CN108351727A - 触摸输入装置、包括该触摸输入装置的车辆以及该触摸输入装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够输入触摸信号的触摸输入装置、一种包括该触摸输入装置的车辆，以及该触摸输入装置的制造方法。根据本发明的实施方案，触摸输入装置包括：包括凹进部分的母体材料；设置在母体材料之下的基底；以及设置在图案凹槽中的感测图案，所述图案凹槽在基底的触摸区域中形成，并且所述感测图案包括导电材料，其中，将位于凹进部分的下侧的感测图案的电阻制备为小于位于凹进部分的外侧的感测图案的电阻。

Description

触摸输入装置、包括该触摸输入装置的车辆以及该触摸输入 装置的制造方法
技术领域
本发明涉及触摸输入装置、具有触摸输入装置的车辆以及触摸输入装置的制造方法，并且更具体地，本发明涉及能够输入触摸信号的触摸输入装置、具有触摸输入装置的车辆以及触摸输入装置的制造方法。
背景技术
一般来说，各种电子装置通过电子通信技术的发展而得以发展，这些电子装置越来越强调设计的出彩以及用户操作的便利性。在这种趋势中强调的是以键盘或小键盘为代表的输入装置的多样化。
输入装置使用在为用户提供信息的各种类型的显示系统中，例如便携式终端、笔记本电脑、智能手机、智能平板电脑、智能电视等。最近，与电子装置的发展相同步，除了使用操作键、拨号盘等的输入方法之外，已使用了通过利用触摸来输入指令信号的方法。
触摸输入装置通过允许用户利用手指或例如触控笔的输入工具直接触摸或靠近触摸板或触摸屏来实现信息通信装置与用户之间的接口，该触摸输入装置是构成使用各种显示器的信息通信装置与用户之间接口的输入装置的其中一种。
由于触摸输入装置可以由任何年龄的任何人仅通过用触摸手指或例如触控笔的输入工具而轻松使用，因此触摸输入装置被诸如自动柜员机(ATM)、个人数字助理(PDA)和移动电话的各种装置使用。触摸输入装置还广泛应用于许多领域，诸如银行、政府机关、观光和交通信息等领域。
最近，已努力将触摸输入装置应用于健康或医疗产品和车辆。尤其是，由于触控面板可以与触摸屏一起使用，或者可以在显示系统中单独使用，因此，触控面板的使用逐渐增多。最近，除了利用触摸来移动点的功能之外，已开发出输入手势的功能。对于能够输入手势的触摸输入装置而言，对于改善手势的识别率的努力仍在继续。
作为实施能够触摸操作的触摸输入装置的方法，使用了电阻法、静电电容法、表面超声波法以及发射器法。在这些方法中，作为利用静电电容法的触摸输入装置，存在这样一种类型，其中，以相互交叉的方向形成电极图案，并且当诸如手指的触摸装置触摸触摸输入装置时，就会检测到电极之间的静电电容的变化，从而检测输入位置。或者，存在这样一种类型，其中，将同相的等电位应用于透明导电膜的两端，并且当诸如手指的输入装置触摸或接近触摸输入装置以形成电容时，就会检测到微弱的电流流动，从而检测输入位置。
通常，触摸输入装置由双板层状结构组成，在该结构中，第一板和第二板利用粘合剂结合，其中，第一板包括以第一方向(例如x轴方向)布置在第一衬底上的第一感测图案，以及电连接用于计算第一感测图案的位置的传感器电路的多个第一金属图案，第二板包括以第二方向(例如y轴方向)布置在第二衬底上的第二感测图案，以及电连接用于计算第二感测图案的位置传感器电路的多个第二金属图案。
另外，韩国公开专利申请No.10-2008-0110477公开了单片类型的双层静电电容触控面板。
然而，传统的静电电容触摸板仅形成在平缓的弯曲表面上，并且还没有在复杂的弯曲表面上形成触摸板的技术。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种触摸输入装置以及其制造方法，该触摸输入装置即使在复杂形状中也能够执行触摸输入而不发生故障。
技术方案
根据本发明的一个方面，触摸输入装置包括：触摸部分，其配置为接收用户的触摸信号，并且具有凹进部分；基底，其与触摸部分一体地结合，或者设置在触摸部分的下侧，并且所述基底在与触摸部分相对应的区域中具有图案凹槽；以及感测图案，其包括导电材料，并且布置在图案凹槽上，其中，位于凹进部分的下侧的感测图案的电阻小于位于凹进部分的外侧的感测图案的电阻。
位于凹进部分的下侧的感测图案的竖直截面宽度可以大于位于凹进部分的外侧的感测图案的竖直截面的宽度。
基底可以包括金属络合物。
该基底可以包括树脂和金属氧化物，所述树脂包括聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)和丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)中的至少一种，所述金属氧化物包括Mg、Cr、Cu、Ba、Fe、Ti和Al中的至少一种。
触摸输入装置可以进一步包括母体材料，所述触摸部分形成在该母体材料上，并且所述基底可以通过涂覆在母体材料的底面上而设置。
所述母体材料可以为树脂、玻璃以及皮革中的任一种。
所述基底可以包括：第一基底，其设置在母体材料的下侧；以及第二基底，其设置在母体材料的下侧，并且，所述图案凹槽和所述感测图案可以包括：第一图案凹槽和第一感测图案，其形成在第一基底的一个表面上；以及第二图案凹槽和第二感测图案，其形成在第二基底的一个表面上。
根据本发明的另一个方面，一种制造触摸输入装置的方法包括：准备包括凹进部分的母体材料；准备在母体材料的下侧的包括金属络合物的基底；通过将激光照射到基底的触摸部分来形成图案凹槽，其中，在凹进部分所处区域中的图案凹槽与在凹进部分外侧区域中的图案凹槽形成为在宽度和深度的至少一个上相互不同；通过电镀工艺或沉积工艺在图案凹槽中形成包括导电材料的感测图案。
