TW201506698A - 觸控輸入裝置 - Google Patents

Abstract

本發明包含一種觸控輸入裝置，包含本體及感測模組。本體具有外表面，其中外表面包覆形成容置空間。感測模組設置於容置空間並包含感測單元及訊號運算單元。感測單元產生感測訊號。訊號運算單元根據感測訊號產生表面結果訊號以調整外表面之表面特性。

Description

觸控輸入裝置

本發明係關於一種觸控輸入裝置；具體而言，本發明係關於一種能夠改善書寫效率並提高握持舒適感之觸控輸入裝置。

在習知觸控輸入裝置中，大多使用手指進行觸控。舉例而言，觸控輸入裝置包含工業電腦、平板電腦、手持式通訊裝置、自動櫃員機、筆記型電腦、電子書或其他電子裝置。由於觸控係為直覺性操控方式，廣泛受到大眾使用。然而，隨著觸控面積縮小，控制觸控的程度也隨之提高。在實際情況中，手指無法進行非常精確的觸控，使得觸控輸入裝置難以精準地感測。

值得注意的是，研發人員嘗試透過觸控筆取代手指作觸控感測，可提高觸控精準度。舉例而言，部分手持式通訊裝置及平板電腦逐漸使用觸控筆取代手指觸控。在實際情況中，觸控筆係藉由觸控筆頭觸碰觸控面以感測觸控。具體而論，一支觸控筆可搭配不同的筆頭，其中各種筆頭包含不同之形狀，進而適用於特定功能。然而，使用者欲切換不同特定功能時，需手動更換筆頭。值得注意的是，使用者得使用額外的時間更換筆頭，且需要額外的空間存放閒置筆頭。換句話說，更換筆頭造成使用上的不便，容易降低操作效率。

此外，一般而言，觸控筆的筆身並非依照使用者的握持習慣量身訂做。換言之，筆身的形狀係為固定，無法 按照每個使用者的握持習慣改變。在實際應用中，使用者握持觸控筆時，需調整握持方式以適應筆身。具體而論，習知觸控筆無法智能性地提供較佳的握持舒適度。

有鑑於上述先前技術的問題，本發明提出一種能夠改善輸入效率並提高握持舒適度的觸控輸入裝置。

於另一方面，本發明提供一種能夠智能地變化筆頭之觸控輸入裝置，以改善輸入效率。

於一方面，本發明提供一種偵測握持程度之觸控輸入裝置，調整握持面之表面結構。

本發明之一方面在於提供一種觸控輸入裝置，包含本體及感測模組。在一實施例中，本體具有外表面，其中外表面包覆形成容置空間。此外，感測模組設置於容置空間並包含感測單元及訊號運算單元，其中感測單元產生感測訊號。在實際應用中，訊號運算單元根據感測訊號產生表面結果訊號以調整外表面之表面特性。

相較於先前技術，根據本發明之觸控輸入裝置係使用感測單元產生感測訊號，進而調整外表面之表面特性。在實際情況中，外表面包含筆頭表面及握持表面，表面特性包含形狀輪廓、表面硬度及摩擦係數。在一實施例中，觸控輸入裝置可根據顯示觸控面的表面結構變化筆頭表面，並根據握持表面的碰觸程度調整握持面，進而提高觸控輸入效率並增加握持舒適度。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

[本發明]

