专利名称：具有压电感测器件的电子输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入装置，特别是一种具有压电感测器件的电子输入装置。
背景技术：
已知肤电反应(galvanic skin response, GSR)的感测技术应用于生理情绪状 况的量测装置上，是在人们情绪状态有所起伏时，量测皮肤内血管的舒张和收 縮，以及汗腺分泌的变动所引起的皮肤电阻变化。此量测装置接触人体的皮肤 后，通过分析皮肤阻抗的变化，人们便可因此量化生理上的压力或情绪起伏等 状态。
后来亦有业者将上述的量测装置整合于电子输入产品(如鼠标、键盘及 电话等)的表面上，因此，使用者可在触碰配置于这些产品表面的电极时，便 可测量使用者目前生理上的情绪起伏，以适时地提供相关信息，达到监控使用 者生理状况的目的(如发出使用者需休息的信号)，或者达到指示使用者操 作电子输入产品的目的(如感测到完成一指令后，才进行下一指令等)。
然而，由于不同使用者的操作习惯并不一致，导致于使用输入产品时，对 肤电电极触碰的程度大小亦有所不同。因此，当人体皮肤接触电极的面积及压 力不同时，其量测装置所取得的肤电阻抗也有所差异。由此可知，电极的接触 面积和使用的力道都必须要考虑，所取得的数据才会有效及准确，否则，依据 无效的数据所做的监控或指示的动作，便失去其真正意义。
发明内容
本发明提供一种具有压电感测器件的电子输入装置，用以获得较准确、有 用的压电数据，以便输入装置可引用此准确的压电数据，以更有意义地进行生 理状态的监控或使用动作的指示。本发明具有压电感测器件的电子输入装置中，输入装置的壳体表面上装设 有一压电感测层，压电感测层与壳体内的一压电控制电路电连接，压电感测层 的上方覆盖有一电极片，电极片分别与壳体内的一肤电控制电路电连接，当使 用者的皮肤接触电极时，此电极量测肤电信号并传递至肤电控制电路上，同一 时间，压电感测层可根据使用者通过电极片所触压于压电感测层上的程度，而 传递对应的一压电信号至压电控制电路，如此，输入装置便可于压电感测层被 触压至一预定程度时，而获得有效数据的肤电信号。
根据本发明的一较佳实施例中，壳体表面可设置有多个压电感测层，任一 压电感测层皆独立地与压电控制电路电气连接，并于使用者的触压下，令被压 迫的各压电感测层发出程度不一的压电信号至压电控制电路，待中央处理电路 接收各压电信号后，即可存至此内存中，用以记录使用者按压各压电感测层的 部位面积、形状及施力重心分布的信息，以供后续的功能应用。
一般常用以检测的机械式压感技术，其在按压时会因皮肤接触电极的面积 及压力不同而使电流的产生失真，而无法取得可信数据。然而，本发明可通过 压电感测材料的高敏感度特性，通过常用的电子输入装置实时取得高可信度的 肤电数据。根据本发明一较佳实施例所述，本发明具有压电感测器件的电子输 入装置不仅结构简化、方便组装，更重要的是可更有效地获得准确的肤电信号。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附 图式的详细说明如下
图1所示为本发明一较佳实施例鼠标装置的部份外观分解图。 图2所示为本发明一较佳实施例输入装置的电路方框示意图。 图3所示为本发明另一较佳实施例鼠标装置的部份外观分解图。
具体实施例方式
以下将以图示及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在 了解本发明的实施例后，当可由本发明所披露的技术，加以改变及修饰，其并 不脱离本发明的精神与范围。本发明的电子输入装置可为一鼠标装置、键盘装置、摇杆装置、轨迹球装 置、手写板装置及网络电话装置等等，而本发明于下文中采用鼠标装置为例，
