CN202854776U

CN202854776U - 一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置

Info

Publication number: CN202854776U
Application number: CN 201220471270
Authority: CN
Inventors: 丁辛; 蒋晶晶; 胡吉永; 杨旭东; 李毓陵
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2022-09-14

Abstract

本实用新型涉及一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，包括触摸传感器、控制器，所述的触摸传感器包括触摸单元、金属电极，所述的触摸单元的四个角分别黏附金属电极，所述的四个金属电极分别通过导线与控制器输入端相连，所述的控制器输出端连接计算机。本实用新型克服了现有的电阻式柔性触控装置柔性不足，特别是无法连续定位、分辨率低等技术问题，提供一种结构简单并具备连续定位功能的触控装置，可作为柔性的、具有触摸板或写字板等功能的输入装置。

Description

一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置

技术领域

本实用新型属触摸控制技术领域，特别是涉及一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置。

背景技术

触控装置是一种通过触摸方式输入信号的感应装置，是人机交互信息的界面，常见的有触摸屏、键盘等。由于其操作直接、简单等优点，在电子控制设备以及机器人的触控传感中有着广泛的应用。一般的触控装置体积较大，携带不方便，因此，开发一种柔性、易弯曲或卷曲的触控装置成为该领域的重要工作，同时也为可穿戴电子产品提供了便携式的输入装置。

现有的柔性触控装置以织物键盘为代表，中国专利（CN101369186）公开了一种柔性织物键盘，其组成包括按键层、功能层、绝缘层，其中功能层为三维整体织物，该三维柔性织物的经向截面为连续交替织造的支撑单元和孔洞结构，孔洞单元与按键层上的按键位置一一对应，在孔洞单元的上层织物植入经向导线构成列电路，下层织物植入纬向导线构成行电路。当任一按键受压时，该按键对应孔洞单元的上层经向导线与下层纬向导线接触，导通键盘开关电路；当按键释压时，与该按键对应的的支撑单元使孔洞单元回复原状，断开键盘开关电路。比较已知的各类织物键盘发现，织物键盘利用行列阵电路导通实现按键定位，导致引出导线多，制作复杂，柔性较差。美国专利（US6555235B1）公开了一种电阻式触摸屏系统，由上底层、上导电层、绝缘间隔层、下导电层、下底层构成，间隔层由隔离点和空隙组成，上下导电层在按压情况下伸展接触实现导通，以电阻分压的原理实现触控定位。触摸屏常用氧化铟锡作为透明导电材料，柔性差。为了改善触控装置的柔性，刘玲玲等开发了一种四线电阻式柔性触控装置（一种柔性触控装置的研制，纺织学报，2011，32（9）：59－63），这种触控装置的传感器由上导电层、中间绝缘层、下导电层构成，上下导电层在按压情况下在绝缘层的孔洞间接触实现导通，以电阻分压的原理实现触控定位。该触控装置在柔性的条件下，可使引出线的数量减少到4根，但由于依然采用中间绝缘层的孔洞实现上下导电层的接触和断开，无法提供较高的触摸位置分辨率。

柔性触控装置作为计算机的触控装置，功能上要求其能与计算机相配合实现人机交互并且定位准确，从可携带性角度上要求触控装置结构简单、柔性好，选择合适的触控机理和传感材料尤为重要。现有的柔性触控装置均为电阻式，虽然工作稳定，不易受到环境的干扰，但是由于采用多层结构的设计，使触控装置的厚度增加，影响柔性。更重要的是，电阻式触控装置是通过中间绝缘层的孔洞或空隙形成上下导电层在触摸点处的接触来实现电路导通，孔洞或空隙的分布密度既影响绝缘的功能，又影响触控分辨率，难以平衡所存在的矛盾。因此电阻式的触控装置多使用在触控位置数量有限的键盘等输入装置上。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，克服了现有的电阻式柔性触控装置柔性不足，特别是无法连续定位、分辨率低等技术问题，提供一种结构简单并具备连续定位功能的触控装置，可作为柔性的、具有触摸板或写字板等功能的输入装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，包括触摸传感器、控制器，所述的触摸传感器包括触摸单元、金属电极，所述的触摸单元的四个角分别黏附金属电极，所述的四个金属电极分别通过导线与控制器输入端相连，所述的控制器输出端连接计算机。

所述的触摸单元采用方阻均匀的单层碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物。

所述的金属电极为铜电极或银电极。

所述的金属电极为直角长条形电极。

所述的触摸单元通过导电胶黏附金属电极。

所述的控制器采用VALA TOUCH C3100表面电容式控制器。

所述的控制器输出端采用USB接口。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1）触摸传感器仅由触摸单元、金属电极构成，结构简单，制作方便，柔性好；

2）触摸传感器采用单层碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物作为触摸单元，利用电容导通作为触控响应模式，即触即控，触控灵敏性高；

3）触摸传感器采用单层碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物作为触摸单元，采用电阻分流原理实现触控定位，触摸单元上的所有点皆可触控感应，感应点连续、分辨率高；

