[发明专利]应变规驱动压电装置

说明书

本发明提供一种应变规驱动压电装置，系利用一封装体包覆一压电元件与一柔性电路板。其中柔性电路板上间隔设置对应的的复数层第一应变规及复数层第二应变规，每一层第一应变规及每一层第二应变规位于柔性电路板的不同层面，利用导电胶予以串接每一层该第一应变规及每一层该第二应变规，压电元件设于柔性电路板上，且位于此些第一应变规及此些第二应变规的间，压电元件具有不对称形状的一第一电极层及一第二电极层，分别位于压电元件的一上表面与一下表面，于施加一应力于柔性电路板时，根据此些第一应变规及此些第二应变规的电阻值变化以产生一电压，电压驱动压电元件产生压电效应，并生成具有触觉回馈的输出电压，且具输出电压不为零的高精准度。

技术领域

本发明系有关一种应变规驱动压电装置，指一种可避免惠司登电桥电压输出为零的多层应变规设计的应变规驱动压电装置。

背景技术

随着科技蓬勃发展，为了扩增电子装置与用户之间的互动模式，目前有许多电子装置除了具有供用户输入的输入设备，例如实体或虚拟键盘，更另外增设触觉反馈的元件，其通常设置在靠近电子装置外壳的区域，并可使电子装置的部分区域产生振动，令用户藉由感受振动以达到反馈或互动的目的。一般而言，输入设备具有压力传感器，例如电容式、电阻式或应变规式的力感应器(force sensor)，藉由压力传感器侦测使用者的输入动作。而目前具有触觉反馈(haptic feedback)功能的电子装置，主要是在电子装置内配置致动器，并透过致动器产生振动。

然而，目前对于电子装置的产品设计趋于轻、薄、短、小等需求，而不论是使用何种类型的压力传感器及致动器，皆必须于电子装置内同时设置压力传感器及致动器此二种不同的零件，其分别占据不同的使用空间，与目前节省空间的设计趋势相违背，且须使用不同的零件更增加材料成本。因此，压电材料作为触觉反馈功能因应而生，压电材料的基本原理是材料本身因晶格原子间特殊排列，使得晶格结构拥有不对称中心的结晶材料而产生压电现象，换言之，压电材料是一种介电材料中以机械能与电能互换效应来转换电压以形成压电效应。其中，压电效应又可分为正压电效应与逆压电效应，当对压电材料施加压力或拉伸时，材料体内电偶极矩产生变形，而有生成电荷的能力称为正压电效应；反之，在压电材料施加电压，而产生机械形变则称为逆电效应。由于压电元件具有体积小、重量轻，高电能转换效率、高可靠度、高绝缘、与无电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)等众多优点，故为目前应用于触控装置的新宠儿材料，也为各产业积极投入研发的技术方向。

续就应用于触控装置的压电片，制作于压电片上、下表面的电极是对称的，且四个应变规是同时制作在金属电路板(MCPCB)的表层上，当手触压时，可让四个应变规同时受触压而产生电阻变化，以作为触觉回馈的输出电压，但此设计容易造成输出电压为零的风险存在，再者，在长期触压回馈运作下所造成的高温也容易使金属电路板裂解，应变规的电阻性与敏感度，均会随着温度而变化，进而发生量测错误，因此应变规的变形量与灵敏度在应用上备受考验，且封装制程也相当复杂，因此，如何改善复杂的封装制程及提高应变规灵敏度是亟待解决的问题。

有鉴于此，本发明遂针对上述先前技术的缺失，提出一种应变规驱动压电装置，以有效克服上述的该等问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种应变规驱动压电装置，其于压电元件两侧设置独立的惠司登电桥，且分别在两个独立的惠司登电桥中的其中的一应变规设计在柔性电路板上，并以多层应变规串接而成，而惠司登电桥中的其余应变规设计于一外加电路板上，此设计可以确保电压输出不为零，同时能提高应变规灵敏度。

本发明的次要目的在提供一种应变规驱动压电装置，其利用压电元件上、下表面电极层的不对称设计，可区分内部极化方向以有效判断内部正电荷与负电荷的分布。

本发明的再一目的在提供一种应变规驱动压电装置，其在柔性电路板的不同层面设计应变规，再利用导电胶予以串接每一层应变规，且相邻层的应变规方向互相垂直，尺寸系最上层小于其他层，而其他层的尺寸相同，此设计可提升在X、Y、Z方向侦测变形量的灵敏度，应用于触控产品具有更精准的触控回馈，极具市场竞争优势。