TW200414004A - Input device, portable electronic machine, remote control device and driving control method of piezo-electric actuator in input device - Google Patents

Description

200414004 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種會依據操作面之按壓操作而將力感 反饋給使用者之輸入裝置、攜帶型電子機器、遙控裝置、 以及輸入裝置中之壓電致動器驅動控制方法。 【先前技術】 L年來在金融機關等自動現金取款機或是鐵路自動售 票機、或是PDAm處理裝置㈣，廣泛使用—種被稱 之為觸技板之輸入裝置。觸控板係被設置在等顯示器 表面上’使顯示器上所顯示之圖案等與面板上之座標系相 對應’再藉由檢出面板上手指或筆等指示卫具所觸動之位 置’而實現-種對應於使用者之GUI (圖形使用者介面

Graphical User Interface)機能。 在白知觸控板中’當使用者進行操作輸人時，藉由例如 使被壓之圖案顯示有所變化，或是使操作音發生，而使利 用者知道輸人操作已被受理了。相對於此，最近，有人在 圖案被按下之時點，使面板本身之高度作變化，而將力感 反饋給手指或指示卫具，藉此而給予—如同壓下切換按麵 -樣的觸感（喝塔感），而使利用者之操作感提高。 例如，在曰本專利申請公開公報特開細Μ別Μ號⑼们 年…3曰公開)中’揭露有一種電阻膜式觸控面板，其具 有複數個由透明電極成膜之電極片，且呈—使電極面相對 向而隔-定空間而配置之構造。尤其是，在說明書中之段 落編號_37]〜[_2]及圖6中，在—用以岐—使用三片

O:\88\8S470.DOC 200414004 以上電極片之多層構造之觸控面板的框體，與一用以固定 顯示器側之框體之間，設置筒狀圈簧等致動器（achate)， 以使觸控面板能反饋力道。 又，在曰本專利申請公開公報之特開平11-2 12725號（1999 年8月6日公開）中，揭露有一在力道之反饋之同時，並利用 壓電元件來作操作輸入位置之檢出的資訊顯示裝置。尤其 是，如說明書中之段落編號[0126]〜[〇128]以及圖3所揭: 者，例如在液晶顯示面板上配置有操作面板，且該操作面 板為壓電it件所支撐。接著，再根據—因應於對該操作面 板之操作面的按壓，所發生於壓電元件中之電壓，來檢測 操作力與操作位置。又，一旦檢測到操作力大於特定閾值 N* ’即送一高頻給壓電元件，使操作面振動。 然而，使用這類力感反饋機能，而要給予使用者最大之 ^荅感的最簡單方法，是使手指按壓時之觸控面板的變位 篁增大。當使用壓電致動器而使觸控面板變位時，藉由使 壓電致動器由一最大彎曲狀態，反方向彎曲至其最大限， 將可以獲得最大之變位量。然而，採用這類使用方法時， 在相反於按壓時之待機狀態時，則必須使壓電致動器經常 保持於向某-方向之最大彎曲狀態。壓電致動H由於係施 加電壓愈高愈彎曲，因而在該方法下，待機時之消耗電力 將相當大，且有一顯著縮短壓電致動器之壽命的問題。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種可以解決上述習知技術所具 有之問題點的新穎輸入裝置、攜帶型電子機器、遙控裝置、

O:\88\88470.DOC 200414004 以及輸入裝置等中之壓電致動器驅動控制方法。 本發明之其它目的在於提供一種低消耗電力且長壽命， 並八有U更自然之操作感覺之力道反饋機能的輸入 裝置、攜帶型電子機器、遙控裝置、與輸入裝置中之壓電 致動器驅動控制方法。 本發明所揭之輸人裝置會依操作面上因按壓操作所作之 輸入，而輸出操作面之按壓位置的座標值，操作面並會變 位而反饋力道給使用者。輸入裝置具有-變位機構部與一 按壓檢測部’該變位機構部利用—由雙壓電晶片⑼丽㈣ 所、、且成之[電致動器’來使操作面產生變位；而該按壓檢 測部則用以檢測出是否有—對操作面之按壓操作。進― 步’輸入裝置還具有一控制部，其將變位機構部之動作控 制成在按壓操作被按壓檢測部所檢測出時，使壓電致動器 開始驅動，而在操作面向其中一方向緩緩變位後，使其向 反方向欠位：，並使操作面向其中一方向變位之時間，比向 反方向之變位時間還長得多。 本發明還有關於一種具備有上述輸入裝置之攜帶型電子 機器與遙控裝置。 在這類型輸入裝置、攜帶型電子機器與遙控裝置中，係 藉由&制部對變位機構部所作之控制，而在按壓操作被進 行=，使操作面向其中一方向緩緩變位後，向反方向變位。 此時，由於向其中一方向之變位時間，比向反方向變位之 時間還長得多’因而藉由按壓操作後之操作面的立即變 位，對於使用者而言，將在操作後之向反方向變位時，被

