TWI515624B - 觸控輸入裝置、其製作方法及觸控偵測方法 - Google Patents

Description

觸控輸入裝置、其製作方法及觸控偵測方法

本發明是有關於一種輸入裝置、其製作方法及偵測方法，且特別是有關於一種觸控輸入裝置、其製作方法及觸控偵測方法。

隨著科技的進展，電子裝置的使用者輸入方式已從鍵盤輸入、滑鼠輸入、按鍵輸入等演進為觸控輸入。觸控輸入的技術包括電容式觸控技術、電阻式觸控技術及光學式觸控技術等。觸控輸入方式較符合人類的直覺，因此即使是年長者或年幼者都可透過觸控輸入裝置與電子裝置達到良好的溝通。

然而，時下的觸控輸入裝置多半只能偵測使用者的手指或觸控筆所按壓的位置，卻無法判斷手指或觸控筆按壓的力道或下壓的深度。因此，時下的觸控輸入裝置在應用上仍會受到限制，而缺乏更為多樣的應用變化。

另一方面，時下桌上型電腦或筆記型電腦所採用的實體鍵盤只能感測使用者的手指是按下了哪一個按鍵，但仍然無法得 知按下按鍵的力道大小，這也限制了傳統實體鍵盤的應用性。

本發明提供一種觸控輸入裝置，其能實現往下按壓之體感。

本發明提供一種觸控輸入裝置，其可感測觸控操作時之按壓深度。

本發明提供一種觸控輸入裝置的製作方法，其可製作能實現往下按壓之體感之觸控輸入裝置。

本發明提供一種觸控偵測方法，其可偵測觸控操作時之按壓深度。

本發明的一實施例的一種觸控輸入裝置包括一承載板、多個第一電極墊及多個導線。承載板具有一參考平面，並定義有與參考平面平行且相互正交之一x座標方向與一y座標方向。承載板包括多個懸臂部及多個連接部。這些連接部分別連接這些懸臂部，而使各懸臂部在受一物體按壓下可獨立地相對於參考平面在一z座標方向下陷一距離，其中z座標方向正交於x座標方向與y座標方向。這些第一電極墊分別配置於這些懸臂部上，用以感測物體接近或觸碰承載板時所產生的電容變化而決定出物體相對於參考平面之一x座標值與一y座標值。這些導線在這些連接部上延伸，並分別連接這些第一電極墊。

在本發明的一實施例中，觸控輸入裝置更包括多個第二 電極墊，分別對應地配置於這些懸臂部下方，且與這些懸臂部相距一間距。當任一懸臂部受到物體按壓而沿z座標方向朝向對應的第二電極墊下陷時，第二電極墊反應於對應的第一電極墊的下陷而產生一電訊號的變化。

在本發明的一實施例中，觸控輸入裝置更包括一底座，其中承載板固定於底座上，這些第二電極墊配置於底座上對應於這些第一電極墊處，且這些第一電極墊與對應的這些第二電極墊之間存在有間隔空間或填充有絕緣彈性物質。

在本發明的一實施例中，觸控輸入裝置更包括一第一判讀單元、一第二判讀單元及一處理單元。第一判讀單元電性連接這些導線，且用以判斷出物體接近或觸碰承載板之相對於參考平面上之位置，而產生包含x座標值與y座標值的一第一訊號。第二判讀單元電性連接至這些第二電極墊，且用以判斷被物體下壓的懸臂部的下陷程度，而產生包含z座標值的一第二訊號。處理單元根據第一訊號與第二訊號以判斷出物體的三維觸碰位置。

在本發明的一實施例中，這些第一電極墊包括交替排列於承載板上且彼此分離的多個傳輸電極墊與多個感應電極墊，這些導線包括連接至這些傳輸電極墊的至少一個驅動訊號線及連接至這些感應電極墊的至少一個訊號讀取線。

本發明的一實施例的一種觸控輸入裝置包括一平面位置感應板、一深度感應層、一第一判讀單元、一第二判讀單元及一處理單元。平面位置感應板用以感測一物體接近或觸碰平面位置 感應板時在平行於平面位置感應板的方向上之的不同位置之一第一電性變化。深度感應層配置於平面位置感應板下方，與平面位置感應板相距一間距，且用以感測物體下壓平面位置感應板的程度所對應的一第二電性變化。第一判讀單元電性連接至平面位置感應板，且用以根據第一電性變化判斷出物體接近或觸碰平面位置感應板之在平行於平面位置感應板的方向上之位置，而產生一對應的第一訊號。第二判讀單元電性連接至深度感應層，且用以根據第二電性變化判斷物體下壓平面位置感應板的程度，而產生一對應的第二訊號。處理單元根據第一訊號與第二訊號以判斷出物體的三維觸碰位置。

