TWI294099B - - Google Patents

Description

1294099 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種輸入裝置、資訊處理裝置、遙控裝置 及輸入裝置之控制方法，特別係關於一種藉由檢測有無按 壓或接觸操作面板表面而進行輸入之輸入裝置、使用有該 種輸入裝置之資訊處理裝置與遙控裝置，及該種輸入裝置 之控制方法。 【先前技術】 現在，金融機構的自動提款機、車票或定期卷等的自動 售票機、在便利商店提供售票等服務所使用之所謂的便利 商店終端、PDA(Personal Digital Assistant :個人數位助理） 等的資訊處理裝置等係廣泛利用使用有觸碰面板之輸入裝 置。該種觸碰面板式輸入裝置係藉由將例如

Crystal Display:液晶顯示器）等顯示裝置所顯示的按鈕或 並檢測手指或筆等指 示工

然而’嘗試使用該種輸入裝置時， 圖標與面板上的座標系相對應， 具在面板上所觸碰的位置，以 (Graphical User Interface ··圖开4 然而， 操作者進行輸入操作 95905.doc 1294099 時輸入裝置卻回應緩慢，操 者4為已進行輸人操作但輸 然 使 入a置仍未回應’或操作者進行錯誤的輸人操作等，仍 會造成裝置使用者易在操作性上感到不安，而無法輕易 因此’例如係㈣-種機構’其係將壓電元件接觸面板 而配置，且進行輸入操作時，驅_電元件而將面板位 移’並將力覺歸還操作者。如此，進行操作時，可給予掸 作者如同按壓開關鈕般的按鍵感。 、/列如’以往係提案一種裝置，其具有以下構成：使用將 複數可撓性電極板與其電極面相對而按—^間隔配置之電 阻膜式觸碰面板，並將線圈嵌人在觸碰面板表面所固定的 框體（例如，參照日本國，特開2002-259059號公報（段落號 碼[〇叫_〇]，圖3、圖6、圖7))。該輸入裝置中，由操 作者按壓觸碰面板，使電極板彼此相接觸而通電時，作動 線圈’並將觸碰面板推㈣作者侧。如此，可給予操作者 按鍵感。 此外，以往亦提案一種裝置，其係以壓電元件支持觸碰 面板，依據對觸碰面板的按壓，以壓電^件所產生的電麗 為基礎而檢測操作力，並依據該操作力給予壓電元件高頻 而振動觸碰面板（例如’參照日本國，特開平⑴川⑵號公 報0又落號碼[0132]-[〇143]，圖15、圖16》。如此，即使沒 有_碰面板時的壓入觸擊，也可給予操作者按鍵感。 但是’以往之觸碰面板式輸入裝置中，由於沒有操作面 板時的订私感’且操作面板後延遲一下輸入裝置才會產生 95905.doc 1294099 二—_曰或推回面板或振動，故無法完全消除面板操作中的 安感即使假設為@ _，也未必盡如人意。 、刼作者使用該種觸碰面板式輸入裝置時，亦有以下情 '由於一直記著以前按壓實體開關鈕的感覺，故按壓面 板夺/又有仃程感而以為完成按壓時卻突然給予強烈的回 應’會有不協調感。 換口之’不僅單純地給予操作者回應，亦須使之模擬體 驗如同按壓開關鈕時的觸擊。 匕外以往之觸碰面板式輸入裝置中，一般係以下方法·· 無關㈣者按壓面板時的輕重，同樣地將面板位移，並將 力覺知還操作者。輸入裝置的面板按壓方式因人而異，尤 其，在不習慣輸入操作的操作者之情況，有使用過重力道 按壓的傾向。此係因為不管是何種按壓方式，來自面板的 回應係相g，故操作者難以判斷要用何種程度的按壓方式 使裝置回應。其結果，操作者大多對觸碰面板有辛苦操作 的印象。 操作者按壓面板時若給予回應，對按壓一事會得到安心 感’但按壓力道過大時，該力道會造成手指很大的負擔。 若習慣輸人操作，即可適當地輕按面板，自即使來自面板 的回應固冑’也難以學習最適的按壓方式，尤其在不習慣 面板操作之操作者的情況，也容易成為錯誤操作的原因。 本發明係鑑於該點而成者，其目的在於提供—種輸入裝 置及其控财法，心錢作麵作面板時，可體驗模擬 的觸擊。 95905.doc 1294099 或接觸時點之面板小振動，可得到行程感，並藉由按壓或 接觸確定後的面板大振動，可得到按鍵感。因輸人操作時 可得到行程感，故操作者可安心地進行正確的輸入操作。 又’本發明之輸入裝i，由於係計測從按n點或接觸 時點起至確定按壓或接觸前的時間，依據該時間而產生信 號波形，並依據所產生的信號波形而將面板位移，故例如 大力操作面板，且該操作確定前的時間很短時，可大幅振 動面板；反之，輕輕地操作面板，且該操作確定前的時間 很長時，可小幅振動面板。如此，依據操作者的操作方式 給予操作者不同的回應，可使操作者自然學習最適的操作 方法’而減少以過多力道操作。如此，可減輕觸碰面板式 輸入裝置操作時的疲累或壓力，並可提升其使用感。 【實施方式】 以下，以作為用以操作可進行輸入圖像切換之開關裝置 等的播放機器之控制面板用，且使用有電阻膜式觸碰面板 之輸入裝置為例，並參照圖面，詳細說明本發明實施形態。 