專利名稱：：觸覺回饋模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種致動器，特別是涉及一種熒幕觸覺回饋模塊。
背景技術(shù)：
：致動器(actuator)為一種能量轉(zhuǎn)換元件,例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再進(jìn)一步產(chǎn)生聲波或觸覺回饋(hapticfeedback)。致動器可以智能材料(smartmaterial)來設(shè)計實現(xiàn)，常見的智能材料如壓電材料(piezoelectricmaterial)、電活性聚合物(Electro-ActivePolymer,ΕΑΡ)、形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy,SMA)、磁致伸縮材料(MagnetostrictiveMaterial)、電致伸縮材料(ElectrostrictiveMaterial)等等。傳統(tǒng)觸覺回饋模塊的致動器一般·是設(shè)置于振板(例如觸控?zé)赡?的下表面。當(dāng)致動器受到驅(qū)動時，該致動器可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，使機(jī)械能作動該觸控?zé)赡划a(chǎn)生振動，由振動產(chǎn)生觸覺回饋。然而，傳統(tǒng)觸覺回饋模塊僅能產(chǎn)生垂直于振板的單向振動，因此無法擴(kuò)大觸覺回饋模塊的應(yīng)用層面。有鑒于上述現(xiàn)有的觸覺回饋模塊存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的觸覺回饋模塊，能夠改進(jìn)現(xiàn)有的觸覺回饋模塊，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述發(fā)明背景中，傳統(tǒng)觸覺回饋模塊的缺點與限制，本發(fā)明實施例的目的之一在于提出一種多方向的觸覺回饋模塊，所要解決的技術(shù)問題是，使得振板可產(chǎn)生橫向、縱向、斜向、旋轉(zhuǎn)或垂直向的偏移或振動的觸覺回饋，因而可擴(kuò)大觸覺回饋的應(yīng)用多元性。本發(fā)明的目的與所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例之一，觸覺回饋模塊包含一振板，及至少一第一致動器，設(shè)置于振板的周緣的一橫向側(cè)面。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，觸覺回饋模塊更包含至少一第二致動器，設(shè)置于振板的周緣的一縱向側(cè)面。根據(jù)本發(fā)明又一實施例，觸覺回饋模塊更包含至少一第三致動器，設(shè)置于振板的底面。本發(fā)明的有益效果包括本發(fā)明使振板產(chǎn)生橫向、縱向、斜向、旋轉(zhuǎn)或垂直向的偏移或振動的觸覺回饋，因而擴(kuò)大了觸覺回饋的應(yīng)用多元性。圖1顯示本發(fā)明第一實施例的包含觸覺回饋模塊的移動電子裝置的組件分解圖。圖2A及圖2B顯示第一實施例的透視圖。圖3A顯示第一實施例的組合剖面圖。圖3B顯示第一實施例的組合透視圖。圖4顯示第一實施例的組合透視圖。圖5A顯示本發(fā)明第二實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖。圖5B顯示第二實施例的組合透視圖。圖6A顯示第二實施例的組成分解圖。圖6B顯示第二實施例的組合透視圖。圖7A顯示本發(fā)明第三實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖。圖7B顯示第三實施例的組合透視圖。圖8A至圖8E顯示第三實施例的組合透視圖。圖9顯示本發(fā)明第四實施例的包含觸覺回饋模塊的移動電子裝置的組件分解圖。圖1OA顯示第四實施例的上透視圖。圖1OB顯示第四實施例的下透視圖。圖11顯示本發(fā)明第五實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖。圖12A顯示第五實施例的上透視圖。圖12B顯示第五實施例的下透視圖。圖13顯示第三致動器與慣性質(zhì)量塊的下透視圖。圖14顯示本發(fā)明第六實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖。圖15顯示本發(fā)明第七實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖。主要元件符號說明11上板件12振板13第一致動器14托架14A底部14B側(cè)定位件14C夾持部15框架15A外框15B延伸部15C托槽MD頂?shù)旨?6下殼體17第二致動器18第三致動器19慣性質(zhì)量塊20彈性阻尼器100移動電子裝置具體實施例方式為進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段以及其功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的觸覺回饋模塊的具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。圖1顯示本發(fā)明第一實施例的包含觸覺回饋(hapticfeedback)模塊的移動電子裝置100的組件分解圖，圖中僅繪出與觸覺回饋模塊相關(guān)的組件，而電子裝置100可以是移動電話(mobilephone)、智慧型手機(jī)(smartphone)、個人數(shù)字助理(personaldigitalassistant；PDA)、平板電腦(tablet；slate)、電子書(E-Reader)、數(shù)字相框(digitalphotoframe)或數(shù)字相機(jī)(digitalcamera)、多媒體裝置等。在本實施例中，由上而下依序包含上板件11、振板12、第一致動器13、托架14、框架15及下殼體16。其中，上板件11可以是保護(hù)玻璃(coverlens)、完整的觸控感應(yīng)模塊或防刮層，常見的觸控感應(yīng)模塊包含電阻式(resistivetype)、投身寸電容式(projectedcapacitivetype)、紅夕卜線(infrared)>表面聲波式(surfaceacousticwave;SAW)、表面電容式(surfacecapacitivetype)等。以高階智慧型手機(jī)或平板電腦而言，為求觸控操作的流暢性及支援多點觸控，該類的移動電子裝置常使用投射電容式觸控技術(shù)。以往投射電容式觸控的解決方案為DITCKDouble-sidedITO)，然因其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且成本昂貴，近期有愈來愈多廠商投入開發(fā)One-Glasssolution，亦即直接在保護(hù)玻璃的背面形成電容感應(yīng)陣列。在本發(fā)明中，上板件11和振板12是粘結(jié)在一起，因此當(dāng)?shù)谝恢聞悠?3推動振板12時，振板12的振動能傳遞至上板件11而讓操作者感受到觸覺回饋。為使得移動電子裝置100也能產(chǎn)生側(cè)面的觸覺回饋效果，至少一第一致動器13直接或間接設(shè)置于振板12的周緣的任何一側(cè)面，如圖3A所例示。換句話說，第一致動器13可實體接觸于振板12的側(cè)面，或者鄰近于振板12的側(cè)面。圖2B例示兩第一致動器13分別設(shè)置于振板12的周緣的兩對側(cè)。借此，當(dāng)進(jìn)行移動電子裝置100操作時，第一致動器13受驅(qū)動，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，該機(jī)械能對振板12施以橫向(如圖示的方向X)作用力，使得振板12產(chǎn)生橫向偏移或振動的觸覺回饋，例如使用電子裝置進(jìn)行游戲時，隨著游戲畫面或聲音，觸覺回饋模塊便提供相對應(yīng)的觸覺回饋等。若欲在某側(cè)面方向(如圖示的方向X或方向Y)上增加觸覺回饋的力道，可在垂直于該側(cè)面方向的振板12的一側(cè)面或兩側(cè)面，設(shè)置多個第一致動器13。第一致動器13與振板12的連結(jié)關(guān)系可為抵觸、粘貼、嵌設(shè)、鑲固、螺固或一體成型，但不限定于此。在本實施例中，還選擇性使用托架14，用以承托振板12，使得第一致動器13被夾持于托架14與振板12之間。托架14主要包含底部14A，以及自底部14A垂直延伸的側(cè)定位件14B。其中側(cè)定位件14B的長度可視第一致動器13的數(shù)目而定，其亦可呈多區(qū)塊不連續(xù)狀，只要可以固定第一致動器13即可。且拖架14的兩側(cè)定位件14B的結(jié)構(gòu)不必然完全相同，可視第一致動器13的布設(shè)或移動電子裝置100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化而定。圖3A顯示觸覺回饋模塊的組合剖面圖，圖3B顯示其透視圖。第一致動器13與托架14的連結(jié)關(guān)系可為抵觸、粘貼、嵌設(shè)、鑲固、螺固或一體成型，但不限定于此。在本實施例中，振板12可為液晶顯示模塊、電子紙或其他顯示介面。