CN108491118A - 金属触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属触控装置，该装置包括金属面板、绝缘材料、导电金属、电容感应芯片以及PCB板，绝缘材料设置在金属面板与导电金属之间，形成电容器，导电金属连接电容感应芯片，电容感应芯片连接在PCB板上，绝缘材料可为柔性电路板，导电金属为镶嵌在柔性电路板上的导电金属线，金属面板上设置有开孔，当人体靠近金属面板时，开孔的设置使得人体与导电金属之间形成电场耦合，电容器电容变化，电容感应芯片检测电容变化信号；绝缘材料也可为双面胶，当人体触摸金属面板时，人体温度与金属面板温度存在温度差，使得双面胶发生热胀冷缩，双面胶的厚度发生变化，从而电容器的电容发生变化，电容感应芯片检测电容变化信号，实现金属触摸检测。

Description

金属触控装置

技术领域

本发明涉及控制器领域，尤其是涉及一种金属触控装置。

背景技术

目前，电容式感应已经广泛用于触摸感应中，而触摸材质通槽为塑料、陶瓷、木材、玻璃等非导电材料，而金属触摸面板较难实现稳定可靠的触摸感应，原因在于金属表面将感应电极发出电场线屏蔽，使得电场线无法穿透金属，从而难以对触摸进行检测。而现有技术中，通过手按压金属面板，使金属面板发生变形，导致电容发生变化，实现触摸检测，但是金属面板变形微小，要求金属面板与电容感应器之间的距离非常近，装配上难度大，难以量产。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种非按压式的金属触控装置。

为实现上述的主要目的，本发明提供的金属触控装置包括金属面板，在金属面板的下表面设置有柔性电路板、电容感应芯片与PCB板，电容感应芯片与PCB板连接，柔性电路板设置在金属面板与PCB板之间，柔性电路板内镶嵌有导电金属线，导电金属线与电容感应芯片连接，金属面板上设置有开孔，开孔正对柔性电路板。

由此可见，金属与导电金属线之间有柔性电路板，该结构形成电容器，当人体接触金属面板时，人体与导电金属线之间形成电场耦合，使得金属与导电金属线形成的电容器的大小发生变化，连接导电金属线的电容感应芯片检测到电容变化信号，可控制连接PCB板的其他电子元件的工作，金属上设置有开口，使得导电金属线的电场线能够穿出金属面板，当人体越靠近金属面板，电场耦合形成越强，电容感应芯片检测到的电容变化信号越大；该触控装置的结构简单，并且安装容易实现，使用柔性电路板作为电容的一部分，容易实现量产的同时成本低。

进一步的方案是，导电金属线呈网格设置。

可见，呈网格设置的导电金属线可加宽电金属线在柔性电路板呃内的分布范围，更易于配合开孔的位置，使得人体与电金属线之间的电场耦合更强。

进一步的方案是，柔性电路板内的导电金属线连接导电针，导电针朝向开孔的轴向延伸。

可见，连接导电金属线的导电针成为电容中的感应电极，导电针朝向开孔延伸，使得导电针与人体更加接近，电容变化信号更强。

进一步的方案是，金属面板的开孔内填充有绝缘材料。

可见，金属面板的开孔内填充绝缘材料，保证产品外观美观的同时，避免人体直接接触到外露的导电针。

进一步的方案是，金属面板的下表面还设置在导光板，导光板内设置有LED灯，LED灯设置在PCB板上，导光板设置在柔性电路板以及PCB板之间。

可见，LED灯连接PCB板，当电容感应芯片检测到电容变化信号时，发送控制信号至PCB板其他的电子元件上，驱动PCB板的LED灯开启，可提醒用户触控成功，已开启用电器。

进一步的方案是，柔性电路板为半透明柔性电路板或透明柔性电路板。

可见，由于导光板设置在柔性电路板与PCB板之间，LED灯的光线可穿透半透明柔性电路板。

进一步的方案是，金属面板与柔性电路板之间设置有匀光薄膜。

可见，由于柔性电路板设置在匀光薄膜与导光板之间，使用户不容易看出开孔下表面的柔性电路板，增强视觉效果。

为实现上述的主要目的，本发明提供的金属触控装置，包括金属面板，金属面板的下表面设置有粘性绝缘层、导电金属片、电容感应芯片以及PCB板，粘性绝缘层粘接在金属面板与导电金属片之间，粘性绝缘层为胶状物，导电金属片连接电容感应芯片，电容感应芯片连接在PCB板上。