并请参阅图l、 2所示，图l所示为鼠标装置的部份外观分解图，而图2所示 为本发明输入装置的电子方框示意图，于鼠标装置的一壳体IO表面上配置有 一压电感测层20。如图1所示，鼠标装置1的壳体10表面上依序配置有一压 电感测层20，一绝缘层50以及一电极片40，壳体10内更包括一控制电路30(图 1中未示)。
于本例中，压电感测层20包括一种压电感测材料(piezoelectric transducer), 较佳如石英(quartz)、铌酸锂(LiNb03)、钽酸锂(LiTa03)、氮化铝(A1N)、氧 化锌(ZnO)、钛酸钡(BaTi03)、锆钛酸铅(PbZrTi03)，或一高分子聚合物，例如 聚偏二氟乙烯树脂(polyvinylidene difluoride, PVDF)等材料。
图2所示为本发明输入装置的电子方框示意图，其中压电感测层20电连 接至壳体10内控制电路30的一压电控制电路301，另一面则与一接地端31 相接。此时压电感测层20与压电控制电路301可共同被视为一压电感测器件 (于本例中，压电控制电路301更包括一量测电路)。当各压电感测层20表面 受到一应力的压迫后，各压电感测层20就会产生机械-电子能量彼此转换的现 象，而因此产生一压电信号，并使压电信号传递至压电控制电路301。产生的 压电信号，和施于其上的压力，为一个可逆函数，在某些条件下，可以是线性 函数关系。因此，可以通过量测到的电压值，回推出施于其上的压力。
此外，电极片40与壳体10内控制电路30的一肤电控制电路302电连接， 当使用者的皮肤接触电极片40时，即可通过皮肤接收肤电信号值(即GSR值)， 并传递此数值 至肤电控制电路302。较佳者，电极片40可由不锈钢或氯化银 等导电材质所制成，且电极片40的数量亦不仅限于一个，而可有多个配置于 壳体10上的其它表面位置。于本例中，压电感测层20与电极片40的面积相 当，而通过至少一个绝缘层50可使电极片40与压电感测层20达到电气隔绝 的效果，使得电极片40不致干扰压电感测层20。
在较佳的实施例中，除上述作为压电量测电极的电极片40外，更可包括 一接地电极片(图未示)。作为接地的电极片可忽略绝缘层50的使用，而可直 接和压电感测层20接触。另外，请参阅图l、 2所示，壳体10内的控制电路30尚装设有一中央处 理电路303 ，此中央处理电路303分别与压电控制电路301及肤电控制电路302 电连接，此中央处理电路303内预先被设定一压电信号有效范围值(如 50mV)，当中央处理电路303同时获得压电信号及肤电信号后，判断压电信号 是否位于压电信号有效范围值内，若是，则进行肤电信号的校正并输出，若否， 则忽略该肤电信号。
本例中，中央处理电路303可将压电信号以量化的方式(如图形或数字 等)呈现于一显示单元60上(如外接的显示器或壳体10上的屏幕等)，以 供使用者参考。当皮肤接触并按压电极片40，其下方的压电感测层20也将因 通过电极片40被触压而发生一压电信号，当中央处理电路303判断此压电信 号不位于所预设的压电信号有效范围值内，则中央处理电路303便由显示单元 60发出一警告信号，告知使用者其触压的程度过小或过大。
反之，当中央处理电路303判断出此压电信号位于预设的压电信号有效范 围值内，则中央处理电路303便将上述压电信号所对应的肤电信号，存入一内 存304内，以便后续的分析工作。如此，输入装置1便可于各压电感测层20 被适当地触压时，而获得有效的肤电信号，以便对使用者进行监控生理状况
(如发出使用者需休息的信号)，或者指示操作步骤(如感测到完成一指 令后，才进行下一指令等)。
根据本发明的另一实施例中，请再参阅图2、 3所示，图3所示为一鼠标 装置的部份外观分解图，压电感测层20的数量可以不只一个，而可为配置于 壳体10表面的多个压电感测层20，并以矩阵的表现方式排列于壳体10表面， 且任一压电感测层20皆独立地与压电控制电路301电气连接。在使用者的触 压下，被压迫的各压电感测层20均会发出程度不一的压电信号至压电控制电 路301，待中央处理电路303接收各压电信号后，即存至内存304中，用以记 录使用者按压各压电感测层20所使用部位(如拇指或手掌等)的面积、形 状及施力重心分布的信息，以供后续的功能应用。在此值得一提的是，被按压 后的各压电感测层20，其所发出的压电信号不论是否位于上述压电信号的有 效范围值内，都可被存至此内存304中。
