TDK技术注释：运用在ICT领域中的触觉设备

前言

最近开始在工业用、车载用显示器和洗衣机等白色家电的显示器上导入的触觉设备，实际上也可以导入到手机、笔记本电脑等ICT产品中。作为这种触觉设备，TDK制备有运用了压电效应的产品。本篇文章主要为各位介绍运用了压电效应的产品作为触觉设备来说为何非常优异，以及压电元件在ICT领域的使用示例。

人类的触觉

人类的五感（视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉）是由各自发挥作用的传感器所支撑的。其中，触觉是通过皮肤感受到的感觉，覆盖身体的皮肤整体作为传感器工作，是五感中最大的感觉器*官。

皮肤深处的环层小体是负责感应触觉的传感器之一。下面图表显示了这种环层小体的灵敏度。（正弦波阈值越小，灵敏度越高）由此，可以知道人类通过触觉能够感知到大约50Hz到500Hz频率的振动，并且200Hz左右的灵敏度非常高。

表1

为什么利用压电效应的产品（压电元件）作为触觉设备非常优异？

目前作为触觉设备广泛使用的产品有偏心电机（ERM：偏心旋转质量 ）、LRA（线性谐振传动器）。ERM只能以特定频率的正弦波振动。LRA频率和振幅都可以进行一定程度的调整，但产品自身的谐振频率在150-300Hz之间，因此很难进行细致的触觉控制。

然而，压电元件的谐振频率在几乎不涉及触觉的数十kHz处，因此在对触觉有很大贡献的50-500Hz之间可以自由控制振动，可以再现更接近真实触感的振动。（下图为本公司压电元件产品的输入输出响应示例）

表2

因为不能显示触感的差异，所以我们将之前的说明换成视觉进行说明。

表3

对于ERM产生的振动，可以知道“有”什么，但没有更多信息，是像左边那样模糊的感觉。LRA能辨别出什么形状，但还不知道详细情况，是稍稍有点模糊的感觉。如果使用了压电元件，可以清楚地识别细节。而且，压电元件可以做得比ERM、LRA小、薄，在非常要求小型薄型的ICT领域也能发挥其真正价值。

以上就触觉（触感）进行了说明，如上所述，压电元件拥有非常高的谐振频率（数十kHz）。换句话说，这意味着可以在非常宽的频率范围内使之振动，也就是可以在人能听到的范围的频率（一般是20-20kHz）使之振动，这也可以作为扬声器使用。压电元件这种产品不仅可以用于触觉，也可以用于听觉。

ICT领域的使用示例

下面介绍压电元件可能用于ICT领域产品的哪些地方。

▶ 智能手机

接收机/扬声器

将本公司PiezoListen™压电扬声器贴在外壳或显示器上，就不需要传统技术所需要的音孔了。

侧键

除了作为传动器的作用以外，压电元件还具有传感器（将压力转换成电信号）的功能。使用这种功能，在外壳下配置PowerHap™执行器，可以省去开关孔。如果使用适当的驱动IC，还可以将PowerHap™执行器作为按钮（按压检测）、传动器使用，并且可以通过施加到传动器上的电信号来传递各种触感。

触觉引擎

适当的配置PiezoHapt™执行器、PowerHap™执行器后，也可以作为触觉引擎使用，再现各种各样的触感。根据不同用途，也可以使用PiezoListen™压电扬声器。

▶ 笔记本电脑

电源／音量开关

与智能手机的侧键相同，安装PowerHap™执行器，替代开关孔，有望提高设计性和耐水性。

扬声器

与智能手机相同，不再设音孔，而在显示屏上安装PiezoListen™压电扬声器，这样听到的声音是从与图像相同的位置传出来的，可以更好地享受影像信息。

键盘、触控板

利用压电元件的特性，可以实现更薄、更高功能的键盘、触控板。

▶ 触控笔

将PowerHap™执行器放进触控笔内，可以再现笔感。（例：铅笔、圆珠笔、钢笔等笔记用具）（或：纸、石头、木头等）

同时，压电元件也可以应用在可穿戴设备等的触觉反馈上。

以上就是运用在ICT领域中的触觉设备相关产品的介绍，如果您想查询更多产品信息，点击https://product.tdk.com/info/zh/products/sw_piezo/haptic/piezohapt/technote/selection-guide.html 即可查看相关产品的选型指南。如您对我们的产品有任何疑问，请给我们留言或者发送您的疑问至product@tdkchina.com，谢谢！

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