由此可见，金属面板与导电金属片之间设置有粘性绝缘层，该结构形成电容器，当人体触摸金属面板时，人体温度与金属温度之间形成的温度差使得粘性绝缘层发生热胀冷缩的现象，粘性绝缘层为胶状物，胶状物的热胀冷缩现象较为明显，粘性绝缘层的厚度发生变化，从而金属面板与导电金属片形成的电容发生变化，连接导电金属片的电筒感应芯片检测到电容变化信号，从而实现金属的触摸检测，该金属触控装置的结构简单，易于安装，无需对部件进行进一步的加工，部件成本低，易实现量产。

进一步的方案是，粘性绝缘层为双面胶。

可见，双面胶价格低廉，使得该触控装置制作成本低。

进一步的方案是，导电金属片为铜箔。

附图说明

图1是本发明金属触控装置实施例一的立体图。

图2是本发明金属触控装置实施例一的剖面图。

图3是本发明金属触控装置实施例二的剖面图。

图4是本发明金属触控装置实施例二的电容输出大小的变化曲线图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的金属触控装置应用在用电器的控制器中，如触摸开关；金属触控装置内设置有电容器，该电容器包括金属面板、金属电极以及两者之间的绝缘材料，该电容器连接电容感应芯片，当人体接触金属面板时，触控装置内的电容器的电容变化，电容感应芯片用于检测电容器的电容变化信号，从而实现金属面板的触摸检测。

实施例一：参见图1与图2，本发明的金属触控装置包括金属面板1、柔性电路板2、电容感应芯片5以及PCB板4，金属面板1的下表面依次设置有柔性电路板2与PCB板4。柔性电路板2设置在金属面板1与PCB板4之间，柔性电路板2焊接在PCB板4上。

柔性电路板2内镶嵌有导电金属线3，导电金属线铜线3呈网格分布，在本实施例中，导电金属线为铜线。

电容感应芯片5连接在PCB板4上。铜线3与电容感应芯片5连接，便于电容感应芯片5检测电容变化信号。

金属面板1上设置有开孔10，开孔10正对柔性电路板2。

金属面板1与铜线3之间有柔性电路板2，该结构形成电容器，其中金属面板1为其一电极，铜线3为另一电极，两个电极之间的绝缘材料为柔性电路板2的塑料基板制成的电路板。当人体接触金属面板1时，人体与该电容器中的铜线3之间形成电场耦合，使得电容器的电容大小发生变化，连接铜线3的电容感应芯片5检测到电容变化信号，电容感应芯片5向外输出电容变化信号，用电器内的控制模块根据这电容变化信号驱动用电器工作，从而实现金属的触摸检测，金属面板1上设置有开口，使得金属面板1不再吸收铜线3的电场线，铜线3的电场线能够穿透出金属面板1，当人体越靠近金属面板1，人体的铜线3之间形成电场耦合越强，电容感应芯片5检测到的电容变化信号越大。在柔性电路板2内铜线3呈网格分布，加宽铜线3在柔性电路板2分布范围，更易于配合开孔10的位置，使得人体与铜线3之间的电场耦合更强。该触控装置的结构简单，安装容易实现，并且部件加工操作简单，部件成本低，容易实现量产。

金属触控装置内还设置有导电针6，该导电针6沿导电针6的轴向方向的第一端连接柔性电路板2内的铜线3，导电针6的第二端朝向开孔10延伸，在本实施例中，导电针6的第二端延伸至金属面板1的开孔10内。连接铜线3的导电针6成为电容器中的感应电极，导电针6朝向开孔10的轴向延伸，使得导电针6与人体更加接近，电容变化更清晰，电容感应芯片5能够感应到的电容感应信号更强。

金属面板1的开孔10内填充有绝缘材料，保证产品外观美观的同时，避免人体直接接触或观察到外露的导电针6。

金属面板1的下表面还设置在导光板7，导光板7内设置有LED灯8，LED灯8设置在PCB板4上，导光板7设置在柔性电路板2以及PCB板4之间。LED灯8设置在PCB板4上，当电容感应芯片5检测到电容变化信号时，电容感应芯片5发送电容变化信号至用电器的控制模块上，控制模块驱动PCB板4上的LED灯8工作，提醒用户触控成功。导光板7用于将LED灯8的光线更均匀，提高LED灯8的发光率。柔性电路板2为半透明柔性电路板或透明柔性电路板，在本实施例中，由于柔性电路板2的柔软性，可将柔性电路板2的两侧焊接在PCB板4上，使得导光板7设置在柔性电路板2与PCB板4之间，而LED灯8的光线可穿透半透明柔性电路板。金属面板1与柔性电路板2之间设置有匀光薄膜9，由于柔性电路板2设置在匀光薄膜9与导光板7之间，使用户不容易看出开孔10下表面的柔性电路板2，增强视觉效果，并且匀光薄膜9可使穿透柔性电路板2的光线更加均匀，用户可以金属面板1的开孔10镂空处观察到光线，从而开孔10内填充的绝缘材料也可为透明或半透明绝缘材料，绝缘材料可为AB胶或是热熔胶。