O:\8S\88470.DOC -9- 予—ig 4Jlt .. 和對於操作面之變位較強的力道感。又，藉由使 作面在向复φ _ , , ^ ^ Τ 一方向變位後，向反方向變位，對於壓電致 動-而δ ’即使在一未被施加電壓之狀態，受到一對操作 斤作之按壓刼作，操作表面之變位量仍可以作到最大。 因此，可以減低壓電致動器待機時之消耗電力，並長壽命 •且對於使用者而言，亦可給^ _更自然^明確的喝塔 (click)感。 進v，本發明所揭壓電致動器驅動控制方法，係根據 對‘作面所作之按壓操作所達成之輸入，而將操作面之 按壓位置輸出作為座標值，再對輸人裝置進行—操作面之 變位且將力道反饋給制者。職控制方法則在該對於操 =面之按壓刼作被檢測出時，即開始一對壓電致動器之電 壓施加。接著，使壓電致動器被驅動成操作自會向一方向 級緩變位後向反方向變位，並使該向操作面之其中一方向 變位的時間，比向反方向變位的時間還長。 在這類輸入裝置之壓電致動器驅動控制方法中，一旦按 壓操作有被進行，操作面將在向其中一方向緩緩變位後， 向反方向變位。此時，由於向其中一方向變位之時間，比 向反方向變位之時間還長，因而藉由按壓操作後之操作面 的立即變位，對於使用者而言，將在其後之向反方向之變 位時，感文到一相對於操作面之變位較強的力道感。又， 藉由在使操作面向其中一方向變位之後再向反方向變位， 對於壓電致動器而言，即使在一由未被施加電壓之狀態， 接受一對操作面之按壓操作之情形，亦可以使操作表面之 O:\88\88470.DOC -10- 200414004 又位里達到最大。因此，可以減低壓電致動器待機時之消 耗私力，並使其長壽命化，並給予使用者一更自然且明確 之喃σ合感。 本發明之其它目的，以及本發明所獲得之具體優點，將 在下文中藉由一參照圖式而作說明之實施例的說明，而有 更深之明瞭。 【實施方式】 以下，參照本發明之最佳具體例來作說明。又，以下所 述之本發明最佳具體例雖在技術上作了較佳之各種限定， 但本發明之範圍只要未在以下說明中有特別記載限定於本 發明之意旨，即不限定於這些具體例。 圖1為一顯示本發明之輸入裝置之主要部分的分解立體 圖。以下，舉例而言，就一使用於一進行輸入影像之切換 的切換裝置等用以操作一播放機器之控制面板的輸入裝置 100作說明。該輸入裝置100如圖i所示，具有一液晶顯示部 1與一觸控面板部2。又，在液晶顯示部丨之顯示面側上，固 定有一裝設有壓電致動器3之可撓性基板4。 液晶顯示部1具有··一供影像顯示之顯示面板i a、與一用 以固持δ亥面板之框體1 b。在顯示面板1 a之内部，設有圖中 未示之液晶基板或背光等。又，框體1 b可以例如金屬製品， 且在顯示面板1 a之顯示面上，設置成不會遮住影像之顯示 區域。 觸控面板部2包含有一供使用者按壓之按壓部2a、以及一 用以固持該按壓部之框體2b。按壓部2a係由透明樹脂片所 O:\88\88470.DOC -11 - 200414004 構成，顯示於液晶顯示部1之顯示面板la上的影像會穿過。 又，框體2b例如是一金屬製品，設置成不會遮住顯示面板! 之顯示區域。 该觸控面板部2為一例如所謂電阻膜式觸控面板，其具有 -配置成將數片各披覆有透明電極之電極片，使其電極面 相向再隔-定間隔之構造。而且，一旦圖中之按壓部叫皮 使用者^手指或筆等指示工具所按虔時，電極片之間將相 妾觸藉由;^測出此時各電極片上之電阻變化，指示位置 即可被特定為座標值。 屢電致動器3係由屢電雙晶片（bim〇rph)所組成，其會因库 通過設於可撓性基板4上之電極而被施加之驅動電 堡’而f曲變形。可撓性基板4係—例如在聚醯亞胺等樹脂 "肖銅V白等導電性金屬箱來形成電極而成之可撓性電 路基板’其亚設有-用以對㈣致動器3供應驅動電壓之電 極。可撓性基板4設有-對後面會述及之穿孔，利用該穿孔 來固持壓電致動器3。 在輸入衣置100中，在液晶顯示部1之顯示面側上，配設 有一觸控面板部2’其夾住可挽性基板4與壓電致動器3。在 觸控面板部2之按壓部以上’可讓液晶顯示部i之顯示面板 la所顯示出來之圖像等操作機能項目影像穿過，藉由使用 者將手指或筆等指示工具’接觸按壓部2a上這些影像之顯 不位置，將可以進行—對應於顯示影像之輸入操作。 士又’ ^顯示部i或觸控面板部2實際上係被搭載於輸入 裝置100之圖中未示的外部框體。此時，觸控面板部2相對