在凹进部分所处区域中的图案凹槽的宽度和深度的至少一个可以大于在凹进部分外侧区域中的图案凹槽的宽度和深度的至少一个。
在将激光照射到基底的一个表面时，金属晶种可以暴露于图案凹槽的内表面，并且在电镀或沉积感测图案时，导电材料可以附接至金属晶种。
图案凹槽的形成可以包括形成第一图案凹槽和与第一图案凹槽分开设置的第二图案凹槽；而感测图案的形成可以包括形成电镀或沉积在第一图案凹槽上的第一感测图案，以及电镀或沉积在第二图案凹槽上的第二感测图案，所述方法可以进一步包括通过向第一感测图案和第二感测图案供电并且检查第一感测图案和第二感测图案之间的互电容的变化来确定第一感测图案和第二感测图案是否能够用作传感器。
根据本发明的一个方面，一种车辆，其包括触摸输入装置。
所述触摸输入装置可以安装在变速箱的中央操作系统中。
有益效果
即使当提供具有包括凹进部分的复杂形状的触摸表面时，根据本发明实施方案的触摸输入装置也能够通过增加凹进部分的电阻而使用户能够在目标点执行触摸输入。
由于根据本发明实施方案的触摸输入装置是利用激光直接成型(LDS)方法制造的，因此制造过程可以简化，并且工艺成本可以减少。
进一步地，通过不使用粘附工艺来在基底上形成感测图案，可以确保免受振动和冲击影响并提高耐久性。
由于设置触摸部分的基底可以延伸至连接集成电路的部分并且一体形成，因此制造过程可以简化，并且工艺成本可以减少。
此外，由于基底可以通过注入法形成，因此制造成本可以减少。
另外，用于将感测图案电连接至集成电路的结合部分可以最小化，从而提高了对于高温和振动的耐久性。
即便当触摸部分设置有多个弯曲表面时，也可以形成感测图案。
通过利用激光在高温条件下制造，即便当产品在高温环境下使用时，也可以提高可靠性。
此外，即便当需要各种尺寸的制造时，也能够不更改制造设备来进行加工，从而减少了工艺成本并且缩短了制造程序。
附图说明
图1为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置的电极布置的结构图。
图2为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置的截面视图。
图3为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置的分解立体视图。
图4为示出了根据本发明第一实施方案的制造触摸输入装置的方法的流程图。
图5至图11示意性地示出了根据本发明第一实施方案的制造触摸输入装置的方法；其中，图5示出了准备第一基底的过程，图6示出了形成第一图案凹槽的过程，图7示出了形成第一感测图案的过程，图8示出了堆叠第二基底的过程，图9示出了形成第二图案凹槽的过程，图10示出了形成第二感测图案的过程，以及图11示出了堆叠喷涂层的过程。
图12为示出了根据本发明第二实施方案的触摸输入装置的截面视图。
图13为示出了根据本发明第二实施方案的制造触摸输入装置的方法的流程图。
图14为示出了根据本发明第三实施方案的触摸输入装置的截面视图。
图15为示出了根据本发明第三实施方案的制造触摸输入装置的方法的流程图。
图16为示出了根据本发明第四实施方案的触摸输入装置的截面视图。
图17至图24示意性地示出了根据本发明第四实施方案的制造触摸输入装置的方法；其中，图17示出了准备不同类型的母体材料的过程，图18示出了堆叠第一基底的过程，图19示出了形成第一图案凹槽的过程，图20示出了形成第一感测图案的过程，图21示出了堆叠第二基底的过程，图22示出了形成第二图案凹槽的过程，图23示出了形成第二感测图案的过程，以及图24示出了堆叠喷涂层的过程。
图25为示出了根据本发明第五实施方案的触摸输入装置的截面视图。
图26为示出了电阻值根据曲率而恒定时的故障状态的视图。
图27为示出了电阻值根据曲率而变化时的工作状态的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来详细描述本发明的实施方案。提供以下实施方案是为了将本发明的精神完全传达给本发明所属技术领域的普通技术人员。本发明不限于本文中所示出的实施方案，而是可以通过其他形式来实现。所附附图不旨在以任何方式限制本发明的范围，并且为了清楚地进行说明，部件的尺寸可能被夸大显示。
触摸输入装置可以以触摸板的形式或者以触控面板的形式设置。触摸输入装置为用于接收通过输入装置(例如用户的手指)的接触(或接近)而产生的信号以及获取接触(或接近)的位置的装置。
触摸板主要被用作笔记本电脑等的输入装置，并且最近，其被用作车辆的输入装置。触摸板是一种当用户浏览屏幕时可以直接指定位置的交互式图形输入装置。
将参考图1来描述触摸输入装置100的结构。
图1为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置100的电极布置的结构图，图1为用于以易于理解的方式显示触摸输入装置100的操作方法的平面视图，而不同于在触摸输入装置100的结构中实际能看到的状态。触摸输入装置100包括触摸部分10、第一感测图案120和第二感测图案140、连线30和连接板40；所述触摸部分10能够接触用户的输入装置(例如手指或触控笔)；所述第一感测图案120和第二感测图案140与触摸部分10整体形成，或设置在触摸部分10下方；所述连线30和连接板40连接至感测图案120和140。