圖1係本發明實施形態之輸入裝置重要部分的分解立體 圖。 圖1所示輸入裝置100係具有觸碰面板部2,其係配設於液 晶顯示部1的顯示面側，在液晶顯示部1的顯示面侧係固定 撓性基板4，其係安裝有壓電致動器3。 液晶顯示部1係具有：顯示面板1 a，其用以顯示圖像；及 外框1 b ’其用以保持顯示面板。在顯示面板1 a的内部係設 有未圖示的液晶基板或背照燈等。此外，外框1 b係例如金 95905.doc 11 1294099 示區域而設 屬製，用以在顯示面板la的顯示面遮住圖像顯 置。 * 觸碰面板部2係具備感測器，其用以檢測操作者的輸入操 作’在此係具備有電阻膜方式的感測器之電阻膜式觸碰面 板。該觸碰面板部2係具有以下構件：操作者可按壓之按壓 部2a;及用以保持該按壓部2a之外框孔。按壓部。係由透 明樹脂板所構成，以使顯示於液晶顯示部丨的顯示面板^之 圖像透射。此外，外框2b係例如金屬製，其以不遮住顯示 面板la的顯示區域之方式而設置。 作為觸碰面板部2用之電阻膜式觸碰面板係具有以下構 造：使有透明電極成膜之馥數電極板與電極面相對而按一 定間隔而配置。接著，以操作者的手指或筆等指示工具按 壓圖1中的按壓部2a時，藉由使電極板彼此相接觸，並檢測 此時各電極板上的電阻變化，以確切指出指示位置而作為 座標值。 壓電致動器3係例如雙壓電晶片元件。雙壓電晶片元件係 具備夾有電極板而將複數薄板狀壓電材相貼合之構造，其 具有從兩面施加電壓時將全體彎曲之性質。輸入裝置100 中，依據通過在撓性基板4上所設置的配線而施加之驅動電 壓，將壓電致動器3彎曲變形。 撓性基板4係使用銅箔等導電性金屬箔在例如聚亞醯胺 等的樹脂膜上形成有配線之可撓性配線基板，其設有電 極，用以將驅動電壓供應至壓電致動器3,且設置後述之穿 通孔對，使用該穿通孔而保持壓電致動器3。 95905.doc -12- 1294099 «亥輸入裝置1 〇 〇中’係在液晶顯示部1的顯示面侧配設觸 碰面板部2,以夾入撓性基板4及壓電致動器3。在觸碰面板 部2的按壓部2a，藉由使液晶顯示部1的顯示面板u所顯示 之圖標等操作功能項目的圖像透射，並以操作者的手指等 知·壓按壓部2a上的圖像顯示位置，以進行依據有顯示圖像 之輸入操作。 液晶顯示部1或觸碰面板部2係搭載於輸入裝置ι〇〇之未 圖示的外部框體。此時，觸碰面板部2係相對於液晶顯示部 1，在可動狀態下配設於與其顯示面相垂直的方向。藉此， 將壓電致動器3彎曲變形時，可改變觸碰面板部2對液晶顯 示部1的距離。用以進行觸碰面板部2之按壓操作的檢測， 或依據有該按壓操作之壓電致動器3的驅動控制等之電路 係收納於例如外部框體的内部。 圖2係顯示壓電致動器實裝至撓性基板的狀態圖；圖2八 係撓性基板的重要部分平面圖，圖2Β#Χ-Χ箭頭線剖面圖。 如圖2所示，在撓性基板4係設有以下構件··實裝部4 i， 其係由用以實裝壓電致動器3之穿通孔41&、41b對所構成； 及配線圖案42a、42b，其用以將驅動電壓供應至壓電致動 器3 〇 實裝部41中，將各穿通孔41 &、41b並列形成為例如相同 形狀。此外，穿通孔41a、41b間係使可構成撓性基板4之樹 脂膜殘留成橋狀而形成中央間隔部41c。本實施形態中，例 如，係在一個撓性基板4上各設二處該種實裝部41。 配線圖案42a、42b係以相對於實裝部41 一端而連接各配 95905.doc -13· 1294099 線之方式而設置。另一方面，在壓電致動器3的一端係設置 配線端子31a、31b，藉由使該等配線端子31a、31b與撓性 基板4上的配線圖案42a、42b相接觸，從未圖示的驅動電路 將驅動電壓供應至壓電致動器3。 實裝部41中’壓電致動器3係從例如表側插穿一穿通孔 41 a後’藉由通過中央間隔部4丨c下部而從背側再度插穿穿 通孔41 b ’以在長邊方向兩端部接觸撓性基板4表面的狀態 進行實裝。因壓電致動器3的剛性較高，一撓性基板4容易 變形’故如圖2B所示，係形成只有中央間隔部41(：朝表側方 向膨出之狀態，以保持壓電致動器3。再者，此時，使設於 壓電致動器3—端的配線端子31a、31b與撓性基板4上的配 線圖案42a、42b相接觸，並電性連接。另外，最好將該等 接觸後，以録錫等固定接點，並將壓電致動器3本體固定於 挽性基板4上。 如上所述，實裝壓電致動器3後，將該撓性基板4夾入液 晶顯示部1的外框lb與觸碰面板部2的外框2b。此時，例如， 中央間隔部41 c的圖2中上面係接觸觸碰面板部2的外框 2b，撓性基板4之的圖2中下面與接觸有壓電致動器3之區域 43 a、43b係與液晶顯示部1的外框lb相接觸。藉由該種實裝 構造，撓性基板4的中央間隔部41 c係作為觸碰面板部2的外 框2b與壓電致動器3間的間隔物用，且撓性基板4的區域 43a、43b係作為液晶顯示部1的外框lb與壓電致動器3之間 的間隔物用。 