TWI454977B

TWI454977B - 振動式觸控面板使用方式

Info

Publication number: TWI454977B
Application number: TW100101867A
Authority: TW
Inventors: Chin Yu Wang; Shih Yu Shen; Hon Ta Lau; Kun Ta Hsieh; Ying Ray Li; ying zong Li
Original assignee: Univ Cheng Shiu
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2014-10-01
Also published as: TW201232345A

Description

振動式觸控面板使用方式

本發明係有關於一種振動式觸控面板使用方式，尤指一種藉由接收振動訊號，以準確尋找到敲擊點座標的觸控面板使用方式。

按，隨著科技的發展，許多便利人們生活的產品被研發出來，其中，觸控面板便是其中最新的電腦輸入技術，人們只要用手指輕輕地指碰電腦螢幕上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當、便利。

現有觸控面板為了因應不同的產品需求，而發展出電阻式或電容式等驅動方式，電阻式觸控面板的驅動原理是用電壓降的方式來找座標軸，X軸和Y軸各由一對0~5V的電壓來驅動，當電阻式觸控面板被使用者手指或觸控筆接觸到的時候，由於迴路被導通，而會產生電壓降，再由主機處理器算出電壓降所佔的比例以算出座標軸，另電容式觸控面板則是將使用者假設為導電體，當使用者觸摸觸控面板時，使用者手指將會吸收走觸控面板表面一個很小的電流，主機處理器即可依此計算出觸摸點的位置。

然，電阻式觸控面板當面板表面被刮傷時，便會容易形成斷路，而造成電阻式觸控面板無法動作的缺失，另電容式觸控面板則會受到溫度、溼度、使用者手指溼潤程度等影響，而影響計算出觸摸點座標的穩定性。

緣是，本發明人有鑑於現有電阻式及電容式觸控面板各有其容易受外在因素影響而無法使用或難以準確計算出觸摸點座標的缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，針對現有觸控面板結構及觸摸點座標的計算作更新的研發改良，而研創出本發明。

本發明係有關於一種振動式觸控面板使用方式，其主要目的係為了提供一種可以藉由接收振動訊號，準確尋找出敲擊點座標的觸控面板使用方式。

為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下技術，該振動式觸控面板，係包含：一面板主體(1)，乃設有一基板(11)，並於該基板(11)端緣處組設壓電感測器(12)，再於每一壓電感測器(12)雙極分別組接有訊號線(13)，並於壓電感測器(12)及訊號線(13)上包覆絕緣層(15)；一放大器(2)，乃與壓電感測器(12)組接之訊號線(13)另端相接設；一處理器(3)，係與放大器(2)相連結，並於處理器(3)內載有振動源座標演算程式。

藉此，當面板主體上受到敲擊，而產生振動訊號時，壓電感測器係會將此振動訊號予以接收，並將此振動訊號傳送至放大器，再由放大器將此振動訊號傳輸至處理器，以由處理器內設程式進行運算，準確尋找到敲擊點座標。

由於本發明係利用接收振動訊號為尋找座標的搜尋機制，因此，即使觸控面板表面遭受刮傷，亦不會如電阻式觸控面板影響其偵測觸摸點座標的準確性，此外，亦不會有電容式觸控面板會受到溫度、溼度、使用者手指溼潤度等因素，影響其尋找出觸摸點座標的穩定性，故本發明能夠達到於惡劣的條件環境下實施仍準確達到搜尋到敲擊點座標的實用效益。

而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖所示，為本發明之振動式觸控面板使用方式，該振動式觸控面板係包含面板主體(1)、放大器(2)及處理器(3)；其中：該面板主體(1)，請一併參閱第二圖所示，係主要設有一方形玻璃基板(11)，並於該方形基板(11)四端緣各組設有一聚偏二氟乙烯〔PVDF〕壓電感測器(12)，該四個壓電感測器(12)由左至右、由上至下分別為第一壓電感測器(121)、第二壓電感測器(122)、第三壓電感測器(123)及第四壓電感測器(124)，再於每一壓電感測器(12)雙極分別組接有訊號線(13)之裸線端(131)，而該訊號線(13)之裸線端(131)與壓電感測器(12)間係以導電片(14)相連結，該導電片(14)可為鋁箔紙，復於壓電感測器(12)、導電片(14)及訊號線(13)之裸線端(131)上包覆絕緣層(15)，該絕緣層(15)可為泡棉；該放大器(2)，為多通道儲存式放大器，係與面板主體(1)之四顆壓電感測器(12)所組接之訊號線(13)另端相接設，以擷取壓電感測器(12)所感測之振動訊號；該處理器(3)，係與放大器(2)相連結，並於處理器(3)載有振動源座標演算程式，其步驟包含如下，請參閱第三圖所示：

