專利名稱:三維微型輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明關(guān)于一種三維微型輸入裝置,尤其關(guān)于一種可輸入多重信息的觸控裝置。
背景技術(shù):
習(xí)知技術(shù)中,電子信息產(chǎn)品利用一人機(jī)輸入界面進(jìn)行輸入,尤其是具觸控輸入功 能的人機(jī)輸入界面,例如筆記型電腦的觸控板(Touch pad),或者個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、PDA 移動(dòng)電話(PDA phone)、智能型移動(dòng)電話(Smart phone)等觸控?zé)赡?Touch screen)。觸控?zé)赡坏挠|控方式主要以兩種技術(shù)達(dá)成,一種為電阻式觸控方式,另一種為電 容式觸控方式。傳統(tǒng)上,電阻式觸控方式可以應(yīng)用于任何物體的接觸,例如觸控筆或者手指 的接觸。然而,電阻式觸控方式其缺點(diǎn)為一接觸點(diǎn)僅視為單一信息的輸入。而利用電容式 觸控方式的技術(shù)優(yōu)點(diǎn),在于可以同時(shí)接受兩點(diǎn)的輸入以組合成更多功能的應(yīng)用,并且視為 兩個(gè)信息的輸入。根據(jù)兩點(diǎn)的輸入間作相互間的離開或靠近的功能,用以驅(qū)動(dòng)人機(jī)輸入界 面,例如將照片放大或縮小。然而,電阻式或電容式觸控方式,只能做一維或二維的信息輸 入,即除單點(diǎn)輸入命令,還需要額外按壓按鍵來做多重指令的下達(dá)。此外,利用電阻式或電容式觸控方式實(shí)施的裝置其體積略顯大,操作不易,例如于 手持智能型移動(dòng)電話裝置進(jìn)行指令的輸入時(shí),當(dāng)點(diǎn)選命令或選項(xiàng)之后,必須再離開畫面,再 用手來按壓按鍵來做多重指令的下達(dá),其無(wú)法以較人性化的單手操作,在使用上十分困難。 隨著電子產(chǎn)品輕薄短小的趨勢(shì),觸控裝置的微小化更是一重要趨勢(shì)。再者,在電子信息產(chǎn)品的構(gòu)造上,習(xí)知的利用電阻或電容式觸控方式的裝置可視 為二部分,一為觸控感測(cè)單元,另一部分為觸控感測(cè)集成電路(IC)。電阻或電容式的感測(cè)單 元制作于例如玻璃基板或其他高分子基板,因此不易與IC整合制作于其上,其不利于整體 成本的下降,且于組裝之后的尺寸也較大,不易進(jìn)行微小化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,解決現(xiàn)有電阻式或電容式觸控?zé)赡恢荒茏鲆痪S或二維的信息 輸入,除單點(diǎn)輸入命令,還需要額外按壓按鍵來做多重指令的下達(dá)的技術(shù)問題。為達(dá)上述目的,本發(fā)明提供一種三維微型輸入裝置,其包含一基板、一感測(cè)模塊、 一多方控制模塊與一控制單元。該感測(cè)模塊設(shè)置于該基板上,具有多個(gè)感測(cè)單元,通過該物 體于該感測(cè)模塊的一第一作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第一作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)感測(cè)信號(hào)。該多方控 制模塊具有多個(gè)多方控制單元,設(shè)置于該基板上,通過該物體于該多方控制模塊的一第二 作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第二作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)多方控制信號(hào)。該控制單元電連接該感測(cè)模塊 與該多方控制模塊,用以接收與處理所述感測(cè)信號(hào)與所述多方控制信號(hào)。其中,所述感測(cè)信 號(hào)伴隨著包含以一第一維運(yùn)動(dòng)方向與一第二維運(yùn)動(dòng)方向的該第一作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生,而所述 多方控制信號(hào)伴隨著包含以一第三維運(yùn)動(dòng)方向的該第二作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生。藉此,本發(fā)明的一種三維微型輸入裝置,使得一手指壓在該感測(cè)模塊上面,并且取 得具有紋脊與紋谷的該指紋,并且通過該手指于該感測(cè)模塊上的移動(dòng),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該指紋的
