输入输出设备以及使用输入输出设备的电子设备
2020-01-15

输入输出设备以及使用输入输出设备的电子设备

本发明涉及输入设备,其包括:显示信息的图像显示单元(30);触摸面板(15),用户通过触摸所述触摸面板上的对应于图像显示单元显示信息的位置的一部分来执行信息的输入操作;设置在所述图像显示单元中的振动发生装置(71),用于根据信息的类型,通过触摸面板向用户反馈各种触觉;以及振动控制电路,以使所述振动发生装置根据信息的类型产生各种形式的振动。所述振动发生装置是双压电晶片压电致动器。第一和第二致动器单元中的每一个都具有多层的压电元件。这样,能够提供一种输入输出设备,其能够在用户使用触觉对触摸面板进行信息输入操作时确保通过触觉对用户的根据信息类型执行的输入操作实现反馈。

以及双压电晶片压电致动器;

如图6所示,为压电致动器20i殳置层间连接部分66A和66B。压电元件层63的压电元件64被极化,使得当对层间连接部分66A和66B施加驱动电流时,第一致动器单元61的9个压电元件层63膨胀/收缩,第二致动器单元62的9个压电元件层63收缩/膨胀。从而,双压电元件压电致动器20挠曲和位移时与双金属片的原理相同。图7所示的压电致动器20非常薄和紧凑,其总厚度例如为500微米。这样的层叠压电致动器20与笫一和笫二致动器单元61和62的每一个均由单个压电元件层构成的情况相比,能够使用有限的驱动电压产生更大的挠曲位移。当第一致动器单元61膨胀时,第二致动器单元62收缩;相反,当第一致动器单元61收缩时,第二致动器单元62膨胀。从而,压电致动器20沿着图4所示的振动位移U位移。上述双压电晶片压电致动器20也被称为多层双压电元件压电致动器。

如图1所示的移动电子设备10—般使用锂离子或者镍氢电池作为主要的电源。即使将电池所产生的电压加到上述一般的双压电晶片压电致动器电池上,也不可能获得足够大的挠曲位移或者力来吸引用户的注意。在本实施例中,为了解决此问题,使用多层双压电晶片压电致动器20来降低产生等效的挠曲位移或者力所需的驱动电压,如下所述。

当施加的电压为IOV时,中央位移约为25微米。如果使用例如锂离子电池,并将元件的厚度进一步划分,那么,为了获得与施加约3.3V的电压获得的上述25微米对应的位移,一个元件的厚度应当是图6的情况下的大约1/3,也就是约10微米。

图11的剖面图图示了本发明的另一个例子;

下面描述包括上述输入输出设备100的电子设备10的操作。用户看到如图9所示的作为例子的图像显示单元30上的图标31到34。这些图标31到34表示相互不同的信息。当用户用手指通过触摸面板15触摸图标31时,图标31在图像显示单元30的屏幕上的坐标如图10所示被从触摸面板15发送给CPU74,作为坐标值S4。图标31和图标31的坐标值S4在CPU74中^皮预先相互关联起来。在表示已被用户触摸的图标31的信号(例如点击图标)从CPU74被发送到处理器80作为请求信号坐标值S之后,处理器80从存储器81调用对应于图标31的振动控制波形模式Pl,并将振动控制波形模式Pl输出到D/A转换器83,作为数字波形S1。

在第一到第三支承部分41到43中,所述软粘合剂51允许突起50粘到支承框25和触摸面板15上以防止位移。作为软粘合剂51的材料,可以使用能够固定硬材料制成的突起,并能够将压电致动器20的挠曲位移无减少地传递到触摸面板15的材料。软粘合剂的材料的例子包括苯乙烯合成橡胶(styreneelastomer)(KG-gel:YMG-80BK(KitagawaIndustriesCo.,Ltd))。

在图4和图5A中,在触摸面板15和支承框25之间设置上述四个双压电晶片压电致动器20。设置触摸面板支承部件35,以在触摸面板15和支承框25之间提供间隔。触摸面板支承部件35由不吸震的柔性材料支承,被定位于例如触摸面板15的四角。上述双压电晶片压电致动器20被设置在触摸面板15和支承框25之间的空间中。双压电晶片压电致动器20和振动传递机构构成振动发生装置,其中,由于双压电晶片压电致动器20的挠曲位移导致的振动被传递到触摸面板15—侧。

