CN101997443A - 可透光的振动元件及其模块 - Google Patents

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Abstract

一种可透光的振动元件及其模块，所述的振动元件为具有两依序叠设的第一、二基板，且第一、二基板为导电高分子材料所制成，令该第一、二基板同时具有透光性与均匀电阻，当振动驱动元件分别电性连接至第一、二基板后，受到电场作用时，将电能转换为机械能，而产生振动，藉此，振动元件直接结合于触控式显示装置时，触控式显示装置显示的影像可直接穿过振动元件，而振动元件产生的振动将更直接的传导到触控物体上。

Description

可透光的振动元件及其模块
技术领域
一种振动元件，特别是指一种可透光且具有可挠性的振动元件。
背景技术
随着压电材料的进步，以压电材料制成的致动器，不论是体积或厚度，已达到相当的微小化，如压电致动器(Piezoelectric Actuator)、压电马达(Piezoelectric Motor)、超声波马达(Ultrasonic Motor)、驻极体(Electret)或相关薄型化的致动器等；其原理为压电效应(压电效应为习知且公开多年的技术，并非本案主要诉求，故概略说明)，压电效应主要有两种：正压电效应(Directpiezoelectric effect)及逆压电效应(Converse piezoelectric effect)。对压电体施加压力，则体内的电偶极矩会随材质的压缩而变短，此时压电体内为抵抗此种趋势，将产生电压以保持原状态，此即为所称的正压电效应。反之，当压电体受到电场作用时，电偶极矩会被拉长，压电体会沿电场方向伸长，将电能转换为机械能，此即为所称的逆压电效应。而上述提到的压电致动器、压电马达等，即为逆压电效应，而能产生如振动等机械能。
压电致动器在应用上一般可分成两种类型：
第一种类型为利用压电元件的纵效应(Longitudinal Effect)与横效应(LateralEffect)所产生的单纯线性位移型，其作动可视为具有微/纳米级微动能力的线性马达，其构造包含单层元件、积层元件与管状元件等。
第二种类型为可产生较大位移的复合弯曲位移型，一般由压电元件与其他弹性材料所组成，其种类包含单层压电梁(Unimorph)、双层压电梁(Bimorph)等。
单层型压电元件的构造简单，但位移量非常小。一般单层型压电元件的厚度约在0.1～1mm之间，可产生的位移量约为100nm。近年来，随着微机电系统的微细加工技术的精进发展，可将压电材料薄膜化，其响应频率从100MHz到数GHz。单层型压电元件的驱动方式是在压电元件的厚度方向施加电压，使材料内部发生电荷分极(Polarization)或极化，因而产生伸缩变形。由于极化的过程，类似电荷在电容器(Capacitor)上的累积，因此压电元件也具有电容的性质。
积层型压电元件基本上是由单层型压电元件加以重叠所组成，每层间以薄膜绝缘，一般层数由数十至数百层，因此能够得到比单层型压电元件更大的位移量，位移量从数微米到数十微米，固有频率约在数kHz到数10kHz。在能量转换效率上，积层型也比单层型压电元件高。在每个单层型压电元件之间以电极间隔，并使每个单层型压电元件的极化方向与相邻的单层型压电元件的极化方向反向，因此在机械结构上虽属于串联型式，但在电气特性上是属于并联型式。其驱动方式是在每个单层型压电元件同时施加电压，使其在极化方向产生位移变化。
于现行的技术中，压电致动器(Piezoelectric Actuator)、压电马达(Piezoelectric Motor)、超声波马达(Ultrasonic Motor)、驻极体(Electret)或相关薄型化的致动器等应用已经非常广泛，例如中国台湾专利公报，公告号575024的“可挠式基板的微型超声波换能器”，其包括：
一基板，由可挠性材料制成，其上、下设有第一表面及第二表面，其中该第一表面二侧设有支架，以形成可挠性的支撑结构；及一振荡膜，设有第一表面及第二表面，其中第二表面设于支架上；及多个第一电极与第二电极，其中第一电极设于基板上，第二电极置于振荡膜上；藉上述组合，能在不增加成本的条件下，达成降低制造步骤，提升振荡膜变形与增加驱动/感测电极间有效感应面积等多重目标，降低阻抗与匹配层的影响，有利于感测灵敏度与效能提升。虽然该篇专利提出的超声波换能器具有可挠性，但其不具有可透光性，同时，该专利为应用于扬声器的用途，其产生的振动有限，无法作为主要振动产生的装置使用。
再如公告号I249708的“无偏压的模拟电阻式触控面板”，包括一具有压电效应的驻极体材料形成的芯层，并于该芯层上下表面分别设置一透明导电薄膜层，且该芯层其一表面的导电薄膜层各边缘各别形成一条高导电金属电极及与该电极电性连接的传输线，且该传输线电性连接至一控制器。当触及该无偏压的模拟电阻式触控面板时，藉由该驻极体材料的压电效应在该芯层上下表面的导电薄膜层之间产生电位差，且因触及点到各个位于导电薄膜层的导电金属电极距离不同而具有不同的阻坑，使由各电极依据该电位差及阻抗产生对应的电流信号，并透过与电极电性连接的传输线将电流信号输出至该控制器经校正以侦测触及点的位置座标。在该篇专利中，很明显应用前述的逆压电效应，以透明的驻极体配合电位感测做为触控面板，由于该专利应用领域为触控面板，因此，如作为可挠性时，将会于卷曲时的变形不同，产生大量的电位，因此，无法作为主要振动产生的装置使用。
再者，随着触控技术的发展，单纯的触控已经无法满足使用者的需求，而且一般使用者于操作触控面板时，往往受制于触控式显示面板感应的灵敏度、作业系统的反应时间以及个人触觉感知不同等因素，在触控操作时，往往不能在第一时间内判断自己是否已经完成触控的动作，因此，为了让使用者能够即时的感受到触控动作已完成，便有业者将上述的致动器连接于一般的触控式显示面板底部。
则当使用者以手或触控笔等触控体接触到触控面板后，致动器便立即产生振动，让使用者由振动的回馈感受到触控动作已确实完成，现行的技术通称为触控回馈(Touch Feedback)或触觉回馈。
