触控装置的制作方法

本揭露有关于一种触控装置。

背景技术

按钮式触控装置广泛地应用于各个领域中。常见的机械式按钮结构透过弹簧、弹片等复位机构达成按压功能。然而复位机构长期使用下会产生弹性疲乏，且用以启动电路的接触膜之间若有异物入侵，则会产生误触(falsetriggering)、或是反应不灵敏的问题。整体而言，机械式触控装置的使用寿命受限于上述问题而难以改善。

技术实现要素：

本揭露提出一种触控装置，包含外壳、第一压电层、第二压电层、显示板、发光元件以及控制器。外壳具有一板体。第一压电层设置于板体下方，第一压电层具有第一开口。第二压电层设置于第一压电层下方，并具有第二开口，第二开口连通第一开口。显示板设置于第一开口内，且从板体裸露。发光元件设置于外壳中，且位于显示板下方。控制器电性连接第一压电层、第二压电层以及发光元件。

在一些实施方式中，控制器配置以输出第一电讯号至第一压电层，使第一压电层发出第一震波，第一震波传递至板体。

在一些实施方式中，第一震波由板体传递至第二压电层，第二压电层配置以将第一震波转换为第二电讯号。

在一些实施方式中，控制器配置以依据第二电讯号的变化，开启或关闭发光元件。

在一些实施方式中，外壳更包含凸台，发光元件设置于凸台上。

在一些实施方式中，第一开口小于第二开口。

在一些实施方式中，第一压电层以及第二压电层为环形，且第一压电层完整覆盖第二压电层。

在一些实施方式中，显示板120包含有透光区与不透光区，该不透光区围绕该透光区。

在一些实施方式中，发光元件大致对齐第一开口或第二开口。

在一些实施方式中，第一压电层电性连接至第一电极，第二压电层电性连接至第二电极，第一压电层以及第二压电层一同电性连接至共用电极。

综上所述，综上所述，本揭露提出了一种触控装置，藉由两个压电层之间的压电效应来侦测触控装置是否受到按压。本实施方式中省略了弹簧、弹片等复位机构，解决了长期使用下触控装置可能会产生弹性疲乏的问题。此外，由于并未使用接触式的电路膜来启动电路，亦解决了异物入侵触控装置中可能会导致误触或是反应不灵敏的问题，大幅的增加了触控装置的使用寿命。此外，藉由在两个压电层之间预留开口，使得按压区域的中央可以形成明显可见的显示区，并藉由发光的方式作为按压回馈，还进一步适用于暗处中。

附图说明

图1绘示依据本揭露一实施方式之触控装置的立体图。

图2绘示图1中沿着线段2-2的剖面图。

图3绘示图2中部份元件的底视图。

图4绘示图2中部份元件的底视图。

图5a绘制依据本揭露一实施方式之显示板的俯视图。

图5b绘制依据本揭露另一实施方式之显示板的俯视图。

图6绘示依据本揭露一实施方式之控制器处理第一电讯号、第二电讯号以及第三电讯号的流程图。

图7绘示第三电讯号随着用户按压而改变电位的示意图。

附图标记：

100：触控装置

110：外壳

111：板体

111a：板体开口

112：侧壁

113：凸台

120：显示板

120a：透光区

120b：不透光区

130：第一压电层

130a：第一开口

140：第二压电层

140a：第二开口

150：发光元件

160：控制器

2-2：线段

s1：第一电讯号

s2：第二电讯号

s3：第三电讯号

rx：接收电极

tx：传送电极

v1：电压

v2：电压

w1：第一震波

gnd：接地电极

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明之复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。并且，除非有其他表示，在不同图式中相同之元件符号可视为相对应的元件。这些图式之绘示是为了清楚表达这些实施方式中各元件之间的连接关系，并非绘示各元件的实际尺寸。

请参照图1，其绘示依据本揭露一实施方式之触控装置100的立体图。如图1所示，触控装置100从外观上来看包含有外壳110以及显示板120，其中外壳110具有板体111以及侧壁112。板体111具有一个板体开口111a，显示板120设置于板体开口111a之中，且从板体111中裸露出来。显示板120具有透光区120a以及不透光区120b，当用户按压显示板120附近的区域，透光区120a的部分会亮起，作为触发回馈。