4位移,使得一處理單元可將該指紋紋路的位移轉(zhuǎn)換為平面位移座標(biāo),其中利用該處理單元 快速地且連續(xù)地采集手指的紋脊與紋谷,再根據(jù)指紋的紋脊與紋谷于該感測(cè)模塊的位移變 化,轉(zhuǎn)換成為相對(duì)的平面位移座標(biāo)。且本發(fā)明的一種三維微型輸入裝置,除了該感測(cè)模塊 外,更包含有一選擇控制單元,被所述多方控制單元所環(huán)繞設(shè)置,并且以該第三維運(yùn)動(dòng)方向 作動(dòng),用以產(chǎn)生一選擇控制信號(hào)。其中,該多方控制模塊與該選擇控制單元的輸入方向與物 體在該感測(cè)模塊的移動(dòng)方向垂直,并且通過按壓以進(jìn)行選擇性的輸入。此外,該多方控制模 塊、該選擇控制單元和該感測(cè)模塊的輸入,其分別可透X、Y與Z軸的方向進(jìn)行輸入,用以形 成三維的輸入裝置。本發(fā)明的有益效果在于,提供一種三維微型輸入裝置,其可利用一物體來進(jìn)行多 維的輸入與控制;可通過感測(cè)模塊感測(cè)物體的凹凸?fàn)顟B(tài),并且藉以辨識(shí)該物體的紋路,當(dāng)手 指或物體在感測(cè)模塊位移時(shí),控制器會(huì)換算出手指相對(duì)位移的距離,控制單元伴隨著包含 以一第一維運(yùn)動(dòng)方向與一第二維運(yùn)動(dòng)方向的該第一作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生一信號(hào)數(shù)據(jù);更包含有 一選擇控制單元,以第三維運(yùn)動(dòng)方向作動(dòng),用以產(chǎn)生一選擇控制信號(hào),從而提供三維的輸入 功能。
圖1為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的示意圖;圖2為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的一感測(cè)模塊示意圖;圖3為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的一感測(cè)模塊示意圖;圖4為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的控制單元方塊圖;圖5為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的示意圖。附圖標(biāo)記說明10,52-三維微型輸入裝置;12、20、30_感測(cè)模塊;14-按鍵板;16-選擇按鍵; OBJ-物體;22-基板;24、32_感測(cè)單元;26、40_控制單元;242-導(dǎo)體層;244-支撐結(jié)構(gòu)層; 246-懸浮觸控層;AG-間隙;F-手指;42-放大器;44-模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元;46-處理電路; 48-輸入/輸出單元;50-控制邏輯單元;54-電子裝置。
具體實(shí)施例方式配合以下的較佳實(shí)施例的敘述與圖式說明,本發(fā)明的目的、實(shí)施例、特征、及優(yōu)點(diǎn) 將更為清楚。本發(fā)明揭露一種三維微型輸入裝置。為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備,請(qǐng)參 照下列描述并配合圖1至圖5的圖式。參考圖1,為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的示意圖。于本實(shí)施例中,三 維微型輸入裝置10包含一感測(cè)模塊12、一按鍵板14與一選擇按鍵16。感測(cè)模塊12具有 多個(gè)感測(cè)單元,并且設(shè)置于一基板(如圖2所示)上,通過一物體OBJ于該感測(cè)模塊12的 一第一作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第一作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)感測(cè)信號(hào)。其中,所述感測(cè)信號(hào)伴隨著包 含以一第一維運(yùn)動(dòng)方向與一第二維運(yùn)動(dòng)方向的該第一作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生。舉例而言,該第一 作動(dòng)狀態(tài)可為該物體OBJ于該感測(cè)模塊12上進(jìn)行該第一維運(yùn)動(dòng)方向與該第二維運(yùn)動(dòng)方向 的移動(dòng)。再者,通過檢測(cè)該物體OBJ的一表面圖樣(或?yàn)榘纪棺兓?,再通過該感測(cè)模塊12采集該物體OBJ的表面圖樣,而產(chǎn)生所述感測(cè)信號(hào),例如該物體OBJ可為手指,而手指的該 表面圖樣/凹凸變化指紋的紋脊與紋谷的變化。該按鍵板14為一多方控制模塊,具有多個(gè) 多方控制單元,設(shè)置于該基板上,通過該物體OBJ于該多方控制模塊的一第二作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn) 生對(duì)應(yīng)該第二作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)多方控制信號(hào),例如該按鍵板14由上方、下方、左方與右方 的一四方控制單元所組成,用以提供四向的方向控制。此外,該按鍵板14可朝一第三維運(yùn) 動(dòng)方向按壓進(jìn)行命令的輸入。該選擇按鍵16為一選擇控制單元,其輸入的方向與物體OBJ 在該感測(cè)模塊12的移動(dòng)方向垂直,用以產(chǎn)生一選擇控制信號(hào)。通過按壓該按鍵板14與該 選擇按鍵16,可以進(jìn)行選擇性的輸入。