A.讀取壓電感測器(12)振動訊號：由放大器(2)將四顆壓電感測器(12)的正波到達時間擷取下來，以作為振動源的判讀資料；

B.讀入起始時間，T ₁ 、T ₂ 、T ₃ 、T ₄ ：T ×V =D ；其中：T ：時間；V ：速度(波速)；D ：距離；由四顆壓電感測器(12)可以取得四個起始感測時間T ₁ 、T ₂ 、T ₃ 、T ₄ ，其運算式如下：T ₁ ×V =D ₁ ；T ₂ ×V =D ₂ ；T ₃ ×V =D ₃ ；T ₄ ×V =D ₄ ；令是以，又，將上式同除V 可得：其中，經實驗獲得敲擊玻璃基板(11)的平均速度(波速)V =2.7km /s 。

C.振動源座標演算，請參閱第四圖所示：

節點1.將面板主體(1)等分成25格，由左至右、由上至下分別編以序號【如第五圖所示】，第13格位置係在面板主體(1)正中心，請一併參閱第六圖所示，若振動源為第13格，則四顆壓電感測器(12)接收到T ₁ 、T ₂ 、T ₃ 、T ₄ 訊號的時間差會在一定時間內，若不是則到節點2；

節點2.請一併參閱第七圖所示，判斷振動源落在哪一條軸線上，將面板主體(1)分為A軸、B軸、C軸、D軸，該A軸及C軸為方形面板主體(1)的二對角線，另B軸與D軸則分別為面板主體(1)縱向及橫向的中間線，振動源若是落在A軸上，則第二壓電感測器(122)和第三壓電感測器(123)接收的訊號的時間極為相近；若是落在B軸上，第一壓電感測器(121)和第二壓電感測器(122)接收到訊號的時間會相近，第三壓電感測器(123)及第四壓電感測器(124)接收到訊號的時間會相近；若是落在C軸上，第一壓電感測器(121)和第四壓電感測器(124)接收到的時間會相近；若是落在D軸上，第一壓電感測器(121)和第三壓電感測器(123)接收到訊號的時間會相近，第二壓電感測器(122)和第四壓電感測器(124)接收到訊號的時間會相近；

節點3.則是在將A軸分成上半部及下半部，振動源落在A軸的上半部時，第一壓電感測器(121)接收到訊號的時間會比第四壓電感測器(124)來的快，下半部則反之；

節點4.則是將B軸分為上、下半部，振動源落在上半部時，第一壓電感測器(121)接收到的時間會比第三壓電感測器(123)接收到的時間來的快，落在下半部時則反之；

節點5.是將C軸分為上、下半部，振動源落在上半部時，第二壓電感測器(122)接收到的時間會比第三壓電感測器(123)的時間來的快，落在下半部時則反之；

節點6.是將D軸分為上下半部，振動源落在上半部時，第一壓電感測器(121)接收到的時間會比第二壓電感測器(122)的時間來的快，落在下半部時則反之。

節點7.係判斷振動源在四個軸線以外的位置，是利用四顆壓電感測器(12)接收到的時間快慢做位置區分，若第一壓電感測器(121)最快收到訊號，則表示振動源落在第二象限非軸線上的位置；若第二壓電感測器(122)最快收到訊號，表示振動源落在第一象限非軸線上的位置；若是第三壓電感測器(123)最快收到訊號，表示振動源落在第三象限非軸線上的位置；若是第四壓電感測器(124)最快收到訊號，表示振動源落在第四象限非軸線上的位置；

節點8.係將振動源落在A軸上的兩個位置做最後的區分，當第四壓電感測器(124)和第一壓電感測器(121)相減大於140時，敲擊位置則為第1格，反之則為第7格；

節點9.係將振動源落在A軸下的兩個位置做最後的區分，當第四壓電感測器(124)和第一壓電感測器(121)相減小於180時，敲擊位置則為第19格，反之則為第25格；

節點10.是將振動源落在B軸上的兩個位置做最後的區分，當第四壓電感測器(124)和第一壓電感測器(121)相減大於55時，敲擊位置則為第3格，反之則為第8格；

節點11.是將振動源落在B軸下的兩個位置做最後的區分，當第四壓電感測器(124)和第一壓電感測器(121)相減小於50時，敲擊位置則為第18格，反之則為第23格；

節點12.是將振動源落在C軸上的兩個位置做最後的區分，當第三壓電感測器(123)和第二壓電感測器(122)相減大於165時，敲擊位置則為第5格，反之則為第9格；

節點13.是將振動源落在C軸下的兩個位置做最後的區分，當第三壓電感測器(123)和第二壓電感測器(122)相減小於150時，敲擊位置則為第17格，反之則為第21格；

節點14.是將振動源落在D軸上的兩個位置做最後的區分，當第四壓電感測器(124)和第一壓電感測器(121)相減大於75時，敲擊位置則為第11格，反之則為第12格；

節點15.是將振動源落在D軸下的兩個位置做最後的區分，當第四壓電感測器(124)和第一壓電感測器(121)相減大於160時，敲擊位置則為第14格，反之則為第15格；

節點16.是判斷振動源是落在第2格或第6格的位置上，落在第2格的位置上時，第二壓電感測器(122)將會第二個接收到訊號，而落在位置第6格時，第三壓電感測器(123)則會是第二個接收到訊號；

