CN101644968B - 多元感应触控板结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种多元感应触控板，其依序为：保护层、第一轴线迹层、绝缘层、多元感应层、间隔球层、导电膜以及基板。其中，该第一轴线迹层与该多元感应层上分别具有互相交叉之第一轴与第二轴线迹以及连接该些线迹之导电线路，用以传导感应讯号至后续之讯号处理组件；且，该第二轴线迹端点与该导电膜上亦具有电气节点，并电接有电压源以及电阻计算回路，用以产生与计算按压时之感应讯号。

Description

多元感应触控板结构

技术领域

本发明涉及电子器件领域，尤指一种兼具电阻式与电容式触控板优点，同时又简化感应层数的多元感应触控板结构。

背景技术

随着携带型与交互式电子产品不断地推出，触控板(touch pad)几乎已成为该类型电子产品通用之指针工具。在市场需求的催促下，触控板的制做质量与效能也跟着不断地提升，随着价格大幅下降与产量提高，更使得触控板广泛地应用在各式电子产品中。一般而言，触控板结构因其应用原理不同可分为：电阻式触控板、电容式触控板、音波式触控板与光学式触控板等四种。也因为该等触控板应用原理不同，其制程、功能、使用方式与优缺点乃至于应用层面也各具特色。其中，电阻式触控板由于采压力点感应，不限于使用何种触控媒介，手指、铅笔、门禁卡或是戴着手套都可以使用，加上价格便宜，因此主要的应用在：手机、个人数字助理(PDA)、全球卫星定位系统(GPS)等消费型电子产品；电容式触控板由于制程步骤较为繁复，控制芯片与电路相对于电阻式复杂，因此多应用于：笔记型计算机、银行ATM提款机等高单价电子产品上；而音波式与光学式触控板由于其技术与制程尚未相当成熟，故多应用于大尺寸之高单价电子产品上。

电阻式的基本结构为：一软性导电板与一下方导电板以若干间隔球(spacedot)形成之隔层对向设置。其应用时可在其一导电板两侧边缘施加电位差，当在上层之该软性导电板受压凹陷而接触到在下层之该下方导电板时，便可从另一导电板测得该受压点之电位，藉由导电板上之面电阻值与距离的关系，便可回推出该受压点相对于该两侧边缘之位置(例如：X轴方向)。同理，藉由电路切换成另外两侧边缘产生电压差，即可得出另一方向之相对位置(例如：Y轴方向)。电阻式触控板可使用各种硬质媒介(例如：手指、铅笔或信用卡等等)来触压，特别适合用于较小尺寸或需较小点击范围之产品上，例如：GPS导航系统等小型电子产品、绘图板或手写板。然而，其需压触点击触控板的方式，却容易造成系统的磨损与材质的应变疲乏，故使用寿命有限并不适合常态性或于公共场合中使用；同时，若使用之媒介按压范围略大(例如：较大手指或钝型物质)，则不易测出按压点之位置；此外，由于导电膜的面电阻会随着温度而变化，故电阻式触控板运算距离的过程中会产生偏移，并不适合在温度偏高的环境中使用。

电容式触控板的基本结构为：一X轴感应层与一Y轴感应层以及介于该两层之间与上方接触面的绝缘体层；其中，该X轴感应层上具有沿着X轴方向设置之线迹，而该Y轴感应层上具有沿着Y轴方向设置之线迹。其应用时系以导体(例如：手指或导电物质)轻触该触控板，藉由该导体与该X轴以及Y轴线迹形成的电容效应所产生之电压变化，，计算出该导体接触之位置。电容式触控板的优点相当多，包括：只需用手指轻触，即可达到触控功能相当方便；同时，只是轻触表面，并不会造成系统的磨损与形变之压力，使用寿命相当长亦适合于公共场所中使用；此外，由于电容感应的反应相当快，因此电容式触控板往往比电阻式触控板运算时间要来得快。特别的是，电容式触控板不像电阻式触控板只能接受单点操控讯息，可同时接受多点式操控，让触控板的功能又更加多元化。然而，电容式触控板确容易受外界电磁波之干扰而产生误动作；且，其感应电容常因人体感应状况与环境之温度与湿度而需时常校准；在使用手指操作时亦须以大面积之指腹接触不能像电阻式触控板使用指尖操作，故不适用于地图点击、绘图或手写系统上，虽然该些问题可使用特殊感应笔解决，但却不适用于小尺寸之操控面积，同时亦失去了用手指轻触的便利性。