本發明的一實施例的一種觸控輸入裝置的製作方法包括：提供一基板；在基板上形成多個第一電極墊及多個導線；以及進行一基板圖案化製程，以將基板圖案化出多個懸臂部及多個連接部，其中這些連接部連接這些懸臂部。

在本發明的一實施例中，在基板上形成這些第一電極墊及這些導線的步驟是在進行基板圖案化製程的步驟之前，且在進行基板圖案化製程之後，這些第一電極墊位於這些懸臂部上，且這些導線位於這些連接部上。

在本發明的一實施例中，在基板上形成這些第一電極墊及這些導線的步驟是在進行基板圖案化製程的步驟之後，這些第一電極墊是形成於這些懸臂部上，且這些導線是形成於這些連接部上。

在本發明的一實施例中，觸控輸入裝置的製作方法更包括：提供一底座；以及將基板固定於底座上。

在本發明的一實施例中，觸控輸入裝置的製作方法更包括：在將基板固定於底座上之前，在底座上形成多個第二電極墊而分別對應於這些第一電極墊。

本發明的一實施例的一種觸控偵測方法包括：感測一物體接近或觸碰一參考平面時在平行於參考平面的方向上的不同位置之一第一電性變化；感測物體下壓參考平面時所產生的一第二電性變化；根據第一電性變化判斷出物體接近或觸碰參考平面之在平行於參考平面的方向上之位置；根據第二電性變化判斷物體下壓參考平面的程度；以及根據物體接近或觸碰參考平面之在平行於參考平面的方向上之位置及物體下壓參考平面的程度判斷出物體的三維觸碰位置。

在本發明的一實施例中，第一電性變化為電容變化，且第二電性變化為電場變化或電容變化。

在本發明的一實施例中，觸控偵測方法更包括利用一承載板來形成參考平面，承載板包括多個懸臂部及連接這些懸臂部的多個連接部，這些懸臂部上分別配置至少一個第一電極墊，其中當物體下壓參考平面時，被下壓的懸臂部相應地變形而使配置於其上的第一電極墊的位置產生變化。

在本發明的一實施例中，感測物體下壓參考平面時所產生的第二電性變化的方法包括：在這些第一電極墊下方對應地分 別設置有至少一個第二電極墊；以及感測這些第二電極墊的電性變化，其中當物體下壓參考平面而使被下壓的懸臂部上所配置的第一電極墊靠近第二電極墊時，第二電極墊的電性產生變化。

在本發明之實施例之觸控輸入裝置中，由於承載板具有懸臂部，因此當懸臂部被往下按壓時，懸臂部會往下彎曲，而讓使用者感受到按壓之體感。此外，在本發明之實施例之觸控輸入裝置中，由於位於平面位置感應板下方的深度感應層可感測物體下壓平面位置感應板的程度所對應的第二電性變化，所以觸控輸入裝置可偵測物體的按壓深度。在本發明之實施例之觸控輸入裝置的製作方法中，由於利用一基板圖案化製程以將基板圖案化出多個懸臂部，因此可製作能實現往下按壓之體感之觸控輸入裝置。在本發明之實施例之觸控偵測方法中，由於包括根據物體下壓參考平面時所產生的電性變化來判斷物體下壓參考平面的程度的步驟，因此觸控偵測方法可判斷出物體的三維觸碰位置。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

