CN201436625U - 感压式触控结构 - Google Patents

Abstract

一种感压式触控结构，是在一触控装置中包括一第一基材、一设置所述第一基材的导电层、一第二基材、一第一电极图型、一第二电极图型。当第一基材受触控物件轻触，但导电层与第一电极图型之间并未接触时，触控装置操作于电容式触控位置感测模式；而当第一基材受触控物件轻触、或以笔写输入操作所述第一基材，而使导电层与第一电极图型接触时，触控装置操作于电阻式触控位置感测模式。

Description

感压式触控结构

技术领域

本实用新型是关于一种触控装置，特别是关于一种结合电容式及电阻式触控操作方式的感压式触控结构。

背景技术

电阻式触控面板是由一ITO(氧化铟锡)薄膜和一导电玻璃(ITO Glass)所组成，中间由多个绝缘隔点所隔开，在ITO薄膜和ITO玻璃之间施加一预定的驱动电压，通过一触控物件(例如触控笔)去触压ITO薄膜形成下压凹陷，使其与下层的ITO玻璃接触而产生电压的变化，经由将模拟信号转为数字信号，再由微处理器的运算处理取得受触压点的坐标位置。

电容式触控面板基本上是利用排列的透明电极与导电体之间的电容耦合变化，从所产生的诱导电流来检测其受触压点的坐标位置。在电容式触控面板的结构中，最外层为一薄的二氧化硅硬化处理层透明基材，第二层为ITO层，在玻璃表面建立一均匀电场，当一触控物件(例如手指)接触到屏幕透明基材的表面时，触控物件就会与外侧导电层上的电场产生电容耦合，而产生微小的电流的变化。各电极负责测量来自各个角落的电流，再由微处理器计算出触控物件触控的坐标位置。

实用新型内容

本实用新型所欲解决的技术问题：

电阻式触控板与电容式触控板在操作上有其限制条件及缺点。其中电阻式触控板虽具有价格较低的优点，但在触控时需使驱动导电层及感测导电层接触，故需施加一定程度的触压力，较容易使导电层损坏，且其敏感度也较低。而电容式触控板虽敏感度较高，但因其作用原理的关系，在触控物件的选用上必须是一导电体，例如手指或是接有地线的触头，以便传导电流，若是以绝缘体作为触控物件则触控板无法进行感测。

再者，在目前具有触控输入功能的电子装置中，已广泛使用到笔写输入的功能。在使用者进行笔写输入时，一般是由使用者手持触控笔以一预定的触压压力及一般书写文字的方式，在电子装置的触控操作面上产生连续坐标位置，微处理器即依据感测到的数个连续坐标位置而计算出触控物件在触控操作面上的手写轨迹。电容式触控板应用在此一笔写输入的应用方面，存在了书写操作不顺畅、感应不良的问题。

由以上的说明可知，电阻式触控板与电容式触控板在操作上确存在了各别的限制条件及缺点。如果能将电阻式触控板与电容式触控板结构予以整合，且能依据使用者的不同操作方式而分别操作于电容式触控位置感测模式或电阻式触控位置感测模式，则对于使用者而言应有很大的使用简便性。

因此，本实用新型的目的即是提供一种感压式触控结构，本创作整合了电阻式触控板与电容式触控板的结构，在操作功能方面，本创作可依据使用者轻触、触压或以笔写输入操作所述触控装置的触控操作面，而分别操作于电容式触控位置感测模式或电阻式触控位置感测模式。

本实用新型解决问题的技术手段：

本发明目的之一是提供一种感压式触控结构，是在一触控装置中包括一第一基材以及一相隔且相对应于第一基材的第二基材，其中第一基材的底面具有一导电层，第二基材的顶面由下而上依序设有一第二电极图型、一绝缘层及一第一电极图型，其中第一电极图型与导电层之间保持一第一预定距离，且第二电极图型与导电层之间保持一第二预定距离，第一基材受一触控物件轻触，但导电层与第一电极图型之间并未接触时，导电层与所述第一电极图型之间的第一预定距离改变，而使导电层与第一电极图型间的电容耦合变化，且导电层与第二电极图型之间的第二距离亦改变，而使导电层与第二电极图型间的电容耦合变化；当第一基材受触控物件触压时，导电层与第一电极图型的至少一相对应的受触压位置接触。