第一感测图案120和第二感测图案140可以具有预定的图案，从而在用户使用手指、触控笔等触摸触摸输入装置100时能够检测电容的变化。这里，接触(触摸)可以定义为包括直接接触和间接接触。也就是说，直接接触表示物体触摸触摸输入装置100的情形，间接接触表示物体不触摸触摸输入装置100而是在感测图案能够感测到该物体的范围内靠近触摸输入装置100的情形。
第一感测图案120可以以第一方向(图中的横向方向)布置在预定的区域中，第二感测图案140可以以不同于第一方向的方向(图中的纵向方向)布置在预定的区域中。第一感测图案120和第二感测图案140设置在彼此不同的层中，并且形成交叉点11。第一感测图案120和第二感测图案140可以不在交叉点11处相互直接接触，而是可以在绝缘部分插置其间的情况下而彼此重叠。
交叉点11可以确定触摸部分10的分辨率，并且可以被识别为坐标。也就是说，能够区分输入装置与交叉点11接触的情形和输入装置与相邻于该交叉点11的交叉点11接触的情形，并且能够确定输入装置在哪个交叉点11接触。因此，随着相同区域中交叉点11的数量增加，触摸部分10的分辨率增大。
第一感测图案120和第二感测图案140的每一个的一个端部可以连接至由金属线等形成的连线30。连接板40可以设置在连线30的一个端部，每个连线30都可以通过每个连接板40连接至电路板(未示出)。
连接部分20可以设置在第一感测图案120和第二感测图案140的一个端部部分。由于连接部分20比第一感测图案120和第二感测图案140的宽度更宽，因此连接部分20容易电连接连线30。连接部分20和连线30可以通过导电粘合剂(例如焊料)结合。
连线30通过连接板40将感测图案120和140的感测信号传送给电路板。连线30和连接板40可以由导电材料形成。
当输入装置触摸触摸部分10的一个区域时，交叉点11的电容减小，关于电容的信息通过连线30和连接板40而到达作为控制单元工作的电路板，并且控制单元可以确定输入装置已在哪个位置接触。此外，交叉点11可以构成为当输入装置接近触摸部分10的一个区域时减小电容。在这种情况下，控制单元可以确定输入装置在哪个位置接近。
图2为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置100的截面视图，图3为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置100的分解的立体视图。
触摸输入装置100可以包括第一基底110、第一感测图案120、第二基底130、第二感测图案140以及喷涂层150；所述第一基底110包括第一图案凹槽111；所述第一感测图案120电镀在第一图案凹槽111上；所述第二基底130堆叠在第一基底110上，并且包括第二图案凹槽131；所述第二感测图案140电镀在第二图案凹槽131上；所述喷涂层150用于隔离第二感测图案140。
第一感测图案120和第二感测图案140可以利用激光直接成型(LDS)方法形成在第一基底110和第二基底130上。这里，LDS方法是指通过包含非导电且化学稳定的金属络合物的材料形成载体材料，通过将一部分载体材料暴露于激光(例如UV(紫外线)激光或准分子激光)来分解金属络合物的化学键而暴露金属晶种，然后金属化载体材料以在载体材料的激光暴露部分上形成导电结构的方法。在韩国专利出版物No.374667、韩国公开专利出版物No.2001-40872和韩国公开专利出版物No.2004-21614中公开了这种LDS方法，其公开内容通过引用并入本文。
第一感测图案120和第二感测图案140可以由例如金属的导电材料形成。考虑到导电性和经济效率，在这些金属中可以使用铜(Cu)。然而，第一感测图案120和第二感测图案140可以由除了铜之外的例如金(Au)的金属形成。
第一感测图案120可以在第一方向(图中的横向方向)上延伸，并且每个图案可以成排布置。此外，第二感测图案140可以在垂直于第一方向的第二方向(图中的纵向方向)上延伸，并且每个图案可以成排布置。然而，第一感测图案120和第二感测图案140之间交叉的角度不限于垂直。
进一步地，第一感测图案120和第二感测图案140可以包括菱形图案连续连接的形状。然而，图案的形状不限于菱形，根据需要，可以采用各种形状。相邻的菱形图案可以通过连接部分连接，并且所述连接部分可以通过连接两个图案的桥式类型设置。
第一基底110和第二基底130可以包括金属络合物。例如，第一基底110和第二基底130可以是包含树脂和金属氧化物的络合物。树脂可以包括PC(聚碳酸酯)、PA(聚酰胺)和ABS(丙烯腈－丁二烯－苯乙烯)中的至少一种，金属氧化物可以包括Mg、Cr、Cu、Ba、Fe、Ti和Al中的至少一种。
用于容纳第一感测图案120的第一图案凹槽111形成在第一基底110的一个表面上，用于容纳第二感测图案140的第二图案凹槽131形成在第二基底130的一个表面上。也就是说，第一感测图案120和第二感测图案140可以分别设置在第一图案凹槽111和第二图案凹槽131中。
第一图案凹槽111和第二图案凹槽131可以通过将激光照射在第一基底110和第二基底130的一个表面上而形成。这里，第一基底110和第二基底130通过在凹槽形成时产生的热量而转化为金属，转化为金属的部分在第一图案凹槽111和第二图案凹槽131中形成金属晶种。
第一感测图案120和第二感测图案140通过在第一图案凹槽111和第二图案凹槽131上进行电镀而形成。金属晶种上的电镀工艺可以使用公知的电镀技术，因此，将省略其详细说明。