综上所述，电阻式触控板与电容式触控板皆各有其功能特色与优缺点；因此，若有一个触控板能够结合电阻式与电容式之特色，同时，对于彼此的缺点又能产生互补的效果加以弥补，则可以使触控板的应用更加便利与广泛。

一种双感应界面的触控板(中国台湾专利公告号M321553)揭露一种由一电容式触控板单元A与一电阻式触控板单元B迭合而成之复合式板体。事实上，该新型专利系只揭露了一种由电容式触控板直接迭加在电阻式触控板的板体，其结构与电路仍是习知的电容式触控板与电阻式触控板之技术。只是提供了一种复合式板体供使用者切换(人工切换开关或由一讯号判别回路)使用电容式与电阻式触控板。然而，该创作虽能达到上述将电阻式及电容式之触控板结构二者合而为一，达到预期的目的及功效，但该创作仍仅系为二者结构的迭加组合，并未臻思考如何有效简化结构缩小体积及降低成本等考虑因素，因此为组成该复合式触控板实需花费不少制造与组装成本，不只组成组件复杂许多，触控板所占去之体积与控制组件也倍增不少；同时，因而产生之高单价触控板，也会大大降低其市场接受度。

发明内容

本发明的目的是，为解决上述现有技术之问题，本发明提出一种多元感应触控板技术，只需要三片感应层便可以感应电容式与电阻式触控板之感应讯号。简化后的层状结构，亦能使讯号电路设置缩减，其后续之控制芯片亦可整合于同一块芯片上，不只能大大减少制造上与组装上的成本与步骤，其外型上也更为轻薄。

本发明的目的可通过以下技术实现，一种多元感应触控板结构，所述多元感应触控板结构包括：

一保护层，为一绝缘体层；

一第一轴线迹层，具有可导电的第一轴线迹，且于该轴线迹端设有线迹接点；

一绝缘层，为一绝缘体层；

一多元感应层，具有可导电的第二轴线迹与其电气节点，且于该轴线迹端设有线迹接点；

一间隔球层，布置若干间隔球；

一导电膜，为一设有电气节点的可导电的薄膜；以及

一基板，为一绝缘体板材，并与上述各层依序迭合，

其中，该第一轴线迹接点以及该第二轴线迹接点为连接有导电线路，用以传导电荷感应讯号至后续讯号处理组件，而该第二轴线迹之电气节点以及该导电膜之电气节点为电接有电压源与电阻计算回路。

所述的多元感应触控板结构，其导电膜具有两对方向之电气节点布置，在第一时间间隔里提供X方向电压差，在该第一时间间隔后之第二时间间隔里提供Y方向电压差，当所述导电膜具有X方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述第二轴线迹之导通电压便可得到X方向之电阻值；当所述导电膜具有Y方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述第二轴线迹之导通电压便可得到Y方向之电阻值。

所述的多元感应触控板结构，其导电膜具单对方向之电气节点布置，所述第二轴线迹之电气节点布置所提供之电压差系与所述导电膜所提供之方向交叉，且该二方向之电压差分别于前后两时段中提供，当提供所述导电膜X方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述第二轴线迹之导通电压便可得到X方向之电阻值；而当提供所述第二轴线迹Y方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述导电膜之导通电压便可得到Y方向之电阻值。

本发明的优点是，多元感应触控板技术，只需要三片感应层便可以感应电容式与电阻式触控板之感应讯号。简化后的层状结构，亦能使讯号电路设置缩减，其后续之控制芯片亦可整合于同一块芯片上，不只能大大减少制造上与组装上的成本与步骤，其外型上也更为轻薄。