1‧‧‧觸控輸入裝置

10‧‧‧本體

20‧‧‧感測模組

30‧‧‧解碼模組

40‧‧‧顯示整合模組

100、100A‧‧‧外表面

110、110A‧‧‧觸控端面

111‧‧‧第一方向

120‧‧‧握持面

121‧‧‧握持區域

150‧‧‧容置空間

210‧‧‧感測單元

230‧‧‧訊號放大單元

240‧‧‧訊號運算單元

400、400A‧‧‧顯示觸控面

401‧‧‧觸控凸塊

500A~500H‧‧‧觸控端面

600A~600D‧‧‧外層

700‧‧‧特定角度

圖1係為本發明之觸控輸入裝置之實施例示意圖。

圖2係為觸控輸入裝置感測顯示觸控面之實施例示意圖。

圖3係為本發明之觸控輸入裝置之另一實施例示意圖。

圖4係為本發明之觸控端面之實施例示意圖。

圖5係為本發明之觸控端面之另一實施例示意圖。

圖6係為本發明之觸控輸入裝置之另一實施例示意圖。

圖7係為本發明之手指碰觸握持區域之實施例示意圖。

根據本發明之一具體實施例，提供一種觸控輸入裝置；具體而論，本發明之觸控輸入裝置包含觸控筆，可依照顯示觸控面之表面結構調整筆頭的表面特性。

請參照圖1，圖1係為本發明之觸控輸入裝置實施例示意圖。如圖1所示，觸控輸入裝置1包含本體10、感測模組20及解碼模組30，其中解碼模組30耦接感測模組20。在此實施例中，本體10具有外表面100，其中外表面100包覆形成容置空間150並包含觸控端面110及握持面120，且握持面120連接觸控端面110。在實際情況中，觸控端面110係為觸控輸入裝置1之觸控端，且握持面120係為使用者握持觸控輸入裝置1之表面區域。此外，感測模組20設置於容置空間150並包含感測單元210、訊號放大單元230及訊號運算單元240。

具體而論，感測單元210係產生感測訊號以調整外表面100之表面特性。需說明的是，感測單元210可藉由偵測表面結構、相對角度或碰觸程度以產生感測訊號，但不以此例為限。此外，感測訊號包含表面感測訊號、角度感測訊號及碰觸感測訊號。在一實施例中，感測單元210偵測顯示觸控面400之表面結構以產生感測訊號，且訊號運算單元230 可根據感測訊號進行運算。需說明的是，顯示觸控面400係為顯示整合模組40之觸控面及顯示面，且觸控輸入裝置1藉由觸控端面110觸控顯示整合模組40之顯示觸控面400以進行觸控。舉例而論，顯示整合模組40可以係為平板電腦、筆記型電腦、電子書或互動看板，並無特定之限制。

此外，訊號放大單元230耦接於表面感測單元210與訊號運算單元240之間，其中訊號放大單元230放大表面感測訊號並傳送表面感測訊號至訊號運算單元240。在實際應用中，訊號放大單元220係為放大器，能夠放大表面感測訊號之振幅以提升訊號強度。

值得注意的是，訊號運算單元240根據表面感測訊號產生表面結果訊號以調整外表面100之表面特性，其中表面特性包含形狀輪廓、表面硬度或其他表面特性。舉例而論，訊號運算單元240具有查找表(Lookup Table,LUT)，各表面感測訊號係對應表面結果訊號，使得訊號運算單元240能夠根據表面感測訊號之大小決定表面結果訊號。需說明的是，在其他實施例中，訊號運算單元可藉由其他邏輯運算處理以決定表面結果訊號，並不以此例為限。

需說明的是，訊號運算單元240係運算處理表面感測訊號以產生表面結果訊號並傳送表面結果訊號至解碼模組30，且解碼模組30接收表面結果訊號。此外，表面結果訊號包含變形訊號、表面硬度訊號或其他結果訊號。值得注意的是，解碼模組30根據表面結果訊號產生表面調整訊號以調整外表面之表面特性。

請參照圖2，圖2係為觸控輸入裝置感測顯示觸控面之實施例示意圖。如圖2(a)所示，顯示觸控面400A包含複數個觸控凸塊401。在實際情況中，觸控凸塊401之形狀係為半圓弧，但不以此為限。值得注意的是，如圖2(b)所示，當觸控輸入裝置1接近顯示觸控面400A，感測單元210偵測顯示觸控面400A之表面結構以產生變形訊號，且訊號運算單 元240根據變形訊號(表面結果訊號)調整觸控端面110之形狀輪廓。

如圖2所示，觸控端面110接觸或靠近顯示觸控面400，其中感測單元210耦接於觸控端面110以偵測顯示觸控面400之表面結構，且訊號運算單元240根據表面結果訊號調整觸控端面110之表面特性。在此實施例中，感測訊號包含表面感測訊號，且感測單元210偵測顯示觸控面400之表面結構以產生表面感測訊號。在實際情況中，感測單元210可以係為影像感測器，可偵測顯示觸控面400之表面結構以產生表面感測訊號，其中表面感測訊號可以係為立體影像訊號，但不以此為限。此外，感測單元210傳送表面感測訊號至訊號運算單元240，且訊號運算單元240根據表面感測訊號產生變形訊號。