或者，第一感测图案120和第二感测图案140可以通过沉积工艺，或通过电镀工艺和沉积工艺的组合而形成。在下文中，将基于第一感测图案120和第二感测图案140通过电镀工艺形成来进行说明。
第一感测图案120和第二感测图案140可以包括镀铜(Cu)，并且可以在镀铜之上电镀镍(Ni)来防止氧化。在使用镀金(Au)的情况下，可以提高导电性。
第一基底110和第二基底130可以通过注入金属络合物而形成，或者可以通过注入另一种材料(例如，塑料或玻璃)并且在上面涂覆金属络合物而形成。
接下来，将参考图4至图11来描述根据本发明第一实施方案的制造触摸输入装置100的方法。
图4为示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置100的制造方法的流程图，图5至图11示出了根据本发明第一实施方案的触摸输入装置100的制造方法。
图5为示出了准备第一基底110的过程(S100)的视图。
第一基底110可以包括金属络合物。例如，第一基底110可以为包含树脂和金属氧化物的络合物。这里，树脂可以包括PC(聚碳酸酯)、PA(聚酰胺)和ABS(丙烯腈－丁二烯－苯乙烯)中的至少一种，金属氧化物可以包括Mg、Cr、Cu、Ba、Fe、Ti和Al中的至少一种。
第一基底110可以利用注入法而形成。第一基底110还可以通过注入金属络合物而形成，或者可以通过在诸如塑料或玻璃的其他材料制成的母体材料的一个表面上涂覆金属络合物而形成。
进一步地，第一基底110可以在一个表面上具有弯曲表面。例如，可以在第一基底110的一个表面上形成弯曲表面，以下压为球面的一部分。
图6为示出了处理第一图案凹槽111的过程(S110)的视图。
第一图案凹槽111通过将例如紫外线(UV)激光或准分子激光的激光照射在第一基底110的一个表面上而形成。这时，随着凹槽的形成所产生的热量分解金属络合物的化学键，以将金属络合物转化为金属，并且在第一图案凹槽111中形成金属晶种。
第一图案凹槽111可以在第一基底110的一个表面(其具有弯曲表面)上形成。由于凹槽通过照射激光而形成，因此可以形成各种图案，而不考虑第一基底110的表面形状。
图7为示出了形成第一感测图案120的过程(S120)的视图。
第一感测图案120可以通过金属化第一图案凹槽111(在该第一图案凹槽111中暴露金属晶种)而形成。例如，第一感测图案120包括电镀在第一图案凹槽111上的铜。进一步地，可以在镀铜上电镀镍以防止氧化。
图8为示出了堆叠第二基底130的过程(S130)的视图，图9为示出了处理第二图案凹槽131的过程(S140)的视图，以及图10为示出了形成第二感测图案140的过程(S150)的视图。
第二基底130可以由金属络合物形成，并且涂覆在第一基底110上。另外，图8至图10中示出的过程可以应用于对图5至图7的说明，因此将省略多余的说明。
图11为示出了堆叠喷涂层150的过程(S160)的视图。
喷涂层150可以涂覆在第二基底130上以保护第二感测图案140免受外部冲击或污染物影响。喷涂层150可以构成触摸部分10的触摸表面。
喷涂层150可以利用紫外线屏蔽剂通过UV喷涂或UV涂覆而形成。
尽管在图中未示出，该制造方法可以进一步包括检查过程(S170),以用于检查通过图5至图11的过程制造的触摸输入装置100是否正确工作。
检查过程S170包括对第一感测图案120和第二感测图案140供电，并且检查第一感测图案和第二感测图案之间的互电容的变化，从而确定该传感器是否能够作为传感器使用。这是由于，为了使触摸输入装置100起到产品的作用，当输入装置接触触摸部分10时，第一感测图案120和第二感测图案140之间的互电容变化，需要通过检测这种变化来检测输入装置被触摸的位置。
可以在堆叠喷涂层150的过程S160之前执行检查过程S170。这是由于，通过接收检查过程S170中的不合格判定，可能会出现第二感测图案140需要修复的情况。
图12为示出了根据本发明第二实施方案的触摸输入装置100-1的截面视图。
参考图13，根据本发明第二实施方案的触摸输入装置100-1包括基底110-1、第一图案凹槽111、第二图案凹槽112、第一感测图案120、第二感测图案140、第一喷涂层150-1以及第二喷涂层150-2；所述第一图案凹槽111形成在基底110-1的一个表面上；所述第二图案凹槽112形成在基底110-1的后表面上；所述第一感测图案120电镀在第一图案凹槽111上；所述第二感测图案140电镀在第二图案凹槽112上；所述第一喷涂层150-1涂覆在基底110-1的一个表面上；所述第二喷涂层150-2涂覆在基底110-1的另一个表面上。
根据本发明第二实施方案的触摸输入装置100-1可以分别在基底的两侧形成第一感测图案120和第二感测图案140。也就是说，由于仅仅使用一个基底110-1来形成双层感测图案，因此触摸输入装置100的厚度可以减小并且可以制造薄型产品。
用于将感测图案120和140与连线30连接的连接部分20可以形成在基底110-1的一个表面上。为此，第一感测图案120或第二感测图案140都可以延伸到基底110-1的相反表面，并且可以连接至连接部分20。
图13为示出了根据本发明第二实施方案的触摸输入装置100-1的制造方法的流程图。