在該狀態下，將驅動電壓供應至壓電致動器3時，依據該 95905.doc -14- 1294099 驅動電壓將壓電致動器3彎曲變形。如上所述，在壓電致動 器3係設置二個配線端子31 a、3 lb，該等電位差為〇時，壓 電致動器3不會彎曲，藉由擴大電位差，使其彎曲量増加。 此外，壓電致動器3的彎曲方向在電壓極性反轉時會逆轉。 因此，輸入裝置100中，藉由控制驅動電壓的電壓（振幅）、 頻率、波形（矩形波或正弦波）等，可改變壓電致動器3的彎 曲量、彎曲周期、彎曲方向等。 將壓電致動器3彎曲時，依據其中央部的位移，中央間隔 部41 c相對於液晶顯示部1而朝垂直於其顯示部的方向移 動。依據該中央間隔部41c的位移，移動觸碰面板部2，並 將其面板表面位移，以將力覺歸還操作者。 另外’在中央間隔部41 c的表面，或在撓性基板4中接觸 壓電致動？|3兩端部之部分的背面’也可貼上由賽路路等古 剛性材料所構成的補強板。 再者，上述之壓電致動器3的實裝方法係一例，若是具有 以下構造：在壓電致動器3的一面中央部附近設置間隔板， 並進一步於另一面，在其長邊方向的兩端部亦設置間隔 板，也可利用其他方法實裝壓電致動器3。 其次，說明第一實施形態之上述輸入裝置1〇〇的硬體構 成。另外，以下，將第一實施形態之上述輸入裝置1〇〇當作 輸入裝置100a。 圖3係第一實施形態之輸入裝置的硬體區塊圖 以下構件：感測部 及驅動部104。 第一實施形態之輸入裝置100a係具有 1〇1、位置判斷處理部102、控制部103、 95905.doc -15- 1294099 感測部101係具備感測器，其内藏於觸碰面板部2，用以 w 檢測操作者對輸入裝置l〇〇a有無按壓操作，在此，藉由電 阻膜方式，可檢測有無按壓觸碰面板部2的面板表面（按壓 部 2a) 〇 本實施形態中，操作者等以手指等按壓作為觸碰面板部2 用之類比電阻膜式觸碰面板的面板表面時，使按一定間隔 相對配置之電極板彼此相接觸而引起通電，並藉由其接觸 位置使電極板上的X方向及γ方向的電阻值變化，以使對應 X方向及Y方向之電阻值變化。X方向及Y方向之電壓值在手 鲁

指等按壓電阻膜式觸碰面板的面板表面前係Ο V或近似Ο V 之值，開始按壓時會逐漸增加，按壓狀態持續某種程度以 上時會達飽和而穩定。 如此’輸入裝置100a中，係作為在電壓值穩定的狀態確 定操作者之按壓者，來自操作者按壓開始時點之電壓值變 化在特定的變動幅内穩定後，經過一定時間後，確定按壓。 此時’從電壓值穩定至按壓確定前之時間可預先在輸入裝 置100a中任意設定。 鲁 感測部101藉由X方向及γ方向的電阻值（類比信號）檢測 有無按壓面板表面，電壓值係形成經A/D變換之檢測資料值 (數位信號）。 位置判斷處理部1〇2定期讀入感測部1〇1所檢測χ方向及 Y方向的檢測資料值而監視其變化，並判斷面板表面的按壓 · 開始時點或按壓確定時點。亦即，將開始改變檢測資料值 · 之時點判斷為按壓開始時點，將檢測資料值穩定後經過特 95905.doc -16- 1294099 定時間之時點判斷為按壓確定時點。 位置判斷處理部102在檢測資料值穩定後經過特定時 間，並確定按壓時，從該檢測資料值確切指出電極板上的 按壓位置X-Y座標值，並保持所確切指出的座標值以作為位 置資訊。另外，位置判斷處理部102之處理可以硬體之區塊 實現，或以CPU實現，也可為任一者。 再者，位置判斷處理部102以從感測部1〇1所輸出的檢測 資料值為基礎’產生從按壓開始至確定前，或按壓確定後 之依據其輸入的控制信號，並依據該控制信號控制控制部 103。在位置判斷處理部102所產生的控制信號係數位信 號，其包含用以確切指出驅動部104驅動時的驅動電壓信號 波形之電壓（振幅）、頻率、波形（矩形波或正弦波）。 控制部103係波形產生裝置，其依據來自位置判斷處理部 102的控制信號，分別控制電壓、頻率、波形，並產生用以 將驅動部104驅動之驅動電壓信號波形而形成輸出信號而 輸出。 圖4係顯示第一實施形態之控制部的構成例圖。 如該圖4所示，控制部103係具有以下構件：D/A變換部 103a、波形控制部l〇3b、及驅動電路103c。 D/A變換部103 a係將從位置判斷處理部102輸出的控制信 號所包含之電壓變換為類比值，並將變換後的控制電壓輸 出至驅動電路103c。 波形控制部103b係使用從位置判斷處理部102輸出的控 制信號所包含之頻率及波形，並產生特定頻率的矩形波或 95905.doc -17- 1294099 正弦波’以將所產生的控制波形輸出至驅動電路103C。 驅動電路103c係依據從D/A變換部.103a輸出的控制電壓 及從波形控制部1 〇3b輸出的控制波形，將驅動電壓信號波 形形成輸出信號而輸出至驅動部1 04。 