而可预期的是，致动器受制于本身的材料特性，因此光线并无法穿透，在结合于触控式显示面板时，只能设置于触控式显示面板的底部，以避免遮蔽到触控式显示面板所显示的画面，所以，致动器产生的振动效果，在传递到使用者的手或触控笔等触控体之前，必须穿过触控面板与显示面板(一般而言，触控式显示面板具有一层触控面板，以及一层设置于触控面板底面的显示面板)，振波经过二层特性不同的面板后，振动力度受到大幅度的吸收，导致使用者无法很确实的感受到的触控回馈。
另外，触控式显示面板配合触控回馈的设计，虽然可以让使用者确实了解触控动作的完成，但，此类使用者必须具有健全的双眼，而患有视觉障碍的使用者，如失明、白内障等等，将无法使用触控式显示面板。
有鉴于上述的需求，本发明人爰精心研究，并积个人从事该项事业的多年经验，终设计出一种崭新的可透光的振动元件及其模块。
发明内容
本发明的一目的，旨在提供一种可透光的振动元件。
本发明的一目的，旨在提供一种具有可挠性的振动元件。
本发明的一目的，旨在提供一种可直接结合于触控面板的触控表面的可透光的振动元件。
本发明的一目的，旨在提供一种可透光的振动模块。
本发明的一目的，旨在提供一种具有可挠性的振动模块。
本发明的一目的，旨在提供一种可直接结合于触控面板的触控表面的可透光的振动模块。
本发明的一目的，旨在提供一种可产生局部振动的可透光的振动模块。
本发明的一目的，旨在提供一种可产生触觉感知的可透光的振动模块。
本发明的一目的，旨在提供一种可供视觉障碍者操作的可透光的振动模块。
为达上述目的，本发明提供一种可透光的振动元件，为具有一第一基板，一叠设于该第一基板下方的第二基板，以及一预设的振动驱动元件，该振动驱动元件分别与该第一基板、该第二基板电性连接，该第一基板、该第二基板为一可透光的导电高分子材料所制成，且该第一基板、该第二基板内部具有均匀电阻。其中，该第一、二基板在制造时，其材料为选自含氟高分子聚合物(FlourinePolymer)、氟化乙丙烯(Flourine Ethylene Propylene，FEP)、聚四氟乙烯(PolyeTetraFluoroEthylene，PTFE)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)、氮化硅(Si3N4)、铁氟龙(Telflon)、环烯烃共聚物(cyclo olefin coplymer，COC)等导电高分子材料，此类材料本身具有导电的特性，同时具有可透光性，因此，该第一基板、该第二基板相互叠设后，受到电场作用时，便可将电能转换为机械能，而产生振动。
另外，该导电高分子材料也可为一塑胶材料内添入一导电材料所制成；为了使光阻(Polyimide Photo Resist)、树脂、塑胶、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylenet ErephTthalate，PET)、聚碳酸酯(Poly Carbonate，PC)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Poly Propylene，PP)、聚苯乙烯(Poly Styrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)或与其混合物的塑胶聚合物等塑胶材料具有可导电的特性，将一导电材料，如参杂氧化物(Impurity-Doped Oxides)、二元化合物(Binary Compounds)或三元化合物(Ternary Compounds)所组成的N型透明导电材料，或正一价和正三价的金属离子所合成晶格结构的氧化物(AMO2)所组成的P型透明导电材料等，透过参杂或镀膜技术(如蒸镀、溅镀、电镀等)，使该塑胶材料整体或所有表面具有均匀电阻，而具有导电特性；藉此，使该第一、二基板因为塑胶材料的塑胶特性，而具有可透光性与可挠性，以及因为导电材料的电气特性，使该第一、二基板表面或内部具有均匀的电阻，成为可导电的塑胶板材。
本发明还提供一种可透光的振动元件，该振动元件为具有一第一基板，一叠设于该第一基板下方的第二基板，以及一预设的振动驱动元件，该振动驱动元件分别与该第一基板、该第二基板电性连接，该第一基板、该第二基板为一可透光的塑胶材料所制成，且该第一基板、该第二基板表面设置有一导电材料，令该第一基板、该第二基板表面具有均匀电阻。
当一振动驱动元件分别电性连接至第一、二基板后，且该振动驱动元件产生弦波信号或具有高低振荡的电信号，使该第一、二基板受到电场作用，则该第一、二基板的电偶极矩会被拉长，使该第一、二基板沿电场方向伸长，此即将电能转换为机械能，而产生振动。
又该振动元件可结合于一预设的触控式显示装置，该触控式显示装置进行触控操作时，将可由该振动元件产生即时的振动，形成所谓的触控回馈(也可称作触觉回馈)。为了使触控回馈的效果更为明显，该振动元件将可直接结合于触控式显示装置的触控面板上。即手指、触控笔等触控物在触控操作时，是直接在该振动元件上操作，达到触控回馈更直接更明确的振动。由于该振动元件以具有透光性的该塑胶材料所制成，因此，该触控式显示装置产生的影像可直接穿过该振动元件。
上述的该振动元件更可以模块化的形式进行结合，以矩阵式或阵列式的排列方式，将多个该振动元件组合为一振动模块，在组合的过程中，多个该振动元件之间的大小可为相同大小或不同大小，而外观形状可选自矩形、圆形、平行四边形、菱形、长方形、正方形、六边型、多边形所组成的几何形状其中之一。
本发明的有益效果在于，当该振动模块与触控式显示面板结合后，可由多个位置或单一位置的振动元件产生振动，达到部份区域振动的功能；由于该振动模块以多个的该振动元件所构成，因此，于单位面积下，可设置为密度较高，数量较多的该振动驱动元件，则单位面积下的该等振动元件产生局部振动后，将可排列为文字或图案。
为了利于视觉障碍者操作，可稍为提升通过该等振动元件的电气信号，意指该振动驱动元件可产生较高的电压，例如：中医物理治疗所使用的电压强度，人体于电器信号通过后，仅于真皮或皮下组织中产生些微的肌肉跳动，但不会造成伤害。
