201017491 九、發明說明： '【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種裝置，特別是指一種觸控裝置。 【先前技術】 觸控式螢幕（Touch Screen)自問世以來，藉由其可將勞 幕與輸入媒介（鍵盤、按鈕、滑鼠等）整合為一的優勢，以及 優秀的使用者互動性與視覺回饋性，使觸控式螢幕已成為 相當受歡迎的一種圖像式使用者介面（Graphical User 鲁 Interface, GUI)，並被廣泛地應用於手機、pDA，高階遙控 器等行動裝置上。 由於觸控式螢幕是藉由使用者觸碰該螢幕上的相對應 位置來取得指令，因此’後端之處理器必需能夠有效地判 斷使用者於該螢幕上之觸碰位置，才能夠進行相對應之反 應，有鑑於此，習知的觸控式螢幕，多是藉由複數規則行 列設置於一顯示螢幕下的壓力感測元件，以配合該螢幕上 戶斤顯示的圖樣’讓使用者在看到顯示於該榮幕上的圖樣， ❿ 並對該圖樣位於該顯示螢幕上之特定位置進行按壓時，位 於該顯示螢幕特定位置下方的相對應壓力感測元件即會偵 測到使用者按壓時所產生的壓力，進而通知後端的處理器 相對應之圖樣已被使用者選擇’使該處理器可進行相對應 之動作。 一但是’現今的行動裝置的製造業者多是傾向於設計具 有幸工帛在旦小等特性的產品，以增加其攜帶時的方便 14因此如要將具有複數遷力感測元件配置於顯示榮幕 5 201017491 下方，勢必會増加行動纟置的整鱧厚度及重量，在尺寸及 重量的設計上即會相對受到限制。 另外’目前之觸控式螢幕除了藉由螢幕自身來與使用 者進行觸點輸入確認的互動外，並無法如一般的鍵盤或按 鈕般，能讓使用者很有效的感覺到輸入（觸點）動作已完成， 進而造成使用者操作上的不便，因此，如何使觸控式勞幕 具有實體觸覺互動之功能’以達到更人性化的操作方式， 也是一個值得努力的方向。 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種利用壓電元件來 進行使用者接觸位置計算的觸控裝置。 於是，本發明之觸控裝置，是供一使用者進行觸控式 操作，該觸控裝置包含：一基座、一接觸單元，及一控制 單元。 該接觸單元具有複數相間隔地設置於該基座上的壓電 元件，以及一設置於該等壓電元件上的接觸面板，該等壓 電元件是與該接觸面板之周緣相連接，當使用者按壓該接 觸面板時即會連動其對該等壓電元件形成壓迫，而每一壓 電元件在受到壓迫後即會產生相對應比例之電壓值並輸出 0 該控制單元是與該接觸單元之壓電元件電連接，並偵 測每一壓電元件所產生之電壓值，以藉由每一壓電元件所 產生之電壓值大小來推算出該使用者於該接觸面板上之按 壓位置。 201017491 本發明之功效在於，利用該接觸單元之壓電元件連接 於該接觸面板，使使用者觸碰該接觸面板時，其產生之壓 力可傳遞至該等壓電元件使其產生電壓’再利用該控制單 元偵測每一壓電元件因壓力而產生之電壓值大小，以藉此 推算出該使用者觸碰於該接觸面板上的相對位置。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之八個較佳實施例的詳細說明中，將可 Φ 清楚的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明中’類似的元件是以相同的編號來表示。 參閱圖1、2,本發明觸控裝置之第一較佳實施例，是 供一使用者進行觸控式操作，該觸控裝置包含：一基座1、 一接觸單元2、一控制單元4,及一顯示螢幕5。 該接觸單元2具有四個相間隔地設置於該基座！上的 壓電元件21 ’以及一設置於該等壓電元件21上的接觸面板 ® 22,該接觸面板22具有一與該等壓電元件21相連接的第 一表面221 ’以及一相反於該第一表面221並供該使用者按 壓的第二表面222,且該等壓電元件21是與該第一表面 221之周緣相連接，當使用者按壓該第二表面222時即會連 動該第一表面221與該基座1相配合地對該等壓電元件21 形成壓迫，而每一壓電元件21在受到壓迫後即會產生相對 應比例之電壓值並輸出。在本實施例中，該接觸面板22為 一透明之矩形膠片，該等壓電元件21為壓電陶瓷片，而此 7 201017491 類之壓電陶瓷片可因施予電壓之大小與極性而產生相對應 程度及方向的形變，或是依據其壓迫或拉伸之程度或方向 而產生相對應大小與極性的電壓值輸出。 該控制單元4是與該接觸單元2之壓電元件21電連接 ，並偵測該等壓電元件21所產生之電壓值，以推算出該使 用者於該接觸面板22之第二表面222上之按壓位置。 