另外，控制部103係產生用以控制驅動部1〇4之輸出信號 者’若是可產生與驅動部104—致的信號波形者，其構成並 無特別限制。 在此，驅動部104係前述壓電致動器3,壓電致動器3依據 從控制部10 3輸出的驅動電壓信號波形而彎曲變形。將例如 稱為交流矩形波電壓或交流正弦波電壓之交流電壓供應至 驅動部104。供應該種交流驅動電壓時，壓電致動器3可微 振動’其結果，亦可使觸碰面板部2微振動。 其次’在具上述構成之輸入裝置l〇〇a中，說明操作者體 驗模擬觸擊之方法。 圖5係面板按壓時間與壓電致動器驅動電壓之關係的說 明圖。圖5中，上圖係顯示觸碰面板部2的面板按壓時間與 檢測資料值之關係，下圖係顯示可供應至壓電致動器3之驅 動電壓的信號波形。另外，圖5之上圖，例如，係圖示又方 向的檢測資料值的變化。 如圖5之上圖所示，輸入操作時所檢測的檢測資料值在觸 碰面板部2的面板表面按壓前係〇或近似0之值，其隨按壓開 始時逐漸增加，按壓持續某種程度以上時即穩定。輸入裝 置l〇〇a中，依據如此而變化的檢測資料值，藉由將如圖5下 圖所示的信號波形驅動電壓供應至壓電致動器3,可使操作 95905.doc -18- 1294099 者體驗模擬的觸擊。 亦即，輸入裝置100a在從按壓開始至按壓確定之間將振 幅小的高頻交流矩形波電壓供應至壓電致動器3，使壓電致 動器3微振動，並使觸碰面板部2微弱振動。接著，按壓綠 定後，供應振幅大的低頻交流矩形波電壓，並大幅振動壓 電致動器3、觸碰面板部2。從按壓開始至按壓確定之時間 係數十ms-100 ms左右，但藉由如上述振動觸碰面板部2， 將力覺歸還操作者，操作者藉由從按壓開始至按壓確定之 微弱振動，可體驗如同按下開關鈕時的行程感。此外，操 作者藉由按壓確定後的強烈振動，可體驗如同按下開關鈕 時的按鍵感。 再者，輸入裝置100a亦有以下情況：依據其用途而給予 更長的行程感者對操作者而言較易使用。 圖6係面板按壓時間與壓電致動器驅動電壓之關係的其 他說明圖。圖6中，上圖係顯示觸碰面板部2的面板按壓時 間與檢測資料值之關係，下圖係顯示可供應至壓電致動器3 之驅動電壓的信號波形。另外，圖6之上圖，例如，係圖示 X方向的檢測資料值的變化。 如圖6之上圖所示，輸入操作時所檢測的檢測資料值與圖 5相同，在觸碰面板部2的面板表面按壓前係〇或近似〇之 值，其隨按壓開始時逐漸增加，按壓持續某種程度以上時 即穩定。 如圖6所示，為產生更長的行程感，係設定為在更慢的時 點確定按壓。輸人裝置100a從按壓開始至更慢的按壓確定 95905.doc -19- 1294099 之間，將振幅小的高頻交流矩形波電壓供應至壓電致動器 3，之後，供應振幅大的低頻交流矩形波電壓。如此，由於 壓電致動器3及觸碰面板部2在按壓開始至更慢的按壓確定 之間會微弱振動，之後，進一步強烈振動，故操作者可體 驗較長的行程感。 另外，圖5及圖6之例中，係說明將交流矩形波電壓供應 至壓電致動器3之情況，但當然，也可供應交流正弦波電 壓。但是，波形方面，相較於正弦波，操作者有易於辨識 矩形波振動的傾向，此外，矩形波的電壓較低。 再者，輸入裝置100a中，為使操作者體驗行程感所需之 驅動電壓信號波形的電壓、頻率、波形及驅動電壓的供應 時間因使用觸碰面板部2所檢測的電壓值而判斷之按壓確 定時點或用途種類等而不同，故可預先任意設定。 此外’輸入裝置100a中，在按壓開始至按壓確定之間， 使壓電致動器3及觸碰面板部2微弱振動時，可改變其頻 率。例如，從按壓開始時點將頻率從5〇 變化至1 Hz左 右，使電壓從可體驗按鍵感振動時之峰值電壓的1/2變化至 1/8 ’以矩形波而振動。如此，可使操作者體驗更接近實際 觸擊之行程感。但是， 疋’頻率或電壓過高時，用以體驗行程

顯示鈕的情況進行按壓時， 故操作者在按壓觸碰面板部上沒有 時’通常，該輸入無法為裝置側所 95905.doc 1294099 接受。該種情況下，在輸入裝置100a，也可為以下構成： 操作者按壓面板時，將特定驅動電壓供應至壓電致動器3， 再以微弱振動將行程感傳給操作者，之後，停止驅動電壓 的供應而不給予按鍵感，以停止振動。如此，操作者至少 辨属正在&壓者，且藉由無按鍵感，可辨識誤按的情況。 又，该種情況下，也可給予一種與給予行程感或按鍵感 時的振動不同之振動作為表示錯誤之振動，或以警報等進 行警告。 以上之說明中，係以將具有電阻膜方式的感測部1〇1之電 阻膜式觸碰面板作為輸入裝置1〇〇a的觸碰面板部2用之情 況為例而進行說明，但除了電阻膜方式，也可使用採用有 靜電容量方式、光學方式、超音波方式、電磁感應方式等 之各種觸碰面板，以使操作者體驗行程感或按鍵感。要言 之，若使用一種感測器，其係在從輸入操作開始至輸入操 作確定間所檢測之信號（檢測資料值）可得知有絲毫變化，不 管是哪一種方式，均可給予操作者行程感。 