接下来请参照图2，其绘示图1中沿着线段2-2的剖面图。如图2所示，触控装置100除了包含有外壳110以及显示板120以外，还包含有第一压电层130、第二压电层140、发光元件150以及控制器160。第一压电层130设置于板体111下方，并具有第一开口130a。第二压电层140设置于第一压电层130下方，并具有第二开口140a，第二开口140a连通第一开口130a。显示板120除了设置于板体开口111a以内，还设置于第一压电层130的第一开口130a内。发光元件150设置于外壳110中，并大致对齐第一开口130a或第二开口140a。也就是说，发光元件150位于第一开口130a或第二开口140a所垂直投影出的空间内。控制器160电性连接至第一压电层130、第二压电层140以及发光元件150。藉由以上配置，控制器160可以判断用户是否触压显示板120，并据以开启或关闭发光元件150，来控制透光区120a(见图1)的亮暗。

如图2所示，本实施方式中的第一压电层130与第二压电层140由压电材料(piezoelectricmaterial)制作，如锆钛酸铅(pb(zrti)o3,pzt)。机械能与电能可透过压电材料之压电效应互相转换。具体而言，在本实施方式中，控制器160配置以输入第一电讯号s1至第一压电层130，并使第一压电层130产生第一震波w1。第一电讯号s1决定了压电效应所产生之第一震波w1的震动幅度与频率。在本实施方式中，第一电讯号s1的电压图呈现规律的周期波(如连续的弦波、方波或三角波)，并相应产生规律的第一震波w1。

控制器160与第一压电层130之间可以由传送电极tx与接地电极gnd电性连接，而传送电极tx与接地电极gnd之间的电位差会造成第一压电层130产生微幅形变。在第一电讯号s1呈现周期波的状况中，第一压电层130会随着时间周期性的收缩，产生第一震波w1。

在本实施方式中，第一压电层130与板体111之间由胶体固定。第一压电层130所产生的第一震波w1会直接透过胶体传递至板体111，而部分的第一震波w1会被板体111反射，并被第二压电层140接收。接着第二压电层140由压电效应将第一震波w1转换为电压(第二电讯号s2)并传递至控制器160。

控制器160与第二压电层140之间可以由接收电极rx与接地电极gnd连接。也就是说，在本实施方式中，接收电极rx与传送电极tx共享同一个接地电极gnd作为参考电极。而第二压电层140接收到第一震波w1后，会因微幅形变造成接收电极rx与接地电极gnd之间产生电位差，此电位差即上述之第二电讯号s2。

一般而言，在使用正压电效应的材料制作第一压电层130与第二压电层140时，机械力的强度会与第一电讯号s1或第二电讯号s2呈现正相关。也就是说，第一电讯号s1的振幅越大，第一震波w1也会越大；而第一震波w1越大，第二电讯号s2也越大。

当外部对象(如图1中所示的手指)触碰显示板120或第一压电层130上方区域的板体111时，部分的第一震波w1会传递至外部对象，而使得反射回第二压电层140的第一震波w1减少。在此情形下，第二电讯号s2会随之减弱。因此藉由控制器160监控第二电讯号s2的大小，即可判断外部对象是否触压触控装置100。

因此，在本实施方式中受按压时第二电讯号s2的强度较低，而未被按压时第二电讯号s2的强度较高。举例而言，当控制器160监测的第二电讯号s2的大小在一段时间内低于一个预定的阀值时，即判断该段时间内触控装置100受到按压，并相应的开启或关闭发光元件150。具体而言，控制器160发送第三电讯号s3至发光元件150，以关闭或是开启发光元件150。本领域人士可以依据实务需求去调整阀值的大小，或是该段时间的长度，本揭露不在此加以限制。

由上述内容可知，第一压电层130决定了触控装置100可供触发的区域。第二压电层140则用以监控第一压电层130所发出的第一震波w1是否受到外部对象吸收。因此本领域人士还可依据实务需求调整第一压电层130与第二压电层140的外型以及面积，来制作出相应的按钮结构。