此外，如上述实施例中所说明压电感测器件的功能应用模式，在取得使用 者按压部位的面积、形状及施力重心分布的信息后，可通过研发更符合人体工学的输入装置1的壳体10外型，以配合使用者习惯，并可因此取得更准确的 生理信息。
上述压电感测器件的功能应用模式是以接触使用者掌心的鼠标装置的壳 体表面为例说明，然而，鼠标装置上的左、右键ll、 12表面也可依序配置压
电感测层20，绝缘层50以及电极片40，作为取得使用者生理信息的另一选择。 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种具有压电感测器件的电子输入装置，其特征是，其至少包括一壳体；一压电感测器件，包括至少一压电感测层及一压电控制电路，上述压电感测层位于上述壳体表面上，上述压电控制电路装设于上述壳体内，且上述压电感测层与上述压电控制电路电连接；以及一电极片，位于上述压电感测层上方，且与一肤电控制电路电连接；其中，当上述电极片接触一皮肤部位，上述电极片传递一肤电信号至上述肤电控制电路，上述压电感测层传递一压电信号至上述压电控制电路，且上述电子输入装置依据上述压电信号，而对所接收的肤电信号进行处理。
2. 根据权利要求l所述的电子输入装置，其特征是，其更包括一中央处 理电路，上述中央处理电路装设于上述壳体内，分别与上述压电控制电路及上 述肤电控制电路电连接。
3. 根据权利要求2所述的电子输入装置，其特征是，其中，上述中央处 理电路内设定有一压电信号有效范围值，并于接收上述压电信号后判断上述压 电信号是否位于上述压电信号有效范围值内，若是，则进行上述肤电信号的校 正并输出，若否，则忽略上述肤电信号。
4. 根据权利要求l所述的电子输入装置，其特征是，其中上述这些压电 感测层呈现矩阵的排列方式。
5. 根据权利要求4所述的电子输入装置，其特征是，其中上述这些压电 感测层皆独立地与上述压电控制电路电连接，并分别在被触压时发出对应的压 电信号。
6. 根据权利要求l所述的电子输入装置，其特征是，其中上述压电感测 层包含一压电感测材料，其选自至少一由石英、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、 氧化锌、钛酸钡、以及锆钛酸铅所组成群组。
7. 根据权利要求6所述的电子输入装置，其特征是，其中上述压电感测 材料为一高分子聚合物。
8. 根据权利要求7所述的电子输入装置，其特征是，其中上述高分子聚 合物为聚偏二氟乙烯树脂。
9. 根据权利要求l所述的电子输入装置，其特征是，其中上述电极片与 上述压电感测层间更包括至少一绝缘层。
10. 根据权利要求l所述的电子输入装置，其特征是，其为一鼠标装置、 键盘装置、摇杆装置、轨迹球装置、手写板装置或网络电话装置。
全文摘要
一种具有压电感测器件的电子输入装置，此电子输入装置具有一壳体，壳体的表面装设有至少一压电感测层，各压电感测层的上方共同覆盖一电极片。当使用者的皮肤接触电极片时，此电极片可依序传递代表生理状态的肤电信号至输入装置内，同时，各压电感测层可根据使用者通过电极片而触压各压电感测层的程度，而发出对应的压电信号。故，各压电感测层被触压至一合理程度时，输入装置便可获得有效数据的肤电信号。
文档编号G06F3/01GK101414214SQ200710181528
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者吴东格, 谢明杰 申请人:华硕电脑股份有限公司