在此首先说明的是，该等振动元件之间，不论其连接的方式为何，每一个该振动元件可视为一电阻，而电气信号通过该振动元件后，将于该振动元件上形成电位差，由于人体肌肤具有些微的阻抗，当视觉障碍者以手指或手掌接触到一个或多个振动元件后，将于手指或手掌的表层皮肤上产生些微的肌肉振动，或称为轻微的麻的感觉，此种电刺激产生的麻感觉，配合矩阵式或阵列式排列的振动元件，将可产生盲人文字的触觉效果。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的立体剖视图。
图2为本发明较佳实施例的动作示意图一。
图3为本发明较佳实施例的动作示意图二。
图4为本发明较佳实施例的使用状态图一。
图5为本发明较佳实施例的使用状态图二。
图6为本发明较佳实施例的使用状态图三。
图7为本发明再一较佳实施例的立体图。
图8为本发明再一较佳实施例的部分示意图。
图9为本发明又一较佳实施例的立体图。
图10为本发明另一较佳实施例的示意图一。
图11为本发明另一较佳实施例的示意图二。
图12为本发明另一较佳实施例的示意图三。
附图标记说明：
1-振动元件；11-第一基板；12-第二基板；13-导电高分子材料；14-导电材料；15-脉冲；2-振动驱动元件；3-触控式显示装置；31-触控面板；32-显示器；4-振动模块；5-手指。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的内容详细说明。
请参阅图1、图2、图3所示，为本发明较佳实施例的立体剖视图、动作示意图一与二，如图所示，本发明可透光的振动元件为具有一振动元件1，其包括有一第一基板11、一第二基板12与一预设的振动驱动元件2所构成，其中：
该第一基板为一可透光的塑胶材料所制成，且该第一基板11内参杂有一导电高分子材料13，令该第一基板11具有可挠性、可透光性以及内部具有均匀电阻。
该第二基板为叠设于该第一基板11底部，其相同于该第一基板11而具有可挠性、可透光性以及内部具有均匀电阻，故该第二基板12也为该可透光的塑胶材料所制成，且内参杂有该导电高分子材料13。
上述该塑胶材料为选自硅胶(Silicone)、光阻(Polyimide Photo Resist)、树脂、塑胶、聚乙烯对苯二甲酸酯(Poly ethylenet ErephTthalate，PET)、聚碳酸酯(Poly Carbonate，PC)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Poly Propylene，PP)、聚苯乙烯(Poly Styrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)或与其混合物的塑胶聚合物其中之一，以该塑胶材料制成的膜材或片材，将具有良好的可挠性与可透光性。
又上述该导电高分子材料13主要可区分为P型导电材料与N型导电材料二大类，N型导电材料又可为选自参杂氧化物(Impurity-Doped Oxides)、二元化合物(Binary Compounds)或三元化合物(Ternary Compounds)所组成的群组，其中；
参杂氧化物(Impurity-Doped Oxides)为选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化锌铝(Al-doped ZnO，AZO)或氧化锡锑(Antimony Tin Oxide，ATO)所组成的群组其中之一；
二元化合物(Binary Compounds)为选自二氧化锡混合氧化铟(SnO2+In2O3)、氧化锌混合二氧化锡(ZnO+SnO2)或氧化锌混合氧化铟(ZnO+In2O3)所组成的群组其中之一；
以及三元化合物(Ternary Compounds)为选自锡酸镉(Cd2SnO4、CdSnO3)、铟酸镉(CdIn2O4)、氧化锌铟混合铟酸镁(Zn2In2O5+MgIn2O4)、氧化锌铟混合铟锡复合氧化物(Zn2In2O5+In4Sn3O12、ZnSnO3+In4Sn3O12)所组成的群组其中之一。
另外，P型导电材料为选自正一价和正三价的金属离子所合成晶格结构的氧化物(AMO2)所组成的群组其中之一，则正一价金属离子为选自锂(Li)、铜(Cu)或银(Ag)所组成的群组其中之一，以及正三价金属离子为选自铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)所组成的群组其中之一。
除上述的P型或N型导电材料外，该导电材料也可为纳米碳管(carbonnanotube)，纳米碳管大致可分为单层纳米碳管(Single-walled Carbon Nanotubes，SWNTs)以及多层纳米碳管(Multi-walled Carbon Nanotubes，MWNTs)，其中单层纳米碳管依其结构型态，又可细分为Armchair nanotube、Zigzag nanotube、Chiralnanotube等三种，而本发明的纳米碳管透明导电膜的实施方式为将纳米碳管分散液均匀的涂在塑胶基材表面，之后再以填充方式将接着成分填补于纳米碳管分散网路的空隙当中；或是利用接着层(adhesion layer)将纳米碳管涂布(spray/dipping)于基材表面。
上述仅提出导电材料常见的材料种类，并不限定于上述的该些种类，举凡使塑胶薄膜具有导电特性的材料，应包含于此范畴内。
因此，当该第一基板11、该第二基板12以该可透光的塑胶材料参杂该导电高分子材料13后，使该第一基板11、该第二基板12因为塑胶材料的塑胶特性，而具有可透光性与可挠性，以及因为导电高分子材料的电气特性，使该第一基板11、该第二基板12具有均匀的电阻，成为可导电的塑胶板材。
