專利名稱：具有壓電感測(cè)器件的電子輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸入裝置，特別是一種具有壓電感測(cè)器件的電子輸入裝置。
背景技術(shù)：
已知膚電反應(yīng)(galvanic skin response, GSR)的感測(cè)技術(shù)應(yīng)用于生理情緒狀 況的量測(cè)裝置上，是在人們情緒狀態(tài)有所起伏時(shí)，量測(cè)皮膚內(nèi)血管的舒張和收 縮，以及汗腺分泌的變動(dòng)所引起的皮膚電阻變化。此量測(cè)裝置接觸人體的皮膚 后，通過(guò)分析皮膚阻抗的變化，人們便可因此量化生理上的壓力或情緒起伏等 狀態(tài)。
后來(lái)亦有業(yè)者將上述的量測(cè)裝置整合于電子輸入產(chǎn)品(如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)及 電話等)的表面上，因此，使用者可在觸碰配置于這些產(chǎn)品表面的電極時(shí)，便 可測(cè)量使用者目前生理上的情緒起伏，以適時(shí)地提供相關(guān)信息，達(dá)到監(jiān)控使用 者生理狀況的目的(如發(fā)出使用者需休息的信號(hào))，或者達(dá)到指示使用者操 作電子輸入產(chǎn)品的目的(如感測(cè)到完成一指令后，才進(jìn)行下一指令等)。
然而，由于不同使用者的操作習(xí)慣并不一致，導(dǎo)致于使用輸入產(chǎn)品時(shí)，對(duì) 膚電電極觸碰的程度大小亦有所不同。因此，當(dāng)人體皮膚接觸電極的面積及壓 力不同時(shí)，其量測(cè)裝置所取得的膚電阻抗也有所差異。由此可知，電極的接觸 面積和使用的力道都必須要考慮，所取得的數(shù)據(jù)才會(huì)有效及準(zhǔn)確，否則，依據(jù) 無(wú)效的數(shù)據(jù)所做的監(jiān)控或指示的動(dòng)作，便失去其真正意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有壓電感測(cè)器件的電子輸入裝置，用以獲得較準(zhǔn)確、有 用的壓電數(shù)據(jù)，以便輸入裝置可引用此準(zhǔn)確的壓電數(shù)據(jù)，以更有意義地進(jìn)行生 理狀態(tài)的監(jiān)控或使用動(dòng)作的指示。本發(fā)明具有壓電感測(cè)器件的電子輸入裝置中，輸入裝置的殼體表面上裝設(shè) 有一壓電感測(cè)層，壓電感測(cè)層與殼體內(nèi)的一壓電控制電路電連接，壓電感測(cè)層 的上方覆蓋有一電極片，電極片分別與殼體內(nèi)的一膚電控制電路電連接，當(dāng)使 用者的皮膚接觸電極時(shí)，此電極量測(cè)膚電信號(hào)并傳遞至膚電控制電路上，同一 時(shí)間，壓電感測(cè)層可根據(jù)使用者通過(guò)電極片所觸壓于壓電感測(cè)層上的程度，而 傳遞對(duì)應(yīng)的一壓電信號(hào)至壓電控制電路，如此，輸入裝置便可于壓電感測(cè)層被 觸壓至一預(yù)定程度時(shí)，而獲得有效數(shù)據(jù)的膚電信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，殼體表面可設(shè)置有多個(gè)壓電感測(cè)層，任一 壓電感測(cè)層皆獨(dú)立地與壓電控制電路電氣連接，并于使用者的觸壓下，令被壓 迫的各壓電感測(cè)層發(fā)出程度不一的壓電信號(hào)至壓電控制電路，待中央處理電路 接收各壓電信號(hào)后，即可存至此內(nèi)存中，用以記錄使用者按壓各壓電感測(cè)層的 部位面積、形狀及施力重心分布的信息，以供后續(xù)的功能應(yīng)用。
