一種電子設(shè)備（１００），提供觸覺(jué)反饋，所述觸覺(jué)反饋通過(guò)低成本薄壓電致動(dòng)器（１４２）提供，所述低成本薄壓電致動(dòng)器（１４２）通過(guò)模仿類(lèi)點(diǎn)擊饋給而給出觸覺(jué)反饋。電子設(shè)備（１００）包括底盤(pán)板（１２２），底盤(pán)板（１２２）使外圍固定到殼體（１０２，１０４）并且包括具有第一平面?zhèn)龋ǎ保玻常┮约芭c第一平面測(cè)（１２３）相對(duì)的第二平面?zhèn)龋ǎ保玻担┑娜嵝圆牧稀］斎朐O(shè)備（１１０）具有布置在鄰近并且接觸底盤(pán)（１２２）的第一平面?zhèn)龋ǎ保玻常┑钠矫鎮(zhèn)龋ǎ保保保⑶彝ㄟ^(guò)殼體（１０２，１０４）中的開(kāi)口（１０８）延伸。一個(gè)或多個(gè)壓電致動(dòng)器（１４２）固定到第二平面?zhèn)龋ǎ保玻担┎⑶以诘妆P(pán)板（１２２）的外圍內(nèi)。布置在殼體（１０２，１０４）內(nèi)的電路（２０８）響應(yīng)于致動(dòng)輸入設(shè)備（１１０）來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器（１４２）。通過(guò)電路（２０８）感知提供到輸入設(shè)備（１１０）的輸入。電路（２０８）提供電壓波形以激活一個(gè)或多個(gè)壓電致動(dòng)器（１４２），所述一個(gè)或多個(gè)壓電致動(dòng)器（１４２）撓曲底盤(pán)板（１２２）和輸入設(shè)備（１１０）以模仿類(lèi)點(diǎn)擊饋給。第二示例性實(shí)施例將壓電致動(dòng)器（１４２）布置在底盤(pán)板（１２２）和輸入設(shè)備（１１０）之間。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)一般地涉及電子設(shè)備，并且更具體地涉及一種具有觸覺(jué)反 饋的便攜式通信設(shè)備。
技術(shù)介紹
對(duì)于下一代便攜式電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，預(yù)期可變形(morphable)用戶(hù)界面是重要的設(shè)計(jì)考慮。可變形用戶(hù)界面是一種隨著例如電話、照相 機(jī)、音樂(lè)播放器的設(shè)備的使用改變而改變其外觀的用戶(hù)界面。用戶(hù)將 發(fā)現(xiàn)輸入界面的使用更容易且更直觀。然而，當(dāng)按下鍵時(shí)向手指提供 觸覺(jué)反饋的常規(guī)裝置例如是機(jī)械薄膜開(kāi)關(guān)。薄膜開(kāi)關(guān)將無(wú)法與可變形 圖形用戶(hù)界面一起良好地工作；因此，觸覺(jué)反饋或激活(active)反饋 變成關(guān)鍵的使能器(enabler)。雖然DC旋轉(zhuǎn)或線性振動(dòng)電機(jī)可以利用 優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)算法向手指輸入提供觸覺(jué)反饋，但是類(lèi)蜂鳴(buzz-like)振 動(dòng)屬性(profile)與在用戶(hù)的手指處生成急劇的機(jī)械點(diǎn)擊的薄膜開(kāi)關(guān)非 常不同。局部化的觸覺(jué)元件通過(guò)一部分手持設(shè)備的移動(dòng)向用戶(hù)發(fā)送觸覺(jué)反 饋。局部致動(dòng)的觸摸屏和導(dǎo)航鍵是局部化的觸覺(jué)元件的兩個(gè)示例。在 蜂窩電話的情況下，可以將反饋限制于在電話的保持表面上的導(dǎo)航鍵、 觸摸屏或按鈕，例如，側(cè)帶。蜂窩電話中有兩種不同的觸覺(jué)反饋。一 種是振動(dòng)觸覺(jué)反饋，通過(guò)振動(dòng)電機(jī)向用戶(hù)的手或手指生成的振動(dòng)模式。 常規(guī)的振動(dòng)呼叫提醒是很好的示例。另 一 種是用戶(hù)在輸入數(shù)字或字母 時(shí)在鍵盤(pán)上通常感覺(jué)到的點(diǎn)擊。