另外，应注意的是，除了上述以该可透光的塑胶材料参杂该导电高分子材料13之外，该第一基板11、该第二基板12可直接为含氟高分子聚合物(FlourinePolymer)、氟化乙丙烯(Flourine Ethylene Propylene，FEP)、聚四氟乙烯(PolyeTetraFluoroEthylene，PTFE)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)、氮化硅(Si3N4)、铁氟龙(Telflon)、环烯烃共聚物(cyclo olefin coplymer，COC)或共轭导电聚合物(Conjugated Conductive Plastics)所制成，又共轭导电聚合物(Conjugated Conductive Plastics)常见的种类为选自聚乙撑二氧噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene，PEDOT)、聚苯胺(Poly Aniline)或聚吡咯(PolyPyrrole)所组成的共轭导电聚合物群组其中之一，另外，上述的聚乙炔(polyAcetylene)为包含在脂肪族线型共轭导电聚合物所组成的群组，上述该聚苯胺(Poly Aniline)包含在芳香族线性共轭导电聚合物所组成的群组，以及上述的聚吡咯(Poly Pyrrole)包含在芳杂环线型聚合物所组成的群组。
由于共轭导电聚合物(Conjugated Conductive Plastics)属于电子导电聚合物。其特点为在聚合物分子结构内部存在大的π电子共轭体系，π价电子具有较大的离域性质，可以在体系内部相对迁移，因此当存在外电场时，材料内部的π价电子可以产生定向流动的电流，呈现电子导电现象。其电导率的大小与共轭体系的大小、掺杂状态、掺杂剂种类和掺杂程度关系密切。与金属导体相反，共轭系导电塑料的温度系数是正的，温度越高，导电能力越强。
当其两端加上一定电压，在材料中有定向电流流过，呈现与金属导体类似的导电性质。根据其结构特征和导电机理，可以分成复合型和结构型。前者是通过在塑料或者在橡胶中加入炭黑或者金属粉末等导电性填料来制备；常见的产品有导电橡胶、导电涂料、有机电热元件、电阻器、电磁屏蔽材料和导电粘合剂等。后者主要通过化学合成、光化学合成或者电化学合成方法制备，其导电性能与其化学结构和掺杂状态有直接关系。可以进一步分成电子导电聚合物、离子导电聚合物和氧化还原型导电聚合物。电子导电聚合物主要作为电极和电显示材料使用，某些此类导电材料的电导率已经接近金属铜的电导值。离子导电高分子也称为聚合电解质，主要作为固体电解质使用。氧化还原导电聚合物广泛用于电极表面修饰和分子电子器件的制备研究。导电高分子除具有导电性外，还具有聚合物所特有的可挠性、成膜性、透明性、粘着性等特点。加工成形方便，能加工成各种所需的形状。导电聚合物在导电涂料、导电胶、导电薄膜、导电塑料、导电橡胶、导电电气部件等方面得到广泛应用。
该振动驱动元件2其分别于该第一基板11、该第二基板12电性连接，该振动驱动元件2可产生弦波信号或具有高低振荡的电信号，使该第一基板11、该第二基板12受到电场作用，则该第一基板11、该第二基板12的电偶极矩会被拉长，使该第一基板11、该第二基板12板沿电场方向伸长，此即将电能转换为机械能产生振动，在本实施例中，该振动方向以垂直振动，即上下振动作表示。
上述该振动驱动元件2可依照实际使用的不同状态，可为集成电路形式、固件形式，软件形式，或可为主被动元件所组成的电子电路形式。
经上述可知，该振动元件1经由二个叠设的该第一基板11、该第二基板12组成后，经该振动驱动元件2驱动产生振动，因此，该振动元件1可为具有类似结构或类似功能的薄型化振动器，而可选自压电致动器(PiezoelectricActuator)、压电马达(Piezoelectric Motor)、超声波马达(Ultrasonic Motor)、驻极体(Electret)或相关薄型化的振动器其中之一。
请参阅图4所示，为本发明较佳实施例的使用状态图一，如图所示，本发明可透光的振动元件其组合于一触控式显示装置3，该触控式显示装置3为具有一触控面板31与一显示器32所构成，该触控面板31叠设于该显示器32上，而该振动元件1为结合于该触控面板31顶部，藉此，该振动元件1产生的振动效果，可直接传达到触控体，如手指、触控笔等等，即手指、触控笔等触控物在触控操作时，是直接在该振动元件1上操作，达到触控回馈更直接更明确的振动。由于该振动元件1以具有透光性的该塑胶材料所制成，因此，该触控式显示装置3产生的影像可直接穿过该振动元件1。
请参阅图5所示，为本发明较佳实施例的使用状态图二，如图所示，在本实施例相较于前述图4，其不同点在于，该振动元件1为结合于该触控面板31与该显示器32之间；在上述图4、图5的实施例中，该显示器32为阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器、真空荧光显示器(Vacuum Fluorescent Display，VFD)、电浆显示器(Plasma Display Panel，PDP)、表面传导电子发射(Surface conduction electron-emitter，SED)显示器或场发射显示器(Field Emission Display，FED)或电子纸(E-Paper)等，都属于该显示器32所界定的范畴，并不限定该显示器32的型态；当该显示器32为液晶显示器(liquidcrystal display，LCD)时，其也包括：扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)液晶显示器、垂直配向型(Vertical Alignment，VA)液晶显示器、多象限垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示器、图像垂直调整型(Patterned Vertical Alignment，PVA)液晶显示器、横向电场切换(In-PlaneSwitching，IPS)液晶显示器、连续焰火状排列(Continuous Pinwheel Alignment，CPA)液晶显示器、光学补偿弯曲排列型(Optical Compensated Bend，OCB)液晶显示器等液晶显示器(liquid crystal display，LCD)所组成的群组其中之一；以及该显示器32为有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)显示器时，其也包括：主动矩阵式有机电激发光(Aactive Matrix Organic Light EmittingDiode，AMOLED)显示器、被动矩阵式有机电激发光(Passive Matrix OrganicLight Emitting Diode，PMOLED)显示器等有机发光二极管(organic light-emittingdiode，OLED)显示器所组成的群组其中之一。