附图说明

图1为先前技术中双感应接口触控板之层状结构。

图2为本发明多元感应触控板之层状结构。

图3为先前技术双感应接口触控板之感应讯号处理流程。

图4为本发明多元感应触控板之感应讯号处理流程。

图5A为本发明多元感应触控板结构之实施例图。

图5B为本发明第一轴线迹层布线之实施例图。

图5C为本发明多元感应层布线之实施例图。

附图主要组件符号说明：

A：电容式触控板，B：电阻式触控板，C：多元感应触控板，E：电压源与电阻计算回路，F：电容计算单元，10：面板，11：第一轴线迹感应层，12：第一绝缘层，13：第二轴线迹感应层，14：第二绝缘层，15：上方导电膜，16：间隔球放置区，17：下方导电膜，18：底板，20：保护层，21：第一轴线迹层，22：绝缘层，23：多元感应层，24：间隔球层，25：导电膜，26：基板，211：第一轴线迹，231：第二轴线迹，212：第一轴线迹接点，232：第二轴线迹接点，233：第二轴线迹电气节点，253：导电膜电气节点，39：绝缘胶。

实施方式

如图2所示，为本发明多元感应触控板C之较佳实施例，其层状结构由上往下依序为：一保护层20，为一绝缘体材质；一第一轴线迹层21，具有良好导电率之第一轴线迹211与其线迹接点212；一绝缘层22；一多元感应层23，具有良好导电率之第二轴线迹231与其线迹接点232以及电气节点233；一间隔球层24；一导电膜25，为一设有电气节点253之良导电率薄膜；以及一基板26。相较于先前技术仍需至少四层感应层(如图1)之设计，包括：两层电容式触控板感应层11、13与两层电阻式触控板感应层15、17；本发明之较佳实施例则是采用兼具电阻与电容感应方式之三层感应层21、23、25设计。其中，该第一轴线迹层21与该多元感应层23用以感应手指或导体上之微弱电容；而该多元感应层23又可接受按压与该导电膜25接触，配合外接电压源与电阻计算回路用以计算该按压点所产生之电路电阻，从而得到该按压点之位置。

图5A、图5B、图5C显示该第一轴线迹层21与该多元感应层23之其一实施，其中，该第一轴线迹层21为一第一轴线迹211以及位于该轴线迹端点之线迹接点212，该轴线迹接点又连接有导电线路用以传送该第一轴线迹211上的电容感应讯号至后续电容计算单元F；另外，该多元感应层23为一第二轴线迹231以及位于该轴线迹端点之线迹接点232，同样地，该轴线迹接点亦连接有导电线路用以传送该第二轴线迹231上的电容感应讯号至后续电容计算单元F。该第一轴线迹211与该第二轴线迹231呈二维空间上之交叉分布，并以该绝缘层22作为电气短路隔绝，因此，综合该些轴线迹之感应讯号便可得到接触点在二维空间上之操作讯息。

如图5C所示，该多元感应层23又包含该第二轴线迹端点之电气节点233，且，该第二轴线迹231与该导电膜25之间布置若干间隔球(space dot)，并于其边缘以绝缘胶39结合该多元感应层与该导电膜。其中，该第二轴线迹之电气节点233与该导电膜之电气节点253系与外部之电压源以及电阻计算回路连接E，当该第二轴线迹231与该导电膜25因按压而电气导通时，电阻计算回路便可由电压源提供之电压差与按压点导通之电压得出按压点在二维空间上操作之讯息。

该第二轴线迹231与该导电膜25操作方式之一实施例为，该导电膜具有两对方向之电气节点布置，例如：一对是沿着X方向；另一对则是沿着Y方向；且，在一第一时间间隔里提供X方向电压差，在该第一时间间隔后之第二时间间隔里提供Y方向电压差。当该导电膜具有X方向之电压差时，经电阻计算回路计算该第二轴线迹之导通电压便可得到X方向之接触点讯息；当该导电膜具有Y方向之电压差时，经电阻计算回路计算该第二轴线迹之导通电压便可得到Y方向之接触点讯息。

其二实施例为，该导电膜具单对方向之电气节点布置，例如：沿着X方向，用以提供X方向之电压差。相较于该导电膜之电气节点布置，该第二轴线迹之电气节点布置所提供之电压差系与该导电膜所提供之方向交叉，例如：Y方向之电压差。且，该二方向之电压差系分别于前后两时段中提供，当提供导电膜X方向之电压差时，经电阻计算回路计算该第二轴线迹之导通电压便可得到X方向之接触点讯息；而当提供该第二轴线迹Y方向之电压差时，经电阻计算回路计算该导电膜之导通电压便可得到Y方向之接触点讯息。