上述中,該第一維運(yùn)動(dòng)方向、該第二維運(yùn)動(dòng)方向與該 第三維運(yùn)動(dòng)方向分別為朝向X軸、Y軸與Z軸運(yùn)動(dòng)的方向,亦即該物體OBJ分別地透過X、Y 與Z三軸的方向進(jìn)行輸入,用以形成三維微型輸入裝置10。參考圖2,為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的一感測(cè)模塊示意圖。于本實(shí) 施例中,一感測(cè)模塊20包含一基板22、多個(gè)感測(cè)單元24及一控制單元26。所述感測(cè)單元 24設(shè)置于該基板22上,用以感測(cè)一物體的不同部分接觸于所述感測(cè)單元24上時(shí)所產(chǎn)生的 物理量變化,并且產(chǎn)生多個(gè)個(gè)感測(cè)信號(hào)。所述感測(cè)單元24更包含多個(gè)個(gè)導(dǎo)體層242、一支撐 結(jié)構(gòu)層244與一懸浮觸控層246。所述導(dǎo)體層242設(shè)置于該基板22上。該支撐結(jié)構(gòu)層244 亦同樣設(shè)置于基板22上以及各個(gè)導(dǎo)體層242的周圍。該懸浮觸控層246設(shè)置于所述導(dǎo)體 層242與支撐結(jié)構(gòu)層244上,并且該懸浮觸控層246與各個(gè)導(dǎo)體層242之間形成一間隙AG, 各個(gè)感測(cè)單元24的各個(gè)懸浮觸控層246亦可被該物體OBJ的不同部分接觸,以產(chǎn)生物理量 變化,并進(jìn)而轉(zhuǎn)變成感測(cè)信號(hào)。舉例而言,若感測(cè)單元24為電容式的感測(cè)單元,則通過該物 體OBJ與所述電容式感測(cè)單元的接觸,產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電容值變化。此外,于本實(shí)施例中,所述 感測(cè)單元24的間隙AG彼此相通。然而,于其他實(shí)施例中,此等感測(cè)單元24的間隙AG亦可 以彼此不連通,端視使用的方式而定。此外,該懸浮觸控層246于未受壓變形時(shí)為平行于該基板的一平面。亦即,本發(fā)明 的設(shè)計(jì)可使得所述感測(cè)單元24所組成的感測(cè)模塊20,可以采用平面的方式形成于接觸面 上。其中,每一感測(cè)單元24可具有一獨(dú)立的該懸浮觸控層246,或所有感測(cè)單元24亦可共 用一懸浮觸控層246。此外,該懸浮觸控層246可為一導(dǎo)體層或一非導(dǎo)體層。該控制單元26形成于該基板22上,并分別地電連接至所述感測(cè)單元24,用以接收 與處理所述感測(cè)信號(hào)。再者,該感測(cè)模塊20亦更包含多個(gè)個(gè)上連接墊(圖中未示),其設(shè)置 于該基板22之上,且電連接至該控制單元26。該感測(cè)模塊20亦更包含多個(gè)個(gè)下連接墊, 與該上連接墊(圖中未示)透過至少一電連接線而與外部的一處理單元(圖中未示)電連 接,用以傳送與接收外部的一控制信號(hào)。舉例來說,可電連接到系統(tǒng)主機(jī)上及按鍵板上或者 系統(tǒng)主機(jī),以透過電連接該感測(cè)模塊20,并進(jìn)而控制該感測(cè)模塊20。參考圖3,為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的一感測(cè)模塊示意圖。于本 實(shí)施例中,該感測(cè)模塊30實(shí)施為平行于一基板的一平面。當(dāng)使用者將手指F或其他物體置 放在上三維微型輸入裝置時(shí),該感測(cè)模塊30中的一些感測(cè)單元32與手指F接觸。于此,手 指F可以被視為一個(gè)導(dǎo)體,于此該感測(cè)模塊30為電容式。該感測(cè)模塊30中的該導(dǎo)體層與 該懸浮觸控層決定了一電容值,通過檢測(cè)對(duì)應(yīng)的該電容值,三維微型輸入裝置30可采集手 指F的指紋/表面圖樣。當(dāng)該手指F滑動(dòng)時(shí),通過與所述感測(cè)單元32電連接的一控制單元 或者一外部的計(jì)算裝置,其可以利用該手指F滑動(dòng)的作動(dòng)/位移方式,運(yùn)算出該手指F于兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的位置偏移量。此外,于本實(shí)施例中,上述兩個(gè)時(shí) 間內(nèi)所截取的數(shù)據(jù),以一陣列數(shù)據(jù)型態(tài)儲(chǔ)存,使得產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的位置偏移量可更加精準(zhǔn)。此 外,通過上述的作動(dòng)方式,三維微型輸入裝置可作為直接從手指F采集指紋的指紋感測(cè)器, 其詳述如下。當(dāng)使用者將手指F或其他物體置放在三維微型輸入裝置時(shí),三維微型輸入裝置中 感測(cè)單元32的某些感測(cè)單元與手指F中的一紋脊接觸,使得產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該紋脊的一第一電容 值;而某些感測(cè)單元與手指F中的一紋谷接觸,使得產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該紋脊的一第二電容值。