而该触控面板31为选自电阻式触控面板、电容式触控面板、红外线式触控面板、光学式触控面板或超声波式触控面板其中之一。
请参阅图6所示，为本发明较佳实施例的使用状态图三，如图所示，本实施例用以辅助说明该第一基板11、该第二基板12的可挠性，因为该第一基板11、该第二基板12为塑胶材料所制成，由于塑胶材料本身多具有可挠性，固该第一基板11、该第二基板12将具有可挠性，因此，该振动元件1可结合于电子纸等软性显示器上。
请参阅图7、图8所示，为本发明再一较佳实施例的立体图与部分示意图，如图所示，本发明可透光的振动模块为具有一振动模块4，该振动模块4为具有多个的振动元件1所构成，其中，该等振动元件1的说明请参阅前述图1、图2、图3的叙述。
概略说明本实施例于触控回馈时的过程：
当触控体于该触控面板31上进行触控，该触控面板31计算或记录该触控体的动作轨迹，则当该触控体为单(多)点触控时，该触控面板31产生单(多)点接触的动作轨迹，或者该触控体为单(多)点接触并持续移动时，该触控面板31产生单(多)点连续移动的动作轨迹。
接着，该振动驱动元件2接收该动作轨迹，并依据该动作轨迹找出相对应的该振动元件1，并使该等振动元件1产生振动。
综合上述步骤结果，可清楚得知，该等振动元件1以阵列式或矩阵式的方式，设置于该触控式显示装置3之后，可达到该触控体接触时，仅由触控点的位置处(或可解释为该触控体碰触到该触控面板3的位置)产生振动，而其他位置的该等振动元件1将不会产生动作。
再者，上述已说明本发明的该等振动元件1与该触控体接触并产生振动的过程，而为了提升触控振动的变化性，本发明在实际使用时，更可具有下列振动效果：
轨迹式振动：该触控体接触到该触控面板3时，第一个接触位置的该振动元件1会产生振动，同时，该触控体于该触控面板3开始移动，即该触控体持续接触该触控面板3，并于该触控面板3的表面连续移动，此时，该触控体位移路径所对应的该等振动元件1将会产生振动，例如，该触控体的位移路径为英文字母L型，则于该L形路径下所对应的该等振动元件1将产生振动。
变化式振动：该触控体接触到该触控面板3时，该振动元件1除了开始产生振动外，并由该触控面板3感测触控接触的时间与压力大小，而产生对应的振动变化，例如，接触后的压力越大，则振动的次数或力量可逐渐增大，达到通知使用者接触力度过大，而避免过大的压力造成损毁；或接触时间越长，则振动的次数或力量可逐渐增加、减少，则可对应不同的应用程式或触控程式，产生多样的触控回馈的效果。
另外，值得注意的是，该振动模块4以多个的该振动元件1所构成，因此，于单位面积下，可设置为密度较高，数量较多的该振动元件1，则于单位面积下的该等振动元件1产生局部振动后，于使用者的手指接触后，可感觉到简易的文字或图案。
本实施例的特点在于，该等振动元件1以矩阵式或阵列式的排列方式，将多个该振动元件组合为一振动模块，在组合的过程中，多个该振动元件之间的大小可为相同大小或不同大小，而外观形状可选自矩形、圆形、平行四边形、菱形、长方形、正方形、六边型、多边形所组成的几何形状其中之一。
且该等振动元件1分别与该振动驱动元件2电性连接，则当该振动驱动元件2产生弦波信号或具有高低振荡的电信号时，可单独驱动任一个该振动元件1产生振动，或者同时驱动多个该振动元件1产生振动，达到部份区域振动的功能。
藉由不同形状的该等振动元件1的设置，可产生不同的振动区域，例如，前述该触控面板31所显示的触控区域为多边形时，藉由多边行的该等振动元件1，使该触控区域可完全被该等振动元件1所覆盖，则于触控时所产生的振动，将不会超出该触控区域的范围，避免使用者产生误动作或误判断等状况，同时提高整体触控回馈的精确度。
藉由其他形状的该等振动元件1设置，使本发明可结合于不同形状的电子产品上，例如应用于不同形状的电子装置，如圆形显示器、多角型显示等，以更实际的例子来说，将可振动的面积更延伸到触控面板的每一个角落，有效增加振动区域。
请参阅图9所示，为本发明再一较佳实施例的立体图与部分示意图，如图所示，本实施例相较于前述图1，其不同点在于：
该振动元件1的该第一基板11与该第二基板12于表面设置一导电材料14，而可选自蒸镀、溅镀或电镀所组成的镀膜技术其中之一，因此，前述图8、图9的实施例，也可以镀膜技术将该导电材料14设置于该等振动元件1的该第一基板11与该第二基板12的表面。
于本实施例中，该第一基板11与该第二基板12除了可使用前述图1、图2、图3的该导电高分子材料13做为导电材料14外(关于该导电高分子材料13已于前面叙述过，于此不再赘述)，也可透过导电塑胶薄膜(Conductive Film)的形式所制成，该塑胶导电薄膜所使用的该导电材料14，主要可区分为P型导电材料与N型导电材料二大类，N型导电材料又可为选自参杂氧化物(Impurity-Doped Oxides)、二元化合物(Binary Compounds)或三元化合物(Ternary Compounds)所组成的群组，其中；
参杂氧化物(Impurity-Doped Oxides)为选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化锌铝(Al-doped ZnO，AZO)或氧化锡锑(Antimony Tin Oxide，ATO)所组成的群组其中之一；