例如，靜電容量方式時，以透明導電性面板形成操作者 手才曰的接觸部，並在該接觸部外緣的框内設置用以電壓施 加及電流檢測之電路，以將特定電壓施加至導電性面板。 使用有該種觸碰面板之輸入裝置中，當操作者將手指觸碰 至面板時，面板上的靜電容量會改變，其變化形成電流值 而被檢測。 光學方式時，以玻璃或丙烯基等透明面板形成接觸部。 接著，在接觸部外緣的框内配置LED(Uquid Crystal Display) 95905.doc -21 - 1294099 等發光兀件及受光元件，再將矩陣狀紅外線放射至接觸部 表面，並將該紅外線受光至相對的受光元件。使用有該種 觸碰面板之輸入裝置中，當操作者將手指觸碰至面板表面 時’遮住光’所遮住的光的變化形成電性信號而被檢測。 超音波方式時，以透明面板形成接觸部，在外緣的框内 將發彳§器與受信器分別朝X方向及γ方向相對配置，並利用 發振器在接觸部的表面產生表面彈性波。使用有該種觸碰 面板之輸入裝置中，當操作者將手指觸碰至面板表面時， 手指會吸收接觸部份的振動，並將所產生表面彈性波的傳 達延遲檢測。 電磁感應方式時’相對於在透明面板所形成的接觸部， 使用搭載有用以產生磁場的電路之筆型指示工具等進行輸 入操作。在面板背面側（操作面的背面側）係設置多數用以檢 測磁場之感測線圈作為感測部。使用有該種觸碰面板之輸 入4置中’ Μ插作者將指示工具觸碰至面板表面時，以感 測部檢測磁場變化。 使用該等各方式時，在作為接觸部之面板外框與液晶顯 示部外框間係設置撓性基板，其係實裝有壓電致動器。不 管為哪一種方式’各檢測資料值發生變化至穩定之時間， 亦即從輸入操作開始至確定之時間，與電阻膜方式時相 同，係數10 ms-100 ms左右，最好檢測操作者接觸面板表面 時所改變的信號，依據該信號產生應供應至壓電致動器之 驅動電壓信號波形，並依據該信號波形驅動壓電致動器， 使面板振動。如此，可使操作者體驗行程感、按鍵感。 95905.doc -22- 1294099 如以上說明所述，本發明之第一實施形態中，在接觸面 板式輸入裝置，由於在從按壓或接觸用以進行輸入操作之 面板表面之輸入操作開始至確定之間，藉由給予面板微弱 振動，使操作者體驗行程感，故操作者可安心進行輸入操 作。如此，操作者進行輸入操作時，會瞭解按壓開始，而 不會對之後手指等的動作產生困擾。此外，利用微弱振動 之回應，無意識地辨識剛剛進行的操作是正確的，且藉此 使手指等按壓時的力道變小。 再者’例如操作者在沒有顯示紐的場所進行按壓時，以 往，裝置側只是沒有任何反應，此時，會有以下情況：操 作者無法判斷按壓是否過輕還是按壓場所不佳。但是，根 據本發明之輸入裝置，由於按壓面板時會振動而得到行程 感，故操作者至少能辨識正在按壓面板。按壓場所沒有顯 不紐時，因無法給予行程感而停止振動，可使操作者辨識 按壓錯誤場所者。又，加上用以表示錯誤之其他種類的振 動等，可以警報進行警告，由以上，可減輕伴隨操作者的 錯誤操作之壓力。 觸碰面板式輸入裝置係重要的界面部分，其使用方便的 好壞大幅左右系統全體的印象，藉由本發明之輸入裝置， 可給予不習慣輸入操作的操作者信賴感、安心感。 其次’說明第二實施形態之上述輸入裝置1〇〇的硬體構 成。另外’以下，將第二實施形態之上述輸入裝置1〇〇當作 輸入裝置100b。 圖7係弟一實施形態之輸入裝置的硬體區塊圖。 95905.doc -23- 1294099 輸入裝置100b係具有以下構件：感測部i 11、位置判斷處 理部112、控制部113、及驅動部114。 感測部111係具備感測器，其内藏於觸碰面板部2，用以 檢測操作者有無按壓操作輸入裝置1〇〇b，在此藉由電阻膜 方式’可檢測有無按壓觸碰面板部2的面板表面（按壓部2a)。 本實施形態中，操作者以手指等按壓作為觸碰面板部2 用之類比電阻膜式觸碰面板的面板表面時，使按一定間隔 相對配置之電極板彼此相接觸而引起通電，並藉由其接觸 位置，使電極板上的X方向及γ方向的電阻值變化，以使對 應X方向及Y方向之電阻值變化。X方向及γ方向之電壓值在 手指等按壓電阻膜式觸碰面板的面板表面前係〇 V或近似 〇 V之值’其開始按壓時逐漸增加，按壓狀態持續某種程度 以上時會達飽和而穩定。 如此’輸入裝置100b中，在電壓值穩定的狀態作為確定 操作者之按壓者，使來自操作者按壓開始時點之電壓值變 化在特定的變動幅内穩定，並經過一定時間後，確定按壓。 此時’從電壓值穩定至確定按壓前之時間在輸入裝置1〇〇b 中均可預先任意設定。 感測部111藉由X方向及γ方向的電阻值（類比信號）檢測 有無按壓面板表面，電壓值係形成經A/D變換之檢測資料值 (數位信號）。 位置判斷處理部112定期讀入感測部111所檢測X方向及 Y方向的檢測資料值而監視其變化，並判斷面板表面的按壓 開始時點或按壓確定時點。亦即，將開始變化檢測資料值 95905.doc -24- 1294099 :時點判斷為按壓開始時點，將檢測資料值穩定後經過特 疋時間之時點判斷為按壓確定時點。