本发明目的之一是提供一种感压式触控结构，在一触控装置中包括一第一基材以及一相隔且相对应于第一基材的第二基材，其中第一基材的底面具有一导电层，第二基材的顶面设有一第一电极图型，第一电极图型与导电层之间保持一第一预定距离，第一基材受一触控物件轻触，但导电层与第一电极图型之间并未接触时，导电层与第一电极图型之间的第一预定距离改变，而使导电层与第一电极图型间的电容耦合变化；当第一基材受触控物件触压时，导电层与第一电极图型的至少一相对应的受触压位置接触。

本实用新型为解决已知技术的问题所采用的技术手段是设计一种结合电容式及电阻式触控操作模式的触控结构。所述触控结构主要包括一导电层、一第一电极图型、一第二电极图型、一微处理器。导电层形成于一第一基材上并施加一驱动电压。第一电极图型与导电层之间保持一第一预定距离，所述第二电极图型与所述导电层之间保持一第二预定距离。

当使用者轻触所述触控装置的触控操作面时，位在所述操作位置处的导电层因受压，而使导电层与第一电极图型间的距离、及导电层与第二电极图型间的距离改变，故使导电层与第一电极图型间的电容、及导电层与第二电极图型间的电容耦合变化，使触控装置操作于电容式触控位置感测模式，微处理器依据所述导电层与所述第一电极图型的电容耦合变化、以及所述导电层与第二电极图型的电容耦合变化，计算出一触控物件位在所述导电层上的操作位置。

当使用者触压所述触控装置的触控操作面、或以笔写输入操作所述触控装置的触控操作面时，位在所述操作位置处的导电层因受压，而使导电层与第一电极图型的条状电极接触，此时两者间之间距为零，使触控装置操作于电阻式触控位置感测模式，所述导电层受触压而与所述第一电极图型接触，微处理器依据所述受触压的第一电极图型的电压变化，而计算出所述触控物件位在所述导电层上的至少一操作位置。

本实用新型对照已有技术的功效：

经由本实用新型所采用的技术手段，仅需搭配本实用新型的感压式触控结构配合简易的扫描感测流程，即可兼具电容式及电阻式触控板的触控操作模式。不需受限于已知电阻式触控板或电容式触控板的触控物件限制，可使得使用者的触控操作更为简便，在不同的操作方式下应用较佳的触控感应模式。本实用新型的设计，可使增加触控装置的应用范围，并兼具两种触控操作模式的触控板的优点。

本实用新型的设计，可因应不同使用者在使用触控装置时的不同操作习惯，而自动操作于适当的触控位置感测模式。本实用新型的设计也特别适合应用在需要作笔写输入的触控应用领域中，可有效解决一般电容式触控板所存在的书写操作不顺畅、感应不良的问题。