50‧‧‧物體

100、100a、100b‧‧‧觸控輸入裝置

110‧‧‧承載板

110’‧‧‧基板

112‧‧‧懸臂部

114‧‧‧連接部

116‧‧‧外框

120‧‧‧第一電極墊

122‧‧‧傳輸電極墊

124‧‧‧感應電極墊

130、180‧‧‧導線

132‧‧‧驅動訊號線

134‧‧‧訊號讀取線

140‧‧‧第一判讀單元

150、150b‧‧‧底座

151‧‧‧開口

152‧‧‧柵狀結構

154‧‧‧邊框

156‧‧‧底板

160‧‧‧第二電極墊

170‧‧‧第二判讀單元

190‧‧‧處理單元

210‧‧‧絕緣材料

220‧‧‧絕緣層

G‧‧‧間隙

R‧‧‧參考平面

S0‧‧‧電訊號

S1‧‧‧第一訊號

S2‧‧‧第二訊號

S110、S120、S130、S140‧‧‧步驟

圖1A為本發明之一實施例之觸控輸入裝置的立體示意圖。

圖1B為圖1A之觸控輸入裝置沿著I-I線的局部剖面圖。

圖1C為圖1A中之承載板、第一電極墊及導線的下視示意圖。

圖1D為圖1A中之第二電極及連接其之電路的示意圖。

圖1E為圖1A之觸控輸入裝置的電路方塊圖。

圖2為本發明之另一實施例之觸控輸入裝置的局部剖面示意圖。

圖3為本發明之又一實施例之觸控輸入裝置的局部剖面示意圖。

圖4A至圖4D為用以說明本發明之一實施例之觸控輸入裝置的製作方法的流程之剖面示意圖。

圖5是圖4A中的承載板的立體示意圖。

圖6為用以說明本發明之另一實施例之觸控輸入裝置的製作方法的其中一個步驟的剖面示意圖。

圖7為本發明之一實施例之觸控偵測方法的流程圖。

圖1A為本發明之一實施例之觸控輸入裝置的立體示意圖，圖1B為圖1A之觸控輸入裝置沿著I-I線的局部剖面圖，圖1C為圖1A中之承載板、第一電極墊及導線的下視示意圖，圖1D為圖1A中之第二電極及連接其之電路的示意圖，而圖1E為圖1A之觸控輸入裝置的電路方塊圖。請參照圖1A至圖1E，本實施例之觸控輸入裝置100包括一承載板110、多個第一電極墊120及多個導線130。承載板110包括多個懸臂部112及多個連接部114，其中這些連接部114連接這些懸臂部112。在本實施例中，承載板 110的材質例如為玻璃或塑膠等透光之絕緣材質。然而，在其他實施例中，承載板110的材質亦可以是不透光之絕緣材質。

這些第一電極墊120配置於這些懸臂部112上，用以感測一物體50(如圖1B所繪示)接近或觸碰承載板110時所產生的電容變化。在本實施例中，物體50例如為使用者的手指、可導電的觸控筆或其他適當的導電物質。這些導線130在這些連接部114上延伸，並分別連接這些第一電極墊130。在本實施例中，承載板110具有一參考平面R(例如由圖1B之承載板110的背對第一電極墊120的表面所形成)，並定義有與參考平面R平行且相互正交之一x座標方向與一y座標方向。這些連接部114分別連接這些懸臂部112，而使各懸臂部在112受物體50按壓下可獨立地相對於參考平面R在一z座標方向下陷一距離，其中z座標方向正交於x座標方向與y座標方向。此外，在本實施例中，這些第一電極墊120分別配置於這些懸臂部112上，用以感測物體50接近或觸碰承載板110時所產生的電容變化而決定出物體50相對於參考平面R之x座標值與y座標值。

在本實施例中，觸控輸入裝置100更包括一第一判讀單元140，其電性連接這些導線130，且用以判斷出物體50接近或觸碰承載板110之在平行於承載板110的方向上之位置，而產生一對應的第一訊號S1。舉例而言，第一判讀單元140用以判斷出物體50接近或觸碰承載板110之相對於參考平面R上之位置，而產生包含x座標值與y座標值的第一訊號S1。在本實施例中，這 些第一電極120與這些導線130是配置於承載板110之背對於物體50的一側(例如底側)，因此物體50不會直接接觸第一電極墊120與導線130。在本實施例中，這些第一電極墊120包括交替排列於承載板110上且彼此分離的多個傳輸電極墊122與多個感應電極墊124，這些導線130包括連接至這些傳輸電極墊122的至少一個驅動訊號線132(在本實施例中是以多個驅動訊號線132為例)及連接至這些感應電極墊124的至少一個訊號讀取線134(在本實施例中是以多個訊號讀取線134為例)。在本實施例中，在每一列的第一電極墊120中，這些傳輸電極墊122連接至同一條驅動訊號線132，而此驅動訊號線132再連接至第一判讀單元140，然而這些感應電極墊124則分別經由多條訊號讀取線134而各自獨立地連接至第一判讀單元140。但在其它實施例中亦不排除各傳輸電極墊122各自藉由一驅動訊號線132獨立地連接至第一判讀單元140。而在又一實施例中亦不排除每一排的感應電極墊124分別共接至同一條訊號讀取線134，以及每一排的傳輸電極墊122分別共接至同一條驅動訊號線132。也就是說，設計者可以依據所需之靈敏度以及是否具有多指觸控功能而彈性地變化設計感應電極墊124與傳輸電極墊122是要各自獨立地連接至第一判讀單元140或是要逐排先分別共接至同一條訊號讀取線134及同一條驅動訊號線132之後再連接至第一判讀單元140。