根据本发明第二实施方案的触摸输入装置100-1的制造方法如下：首先，准备基底110-1(S200)；在基底110-1的一个表面上处理第一图案凹槽111(S210)；通过电镀在第一图案凹槽111上形成第一感测图案120(S220)；对基底110-1进行倒置，并且在基底110-1的后表面上处理第二图案凹槽112(S230)；通过电镀在第二图案凹槽112上形成第二感测图案140(S240)；在基底110-1的一个表面上堆叠第一喷涂层150-1以保护第一感测图案120(S260)；在基底110-1的另一个表面上堆叠第二喷涂层150-2以保护第二感测图案140(S270)。
或者，在基底110-1的一个表面上处理第一图案凹槽111的过程S210和在基底110-1的后表面上处理第二图案凹槽112的过程S230可以同时执行或者连续执行。进一步地，电镀第一感测图案120的过程S220和电镀第二感测图案140的过程S240可以同时执行或者连续执行。
检查第一感测图案120和第二感测图案140是否正常工作的检查过程S250可以在堆叠第一和第二喷涂层150(S260,S270)之前执行。
图14为示出了根据本发明第三实施方案的触摸输入装置100-2的截面视图。
参考图14，根据本发明第三实施方案的触摸输入装置100-2包括基底110-2、形成在基底110-2的一个表面上的第一图案凹槽111和第二图案凹槽112、电镀在第一图案凹槽111上的第一感测图案120、电镀在第二图案凹槽112上的第二感测图案140以及涂覆在基底110-2的一个表面上的喷涂层150。
根据本发明第三实施方案的触摸输入装置100-2可以在基底110-2的一侧形成第一感测图案120和第二感测图案140两者。也就是说，由于仅仅使用一个基底110-2来形成双层感测图案，因此触摸输入装置100的厚度可以减小并且可以生产薄型产品。
第一感测图案120和第二感测图案140不相互连接，而是间隔一定距离。第一感测图案120和第二感测图案140可以形成图案而不相互交叉。可以设置不同的图案的形状。例如，美国专利出版物No.2015-0234492公开了在一个表面上形成的多个图案。
或者，第一感测图案120和第二感测图案140可以这样形成图案：它们相互交叉，并且可以使用中继电极(未示出)来防止第一感测图案120和第二感测图案140在交叉点相互接触。
图15为示出了根据本发明第三实施方案的触摸输入装置100-2的制造方法的流程图。
根据本发明第三实施方案的触摸输入装置100-2的制造方法如下：首先，准备基底110-2(S300)；在基底110-2的一个表面上处理第一图案凹槽111和第二图案凹槽112(S310)；通过电镀在第一图案凹槽111上形成第一感测图案120，并且通过电镀在第二图案凹槽112上形成第二感测图案140(S320)；在基底110-2的一个表面上堆叠喷涂层150以保护第一感测图案120和第二感测图案140(S340)。
检查第一感测图案120和第二感测图案140是否正常工作的检查过程S330可以在堆叠喷涂层150(S340)之前执行。
图16为示出了根据本发明第四实施方案的触摸输入装置100-3的截面视图。
根据本发明第四实施方案的触摸输入装置100-3可以设置在设置有各种材料的母体材料51和52的底面上。也就是说，用户可以通过触摸母体材料51和52将触摸信号输入至触摸输入装置100-3。
母体材料51和52可以由非导电材料制成。例如，母体材料51和52可以包括树脂、玻璃、皮革等。进一步地，母体材料51和52可以具有相对薄的厚度。母体材料51和52的厚度可以设定在这样的范围内：其中，在人用手指触摸母体材料51和52时，设置在母体材料51和52的后表面上的第一感测图案120和第二感测图案140的互电容可能会发生变化。
可以通过将第一基底110和第二基底130联接至母体材料51和52来增加触摸输入装置的可用性，第一感测图案120和第二感测图案140形成在第一基底110和第二基底130上。首先，通过将第一基底120附接至设置有各种材料的母体材料51和52，母体材料51和52的材料选择可以变化。进一步地，通过利用用于将第一基底120附接到母体材料51和52的涂覆工艺，可以提高对热、振动等的耐久性。
例如，当根据本发明实施方案的触摸输入装置在车辆中使用时，可用性相当高。例如，触摸输入装置可以安装在变速箱中，并且作为中央控制系统工作，或者可以设置在手柄、门饰板、天花板、玻璃、柱子等中以替代物理按钮。
母体材料51和52可以具有坚硬的或者弹性的表面。母体材料51和52可以是刚性的，并且不变形，或者可以是柔性的。进一步地，母体材料51和52可以通过注射成型方法而形成。
母体材料51和52可以通过结合不同类型的材料而提供。也就是说，第一母体材料51和第二母体材料52可以相互结合。在车辆作为示例的情况下，通过将各种材料相互结合来设置内部装置。例如，树脂和玻璃可以结合在一起，或者不同类型的树脂可以结合在一起。
通过如上所述结合不同材料来设置触摸板，可以增强内部的美感。此外，用户可以获得取决于材料的不同的触感。然而，当母体材料51和52的材料相互不同时，母体材料51和52的介电常数可能会相互不同，这会引起在统一的触摸识别方面的问题。
根据本发明第四实施方案的触摸输入装置100-3可以允许用户跨越不同类型的母体材料51和52的边界53来执行连续的触摸输入。此外，即使母体材料51和52的材料相互不同，也可以实现统一的触摸识别度。也就是说，当触摸信号输入到第一母体材料51时的触摸灵敏度与当触摸信号输入到第二母体材料52时的触摸灵敏度可以相等设置。
在下文中，将对在不同类型的母体材料51和52的底部设置的触摸输入装置100-3对用户提供统一触摸的方法进行描述。