二元化合物(Binary Compounds)为选自二氧化锡混合氧化铟(SnO2+In2O3)、氧化锌混合二氧化锡(ZnO+SnO2)或氧化锌混合氧化铟(ZnO+In2O3)所组成的群组其中之一；
以及三元化合物(Ternary Compounds)为选自锡酸镉(Cd2SnO4、CdSnO3)、铟酸镉(CdIn2O4)、氧化锌铟混合铟酸镁(Zn2In2O5+MgIn2O4)、氧化锌铟混合铟锡复合氧化物(Zn2In2O5+In4Sn3O12、ZnSnO3+In4Sn3O12)所组成的群组其中之一。
另外，P型导电材料为选自正一阶和正三价的金属离子所合成晶格结构的氧化物(AMO2)所组成的群组其中之一，则正一价金属离子为选自锂(Li)、铜(Cu)或银(Ag)所组成的群组其中之一，以及正三价金属离子为选自铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)所组成的群组其中之一。
除上述的P型或N型导电材料外，该导电材料也可为纳米碳管(carbonnanotube)，纳米碳管大致可分为单层纳米碳管(Single-walled Carbon Nanotubes，SWNTs)以及多层纳米碳管(Multi-walled Carbon Nanotubes，MWNTs)，其中单层纳米碳管依其结构型态，又可细分为Armchair nanotube、Zigzag nanotube、Chiralnanotube等三种，而本发明的纳米碳管透明导电膜的实施方式为将纳米碳管分散液均匀的涂在塑胶基材表面，之后再以填充方式将接着成分填补于纳米碳管分散网路的空隙当中；或是利用接着层(adhesion layer)将纳米碳管涂布(spray/dipping)于基材表面。
上述仅提出导电材料常见的材料种类，并不限定于上述的该些种类，举凡使塑胶薄膜具有导电特性的材料，应包含于此范畴内。
请参阅图10、图11、图12所示，为本发明另一较佳实施例的示意图一至三，如图所示，本发明为了利于视觉障碍者操作，如患有白内障、青光眼或失明等，可稍为提升通过该等振动元件1的电气信号，意指该振动驱动元件2可产生较高的电压，为符合人体所能承受的医疗层级，该振动驱动元件2为所产生的直流电流必定小于65mA，而所产生的交流电在60Hz时必定小于10mA，或于10000Hz时必定小于55mA，以便符合人体的安全使用限制。
在此补充说明电与人体之间的安全关系，由于人体的皮肤是个导电的电阻体，电阻值大约为500～1500欧姆之间，而且依当时人体的干湿程度、流汗或情绪变化而有不同的数值。当电流通过人体时，除了使人感到有刺痛的电震之外，且会影响细胞，并刺激神经系统，使肌肉瞬时失去自律性。但对人体最危险的情况是电流通过心脏，扰乱心脏肌肉运动的神经，使其不能作正常的跳动，失去唧筒(Pumping)作用，而产生危急状况，此现象称为“心室细动”。
一般细胞的内部电位均比细胞外部组织液的电位要低，换句话说，细胞内为负电位而细胞外为正电位，此负电位称为静止膜电位(resting membranepotential)。当神经或肌肉等可以因为电刺激而被兴奋的组织(excitable tissue)受到电刺激时，流经刺激电极的电流在电极正端会造成过度极化(hyperpolarization)的电位，而在电极负端会有去极化(depolarization)的现象，也就是说在电极负端附近的部份细胞膜内部的负电位会变小甚至变成正电位的现象，当刺激的电压或电流大到使电极负端附近的细胞膜电位超过一临界值或称阈值(threshold)时，细胞膜上的离子通道便会打开而产生动作电位(action potential)，这一连串的活动便是电刺激神经或肌肉的基本原理。
因此，本实施例中即应用上述电刺激的方式产生触觉感知，当视觉障碍者以手指或手掌接触到一个或多个振动元件后，每一个该振动元件1可视为一个电阻，而电气信号通过该振动元件1后，将于该振动元件1上形成电位差，由于人体肌肤具有些微的阻抗，此时将会产生一个脉冲15，使表层皮肤产生些微的肌肉振动，或称为轻微的麻的感觉，此种电刺激产生的麻感觉，配合矩阵式或阵列式排列的该等振动元件1，将可产生盲人文字的触觉效果，即前述发明所提到的触觉感知。
在图11中，该振动模块4的该等振动元件1各自振动后，排列为盲人文字的形式，左上为W，右上为X，左下为Y，右下为Z，而组成盲人文字的每一个单位点，就是一个该振动元件1。
又为了使盲人文字的每一个单位点的触觉效果更为明显，可采用多个面积较小的该振动元件1，在本实施例中，以六乘六即三十六个振动元件1来代表一个单位点，因此，视觉障碍者在接触到该振动模块4所显示的盲人文字时，可以更明确的感觉到显示的文字。
除了应用于盲人文字之外，在此更加以说明本发明应用于游戏时的特色，例如电子化的麻将游戏机台，具有触控荧幕的大型游戏机台、个人电脑或台式电脑(如微软的Surface Computer)等，当使用者以手接触到画面中显示的麻将时，藉由该振动模块4配合所显示的麻将图文，令使用者可直接感觉到实体文字的效果，换而言之，当画面中显示的麻将图案是“一筒”，则该振动模块4将配合“一筒”的形状，以上述该盲人文字的知觉感知的方式，让使用者在平面的画面中，能具有实际摸牌的触感；除了电子化的麻将之外，电子化扑克游戏也可应用本发明的技术，让使用者于接触到平面显示的扑克牌时，可以感受到扑克牌上的各种花色或数字，达到传统片式扑克牌所达不到的立体触感。
而为了提升本发明应用于各种游戏或益智游戏时的多样化，该振动驱动元件2可依照实际使用的需求，驱动该振动元件1产生不同情境模式下动作，延伸上述电子化的麻将游戏来说，当使用者符合麻将规则中的“碰”、“吃”、“胡|”、“杠”等订规则时，该振动驱动元件2将驱动该振动元件1产生连续振动、间歇式振动、不同周期的连续振动等等的振动模式，让使用者可直接透过振动来知道自己目前的游戏状态。
应该重申的是，由于本发明的振动元件1或振动模块4其为可透光的材质所制成，因此，可附加于现行所有触控式显示装置的表面，或直接设置于触控面板表面，故能达到上述的触觉感知的功能。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (56)

