TW302462B - - Google Patents

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302462_五、發明説明（1) 發明背景 1 .發明領域 本發明係有關於具 定裝置。 透明接觸幕或觸摸 以使其具觸摸指定功能 電子方式得到，且成本 應用於小顯示單元的例 1 0 0 m m )，所需空 當這些觸摸表面爲 體的矩陣網路所表示， 導電表面表示時，則所 A7 B7 有高解析透明電容性表面之觸摸指 表面使用在多種影像顯示單元中， 。此項功能可簡單地由機械方式或 相當低不對影像產生任何尼阻。在 子中（其表面區域小於1 0 0 X 間及成本的限制爲具決定性者。 連續者，即其指定區域實質上由導 而是與應用電容性偵測相關的持續 選擇的解析度必定非常高。 請 先 閱 讀 背 之 注 意 I 寫 本 頁 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 2 .習知技術說明 已知的觸摸表面一般包含下列元件： ——玻璃板，部份覆蓋上極薄且透明的金屬沉積物， 其在離散電容模式中蝕刻，且在持續電容性模式中不蝕刻 ——變形偵測器，玻璃板置於其上，此偵測器由金屬 板所製成的感測器製成，經由位在玻璃板4個角落上的阻 抗變形量測計量測形變。 ——供應板之偵測區的連結電路， ——用於變形偵測器連結的電路， --機械表面裝置，將所有元件夾持在定位上，且使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（2丨Ο X 297公釐） A7 _B7__ 五、發明説明（2) 所需要的機械調整性能儘可能簡單， ——電子電路，用於供應電源，且用於處理來自偵測 區域的信號之處理，以及 一用於處理來自變形感測器之信號的電子電路。 已知含上述元件的觸摸表面具有多項缺點。第一，在 玻璃板上蝕刻不同的鍵。各鍵有其自身的導電供應軌跡， 且因爲爲了得到高感應度，必需要有極低的鍵連結電阻， 因此很難在板上製造有效的防反射覆層。此必需有極厚的 金屬層。而且，此實施例須要大量的連結（每鍵一個）， 對應大量的與這些鍵連結的電子電路。因此其提供高感應 度，此方法在技術上很容易（使用者可戴手套），但因爲 需製造蝕刻玻璃，且需要大量的連結所以成本高。 其他的問題由玻璃板的機械組合所引起。因爲此板裝 配，因此在變形感測器上會產生漂移，在機械導引上必須 製造一組連結其可隨著板移動，且必需製造一組裝置，用 於變形感測器的高度向調整，以補充定位上的容忍値。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^ϋ I •fn I (請先閱讀背面之注意事項\4^-寫本頁)

A 最後，因爲玻板必需能適應韌性連結電路（介於按鍵 及連結至其上的電子電路之間），因此板定位及拆卸動作 難於執行。 英國專利申請案案號2 205 164中提出一觸 摸或接觸幕指定裝置，其具方形透明之電容性表面，在其 四個角落包含第一群電極及第二群在側邊中心形成的電極 。此表面接觸點的形成包含同時供應所有電極群，且量測 流過電極的不同電流，然後，經由執行相似量測，同時供 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 302462 五、發明説明（3) 應另一群的所有電極，以增加決定的精準度。而且’該文 中指出必需電容性表面具均匀電阻。此意請著需有相當厚 的金屬層，因此降低光品質。此量測原理需觸摸表面幾爲 尖點表面，因此不會過度干擾透明表面上電場的規律性。 而且，連結該電容性表面的量測電路需爲含匹配阻抗的驅 動器或介面電路，且量測可能受到電路組件特性漂移的干 擾。補償此項漂移的技術相當困難而且複雜° 發明概述 本發明的目的爲提供一具高解析透明觸摸表面的觸摸 指定裝置，其精確度儘可能與接觸形式（尖點，平指或戴 手套者等）無關，且與組件特性變動無關，且在具均勻特· 性的電容性表面上僅需極少的連結，成本少，機械連結簡 單，且具高感應度。 本發明的觸摸指定裝置包含具連續透明金屬沉積的實 質矩形玻璃板，由韌性條狀體支撑此板的四個角落，變形 量測計固定在該條狀體上，這些條狀體可設定玻璃之金靥 沉積及其後電子電路之間的電子電路，此連結包含一串聯 電容，該電子電路包含高頻供應電路及一電腦，其中該裝 置包含一偵測電路，其一極交替連結金屬沉積的各角落， 相對角落連結偵測電路之其他極（地面），其他兩角落未 連結。 