第一母体材料51和第二母体材料52的表面可以相互结合。此时，为了增大结合力，接合部分的竖直截面可以以阶梯式形状设置。第一母体材料51和第二母体材料52可以在相同高度处设置。因此，第一母体材料51和第二母体材料52的上表面形成了同一平面，并且第一母体材料51和第二母体材料52的底面也形成了同一平面。
第一基底110可以涂覆并且附接至第一母体材料51和第二母体材料52的底部。第一基底110可以覆盖第一母体材料51和第二母体材料52之间的边界53。也就是说，第一基底110可以整体地包括第一母体材料51和第二母体材料52的底部。
第一图案凹槽111可以形成在第一基底110的底面上。第一图案凹槽111可以包括在一个方向上布置的多个图案。
此外，第一图案凹槽111可以根据母体材料51和52的介电常数而具有不同的宽度或深度。为了在电容式的触摸输入装置中的触摸表面上统一地提供触感，电容的变化量需要根据与用户的输入装置接触的面积而为不变的。
静电电容的变化量意指在用户的输入装置已经接触后的电容相对于在用户的输入装置接触前的电容所减小的程度。这是因为，随着用户的输入装置接触，电荷通过母体材51和52以及用户的输入装置而损失，从而静电电容减小。
以下给出静电电容的公式。
(C:静电电容,ε:介电常数,s:电极的宽度,d:电极与输入装置之间的距离)
在上述公式中，介电常数取决于母体材料51和52的介电常数。
参考上述公式可以看出，随着母体材料51和52的介电常数的增大，随着感测图案120和140的宽度增加，或者随着母体材料51和52的表面与感测图案120和140之间的距离减小，静电电容增大。这里，随着图案凹槽111和131的深度变得更深，母体材料51和52的表面与感测图案120和140之间的距离减小。
当电容的绝对值增大时，电容的变化量也增大。因此，为了匹配具有不同介电常数的不同类型的母体材料51和52的电容的变化量，在不同类型的母体材料51和52下方设置的感测图案120和140的宽度需要相互不同，或者图案凹槽111和131的深度需要相互不同。
假设第一母体材料51的介电常数小于第二母体材料52的介电常数，如果使在第一母体材料51和第二母体材料52的下方设置的第一感测图案120a和120b的宽度相同，并且使从第一感测图案120a和120b到第一母体材料51或第二母体材料52的距离相同，则第一母体材料51的电容的变化量小于第二母体材料52的电容的变化量。结果，第一母体材料51的触摸灵敏度与第二母体材料52的触摸灵敏度相互不同。
在本发明的实施方案中，在第一母体材料51的下方设置的第一感测图案120a的宽度设定为大于在第二母体材料52的下方设置的第一感测图案120b的宽度，因此，可以使在第一母体材料51中产生的静电电容的变化等同于在第二母体材料52中产生的静电电容的变化。
或者，在第一母体材料51的下方设置的第一图案凹槽111a的深度设定为大于在第二母体材料52的下方设置的第一图案凹槽111b的深度，因此，可以使在第一母体材料51中产生的静电电容的变化等于在第二母体材料52中产生的静电电容的变化。这是因为，随着第一图案凹槽111a和111b的深度增大，第一感测图案120a和120b与输入装置之间的距离减小。
尽管第一母体材料51和第二母体材料52之间的边界53被设置为阶梯形状而不是图中的在竖直截面方向上的线形，但是第一感测图案120a和120b的形状不会考虑在边界53处的电容变化量而改变。这是因为，第一母体材料51和第二母体材料52重叠的边界53的宽度与相邻的第一感测图案120的间隔差别不大。
但是，如果第一母体材料51和第二母体材料52重叠的边界53的宽度大于相邻的第一感测图案120的参考宽度，则需要考虑边界53中的介电常数的变化。也就是说，由于第一母体材料51和第二母体材料52重叠的边界53处的介电常数为大约在第一母体材料51的介电常数和第二母体材料52的介电常数之间的一半处，因此在边界53下方的第一感测图案120的宽度可以设置为大约在第一母体材料51下方的第一感测图案120a的宽度和第二母体材料52下方的第一感测图案120b的宽度的中间值。或者，在边界53下方的第一图案凹槽111的深度可以设置为大约在第一母体材料51下方的第一图案凹槽111a的深度与第二母体材料52下方的第一图案凹槽111b的深度的中间值。
图17至图24示意性地示出了根据本发明第四实施方案的触摸输入装置100-3的制造方法。
图17示出了准备不同类型的母体材料51和52的过程。第一母体材料51和第二母体材料52可以由不同材料制成。第一母体材料51和第二母体材料52可以以粘合的方式等结合在一起。这里，第一母体材料51和第二母体材料52之间的边界53可以为在竖直截面的方向上的阶梯式的，以增大结合力。
进一步地，第一母体材料51和第二母体材料52可以具有相同的厚度。特别地，第一母体材料51和第二母体材料52的底面可以形成同一平面。
图18为示出了堆叠第一基底110的过程的示意图。第一基底110可以涂覆在第一母体材料51和第二母体材料52的底面上。第一基底110可以包括金属络合物。此外，第一基底110可以具有恒定的厚度。
图19为示出了处理第一图案凹槽111的过程的示意图。第一图案凹槽111可以通过照射激光而形成。这时，随着凹槽的形成所产生的热量分解金属络合物的化学键，以将金属络合物复原为金属，并且在第一图案凹槽111中形成金属晶种。