4）柔性触控装置与计算机配合经四点定位，可使触摸单元上的触摸位置与屏幕显示位置一一对应，常按触摸单元可实现鼠标右键功能，双击触摸单元可实现鼠标双击功能；

5）柔性触控装置连入计算机，在计算机上运行手写输入软件（如搜狗handinput软件），可手写输入编辑文档，实现写字板功能，尤为适宜无法在计算机键盘上打字的人群；

6）柔性触控装置与主流操作系统的计算机兼容。

7）本实用新型可折叠或卷曲，是一种易携带，柔性良好的计算机输入装置或其它电子设备的触控装置。

附图说明

图1为本实用新型结构简图；

图2为本实用新型触摸传感器+45°对角线触摸线性测试图；

图3为本实用新型触摸传感器-45°对角线触摸线性测试图；

图4为本实用新型触摸传感器0°水平触摸线性测试图；

图5为本实用新型触摸传感器90°垂直触摸线性测试图；

1．触摸传感器2．控制器11．触摸单元12．金属电极13．导线

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本实用新型包括触摸传感器1、控制器2，所述的触摸传感器1包括触摸单元11、金属电极12，所述的触摸单元11的四个角分别黏附金属电极12，所述的四个金属电极12分别通过导线13与控制器2输入端相连，所述的控制器2输出端连接计算机。

所述的触摸单元11采用方阻均匀的单层碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物。

所述的金属电极12为铜电极或银电极。

所述的金属电极12为直角长条形电极。

所述的触摸单元11通过导电胶黏附金属电极12。

所述的控制器2采用VALA TOUCH C3100表面电容式控制器。

所述的控制器2输出端采用USB接口。

本实用新型通过电容导通实现触控响应，利用电阻分流原理实现触控定位。

本实用新型控制器2与计算机相连，将计算机的直流电压转换成高频交流电压，在触摸单元的表面形成均匀电势面；所述的触摸单元11与人体或金属物接触形成电容耦合与地导通产生微弱感应电流实现触控响应；所述的四个金属电极12流经的感应电流大小与触摸点位置有关；所述的控制器2通过导线13获取四个金属电极12上的电信号，经过运算、放大、滤波检波，通过USB接口输入计算机，通过四点校正建立触摸单元11上的触摸位置与计算机显示屏光标位置之间的对应联系。

本实用新型的触摸单元11是一片碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物，几何尺寸可以是150mm×150mm×0.05mm。所述的碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物是一种各向同性导电材料，方阻为168.0±3.2Ω/sq，表面方阻均匀。

采用最小二乘法对触控装置做“米”字型线性度测试，用触摸点在显示屏上的输出位置和理论位置的偏差评价柔性触控装置的定位性能，测试结果如图2～图5所示。可见，本触控装置在各方向上的输出的直线拟合度高，水平线性度为4.09%，竖直线性度为6.24%，拟合直线与理论直线偏差小于4°，符合表面电容式触控装置的使用标准。

实施例1：

由柔性触摸控制板。由触摸传感器1、控制器2及启动程序组成。

将柔性触控装置经USB接口连入计算机，触摸传感器1平铺在桌面上，选定四个点与屏幕四角显示点进行四点校正后，可使触摸单元11上的触摸位置与屏幕显示位置一一对应。这样，通过手指在触摸单元11上的移动，可控制计算机光标在屏幕上的运动，还可通过常按触摸单元11实现鼠标右键功能，或双击触摸单元11实现鼠标双击打开计算机文件的功能等。

实施例2：

由柔性写字板。由触摸传感器1、控制器2及启动程序、搜狗handinput软件组成。

将柔性触控装置经USB接口连入计算机，触摸传感器1平铺在桌面上，选定四个点与屏幕四角显示点进行四点校正后，可使触摸单元11上的触摸位置与屏幕显示位置一一对应。在计算机上运行搜狗handinput软件后，可手写输入字符、编辑文档等，实现写字板功能。

附图中图2为触摸传感器+45°对角线触摸线性测试图；图3为触摸传感器-45°对角线触摸线性测试图；图4为触摸传感器0°水平触摸线性测试图；图5为触摸传感器90°垂直触摸线性测试图。

Claims

1.一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，包括触摸传感器（1）、控制器（2），其特征在于：所述的触摸传感器（1）包括触摸单元（11）、金属电极（12），所述的触摸单元（11）的四个角分别黏附金属电极（12），所述的四个金属电极（12）分别通过导线（13）与控制器（2）输入端相连，所述的控制器（2）输出端连接计算机。

2.如权利要求1所述的一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，其特征在于：所述的触摸单元（11）采用方阻均匀的单层碳黑填充低密度聚乙烯非织造织物。

3.如权利要求1所述的一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，其特征在于：所述的金属电极（12）为铜电极或银电极。

4.如权利要求1所述的一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，其特征在于：所述的金属电极（12）为直角长条形电极。

5.如权利要求1所述的一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，其特征在于：所述的触摸单元（11）通过导电胶黏附金属电极（12）。

6.如权利要求1所述的一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，其特征在于：所述的控制器（2）采用VALATOUCH C3100表面电容式控制器。

7.如权利要求1所述的一种基于导电织物的表面电容式柔性触控装置，其特征在于：所述的控制器（2）输出端采用USB接口。