触控装置及触控装置的操作方法与流程

本发明是有关于一种触控装置，特别是一种能够透过振动侦测触控式件的触控装置。

背景技术：

在现有技术中，触控装置主要分为电容式触控装置或电阻式触控装置，其主要是透过当面板被触控时，其内部电容或电阻的改变情况来判断是否有触控事件发生。然而不论是电容式触控装置或电阻式触控装置，为了能够有效侦测其电容或电阻的改变，都必须采用非金属材料来制作触控面板，因此在设计及应用领域上都受到了相当的限制。

举例来说，在许多工控应用或医疗场所中，为避免设备破碎造成安全上疑虑，会优先使用坚固且延展性较佳的材料，例如金属材料，而避免直接使用一般常见的玻璃触控面板。此外，倘若触控面板沾附到环境中的水或其他液体，也可能导致电容或电阻的改变，进而造成触控装置误判的状况，因此在使用上也有所限制。

技术实现要素：

本发明的一实施例提供一种触控装置，触控装置包括盖板、第一压电组件第二压电组件及控制电路。

盖板具有第一表面及第二表面。第一压电组件设置在盖板的第二表面，具有第一电极及第二电极。第一压电组件的第一电极及第二电极是设置在第一压电组件的两个相对面。第二压电组件相邻于第一压电组件，具有第一电极及第二电极，第二压电组件的第一电极及第二电极是设置在第二压电组件的两个相对面。控制电路耦接于第一压电组件及第二压电组件。控制电路可输出第一感测电压信号至第一压电组件的第一电极及第二电极以使第一压电组件产生振动，可接收第二压电组件的第一电极及第二电极所传来的第二感测电压信号，并可根据第二感测电压信号判断盖板的第一表面是否有按压事件产生。第一感测电压信号具有使第一压电组件产生最大振动效果的特定频率。

本发明的另一实施例提供一种触控装置的操作方法。触控装置包括盖板、第一压电组件及第二压电组件，盖板具有第一表面及第二表面，第一压电组件设置在盖板的第二表面，第二压电组件相邻于第一压电组件。

触控装置的操作方法包括输出第一感测电压信号至第一压电组件以使第一压电组件产生振动，接收第二压电组件所传来的第二感测电压信号，及当第二感测电压信号的能量值小于预定值时，判断盖板的第一表面有按压事件产生。其中第一感测电压信号具有使第一压电组件产生最大振动效果的特定频率。

附图说明

图1为本发明一实施例的触控装置的示意图。

图2为图1的触控装置的部分结构图。

图3为图1的触控装置的操作方法的流程图。

图4为执行频率扫描功能的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100触控装置

110盖板

110a、110b表面

120第一压电组件

130第二压电组件

120p1、120p2、130p1、130p2电极

140控制电路

150第一黏着层

160第二黏着层

sigs1第一感测电压信号

sigs2第二感测电压信号

200方法

s210至s240步骤

s242、s244子步骤

具体实施方式

图1为本发明一实施例的触控装置100的示意图。触控装置100包括盖板110、第一压电组件120、第二压电组件130及控制电路140。

盖板110具有第一表面110a及第二表面110b。在本发明的部分实施例中盖板110可例如但不限于为金属材质。

第一压电组件120可设置在盖板110的第二表面110b，且第一压电组件120可具有第一电极120p1及第二电极120p2。第一压电组件120的第一电极120p1及第二电极120p2可设置在第一压电组件120的两个相对面。

第二压电组件130相邻于第一压电组件110，第二压电组件130可具有第一电极130p1及第二电极130p2。第二压电组件130的第一电极130p1及第二电极130p2可设置在第二压电组件130的两个相对面。

控制电路140耦接于第一压电组件120及第二压电组件130。控制电路140可输出第一感测电压信号sigs1至第一压电组件120的第一电极120p1及第二电极120p2。根据压电材料的特性，第一压电组件120在接收到外部交流电压信号时，会持续形变而产生振动。在本发明的部分实施例中，为避免人耳听见造成困扰，第一压电组件120在接收到第一感测电压信号sigs1时所产生的振动频率可限制在超音波的频率范围内，在此情况下，第一压电组件120即可视为能够产生振动的超音波源。