一般常用以檢測(cè)的機(jī)械式壓感技術(shù)，其在按壓時(shí)會(huì)因皮膚接觸電極的面積 及壓力不同而使電流的產(chǎn)生失真，而無(wú)法取得可信數(shù)據(jù)。然而，本發(fā)明可通過(guò) 壓電感測(cè)材料的高敏感度特性，通過(guò)常用的電子輸入裝置實(shí)時(shí)取得高可信度的 膚電數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述，本發(fā)明具有壓電感測(cè)器件的電子輸 入裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、方便組裝，更重要的是可更有效地獲得準(zhǔn)確的膚電信號(hào)。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附 圖式的詳細(xì)說(shuō)明如下
圖1所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例鼠標(biāo)裝置的部份外觀分解圖。 圖2所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例輸入裝置的電路方框示意圖。 圖3所示為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例鼠標(biāo)裝置的部份外觀分解圖。
具體實(shí)施例方式
以下將以圖示及詳細(xì)說(shuō)明清楚說(shuō)明本發(fā)明的精神，如熟悉此技術(shù)的人員在 了解本發(fā)明的實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所披露的技術(shù)，加以改變及修飾，其并 不脫離本發(fā)明的精神與范圍。本發(fā)明的電子輸入裝置可為一鼠標(biāo)裝置、鍵盤(pán)裝置、搖桿裝置、軌跡球裝 置、手寫(xiě)板裝置及網(wǎng)絡(luò)電話裝置等等，而本發(fā)明于下文中采用鼠標(biāo)裝置為例，
并請(qǐng)參閱圖l、 2所示，圖l所示為鼠標(biāo)裝置的部份外觀分解圖，而圖2所示 為本發(fā)明輸入裝置的電子方框示意圖，于鼠標(biāo)裝置的一殼體IO表面上配置有 一壓電感測(cè)層20。如圖1所示，鼠標(biāo)裝置1的殼體10表面上依序配置有一壓 電感測(cè)層20，一絕緣層50以及一電極片40，殼體10內(nèi)更包括一控制電路30(圖 1中未示)。
于本例中，壓電感測(cè)層20包括一種壓電感測(cè)材料(piezoelectric transducer), 較佳如石英(quartz)、鈮酸鋰(LiNb03)、鉭酸鋰(LiTa03)、氮化鋁(A1N)、氧 化鋅(ZnO)、鈦酸鋇(BaTi03)、鋯鈦酸鉛(PbZrTi03)，或一高分子聚合物，例如 聚偏二氟乙烯樹(shù)脂(polyvinylidene difluoride, PVDF)等材料。
圖2所示為本發(fā)明輸入裝置的電子方框示意圖，其中壓電感測(cè)層20電連 接至殼體10內(nèi)控制電路30的一壓電控制電路301，另一面則與一接地端31 相接。此時(shí)壓電感測(cè)層20與壓電控制電路301可共同被視為一壓電感測(cè)器件 (于本例中，壓電控制電路301更包括一量測(cè)電路)。當(dāng)各壓電感測(cè)層20表面 受到一應(yīng)力的壓迫后，各壓電感測(cè)層20就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械-電子能量彼此轉(zhuǎn)換的現(xiàn) 象，而因此產(chǎn)生一壓電信號(hào)，并使壓電信號(hào)傳遞至壓電控制電路301。產(chǎn)生的 壓電信號(hào)，和施于其上的壓力，為一個(gè)可逆函數(shù)，在某些條件下，可以是線性 函數(shù)關(guān)系。因此，可以通過(guò)量測(cè)到的電壓值，回推出施于其上的壓力。
此外，電極片40與殼體10內(nèi)控制電路30的一膚電控制電路302電連接， 當(dāng)使用者的皮膚接觸電極片40時(shí)，即可通過(guò)皮膚接收膚電信號(hào)值(即GSR值)， 并傳遞此數(shù)值 至膚電控制電路302。較佳者，電極片40可由不銹鋼或氯化銀 等導(dǎo)電材質(zhì)所制成，且電極片40的數(shù)量亦不僅限于一個(gè)，而可有多個(gè)配置于 殼體10上的其它表面位置。于本例中，壓電感測(cè)層20與電極片40的面積相 當(dāng)，而通過(guò)至少一個(gè)絕緣層50可使電極片40與壓電感測(cè)層20達(dá)到電氣隔絕 的效果，使得電極片40不致干擾壓電感測(cè)層20。