圖形簡述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I-----------^-- 請先閲讀背面之注意事項144.寫本頁) 訂 30:462 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明 ( 4 ) 1 | 可 由 下 列 實 施 例 的 詳 細 說 明 及 附 圖 更 進 一 步 了 解 本 發 1 |_· 明 該 實 施 例 並 非 用 於 限 制 本 發 明 9 其 中 ： 1 1. 圖 1 爲 包 含 本 發 明 之 裝 置 的 觸 摸 指 定 系 統 之 方 塊 圖 » S (« 1 I 圖 2 至 5 爲 本 發 明 裝 置 組 件 之 實 施 例 的 細 部 圖 9 請 先 1 I I Π8Π 圖 6 爲 本 發 明 之 裝 置 中 觸 摸 表 面 及 偵 測 間 連 結 電 路 的 讀 背 1 方 f >4^ Μ 圖 9 之 注 I 1 意 I 圖 7 示 圖 6 之 連 結 電 路 的 典 型 切 換 處 理 9 以 及 事 項 1 圖 8 爲 圖 6 之 電 路 中 所 出 現 之 信 號 的 時 計 圖 〇 % 寫 本 頁 1 I 發 明 之 詳 細 說 明 1 1 1 如 圖 1 所 示 9 本 發 明 的 裝 置 包 含 一 電 容 性 觸 摸 表 面 1 1 1 1 及 — 多 工 器 4 該 ftm 觸 摸 表 面 1 在 高 頻 下 由 產 生 器 2 經 一 注. 1 訂 入 電 容 3 供 應 9 且 多 工 器 4 爲 一 序 列 器 5 所 控 制 0 電 容 3 1 1 及 多 工 器 4 的 共 同 點 爲 均 與 — 偵 測 電 路 連 結 9 此 電 路 6 執 1 1 行 阻 抗 匹 配 及 Η F 信 號 解 調 ( 其 在 爲 使 用 者 所 指 定 的 點 期 1 間 由 表 面 1 阻 抗 的 局 部 變 動 而 加 以 調 變 ) 0 .，又 I 最 好 電 容 性 表 面 1 之 製 作 可 參 見 法 國 專 利 案 I 1 2 6 8 8 9 5 7 ， 由 本 發 明 之 串 請 者 所 甲 請 0 在 本 文 1 I 中 回 憶 其 中 主 要 的 組 成 元 件 並 請 參 圖 2 — 5 〇 表 面 1 的 1 1 韌 性 繫 緊 裝 置 1 A 至 1 D 各 與 一 對 應 地 形 變 量 測 計 7 A 至 1 1 7 D 相 關 0 量 測 計 7 A 至 7 D 與 介 面 電 路 8 連 結 9 元 件 5 I > 6 1 及 8 與 電 腦 9 相 連 結 0 I 例 如 產 生 器 2 的 ihS 頻 率 約 2 Μ Η 2 9 但 可 介 於 約 5 0 0 1 1 I K Η Ζ 至 5 0 Μ Η Z 之 間 0 例 如 9 電 容 3 的 電 容 値 約 爲 1 1 1 本紙張尺度適闲中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇X297公釐） A7 B7 五、發明説明（5 ) 1 0 0至7 0 0 p f。表面1的電容層之阻抗的選擇在於 使其他對用於高頻注入信號的電路（即元件2至4 )提供 充分的阻抗匹配。最好，板1之電容性層沿其對角的電阻 介於5 0 0至2 0 ，0 0 0 ohm之間。在任一實施例中 ，係尋求使觸摸表面的敏感度達到最適化，以得到該阻抗 匹配，板1的電容性層之電阻及頻率，其爲電容3之電容 的函數。即試著得到此板之高度可能感應度。在此定義感 應度爲兩電壓之差，其中一電壓係有表面上沒有觸摸壓力 下在導體層的端點間偵測著（介於兩板反角落），另一電 壓爲表面上有觸摸壓力下偵測者。 板1含玻璃基體I 0 (圖2及3 )且此例中爲一矩形 。在整個上表面上（該表面指向使用者），其含導電材料 所製成的覆層1 1 ，如ITO (銦鍚氧化物），其對可見 光呈透明。在玻璃基體1 0的四個角落上鑽上洞口 1 2A 至1 2D。層1 1的整個表面上，除繞洞口 1 2A — 1 2D的四個角落外，覆有防止反射層1 3 ，以使得支撑 條1A至1D及導電層1 1間可導通。基體1 0的下表面 亦覆蓋防反射層1 4。 支撑條1A至1D由導電韌性材料製成。如此使得板 1可與支撑1 5相連結，而顯示裝置1 6固定在支撑1 5 上，板1固定在此裝置1 6上方，其影像可經板1看到。 最好支撑15爲一包含電子電路印刷電路，一導電層11 經電容3而連結該電子電路。