在本发明之较佳实施例的应用中，该保护层20为一绝缘体薄层，可为透明材质以供整体触控板透光用，例如聚酯(PET)薄膜，为下方电路提供电气与水气隔绝之效果，并可于其上方增加强化硬度之硬膜涂层(hard coating)，藉以提供一防刮伤与抗玷污之工作表面。该基板26位于该导电膜之下方，系为一硬质板材用以提供按压时的支撑用，可与该导电膜25一体以氧化铟锡(ITO)镀膜玻璃制作，但不以此为限，若配合其它层亦采用透明材质，便可提供一透光型触控板，应用于触控屏幕与发光触控板上。该基板26亦可为聚碳酸酯纤维塑料等或/及其所制成之电路板，而该导电膜25即可为氧化铟锡(ITO)、金、银或铜箔，或是可导电之印刷油墨，系统所需之电气回路或控制电路亦可直接印刷于该基板(印刷电路板之实施例)之下方，同时，亦可通过该基板上贯通之导孔，直接将该导电膜上之电气节点连接至后续回路中。

在其一实施例中，该第一轴线迹211与该第二轴线迹231可分别印刷或镀于两片绝缘薄膜之一面上，例如：PET薄膜，再将两绝缘薄膜以胶黏合，形成该第一轴线迹层21、该绝缘层22以及该多元感应层23，若该第一轴线迹211为胶合的那一面，则该第一轴线迹211所在之绝缘薄膜即可为该保护层20。或是如另一实施例图5A所示，该第一轴线迹211与该第二轴线迹231可直接制作于该绝缘层22之上下两面上，例如：在一聚酯(PET)薄膜上下两表面印刷或镀上该第一轴线迹211与该第二轴线迹231，以及其线迹接点212、232与电气节点233，形成该第一轴线迹层21、该绝缘层22以及该多元感应层23而无需胶合层。

上述实施例与图式为应用本发明构想之举例，并不因此局限本发明之专利范围，任何依本发明构想延伸应用或修饰改变，在不脱离本发明之等效作用下，均应包含在本发明之权力范围内。

Claims (3)

1.一种多元感应触控板结构，其特征在于所述多元感应触控板结构包括：

一保护层，为一绝缘体层；

一第一轴线迹层，具有可导电的第一轴线迹，且于所述第一轴线迹端设有第一轴线迹接点；

一绝缘层，为一绝缘体层；

一多元感应层，具有可导电的第二轴线迹与其电气节点，且于所述第二轴线迹端设有第二轴线迹接点；

一间隔球层，布置若干间隔球；

一导电膜，为一设有具有两对方向或单对方向之提供电压差的电气节点的可导电的薄膜；以及

一基板，为一绝缘体板材，并与上述各层依序迭合，

其中，所述第一轴线迹接点以及所述第二轴线迹接点连接有导电线路，用以传导电荷感应讯号至后续讯号处理组件，而所述第二轴线迹之电气节点以及所述导电膜之电气节点电接有电压源与电阻计算回路。

2.如权利要求1所述的多元感应触控板结构，其特征在于所述导电膜具有两对方向之电气节点布置，在第一时间间隔里提供X方向电压差，在该第一时间间隔后之第二时间间隔里提供Y方向电压差，当所述导电膜具有X方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述第二轴线迹之导通电压便可得到X方向之电阻值；当所述导电膜具有Y方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述第二轴线迹之导通电压便可得到Y方向之电阻值。

3.如权利要求1所述的多元感应触控板结构，其特征在于所述导电膜具有单对方向之电气节点布置，所述第二轴线迹之电气节点布置在Y方向提供电压差，所述导电膜在X方向提供电压差，所述提供电压差的Y方向与X方向方向交叉，且该Y方向与X方向之电压差分别于前后两时段中提供，当提供所述导电膜X方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述第二轴线迹之导通电压便可得到X方向之电阻值；而当提供所述第二轴线迹Y方向之电压差时，经电阻计算回路计算所述导电膜之导通电压便可得到Y方向之电阻值。

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