其 中,該第一電容值與該第二電容值不同。并且通過采集該第一電容值與該第二電容值,可判 斷出手指F的指紋/表面圖,所述感測(cè)單元32電連接的一控制單元,手指F在裝置樣該上 滑動(dòng)的作動(dòng)/位移方式,控制單元運(yùn)算出該手指F于兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生 對(duì)應(yīng)的位置偏移量。參考圖4,為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置的控制單元方塊圖。于本實(shí) 施例中,一控制單元40包含一放大器42、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元44、一處理電路46、一輸 入/輸出單元48及一控制邏輯單元50。該放大器42與上述實(shí)施例中的所述感測(cè)單元電 連接,用以放大所述感測(cè)信號(hào)。該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元44電連接至該放大器42,用以將來 自該放大器42的模擬的所述感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的所述感測(cè)信號(hào)。該處理電路46電連接 至該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器44。該輸入/輸出單元48電連接至該處理電路46。該控制邏輯單 元50與該放大器42、該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元44、處理電路46與該輸入/輸出單元48電連 接,并且用以控制其運(yùn)作。此外,該控制單元40更可包含一存儲(chǔ)單元(圖中未示),用以儲(chǔ) 存所述感測(cè)信號(hào)。參考圖5,為本發(fā)明于一實(shí)施例的三維微型輸入裝置實(shí)施于電子裝置的示意圖。于 本實(shí)施例中,將三維微型輸入裝置52設(shè)置于一電子裝置54上,于此電子裝置54為一移動(dòng) 電話。值得注意的是,電子裝置54可包含一數(shù)字相機(jī)、一個(gè)人助理(PDA)、一桌上型電腦、一 筆記型電腦、一電視或可使用三維微型輸入裝置52的裝置上。以上對(duì)本發(fā)明的描述是說明性的,而非限制性的,本專業(yè)技術(shù)人員理解,在權(quán)利要 求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效,但是它們都將落入本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種三維微型輸入裝置,用以感測(cè)一物體,其特征在于,包含一基板;一感測(cè)模塊,具有多個(gè)感測(cè)單元,設(shè)置于該基板上,通過該物體于該感測(cè)模塊的一第一作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第一作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)感測(cè)信號(hào);一多方控制模塊,具有多個(gè)多方控制單元,設(shè)置于該基板上,通過該物體于該多方控制模塊的一第二作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第二作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)多方控制信號(hào);以及一控制單元,電連接該感測(cè)模塊與該多方控制模塊,用以接收與處理所述感測(cè)信號(hào)與所述多方控制信號(hào);所述感測(cè)信號(hào)伴隨著包含以一第一維運(yùn)動(dòng)方向與一第二維運(yùn)動(dòng)方向的該第一作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生,而所述多方控制信號(hào)伴隨著包含以一第三維運(yùn)動(dòng)方向的該第二作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,所述感測(cè)單元以陣列的方式 排列,用以感測(cè)該物體的一表面圖樣,并且通過該感測(cè)模塊采集該物體的該表面圖樣,而產(chǎn) 生所述感測(cè)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該第一維運(yùn)動(dòng)方向、該第二維 運(yùn)動(dòng)方向與該第三維運(yùn)動(dòng)方向分別為朝向X軸、Y軸與Z軸運(yùn)動(dòng)的方向。
4.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該多方控制模塊由上方、下 方、左方與右方的一四方控制單元所組成,也可為任一組合方式。