此時，位置判斷處理 部112使用例如内藏於輸入裝置100b之計時器等，計測從按 壓開始時點至按壓確定時點之時間。 再者，位置判斷處理部i 12在檢測資料值穩定後經過特定 時間，並確定按壓時，從該檢測資料值確切指出電極板上 按壓位置的χ_γ座標值，並保持所確切指出的座標值以作為 位置資訊。 接著，位置判斷處理部112依據所計測之按壓開始時點至 _ 按壓確定時點之計測時間長度，產生控制信號，並依據該 控制信號控制控制部113。或位置判斷處理部112將計測時 間與預先決定的特定時間相比較，判斷計測時間是否比該 特定時間長，並依據其判斷結果產生控制信號。 在位置判斷處理部112所產生的控制信號係數位信號，其 包含用以確切指出驅動部114驅動時的驅動電壓信號波形 之電壓（振幅）條件。此時，依據從按壓開始時點至按壓確定 時點之計測時間，將振幅不同的信號波形驅動電壓供應至 _ 驅動。卩114另外，依據計測時間，除了振幅外，將頻率或 波形（矩形波或正弦波）不同的信號波形驅動電壓供應至驅 動部114時，也可將該等條件包含於控制信號。 控制部113係波形產生裝置，其依據來自位置判斷處理部 112的控制信號而控制電壓，並產生用以將驅動部ιΐ4驅動 ‘ 之驅動電壓信號波形而形成輸出信號而輸出。 - 圖8係顯示第二實施形態之控制部的構成例圖。 95905.doc -25- 1294099 如該圖8所示，控制部113係具有以下構件：d/A變換部 113 a、及驅動電路113 b。D/A變換部113 a係將從位置判斷處 理部112輸出的控制信號所包含的電壓變換為類比值，並將 變換後的控制電壓輸出至驅動電路Π3b。驅動電路113 b依 據從D/A變換部113a輸出的控制電壓，將驅動電壓的信號波 形形成輸出信號而輸出至驅動部114。 另外，控制部113係產生用以控制驅動部114之輸出信號 者，若是可產生與驅動部114一致的信號波形者，其構成並 無特別限制。 在此’驅動部114係前述壓電致動器3，壓電致動器3依據 從控制部113輸出的驅動電壓信號波形而彎曲變形。可將例 如稱為交流矩形波電壓或交流正弦波電壓之交流電壓供應 至驅動部114，藉此可將壓電致動器3及觸碰面板部2微振。 其次，說明以下方法：依據按壓確定前之計測時間，控 制具上述構成之輸入裝置l〇〇b。 圖9係以長時間確定按壓時之面板按壓時間與壓電致動 器驅動電壓之關係的說明圖。圖10係以短時間確定按壓時 之面板按壓時間與壓電致動器驅動電壓之關係的說明圖。 分別在該圖9及圖10中，上圖係顯示觸碰面板部2的面板按 壓時間與檢測資料值的關係，下圖係顯示可供應至壓電致 動器3之驅動電壓的信號波形。另外，在圖9上圖及圖1〇上 圖中，例如，係圖示X方向的檢測資料值的變化。 如圖9及圖10上圖所示，輸入操作時所檢測的檢測資料值 在觸碰面板部2的面板表面按壓前係〇或近似〇之值，其隨按 95905.doc -26- 1294099 壓開始時逐漸增加，按壓持續某種程度以上時即穩定。輸 _ 入裝置100b中，依據如此而變化的檢測資料值所決定的按 壓開始時點至按壓確定時點之時間，藉由將適當信號波形 的驅動電壓供應至壓電致動器3,可使操作者體驗依據有按 壓操作方式之按鍵感。 ^ 亦即，輸入裝置1 〇〇b ’從按壓開始至按壓確定之時間很 長時’亦即直到檢測資料值穩定需要長時間時，如圖9下圖 所示’按壓確定後’將振幅小的特定頻率的交流矩形波電 壓供應至壓電致動器3,使壓電致動器3及觸碰面板部2小振隹 動。相對於此，從按壓開始至按壓確定之時間很短時，亦 即檢測資料值在短時間穩定時，如圖1〇下圖所示，輸入裝 置l〇〇b在按壓確定後，將振幅大的特定頻率的交流矩形波 電壓供應至壓電致動器3，使壓電致動器3及觸碰面板部2 大振動。 圖11係顯不第二實施形態之輸入裝置的控制流程圖。 如上所述，依據從按壓開始至按壓確定之時間使觸碰面 板部2振動之輸入裝置1〇补，首先，從檢測資料值的變化判_ 斷操作者是否正在按壓面板表面（步驟S1)。 步驟S1中，判斷正在按壓面板表面時，輸入裝置將 該時點當作按壓開始時點，並開始時間計測（步驟S2)。 其久，輸入裝置100b監視檢測資料值，並從該檢測資料 值的穩定狀態判斷是否確定按壓（步驟S3)。 ▲ 接著’步驟S3中，判斷確定按>1時，輸入裝置100b結束-從按麼開始時點之時間計測（步驟S4)。 95905.doc -27- 1294099 輸入裝置祕依據㈣S4所得相計測時間衫驅動電 堡（步驟S5)’以該驅動電壓將壓電致動器3驅動（步驟％)。 例如’以計測時間長度為反比而決定信號波形的振幅，計 測時間越短越以大的驅動電壓驅動壓電致動器3。 此外’決定驅動電壓時’比較計測時間與輸二裝置祕 所預先設定之教時間，依據其比較結果可決定驅動電 壓。