举例而言可参照图3，其绘示图2中部份元件的底视图。具体而言图3可以视为第一压电层130与第二压电层140的底视图。在本实施方式中，第一压电层130与第二压电层140呈现环形，且第一开口130a比第二开口140a还要小。若由顶面来看，则第一压电层130会完整覆盖住第二压电层140。藉由以上配置，可以在保有最大触发面积的情形下，节省第二压电层140的材料。

接下来请参照图4，其绘示图2中部份元件的底视图。图4可以视为发光元件150以及部分外壳110的底视图。如图2以及图4所示，外壳110进一步包含有凸台113，以供发光元件150设置于其上。发光元件150配置以朝向显示板120发出光线。具体而言，发光元件150可以是有机发光二极管(organiclightemittingdiode,oled)、各式金属丝灯泡、或是能发出各种色光的元件。

如图2所示，在本实施方式中，发光元件150的尺寸小于显示板120的尺寸。为了确保发光元件150发出的光线能够均匀的使显示板120的透光区120a(见图1)明亮，显示板120本身可以包含有光导(lightguide)或是光学膜(lightdiffuser)的设计。

除此之外，显示板120的透光区120a与不透光区120b可以有多种造型设计，并不以图1中所绘制者为限。依据使用情境选用恰当形状的透光区120a，可以让使用者迅速了解按压触控装置100所能达成的功能。

举例而言，可以参考图5a以及图5b。图5a绘制依据本揭露一实施方式之显示板120的俯视图。图5b绘制依据本揭露另一实施方式之显示板120的俯视图。图5a的例子中透光区120a为一个电源开关的标志，用户将能明白按压触控装置100能够开启或是关闭电源。而图5b的例子中透光区120a为加号型的设计，使用者依据使用情境将能明白按压触控装置100可以达到的效果。举例而言，在应用于音响的例子中，用户将很容易猜到案压触控装置100能够增大音量。

接下来可参考图6。图6绘示依据本揭露一实施方式之控制器160处理第一电讯号s1、第二电讯号s2以及第三电讯号s3的流程图。如图6所示，控制器160发射第一电讯号s1至第一压电层130的电极tx，并使第一压电层130产生第一震波w1。第一震波w1其后传递至板体111后被反射回第二压电层140，第二压电层140将第一震波w1转换为第二电讯号s2，并透过第二压电层140的电极rx将第二电讯号s2传递给控制器160。控制器160依据设定发出第三电讯号s3给发光元件150。在本实施方式中，每次触压触控装置100就会切换发光元件150的开关。也就是说，每次按压触控装置100，第三电讯号s3就会改变电位，而发光元件150也会因应电位改变发光状态。

具体而言可以参考图7，其绘示第三电讯号s3随着使用者按压而改变电位的示意图。如图7所示的其中一实施方式中，控制器160判断触控装置100未受触碰的情形下，第三电讯号s3保持在电压v1，而控制器160判断触控装置100受到触碰后，将第三电讯号s3降低至电压v2。在图7中所示的另一个实施方式中，电压v1与电压v2对调，即控制器160判断触控装置100未受触碰的情形下，第三电讯号s3保持在电压v2，而控制器160判断触控装置100受到触碰后，将第三电讯号s3提高至电压v1。

综上所述，综上所述，本揭露提出了一种触控装置，藉由两个压电层之间的压电效应来侦测触控装置是否受到按压。本实施方式中省略了弹簧、弹片等复位机构，解决了长期使用下触控装置可能会产生弹性疲乏的问题。此外，由于并未使用接触式的电路膜来启动电路，亦解决了异物入侵触控装置中可能会导致误触或是反应不灵敏的问题，大幅的增加了触控装置的使用寿命。此外，藉由在两个压电层之间预留开口，使得按压区域的中央可以形成明显可见的显示区，并藉由发光的方式作为按压回馈，还进一步适用于暗处中。

本揭露已由范例及上述实施方式描述，应了解本发明并不限于所揭露之实施方式。相反的，本发明涵盖多种更动及近似之布置(如，此领域中之通常技艺者所能明显得知者)。因此，附加之权利要求应依据最宽之解释以涵盖所有此类更动及近似布置。