所述點(diǎn)擊通過(guò)致動(dòng)放置在鍵盤(pán)下方的 被動(dòng)式金屬薄膜開(kāi)關(guān)中的一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種類(lèi)型的觸覺(jué)反饋可以在例如美國(guó)專(zhuān)利6,710,518中找到。機(jī)電5換能器產(chǎn)生通過(guò)裝配凸緣向整個(gè)設(shè)備傳播的機(jī)械能的沖量(impulse)。 該機(jī)制非常適合用于提供例如"呼叫提醒"，但是不允許到各個(gè)輸入 位置(鍵、按鈕、箭頭等)的選擇性反饋。另一種類(lèi)型的觸覺(jué)反饋在例如美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)2006/0050059和 2006/0052143中找到。通常在需要致動(dòng)的輸入設(shè)備下方的角落處放置 一個(gè)或數(shù)個(gè)壓電致動(dòng)器。輸入設(shè)備可以是鍵盤(pán)或具有觸摸敏感表面的 顯示器。 一旦施加了電壓，壓電致動(dòng)器就變形，在給定方向上推動(dòng)或 拉動(dòng)整個(gè)輸入設(shè)備，并因此向操作輸入設(shè)備的用戶(hù)的手或手指提供觸 覺(jué)反饋。為此目的而最廣泛使用的壓電致動(dòng)器通常是單壓致動(dòng)器或者 雙壓致動(dòng)器，單壓致動(dòng)器由結(jié)合到金屬墊片的壓電陶瓷元件制成，雙 壓致動(dòng)器由結(jié)合在兩個(gè)壓電陶瓷元件之間中的金屬墊片制成。單壓和/ 或雙壓致動(dòng)器也都被稱(chēng)為彎曲器。在單壓致動(dòng)器中，彎曲運(yùn)動(dòng)來(lái)自壓 電陶瓷元件在所施加的電場(chǎng)的作用下抵抗來(lái)自金屬墊片的機(jī)械約束的 平面內(nèi)收縮或擴(kuò)展的趨勢(shì)。在雙壓致動(dòng)器的情況下，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓電陶 瓷元件以便一個(gè)收縮而另 -個(gè)擴(kuò)展，從而導(dǎo)致彎曲運(yùn)動(dòng)。彎曲器的典 型布置是將圓形彎曲器的邊緣或條形彎曲器的兩端錨定到基座機(jī)構(gòu) 上。圓形彎曲器的中心或具有最大位移的條型彎曲器的中部通常被用 于驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載，如美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)2006/0050059和2006/0052143中所 說(shuō)明的。值得注意的是，只有根據(jù)壓電陶瓷元件和金屬墊片的結(jié)合的 結(jié)構(gòu)，才可能由單壓致動(dòng)器或雙壓致動(dòng)器的彎曲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)高的位 移。單獨(dú)的壓電陶瓷元件無(wú)法產(chǎn)生這樣的位移。因此，期望提供一種具有由低成本薄壓電設(shè)備提供的觸覺(jué)反饋的 電子設(shè)備，所述低成本薄壓電設(shè)備提供模仿類(lèi)點(diǎn)擊饋給的觸覺(jué)反饋。 此外，結(jié)合附圖以及本專(zhuān)利技術(shù)的此
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，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的隨后的詳細(xì) 描述和所附權(quán)利要求，本專(zhuān)利技術(shù)的其他期望特征和特性將變得顯而易見(jiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