O:\88\88470.DOC -12- 200414004 於液晶顯示部1係被配設成可在顯示面上作垂直方向移動 之狀態。藉此，因應於壓電致動器3之彎曲變形，觸控面板 部2相對於液晶顯示部1之距離將產生變化。於是，在使用 者按壓觸控面板部2之按壓部2a時，將使壓電致動器3彎曲 變形，使用者將被反饋力感，而能給予一好像按下切換按 紐般之觸感（嘀嗒感）。又，用以檢測出觸控面板部2中之按 壓操作，或是因應於該按壓操作之壓電致動器3之驅動控制 等的電路，可以例如被收置在外部框體之内部中。 圖2 A與圖2 B顯示出壓電致動器3按裝至可撓性基板4的 構裝狀態。圖2A為一顯示出部分可撓性基板的平面圖；圖 2B為一沿圖2A中之X—X看時之側截面圖。 如圖2A與圖2B所示，在可撓性基板4上，設有一構裝部 41與用以供應驅動電壓給壓電致動器3之電路圖案42&和 42b ;且構裝部由一對用以構裝壓電致動器3之穿孔4&和 4lb所組成。 在構裝部41中’各穿孔41 a和4lb例如作成相同形狀並 列。又，在各穿孔4iM^4lb之間，留有一橋狀之用以構成 可撓性基板4的樹脂膜，而形成一中央間隔部41〇。在本實 施例中，舉例而言，這樣之構裝部41在每一個可撓性基板4 上設有兩個地方。 電路圖案42 a與42b被設置成在構裝部41之其中一端上連 接至各別之接線。另一方面，在壓電致動器3之其中一端 上，設有接線端子31a與3 lb;藉由這些接線端子31&與3 ib， 以及可撓性基板4上之電路圖案42a和42b間之接觸，由圖中 O:\88\88470.DOC -13- 200414004 未不之驅動器電路所供 叮仏應之驅動電壓，將被供應給壓電致 動器3。 *在構裝部41中’壓電致動器3在例如由表面側穿過其中一 牙= 41a後’通過中央間隔部仏之下方部位，再由内側穿 過穿孔41b，藉此而使縱長方向之兩端部處於—接觸可撓性 基板4古之表面的狀態，而完成被構裝。壓電致動器3之剛性 比較同’ $ 一方面可撓性基板4較容易變形，因而如圖2B 所不’僅中央間隔部仏會呈一突出表面側方向之狀態，據 此’壓電致動器3被固持。又，此時，設置於壓電致動器3 之其中-端的接線端子3_31b，與可撓性基板让之電路 圖案42a和42b相接觸，而構成電氣相接。又，實際上，使 這些相接觸之後，用焊劑等來固定接點。藉此，壓電致動 裔3本身亦被固定於可撓性基板4上。 如上所述，在壓電致動器3被構裝之後，該可撓性基板4 將被夾持於液晶顯示部丨之框體lb，與觸控面板部2之框體 2b之間。此時，例如中央間隔部41c之圖中上表面，將接觸 觸控面板部2之框體2b，且可撓性基板4之圖中下表面與壓 電致動器3相接觸之區域43a和43b，會與液晶顯示部丨之框 體lb相接觸。藉由這樣之構裝，可撓性基板4之中央間隔部 41c，將作為一介於觸控面板部2之框體2b與壓電致動器3之 間的間隔物，而且可撓性基板4之區域43 a和43 b，將作為液 晶顯示部1之框體lb與壓電致動器3之間的間隔物。 在此狀態下，一旦壓電致動器3被供應驅動電壓，麼電致 動器3將彎曲變形。此時，因應於壓電致動器3之中央部位 O:\88\88470.DOC -14- 200414004 的變位，中央間隔部41 於其顯示部方向之移動 位’觸控面板部2將移動 制。 c將相對於液晶顯示部1，作一垂直 。因此’因應於中央間隔部4丨c之變 ，而能給予使用者一力感反饋之機 =’中央間隔部41c之表面’或是可撓性基板4中壓電致 動器3之兩端部相接觸之部份的内側，可以貼附一由例如假 象牙（celluloid)等高剛性材料所構成之補強板。 又，如上所述之壓電致動器3之構裝方法到底僅是一種例 子，若具有-在壓電致動器3之其中一面侧之中央部位附 近，設置一間隔物，再於另一表面侧，於其縱長方向之兩 端部再設置間隔物之構造，也可以以其它方法來構裝壓電 致動器3。 另外，壓電致動器3會在施加之驅動電壓愈增加時，其彎 曲量愈大。如上所述，在壓電致動器3上，設有二個接線端 子3 la和31b，藉由使這些端子之電位差提高，彎曲量即變 大’又’藉由使驅動電壓之極性反轉，將可以使彎曲方向 逆轉。 圖3表示壓電致動益3之彎、曲狀態與驅動電壓間之關係。 在圖3中，將施加至接線端子3 1 a和3 1 b之驅動電壓，分別 標示為Vh、V1 ;而且，以截面來顯示壓電致動器3之彎曲狀 態，同時以示意圖來顯示出該塵電致動器3與觸控面板部 2，以及液晶顯示部1間，作為間隔物機制之可撓性基板4區 域。 如圖3所示，當驅動電壓vh和VI都為L準位（例如接地準位） O:\88\88470.DOC -15- 200414004 呀，壓電致動裔3不會彎曲。而當驅動電壓vhg H，而驅動 電壓VI為L準位時，壓電致動器3將例如向上彎曲；相反地， 當驅動電壓Vh為L準位，而驅動電壓％為11準位時，則將向 下方彎曲。又，當壓電致動器3向上方彎曲時，觸控面板部 2之向上方的麦位里會表大，而向下方彎曲時，其變位量則 最小。 、 在此，在觸控面板部2之力感反饋時，若觸控面板部2之 瞬間變位量愈大，則將給予使用者更明確之嘀嗒感。因此， 最好由一使壓電致動器3向其中一方向最大限彎曲之狀 態，遷移至一使其向反方向最大限彎曲之狀態。這點意味 著在賦予嘀哈感之動作前後，有必要使施加至壓電致動器3 之驅動電壓設至最大。在這樣之動作中，操作輸入前之待 機電力將變得相當大。又，藉由在待機時，使壓電致動器3 經常保持於通電狀態，將縮短壓電致動器3之壽命。 因此，在本發明中，如以下之圖4所示，在待機時，在不 施加驅動電壓至壓電致動器3下，進行操作輸入，壓電致動 器3將緩緩彎曲，而儘可能不會給予使用者力感，之後，藉 由急速向反方向彎曲，則給予強烈之力感，藉此而實現一 低消耗電力/壽命長且操作感覺優良之力道反饋機制。 圖4顯示出觸控面板部2隨著壓電致動器3之動作而變之 變位量遷移。在圖4中，依經過之時間，顯示出使用者對觸 控面板部2進行按壓操作時之觸控面板部2變位量。其中， §觸控面板部2由上側被向下側按壓時，將壓電致動器3未 被施加驅動電壓之狀態下的觸控面板部2之位置，設定為變 O:\88\88470.DOC -16 - 200414004 位量，並將壓電致動器3之彎曲量在最大時之觸控面板 部2之最高位置與最低位置，分別設定為變位量，，Max，，、 ，，Min，，〇 在使用者進行按壓操作之時點T 4 01以前，壓電致動哭3 係呈未彎曲狀態。之後，一旦在時點T4〇i時作了按壓操作， 壓電致動器3將被驅動，觸控面板部2緩緩向上方變位。進 一步，在一定時間後之時點丁402時，若觸控面板部2向上上 升至最大限，輪到使觸控面板部2向反方向變位。在時點 T403，觸控面板部2向反方向下降至最大限度，之後，到面 板之按壓操作結束為止，都保持該狀態。 在時點T404，按壓操作結束後，當使用者之手指或指示 工具反離面板面時，進一步使觸控面板部2向反方向（上方） 艾位。接著，在時點T405，在使觸控面板部2向上方上升至 最大限度之後，使其緩緩變位至變位量為，，〇”之位置。 f觸控面板部2之如此位置遷移當中，自時點T4〇i〜t4〇2 之日寸間段T1中，係使面板面比較緩慢地向上方向變位。另 、一方面’在時點T402〜T403之時間段丁2中，係使面板面急 速向下方&動。其中’藉由使時間T i比時間了2還大得多， t時間T1時使用者幾乎不會感覺到-隨著觸控面板部2之 ❹而來之力冑’但在時間了2時’則會讓使用者感受到一 因為更大之力道而來的明確嘀塔感。 « =在化間丁2時，使觸控面板部2之變位量由冑大位置移 向取i，置。亦即，藉由將觸控面板部2之變位量設定至屡 電致動器3性能上之最大，將 將了以讓使用者所感知之嘀嗒感