5.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,更包含一選擇控制單元,被所 述多方控制單元所環(huán)繞設(shè)置,并且以該第三維運(yùn)動(dòng)方向作動(dòng),用以產(chǎn)生一選擇控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,所述感測(cè)單元更包含 一導(dǎo)體層,設(shè)置于該基板上;一支撐結(jié)構(gòu)層,設(shè)置環(huán)繞該導(dǎo)體層與該基板的周緣;以及一懸浮觸控層,設(shè)置于該導(dǎo)體層與該支撐結(jié)構(gòu)層上,且該導(dǎo)體層與該懸浮觸控層之間 具有一間隙。
7.如權(quán)利要求6所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該物體于該懸浮觸控層作動(dòng), 以產(chǎn)生該作動(dòng)狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該懸浮觸控層為一導(dǎo)體層或一非導(dǎo)體層。
9.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,更包含一上連接墊,設(shè)置于該 基板上,與該控制單元電連接。
10.如權(quán)利要求9所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,更包含一下連接墊,與該上 連接墊透過至少一電連接線而與外部的一處理單元電連接,用以傳送與接收外部的一控制信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該物體為一手指。
12.如權(quán)利要求11所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,所述感測(cè)單元對(duì)應(yīng)該手指 的一紋脊與一紋谷而分別地產(chǎn)生不同的所述感測(cè)信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該控制單元或外部的該處 理單元根據(jù)所述感測(cè)信號(hào)以判斷該手指的該紋脊與該紋谷。
14.如權(quán)利要求1所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,該控制單元更包含 一放大器,與所述感測(cè)單元電連接,用以放大所述感測(cè)信號(hào);一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元,與該放大器電連接,用以將來自該放大器的模擬的所述感測(cè) 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的所述感測(cè)信號(hào);一處理電路,與該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元電連接; 一輸入/輸出單元,與該處理電路電連接;以及一控制邏輯單元,與該放大器、該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、該處理電路及該輸入/輸出單 元電連接,并且用以控制其運(yùn)作。
15.如權(quán)利要求14所述的三維微型輸入裝置,其特征在于,更包含一存儲(chǔ)單元,用以儲(chǔ) 存所述感測(cè)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明為一種三維微型輸入裝置,其包含一基板、一感測(cè)模塊、一多方控制模塊與一控制單元。該感測(cè)模塊設(shè)置于該基板上,具有多個(gè)感測(cè)單元,通過該物體于該感測(cè)模塊的一第一作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第一作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)感測(cè)信號(hào)。該多方控制模塊具有多個(gè)多方控制單元,設(shè)置于該基板上,通過該物體于該多方控制模塊的一第二作動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該第二作動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)多方控制信號(hào)。該控制單元電連接該感測(cè)模塊與該多方控制模塊,用以接收與處理所述感測(cè)信號(hào)與所述多方控制信號(hào)。其中,所述感測(cè)信號(hào)伴隨著包含以一第一維運(yùn)動(dòng)方向與一第二維運(yùn)動(dòng)方向的該第一作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生,而所述多方控制信號(hào)伴隨著包含以一第三維運(yùn)動(dòng)方向的該第二作動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101968692SQ20091015206
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者莊鎮(zhèn)豪, 邱立國(guó) 申請(qǐng)人:茂暉科技股份有限公司