下面描述尤其适合于小尺寸的移动设备的双压电晶片压电致动器20的工作。

本申请基于2002年8月29日递交的日本专利申请No.2002-251781并要求其优先权,该申请全文在此引为参考。

输入输出设备以及使用输入输出设备的电子设备

本发明涉及输入设备,其包括:显示信息的图像显示单元(30);触摸面板(15),用户通过触摸所述触摸面板上的对应于图像显示单元显示信息的位置的一部分来执行信息的输入操作;设置在所述图像显示单元中的振动发生装置(71),用于根据信息的类型,通过触摸面板向用户反馈各种触觉;以及振动控制电路,以使所述振动发生装置根据信息的类型产生各种形式的振动。所述振动发生装置是双压电晶片压电致动器。第一和第二致动器单元中的每一个都具有多层的压电元件。这样,能够提供一种输入输出设备,其能够在用户使用触觉对触摸面板进行信息输入操作时确保通过触觉对用户的根据信息类型执行的输入操作实现反馈。

所述振动控制电路存储一个或者多个控制模式(振动波形)。根据用户在触摸面板上选择的坐标(一般与某个图标等相联系)来由i殳备选择合适的控制模式,来控制致动器。存储在振动控制电路中的控制模式由软件定义,能够由制造商或者用户任意重写。所述振动控制电路包括用于检测向致动器施加外力时产生的电动势的装置,从而测量用户的输入操作的按压力。

图9的视图用于图示在图像显示单元上显示的作为例子的图标,以及对应于所述图标的振动控制波形模式的例子;

工业实用性

图2图示了图1的触摸面板15以及主体13的支承框25。在支承框25的四角,例如使用粘合剂固定了四个长坂形的双压电元件压电致动器20。

本发明是输入设备和使用输入设备的电子设备,输入设备还包括显示信息的图像显示单元。用户能够通过触摸该触摸面板的对应于图像显示单元显示信息的位置的一部分来执行信息的输入操作,所述振动发生装置被设置在图像显示单元中。在本发明中,图像显示单元显示信息。用户能够通过触摸该触摸面板的对应于图像显示单元显示信息的位置的一部分来执行信息的输入操作,所述振动发生装置被设置在图像显示单元中。在本发明中,图像显示单元显示信息。振动发生装置通过触摸面板根据信息的类型向用户反馈各种触觉。当用户通过触摸面板选择并触摸图像显示单元上的各种信息项之一时,根据所选择的信息而产生的振动可以被反馈给用户。结果,用户能够直观地才艮据触觉的类型知道图像显示单元上的信息类型。通过向触摸面板添加使用触觉(振动)的显示功能,可以通过触觉实现对输入操作的反馈。另外,通过将触觉显示功能与传统的使用视频、声音等的显示功能结合起来,可以显示实现得更为丰富的信息。

图4和图5所示的压电致动器20所导致的振动位移U平行于Z方向。在第一到笫三支承部分41到43中,所述压电致动器20通过所述刀刃状突起50由粘合剂51固定。因此,在第一到第三支承部分41到43中,压电致动器20能够在R方向自由地运动,而压电致动器20沿着振动位移U在Z方向受到约束。

图8A图示了单层双压电元件压电致动器,图8B的侧视图用于图示多层双压电元件压电致动器;

图2的俯视图用于图示图1所示的电子设备的触摸面板、支承框

图15的电路框图图示了构成本发明的输入设备的控制模块的另一个例子;

图11和图12分别图示了本发明另外的实施例。图11和图12的每一个例子的结构是在图4的例子上添加新的部件获得的。在下面,与图4的例子中的附图标记相同的附图标记表示与图4的例子相同的部件。

图7的剖面图用于图示图6所示的双压电晶片压电致动器的层叠

图2的俯视图用于图示图1所示的电子设备的触摸面板、支承框