O:\88\88470.DOC •17- 200414004 作到最大限，因此，藉由進行這樣之變位，即使在一設定 成在待機時不對壓電致動器3施加驅動電壓之狀態的場合 下’也可以給使用者更明確之嘀嗒感，並給予自然之操作 感覺。 又，打點T402〜T403之時間T2最好極短。然而，一旦在 T間内作大雙位，在形狀會變化之壓電致動器3，以及透 過可撓性基板4之樹脂材料而相接觸之框體叫^之間，將 有問題於會產生噪音。 例如，當使用—長度30 mm左右之壓電致動器3，並施加 2〇V左右之驅動電壓時，#中央部位之向雙方向的變位量最 大為200 μιη。此時，若將壓電致動器3由其中一方向向反方 向作最大限變位的變位時間，設定成2 msec〜3 msec，將可 t在無損於使用者之操作感覺之下減低噪音程度。又，此 ^為了、、’"予使用者自然之操作感覺，最好將時間T1設定 成時間Τ2之約33倍以上。 ^方面，自開始按壓操作之時點Τ4〇1至時點Τ4〇2為止 之才間Τ1為一自使用者進行按壓操作開始至感覺到嘀嗒 感為止之延遲時間。為了不讓使用者因為該延遲而有損操 作感覺，最好將時間Τ1設定在200 msec以下。 其次，將 一 用以實現一如上所述壓電致動器3之動作的構 成例』:於下。圖5為_顯示輸人裝置ι⑼之機制的方塊圖。 輸入衣置1〇〇包含有··一 A/D變換器5,用以將觸控面板部 2所檢測出來之信號變換成數位信號；-觸控面板檢測部 6用以根據、邊換得之數位信號，檢測出座標值或按屢操作