亦即，計測時間比特定時間長時，以特定的小驅動電 壓驅動壓電致動器3,反之’計測時間短時，以特定的大驅 動電壓驅動壓電致動器3。 另外，步驟81中，輸入裝置祕未判斷正在按壓面板時， 在判斷出正在按壓面板之前，重複步驟S1的處理。此外， 步驟S3中，輸入裝置1〇〇b未判斷按壓確定時，在判斷按壓 確定之前，重複步驟S3的處理。 上述圖9、圖1〇及圖U中，按壓確定前所需的長時間係相 當於操作者輕輕地進行按壓操作，反之，確定按壓前所需 的短時間係相當於操作者很強力進行按壓操作。如此，輸 入裝置100b中，以按壓開始時點所變化的電壓值為基礎， 計測按壓開始時點至按壓確定時點之時間，以將輸入操作 時的面板按壓強弱對應其計測時間長短。接著，藉由將依 據有該計測時間之信號波形驅動電壓供應至壓電致動器 3 ’實現依據有按壓操作方式的按鍵感。 另外，圖9及圖10之例中，係說明將交流矩形波電壓供應 至壓電致動器3之情況，但當然，也可供應交流正弦波電壓。 以上之說明中，係以將具有電阻膜方式的感測部111之電 95905.doc -28- 1294099 阻膜式觸碰面板作為輸入裝置l〇〇b的觸碰面板部2用之情 況為例進行說明，但除了電阻膜方式，也可使用採用有靜 電容量方式、光學方式、超音波方式、電磁感應方式等之 各種觸碰面板，以使操作者體驗行程感或按鍵感。要言之， 若使用一種可在輸入操作開始至輸入操作確定之間所檢測 的#號（檢測資料值）得知絲毫變化之感測器，均可使用任一 方式。 例如，靜電容量方式時，以透明導電性面板形成操作者 手指的接觸部，並在該接觸部外緣的框内設置用以電壓施馨 加及電流檢測之電路，以將特定電壓施加至導電性面板。 使用有該種觸碰面板之輸入裝置中，當操作者將手指觸碰 至面板時’面板上的靜電容量會變化，其變化係形成電流 值而被檢測。 光學方式時，以玻璃或丙烯基等透明面板形成接觸部。 接著，在接觸部外緣的框内配置LED(Liquid Crystal Display) 等發光7L件及受光元件，並將矩陣狀紅外線放射至接觸部 表面’以將該紅外線受光至相對的受光元件。使用有該種 _ 觸碰面板之輸入裝置中，當操作者將手指觸碰至面板表面 時’遮住光’所遮住光的變化係形成電性信號而被檢測。 ° 皮方式時’以透明面板形成接觸部，在外緣的框内 將毛L器與又信器分別朝X方向及Y方向相對配置，並利用 ^振益在接觸部的表面產生表面彈性波。使用有該種觸碰· 面 >v gg ι_ 攻置中’當操作者將手指觸碰至面板表面時， · 手&會吸收接觸部份的振動，並將所產生表面彈性波的傳 95905.doc -29- 1294099 達延遲檢測。 電磁感應方式時，相對於在透明面板所形成的接觸部， 係使用搭載有用以產生磁場的電路之筆型指示工具等進行 輸入刼作。在面板背面側（操作面的背面側）係設置多數用以 檢測磁％之感測線圈作為感測部。使用有該種觸碰面板之 輸入裝置中，當操作者將指示工具觸碰至面板表面時，以 感測部檢測磁場變化。 使用該等各方式時，在作為接觸部之面板外框與液晶顯 示部外框間係設置撓性基板，其係實裝有壓電致動器。不 官疋哪一種方式，最好檢測操作者接觸面板表面時所變化 的k谠’依據其接觸開始時點至接觸確定時點之計測時 間’產生應供應至壓電致動器之驅動電壓信號波形，並在 確定接觸後，依據該信號波形驅動壓電致動器，以使面板 振動。 如以上說明所述，本發明之第二實施形態中，在接觸面 板式的輸入裝置，以依據有按壓或接觸用以進行輸入操作 的面板表面之輸入操作開始至確定之時間長度的大小，振 動面板。亦即，輸入操作確定前的時間很長時，輕輕操作 面板表面，使面板小振動。此外，輸入操作確定前的時間 很短時’強力操作面板表面，使面板大振動，可使操作者 無意識學習以下情事：也可用更輕的力道進行操作。 操作者可自然學習最適操作，減少以過多力道進行操 作’並減輕手指負擔或操作時的疲累、伴隨操作之壓力等， 以進步實現體貼人之使用界面。觸碰面板式輸入裝置係 95905.doc -30- 1294099 重要的界面部I，其使用方便好壞大幅左右系統全體的印 象，藉由本發明，可提升觸碰面板式輸入裝置的使用感， 對於不習慣輸入操作的操作者亦可安心進行操作。 另外，以上之第一及第二實施形態之說明中，為實現行 程感或按鍵感，係利用壓電致動器使以手指等按壓或手指 等觸碰之面板振動，但除此之外，若是監視器等，可給予 該種面板振動者，亦可適用於輸入裝置。 此外，以上之第一及第二實施形態之說明中，係說明按 壓或接觸操作面板時，進行控制，以使操作者體驗行程感 或按鍵感之情況，但手指等離開面板時，與按壓或接觸操 作時杻同，可進行控制以體驗按鍵感或行程感。 再者，上述之輸入裝置，例如，可良好用於個人電腦 等資訊處理裝置、尤其行動電話機或PDA等可攜式資訊處 理裝置的輸入裝置。