節點17.是判斷振動源是落在第4格或第10格的位置上，落在第4格的位置上時，第一壓電感測器(121)將會第二個接收到訊號，而落在位置第10格時，第四壓電感測器(124)則會是第二個接收到訊號；

節點18.是判斷振動源是落在第16格或第22 格的位置上，落在第16格的位置上時，第一壓電感測器(121)將會第二個接收到訊號，而落在位置第22格時，第四壓電感測器(124)則會是第二個接收到訊號；

節點19.是判斷振動源是落在第20格或第24格的位置上，落在第20格的位置上時，第二壓電感測器(122)將會第二個接收到訊號，而落在位置第24格時，第三壓電感測器(123)則會是第二個接收到訊號；

D.完成振動源位置判斷：據此，本發明於玻璃基板(11)四端緣設有由材質薄且柔韌具高強度、高頻率響應特性的聚偏二氟乙烯〔PVDF〕壓電材料製成之壓電感測器(12)即可接收到敲擊於玻璃基板(11)上的振動訊號，進而經由放大器(2)將接收到的振動訊號傳送至處理器(3)，再由處理器(3)內設程式進行運算，以準確尋找到敲擊點的座標，如此，即使觸控面板表面遭受刮傷，亦不會如電阻式觸控面板影響其偵測觸摸點座標的準確性，此外，由於係以接收振動訊號為尋找座標的搜尋機制，因此，亦不會有電容式觸控面板會受到溫度、溼度、使用者手指溼潤度等因素，影響其尋找出觸摸點座標的穩定性，故本發明相較於現有的電阻式觸控面板及電容式觸控面板係更能於惡劣的條件下仍準確達到搜尋到敲擊點座標的實質效益，並且在製作上更為簡便更節省成本，於此，係為觸控面板設計提出一新的里程埤。

由於本發明之面板僅主要由玻璃基板(11)及設於玻璃基板(11)四端緣之壓電感測器(12)所組成，故其厚度設計上更加微薄，可以更良好應用於日漸輕薄化需求的手機及筆記型電腦之使用，並且由於其係採振動搜尋座標的方式，因此，可以藉由此特性研發出更多使用方向，如：於處理器(3)內寫入射擊遊戲程式，將鍵盤當作射擊的標靶，擷取振動訊號，判別射擊位置，而發展出另種互動式電玩遊戲等，故前述之實施例並非限定本發明之實施領域，任何適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

由上述結構及實施方式可知，本發明係具有如下優點：

1.本發明之振動式觸控面板使用方式主要係利用接收敲擊於觸控面板表面之振動訊號，以尋找出敲擊點座標，依此設計，即使觸控面板表面刮傷磨損亦不會影響其搜尋出敲擊點座標的準確性，相較於電阻式觸控面板於觸控面板表面遭受刮傷後，便影響其偵測觸摸點座標準確性的缺失，本發明係更能於惡劣的條件環境下使用，更具實用性者。

2.本發明之振動式觸控面板使用方式主要係利用接收敲擊於觸控面板表面之振動訊號，以尋找出敲擊點座標，因此，不會受到溫度、溼度等因素的影響，相較於電容式觸控面板容易受到溫度、溼度的變化，即失去搜尋觸摸點座標準確性而言，本發明係更能於惡劣的條件環境下使用，更具實用效益。

3.本發明之振動式觸控面板使用方式主要係於玻璃基板四端緣設具壓電感測器，再使壓電感測器組接放大器及處理器，故其製作構造極為簡便，相較於現有的電阻式觸控面板及電容式觸控面板之複雜設計，於成本上更能大幅節省者。

4.本發明之振動式觸控面板使用方式主要係於玻璃基板四端緣設具壓電感測器，再使壓電感測器組接放大器及處理器所構成，故其結構設計簡便，可以有效薄型化，故更能因應配合手機及筆記型電腦等越趨輕薄化之時代潮流所需者。

5.本發明之振動式觸控面板使用方式由於係利用接收敲擊於觸控面板表面之振動訊號，以尋找出敲擊點座標，依此特性係可研發出更多使用範疇，而為各個技術領域導入更佳的作業節點。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

(1)‧‧‧面板主體

(11)‧‧‧基板

(12)‧‧‧壓電感測器

(121)‧‧‧第一壓電感測器

(122)‧‧‧第二壓電感測器

(123)‧‧‧第三壓電感測器

(124)‧‧‧第四壓電感測器

(13)‧‧‧訊號線

(131)‧‧‧裸線端

(14)‧‧‧導電片

(15)‧‧‧絕緣層

(2)‧‧‧放大器

(3)‧‧‧處理器

第一圖：本發明之整體架構圖

第二圖：本發明之面板主體剖視圖

第三圖：本發明之流程圖

第四圖：本發明之演算法架構圖

第五圖：本發明之鍵盤示意圖

第六圖：本發明之振動源示意圖

第七圖：本發明之軸線示意圖