O:\88\88470.DOC -18- 200414004 〜’無；一感壓設定部7與感壓設定開關（sw) 71，用以設 疋力道反饋時之觸控面板部2的變位量；一致動器控制部 8，用以控制壓電致動器3之動作；以及，一驅動器電路9， 用以驅動壓電致動器3。 A/D、交換為5用以將觸控面板部2中之檢出信號，變換成數 位信號，再供應給觸控面板檢測部6。 觸控面板檢測部6會對觸控面板部2，輸出一用以掃描面 板上之χ—γ座標的控制信號。而且，其具有一按壓檢測部 61與一座標檢測部62，來自A/D變換器5之信號會被輸入這 裡。 按壓檢測部61會根據來自A/D變換器5之信號，而檢測出 觸控面板部2中該因使用者之手指或指示工具等所作按壓 才呆作之開始時點（以下，稱之為，，pusH時點。，以及手指或 导曰不工具等反離觸控面板部2之時點（以下，稱之為” 日守點）。接著，將PUSH時點送給感壓設定部7，將puLL時 點迗給致動器控制部8之參考電壓控制部82。座標檢測部Μ 會根據來自A/D變換器5之信號，而將觸控面板部2中有被進 行按壓操作之位置，視為Χ〜γ座標值，而輸出至外部。 感壓設定部7被連接至感壓設定開關71。感壓設定開關7ι 可以依觸控面板部2之力道反饋機制，而分成數階段來設定 使用者感受力道之感度。例如，可以將感度設定成自較強 端開始之”Hard”、，’Mid”、”Soft”三階段。感壓設定部7用以 根據感壓設定開關71中之設定，給予致動器控制部8之計時 器81中之計時設定值，並在由按壓檢測部61供應之？1^只時 O:\88\88470.DOC -19- 200414004 點，將一開始動作之信號，送給計時器81。藉由使計時器 81中之計時設定值產生變化，如後所述，觸控面板部2中之 變位量將產生變化，使用者所感受到之力道感亦產生變化。 致動益控制部8具有計時器81、參考電壓控制部82、以及 控制信號輸出部83。計時器81會根據感壓設定部7所設定之 °十％益°又疋值，而提供一對參考電壓控制部82送出輸出電 壓上升時時點之信號。具體而言，自接收一來自感壓設定 4 7之動作開始仏號之時點，開始計數時間，至到達計時哭 設定值為止之期間，輸出時點信號st。 °。 參考電壓控制部82會根據一來自計時器81之時點信號 st以及由杈壓檢測部61所給之叫山寺點，而供應一 電壓Vref給驅動器電路9。該參考電壓控制部82之内部具有 -濾波器，用以在參考電壓Vref開始施加時，以—定之比 率緩緩增加’ J[到最大之特定錢值；並在施加結束時， ^疋之比率緩緩減少。又，參考電壓控制部82會將計時 器81之計時終了時點’與puLL時點，送給控制信號輸 83 °

控制信號輸出部83會根據各來自參考電壓控制部82之日士 點信號，而輸出-用以使驅動器電路9中之輸出電^守 生變化的控制信號。具體而言，自計時器81中之計數結J 開始i PULL日守點期間，輸出一使驅動器電路”之 電壓極性反轉的控制信號。 則 驅動益電路9會根據來自參考電壓控制部82與控制 輸出部83之信號，而將驅動電壓加至壓電致動=

O:\88\88470.DOC -20- 200414004 。具體而言，驅動器電路9連接至壓電致動器3所具備之二 接線缟子31a和31b，並因應該由參考電壓控制部82所送來 之芩考電壓，而使分別輸出至各接線端子31a和31b之驅動 t壓Vh和VI產生變化。此時，驅動器電路9在收到來自控制 L號輸出邛83之控制^號時，會輸出驅動電壓，而在沒 有收k時則輸出驅動電壓Vh，而使施加至壓電致動器3之電 壓極性反轉。 a又，在此類輸入裝置100中，會輸出影像信號給液晶顯示 邛1，亚因應於使用者對觸控面板部2之操作輸人，而從座 標檢測部62取得Χ-γ座標值，且被連接至—供進行特定處 理之圖中未示之資訊處理裝置。該資訊處理裝置例如會使 一圖徵（IC0N)等代表操作機能項目之影像，顯示於液晶顯 不部1。而且，在將觸控面板部2之按壓位置取入作為χ_γ 座標值時，即辨認一由_ γ V r- 4® /士丄 、 座標值中所選擇之操作機能 項目，而進行一對應於該選擇之處理。 八次，圖6顯示一參考電虔控制部82中之處理流程的流程 圖。在開始圖6之流程前，對於驅動器電路9之參考電壓Vref 的輸出電壓值為”0”，且要仏批 要m控制#唬輸出部83之時點信號 為L準位。 、，在步驟S601中，會監視-來自計時器以之時點信號st， 亚在_出该時點信號St變為Η準位，料時||81中之計數 動作已開始了時，進入步驟％ 一定之波形，使參考電心eV—，會依據 电iVrei之輸出電壓值緩緩上升。 在步驟S603中，會監視一 τ 了态81之時點信號St，

