双面胶粘相连，背板211上可设置多个避让孔用于致动器3和触控显示模组1的驱动电路板及前框13背面加强筋结构的避让；背板211上可局部设置补强筋(如局部凸起结构)用于增强触控显示模组1的抗弯刚度。在一个可选的实施方式中，所述振动反馈结构21设置有多套，多套的所述振动反馈结构21共用一个所述背板211，不同套的所述第一折弯部212、所述第一弹性臂213和所述第一安装部214设置在所述背板211的不同位置，例如图4中，四套振动反馈结构21分别安装在背板211的四角。从原理上讲，一个第一弹性臂213可等效成以第一安装部214为固定支点、第一折弯部212为受力位置的悬臂梁；相较于图1所示的方案采用将悬臂梁的弯曲刚度用于支撑整个触控模组，本实施例通过将折弯部呈90度设置，可以将第一弹性臂213的弯曲刚度方向调整为水平方向，用于提供触控显示模组1水平振动所需的水平刚度；同时由于第一弹性臂213的垂向刚度远高于其弯曲刚度，因此该方向刚度用于支撑整个触控显示模组1，提高触控显示模组1的支撑强度和稳定性。本实施例可以通过调整第一折弯部212与第一安装部214之间的距离来改变第一弹性臂213的长度，调整其水平刚度。

在一个可选的实施方式中，所述压力检测结构22包括弹性垫221、悬臂梁222、第二折弯部223和第二安装部224，所述弹性垫221耦接在所述触控显示模组1的背面，所述悬臂梁222的一端设置有所述弹性垫221，所述悬臂梁222的另一端通过所述第二折弯部223与所述第二安装部224相连。在一个可选的实施方式中，弹性垫221的上表面与前框13背面粘接相连或过盈相抵，以便于将触控显示模组1上的按压力传递到悬臂梁222上，同时弹性垫221的水平剪切刚度也作为模组水平振动刚度的一部分，弹性垫221的材料可以为硅胶、橡胶、TPU和TPE等。悬臂梁222靠近第二折弯部223的表面上粘贴有电阻式应变片，用于检测悬臂梁222在按压力下的弯曲应变，以达到压力检测的目的。相较于图1所示结构方案中垂直压力检测与水平振动之间存在的刚度耦合问题，本方案将压力传递路径拆分为并联的两路，即当用户按压触控显示模组1时，路径一是通过背板211-第一折弯部212-第一弹性臂213-第一安装部214，路径二是通过弹性垫221-悬臂梁222-第二折弯部223-第二安装部224，路径一主要用于实现水平振动反馈和支撑结构，采用路径二进行压力检测；由于路径一会限制路径二上所接收的压力大小，因此需将悬臂梁222的弯曲刚度设计的尽可能小，可通过减小悬臂梁222厚度和增加悬臂梁222长度实现，以此提高最小压力检测分辨率，而这并不会明显影响水平振动。

在一个可选的实施方式中，所述第一折弯部212与所述第二折弯部223均为90度设置。

参考图4，在一个可选的实施方式中，所述背板211同一侧的两个所述第一弹性臂213之间通过第二弹性臂23、第三弹性臂24和第三安装部25相连，所述第二弹性臂23与所述第三弹性臂24分别与一个所述第一弹性臂213相连，所述第三安装部25连接在所述第二弹性臂23与所述第三弹性臂24之间。在该设置下，第一弹性臂213、第二弹性臂23、第三弹性臂24连成一个整体的长条弹性臂，且这个长条弹性臂的两端和中间都设置有安装部，这样的结构更为稳固。需要说明，本实施例中的各个安装部均为L型结构，也即是由互相垂直的两个面组成，其中一个面与弹性臂连在一起，垂直出来的另一个面机械固定在后壳4上，在一个可选的实施方式中，安装部垂直于弹性臂的面上设置有过孔，与后壳4上的螺纹孔进行螺钉固连。

图4所示的弹性支架结构仅为一个示例，其中第一安装部214和第二安装部224共用一个安装部，振动反馈结构21和压力检测结构22设置在背板211的四角。

参考图5所示的又一种弹性支架结构，在一个可选的实施方式中，相比图4，图5在第三安装部25上增加悬臂梁222、弹性垫221和第二折弯部223，也即在背板211两侧的中部增加了压力检测结构22，可进一步增加压力检测灵敏度、支架的支撑强度和结构稳定性。