在本例中，支撑15包含一 開孔1 7 ，顯示裝置1 6的上部通過開孔1 7 ，但很清地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） ί - I In- - - -J I is l^i : 1^1 請先閱讀背面之注意事項\1象寫本頁 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3G2462 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印装 五、 發明説明 ( 3 如 果 顯 示 裝 置 1 6 薄 時 9 則 yfnr m 法 在 其 上 而 製 造 開 孔 1 7 > 且 將 顯 示 裝 置 1 6 固 定 在 支 撑 1 5 的 上 表 面 9 然 後 > 將 修 飾 之 板 1 的 繫 緊 裝 置 可 充 份 地 舉 於 顯 示 裝 置 1 6 的 上 方 0 圈 4 示 用 於 韌 性 連 結 板 1 與 支 撑 1 5 之 裝 置 的 典 型 實 施 例 0 例 如 裝 置 1 A 可 爲 韌 性 金 靥 條 之 形 式 9 其 一 端 含 一 洞 □ 1 8 ， 裝 置 1 A 可 經 由 螺 絲 及 螺 帽 組 件 1 9 而 固 定 在 支 撑 1 5 上 〇 條狀 體 1 A 的 另 —* 端 爲 U 形 叉 2 0 > 此 叉 子 嚙 合 於 電 導 電 螺 帽 2 1 之 周 圍 凹 槽 9 螺 帽 2 1 爲 圓 柱 形 而 中 間 較 窄 0 螺 帽 2 1 與 通 過 洞 □ 2 1 A 的 螺 絲 2 2 連 結 0 — 導 電 韌 性 墊 片 置 於 螺 絲 2 2 之 頭 及 導 電 層 1 1 之 間 〇 — 或 多 個 金 屬 墊 片 2 4 置 於 螺 帽 2 1 及 層 1 4 之 間 > 且 相 對 於 支 撑 1 5 9 作 爲 板 1 的 高 度 調 整 0 例 如 可 由 黏 合 而 將. 量 測 計 7 A 與 條 狀 體 1 A 的 一 面 連 結 連 結 點 約 在 其 長 度 方 向 的 中 間 〇 此 量 測 計 由 韌 性 導 電 線 2 5 連 結 相 關 處 理 及 量 測 計 供 應 電 路 2 6 〇 此 電 路 爲 技 術 上 所 熟 知 者 在 此 不 再 說 明 〇 rgn 圖 6 示 用 於 處 理 觸 摸 表 面 1 所 產 生 之 信 號 的 裝 置 之 方 塊 圖 0 由 控 制 裝 置 2 7 控 制 序 列 或 多 工 器 電 路 4 因 此 將 多 工 器 4 的 端 連 續 地 與 各 支 撑 及 電 接 觸 條 狀 體 1 A 至 1 D 連 結 該 四 個 條 狀 體 對 應 表 面 1 的 四 個 角 落 > 其 他 三 個 角 落 每 次 經 過 電 阻 4 B 可 對 地 面 連 結 或 不 連 結 0 端 點 4 A 更 連 結 一 處 理 系 統 9 此 系 統 包 含 一 帶 通 濾 波 器 2 8 9 — 調 幅 解 調 器 2 9 9 —* 位 準 轉 換 放 大 器 3 0 ( 含 D C 組 成 之 再 儲 存 ) 及 變 動 增 益 放 大 器 3 1 ( 其 增 益 控 制 訂 、采 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 請· 先 閱 讀 背· 面 之 注 意 事 項

故 I J 4 頁 •ί A 7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 端5與處理器）連結。放大器31的輸出與處理器連結。 元件組2 8至3 1形成上述電路6。 圖7之表示多工器4的典型控制循環。此循環含四相 t 1至t 4。不同的命令由對應表面1之四個角落之條狀 體（1A至1D)參考。兩種可能的動作爲參考m (所考 慮之角落接地）或e (高頻電壓e對所考慮角落之應用） 或〇〇 (沒有連結之角落）。如上文所指定者，在tl至 t 4各相中，只有一角落接收電壓e，相反的角落經電阻 4 B接地，且其他兩個角落沒有連結，且在一完全循環期 間，四個角落輪流接收電壓e。 在點4 A中聚集的高頻電壓e視所供應之表面1的角 落，及使用者加壓之表面之位置而定。連續供應表面1之 四個角落的事實使其可由於此表面的對稱性而移除不確定 性（可了解其爲均質者）。 