进一步地，第一图案凹槽111a和111b的宽度和深度中的至少一个可以在位于第一母体材料51下方的区域以及在位于第二母体材料52下方的区域中形成为不同的。此外，第一图案凹槽111的宽度和深度中的任一个可以在第一母体材料51和第二母体材料52重叠的区域中形成为不同的。
图20为示出了形成第一感测图案120的过程的示意图。第一感测图案120可以通过金属化第一图案凹槽111(在该第一图案凹槽111中暴露金属晶种)而形成。例如，第一感测图案120包括电镀在第一图案凹槽111上的铜。进一步地，可以在镀铜上电镀镍以防止氧化。
图21示出了堆叠第二基底的过程，图22示出了处理第二图案凹槽的过程，以及图23示出了形成第二感测图案的过程。
第二基底130可以由金属络合物形成，并且通过涂覆在第一基底110的底面上形成。进一步地，第二基底130可以具有恒定的厚度。
对图18至图20的描述可以应用于图21至图23中示出的过程，因此，将省略多余的描述。
图24为示出了堆叠喷涂层150的过程的示意图。喷涂层150可以涂覆在第二基底130上以保护第二感测图案140免受外部冲击或污染物影响。喷涂层150可以利用紫外线屏蔽剂通过UV喷涂或UV涂覆而形成。
图25为示出了根据本发明第五实施方案的触摸输入装置100-4的截面视图。
根据本发明第五实施方案的触摸输入装置100-4可以设置在包括凹进部分的母体材料54的底面上。
上文已说明，母体材料54可以具有各种形状。在母体材料54具有平缓曲率的情况下，在用户触摸母体材料54时发生触摸故障的可能性很小。然而，在母体材料54的弯曲陡峭的情况下，例如，当如图中所示而包括下压的凹进部分54a时，可能会发生有别于用户意图的触摸故障。
在此，发生触摸故障的情形意指触摸被识别为触摸另一个点，即使用户并未触摸该目标点。当触摸输入装置100允许间接接触以及直接接触时，也即，当该触摸输入装置100具有悬停功能时，很可能会发生这样的故障。
将通过图26中的比较示例100-5来描述在图27中示出的根据本发明第五实施方案的防止触摸输入装置100-4的触摸故障的方法。
图26为示出了感测图案120和140的电阻值根据母体材料54的曲率而恒定时的故障状态的视图，图27为示出了感测图案120和140的电阻值根据母体材料54的曲率而变化时的工作状态的示意图。
参考图26，在第一感测图案120和第二感测图案140的形状沿母体材料54的弯曲表面一致地形成的情况下，可以看到，识别间接触摸的悬停高度(在图中用虚线表示)沿母体材料54的弯曲表面一致地形成。
在用户打算触摸谷底(其为母体材料54的凹进部分54a的最低点)并且使手指靠近谷底的情况下，如果手指的其它部分侵入悬停高度，即使手指的末端未接触谷底，触摸输入装置100-5也可能会错误地识别用户触摸了另一区域。
参考图27，为了解决这样的问题，根据本发明第五实施方案的触摸输入装置100-4可以根据母体材料54的弯曲形状来有区别地改变第一感测图案120和第二感测图案140的电阻。
用于确定电容式触摸输入装置的触摸灵敏度或悬停高度的感测图案120和140的电阻的大小的公式如下。
(R:电阻,ρ:电阻率,l:电阻的长度,S:电阻的截面面积)
在上述公式中，电阻的长度表示感测图案120和140的长度。然而，感测图案120和140的长度根据触摸表面的面积而变化，并且难以任意地调整。此外，电阻的截面面积表示感测图案120和140的竖直截面面积。也就是说，可以调整感测图案120和140的宽度和高度以改变电阻的截面面积。
例如，可以看出，随着感测图案120和140的宽度增加，或者随着感测图案120和140的高度增加，电阻减小。此外，如果感测图案120和140的电阻减小，则用于识别间接触摸的悬停高度相对增大。相反，随着感测图案120和140的宽度减小，或者随着感测图案120和140的高度减小，电阻增大，并且用于识别间接触摸的悬停高度相对降低。
电容式触摸输入装置的触摸识别的灵敏度可以通过如下表示电容和电阻的串联电路中的时间常数的公式来表达。
时间常数(tau)＝电阻(R)*电容(C)
在此，电阻是触摸部分的表面的值，而电容指的是由用户的触摸引起的变化量。换句话说，如果电阻值增大，则用于检测触摸识别的时间延迟，并且灵敏度降低。相反，如果电阻值减小，则触摸识别可以快速检测。在本发明中，利用上述的物理定律，电阻值根据曲率而改变，从而减少了错误识别，并且感测相同性能的触摸。
也就是说，参考图27，在母体材料54的凹进部分54a中，悬停高度通过降低感测图案120和140的电阻而增大。因此，在将手指向用户的目标点移动期间，手指不会碰触其它点的悬停高度，而是触摸目标点处的悬停高度。
此外，触摸识别可以通过降低母体材料54的凹进部分54a中的感测图案120和140的电阻来加速。因此，在手指移动到目标点时，在手指碰到其它点的悬停高度之后手指到达目标点的悬停高度的情况下，由于触摸灵敏度在电阻高的点处较低，因此触摸识别延迟，由于触摸灵敏度在电阻低的点处增加，所以可以根据用户的意图来执行触摸识别。
也就是说，即使在包含拐点等的母体材料54的形状复杂的位置处，也能够进行灵敏的触摸。
图25至图27示出了基底110和130位于母体材料54之下，但是在本发明的实施方案中，可以省略母体材料54，而与图中不同。也就是说，基底110和130的一个表面可以设置为触摸表面。
此外，图案凹槽111和131可以在基底110和130的上表面上形成，或者在基底110和130的下表面上形成。例如，第一图案凹槽111和第二图案凹槽131可以分别在第一基底110和第二基底130的上表面上形成，或者第一图案凹槽111和第二图案凹槽131可以分别在第一基底110和第二基底130的下表面上形成。