由于第二压电组件130会设置在邻近于第一压电组件120的所在位置，因此当第一压电组件120产生振动时，其所发出的超音波的能量会传递至第二压电组件130。在图1中，第一压电组件120及第二压电组件130中的压电材料可设计为较扁平的形状，此时超音波的能量主要会沿着垂直扁平面的方向传递，亦即垂直于盖板110第一表面110a的方向传递，因此可将第一压电组件120与第二压电组件130相迭，并使第一压电组件120设置在第二压电组件130与盖板110之间，使得第二压电组件130能够接收到大部分的超音波能量。然而本发明并不以此设置方式为限，在本发明的其他实施例中，第一压电组件120与第二压电组件130也可能依照触控装置100的实际使用情境而改以其他方式设置。

此外，当第一压电组件120所产生的超音波传递到盖板110的第一表面110a时，由于盖板110的第一表面110a的外侧为空气，且空气的音阻值小于盖板110，因此在盖板110的第一表面110a并未被其他物体所遮盖或碰触的情况下，超音波会在盖板110与空气的交界处发生全反射，而第二压电组件130也会接收到经过全反射的超音波能量，并进而转为电压信号。

然而，若盖板110的第一表面110a被其他物体所遮盖或碰触，例如当使用者以手指碰触时，则因为手指的音阻值较高，因此超音波会在盖板110与外侧物体的交界处有部分反射且有部分入射，因此第二压电组件130所接收到经反射的超音波能量就会较盖板110的第一表面110a没有被碰触时来得小，其所对应产生的电压信号也会较小。

也就是说，在接收到第一压电组件120所产生的超音波后，第二压电组件130所产生的第二感测电压信号sigs2大小会与外界有无物体碰触或遮盖有关。当盖板110的外侧没有物体碰触或遮盖时，第二压电组件130所产生的第二感测电压信号sigs2会具有较大的能量值，而当盖板110的外侧有物体碰触或遮盖时，第二压电组件130所产生的第二感测电压信号sigs2会具有较小的能量。

因此，控制电路140可接收第二压电组件130的第一电极130p1及第二电极130p2所传来的第二感测电压信号sigs2，并且根据第二感测电压信号sigs2的能量大小来判断盖板110的第一表面110a是否有按压事件产生。

举例来说，控制电路140可包括放大器及模拟前端电路(analogfrontend，afe)等电路，将接收到的第二感测电压信号sigs2加以放大及积分，并将第二感测电压信号sigs2处理后所得到的能量值与一预定值相比较，倘若处理后所得的能量值小于预定值，则可判断为发生触控事件，反的则无。在本发明的其他实施例中，控制电路140也可包括其他可用来处理第二感测电压信号sigs2的电路，并以系统所需的方式来进行判读，本发明并不限定以何种方式判读第二感测电压信号sigs2的大小。

在本发明的部分实施例中，第二感测电压信号sigs2在有触控事件发生时的能量值可能约为第二感测电压信号sigs2在无触控事件发生时的能量值的90％，两者差距并不大。因此倘若处理过程误差稍大，则将可能导致判断失准。

为避免误差扩大而影响到控制电路140的判断精确度，在本发明的部分实施例中，控制电路140所输出的第一感测电压信号sigs1可具有能够让第一压电组件120产生最大振动效果的特定频率。在此情况下，控制电路140将能够容许较大的误差，进而提高判断是否发生触控事件的精确度。

在本发明的部分实施例中，为了能够找出让第一压电组件120产生最大振动效果的特定频率，控制电路140还可执行频率扫描功能，并依此将第一感测电压信号sigs1设定在特定频率。

举例来说，控制电路140还可包括变频器以及信号组合产生器等电路，因此当控制电路140执行频率扫描功能时，控制电路140就可以透过变频器及信号组合产生器，输出具有相异频率的一系列的第一测试电压信号至第一压电组件120的第一电极120p1及第二电极120p2。此时第一压电组件120会随着第一测试电压信号的频率不同，而产生不同幅度的振动，而根据第一压电组件120振动幅度的不同，第二压电组件130也会产生能量大小相异的一系列的第二测试电压信号。因此，控制电路140可根据第二压电组件130的第一电极130p1及第二电极130p2所回传的一系列的第二测试电压信号的能量值找出其中对应于最大能量值的频率，并将此特定频率设定为第一感测电压信号sigs1的频率。

在本发明的其他实施例中，控制电路140也可能根据需求，增加、减少或甚至改以其他的机制或步骤来取得特定频率，本发明并不限定于以前述的方式执行频率扫描功能。

此外，由于第一压电组件120的振动幅度还会随着安装环境的改变而改变，因此在本发明的部分实施例中，控制电路140亦可周期性地执行频率扫描功能以随时更新第一感测电压信号sigs1的特定频率，同时也可根据接收到的最大能量值重新设定用以判断有无触控事件的预定值。

