CN100559340C - 触摸传感器 - Google Patents

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Abstract

一种触摸传感器，该触摸传感器包括：针对可见波段内的光是透明的印刷电路板(PCB)、形成在PCB的顶面的上覆层和形成在PCB的底面的下覆层、用于向PCB的侧面发射光的光源以及布置在上覆层上的键顶层；反射图案，在与下覆层或上覆层接触的印刷电路板的一部分上形成；导电图案层，埋置在上覆层中或形成在印刷电路板的顶面和底面上，所述导电图案层通过穿过印刷电路板的通孔彼此电连接。

Description

触摸传感器
技术领域
本发明主要涉及一种触摸传感器，更具体地讲，涉及一种电容式触摸传感器。
背景技术
触摸传感器已被广泛用于家电、便携式通信终端或工业安装设备的输入装置。触摸传感器允许各种输入模式的选择(例如，手写)和外部结构的简化。与圆顶开关式(dome-switch type)输入装置相比，用户按压触摸传感器的感觉减弱了。
此外，触摸传感器式输入装置必须包括允许用户在较差的环境中做出准确选择的装置(例如，背光装置)。触摸传感器的背光装置改善了在黑暗环境中使用触摸传感器时用户的可见度，从而允许用户检查是否按下期望的按钮。多个发光二极管可被表面贴装(surface-mount)在背光装置中的电路板上，来自发光二极管的光可被直接发射到触摸传感器。
图1示出传统的触摸传感器100的结构。参照图1，触摸传感器100包括具有电极层111的触摸板110和布置在触摸板110之下的印刷电路板(PCB)120。触摸板110包括能够透射可见波段内的光的基底112和布置在基底112上的电极层111。基底112可由除金属材料之外的介电材料制成。电极层111可具有形成在其顶面上的至少一个电极图案111a和111b，以形成由用户触摸的电触点。
PCB 120包括用于控制和驱动触摸传感器100的电路和至少一个用于从背后照亮触摸板110的光源121和122。光源121和122可以是发光二极管，并且可被表面贴装在PCB 120的顶面上。光源121和122被用于将产生的光导向基底112的导向装置131和132包围。
然而，传统的触摸传感器100必须包括用于背光的光源121和122以及导向装置131和132，并且必须沿垂直方向布置光源121和122、电极图案111a和111b以及导向装置131和132。即，在传统的触摸传感器100中，电极图案111a和111b以及光源121和122必须一一对应，从而增加了体积、功耗和制造成本。
此外，由于在触摸传感器100中用于最小化电磁波影响的空间增加了触摸传感器100的厚度，因此触摸传感器100不适合在小型便携式图像装置中使用。
发明内容
本发明的一方面在于至少解决上面的问题和/或缺点，并至少提供下面描述的优点。因此，本发明的一方面在于提供一种能够用于小厚度和小尺寸产品的触摸传感器。
根据本发明的一方面，提供一种触摸传感器，该触摸传感器包括：针对可见波段内的光是透明的印刷电路板(PCB)、形成在PCB的顶面的上覆层和形成在PCB的底面的下覆层、用于向PCB侧面发射光的光源以及布置在上覆层上的键顶层(key top layer)。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的示例性实施例的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出传统的触摸传感器的结构；
图2A和图2B示出根据本发明的第一示例性实施例的触摸传感器；
图3示出根据本发明的第二示例性实施例的触摸传感器；
图4A至图4I是示出制造根据本发明的触摸传感器的步骤的横截面视图；
图5是图4A至图4I示出的制造触摸传感器的过程的流程图；
图6A至图6J是示出制造根据本发明的触摸传感器的步骤的横截面视图；
图7是图6A至图6J示出的制造触摸传感器的过程的流程图；
图8A至图8B是用于比较根据本发明的键区组件和传统的键区组件的示图。
贯穿附图，相同的标号将被理解为表示相同的部件、特征和结构。
具体实施方式
提供例如详细的结构和部件的在说明书中定义的内容以帮助全面理解本发明示例性实施例。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对在此描述的实施例进行各种改变和修改。为了清楚和简明，将省略对已知功能和结构的描述。
图2A和图2B示出根据本发明的第一示例性实施例的触摸传感器200。
如所示，触摸传感器200包括：印刷电路板(PCB)210，针对可见波段内的光是透明的；上覆层(clad)212和下覆层211，形成在PCB 210的顶面和底面上；光源240，用于向PCB 210的侧面发射光；以及键顶层220，布置在上覆层212上。