实施例二：参见图3，本发明的金属触控装置，包括金属面板1、粘性绝缘层12、导电金属片11、电容感应芯片5及PCB板4，电容感应芯片5连接PCB板4，粘性绝缘层为胶状物。在本实施例中，导电金属片11为铜箔。金属面板1的下表面依次设置有粘性绝缘层12、铜箔11及PCB板4，粘性绝缘层12设置在金属面板1与铜箔11之间，铜箔11连接电容感应芯片5。在本实施例中，粘性绝缘层12为双面胶，双面胶价格低廉，使得该触控装置制作成本低。双面胶12同时将金属面板1与导电金属片粘接，完成金属面板与导电金属片之间的连接。

金属面板1与铜箔11之间双面胶12，双面胶12绝缘，金属面板1与铜箔11分别为感应电极，该结构形成电容器，该电容器连接电容感应芯片5。由于胶状物的热胀冷缩现象较为明显，并且双面胶具有柔软性，柔性胶状物的热胀冷缩现象更为明显。当人体触摸金属面板1时，人体温度传递至金属面板1上，人体温度与金属温度之间形成的温度差使得双面胶12发生热胀冷缩的现象，双面胶12的厚度发生变化，从而金属面板1与铜箔11形成的电容发生变化，连接铜箔11的电容感应芯片5检测到电容变化信号，从而实现金属的触摸检测，该金属触控装置的结构简单，易于安装，无需对部件进行进一步的加工，部件成本低，易实现量产。

参见图4，图4中横向轴线代表时间（time），纵向轴线代表电容输出大小（ADCoutput），图中的曲线为随着时间的增长，电容输出大小的变化曲线。在使用该触控装置的过程中，手触摸金属面板后，电容的输出出现下降区域，数值的下降表示电容的增大，电容的输出数值发生变化，从而电容感应芯片能够检测到电容变化信号。当手触摸金属面板时，由于人体表皮温度与触控装置的内部的温度存在差异，根据热传递，使得金属面板的温度下降，使得粘结金属面板的双面胶的厚度变小，从而电容器输出的电容大小发生变化，手脱离金属面板后，在室温下，双面胶逐渐恢复，电容大小也逐渐恢复。

在本实施例中，双面胶12可为美国3M公司生产的双面胶。作为另一实施方式，也可在金属面板1的下表面涂覆一层胶水。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.金属触控装置，包括金属面板，其特征在于：在所述金属面板的下表面设置有柔性电路板、电容感应芯片与PCB板，所述电容感应芯片与所述PCB板连接，所述柔性电路板设置在所述金属面板与所述PCB板之间，所述柔性电路板内镶嵌有导电金属线，所述导电金属线与所述电容感应芯片连接，所述金属面板上设置有开孔，所述开孔正对所述柔性电路板。

2.根据权利要求1所述的金属触控装置，其特征在于：

所述导电金属线呈网格设置。

3.根据权利要求1所述的金属触控装置，其特征在于：

所述柔性电路板内的所述导电金属线连接导电针，所述导电针朝向所述开孔的轴向延伸。

4.根据权利要求3所述的金属触控装置，其特征在于：

所述金属面板的所述开孔内填充有绝缘材料。

5.根据权利要求1至4任一项所述的金属触控装置，其特征在于：

所述金属面板的下表面还设置在导光板，所述导光板内设置有LED灯，所述LED灯设置在所述PCB板上，所述导光板设置在所述柔性电路板以及所述PCB板之间。

6.根据权利要求5所述的金属触控装置，其特征在于：

所述柔性电路板为半透明柔性电路板或全透明柔性电路板。

7.根据权利要求6所述的金属触控装置，其特征在于：

所述金属面板与所述柔性电路板之间设置有匀光薄膜。

8.金属触控装置，包括金属面板，其特征在于：所述金属面板的下表面设置有粘性绝缘层、导电金属片、电容感应芯片以及PCB板，所述粘性绝缘层粘接在所述金属面板与所述导电金属片之间，所述粘性绝缘层为胶状物，所述导电金属片连接所述电容感应芯片，所述电容感应芯片连接在所述PCB板上。

9.根据权利要求8所述的金属触控装置，其特征在于：

所述粘性绝缘层为双面胶。

10.根据权利要求8所述的金属触控装置，其特征在于：

所述导电金属片为铜箔。