本实用新型以简易的结构实现了电阻式触控板与电容式触控板的整合结构，可使触控装置结合应用于各种不同电子装置作为输入装置时，得以实现小型化、薄型化、体积小的目标。

附图说明

图1是显示本实用新型第一实施例的系统方块图；

图2是显示图1中主要构件的立体分解图；

图3是显示图1中第一基材与第二基材在结合后，第一电极图型及第二电极图型的相对位置关系；

图4是显示图3的4-4断面的剖视图；

图5是显示本实用新型第一实施例的第二基材的俯视图；

图6是显示本实用新型第二实施例的第二基材的俯视图；

图7A、图7B是显示本实用新型的触控装置在受到使用者手指操作时的操作示意图；

图8是显示图7A、图7B中各触控位置与对应的电容值表；

图9是显示本实用新型的触控装置以触控物件操作的示意图；

图10是显示配合图9触控物件在进行触控操作的系统方块图；

图11A、图11B、图11C是显示本实用新型的触控装置以触控物件进行手写输入的示意图；

图12是显示配合图11A、图11B、图11C触控物件在进行手写输入操作的系统图；

图13是显示本实用新型第三实施例的系统方块图；

图14是显示本实用新型第三实施例的剖视图。

附图标号

100、100a         触控装置

10                第一基材

11                导电层结合面

12                触控操作面

13                导电层

20                第二基材

21                电极图型结合面

22、22a           第一电极图型

221               内凹区段

23                第二电极图型

24                绝缘层

30                微处理器

40                驱动电压供应电路

51                第一扫描电路

52                第二扫描电路

60                                    绝缘隔点

7、7a                                 触控物件

Cx、Cx1、Cx2                          第一电容

Cy、Cy1、Cy2                          第二电容

d1                                    第一预定距离

d2                                    第二预定距离

d3                                    第三预定距离

P1、P2、P3、P4、P5、P6                操作位置

V                                     驱动电压

N1                                    扫描感测信号

N2                                    扫描感测信号

N3                                    扫描感测信号

N4                                    扫描感测信号

s1、s2、s3、s4、、s5、s6、            条状电极

s1′、s2′、s3′、s4′、s5′、s6′    条状电极

s1″、s2″、s3″、s4″、s5″、s6″    条状电极

X                                     第二轴向

Y                                     第一轴向

I                                     触压方向

L                                     移动方向

具体实施方式

参阅图1，是显示本实用新型第一实施例的系统方块图。图2是显示图1中主要构件的立体分解图。如图所示，本实用新型的触控装置100主要包括一第一基材10、一相隔且相对应于所述第一基材10的第二基材20及一微处理器30。

第一基材10是为一透明绝缘薄层，其具有一导电层结合面11及一触控操作面12(同时参阅图4所示)。第一基材10的导电层结合面11上形成有一导电层13，所述导电层13主要为导电材料所组成，当所述导电材料为ITO(氧化铟锡)时，可组成一层透明的导电层。

一驱动电压供应电路40可在微处理器30的控制的下产生一驱动电压V施加于所述导电层13，以使所述导电层13作为电阻式触控时的驱动导电层。

第二基材20具有一相对应于第一基材10的导电层结合面11的电极图型结合面21，在所述第二基材20的顶面由下而上依序设有一第二电极图型23、一绝缘层24及一第一电极图型22，第二电极图型23与第一电极图型22之间是通过绝缘层24予以隔开。同时参阅图2及图4所示，第一电极图型22与第一基材10的导电层13之间的距离被定义为第一预定距离d1。第二电极图型23与第一基材10的导电层13之间的距离被定义为第二预定距离d2。

第一电极图型22具有多个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6，并可与第一基材10的导电层13之间形成一第一电容Cx。第一电极图型22的各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6是相互平行且彼此间隔地形成在绝缘层24上。在绝缘层24与第一基材10的导电层13之间，未布设条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6的处，各别设置至少一绝缘隔点60。通过各个绝缘隔点60，可避免第一基材10的导电层13与第一电极图型22直接接触。

第二电极图型23具有多个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′，并可与第一基材10的导电层13之间形成一第二电容Cy。各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′是相互平行且彼此间隔地形成在第二基材20的电极图型结合面21上。

在本实施例中，第一电极图型22及第二电极图型23是分别以六个条状电极为例，但条状电极的数目大于或小于此数目亦可实施。

以第一电极图型22为例，其各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6彼此间平行、保持一预定之间距，且沿着第一轴向Y延伸。而第二电极图型23的各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′彼此间亦为平行、保持一预定之间距，且沿着第二轴向X延伸。第一电极图型22的各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6是垂直或以其它角度对应于第二电极图型23的各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′。