圖8示方形表面的三種不同情況，其順序爲：與表面 不接觸，與對角A — C上的角落1 A近處接觸（在表面施 壓），接觸點（施壓）靠近中心。此項接觸動作在接觸點 及接地（經過使用者）間產生電容。應用接觸點與接點角 落間所產生的電阻，此電容相對於在端點4 A處的電壓形 成一分割橋。假設，在多工器的最後一完全循環期間，使 用者的手指沒有移動，即與使用者加壓至表面的時間比較 ，多工器循環非常短。在前例中，由於幾何形狀，及電性 ，表面對稱所以聚集的四個電壓相同。在後例中，由於使 用者在接觸點及接點之間導入阻抗，所以產生接觸電容。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 Γ ;--—1. · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0'乂297公釐） -10 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明 因 爲 接 觸 點 靠 近 接 收 高 頻 電 壓 的 角 落 1 A 且 因 爲 結 果 此 電 容 與 所 產 生 的 電 阻 ( 表 示 角 落 1 A 及 連 結 至 接 點 的 角 落 間 所 知 覺 的 層 1 1 之 電 阻 中 較 大 的 部 份 ) 並 聯 0 對 於 提 供 反 向 角 落 C 9 則 位 罝 反 轉 ： 接 觸 電 容 與 電 阻 並 聯 9 該 電 阻 含 角 落 1 C 及 接 點 間 所 看 到 電 阻 層 1 1 之 — 小 部 份 0 然 後 > 端 點 4 A 的 電 壓 消 除 極 小 部 份 0 當 其 他 兩 角 落 1 B 及 1 D 供 應 時 > 從 角 落 之 一 所 看 到 表 面 1 1 的 電 阻 實 際 上 與 從 其 他 角 落 上 看 到 的 一 樣 0 接 觸 點 在 對 角 A — C 上 0 而 且 ， 因 爲 接 觸 點 靠 近 角 落 1 A 9 由 使 用 者 所 提 供 的 電 容 完 全 干 擾 到 從 角 落 1 B 及 1 D 所 看 到 的 電 容 0 電 阻 4 Β 不 只 作 爲 % 保 護 電 阻 歸 ( 當 接 觸 點 極 靠 近 一 角 落 * 且 當 在 高 頻 時 供 應 此 角 落 在 最 小 量 測 電 壓 4 A 處 所’ 聚 集 的 電 ύ ) y 而 且 也 是 線 性 電 阻 9 使 其 可 得 到 含 適 當 値 的 感 應 度 9 且 大 致 上 呈 線 性 9 其 爲 接 觸 點 所 產 生 電 阻 的 函 數 〇 因 此 ， 在 正 常 使 用 時 爲 了 能 白 動 定 義 接 觸 點 的 位 置 ， 首 先 對 於 分 配 在 表 面 1 之 使 用 部 位 的 不 同 接 frtpt 觸 點 > 置 測 在 四 個 角 落 1 A 至 1 D 處 所 得 到 的 電 壓 且 在 轉 換 表 ( 包 含 在 電 腦 9 中 ) 中 儲 存 這 些 電 壓 値 9 以 執 行 校 準 步 驟 9 因 爲 四 個 角 落 順 序 經 歷 所 以 不 會 由 於 對 稱 性 而 產 生 不 清 楚 的 情 況 對 表 面 1 的 各 接 觸 點 > 在 對 應 一 組 ( 只 有 — 組 ) 的 四 個 電 壓 9 其 對 應 四 個 角 落 1 A 一 1 D 〇 在 正 常 使 用 時 9 此 足 以 對 於 四 個 量 測 電 壓 的 給 定 接 觸 點 進 行 比 較 工 作 而 且 將 其 與 各 記 憶 組 比 較 J 以 定 義 接 觸 點 位 置 〇 訂 .i. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閱 讀 背· ιέ 之 注 意 事 項

Γ I % ^ 頁 -11 - A7 B7 五、發明説明（9 ) 爲了簡化比較工作，最好在表面1上重叠實質的對角 矩陣，分開表面1成爲小方形或矩形，形成棋盤形式，各 方形或矩形代表一 ' 格子^。然後，在四個角落1 A — 請 先. 閱 讀 背- 面 I 事 項 再一 1 D所得到的電壓可因當接觸格子中心時加以讀取。依據 相鄰格子所聚集的電壓，沿著矩陣座標軸對應兩相鄰鍵之 間的邊界計算均質電壓。在正常使用時的比較步驟期間， 對於兩格子間有通道相通者，由均質電壓決定臨界値。在 矩陣軸的兩方向中兩連續臨界値間所包含的不同量測電壓 隨後與由格子中心之接觸所讀取的電壓連結，且對應此格 子均產生相同的資訊元素（e 1 eme n t )。 