光源240通过单独的支撑构件230支撑到PCB 210上，光源240可以是能够向PCB 210的侧面发射光的发光二极管。
PCB 210包括遮光构件250和反射图案214，其中，遮光构件250插入除了面向光源240的侧面之外的PCB 210的外周面，反射图案214形成在与下覆层211的边界上。如上所述，PCB 210针对可见波段内的光是透明的，可由折射率比上覆层212和下覆层211的折射率高的介电材料、玻璃或聚合物材料制成。换句话说，PCB 210用作导光目的的核心，并满足与上覆层212和下覆层211的边界条件，从而引导从光源240入射的光。
反射图案214可通过成型、冲压或蚀刻处理形成在与下覆层211或上覆层212接触的部分边界处，用于将导向PCB 210的部分光反射到键顶层220。
上覆层212和下覆层211可通过粘性材料(例如，环氧树脂)粘附到PCB210的两个面，或者可以被涂覆(coat)到PCB 210的两个面。上覆层212和下覆层211可由折射率比PCB 210的折射率低的材料制成，以满足使入射到PCB 210的光被全反射的边界条件。上覆层212可被形成为在其中埋置导电图案层213，并且可包括与PCB 210接触的覆层212a和用于保护导电图案层213的保护层212b。
导电图案层213可由导电聚合物或透明的电极形成，并且可用作包括电互联线和传感器电极的触摸传感器。可通过蚀刻导电薄膜(例如，铜箔)形成图案或使用银(Ag)膏形成图案来形成所述电互联线。
遮光构件250将导向PCB 210的光向着PCB 210反射或遮挡光，从而抑制光泄露到PCB 210的外面。如图2B所示，可沿除了面向光源240的侧面之外的PCB 210的外周埋置遮光构件250。即，可通过沿PCB 210的外周形成线性横截面，并随后通过使用能够遮光的印刷材料(例如，墨)对横截面执行吸附、浸涂或无电镀来形成遮光构件250。遮光构件250也可以是如图2B所示的被部分地切割的结构。
图3示出根据本发明的第二示例性实施例的触摸传感器300。
如所示，触摸传感器300包括：印刷电路板(PCB)310，针对可见波段内的光是透明的；上覆层312和下覆层311，分别形成在PCB 310的顶面和底面上；光源340，用于向PCB 310的侧面发射光；键顶层320，布置在上覆层312上；遮光构件350；以及支撑构件330。
在触摸传感器300中，形成在PCB 310的顶面上的上覆层312和导电图案层313通过穿过PCB 310的通孔彼此相连。当在PCB 310的顶面和底面上形成线性点阵(lattice)电极形式的导电图案层313时，可采用这样的结构。上覆层312可包括导电图案层313和PCB 310之间的覆层312a以及导电图案层313上的保护层312b。
根据本发明的第二示例性实施例的触摸传感器300的其他结构与根据本发明的第一示例性实施例的触摸传感器200的相应结构类似，因此为了避免不必要的重复将不再进行详细描述。
图4A至图4I是示出制造根据本发明的触摸传感器的操作步骤的横截面图，图5是图4A至图4I示出的制造步骤的流程图。与图2A和图3不同，在图4A至图4I以及图5中，导电图案层形成在PCB上。
参照图5，在步骤S410，提供光学上透明的PCB。在步骤S420，在PCB上形成反射图案。在步骤S430，形成穿过PCB的通孔。在步骤S440，在通孔中形成导电填充物(filler)和遮光材料。在步骤S450，形成导电图案层。在步骤S460，形成支撑构件。在步骤S470，形成下覆层和上覆层。在步骤S480，执行蚀刻。在步骤S490，执行表面贴装。
图4A和图4B示出形成能够透射光的光学上透明的PCB 310和在PCB310的面上形成反射图案314的横截面。反射图案314对在PCB 310上传播的光中与反射图案314接触的光执行漫反射。可在PCB 310的成型期间将反射图案314与PCB 310形成为整体，或者可在PCB 310成型之后通过刻痕、冲压、印刷、蚀刻等形成反射图案314。
图4C和图4D示出形成穿过PCB 310的孔313a以形成通孔313b和遮光构件350的横截面。可通过将导电填充物填充到如图4C所示的孔313a形成通孔313b。如图2B所示，遮光构件350被部分地切割而不是作为整体而形成，从而防止PCB 310被切割。
图4E和图4F示出在PCB 310的顶面和底面形成导电图案层313和通过使用能够遮光的印刷材料(例如，墨)对孔313a执行吸附、浸涂或无电镀形成遮光构件350的横截面。
在PCB 310的顶面和底面上的导电图案层313可通过通孔313b彼此电连接。
图4G示出在具有形成在其上的遮光构件350和导电图案层313的PCB310上形成支撑构件330和形成折射率比PCB 310的折射率低的上覆层312和下覆层311的横截面。下覆层311和上覆层312保护PCB 310，并在与PCB310的边界处满足全反射条件，从而将入射到PCB 310的一侧的光导向PCB310的另一侧。