参考图6所示的又一种弹性支架结构，在一个可选的实施方式中，相比图4，图6调整了悬臂梁222与弹性臂221的相对位置；也即图4中压力检测结构22位于背板211四角外侧，而图6中压力检测结构22位于背板211四角内侧，这样也可进一步增加压力检测灵敏度。

在一些应用场景下，弹性支架2结构可以在现有图示中并联更多数目的弹性臂、折弯部和悬臂梁，也即增加更多的振动反馈结构21和压力检测结构22，依需求而定。

综上所述，本实用新型实施例中提供了一种压力检测和振动反馈的触控装置，将垂直压力检测和水平振动反馈两个功能在结构设计上进行较好的解耦，降低为实现二者功能在各自方向上对刚度设计要求的制约影响，扩大结构设计自由度。另外，本实用新型的方案不仅适用于小尺寸小重量的触控模组，也适用于大尺寸大重量的触控模组，同时可以明显改善结构连接的强度和可靠性。本实用新型的方案还能提高振动***的高阶模态振型，降低异向模态对主振动所处工作频段的影响，进而有助于实现改善触控面板的振动一致性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其他变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，包括触控显示模组(1)和弹性支架(2)；所述触控显示模组(1)与所述弹性支架(2)之间设置有致动器(3)；所述弹性支架(2)固定在所述触控显示模组(1)的背面，所述弹性支架(2)上设置有解耦的振动反馈结构(21)和压力检测结构(22)；所述振动反馈结构(21)对水平方向的振动进行反馈，所述压力检测结构(22)对垂直方向的压力进行检测。

2.根据权利要求1所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述振动反馈结构(21)包括背板(211)、第一折弯部(212)、第一弹性臂(213)和第一安装部(214)；所述背板(211)固定在所述触控显示模组(1)的背面；所述第一弹性臂(213)的一端通过所述第一折弯部(212)与所述背板(211)连接，所述第一弹性臂(213)的另一端与所述第一安装部(214)相连。

3.根据权利要求2所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述压力检测结构(22)包括弹性垫(221)、悬臂梁(222)、第二折弯部(223)和第二安装部(224)；所述弹性垫(221)耦接在所述触控显示模组(1)的背面；所述悬臂梁(222)的一端设置有所述弹性垫(221)，所述悬臂梁(222)的另一端通过所述第二折弯部(223)与所述第二安装部(224)相连。

4.根据权利要求2所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述振动反馈结构(21)设置有多套，多套的所述振动反馈结构(21)共用一个所述背板(211)，不同套的所述第一折弯部(212)、所述第一弹性臂(213)和所述第一安装部(214)设置在所述背板(211)的不同位置。

5.根据权利要求4所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述背板(211)同一侧的两个所述第一弹性臂(213)之间通过第二弹性臂(23)、第三弹性臂(24)和第三安装部(25)相连；所述第二弹性臂(23)与所述第三弹性臂(24)分别与一个所述第一弹性臂(213)相连，所述第三安装部(25)连接在所述第二弹性臂(23)与所述第三弹性臂(24)之间。

6.根据权利要求3所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述第一折弯部(212)与所述第二折弯部(223)均为90度设置。

7.根据权利要求1所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述致动器(3)耦接于所述触控显示模组(1)背面或所述弹性支架(2)上，所述致动器(3)的安装位置位于所述触控显示模组(1)的质心在触控显示模组(1)背面的投影位置处或过投影位置且沿振动方向的任意位置上。

8.根据权利要求1所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述触控显示模组(1)包括玻璃盖板(11)、显示模组(12)和前框(13)，所述玻璃盖板(11)与所述前框(13)固定相连，所述前框(13)包覆整个所述显示模组(12)。

9.根据权利要求8所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，还包括后壳(4)，所述后壳(4)与所述玻璃盖板(11)形成容纳空间，将所述显示模组(12)、所述前框(13)、所述弹性支架(2)容纳在内。

10.根据权利要求1-9任一所述的压力检测和振动反馈的触控装置，其特征在于，所述弹性支架(2)为一体成型结构。