第一致動器13的材質(zhì)可為壓電(piezoelectric)材料(例如錯鈦酸鉛(leadzirconatetitanate,PZT))、電活性聚合物(electroactivepolymer,ΕΑΡ)、形狀記憶合金(shapememoryalloy,SMA)、磁性收縮材料(magnetostrictivematerial)、音圈馬達(dá)(voicecoilmotor)或線性共振致動器(linearresonanceactuator,LRA),但不限定于此。本實施例的第一致動器13的數(shù)目及其相對位置可視實際應(yīng)用與電子裝置100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化而定，如圖4所示第一致動器13與托架14的組合透視圖，在振板12(未顯示于圖示中)的兩側(cè)面分別設(shè)置了兩第一致動器13。圖5A顯示本發(fā)明第二實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖(未顯示出上板件11、框架15及下殼體16)，圖5B顯示其組合透視圖。在本實施例中，除了在振板12的周緣的橫向(例如方向X)側(cè)面設(shè)置有第一致動器13外，更在振板12的周緣的縱向(例如方向Y)側(cè)面直接或間接設(shè)置有至少一第二致動器17。借此，當(dāng)?shù)诙聞悠?7受驅(qū)動時，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，該機(jī)械能對振板12施以縱向(如圖示的方向Y)作用力，使得振板12產(chǎn)生縱向偏移或振動的觸覺回饋。第二致動器17的材質(zhì)、第二致動器17與振板12的連結(jié)關(guān)系、第二致動器17與托架14的連結(jié)關(guān)系同于第一實施例，因此不予贅述。本說明書所稱的橫向與縱向是指平行于振板12的方向。本實施例的第二致動器17數(shù)目可視實際應(yīng)用作調(diào)整，如圖6A所示的觸覺回饋模塊的組成分解圖，在振板12的兩縱向側(cè)面分別設(shè)置了兩第二致動器17。圖6B顯示另一種觸覺回饋模塊的組合透視圖，在振板12(未顯示于圖式中)的兩縱向側(cè)面分別設(shè)置了一第二致動器17。在本實施例中，視所需的觸覺回饋力道大小，可選擇在縱向或橫向的單邊或雙邊設(shè)置第一致動器13及第二致動器17。拖架14的結(jié)構(gòu)外型視第一致動器13及第二致動器17的數(shù)目、大小、相對位置或電子裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化而定，并不限于圖6A或圖6B的形狀。由以上的實施例說明得知，借由組合第一致動器13及第二致動器17的驅(qū)動，我們可以得到和振板12的平面平行的兩個自由度觸覺回饋。圖7A顯示本發(fā)明第三實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖(未顯示出上板件11、框架15及下殼體16)，圖7B顯示其組合透視圖(未顯示振板12)。在本實施例中，除了在振板12的周緣的側(cè)面(例如橫向側(cè)面)設(shè)置有第一致動器13外，更在振板12的底面直接或間接設(shè)置有至少一第三致動器18。借此，當(dāng)?shù)谌聞悠?8受驅(qū)動時，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，該機(jī)械能對振板12施以垂直向(如圖示的方向Z，其正交于方向X與方向Y)作用力，使得振板12產(chǎn)生垂直向偏移或振動的觸覺回饋。第三致動器18的材質(zhì)、第三致動器18與振板12的連結(jié)關(guān)系、第三致動器18與托架14的連結(jié)關(guān)系同于第一實施例，因此不予贅述。本說明書所稱的垂直向是指垂直于振板12的方向。借由組合第一致動器13及第三致動器18的驅(qū)動，我們可以得到和振板12的平面一邊平行及與該平面垂直的兩個自由度觸覺回饋。本實施例的第三致動器18數(shù)目可視實際應(yīng)用作調(diào)整，如圖8A所示的觸覺回饋模塊的組合透視圖，在振板12的底面共設(shè)置了四個第三致動器18。圖SB顯示另一種觸覺回饋模塊的組合透視圖，其第三致動器18設(shè)置于托架14的底面(例如托架14的底面中心處)。在前述實施例(圖7A/B與圖8A)所示的觸覺回饋模塊中，第三致動器18是穿過托架14的開孔而固定設(shè)置于托架14;然而，也可采用其他方式。圖SC顯示另一種觸覺回饋模塊的組合透視圖，其中第三致動器18是嵌設(shè)于托架14的溝槽內(nèi)。