TWI492163B - Electronic card and its capacitive touch sensing method - Google Patents

Description

電子卡及其電容式觸碰感應方法

本發明有關於一種電容式觸碰感應的電子卡，特別是指一種無須任何遮蔽結構仍可準確無誤地進行觸碰操作的顯示型電子卡。

請參閱第1圖所示，傳統電容式觸碰感應的電子卡主要包含一印刷電路板10，此印刷電路板10表面具有複數個連接單元(圖未式)連接至一電源供應器11，以提供電力給一積體電路12使用，使上述電子卡作為一種電子認證或電子裝置使用，且印刷電路板10表面另設有複數個電容電極13，以便使用者可手動操作，而且上述印刷電路板10底部上另具有一未與電容電極13接觸的導電遮蔽屏幕14，以屏蔽電子卡其中一側的觸碰感應，而積體電路12另連接一顯示單元15；最後再將電容電極13、積體電路12、電源供應器11、連接單元以及導電遮蔽屏幕14容設於兩隔絕材料16、17內部形成卡片。

請參閱第2圖所示，前揭導電遮蔽屏幕14除了可以設在印刷電路板10上與電容電極13間隔，當然亦可將設置在絕緣材料16邊緣遠離電容電極13之位置，仍可有效遮蔽電子卡其中一側的觸碰感應。然而，由於整個電子卡的製作上必須額外加設一導電遮蔽屏幕14，往往造成其製作加工上的步驟較為繁複，另外，額外加設導電遮蔽屏幕14亦會造成整個電子卡的厚度增加。

有鑑於傳統顯示型電子卡必須製作導電遮蔽屏幕，進而導致整個電子卡產品製作的成本增加，實有必要改良設計出一款電子卡及其電容式觸碰感應方法來改善目前缺失。

本發明之主要目的在於提供一種電容式觸碰電子卡，使電子卡內部無須任何遮蔽結構，仍可在設定的有效觸碰面上準確無誤地進行觸碰操作。

本發明之次要目的在於電子卡內部省去遮蔽結構的設計，可減少卡片製作時的材料數量以及厚度，並且簡化了卡片的加工程序步驟，大幅降低了製作電子卡的成本。

為達上述目的，本發明電子卡具有至少一積體電路，連接於一手動操控的感測手段，而上述感測手段是由複數個電極來共同構成一電容式的觸碰區域，用以產生電容數據給上述積體電路進行有效性判斷；上述積體電路、感測手段以及電源供應器密封於至少一隔絕材料內形成一電子卡。

本發明的特點在於上述積體電路具有一判斷感應電容數值有效性的基準值，且上述感測手段間隔於上述電子卡兩接觸表面的距離不同，當使用者觸碰到上述電子卡的至少一接觸表面，上述積體電路判斷觸碰位置電極所產生的電容值，以確認觸碰對應的一導入資料或命令要求是否有效。

於一較佳實施例中，本發明感測手段將上述電子卡兩接觸表面區分為一有效觸碰面與一無效觸碰面，其中間隔兩接觸表面距離較短的一為有效觸碰面，而距離較長的另一面為無效觸碰面。且上述電子卡進一步包含一印刷電路板、一顯示裝置以及一電源供應器。

其中，上述印刷電路板密封於上述隔絕材料內，並且介設於上述積體電路、電源供應器以及感測手段之間連接，又上述印刷電路板為一可彎曲的雙面結構，上述感測手段設於上述印刷電路板的第一面，而上述積體電路及 電源供應器設於上述印刷電路板的第二面。於一可行實施例中，上述印刷電路板與感測手段的複數個電極可共同設為單獨電路板。

上述顯示裝置密封於上述隔絕材料內，並且連接於上述積體電路或一與上述積體電路連接的印刷電路板的其中之一，又上述隔絕材料於上述顯示裝置的顯示面位置設有一顯露部；於一可行實施例中，上述顯露部設為一開孔或一透明材料的其中一種。又上述電源供應器電性連接於上述印刷電路板，並提供上述積體電路、顯示裝置及印刷電路板的電力源。

除此之外，本發明電子卡可進一步包含一手動驅動的操作單元，上述操作單元局部外露於上述隔絕材料，並且連接於上述積體電路上控制上述感測手段及/或顯示裝置運作。於一可行實施例中，上述操作單元為一開關按鈕，上述開關按鈕被手動按壓後促使感測手段及/或顯示裝置運作。