該顯示螢幕5是設置於該基座丨上並與該控制單元4 電連接，並位於該接觸面板22之正下方，且該顯示螢幕5 之顯示面是面向於該接觸單元2之接觸面板22的第二表面 222,再配合該接觸面板22是呈透明狀之態樣，以供使用 者可透過該接觸面板22而相職示螢幕$賴示之物件 ’並在需要時進行馳操作。在本實施财，該顯示登幕5 為-般之TFIVLCD榮幕，但也可為其他等效之薄型螢幕， 端視實際實施時的設計考量而定，在此並不加以設限。 當使用者看到該顯示螢幕5上所顯示的觸控提示後， 即會想要以手# 1G〇或以觸控筆觸點該顯示螢幕5上之觸 控提示’但是，手# i⑼或觸點筆所真正接觸的是位於該 顯不螢幕5相對上方之接觸面板22之第二表面222上一對 應該顯示勞幕5的位置上’此時，使用者之手請或觸 控筆於該第二表面222上所施予的力量即會傳送至連接於 該接觸面板22之第-表面221周緣的該等㈣元件^上 ，造成該轉電元件21形變並產生相對應幅度的電壓輸出 ，再藉由該控制單元4來對上述之各壓電Μ 21的電壓輸 出值大小進行整合計算’以藉此推算出該使用者於該接觸 201017491 面板22之第二表面222上的觸點位置，再判斷該位置相對 應於該顯示螢幕5上所顯示之觸控提示為何，以執行相對 應之動作。 配合參閱圖2、3,為本實施例之觸點位置判斷之方法 由於該接觸面板22為矩形，當使用者不是按壓於該接觸 面板22之第二表面222的幾何中心時（例如按壓於A點）， 其施予該接觸面板22上之力量即不會平均，因此，連接於 該接觸面板22之第一表面221上的各個壓電元件21即會 • 因力量分佈不平均而產生不同程度的形變量，進而產生不 同之電壓輸出大小，而該控制單元4即可藉由比較每一壓 電元件21之電壓輸出大小而推算出使用者在該接觸面板22 之第二表面222上的觸點位置。 舉例說明’當使用者是觸點於圖3所示之A點上時， 該壓電元件21A〜21D即會因觸點位置所產生的力量分佈而 分別產生3、2、2、i等級的電壓輸出，在此要注意的是， 上述之數值僅為示意用之相對大小比較值，並非壓電元件 ❹ 21A〜21D所實際產生的電壓值。 至於如何該對控制單元4進行軟體程式編輯，以達到 上述之偵測及資料運算模式，應為所屬技術領域中具有通 常知識者所能夠了解並實施的，在此即不加以贅述。 如圖4、5所示，本發明觸控裝置之第二較佳實施例， 大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅士， 其中不相同之處在於：該觸控裝置更包含一回饋單元3,且 該接觸單元2之接觸面板22是由可撓性透明踢片所製成， 9 201017491 該回館單7G 3具有-與該控制單元4電連接的壓電致動器 31(圖中未顯示出電連接手段），並貼附於該接觸單元2之接 觸面板22的第-表面221上，且該控制單元4在計算出使 用者於該接觸面板22之第二表面222上之按壓位置後，即 會發出-電壓訊號至該等壓電致動器31使其產生振蘆形變 ’並連動該接觸面板22產生相對應之振蘆形變。在本實施 例中’該壓電致動器31為麼電薄膜。 本實施例之目的在於，當該接觸面板22受到該等壓電 致動器31之連動而相對形變時，即會連動將該接觸面板η ◎ 之第二表Φ 222隨之振蘯，以讓使用者之手指或觸點筆在 觸點後感受到一股振盪回饋力量，並藉此觸感式的回饋互 動方式來與使用者進行裝置已收到觸點輸 入確認，進而達 到習知觸控式螢幕最缺乏之”觸感式輸入確認，，的互動功能。 如圖6、7所示，本發明觸控裝置之第三較佳實施例， 大致上是與該第二較佳實施例相同，相同之處不再贅言， 其中不相同之處在於：該回饋單元3具有一壓電致動器31 ，及一連接件32，該壓電致動器31是與該接觸面板22相 © 間隔且面向該接觸面板22之第一表面221地設置於該基座 1上，而該連接件32是與該壓電致動器31以及該接觸面板 22之第一表面221相連接。當該控制單元4在計算出使用 者於該接觸面板22上之按壓位置後，即會發出一電壓訊號 至該壓電致動器31使其產生振盪形變，並藉由該連接件32 連動該接觸面板22產生振盪形變。 藉由本實施例之機構設計，同樣能夠讓使用者在觸點 10 201017491 後在該接觸面板22上感受到一股震動回饋力量，並藉此觸 感式的回饋互動方式來與使用者進行裝置已收到觸點輸入 確認，進而達到習知觸控式螢幕最缺乏之觸感式輸入確認 的互動功能。 本發明觸控裝置之第四較佳實施例，大致上是與該第 三較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處 在於：該控制單元4是與一外界音源（圖未示）電連接，進而 可依據該外界音源控制該回饋單元3之壓電致動器31產生 特定頻率之振盪，以連動該接觸面板22振盪以產生特定頻 率之音波輸出，進而使本實施例可如同一平面喇叭般作用 〇 在此要注意的是，當該等壓電致動器31是被當作一平 面喇°八使用時，即不會同時兼具觸感回饋之功能。 