1.一种可透光的振动元件，该振动元件为具有一第一基板，一叠设于该第一基板下方的第二基板，以及一预设的振动驱动元件，该振动驱动元件分别与该第一基板、该第二基板电性连接，其特征在于：
该第一基板、该第二基板为一可透光的导电高分子材料所制成，且该第一基板、该第二基板内部具有均匀电阻。
2.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为选自压电致动器、压电马达、超声波马达、驻极体或相关薄型化的振动器其中之一。
3.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，该第一基板、该第二基板的导电高分子材料为选自含氟高分子聚合物、氟化乙丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氮化硅、铁氟龙或环烯烃共聚物等导电高分子材料其中之一。
4.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，该导电高分子材料为共轭导电聚合物。
5.如权利要求4所述的可透光的振动元件，其特征在于，该共轭导电聚合物为选自聚乙炔所组成的脂肪族线型共轭导电聚合物所组成的群组。
6.如权利要求4所述的可透光的振动元件，其特征在于，该共轭导电聚合物为选自聚苯胺所组成的芳香族线性共轭导电聚合物所组成的群组。
7.如权利要求4所述的可透光的振动元件，其特征在于，该共轭导电聚合物为选自聚吡咯所组成的芳杂环线型聚合物所组成的群组。
8.如权利要求4所述的可透光的振动元件，其特征在于，该共轭导电聚合物导电高分子材料为选自聚乙撑二氧噻吩、聚苯胺或聚吡咯所组成的共轭导电聚合物群组其中之一。
9.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，该导电高分子材料为一塑胶材料内添入一导电材料所制成。
10.如权利要求9所述的可透光的振动元件，其特征在于，该塑胶材料为硅胶、光阻、树脂、塑胶、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或与其混合物的塑胶聚合物其中之一。
11.如权利要求9所述的可透光的振动元件，其特征在于，该导电材料为选自参杂氧化物、二元化合物或三元化合物所组成的N型透明导电材料的群组其中之一。
12.如权利要求11所述的可透光的振动元件，其特征在于，该N型透明导电材料为选自氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝或氧化锡锑所组成的参杂氧化物的群组其中之一。
13.如权利要求11所述的可透光的振动元件，其特征在于，该N型透明导电材料为选自二氧化锡混合氧化铟、氧化锌混合二氧化锡或氧化锌混合氧化铟所组成的二元化合物的群组其中之一。
14.如权利要求11所述的可透光的振动元件，其特征在于，该N型透明导电材料为选自锡酸镉、铟酸镉、氧化锌铟混合铟酸镁、氧化锌铟混合铟锡复合氧化物所组成的三元化合物的群组其中之一。
15.如权利要求9所述的可透光的振动元件，其特征在于，该导电材料为选自正一价和正三价的金属离子所合成晶格结构的氧化物所组成的P型透明导电材料的群组其中之一。
16.如权利要求15所述的可透光的振动元件，其特征在于，该正一价金属离子为选自锂、铜或银所组成的群组其中之一。
17.如权利要求15所述之可透光的振动元件，其特征在于，该正三价金属离子为选自铝、镓或铟所组成之群组其中之一。
18.如权利要求1所述之可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为选自矩形、圆形、平行四边形、菱形、长方形、正方形、六边型、多边形所组成之几何形状其中之一。
19.如权利要求1所述之可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为组合于一预设之触控式显示装置，该触控式显示装置为具有一触控面板，一设置于该触控面板底部之显示器。
20.如权利要求19所述之可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为结合于该触控面板顶部。
21.如权利要求19所述之可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为结合于该触控面板与该显示器之间。
22.如权利要求19所述之可透光的振动元件，其特征在于，该显示器为阴极射线管显示器、液晶显示器、有机发光二极管显示器、真空荧光显示器、电浆显示器、表面传导电子发射显示器、场发射显示器或电子纸其中之一。
23.如权利要求22所述之可透光的振动元件，其特征在于，该液晶显示器为扭曲向列型液晶显示器、垂直配向型液晶显示器、多象限垂直配向型液晶显示器、图像垂直调整型液晶显示器、横向电场切换液晶显示器、连续焰火状排列液晶显示器、光学补偿弯曲排列型液晶显示器等液晶显示器所组成之群组其中之一。
24.如权利要求22所述之可透光的振动元件，其特征在于，该有机发光二极管显示器为主动矩阵式有机电激发光显示器、被动矩阵式有机电激发光显示器等有机发光二极管显示器所组成的群组其中之一。
25.如权利要求19所述的可透光的振动元件，其特征在于，该触控面板为电阻式触控面板、电容式触控面板、红外线式触控面板、光学式触控面板或超声波式触控面板其中之一。
26.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动驱动元件为集成电路形式、固件形式，软件形式，或可为主被动元件所组成的电子电路形式。
27.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动驱动元件为提升该振动元件的电压或电流，令可导电的一触控体在接触时产生触觉感知。