另外，本發明之另一目的在於提供一種電子卡的電容式觸碰方法，讓電子卡在內部無遮蔽結構的情況下，仍可判斷卡片接觸表面的有效性及觸碰位置，確保觸碰感應的準確度。

為達上述目的，本發明電子卡的電容式觸碰感應方法，包含以下步驟：提供一具有感測手段的電子卡，上述感測手段是由複數個電極來共同構成一電容式的觸碰區域，並且間隔於上述電子卡兩接觸表面的距離不同；觸碰上述電子卡至少一表面的觸碰區域，由上述複數電極感應產生對應的電容值；將上述電容值傳輸給上述電子卡內的積體電路，並由上述積體電路判斷上述電容值是否超過一基準值；以及並由判斷上述基準值的比較結果，以確認觸碰對應的一導入資料或命令要求是否有效。

其中，上述感測手段將上述電子卡兩接觸表面區分為一有效觸碰面與一無效觸碰面，間隔兩接觸表面距離較短的一面為有效觸碰面，而距離較長的另一面為無效觸碰面。於一較佳實施例中，本發明所有電極皆會產生一電容值，而上述積體電路將所有電容值儲存成一列表，並於上述列表中計算並顯示出一掃描結果，以確認觸碰位置的有效性，並依據觸碰位置進行計算以及儲存計算後的結果。

由前述說明可知，本發明電子卡之優點在於透過感測手段間隔於電子卡兩接觸表面的距離不同，使得兩接觸表面於被觸碰將會產生不同數值的電容值，經由積體電路的判斷，可讓電子卡內部無須任何遮蔽結構，仍可在設定的有效觸碰面上準確無誤地進行觸碰操作。且省去遮蔽結構的設計，不但可以減少製作時的材料數量，亦可簡化了加工程序步驟，大幅降低了製作電子卡的成本。

(習知)

10‧‧‧印刷電路板

11‧‧‧電源供應器

12‧‧‧積體電路

13‧‧‧電容電極

14‧‧‧導電遮蔽屏幕

15‧‧‧顯示單元

16‧‧‧隔絕材料

17‧‧‧隔絕材料

(本發明)

20‧‧‧電子卡

201‧‧‧接觸表面

202‧‧‧接觸表面

21‧‧‧印刷電路板

211‧‧‧第一面

212‧‧‧第二面

22‧‧‧積體電路

23‧‧‧電源供應器

24‧‧‧感測手段

241‧‧‧電極

25‧‧‧顯示裝置

26‧‧‧操作單元

261‧‧‧開關按鈕

27‧‧‧隔絕材料

271‧‧‧顯露部

第1A及1B圖為傳統兩種具有遮蔽結構的電容式電子卡斷面剖視圖；第2圖為本發明電子卡一較佳實施例的斷面剖視圖；第3A及3B圖為觸碰本發明電子卡有效及無效操作面的斷面示意圖；第4圖為本發明積體電路判斷感應數值有效性的比較圖；第5圖為本發明電容式觸碰感應方法的步驟圖；第6圖為本發明積體電路與感測手段連接的電路示意圖；以及第7圖為本發明電容式觸碰感應的比較表格圖。

茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：請參閱第2圖所示，本發明電子卡20包含一印刷電路板21、至少一積體電路22、一電源供應器23、一手動操控的感測手段24、一顯示裝置25、一手動操控的操作單元26以及至少一隔絕材料27。

其中，上述印刷電路板21介設於上述積體電路22、電源供應器23、感測手段24、顯示裝置25以及操作單元26之間，讓所有不同的裝置之間可間接地電性連接，於圖示一較佳實施例中，上述印刷電路板21為一可彎曲的雙面結構，上述感測手段24及操作單元26設於上述印刷電路板21的第一面211，而上述積體電路22、電源供應器23以及顯示裝置25設於上述印刷電路板21的第二面212。

此外，上述積體電路22透過上述印刷電路板21與上述電源供應器23、上述感測手段24以及顯示裝置25間接電性連接，並具有一判斷感應電容數值有效性的基準值；上述電源供應器23用以提供上述積體電路22、顯示裝置25以及印刷電路板21的電力源；而上述感測手段24是由複數個電極241來共同構成一電容式的觸碰區域，用以產生電容數據給上述積體電路22進行有效性判斷；而上述顯示裝置25連接於上述積體電路22，用以顯示上述電子卡20資訊。

然而，此僅用為方便舉例說明，亦即上述顯示裝置25除可直接連接上述積體電路22，亦或連接於一印刷電路板21上來間接連結上述積體電路22，除此之外，上述印刷電路板21上亦可設置有不同的積體電路22，讓上述電極241 與顯示裝置25分別連接在不同的積體電路22上。