O:\88\88470.DOC -21 · 200414004 並在該時點信號以變為L準位 輸出電厂堅值上升。而後，在判斷二=考電_之 且計時器以…數動作已二:遽st變為£準位， 乂丰酿 时已結束了時，進人步驟S604。 驟_中，以時點信號&變為L準位之時點的值，來 固定參考電壓Vref之輸出雷壓佶。产 ^的值來 ψ ^ 值在此同時，在步驟S605 ^吏一送給控制信號輸出部83之時點信號變為Η準位。 ν驟8606中’監視該來自按壓檢測 並且在PULL時點被通知之前 之了儿號

Vref。接著，一曰pmT * 寺、，輸出一定之參考電壓 牛驟點被通知，即進人步驟_。在 二:使一送給控制信號輸出部83之時點信號，變 二表—在輸入裝置100内之輪出信號與驅動器電路9中 之輸出電麼波形的時序圖。在圖7中，時點τ7〇ι〜Τ = 對應於圖4中所示之時點 T701n. i4〇5。在圖7中，於時點 可’旦使用者對觸控面板部2進行按 測部61即檢測屮„仏#旷 卞α饮/ 土才双 4出開始Μ之時點（p U s H時點）。 由感屋設定部7，而被通知給計時器81，並使計時㈣之計 數動作開始，而使時點信號St變為H準位 8玲根據該時點信號St，而使—送給㈣器電路 壓Vref之輸出電壓值緩緩上升。 /屯 驅動器電路9會因應所輸入之參考電壓㈣值，而決 輸出驅動電懕& VI rr , 〆。又，此時，由於來自控制信號輸出 樹驅動器電路9之控制信號Sc為L準位，驅動器電路9 將如圖7所示，使送給星電致動器3之接線端子31a的驅動電

O:\88\88470.DOC -22· 200414004 壓Vh緩緩上升。 其次’在時點T702中’-旦計時器81之計數值，到達感 整设定部7所設定之計時器設定值，來自計時㈣ Π變為L準位。檢測到該準位變化之參考電厂堅控制； 、，二師考電nef之輸出電職，固定於該時點之值， 亚將％點信號St之產生準位變化的檢測時點，送給控制偉 號輸出部83。控制信號輸出部83會根據—來自參考電壓控 時點信號，而將送給驅動器電路9之控制信⑽ 驅動器電路9會因應於控制信號83之準位變化，而停止驅 動電壓Vh之輸出’並開始驅動電壓％之輸出。又，此時之 ，出電壓’會根據參考電麼Vref’而固定於時點丁加時點 時之值。藉此’在時點丁703中’一定之驅動電壓W即被施 加至壓電致動器3之接線端子31b上。 广欠，在時點⑽中，使用者之手指或指示工具離開觸 =面板部2，而為按壓檢測部61所檢測出puLL時點。參考 =壓控制部82收到該PULL時點之通知後，即使該對驅動器 :路9輸出之參考電壓Vref之輸出電壓值緩緩降低。此時之 ，壓降低比率最好比時點T7〇1〜T7〇2之電壓上升速率還緩 k。又，g PULL時點係經由參考電壓控制部82，而被送給 =制k I虎輸出部83。㉟制信號輸出部83則將一送給驅動器 電路9之控制信號Sc變為L準位。 驅動器電路9會因應於控制信號Sc之準位變化，而停止驅 動電壓vi之輸出，並開始驅動電壓Vh之輸出。又，此後之