一種電子設(shè)備提供了由低成本薄壓電設(shè)備提供的觸覺(jué)反饋，所述6低成本薄壓電設(shè)備提供模仿類(lèi)點(diǎn)擊感覺(jué)的觸覺(jué)反饋。該設(shè)備包括使外 圍固定到殼體的底盤(pán)板，并且包括具有第一平面?zhèn)纫约芭c所述第一平 面?zhèn)认鄬?duì)的第二平面?zhèn)鹊娜嵝圆牧稀］斎朐O(shè)備具有布置在鄰近并且接 觸所述底盤(pán)的第一平面?zhèn)鹊钠矫鎮(zhèn)取?一個(gè)或多個(gè)壓電致動(dòng)器被固定到 第二平面?zhèn)炔⑶以诘妆P(pán)板的外圍內(nèi)。布置在殼體內(nèi)的電路響應(yīng)于用戶(hù) 致動(dòng)所述輸入設(shè)備而驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。通過(guò)電路來(lái)感知提供到輸入設(shè) 備的輸入。電路提供電壓波形，以激活一個(gè)或多個(gè)壓電致動(dòng)器，所述 一個(gè)或多個(gè)壓電制動(dòng)器撓曲底盤(pán)板和輸入設(shè)備以模仿類(lèi)點(diǎn)擊饋給。第 二示例性實(shí)施例將壓電致動(dòng)器布置在底盤(pán)板與輸入設(shè)備之間。附圖說(shuō)明在下文中將結(jié)合以下的附圖描述本專(zhuān)利技術(shù)，其中，相同的數(shù)字表示 相同的元件，并且圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的蜂窩電話的分解圖2是在沒(méi)有向包含其中的壓電致動(dòng)器加電的情況下沿圖1的線 2-2得到的局部橫截面；圖3是在向壓電致動(dòng)器加電的情況下沿圖1的線2-2得到的局部 橫截面；圖4是在沒(méi)有向包含其中的壓電致動(dòng)器加電的情況下第二示例性 實(shí)施例的局部橫截面；圖5是在向壓電致動(dòng)器加電的情況下第二示例性實(shí)施例的局部橫截面；圖6是圖示示例性實(shí)施例的機(jī)械薄膜開(kāi)關(guān)的加速度相對(duì)于壓電致 動(dòng)器的加速度的比較的曲線圖；以及圖7是圖1所示的蜂窩電話的框圖。具體實(shí)施例方式本專(zhuān)利技術(shù)的以下詳細(xì)描述本質(zhì)上僅是示例性的，并且不意在限制本 專(zhuān)利技術(shù)或本專(zhuān)利技術(shù)的應(yīng)用和使用。此外，無(wú)意受到在先前的
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或以 下的具體實(shí)施方式中提出的任何理論的限制。7一個(gè)壓電陶瓷元件或多個(gè)壓電陶瓷元件被直接結(jié)合到便攜式設(shè)備 的主干結(jié)構(gòu)上，例如蜂窩電話的金屬或塑料底盤(pán)。蜂窩電話的底盤(pán)向 電話提供了結(jié)構(gòu)剛度，并且用作用于附設(shè)大部分電話模塊和組件的結(jié) 構(gòu)板。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，將壓電陶瓷元件和輸入設(shè)備(例如可 變形用戶(hù)界面)結(jié)合到底盤(pán)的相對(duì)側(cè)上。 一旦施加了電場(chǎng)，壓電元件 的平面內(nèi)收縮或擴(kuò)展就導(dǎo)致底盤(pán)的局部化撓曲運(yùn)動(dòng)，并在輸入設(shè)備的 界面處提供觸覺(jué)反饋。輸入設(shè)備不像現(xiàn)有技術(shù)中描述的那樣通過(guò)分離 的壓電彎曲器致動(dòng)器來(lái)直接地推動(dòng)或拉動(dòng)，而是通過(guò)集成壓電陶瓷元 件變形(撓曲)的結(jié)構(gòu)的一部分。輸入設(shè)備的運(yùn)動(dòng)是撓曲，而非通過(guò) 在多個(gè)點(diǎn)處致動(dòng)多個(gè)壓電致動(dòng)器的上/下移動(dòng)。