圖8D顯示又一種觸覺回饋模塊的組合透視圖，其中第三致動器18是借由托架14的夾持部14C而鑲固于托架14上。上述雖例示說明圖8C所揭示的托架14溝槽，以及圖8D所揭示的托架14夾持部14C如何嵌設(shè)或鑲固第三致動器18，然而，這些機(jī)構(gòu)也可適用于第一致動器13或第二致動器17的固定。圖SE顯示再一種觸覺回饋模塊的組合透視圖，其中第一致動器13與第二致動器17是嵌設(shè)于托架14的溝槽內(nèi)。上述雖例示說明圖SE所揭示的托架14溝槽如何嵌設(shè)第一致動器13與第二致動器17，然而，這些機(jī)構(gòu)也可適用于第三致動器18的固定。在本實施例中，借由組合第一致動器13、第二致動器17、及第三致動器18的驅(qū)動，我們可以得到三個自由度的觸覺回饋模塊。圖9顯示本發(fā)明第四實施例的包含觸覺回饋模塊的移動電子裝置100的組件分解圖。與前述實施例不同的地方在于，本實施例的振板12容置于框架15內(nèi)，而非承托于托架14上。在本實施例中，框架15具有一開口。詳而言之，框架15包含有外框15A，以及自外框15A底部向內(nèi)延伸的延伸部15B，用以承載振板12以及第一/第二致動器13/17。換句話說，延伸部15B之間具有一開口。第一/第二致動器13/17與框架15的連結(jié)關(guān)系可為抵觸、粘貼、嵌設(shè)、鑲固、螺固或一體成型，但不限定于此。如圖1OA所示框架15的局部上透視圖及圖1OB所示的下透視圖，本實施例的框架15還可包含托槽15C,設(shè)于框架15的延伸部15B,用以嵌設(shè)第三致動器18。此外,在該托槽15C上還可包含一頂?shù)旨?5D，除了用以固定第三致動器18，還可提供一振動空間。若欲增加觸覺回饋的力道，亦可在第三致動器18的左右兩端設(shè)置慣性質(zhì)量塊(inertialmass)。圖11顯示本發(fā)明第五實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖。與第四實施例(圖9)不同的地方在于，本實施例的框架15為閉合的，不具有開口。換句話說，本實施例的框架15的延伸部15B不具有開口。如圖12A所示框架15的局部上透視圖及圖12B所示的下透視圖，本實施例的框架15還可包含托槽15C,設(shè)于框架15的延伸部15B,用以嵌設(shè)第三致動器18。此外,在該托槽15C上還可包含一頂?shù)旨?5D，除了用以固定第三致動器18，還可提供一振動空間。對于第四實施例(圖10A/B)或第五實施例(圖12A/B)的第三致動器18，還可選擇性的在第三致動器18的下表面額外設(shè)置慣性質(zhì)量塊19，用以加強(qiáng)振動效能，如圖13所示的下透視圖。圖14顯示本發(fā)明第六實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖，其為第一實施例的變化型。在本實施例中，在振板12的周緣的橫向(例如方向Y)的一側(cè)面的一端設(shè)有第一致動器13，另一端設(shè)有彈性阻尼器20，且在橫向另一側(cè)面的一端設(shè)有第一致動器13，另一端設(shè)有彈性阻尼器20，并使一側(cè)面的第一致動器13相對于另一側(cè)面的彈性阻尼器20，且每一個第一致動器13靠近振板12的角落。上述彈性阻尼器20除了可以彈性固持振板12，還可提供振板12彈性振動區(qū)間。彈性阻尼器20的材質(zhì)可為含硅化合物，例如硅膠或硅橡膠，但不以此為限。當(dāng)驅(qū)動該兩個第一致動器13時，會分別產(chǎn)生正X軸向及負(fù)X軸向的振動慣性力(如箭頭或F所示)，分別使得振板12兩側(cè)的彈性阻尼器20受壓，讓振板12兩側(cè)分別產(chǎn)生正X軸向及負(fù)X軸向的位移，因此，使振板12產(chǎn)生其繞Z軸向旋轉(zhuǎn)位移。圖15顯示本發(fā)明第七實施例的觸覺回饋模塊的組件分解圖，其為第二實施例的變化型。在本實施例中，在振板12的周緣的一橫向側(cè)面的一端設(shè)有第一致動器13，且在縱向側(cè)面的相鄰一端設(shè)有第二致動器17。此外，與上述第一致動器13、第二致動器17相對的橫向及縱向側(cè)面的兩相鄰端分別設(shè)有彈性阻尼器20。上述彈性阻尼器20除了可以彈性固持振板12，還可提供振板12彈性振動區(qū)間。當(dāng)驅(qū)動該第一致動器13、第二致動器17時，會分別產(chǎn)生負(fù)X軸向及正Y軸向的振動慣性力給振板12，使彈性阻尼器20受壓，此兩振動慣性力會形成一合力(如箭頭或ΣF所示)，其指向該兩彈性阻尼器20，使振板12產(chǎn)生斜向的位移。