在較佳的實(shí)施例中，除上述作為壓電量測(cè)電極的電極片40外，更可包括 一接地電極片(圖未示)。作為接地的電極片可忽略絕緣層50的使用，而可直 接和壓電感測(cè)層20接觸。另外，請(qǐng)參閱圖l、 2所示，殼體10內(nèi)的控制電路30尚裝設(shè)有一中央處 理電路303 ，此中央處理電路303分別與壓電控制電路301及膚電控制電路302 電連接，此中央處理電路303內(nèi)預(yù)先被設(shè)定一壓電信號(hào)有效范圍值(如 50mV)，當(dāng)中央處理電路303同時(shí)獲得壓電信號(hào)及膚電信號(hào)后，判斷壓電信號(hào) 是否位于壓電信號(hào)有效范圍值內(nèi)，若是，則進(jìn)行膚電信號(hào)的校正并輸出，若否， 則忽略該膚電信號(hào)。
本例中，中央處理電路303可將壓電信號(hào)以量化的方式(如圖形或數(shù)字 等)呈現(xiàn)于一顯示單元60上(如外接的顯示器或殼體10上的屏幕等)，以 供使用者參考。當(dāng)皮膚接觸并按壓電極片40，其下方的壓電感測(cè)層20也將因 通過(guò)電極片40被觸壓而發(fā)生一壓電信號(hào)，當(dāng)中央處理電路303判斷此壓電信 號(hào)不位于所預(yù)設(shè)的壓電信號(hào)有效范圍值內(nèi)，則中央處理電路303便由顯示單元 60發(fā)出一警告信號(hào)，告知使用者其觸壓的程度過(guò)小或過(guò)大。
反之，當(dāng)中央處理電路303判斷出此壓電信號(hào)位于預(yù)設(shè)的壓電信號(hào)有效范 圍值內(nèi)，則中央處理電路303便將上述壓電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的膚電信號(hào)，存入一內(nèi) 存304內(nèi)，以便后續(xù)的分析工作。如此，輸入裝置1便可于各壓電感測(cè)層20 被適當(dāng)?shù)赜|壓時(shí)，而獲得有效的膚電信號(hào)，以便對(duì)使用者進(jìn)行監(jiān)控生理狀況
(如發(fā)出使用者需休息的信號(hào))，或者指示操作步驟(如感測(cè)到完成一指 令后，才進(jìn)行下一指令等)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D2、 3所示，圖3所示為一鼠標(biāo) 裝置的部份外觀分解圖，壓電感測(cè)層20的數(shù)量可以不只一個(gè)，而可為配置于 殼體10表面的多個(gè)壓電感測(cè)層20，并以矩陣的表現(xiàn)方式排列于殼體10表面， 且任一壓電感測(cè)層20皆獨(dú)立地與壓電控制電路301電氣連接。在使用者的觸 壓下，被壓迫的各壓電感測(cè)層20均會(huì)發(fā)出程度不一的壓電信號(hào)至壓電控制電 路301，待中央處理電路303接收各壓電信號(hào)后，即存至內(nèi)存304中，用以記 錄使用者按壓各壓電感測(cè)層20所使用部位(如拇指或手掌等)的面積、形 狀及施力重心分布的信息，以供后續(xù)的功能應(yīng)用。在此值得一提的是，被按壓 后的各壓電感測(cè)層20，其所發(fā)出的壓電信號(hào)不論是否位于上述壓電信號(hào)的有 效范圍值內(nèi)，都可被存至此內(nèi)存304中。
此外，如上述實(shí)施例中所說(shuō)明壓電感測(cè)器件的功能應(yīng)用模式，在取得使用 者按壓部位的面積、形狀及施力重心分布的信息后，可通過(guò)研發(fā)更符合人體工學(xué)的輸入裝置1的殼體10外型，以配合使用者習(xí)慣，并可因此取得更準(zhǔn)確的 生理信息。
上述壓電感測(cè)器件的功能應(yīng)用模式是以接觸使用者掌心的鼠標(biāo)裝置的殼 體表面為例說(shuō)明，然而，鼠標(biāo)裝置上的左、右鍵ll、 12表面也可依序配置壓