如圖8所示’本發明觸控裝置之第五較佳實施例，大 致上疋與該第一較佳實施例相同’相同之處不再資古，其 中不相同之處在於：該控制單元4在計算出使用者於該接 • 觸面板22上之按壓位置後，即會發出一電壓訊號至該等壓 電元件21使其產生振盪形變’進而連動該接觸面板22之 第一表面221使該接觸面板22隨之震動，以讓使用者感到 一股震動回饋。 藉由本實施例之設計’該等壓電元件21即可在配合債 測觸點位置外，也可作為觸感式回饋的驅動機構，使本實 施例不需搭配壓電致動器31來進行回饋驅動，進而減少整 體裝置的實體構件數量’有助於更進一步降低裝置之整體 11 201017491 重量與尺寸。 如圖9你· ； . „ 5， ，本發明觸控裝置之第六較佳實施例，大 與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其 同之處在於·該等壓電元件21是與該接觸面板22 之第二表s 222 之周緣相連接’當使用者按壓該第二表面 等壓即會連動該第一表面221與該基座 1相配合地對該 姑认電兀件21形成壓迫或拉伸，並產生相對應比例之電壓 值輸出，進而提供實際實施時的另一種配置方式。 如圖10所示’本發明觸控裝置之第七較佳實施例，大 致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其 中不相同之處在於：該等壓電元件21是與該接觸面板22 之厚度方向的側面223相連接，當使用者按麼該接觸面板 22時即會連動其厚度方向的側面223，並與該基座1相配 合地對該等壓電元件21形成壓迫或拉伸，並產生相對應比 例之電壓值輸出’進而提供實際實施時的另一種配置方式 〇 如圖11所示，本發明觸控裝置之第八較佳實施例，大◎ 致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其 中不相同之處在於：該接觸面板22之厚度方向的側面223 上形成有-㈣224’且該等壓電料21是相間隔地彼入 連接於該被槽224 Μ ’當使用者按壓該接觸面板22時即會 連動該嵌槽224,並與該基座丨相配合地對該等壓電元件 21形成壓迫或拉伸，並產生相對應比例之電壓值輸出，進 而提供實際實施時的另一種配置方式。 12 201017491 歸納上述’本發明之觸控裝置，利用該等設於該接觸 面板22之周緣的壓電元件21，以配合使用者接觸該第二表 面222之特定位置上所產生的力量分佈來使該等壓電元件 21產生相對應之電壓值輸出，再藉由該控制單元4偵測該 等壓電元件21之電壓輸出以推算出該使用者於該第二表面 222上的觸點位置，此外，本發明也可藉由該等壓電元件 21或配合該回饋單元3來達到觸感式回饋的功效，或是配 合該回饋單元3作為平面制B八用，故確實能達到本發明之 目的。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一俯視圖，說明本發明觸控裝置之第一較佳實 施例的俯視狀態； 圖2是一剖視圖，說明該第一較佳實施例的剖視狀態 圖3是一示意圖，說明在該第一較佳實施例之接觸面 板上的一觸點位置A; 圖4是一剖視圖’說明本發明觸控裝置之第二較佳實 施例的剖視狀態； 圖5是一剖視圖’說明該第二較佳實施例之一回饋單 元變形的狀態； 13 201017491 圖6是一剖視圖’說明本發明觸控裝置之第三較佳實 施例之剖視狀態； 圖7是一剖視圖，說明該第三較佳實施例之一回饋單 元變形的狀態； 圖8是一剖視圖，說明本發明觸控裝置之第五較佳實 施例之壓電元件變形並推抵一接觸面板的狀態； 圖9是一剖視圖’說明本發明觸控裝置之第六較佳實 施例的刳視狀態； 圖10是一剖視圖’說明本發明觸控裝置之第七較佳實 ❿ 施例的剖視狀態；及 圖11是一剖視圖，說明本發明觸控裝置之第八較佳實 施例的剖視狀態。 14 201017491 【主要元件符號說明】 1 ···. ......基座 223… …·側面 2 ···· ……接觸單元 224… …·嵌槽 21.·. ……壓電元件 3…… •…回饋單元 21A。 -D···壓電元件 31 ···.. …·壓電致動器 22··· ……接觸面板 4…… •…控制單元 221 · ......第 表面 5…… •…顯示螢幕 222 · ......第一表面 100… •…手指
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