O:\8S\8S470.DOC -23- 200414004 輸出電壓，會根據參考電壓Vref，而被缓緩降低。藉此， 在時點T705中，驅動電壓Vh將再被施加至壓電致動器^之 接線端子3 la上，且該電壓值緩緩減少。 藉由以上之動作，觸控面板部2將如圖4所示般進行變 位。亦即，當有按壓操作被進行時，觸控面板部2將在最初 向一與按壓方向相反之方向變位之後，向按壓方向大大地 、又位。其中’由於按壓操作開始後之變位係被緩緩進行的， 使用者將幾乎不會感覺到該變位，但在之後向按壓方向急 速變位時，則可以感覺到明確之嘀嗒感。因此，對於使用 者而言，將給予更自然且明確之嘀嗒感，而使操作感覺被 提高了。又，隨著觸控面板部2之變位而發生之噪音水準亦 被減低。 進一步，在相對於按壓操作之待機時，要給壓電致動器3 之驅動電壓Vh和VI都被設為ον，沒有消耗電力。同時，僅 在按壓操作被進行時，壓電致動器3係彎曲的，因而壓電致 動器3之哥命將被延長。 另外，上述輸入裝置100可以將使用者藉由觸控面板部2 之變位而感知嘀嗒感之感度設定成數個階段。此點可藉由 使上述圖4中之時點T402〜丁403間之觸控面板部2變位之變 位里，配合使用者之喜好而變化。該感壓設定可以藉由以 感壓設定部7來使計時器81之計時設定值產生變化而來實 現。又，使用者藉由操作感壓設定開關71，也可以使感壓 設定部7之計時設定值任意產生變化。 圖8表一壓電致動器之驅動電壓隨著計時器81之計時設 O:\88\88470.DOC -24- 200414004 定值之變化而變之時序圖。 ”其中，舉例而言，可以將感度由較強開始設定成” Hard”、 MW、’’Soft”三階段。具體而言，將"Hard”時之計時器8i ，計時設定值設為80 msec，”s〇ft”時設為4〇 msec，”μμ" 時為中間之60 msec。因此，如圖8所示，在時點Τ8〇ι時， 旦檢測到PUSH時點，計時器8丨即將時點信號&，輸出給 $考電壓控制部82,該時點信號^將僅在一因應於計時設 定值之這段時間内被保持於Η準位。其中，在時點信號st 會變化成L準位之時點T802〜T8〇4，分別對應於"s〇ft”、 nMidn、"Hard”之感壓設定。 苓考電壓控制部82在一旦該來自計時器81之時點信號St 變化成Η準位時，不管感壓設定為何，將一直依據相同之波 形來輸出參考電壓Vref。因此，藉由縮短計時器81所計數 之時間，亦即時點信號St會被輸出之時間，所輸出之參考 電壓Vref之最終輸出電壓值將降低，結果，觸控面板部2之 變位量即減少。 其中，藉由上述構成，因應於觸控面板部2之變位量的減 少，自按壓操作開始，至給予使用者嘀嗒感為止之延遲時 間’亦被縮短了。因此，例如對於希望有較強之嘀嗒感的 使用者，可將感壓設定設定於”Hard”，而比嘀嗒感之強度 遥重視一對於操作輸入之反應速度的使用者，則可以將感 壓设定設定在"Soft”。重視力道反饋之反應速度的使用者比 較會連續進行較快的按鈕操作，此時，藉由使觸控面板部2 之變位量變小，按壓操作時之手指負擔將被減輕，操作感 O:\88\88470.DOC -25- 200414004 覺可以提高。 像這樣，藉由使用計時器81，來控制一對於驅動器電路9 之參考電壓Vref之施加電壓值，將作成一使觸控面板部2之 ’交位量與響應時間變化之構成，藉此將可容易地實現—多 階段之感壓設定，並在各階段都可以給予一自然之操作感 又，在上述貫施例中，係藉由在按壓操作時，使觸控面 板部2向按壓方向急速變位，而給予使用者—嘀嗒感。然 而，也可以將按壓操作後之觸控面板部2之變位，設定成與 上述完全相反之方向。此時，藉由對使用者之手指或指示 工具給予較大之反彈力，將可以讓使用者感知到有輸入被 進行了。 ^又，上述輸入裝置可以良好地使用在例如個人電腦 等資訊處理裝置、攜帶型電話或PDA等攜帶型資訊終端 機、DSC(數位相機）或DVC(數位攝影機）等電子機器。又， 除了上述交換器等播放機器為首以外，對於被設定於金融 機構中之現金自動付款機（CD)或現金自動提款機（atm)、 遊戲機等各種機器，都可以作為一用以操作該等機器之顯 示輸入裝置。進-步，也可以被作為—用以遠端操作該等 機器之遙控裝置之顯示輸入裝置用。 圖9例如顯示一應用了本發明之錄影機（vtr)之遙控裝置 之外觀例。 顯 圖9所示之遙控裝置200包含有 一顯示輸入部21 〇，用以 示出操作VTR之項目 並供接收一相對於該等項目的選 O:\8_470.DOC -26- 200414004 擇輸入；以及一紅外線送出部220，其用以隨著選擇輸入而 將指令碼等資訊送給VTR。其中，藉由將本發明之輸入裝 置應用於顯示輸入部210，而使一力道在對顯示輸入部210 作操作輸入時被反饋，不僅具低消耗電力、長壽命、低噪 音’且可使遙控裝置200之操作感覺提高。又，若進一步設 置一可以任意設定顯示輸入部21〇中之力道反饋量的感壓 設定開關230，將可以提供一因應於使用者之喜好的適當力 道反饋機制。 進步’在上述貫施例中，雖係就一使設於影像顯示面 之觸控面板部產生變位之輸入裝置作說明，然而本發明亦 可應用於不具有影像顯示部之輸入裝置。此時，壓電致動 器最好設在觸控面板部之面板面内側一樣之位置。 至於不具有該類顯示部之輸入裝置者，舉例而言，可以 是節點型PC之輸入操作部中設置來作為指標器裝置之輸入 墊’或是圖形描繪軟體用之輸入板（tablet)裝置等。 [產業上之可利用性] 如以上所說明者，根據本發明，將可以實現一可以減低 壓電致動器在待機時之消耗電力，且能長壽命化，並具有 一可以給予使用者一自然之操作感覺的力道反饋機制之輸 入裝置。 【圖式簡單說明】 圖1為一顯示出本發明所揭輸入裝置之主要部位的分解 立體圖。圖2A及2B表示壓電致動器之可撓性基板的構裝狀 態。圖3表示壓電致動器之彎曲狀態，與驅動電壓間之關