訂 經濟部中央梂準局員工消费合作社印装 變動增益放大器31使得本發明的裝置可使用在不同 的狀況下。在某些情況下，使用者可能須戴手套，使其無 法移向表面1上的指定區域，在其他情況下，同一表面可 使用無穿戴手套的手觸摸。自然地，穿戴手套的使用者所 提供的電容遠小於無穿戴者。結果兩種情況所產生的電壓 不同，當手套厚時差異更大，此差異可隨表面1的壓力而 變。爲了克服此一缺點，本發明提出至少在一循環中在四 個角落1 a至1 d所量測的電壓不與該轉換表比較。例如 由電腦9計算所收集的四個電壓之均値，且以此均値爲函 數，控制放大器3 1的增益，因此，對於下一量測循環， 得到這個電壓的標準均値，此爲在任何構思的使用下可得 到的標準値。 並非使放大器增益在宽廣的比例下變動，而是依據一 項變數，此增益在一有限的範圍內變動，且提供多個轉換 ^^_度適用中國國家標準（〇奶）八4規格（210父297公釐） -12 - 3G2462 A7 B7 五、發明説明（1Q) 表，只有一表被定址作爲表面1之四 均質的函數。 依據本發明的另一優良特性，爲 特性，在第一次使用時，對於角落1 循環，在透明表面沒有壓力下，置測 這些電壓（基本上相等）。然後，可 行値，可監視不同時間中電容性表面 周期開始自動進行這些比較。在主差 結果可用於宣告功能錯誤及/或告知 穿透的情況下，電腦9可修改放大器 由於電容性表面四個角落由單一 裝置依序供應，本發明的裝置不需與 件參數變動影響，且可使用在極多種 非尖點接觸及惡劣環境（振動，蒸汽 義的精準度下實際上不會對導電覆層 很細緻（厚度只有幾個原子層），因 透明度，防反射處理等表示）。 個角落處收集電壓之 了考慮表面1 A至1 D至少 4 A處的電壓 經由比較記憶 的阻抗。可在 異的情況中， 必須改變表面 的增益。 切換量測及現 介面匹配。不 情況下：戴手 及泥濘）中。 產生破壞，且 此光學品質極 的穿透 —量測 ，記憶 値與現 各使用 比較的 。在小 在注入 會受組 套下的 在所定 可作得 高（以 請 先. 閱 讀 背· 之 注 意 事 項 再一* 螇 Iί 4 頁 訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）

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Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印製 金屬沉稹 面），其 2 _ 電路的頻 3 . 之值介於 4 . 經一電阻 5 . 包含一變 6 . *其中該 不同接觸 7 . 應電容性 網路之格 302462 、申請專利範圍 1 .—種具透明電容性表面的觸摸指定裝置包含具連 續透明金屬沉積的實質矩形玻璃板，由韌性條狀體支撐此 板的四個角落，變形量測計固定在該條狀體上，這些條狀 體可設定玻璃之金靥沉積及其後電子電路之間的電子電路 ，此連結包含一串聯電容，該電子電路包含高頻供應電路 及一電腦，其中該裝置包含一偵測電路，其一極交替連結 的各角落，相對角落連結偵測電路之其他極（地 他兩角落未連結。 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該高頻供應 率範圍介於約5 0ΚΗ電路及5 ΟΜΗ z之間。 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該串聯電容 約100PF至700PF之間。 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該相對角落 連結電路的另一極。 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該電子電路 動增益放大器。 如申請專利範圍第1，2，3，4或5項之裝置 電腦包含至少一轉換表，其內記憶電容性表面之 中所量測的電壓值。 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該接觸點對 表面實際格子點（virtual key )的Cartesian 子點中心。 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS > A4規格（2丨0X297公釐） 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 填 寫 本 頁 -14 -