此外，也可作為用以操作以下該等機 器之輸入裝置用：以前述之開關裝置等的播放機器為首， 金融機構的自動繳款機（CD)或自動提款機（atm)、稱為遊 戲機等所有機器。又，也可作為用以遠距操作該等機器之 遙控裝置的輸入裝置用。 [產業上可利用性] 本發明之輸人裝置亦適用於在筆記型代的輸人操作部中 作為指向裝置而設置之輸入墊片、或圖形描畫軟體用輸入 板裝置等、及不具有圖像顯示部之輸入裝置。 【圖式簡單說明】 圖丄係本發明實施形態之輸人裝置重要部分的分解立體 95905.doc ^ 1294099 圖。 圖2係顯示壓電致動器實裝至撓性基板的狀態圖；圖2A 係撓性基板的重要部分平面圖，圖2B係X-X箭頭線剖面圖。 圖3係第一實施形態之輸入裝置的硬體區塊圖。 圖4係顯示第一實施形態之控制部的構成例圖。 圖5係面板按壓時間與壓電致動器之關係的說明圖。 圖6係面板按壓時間與壓電致動器之關係的其他說明圖。 圖7係第二實施形態之輸入裝置的硬體區塊圖。 圖8係顯示第二實施形態之控制部的構成例圖。 圖9係以長時間確定按壓時之面板按壓時間與壓電致動 器驅動電壓之關係的說明圖。 圖10係以短時間確定按壓時之面板按壓時間與壓電致動 器驅動電壓之關係的說明圖。 圖11係顯示第二實施形態之輸入裝置的控制流程圖。 【主要元件符號說明】 1 液晶顯示部 la 顯示面板 lb、2b 外框 2 觸碰面板部 2a 按壓部 3 壓電致動器 4 撓性基板 31a、31b 配線端子 41 實裝部 95905.doc -32- 1294099 41 a、4 lb 41c 42a ' 42b 43a、43b 100、 101a、101b 101 、 111 102 、 112 103 、 113 103a、113a 103b 103c、113b 104 、 114 51 52 53 54 55 56 穿通孔 中央間隔部 配線圖案 區域 輸入裝置 感測器 位置判斷處理部 控制部 D/A變換部 波形控制部 驅動電路 驅動部 有按壓面板表面嗎？ 開始時間計測 確定按壓嗎？ 結束時間計測 決定依據有計測時間之驅動電壓 壓電致動器的驅動 95905.doc -33-

Claims (1)

1. I29409&35263號專利申請案 |曰修(|〇正本 ， 中文申請專利範圍替換本(96年9月）—----- 十、申請專利範圍： 1. 一種輸入裝置，藉由按壓操作或接觸操作面板表面而進 行輸入；其特徵係具有以下機構： 輸入檢測機構，其檢測有無按壓或接觸前述面板表面； 計時機構，於前述輸入檢測機構檢測有按壓或接觸 時’計測從按壓時點或接觸時點起至確定按壓或接觸前 之時間； 波形產生機構，其依據前述計時機構所計測的前述時 間而產生信號波形；及 面板位移機構，其依據前述波形產生機構所產生的信 號波形而使前述面板位移。 2.如請求項1之輸入裝置，其中前述波形產生機構係產生振 幅大小為與前述計時機構所計測的前述時間長度反比之 信號波形。 3·如請求項1之輸入裝置，其中前述波形產生機構在前述計 時機構所計測的前述時間比特定時間短時，產生與前述 時間比前述特定時間長之情況相比時，振幅較大的信號 波形。 4.如明求項1之輸入裝置，其中前述輸入檢測機構係藉由檢 測依據按壓或接觸前述面板表面而變化之信號，而檢測 有無按壓或接觸； 前述計時機構係在從按壓時點或接觸時點起變化之前 述信號穩定的時點確定按壓或接觸，並計測從按壓時點 或接觸時點起至按壓或接觸確定之時間。 95905-960903.doc 1294099 接鰌：讯處理裝置，具備輸入裝置，其藉由按壓操作或 接：知作面板表面而進行輸入;其特徵係具有以下機構： :入4:测機構’其檢測有無按壓或接觸前述面板表面； 夺機構，於㈤述輸入檢測機構檢測有按壓或接觸 、相4料點或接觸時點起至確定按壓或接觸前 之時間； 皮化產生機構，其依據前述計時機構所計測的前述時 間，產生信號波形；及 面板位移機構’彡依據前述波形產生機構所產生的信 號波形，使前述面板位移。 :種遙控裝置，具備輸人裝置，其藉由按壓操作或接觸 操作面板表面而進行輸人；其特徵係具有以下機構： 輸入檢測機構，其檢測有無按壓或接觸前述面板表面； 计岭機構，於前述輸入檢測機構檢測有按壓或接觸 時，計測從按壓時點或接觸時點起至確定按壓或接觸前 之時間； 波形產生機構，其依據前述計時機構所計測的前述時 間，產生信號波形·，及 面板位移機構，其依據前述波形產生機構所產生的信 號波形，使前述面板位移。 一種輸入裝置之控制方法，該輸入裝置係藉由按壓操作 或接觸操作面板表面而進行輸入；其特徵係： 於檢測有按壓或接觸前述面板表面時，計測從按壓時 點或接觸時點起至按壓或接觸確定之時間，並對應所計 95905-960903.doc 1294099 、 測的前述時間，產生信號波形，以依據所產生的信號波 形，使前述面板位移。

   95905-960903.doc