第一电极图型22的各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6分别经由一第一扫描电路51连接至微处理器30。而第二电极图型23的各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′分别经由一第二扫描电路52连接至微处理器30。

参阅图3及图5，图3是显示第一基材10与第二基材20在结合后，第一电极图型22及第二电极图型23的相对位置关系，而图5是显示本实用新型第一实施例的第二基材的俯视图。如图所示，第一电极图型22的各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6是分别与第二电极图型23的各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′呈交迭的对应关系，各个交迭位置分别代表触控装置100上的一触控位置。

参阅图6，是显示本实用新型第二实施例的第二基材的俯视图。如图所示，本实施例第二基板20的主要元件与第一实施例大多相同，相同元件以相同图号标示，在此不再赘述。主要不同的处在于第一电极图型22a的各个条状电极s1″、s2″、s3″、s4″、s5″、s6″与第二电极图型23的各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′交迭处是分别具有对应的内凹区段221，以减少第一电极图型22a对第二电极图型23所产生的遮蔽作用，使导电层13与第二电极图型23间的电容耦合效应更好。

同时参阅图7A、图7B及图8，图7A、图7B是显示本实用新型触控装置在受到使用者手指操作时的操作示意图，图8是显示图7A、图7B中各触控位置与对应的电容值表。

首先在本应用例中将第一电极图型22的条状电极s3与第二电极图型23的条状电极s3′交迭的操作位置定义为操作位置P1，而将第一电极图型22的条状电极s5与第二电极图型23的条状电极s3′交迭的操作位置定义为操作位置P2(其俯视位置可参阅图3)。在本应用例中用以触控操作触控装置100的触控物件7是可为例如手指、导电物或其它操作物件。

以下针对本实用新型的实施原理作一说明。当静止状态时(即未受操作时)，导电层13与第一电极图型22、第二电极图型23之间分别存在了一电容耦合(electric capacity coupling)的效应，使得导电层13与第一电极图型22之间存在了第一电容Cx，而导电层13与第二电极图型23之间存在了第二电容Cy。但由于导电层13与第一电极图型22、第二电极图型23之间并未受到触压，故并无距离变化，也无电容耦合变化。

当以触控物件7轻触第一基材10的触控操作面12的一操作位置P1(如第7A图所示)，但导电层13与所述第一电极图型22之间并未接触时，位在所述操作位置P1处的导电层13因受压，而使导电层13与所述第一电极图型22之间的第一预定距离d1改变为d1′(其中0＜d1′＜d1)，且导电层13与所述第二电极图型23之间的第二预定距离d2改变为d2′(其中0＜d2′＜d2)，故使导电层13与第一电极图型22之间的第一电容Cx变化为第一电容Cx1，同时导电层13与第二电极图型23之间的第二电容Cy变化为第二电容Cy1。

此时触控装置100会操作于电容式触控位置感测模式，由第一扫描电路51扫描感测导电层13与第一电极图型22的各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5及s6的电容耦合变化，并送出一扫描感测信号N1至微处理器30。而第二扫描电路52同样经由扫描感测导电层13与第二电极图型23的各个条状电极s1′、s2′、s3′、s4′、s5′及s6′的电容耦合变化后，送出一扫描感测信号N2至微处理器30。

触控装置100依据接收到的第一电容Cx1与第二电容Cy1的电容耦合变化，而计算出所述触控物件7位在第一基材10的触控操作面12上的操作位置，以决定出触控物件7的触控位置是位于第二轴向X的条状电极s3与第一轴向Y的条状电极s3′交迭的操作位置P1。

而当触控物件7以一移动方向L由第一基材10的触控操作面12的操作位置P1移动至操作位置P2时(如图7B所示)，位在所述操作位置P2处的导电层13因受压，使导电层13与第一电极图型22之间的第一预定距离d1改变为d1′(其中0＜d1′＜d1)，且导电层13与所述第二电极图型23之间的第二预定距离d2改变为d2’(其中0＜d2′＜d2)，故使导电层13与第一电极图型22之间的第一电容Cx变化为第一电容Cx2，同时导电层13与第二电极图型23之间的第二电容Cy变化为第二电容Cy2，再经由相同的扫描感测方式，以测得触控位置移至操作位置P2，其相同的实施原理在此不再赘述。