第一判讀單元140可分別發出多個驅動訊號至這些傳輸電極墊122，且經由這些訊號讀取線134分別接收來自這些感應電 極墊124的感應訊號。當承載板110被物體50觸碰或靠近時，在物體50附近的感應電極墊124與鄰近的傳輸電極墊122間的互電容(mutual capacitance)值會產生變化，而使此感應電極墊124所產生的感應訊號產生改變。藉此，第一判讀單元140便能夠依據這些感應電極墊124所傳來的這些感應訊號判斷物體50觸碰或接近的位置，即平行於承載板110的方向之位置，例如x方向與y方向上的(x,y)座標位置。在圖1A至圖1D中，x方向、y方向及z方向彼此互相垂直，其中z方向垂直於承載板110。也就是說，承載板110、第一電極墊120及導線130形成一電容式觸控面板，即為一平面位置感應板。然而，在其他實施例中，第一電極墊120可以只包含有單一電極墊，且各單一電極墊可以各自以一導線130獨立地連接至第一判讀單元140，或是各單一電極墊各以導線130接出後可共接於一訊號線再電連接至第一判讀單元140，也就是此單一電極墊型態之第一電極墊120用以感應物體觸碰或接近承載板110時所產生的自電容(self-capacitance)變化。換言之，平面位置感應板用以感測物體50接近或觸碰平面位置感應板時在平行於平面位置感應板的方向上(即平行於xy平面的方向上)的不同位置之一第一電性變化，而此第一電性變化例如為電容變化。此外，第一判讀單元140電性連接至平面位置感應板，且用以根據上述第一電性變化判斷出物體50接近或觸碰平面位置感應板之在平行於平面位置感應板的方向上之位置，而產生一對應的第一訊號S1。

在本實施例中，第一判讀單元140內部可具有積分器、類比數位轉換器(analog-to-digital converter,A/D converter)及處理器，其中積分器可將來自訊號讀取線134的感應訊號轉換為類比電壓訊號，類比數位轉換器再將此類比電壓訊號轉換為數位電壓訊號，而處理器再根據這些數位電壓訊號計算出物體50觸碰或接近承載板110的位置，例如計算出觸碰或接近的(x,y)座標。在本實施例中，第一判讀單元140例如是利用一積體電路來實現。

在本實施例之觸控輸入裝置100中，由於承載板110具有懸臂部112，因此當懸臂部112被往下按壓時，懸臂部112會往下彎曲，而讓使用者感受到按壓之體感。如此一來，便可實現有按壓感的觸控輸入裝置。於本實施例中在圖示中雖以懸臂造型來作為懸臂部112之範例，但本發明並不設限，舉凡能夠在外力受壓下產生局部變形並具有彈性恢復力而能在外力解除後回復原狀之結構皆仍屬本發明懸臂部112之定義範圍。在本實施例中，每一個懸臂部112上配置有一個傳輸電極墊122及一個感應電極墊124，因此第一判讀單元140可判斷出物體50是接近、觸碰或按壓到哪一個懸臂部112。如此一來，觸控輸入裝置100便可作為實體鍵盤來使用，而每一個懸臂部112可作為實體鍵盤上的一個按鍵。此外，懸臂部112的表面上(例如背對於第一電極墊120的表面上或朝向第一電極墊120的表面上)可印有字樣、符號或字母，以讓使用者辨識懸臂部112所代表的按鍵意義。然而，在其他實施例中，也可以是每一個懸臂部112上有多對傳輸電極墊122 與感應電極墊124，或是每一個懸臂部112包含有多個單一電極墊。

在本實施例中，傳輸電極墊122與感應電極墊124是採水平配置的方式，即配置於同一個平行於xy平面之平面上。然而，在其他實施例中，傳輸電極墊122與感應電極墊124也可以是垂直配置，亦即沿著z方向配置，且傳輸電極墊122與感應電極墊124之間設有絕緣層，以將傳輸電極墊122與感應電極墊124隔開。