28.如权利要求27所述的可透光的振动元件，其特征在于，该触控体为人体的手或手指。
29.如权利要求1所述的可透光的振动元件，其特征在于，多个该振动元件排列组合为一振动模块。
30.如权利要求29所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动模块的多个该振动元件为矩阵式排列或阵列式排列。
31.一种可透光的振动元件，该振动元件为具有一第一基板，一叠设于该第一基板下方的第二基板，以及一预设的振动驱动元件，该振动驱动元件分别与该第一基板、该第二基板电性连接，其特征在于：
该第一基板、该第二基板为一可透光的塑胶材料所制成，且该第一基板、该第二基板表面设置有一导电材料，令该第一基板、该第二基板表面具有均匀电阻。
32.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为选自压电致动器、压电马达、超声波马达、驻极体或相关薄型化的振动器其中之一。
33.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该塑胶材料为硅胶、光阻、树脂、塑胶、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或与其混合物的塑胶聚合物其中之一。
34.如权利要求31所述之可透光的振动元件，其特征在于，该导电材料为选自参杂氧化物、二元化合物或三元化合物所组成之N型透明导电材料之群组其中之一。
35.如权利要求34所述之可透光的振动元件，其特征在于，该N型透明导电材料为选自氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝或氧化锡锑所组成之参杂氧化物之群组其中之一。
36.如权利要求34所述的可透光的振动元件，其特征在于，该N型透明导电材料为选自二氧化锡混合氧化铟、氧化锌混合二氧化锡或氧化锌混合氧化铟所组成的二元化合物的群组其中之一。
37.如权利要求34所述的可透光的振动元件，其特征在于，该N型透明导电材料为选自锡酸镉、铟酸镉、氧化锌铟混合铟酸镁、氧化锌铟混合铟锡复合氧化物所组成的三元化合物的群组其中之一。
38.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该导电材料为选自正一价和正三价的金属离子所合成晶格结构的氧化物所组成的P型透明导电材料的群组其中之一。
39.如权利要求38所述的可透光的振动元件，其特征在于，该正一价金属离子为选自锂、铜或银所组成的群组其中之一。
40.如权利要求38所述的可透光的振动元件，其特征在于，该正三价金属离子为选自铝、镓或铟所组成的群组其中之一。
41.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该导电材料为纳米碳管。
42.如权利要求41所述的可透光的振动元件，其特征在于，该纳米碳管选自单层纳米碳管或多层纳米碳管其中之一。
43.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为选自矩形、圆形、平行四边形、菱形、长方形、正方形、六边型、多边形所组成的几何形状其中之一。
44.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为组合于一预设的触控式显示装置，该触控式显示装置为具有一触控面板，一设置于该触控面板底部的显示器。
45.如权利要求44所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为结合于该触控面板顶部。
46.如权利要求44所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动元件为结合于该触控面板与该显示器之间。
47.如权利要求44所述的可透光的振动元件，其特征在于，该显示器为阴极射线管显示器、液晶显示器、有机发光二极管显示器、真空荧光显示器、电浆显示器、表面传导电子发射显示器、场发射显示器或电子纸其中之一。
48.如权利要求47所述的可透光的振动元件，其特征在于，该液晶显示器为扭曲向列型液晶显示器、垂直配向型液晶显示器、多象限垂直配向型液晶显示器、图像垂直调整型液晶显示器、横向电场切换液晶显示器、连续焰火状排列液晶显示器、光学补偿弯曲排列型液晶显示器等液晶显示器所组成的群组其中之一。
49.如权利要求47所述的可透光的振动元件，其特征在于，该有机发光二极管显示器为主动矩阵式有机电激发光显示器、被动矩阵式有机电激发光显示器等有机发光二极管显示器所组成的群组其中之一。
50.如权利要求44所述的可透光的振动元件，其特征在于，该触控面板为电阻式触控面板、电容式触控面板、红外线式触控面板、光学式触控面板或超声波式触控面板其中之一。
51.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动驱动元件为集成电路形式、固件形式，软件形式，或可为主被动元件所组成的电子电路形式。
52.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该第一基板、该第二基板表面设置该导电子材料的方式为选自蒸镀、溅镀或电镀所组成的镀膜技术其中之一。
53.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动驱动元件为提升该振动元件的电压或电流，令可导电的一触控体在接触时产生触觉感知。
54.如权利要求53所述的可透光的振动元件，其特征在于，该触控体为人体的手或手指。
55.如权利要求31所述的可透光的振动元件，其特征在于，多个该振动元件排列组合为一振动模块。
56.如权利要求55所述的可透光的振动元件，其特征在于，该振动模块的多个该振动元件为矩阵式排列或阵列式排列。
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