再者，上述操作單元26間接連接於上述積體電路22上，以控制上述感測手段24及/或顯示裝置25是否運作；而上述隔絕材料27採用單層結構將上述印刷電路板21、積體電路22、電源供應器23、感測手段24、顯示裝置25皆密封包覆，而上述操作單元26則局部外露於上述隔絕材料27，藉以形成上述電子卡20整體，其中，上述感測手段24位於上述隔絕材料27內間隔於上述電子卡20兩接觸表面201、202的距離有所不同。

然而，前述隔絕材料27採單層設計僅為方便舉例說明之用，並非加以限制其結構，亦即上述隔絕材料27亦可採用雙層或多層來包覆其他裝置，藉以形成一具複合層體的電子卡20。

請參閱第3A圖及第3B圖所示，當使用者按壓距離上述感測手段24較近的第一接觸表面201時(如圖示上端面)，其按壓位置距離上述第一接觸表面201為d1；另外，當使用者按壓距離上述感測手段24較遠的第二接觸表面202時(如圖示下端面)，其按壓位置距離上述第二接觸表面202為d2，依據電容感應的等式如下：

其中，C為電容值，ε 為介電常數，A為按壓面積，d為距離。

由前述方程式不難查知，當距離d越小時，取得的電容值C的數據將會越大，而當距離d越大時，將使電容值C的數據變小。請參閱第4圖所示，由於電容值會因位於上、下端面的距離大小而有所不同，因此，感應出的電容數據將會產生出具由凸出區段的線段，而上述積體電路22判斷的基準線介 於數據高點與低點之間，如此即可將下端面距離d2的低點電容值視為無效輸入，而上端面距離d1的高點電容值視為有效輸入，使上述感測手段24間隔兩接觸表面201、202距離較短的一為有效觸碰面(201)，而距離較長的另一面為無效觸碰面(201)。

本發明的特點在於透過使用者觸碰到上述電子卡20的至少一接觸表面201、202，由上述積體電路22判斷觸碰位置電極241所產生的電容值，將上述電子卡20兩接觸表面201、202區分為一有效觸碰面與一無效觸碰面，並以確認觸碰對應的一導入資料或命令要求是否有效。

於一較佳實施例中，本發明隔絕材料27於上述顯示裝置25的顯示面位置設有一顯露部271，於一可行實施例中，上述顯露部271設為一開孔或一透明材料的其中一種。而上述操作單元26為一開關按鈕261，上述開關按鈕261被手動按壓後促使感測手段24及/或顯示裝置25運作。

請參閱第5圖所示，本發明電子卡20的電容式觸碰感應方法包含以下步驟：提供一具有感測手段24的電子卡20，上述感測手段24是由複數個電極241來共同構成一電容式的觸碰區域，並且間隔於上述電子卡20兩接觸表面201、202的距離不同；觸碰上述電子卡20至少一表面的觸碰區域，由上述複數電極241感應產生對應的電容值；將上述電容值傳輸給上述電子卡20內的積體電路22，並由上述積體電路22判斷上述電容值是否超過一基準值；以及由判斷上述基準值的比較結果，以確認觸碰對應的一導入資料或命令要求是否有效。

其中，上述感測手段24將上述電子卡20兩接觸表面201、202區分為一有效觸碰面與一無效觸碰面，間隔兩接觸表面201、202距離較短的一面 為有效觸碰面，而距離較長的另一面為無效觸碰面，讓有效觸碰面上的所有操作動作皆可進行後續動作的執行，而無效觸碰面上的所有操作動作皆直接省略不進行任何動作。

請參閱第6圖所示，於圖示一較佳實施例中，本發明感測手段24的觸碰電極241具有10個，且依據不同位置分別由給予位置代碼0~9，且上述位置代碼0~9分別具有一對應通道0~9與上述積體電路22相互連接，本發明電子卡20開啟時，所有電極241皆會連續產生一電容值給上述積體電路22。

請參閱第7圖所示，上述積體電路22將所有電容值儲存成一列表，並於上述列表中計算並顯示出一掃描結果，以確認觸碰位置的有效性，其中，上述掃描結果為1代表為此一位置的電容值高於上述基準值，而掃描結果為0代表此一位置的電容值低於上述基準值。