在本實施例中，觸控輸入裝置100更包括一底座150，其中承載板110更包括一外框116，這些懸臂部112經由這些連接部114固定於外框116上，且外框116固定至底座150上。舉例而言，外框116可藉由黏著劑或口字形膠帶貼附至底座150上。在本實施例中，底座150具有柵狀結構152，柵狀結構152具有多個開口151，分別對應地位於這些懸臂部112下方。柵狀結構152可讓使用者在觀看相鄰兩懸臂部112之間的間隙G時，不會覺得此處下面是空的，而懸臂部112被下壓時，則是在開口151中活動。然而，在其他實施例中，底座150亦可不具有柵狀結構152，而是由一平坦的底板156與邊框154所形成。

在本實施例中，觸控輸入裝置100更包括多個第二電極墊160，分別對應地配置於這些懸臂部112下方，且與這些懸臂部112相距一間距。在本實施例中，這些第二電極墊160配置於底座150上並分別對應於上方的第一電極120，且這些第一電極墊120與對應的這些第二電極墊160之間存在有間隔空間或填充有絕緣彈性物質，而圖1B中是以存在有間隔空間為例。當任一懸臂部 112受到物體50按壓而沿z座標方向朝向對應的第二電極墊160下陷時，第二電極墊160反應於對應的第一電極墊120的下陷而產生一電訊號S0的變化。

具體而言，當懸臂部112被按壓而使第一電極墊120往第二電極墊160靠近時，第一電極墊120上的電荷在第二電極墊160上所形成的電場的量值會變大，而使第二電極墊160產生電流訊號或電壓訊號的變化，亦即電訊號S0可以是電流訊號或電壓訊號。或者，當懸臂部112被按壓而使第一電極墊120往第二電極墊160靠近時，第二電極墊160所對應的電容(例如自電容)會產生變化，而使得第二電極墊160所產生的電訊號S0(如電流訊號或電壓訊號)發生變化。

在本實施例中，觸控輸入裝置100更包括一第二判讀單元170，其電性連接至這些第二電極墊160，且用以判斷被物體50下壓的懸臂部112的下陷程度，而產生一對應的第二訊號S2，例如是產生包含z座標值的第二訊號S2。具體而言，在本實施例中，這些第二電極墊160經由多條導線180連接至第二判讀單元170，以將第二電極墊160所產生的電訊號S0傳遞至第二判讀單元170。此外，第二判讀單元170可藉由單一的驅動訊號驅動所有的這些第二電極墊160，以簡化第二判斷單元170的架構。舉例而言，這些第二電極墊160可電性連接至同一條驅動訊號線，而第二判讀單元170使驅動訊號經由此驅動訊號線傳遞至這些第二電極墊160。然而，在其他實施例中，亦可以是不同列的第二電極墊 160分別經由多條不同的驅動訊號線連接至第二判讀單元170。或者，亦可以是不同的第二電極墊160分別經由不同的驅動訊號線連接至第二判讀單元170。

第二判讀單元170根據電訊號S0的變化計算出懸臂部112被按壓之深度，即被按壓至哪一個z座標值的位置。在本實施例中，第二判讀單元170內部可具有積分器、類比數位轉換器(analog-to-digital converter,A/D converter)、及處理器，其中積分器可將來自這些第二電極墊160的訊號S0轉換為類比電壓訊號，類比數位轉換器再將此類比電壓訊號轉換為數位電壓訊號，而處理器再根據這些數位電壓訊號計算出物體50按壓懸臂部112的深度位置，例如計算出將懸臂部112按壓到哪一個z座標值的位置。在本實施例中，第二判讀單元170例如是利用一積體電路來實現。

換言之，第二電極墊160、導線180及與第二電極墊160連接的驅動訊號線可形成一深度感應層，其配置於平面位置感應板下方，與平面位置感應板相距一間距，且用以感測物體50下壓平面位置感應板的程度所對應的一第二電性變化，其中第二電性變化例如為電場變化或電容變化。此外，第二判讀單元170電性連接至深度感應層，且用以根據第二電性變化判斷物體下壓平面位置感應板的程度，而產生一對應的第二訊號S2。也就是說，第一電極墊120用以感測物體50接近或觸碰平面位置感應板時產生第一電性變化，而第二電極墊160則用以感測物體50下壓平面位 置感應板上之懸臂部112時與對應之第一電極墊120間產生的第二電性變化。