該方法相比于現(xiàn)有技術(shù) 的益處是，它無(wú)需致動(dòng)元件與正被推動(dòng)或拉動(dòng)的結(jié)構(gòu)的精確機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，至少一個(gè)壓電致動(dòng)器(例如，壓電彎曲 器)被直接結(jié)合到鄰接觸覺(jué)反饋所針對(duì)的輸入設(shè)備的金屬板。該直接 放置提供了輸入設(shè)備的彎曲伸張的彎曲運(yùn)動(dòng)，并且因此向用戶(hù)提供了 包括類(lèi)真實(shí)鍵點(diǎn)擊的觸覺(jué)反饋的觸覺(jué)反饋。輸入設(shè)備的該位移較小， 僅僅是1.0到30.0微米。該簡(jiǎn)單的機(jī)電結(jié)構(gòu)成本低并且已經(jīng)證明了可 靠性。壓電致動(dòng)器獨(dú)特地能夠快速(例如，1.0到10.0毫秒)、高加速 度(例如，1-100 g)地傳遞模擬鍵點(diǎn)擊響應(yīng)所需的響應(yīng)。這類(lèi)響應(yīng)允許由用于超薄鍵盤(pán)(可變形用戶(hù)界面)的壓電致動(dòng)器取代機(jī)械薄膜開(kāi) 關(guān)。與諧振電磁振動(dòng)電機(jī)的固定頻率響應(yīng)相反，壓電致動(dòng)器還能夠提供寬帶移動(dòng)(1-2000 Hz)。當(dāng)經(jīng)受電場(chǎng)時(shí)壓電元件在橫向上收縮或擴(kuò)展，由于來(lái)自被結(jié)合到 諸如電話底盤(pán)的硬表面的約束，導(dǎo)致在其中心被放大很多的垂直運(yùn)動(dòng)。 通過(guò)寬范圍的波形可以驅(qū)動(dòng)壓電元件以使機(jī)械輸出適應(yīng)用戶(hù)。高轉(zhuǎn)換 速率階躍函數(shù)可以提供最高的加速度以及類(lèi)點(diǎn)擊反饋。替代地，可以8使用多個(gè)正弦波來(lái)生成可能表征為蜂鳴的反饋。也可以在寬頻率范圍 中操作壓電致動(dòng)器，從而允許寬帶觸覺(jué)響應(yīng)。壓電致動(dòng)器的功率消耗 一般相當(dāng)于或小于DC旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率消耗。致動(dòng)器的等待時(shí)間(提升 到全速所需的時(shí)間)足夠小，以允許用戶(hù)在交互應(yīng)用中具有近乎瞬時(shí) 的響應(yīng)。圖1是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)第一實(shí)施例的蜂窩電話100的分解圖，并且圖2是沿圖1的線2-2得本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電子設(shè)備，包括： 殼體，所述殼體限定開(kāi)口； 底盤(pán)板，所述底盤(pán)板使其外圍的至少一部分固定到所述殼體，并且包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的柔性材料； 至少一個(gè)壓電致動(dòng)器，所述至少一個(gè)壓電致動(dòng)器固定到所述第一和所述第二側(cè)中的一個(gè)并且 在所述底盤(pán)板的所述外圍內(nèi)； 輸入設(shè)備，所述輸入設(shè)備通過(guò)所述開(kāi)口延伸，并且包括柔性材料，所述柔性材料布置在鄰近并且接觸所述底盤(pán)的所述第一側(cè)和至少一個(gè)壓電致動(dòng)器中的至少一個(gè)；以及 電路，所述電路布置在所述殼體內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)所述壓電致動(dòng) 器。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：保羅B科克，史蒂夫X戴，曼紐爾奧利弗，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：摩托羅拉公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]
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