O:\88\88470.DOC -27- 200414004 變位量。圖5 A 電致動器之動作得到 又丨儿里團5為_矣-太瘀昍+社 ^ 係圖4表示出一觸控面板部隨著口 變位量。 圖5為一表示本發明 機施的方塊圖。圖6為一顯示 的流程圖 。圖7為一顯示出輸 電路中之輸出電壓之波形的1 動器之驅動電壓隨著計時器 時序圖。 圖9為一顯示出一應 機所用遙控裝置之外觀例子 【圖式代表符號說明】 1 液晶顯示部 1 a 顯示面板 lb 框體 2 觸控面板部 2a 按壓部 2b 框體 3 壓電致動器 4 可撓性基板 5 A/D變換器 6 觸控面板檢測部 7 感壓設定部 8 致動器控制部 9 驅動裔電路 31a，31b 接線端子 41 構裝部 之 O:\88\88470.DOC -28- 200414004

41a，41b 穿孔 41c 中央間隔部 42a，42b 電路圖案 61 按壓檢測部 62 座標檢測部 71 感壓設定開關 81 計時器 82 參考電壓控制部 83 控制信號輸出部 100 輸入裝置 S601 計時器計數開始？ S602 使Vref緩緩上升 S603 計時器計數終了 S604 固定Vref S605 時點信號變Η S606 PULL通知？ S607 時點信號變L O:\88\88470.DOC - 29 -

Claims (1)

1. 200414004 拾、申請專利範圍： 1 · 一種輸入裝置，其會依據一對择作而^ ^ 7舖作面遠订按壓操作之輸 入，而將該操作面之按遷位置輸出作為一座標值，且该 操作面會變位而將力道反饋給使用者，其特徵為具有·/ 位機構部’使用—由壓電雙晶片元件組成之塵電 致動器，來使該操作面產生變位；以及 -按Μ檢測部’用以檢測以否有對該操作面進行該 按壓操作；以及， -控制部，用以控制該變位機構部，使其在一旦該按 壓檢測部檢測出有該按Μ操作時，使㈣電致動器開始 驅動，而使該操作面在向其中一方向緩緩變位，之後並 向反方向變位，並且該操作面向該其中一方向之變位時 間，比向該反方向之變位時間還充分長。 2·如申請專利範圍第丄項之輸入裝置，其中該變位機構部之 動作所仔到之該操作面最λ變位量在2〇〇 _以下時，該向 該其中一方向之變位時間，為該向反方向之變以 33倍以上。 3·如申請專利範圍第1項之輸入裝置，其中該向其中一方向 之受位日守間為200 msec以下。 4· 2申請專利範圍第i項之輸人裝置，其還具有—變位量設 ^ 用以因應使用者之設定刼作，而設定該面板面之 變位量；而且，該控制部係依據該變位量之設定，而使 該操作面變位。 5.如申請專利範圍第4項之輸入裝置，其中該控制部在使該 O:\B8\88470.DOC 200414004 操作面向該其中一方向變位時’會持續依據同一波形來 使該作用至該壓電致動器之驅動電壓緩緩上升或降低， 並藉由使該依據該波形而使該驅動電壓上升或降低之時 間加以變化，來使該操作面之變位量產生變化。 6.如申請專利範圍第1項之輸入裝置，其中該控制部會控制 忒變位機構部，而在該按壓檢測部檢測出該按壓操作锋 束之兩，都將該操作面保持於向該反方向變位之狀維。 入如申請專利範圍第6項之輸入裝置，其中一旦該按壓檢測 部檢測出該按壓操作結束了，該控制部將控制該變位機 構部，使該操作面進一步向反方向變位之後，在一比該 變位時間還充分長之時間内，將一施加至該壓電致動器 之施加電壓變位成一為0V之狀態。 8·如申請專利範圍第i項之輸入裝置，其中該變位機構部具 有·一配设於該壓電致動器之中央部附近之表面上的第 一間隔部，以及分別配設於該第一間隔部之配設面之相 反面上且於縱長方向之兩端部附近的第二與第三間隔 ^，精由使該壓電致動器向—i直於該等各間隔部之配 設面的7向彎自，而㈣第—_部纟面與該第二和第 三間隔部表面之間的距離產生變化，而來使該操作面產 生變位。 9·如申明專利範圍第1項之輸入裝置，其具備有一使畫面穿 =:知作面而顯不之顯示部，1藉由經過該操作面來按 壓H亥顯示部上所顯示之操作機能項目，而進行選擇 O:\88\88470.DOC -2- 200414004 10.—種攜帶型電子機器，其具備有申請專利範圍第丨項所述 之輪入裝置。 U· 一種遙控裝置，其具備有申請專利範圍第丨項所述之輸入 裝置。 12.-種壓電致動器驅動控制方法，其係使用於一依據一對 一操作面之按壓操作所得之輪人，而㈣操作面之按壓 位置作為座標值輸出，並刺 士、〜 ® X利用-由壓電雙晶片元件所組 成之壓電致動器來使該操作 ^ 午作面父位，而將力道反饋給使 用者之輸入裝置中’其特徵為： 使該壓電致動器被驅 作被檢測出來，—邊對該操作面之按壓操 該操作面向其中— 一 I電致動器施加電壓，而使 位，而且該f ^緩緩、菱位之後，轉向反方向變 〆ί木作面之向該1 向該反方向變仿 ^ 方向之變位時間，比該 之變位時間還長得多。 O:\88\88470.DOC