再者，当盖板110的第一表面110a沾附到液体、油渍或灰尘时，由于液体、油渍与灰尘的音阻值与空气不同，因此也可能会影响到第二压电组件130所接收到的超音波能量大小，此时若持续与相同的预定值相比较，则可能增加判断错误的机会。为了避免准确度下降，控制电路140也可当第二压电组件130的第一电极130p1及第二电极130p2所回传的第二感测电压信号sigs2的能量值持续偏移超过一段预定时间时，执行频率扫描功能以更新特定频率及预定值。如此一来，就能够降低执行频率扫描功能的频率，以避免浪费电能，同时也能够维持触控装置100的准确度。

图2为本发明一实施例的触控装置100的部分结构图。在图2中，触控装置100还可包括第一黏着层150及第二黏着层160。

第一黏着层150可将第一压电组件120黏着设置在盖板110的第二表面110b上。在本发明的部分实施例中，第一黏着层150可为绝缘材质，且为避免在盖板110上产生漏电，在第一压电组件120与盖板110之间还可另加一层绝缘层。

第二黏着层160可将第一压电组件120与第二压电组件130相黏着。在本发明的部分实施例中，第一压电组件120的第二电极120p2与第二压电组件130的第二电极130p2可都为信号负端，或为参考接地端，因此可将第二压电组件130的第二电极130p2电性耦接至第一压电组件120的第二电极120p2，如此一来，在接线时即可以单一地线连接两个电极120p2及130p2，进而简化触控装置100的内部接线。在本发明的部分实施例中，第二黏着层160可为导电性材质，以便电性连接电极120p2及130p2，然而本发明并不以此为限，在其他实施例中，电极120p2及130p2亦可透过实体上的接触达到电性连接。

此外，在图2中，第二压电组件130的截面积可小于第一压电组件120的截面积。举例来说，若第一压电组件120的截面积与盖板110的第一表面110a中被规划为按键的面积相当，则第二压电组件130的截面积可小于按键面积。如此一来，就能够确保第二压电组件130所接收到的超音波的变化是来自于上方按键是否被触碰而来，而不至于因为按键外部被按压所造成的超音波能量变化而导致误判，因此能够进一步提升触控装置100的精确度。

图3为本发明一实施例的触控装置100的操作方法200的流程图。方法200包括步骤s210至s230，但不限于图3所示的顺序。

步骤s210：输出第一感测电压信号sigs1至第一压电组件120以使第一压电组件120产生振动；

步骤s220：接收第二压电组件130所传来的第二感测电压信号sigs2；及

步骤s230：当第二感测电压信号sigs2的能量值小于预定值时，判断盖板110的第一表面110a有按压事件产生。

此外，为了确保第一感测电压信号sigs1能够让第一压电组件120产生最大振动效果，操作方法200还可包括步骤s240，亦即执行频率扫描功能以将第一感测电压信号sigs1的频率设定为所需的特定频率。图4为本发明一实施例的步骤s240的流程图。步骤s240可包括子步骤s242及s244。

步骤s242：输出具有相异频率的一系列的第一测试电压信号至第一压电组件120的第一电极120p1及第二电极120p2；及

步骤s244：根据第二压电组件130的第一电极130p1及第二电极130p2所回传的一系列的第二测试电压信号的能量值取得所需的特定频率。

由于第一压电组件120的振动条件除了会随着安装环境的改变而改变，因此在本发明的部分实施例中，操作方法200可周期性地执行步骤s240，亦即周期性地执行频率扫描功能以随时更新第一感测电压信号sigs1的特定频率，同时也可根据接收到的最大能量值重新设定用以判断有无触控事件的预定值。

此外，为避免过于频繁地执行频率扫描功能可能会不必要的损耗电能，在本发明的部分实施例中，操作方法200也可选择在第二压电组件130的第一电极130p1及第二电极130p2所回传的第二感测电压信号sigs2的能量值持续偏移超过一段预定时间时，执行频率扫描功能。如此便能够降低执行频率扫描的频率，同时也能够避免因为外在环境的水、油渍或灰尘沾附到盖板110，导致触控装置100准确度下降的问题。

综上所述，本发明的实施例所提供的触控装置及触控装置的操作方法能够透过压电材料产生振动超音波，并根据压电材料接收到振动超音波的大小判断触控装置是否被按压。此外，本发明的实施例所提供的触控装置及触控装置的操作方法还可将输出至压电材料的电压信号设定为具有特定频率，以使压电材料能够达到最大幅度的振动效果，进而确保触控装置能够精确地判断触控事件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。