图4H示出具有形成在其上的支撑构件330的PCB 310的一部分被去除的横截面，图4I示出光源340结合到支撑构件330之下的横截面。
图6A至图6J是示出制造根据本发明的触摸传感器的操作步骤的横截面图，图7是图6A至图6J示出的制造触摸传感器的过程的流程图。
参照图7，在步骤S510，形成用于在光学上透明的PCB的顶面和底面上形成导电图案层的导电薄膜。在步骤S520，形成穿过PCB的孔。在步骤S530，形成遮光构件。在步骤S540，形成导电图案层。在步骤S550，形成反射图案。在步骤S560，形成支撑构件。在步骤S570，形成上覆层和下覆层。在步骤S580，去除支撑构件之下的部分PCB。在操作590，执行在PCB上的表面贴装。在步骤S600，执行环氧树脂涂覆。
图6A示出附有用于形成导电图案层的导电薄膜313c的横截面。图6B示出形成有穿过PCB 310的孔313a和350a的PCB 310的横截面。图6C示出将导电填充物填充到孔313a的部分以形成通孔313b的横截面。通孔313b电连接PCB 310的顶面和底面上的导电薄膜313c。
图6D示出在孔313a和350a的部分形成遮光层350和通过对导电薄膜313c形成图案在PCB 310的顶面和底面上形成导电图案层313的横截面。图6E示出在PCB 310的底面上形成反射图案314的横截面。可在PCB 310的没有形成导电图案层313的部分底面上形成反射图案314。图6F示出在PCB 310侧面的末端布置支撑构件330的横截面。
图6G示出在PCB 310的顶面和底面形成折射率比PCB 310的折射率低的上覆层312和下覆层311的横截面。图6H示出通过蚀刻或切割去除在支撑构件330之下的部分PCB 310的横截面。图6I示出光源340结合到支撑构件330之下的横截面。以这样的方式布置光源340：光源340的发射面面向PCB310的侧面。图6J示出在光源340和PCB 310之间涂覆环氧树脂360的横截面。可基于在光源340和PCB 310之间匹配的折射率来确定环氧树脂360。
图8A至图8B是用于比较使用根据本发明的触摸传感器的键区组件(assembly)830和传统的键区组件800的示图。图8A示出具有键区组件800的传统便携式电子装置，在所述键区组件800中，单独地布置触摸传感器820和圆顶式开关构件810。图8B示出具有根据本发明的键区组件830的便携式电子装置，其中，触摸传感器和圆顶式开关构件被垂直并向下地布置以用于电触点的选择。
在图8B示出的键区组件830中，被分为两部分的开关被垂直地结合为一体，从而减少了开关区域并且包括了背光功能而不改变厚度。
根据本发明，由于PCB是由透明材料制成的，因此背光装置和PCB可以结合为一体。换句话说，本发明可应用到具有小厚度的产品，并且可通过不需要制造PCB和光导板的单独工艺来简化制造工艺。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1、一种触摸传感器，包括：
印刷电路板，针对可见波段内的光是透明的；
上覆层和下覆层，分别形成在印刷电路板的顶面和底面上；
光源，用于向印刷电路板的侧面发射光；以及
键顶层，布置在上覆层上
反射图案，在与下覆层或上覆层接触的印刷电路板的一部分上形成；
导电图案层，埋置在上覆层中或形成在印刷电路板的顶面和底面上，所述导电图案层通过穿过印刷电路板的通孔彼此电连接。
2、如权利要求1所述的触摸传感器，还包括用于支撑光源的支撑构件。
3、如权利要求1所述的触摸传感器，还包括遮光构件，所述遮光构件插入除了面向光源的所述印刷电路板的侧面之外的印刷电路板的外周面。
4、如权利要求1所述的触摸传感器，还包括粘性材料，用于将下覆层和上覆层粘附到印刷电路板。
5、如权利要求3所述的触摸传感器，其中，遮光构件将导向印刷电路板的部分光向着印刷电路板反射。
6、如权利要求1所述的触摸传感器，其中，印刷电路板由聚合物材料或玻璃材料制成。
7、如权利要求1所述的触摸传感器，其中，上覆层和下覆层的折射率比印刷电路板的折射率低。
8、如权利要求1所述的触摸传感器，其中，通过成型、冲压和蚀刻工艺中的一种形成反射图案。
9、如权利要求1所述的触摸传感器，其中，印刷电路板用于导向从光源入射的光。
10、如权利要求3所述的触摸传感器，其中，遮光构件抑制光泄露到印刷电路板的外面。
11、如权利要求3所述的触摸传感器，其中，通过沿印刷电路板的外周形成线性横截面，并通过使用能够遮光的印刷材料对所述横截面执行吸附、浸涂或无电镀来形成遮光构件。
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