参阅图9，是显示本实用新型的触控装置以触控物件操作的示意图。如图所示，首先将本应用例中第一电极图型22的条状电极s4与第二电极图型23的条状电极s3′交迭的位置定义为操作位置P3。而本应用例中用以触控操作触控装置100的触控物件7a是可为导电或非导电触控物件(例如触控笔或其它任何物件)。

同时参阅图9，是显示配合图9的触控物件7a在进行触控操作的系统方块图。当使用者以触控物件7a以一预定触压方向I触压第一基材10的触控操作面12的操作位置P3时，位在所述操作位置P3处的导电层13与第一电极图型22的条状电极s4因受压接触，此时两者间的第一预定间距d1＝0(同时参阅图4)。

此时，触控装置100会操作于电阻式触控位置感测模式，经由驱动电压供应电路40送出驱动电压V至第一基材10的导电层13，并经由所述导电层13将所述驱动电压V施加至第一电极图型22的对应位置。故当第一基材10的导电层13与第一电极图型22的条状电极s4因受压而在受触压位置接触时，驱动电压V会施加至第一电极图型22的条状电极s4上，并经由第一扫描电路51扫描感测第一电极图型22的条状电极s4的电压变化，输出一扫描感测信号N3至微处理器30。微处理器30依据第一电极图型22的条状电极s4的电压变化，即可计算出触控物件7a位在第一基材10的触控操作面12上的操作位置P3。

参阅图11A、图11B、图11C所示，是显示本实用新型的触控装置以触控物件进行手写输入的示意图，而图12是显示配合图11A、图11B、图11C触控物件在进行手写输入操作的系统图。

当使用者经触控物件7a触压第一基材10的触控操作面12以笔写输入方式位移时，位在各个操作位置处的导电层13与第一电极图型22因受压接触，会使触控装置100操作于电阻式触控位置感测模式。使用者笔写输入的操作，会产生以移动方向L移位的数个操作位置P4、P5、P6所形成的手写轨迹，在每一个操作位置P4、P5、P6时，驱动电压供应电路40送出驱动电压V至第一基材10的导电层13，并经由导电层13将所述驱动电压V施加至第一电极图型22的各个对应操作位置。故当第一基材10的导电层13与第一电极图型22的条状电极s3接触时，驱动电压V会施加至第一电极图型22的条状电极s3上，并经由第一扫描电路51扫描感测第一电极图型22的条状电极s3的电压变化，输出一扫描感测信号N4至微处理器30。微处理器30依据第一电极图型22的条状电极s3的电压变化，即可计算出触控物件7a位在第一基材10的触控操作面12上的操作位置P4。如此连续地顺序感测各个操作位置P4、P5、P6，并由第一扫描电路51顺序地输出一序列扫描感测信号N4送至微处理器30。微处理器30依据感测到的数个操作位置P4、P5、P6而计算出触控物件7a位在第一基材10的触控操作面12上的手写轨迹。

同时参阅图13、图14，图13是显示本实用新型第三实施例的系统方块图，图14是显示本实用新型第三实施例的剖视图。如图所示，本实施例的触控装置100a和第一实施例的结构相似，其主要差异在于本实施例触控装置100a的第二基材20上，仅包括结合有第一电极图型22的各个条状电极s1、s2、s3、s4、s5、s6，且各条状电极s1、s2、s3、s4、s5、s6和第一基材10的导电层13相距一第三预定距离d3，且分别经由第一扫描电路51连接至微处理器30，其他相同元件的部份以相同的标号显示，故不再赘述。