需說明的是，訊號運算單元240係根據表面感測訊號計算立體影像於三軸向之座標數值，進而產生變形訊號。換言之，該變形訊號較佳係為三維座標值，且三維座標值分別係為顯示觸控面400之表面結構座落在X軸、Y軸及Z軸上之座標數值。

此外，解碼模組30係根據三軸向參數(變形訊號)計算相符之立體座標數值以產生表面調整訊號，進而調整觸控端面110為觸控端面110A。舉例而論，觸控端面110包含主動變形元件及被動變形元件，其中被動變形元件之材質可以係為可橈性電極材料、具彎曲性電極材料、韌性電極材料或其他變形之電極材料。在實際情況中，主動變形元件連接於被動變形元件，且主動變形元件接收表面調整訊號以帶動被動變形元件變化形狀。此外，在此實施例中，觸控端面110A係為內凹頂面，可以於觸控凸塊401上滑動，進而提高觸控輸入效率。換言之，變形後之觸控端面400A之形狀輪廓係相符於顯示觸控面400A之表面結構。進一步而論，由於觸控端面之形狀能夠相符於顯示觸控面400A，使得使用者能夠更直 覺地使用觸控輸入裝置1觸控於顯示觸控面400A。值得注意的是，使用者無須另行更換筆頭，能夠節省更換筆頭的時間，進而提高觸控輸入效率。在其他實施例中，感測單元210係為壓力回饋感測器，能夠實體接觸顯示觸控面400以偵測表面結構，進而調整觸控端面110之形狀輪廓。

此外，觸控端面110能夠依照顯示觸控面400之表面結構變形為其他相符形狀，並不以此例為限。具體而論，形狀輪廓包含平面、曲面或錐面，且觸控端面110可以係為圓錐面、內凹頂面、角面或其他形狀之表面。

請參照圖3，圖3係為本發明之觸控輸入裝置之另一實施例示意圖。在此實施例中，感測訊號包含角度感測訊號，且感測單元210偵測本體10與顯示觸控面400之相對角度以產生角度感測訊號。在實際情況中，感測單元210可以係為三軸加速度感測器(three-axis accelerometer)，能夠感測本體10相對顯示觸控面400之位置及角度。在此實施例中，感測單元210具有參考指向，能夠根據參考指向決定感測角度之方向，且感測單元210係根據參考指向以判斷本體10與顯示觸控面400之相對角度。需說明的是，觸控輸入裝置1於不同的角度可執行預設功能，其中預設功能包含收/發信件、顯示選單、省電模式、書寫模式。

如圖3所示，，感測單元210之參考指向係為第一方向111，且感測單元係沿著第一方向111決定特定角度之大小。值得注意的是，使用者可依照使用習慣修改參考指向之資訊，並不以此為限。舉例而論，本體10與顯示觸控面400夾有特定角度700。在此實施例中，感測單元210偵測本體10與顯示觸控面400之特定角度700以產生角度感測訊號，其中特定角度係為90度，但不以此為限。需說明的是，當特定角度為90度時，其對應之預設功能為書寫模式。在實際情況中，訊號運算單元240根據表面結果訊號調整觸控端面110之形狀輪廓為錐面，使得觸控端面110利於書寫於顯示觸控面400。 換言之，若觸控端面110之前為別的形狀(角面或其他形狀)，則會依照表面結果訊號變形為錐面。

請參照圖4及圖5；圖4係為本發明之觸控端面之實施例示意圖，圖5係為本發明之觸控端面之另一實施例示意圖。如圖4(A)、圖4(B)、圖4(C)及圖4(D)所示，觸控端面之形狀包含平面、曲面或錐面，其中觸控端面500A之形狀係為平面；觸控端面500B之形狀係為曲面；觸控端面500C之形狀係為錐面；且觸控端面500D之形狀係包含內凹之曲面。此外，觸控端面500A~500D之材質包含電極材料；當觸控端面靠近顯示觸控面400時，觸控端面可電性耦合於顯示觸控面400。換言之，由於觸控端面500A~500D之全部表面均為電極，而非某些角度才能觸控，故能夠達到全觸控面感測之功效。此外，由於觸控端面500A~500D係為電極，能夠電性耦合於顯示觸控面400以提供較佳之感測效能，有效解決感測不佳的問題。在實際應用中，觸控端面可依照表面結果訊號以調整為不同形狀輪廓，但不以此例為限。