在本實施例中，觸控輸入裝置100更包括一處理單元190，其根據第一訊號S1與第二訊號S2以判斷出物體50的三維觸碰位置。舉例而言，第一判讀單元140將代表(x,y)座標值的第一訊號S1傳遞至處理單元190，第二判讀單元170將代表z座標值的第二訊號S2傳遞3至處理單元190，而處理單元190可將第一訊號S1與第二訊號S2匯整成每一時間懸臂部112所被按壓至的三維觸碰位置，即(x,y,z)座標值。由於本實施例之觸控輸入裝置100可判斷出其被按壓的三維觸碰位置，因此觸控輸入裝置100的應用性可被提升。舉例而言，z座標值可對應於被按壓的力道，因此軟體設計者可開發需要利用按壓力道的應用程式，以提升應用程式的功能與多樣性。在本實施例中，處理單元190可利用韌體的形式來實現，但本發明不以此為限。在其他實施例中，處理單元190也可以是數位邏輯電路(即以硬體方式實現)或是電腦的中央處理器(即以軟體方式實現)。

圖2為本發明之另一實施例之觸控輸入裝置的局部剖面示意圖。請參照圖2，本實施例之觸控輸入裝置100a與圖1B之觸控輸入裝置100類似，而兩者的差異如下所述。本實施例之觸控輸入裝置100a更包括一絕緣材料210，填充於每二相鄰的這些懸臂部112之間的間隔(如間隙G)中。此外，在本實施例中，絕緣材料210更填充於第一電極墊120與第二電極墊160之間， 且絕緣材料210例如為彈性材料。因此，當懸臂部112被下壓時，絕緣材料210之位於第一電極墊120與第二電極墊160之間的部分會被壓縮，且位於被下壓的懸臂部112附近的絕緣材料210亦隨之下陷。絕緣材料210例如是透明材料，且其折射率可與承載板110的折射率接近，以使使用者難以觀察到間隙G。另外，底座150亦可以使由透明材料所形成，且第一電極墊120與第二電極墊160亦可以由透明導電材料(例如氧化銦錫)所形成。如此一來，觸控輸入裝置100a便可以變成透明的，而適於配置於顯示器的顯示區上方，進而讓使用者對顯示區所顯示的圖示或內容進行操作。

在另一實施例中，絕緣材料210亦可以只配置於間隙G中，而不配置於第一電極墊120與第二電極墊160之間，亦即第一電極墊120與第二電極墊160之間存在空氣、氣體、液體或一空間。或者，絕緣材料210亦可以只配置於第一電極墊120與第二電極墊160之間，但不配置於間隙G中，亦即間隙G中存在空氣、氣體、液體或一空間。或者，配置於間隙G中的絕緣材料與配置於第一電極墊120與第二電極墊160之間的絕緣材料可以是不同的絕緣材料。

圖3為本發明之又一實施例之觸控輸入裝置的局部剖面示意圖。請參照圖3，本實施例之觸控輸入裝置100b與圖1B之觸控輸入裝置100類似，而兩者的差異如下所述。本實施例之觸控輸入裝置100b更包括一絕緣層220配置於底座150b上，且位 於每一第二電極墊160與底座150b之間，其中底座150b的材質包括金屬。如此一來，具有導電性的底座150b才不至於會影響第二電極墊160的電性。

圖4A至圖4D為用以說明本發明之一實施例之觸控輸入裝置的製作方法的流程之剖面示意圖，而圖5是圖4A中的承載板的立體示意圖。請參照圖4A至圖4D，本實施例之觸控輸入裝置的製作方法可用以製作圖1A及1B之觸控輸入裝置100或上述其他實施例之觸控輸入裝置，而以下以製作圖2之觸控輸入裝置100為例。本實施例之觸控輸入裝置的製作方法包括下列步驟：首先，請參照圖4A，提供一基板，此基板例如為一玻璃平板、一塑膠平板或其他絕緣材質的平板。接著，進行一基板圖案化製程，以將基板圖案化出多個懸臂部112及多個連接部114(如圖5所繪示)，而形成承載板110，其中這些連接部114連接這些懸臂部112。在本實施例中，基板圖案化製程更將基板圖案化出外框116。基板圖案化製程例如為物理切割製程(例如刀輪或刀具切割製程或雷射切割製程)或化學圖案化製程(如蝕刻製程)。之後，如圖4B所繪示，在基板(如承載板110)上形成多個第一電極墊120及多個導線130(如圖1C所繪示)。