電感測(cè)層20，絕緣層50以及電極片40，作為取得使用者生理信息的另一選擇。 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種具有壓電感測(cè)器件的電子輸入裝置，其特征是，其至少包括一殼體；一壓電感測(cè)器件，包括至少一壓電感測(cè)層及一壓電控制電路，上述壓電感測(cè)層位于上述殼體表面上，上述壓電控制電路裝設(shè)于上述殼體內(nèi)，且上述壓電感測(cè)層與上述壓電控制電路電連接；以及一電極片，位于上述壓電感測(cè)層上方，且與一膚電控制電路電連接；其中，當(dāng)上述電極片接觸一皮膚部位，上述電極片傳遞一膚電信號(hào)至上述膚電控制電路，上述壓電感測(cè)層傳遞一壓電信號(hào)至上述壓電控制電路，且上述電子輸入裝置依據(jù)上述壓電信號(hào)，而對(duì)所接收的膚電信號(hào)進(jìn)行處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子輸入裝置，其特征是，其更包括一中央處 理電路，上述中央處理電路裝設(shè)于上述殼體內(nèi)，分別與上述壓電控制電路及上 述膚電控制電路電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子輸入裝置，其特征是，其中，上述中央處 理電路內(nèi)設(shè)定有一壓電信號(hào)有效范圍值，并于接收上述壓電信號(hào)后判斷上述壓 電信號(hào)是否位于上述壓電信號(hào)有效范圍值內(nèi)，若是，則進(jìn)行上述膚電信號(hào)的校 正并輸出，若否，則忽略上述膚電信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子輸入裝置，其特征是，其中上述這些壓電 感測(cè)層呈現(xiàn)矩陣的排列方式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子輸入裝置，其特征是，其中上述這些壓電 感測(cè)層皆獨(dú)立地與上述壓電控制電路電連接，并分別在被觸壓時(shí)發(fā)出對(duì)應(yīng)的壓 電信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子輸入裝置，其特征是，其中上述壓電感測(cè) 層包含一壓電感測(cè)材料，其選自至少一由石英、鈮酸鋰、鉭酸鋰、氮化鋁、 氧化鋅、鈦酸鋇、以及鋯鈦酸鉛所組成群組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子輸入裝置，其特征是，其中上述壓電感測(cè) 材料為一高分子聚合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子輸入裝置，其特征是，其中上述高分子聚 合物為聚偏二氟乙烯樹(shù)脂。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子輸入裝置，其特征是，其中上述電極片與 上述壓電感測(cè)層間更包括至少一絕緣層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子輸入裝置，其特征是，其為一鼠標(biāo)裝置、 鍵盤(pán)裝置、搖桿裝置、軌跡球裝置、手寫(xiě)板裝置或網(wǎng)絡(luò)電話裝置。
全文摘要
一種具有壓電感測(cè)器件的電子輸入裝置，此電子輸入裝置具有一殼體，殼體的表面裝設(shè)有至少一壓電感測(cè)層，各壓電感測(cè)層的上方共同覆蓋一電極片。當(dāng)使用者的皮膚接觸電極片時(shí)，此電極片可依序傳遞代表生理狀態(tài)的膚電信號(hào)至輸入裝置內(nèi)，同時(shí)，各壓電感測(cè)層可根據(jù)使用者通過(guò)電極片而觸壓各壓電感測(cè)層的程度，而發(fā)出對(duì)應(yīng)的壓電信號(hào)。故，各壓電感測(cè)層被觸壓至一合理程度時(shí)，輸入裝置便可獲得有效數(shù)據(jù)的膚電信號(hào)。
文檔編號(hào)G06F3/01GK101414214SQ200710181528
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者吳東格, 謝明杰 申請(qǐng)人:華碩電腦股份有限公司