如圖所示，本發明積體電路22於通道1的電極241代碼7以及通道8的電極241代碼2檢測到有效性的輸入操作，此即代表上述電子卡20在有效觸碰面的代碼7與2位置皆確實有人按壓觸碰來操作輸入，如此即可在無須遮蔽結構的情況下，準確無誤地操作電子卡20觸碰輸入。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本發明並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

20‧‧‧電子卡

201‧‧‧接觸表面

202‧‧‧接觸表面

21‧‧‧印刷電路板

211‧‧‧第一面

212‧‧‧第二面

22‧‧‧積體電路

23‧‧‧電源供應器

24‧‧‧感測手段

241‧‧‧電極

25‧‧‧顯示裝置

26‧‧‧操作單元

261‧‧‧開關按鈕

27‧‧‧隔絕材料

271‧‧‧顯露部

Claims (12)

1. 一種電子卡，具有至少一積體電路，連接於一手動操控的感測手段，而上述感測手段是由一個以上的電極來共同構成一電容式的觸碰區域，用以產生電容數據給上述積體電路進行有效性判斷；上述積體電路、感測手段密封於至少一隔絕材料內形成一電子卡，其特徵在於：上述積體電路具有一判斷感應電容數值有效性的基準值，且上述感測手段的觸碰區域間隔於上述電子卡兩接觸表面的距離不同，並將上述電子卡兩接觸表面區分為一有效觸碰面與一無效觸碰面，間隔兩接觸表面距離較短的一面為有效觸碰面，而距離較長的另一面為無效觸碰面，當使用者觸碰到上述電子卡的有效觸碰面與無效觸碰面，上述積體電路判斷觸碰位置電極所產生的電容值，以確認觸碰對應的一導入資料或命令要求是否有效。
2. 根據申請專利範圍第1項之電子卡，其中上述電子卡進一步包含一印刷電路板，上述印刷電路板密封於上述隔絕材料內，並且介設於上述積體電路以及感測手段之間連接。
3. 根據申請專利範圍第2項之電子卡，其中上述電子卡進一步包含一顯示裝置，上述顯示裝置密封於上述隔絕材料內，並且連接於上述積體電路或一與上述積體電路連接的印刷電路板的其中之一。
4. 根據申請專利範圍第3項之電子卡，其中上述隔絕材料於上述顯示裝置的顯示面位置設有一顯露部。
5. 根據申請專利範圍第4項之電子卡，其中上述顯露部設為一開孔或一透明材料的其中一種。
6. 根據申請專利範圍第2項之電子卡，其中上述印刷電路板為一可 彎曲的雙面結構，上述感測手段設於上述印刷電路板的第一面，而上述積體電路設於上述印刷電路板的第二面。
7. 根據申請專利範圍第2項之電子卡，其中上述印刷電路板與感測手段的複數個電極共同設為單獨電路板。
8. 根據申請專利範圍第3項之電子卡，其中上述電子卡進一步一電源供應器，上述電源供應器電性連接於上述印刷電路板，並提供上述積體電路、顯示裝置及印刷電路板的電力源。
9. 根據申請專利範圍第1項之電子卡，其中上述電子卡進一步包含一手動驅動的操作單元，上述操作單元局部外露於上述隔絕材料，並且連接於上述積體電路上控制上述感測手段及/或顯示裝置運作。
10. 根據申請專利範圍第9項之電子卡，其中上述操作單元為一開關按鈕，上述開關按鈕被手動按壓後促使感測手段及/或顯示裝置運作。
11. 一種電子卡的電容式觸碰感應方法，包含以下步驟：提供一具有感測手段的電子卡，上述感測手段是由複數個電極來共同構成一電容式的觸碰區域，並且間隔於上述電子卡兩接觸表面的距離不同，上述感測手段將上述電子卡兩接觸表面區分為一有效觸碰面與一無效觸碰面，間隔兩接觸表面距離較短的一面為有效觸碰面，而距離較長的另一面為無效觸碰面；觸碰上述電子卡的有效觸碰面或無效觸碰面，由上述複數電極感應產生對應的電容值；將上述電容值傳輸給上述電子卡內的積體電路，並由上述積體電路判斷上述電容值是否超過一基準值；以及並由判斷上述基準值的比較結果，以確認觸碰對應的一導入資料或命令要 求是否有效。
12. 根據申請專利範圍第11項之電子卡的電容式觸碰感應方法，其中所有電極皆會產生一電容值，而上述積體電路將所有電容值儲存成一列表，並於上述列表中計算並顯示出一掃描結果，以確認觸碰位置的有效性。