第一图案凹槽111和第二图案凹槽131可以分别在第一基底110和第二基底130的另一个表面上形成。例如，第一图案凹槽111可以在第一基底110的上表面上形成，第二图案凹槽131可以在第二基底130的下表面上形成，反之亦然。
尽管在图25至图27中，第一基底110和第二基底130可以在双层结构中堆叠，第一感测图案120和第二感测图案140可以在一个基底上形成。例如，第一感测图案120可以在该基底的一个表面上形成，而第二感测图案140可以在该基底的另一个表面上形成。也就是说，第一感测图案120和第二感测图案140可以具有双表面结构。第一感测图案120和第二感测图案140可以在该基底的同一表面上形成，也就是说，第一感测图案120和第二感测图案140可以具有单表面结构。
尽管已参考本发明的示例性实施方案具体示出并描述了本发明，但是应清楚地理解，这仅是作为说明和示例，而不应被认为是限制性的。因此，应理解，本发明的实际范围应仅由随附的权利要求限定。
附图标记说明
10:触摸部分 20:连接部分
30:接线 40:连接板
51,52,54:母体材料
100:触摸输入装置 110:第一基底
111:第一图案凹槽 120:第一感测图案
130:第二基底 131:第二图案凹槽
140:第二感测图案 150:喷涂层。

Claims (13)

1.一种触摸输入装置，其包括：
触摸部分，其配置为接收用户的触摸信号，并且设置有凹进部分；
基底，其与触摸部分一体地结合，或者设置在触摸部分的下侧，并且所述基底具有在与触摸部分相对应的区域中形成的图案凹槽；以及
感测图案，其包括导电材料，并且布置在图案凹槽上，
其中，位于凹进部分的下侧的感测图案的电阻小于位于凹进部分的外侧的感测图案的电阻。
2.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中，位于凹进部分的下侧的感测图案的竖直截面的宽度大于位于凹进部分的外侧的感测图案的竖直截面的宽度。
3.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中，所述基底包括金属络合物。
4.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中，所述基底包括：
树脂，其包括聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)和丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)中的至少一种；以及
金属氧化物，其包括Mg、Cr、Cu、Ba、Fe、Ti和Al中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的触摸输入装置，进一步包括母体材料，所述触摸部分设置在所述母体材料上，
其中，所述基底涂覆在母体材料的底面上。
6.根据权利要求5所述的触摸输入装置，其中，所述母体材料为树脂、玻璃以及皮革中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的触摸输入装置，
其中，所述基底包括：
第一基底，其设置在母体材料的下侧；以及
第二基底，其设置在第一基底的下侧，
其中，所述图案凹槽和所述感测图案包括：
第一图案凹槽和第一感测图案，其形成在第一基底的一个表面上；以及
第二图案凹槽和第二感测图案，其形成在第二基底的一个表面上。
8.一种制造触摸输入装置的方法，所述方法包括以下步骤：
准备包括凹进部分的母体材料；
准备在母体材料的下侧的包括金属络合物的基底；
通过将激光照射到基底的触摸部分来形成图案凹槽，其中，在凹进部分所处区域中的图案凹槽以及在凹进部分外侧区域中的图案凹槽在宽度和深度的至少一个上相互不同；
通过电镀工艺或沉积工艺在图案凹槽中形成包括导电材料的感测图案。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在凹进部分所处区域中的图案凹槽的宽度和深度的至少一个大于在凹进部分外侧区域中的图案凹槽的宽度和深度的至少一个。
10.根据权利要求8所述的方法，
其中，在通过将激光照射到基底的一个表面上来形成图案凹槽的步骤中，金属晶种暴露于图案凹槽的内表面，并且
其中，在电镀或沉积感测图案时，将导电材料附接至金属晶种。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，形成图案凹槽的步骤包括形成第一图案凹槽和与第一图案凹槽分开设置的第二图案凹槽，
其中，形成感测图案的步骤包括形成电镀或沉积在第一图案凹槽上的第一感测图案，以及电镀或沉积在第二图案凹槽上的第二感测图案，
并且，所述方法进一步包括通过向第一感测图案和第二感测图案供电并且通过检查第一感测图案和第二感测图案之间的互电容的变化来确定第一感测图案和第二感测图案是否适于用作传感器。
12.一种车辆，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的触摸输入装置。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中，所述触摸输入装置安装在变速箱的中央操作系统中。
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