請參照圖5，圖5係為本發明之觸控端之另一實施例示意圖。如圖5(A)、圖5(B)、圖5(C)及圖5(D)所示，觸控端面500E、觸控端500F、觸控端500G及觸控端500H之形狀分別係為平面、曲面、錐面及內凹曲面。值得注意的是，觸控端面500E~500H分別具有外層600A~600D，其中外層600A~600D係為非導電外層或導電外層。在實際情況中，外層600A~600D可以係為軟薄層，其材質包含塑膠或軟性導體，避免顯示觸控面400被刮傷。

此外，在一實施例中，感測訊號包含碰觸感測訊號，且感測單元210偵測外表面100之碰觸程度以產生碰觸感測訊號，且訊號運算單元240根據碰觸感測訊號產生碰觸結果訊號以調整外表面100之表面特性，其中表面特性包含摩擦係數或其他表面特性。

需說明的是，感測單元210係偵測握持面120之 碰觸程度以產生碰觸感測訊號，進而調整握持面120之表面特性。在實際情況中，握持面120可產生形狀、摩擦係數之變化。進一步而論，握持面120包含粗糙面、平滑面或曲面，但不以此為限。接下來，本發明藉由圖6及圖7之實施例說明其技術特徵及實際功效。

請參照圖6，圖6係為本發明之觸控輸入裝置之另一實施例示意圖。值得注意的是，握持面120包含複數個握持區域121。在實際情況中，感測單元210能夠偵測各握持區域121之碰觸程度以產生碰觸感測訊號，其中碰觸感測訊號包含感壓訊號、摩擦訊號或其他感測訊號。舉例而論，感測單元210可以係為壓力感測器、摩擦力感測器或其他接觸性感測器。此外，握持面120之材料較佳係為可橈性材料、具彎曲性材料、韌性材料或其他變形材料，可造成形變，但不以此為限。

請參照圖7，圖7係為本發明之手指碰觸握持區域之實施例示意圖。如圖7(a)所示，當使用者之手指碰觸握持面120之握持區域121時，感測單元210偵測各握持區域121之受壓程度以產生感壓訊號，且訊號運算單元240根據感壓訊號調整各該些握持區域121之形狀輪廓。如圖7(b)所示，手指按壓部分握持區域121，則感測單元210偵測該些握持區域121之受壓程度以產生感壓訊號至訊號運算單元240。此外，訊號運算單元240係根據感壓訊號計算受壓之該些握持區域121於三軸向之座標數值，進而產生變形訊號。換言之，該變形訊號較佳係為三維座標直，且三維座標值分別係為握持面120中受壓之該些握持區域121坐落在X軸、Y軸及Z軸上之座標數值。

此外，解碼模組30係根據三軸向參數(變形訊號)計算相符之立體座標數值以產生表面調整訊號，進而調整受壓之該些握持區域121之形狀輪廓。如圖7(b)所示，手指施壓於部分握持區域121，且該些握持區域能夠依照表面調整訊號 產生形變，以符合人體工學。需說明的是，握持面120包含主動變形元件及被動變形元件，其中被動變形元件之材質可以係為可橈性材料、具彎曲性材料、韌性材料或其他變形之電極材料。在實際情況中，主動變形元件連接於被動變形元件，且主動變形元件接收表面調整訊號以帶動被動變形元件變化形狀。在實際情況中，該些部分握持區域121依照表面調整訊號產生形變，能符合人體工學，進而提高握持舒適度。