本实施例的实施方式与前述实施例相似，同样包括结合电容式及电阻式触控操作方式。当触控装置100a的触控操作面12未受到触压操作时，第一电极图型22的各条状电极s1、s2、s3、s4、s5、s6和第一基材10的导电层13相距第三预定距离d3，而在第一电极图型22与导电层13之间形成第一电容Cx。

当触控物件轻触第一基材10的触控操作面12、但导电层13与第一电极图型22之间并未接触时，位在所述操作位置处的导电层13因受压，而使导电层13与第一电极图型22之间的第三预定距离d3改变，故使导电层13与第一电极图型22之间的电容耦合变化，使触控装置100a操作于电容式触控位置感测模式。通过第一扫描电路51扫描感测导电层13与第一电极图型22间的电容耦合变化，送出扫描感测信号N1至微处理器30。微处理器30依据接收到的电容耦合变化，而计算出触控的操作位置。

与第一实施例相似，当触控物件触压所述触控装置100a的触控操作面12或以笔写输入操作所述触控装置100a的触控操作面12时，位在所述操作位置处的导电层13与第一电极图型22间因受压接触，此时第一预定间距d3＝0，使触控装置100a操作于电阻式触控位置感测模式。此时，第一基材10的导电层13与第一电极图型22的其中一条状电极(例如条状电极s4)接触时，驱动电压V会施加至所述条状电极上，并经由第一扫描电路51扫描感测第一电极图型22的所述条状电极s4的电压变化，使微处理器30依据其电压变化，计算出触控的操作位置。

Claims (7)

1.一种感压式触控结构，是在一触控装置中包括一第一基材以及一相隔且相对应于所述第一基材的第二基材，其中所述第一基材的底面具有一导电层，其特征在于所述第二基材的顶面由下而上依序设有一第二电极图型、一绝缘层及一第一电极图型，其中所述第一电极图型与所述导电层之间保持一第一预定距离，且所述第二电极图型与所述导电层之间保持一第二预定距离，所述第一基材受一触控物件轻触，但所述导电层与所述第一电极图型之间并未接触时，所述导电层与所述第一电极图型之间的第一预定距离改变，而使所述导电层与第一电极图型间的电容耦合变化，且所述导电层与所述第二电极图型之间的第二距离亦改变，而使所述导电层与第二电极图型间的电容耦合变化；当所述第一基材受触控物件触压时，所述导电层与所述第一电极图型的至少一相对应的受触压位置接触。

2.如权利要求1所述的感压式触控结构，其特征在于，所述第一电极图型与所述第二电极图型分别包括有多个相互平行且彼此间隔的条状电极，各个条状电极是布设在所述绝缘层上。

3.如权利要求2所述的感压式触控结构，其特征在于，所述绝缘层上未布设所述第一电极图型的条状电极的处，分别设置至少一绝缘隔点。

4.如权利要求2所述的感压式触控结构，其特征在于，所述第一电极图型的各个条状电极与各个第二电极图型的各个条状电极交迭处是分别具有对应的内凹区段。

5.一种感压式触控结构，在一触控装置中包括一第一基材以及一相隔且相对应于所述第一基材的第二基材，其中所述第一基材的底面具有一导电层，其特征在于所述第二基材的顶面设有一第一电极图型，所述第一电极图型与所述导电层之间保持一第一预定距离，所述第一基材受一触控物件轻触，但所述导电层与所述第一电极图型之间并未接触时，所述导电层与所述第一电极图型之间的第一预定距离改变，而使所述导电层与第一电极图型间的电容耦合变化；当所述第一基材受触控物件触压时，所述导电层与所述第一电极图型的至少一相对应的受触压位置接触。

6.如权利要求5所述的感压式触控结构，其特征在于，所述第一电极图型包括有多个相互平行且彼此间隔的条状电极，各个条状电极是布设在所述绝缘层上。

7.如权利要求5所述的感压式触控结构，其特征在于，所述绝缘层上未布设所述第一电极图型的条状电极的处，分别设置至少一绝缘隔点。

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