上述關(guān)于彈性阻尼器20的配置，是以第六實施例及第七實施例來分別例示如何將彈性阻尼器20使用于第一實施例及第二實施例的觸覺回饋模塊中。然而，彈性阻尼器20也可配置于其他實施例，亦即第三實施例至第五實施例的觸覺回饋模塊。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種觸覺回饋模塊，其特征在于包含一振板；及至少一第一致動器，設(shè)置于該振板的周緣的一橫向側(cè)面；其中，該振板接觸于一上板件，當(dāng)該第一致動器推動該振板時，該振板的振動能傳遞至該上板件以產(chǎn)生觸覺回饋。2.如權(quán)利要求1所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含至少一第二致動器，設(shè)置于該振板的周緣的一縱向側(cè)面。3.如權(quán)利要求1所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含至少一第三致動器，設(shè)置于該振板的底面。4.如權(quán)利要求3所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含至少一慣性質(zhì)量塊，設(shè)于該第三致動器的下表面。5.如權(quán)利要求1、2或3所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該第一致動器、該第二致動器或該第三致動器與該振板的連結(jié)關(guān)系可為抵觸、粘貼、嵌設(shè)、鑲固、螺固或一體成型。6.如權(quán)利要求1、2或3所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含一托架，用以承托該振板，其中該托架包含一底部，以及自該底部垂直延伸的一側(cè)定位件。7.如權(quán)利要求6所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該第一致動器、該第二致動器或該第三致動器與該托架的連結(jié)關(guān)系可為抵觸、粘貼、嵌設(shè)、鑲固、螺固或一體成型。8.如權(quán)利要求6所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該托架具有一開孔。9.如權(quán)利要求6所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該托架具有一溝槽，用以嵌設(shè)第一致動器、該第二致動器或該第三致動器。10.如權(quán)利要求6所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該托架更包含一夾持部。11.如權(quán)利要求1、2或3所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含一框架，用以容置該振板，其中該框架包含一外框，以及自該外框底部向內(nèi)延伸的一延伸部。12.如權(quán)利要求11所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該第一致動器、該第二致動器或該第三致動器與該框架的連結(jié)關(guān)系可為抵觸、粘貼、嵌設(shè)、鑲固、螺固或一體成型。13.如權(quán)利要求11所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含一托槽，設(shè)于該框架的延伸部。14.如權(quán)利要求13所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含一頂?shù)旨?，設(shè)于該托槽上。15.如權(quán)利要求1所述的觸覺回饋模塊，其特征在于更包含至少一彈性阻尼器，設(shè)置于該振板的周緣的橫向、縱向側(cè)面或底部。16.如權(quán)利要求15所述的觸覺回饋模塊，其特征在于其中該彈性阻尼器包含硅化合物。全文摘要本發(fā)明有關(guān)一種觸覺回饋模塊，包含一振板及至少一第一致動器，其設(shè)置于振板的周緣的一橫向側(cè)面。其中，振板接觸于一上板件，當(dāng)?shù)谝恢聞悠魍苿诱癜鍟r，振板的振動能傳遞至上板件以產(chǎn)生觸覺回饋。文檔編號G06F3/041GK103064510SQ201110375070公開日2013年4月24日申請日期2011年11月16日優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日發(fā)明者莊財裕,簡嘉男申請人:慶良電子股份有限公司