在其他實施例中，表面結果訊號更包含摩擦訊號，且表面特性包含摩擦係數。當使用者之手指碰觸握持面120時，感測單元210偵測各握持區域121之碰觸程度以產生感測訊號，且訊號運算單元240產生摩擦訊號以調整各握持區域121之摩擦係數。在實際情況中，觸控輸入裝置1可藉由形成複數個微顆粒(micro particle)於握持面120上，進而提高該些握持區域121之摩擦係數，使得使用者更容易握持觸控輸入裝置1A。換句話說，握持面120藉由提高握持區域之摩擦係數以避免使用者握持觸控輸入裝置1時產生手滑，進而更容易操控觸控輸入裝置1。

相較於先前技術，根據本發明之觸控輸入裝置係使用感測單元產生感測訊號，進而調整外表面之表面特性。在實際情況中，外表面包含筆頭表面及握持表面，表面特性包含形狀輪廓、表面硬度及摩擦係數。在一實施例中，觸控輸入裝置可根據顯示觸控面的表面結構變化筆頭表面，並根據握持表面的碰觸程度調整握持面，進而提高觸控輸入效率並增加握持舒適度。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧觸控輸入裝置

10‧‧‧本體

20‧‧‧感測模組

30‧‧‧解碼模組

40‧‧‧顯示整合模組

100‧‧‧外表面

110‧‧‧觸控端面

120‧‧‧握持面

150‧‧‧容置空間

210‧‧‧感測單元

230‧‧‧訊號放大單元

240‧‧‧訊號運算單元

400‧‧‧顯示觸控面

Claims (13)

1. 一種觸控輸入裝置，包含：一本體，具有一外表面，其中該外表面包覆形成一容置空間；以及一感測模組，設置於該容置空間並包含：一感測單元，產生一感測訊號；以及一訊號運算單元，根據該感測訊號產生一表面結果訊號以調整該外表面之一表面特性。
2. 如請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該感測訊號包含一表面感測訊號，且該感測單元偵測一顯示觸控面之一表面結構以產生該表面感測訊號。
3. 如請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該感測訊號包含一角度感測訊號，且該感測單元偵測該本體與一顯示觸控面之相對角度以產生該角度感測訊號。
4. 如請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該感測訊號包含一碰觸感測訊號，且該感測單元偵測該外表面之一碰觸程度以產生該碰觸感測訊號，且該訊號運算單元根據該碰觸感測訊號產生一碰觸結果訊號以調整該外表面之該表面特性。
5. 如請求項4所述之觸控輸入裝置，其中該外表面包含：一觸控端面，接觸或靠近該顯示觸控面，其中該感測單元耦接於該觸控端面以偵測該顯示觸控面之該表面結構，且該訊號運算單元根據該表面結果訊號調整該觸控端面之該表面特性。
6. 如請求項5所述之觸控輸入裝置，其中該表面結果訊號包含一變形訊號，該表面特性包含一形狀輪廓；該訊號運算單元根據該表面結果訊號調整該觸控端面之該形狀輪廓。
7. 如請求項6所述之觸控輸入裝置，其中該形狀輪廓包含一平面、一曲面或一錐面。
8. 如請求項6所述之觸控輸入裝置，其中變形後之該觸控端面之該形狀輪廓係相符於該顯示觸控面之該表面結構。
9. 如請求項5所述之觸控輸入裝置，其中該外表面更包含：一握持面，連接該觸控端面，其中該感測單元耦接該握持面並偵測該握持面之該碰觸程度以產生該感測訊號以調整該握持面之該表面特性。
10. 如請求項9所述之觸控輸入裝置，其中該握持面包含複數個握持區域，且該表面結果訊號包含一摩擦訊號，該表面特性包含一摩擦係數；該感測單元偵測各握持區域之該碰觸程度以產生該感測訊號，且該訊號運算單元產生該摩擦訊號以調整各該些握持區域之該摩擦係數。
11. 如請求項9所述之觸控輸入裝置，其中該握持面包含一粗糙面、一平滑面或一曲面。
12. 如請求項1所述之觸控輸入裝置，進一步包含：一訊號放大單元，耦接於該感測單元與該訊號運算單元之間，其中該訊號放大單元放大該感測訊號並傳送該感測訊號至該訊號運算單元。
13. 如請求項1所述之觸控輸入裝置，進一步包含：一解碼模組，耦接該感測模組並接收該表面結果訊號，其中該解碼模組根據該表面結果訊號產生一表面調整訊號以調整該外表面之該表面特性。