[发明专利]阵列式触觉回馈的触控面板

说明书

技术领域

一种触控面板，尤指一种可对应触控轨迹产生触觉回馈的阵列式触觉回馈的触控面板。

背景技术

现行触控技术的改良，主要再可分为二大类，一种为触控面板本身的感测介质的变化，例如电阻式、电容式等，另一种则为操作上的变化，例如单点触控演化到多点触控。

如何能使触控时的操作，更人性化，让使用者更明显的感觉到触控时的真实性，即所谓的回馈，对使用者来说，反而是最重要的。

因此，许多触控面板在触控体，例如手指、触控笔等接触时，都会产生对应的音效，透过声音的方式将触控过程回馈给使用者。

而另一种常见的回馈技术，就是振动，许多电子产品，例如移动电话、PDA等，本身都装设有微型马达，因此当触控体接触到触控面板后，藉由微型马达转动产生振动，此类于触控时产生振动回馈的方式，便称为触觉回馈或触控回馈。

虽然透过微型马达便可达到触觉回馈的效果，但是，微型马达终究是属于传统马达的结构，因此，高耗电、启动电流大、长时间运转容易产生热、以及体积缩小幅度有限等等，仍是其主要缺失。

而随着压电材料的进步，以压电材料制成的致动器，不论是体积或厚度，已达到相当的微小化，如压电致动器(Piezoelectric Actuator)、压电马达(Piezoelectric Motor)等；其中，压电效应主要有两种：正压电效应(Direct piezoelectric effect)及逆压电效应(Converse piezoelectric effect)。对压电体施加压力，则体内的电偶极矩会随材质的压缩而变短，此时压电体内为抵抗此种趋势，将产生电压以保持原状态，此即为所称的正压电效应。反之，当压电体受到电场作用时，电偶极矩会被拉长，压电体会沿电场方向伸长，将电能转换为机械能，此即为所称的逆压电效应。而上述提到的压电致动器、压电马达等，即为逆压电效应，而能产生如振动等机械能。

压电致动器在应用上一般可分成两种类型：

第一种类型为利用压电元件的纵效应(Longitudinal Effect)与横效应(Lateral Effect)所产生的单纯线性位移型，其作动可视为具有微/纳米级微动能力的线性马达，其构造包含单层元件、积层元件与管状元件等。

第二种类型为可产生较大位移的复合弯曲位移型，一般由压电元件与其他弹性材料所组成，其种类包含单层压电梁(Unimorph)、双层压电梁(Bimorph)等。

单层型压电元件的构造简单，但位移量非常小。一般单层型压电元件的厚度约在0.1～1mm之间，可产生的位移量约为100nm。近年来，随着微机电系统的微细加工技术的精进发展，可将压电材料薄膜化，其响应频率从100MHz到数GHz。单层型压电元件的驱动方式是在压电元件的厚度方向施加电压，使材料内部发生电荷分极(Polarization)或极化，因而产生伸缩变形。由于极化的过程，类似电荷在电容器(Capacitor)上的累积，因此压电元件亦具电容的性质。

积层型压电元件基本上是由单层型压电元件加以重迭所组成，每层间以薄膜绝缘，一般层数由数十至数百层，因此能够得到比单层型压电元件更大的位移量，位移量从数微米到数十微米，固有频率约在数kHz到数10kHz。在能量转换效率上，积层型也较单层型压电元件为高。在每个单层型压电元件之间以电极间隔，并使每个单层型压电元件的极化方向与相邻的单层型压电元件的极化方向反向，因此在机械结构上虽属于串联型式，但在电气特性上是属于并联型式。其驱动方式是在每个单层型压电元件同时施加电压，使其在极化方向产生位移变化。

如美国专利公告公报，公告号7336260号的“Method and apparatus for providing tactile sensations”，其提供一种触觉回馈(Tactile feedback)的技术，将一压电陶瓷元件(Piezo Ceramic Element)装设机械输入设备(例如，机械式开关)和非机械输入设备(例如，触摸板)的底下，则当物体接触并进行触控时，该压电陶瓷元件将产生振动。

美国专利公开公报，公开号第20070024593号的”Touch device and method for providing tactile feedback”，将一电声换能器(Dlectro-Acoustic Transducer)装设于一触控面板底下，则当触控物体接触到该触控面板的特定区域时，该电声换能器将产生振动。