在本實施例中，其中在基板上形成這些第一電極墊120及這些導線130的步驟是在進行基板圖案化製程的步驟之後，且這些第一電極墊120是形成於這些懸臂部112上，且這些導線130是形成於這些連接部114上。

接著，如圖4C所繪示，提供底座150。然後，在底座上形成多個第二電極墊160、如圖1D之實施例的導線180及驅動訊號線。在另一實施例中，當底座150b(如圖3所繪示)的材質為金屬時，可先在底座上形成絕緣層220，然後再在絕緣層220上形成這些第二電極墊160、導線180及驅動訊號線。

然後，如圖4D所繪示，將基板(即承載板110)固定於底座150上。在本實施例中，將基板(即承載板110)固定於底座150上的步驟包括使所有第一電極墊120與第二電極墊160上下隔空相對應，或是如圖1A的實施例中將懸臂部112分別對準柵狀結構152的這些開口151，且接著包括將外框116貼附於底座150上，例如是藉由黏著劑或口字型膠帶貼附於底座150的邊框154上。如此，即可完成觸控輸入裝置100的製作。本實施例之觸控輸入裝置的製作方法可製作出能夠實現按壓體感的觸控輸入裝置100或其他實施例的觸控輸入裝置。

圖6為用以說明本發明之另一實施例之觸控輸入裝置的製作方法的其中一個步驟的剖面示意圖。請參照圖4A至圖4D及圖6，本實施例之觸控輸入裝置的製作方法與圖4A至圖4D的觸控輸入裝置的製作方法類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，如圖6所繪示，在基板110’上形成這些第一電極墊120及這些導線130(如圖1C所繪示)的步驟是在進行基板圖案化製程的步驟之前。換言之，即在呈平板狀的基板110’上先形成這些第一電極墊120及這些導線130(如圖1C所繪示)之後，才繼續進 行基板圖案化製程，以形成如圖4B的承載板110。接著，同樣進行圖4C與圖4D的步驟，以完成觸控輸入裝置100的製作。此外，在本實施例中，在進行基板圖案化製程之後，這些第一電極墊120位於這些懸臂部112上，且這些導線130位於這些連接部114(如圖1C所繪示)上。

圖7為本發明之一實施例之觸控偵測方法的流程圖。請參照圖1B至圖1D及圖7，本實施例之觸控偵測方法可利用上述之觸控輸入裝置100或其他實施例之觸控輸入裝置來達成，而以下以利用觸控輸入裝置100來達成為例進行說明。觸控偵測方法首先包括步驟S110、S120、S130及S140。步驟S110為感測物體50接近或觸碰參考平面R時在平行於參考平面R的方向上(即平行於xy平面的方向上)的不同位置之第一電性變化。也就是說，可利用承載板110來形成參考平面R，且當物體50下壓參考平面R時，被下壓的懸臂部相應地變形(例如彎曲)，而使配置於其上的第一電極墊120的位置產生變化(即位置下陷)。第一電性變化的詳細說明可參照上述圖1A至圖1D的實施例的說明。在本實施例中，步驟S110可利用上述平面位置感應板(即包括承載板110、第一電極墊120及導線130)來實現，細節部分請參照上述實施例，在此不再重述。

步驟S120為感測物體50下壓參考平面R時所產生的第二電性變化。步驟S120可包括在這些第一電極墊120下方對應地分別設置有至少一個第二電極墊160(本實施例中是以多個第二電 極墊160為例)，以及感測這些第二電極墊160的電性變化，其中當物體50下壓參考平面R而使被下壓的懸臂部112上所配置的第一電極墊120靠近對應的第二電極墊160時，第二電極墊160的電性產生變化。在本實施例中，步驟S120可利用深度感應層(即包括第二電極墊160、連接其之驅動訊號線及導線180)來實現，而詳細的步驟可參照上述實施例，在此不再重述。

步驟S130為根據第一電性變化判斷出物體50接近或觸碰參考平面R之在平行於參考平面R的方向上之位置(如(x,y)座標值。步驟S130可利用第一判讀單元140來執行，細節請參照上述實施例，在此不再重述。

步驟S140為根據第二電性變化判斷物體50下壓參考平面R的程度(如得到z座標值)。步驟S140可利用第二判讀單元170來執行，細節請參照上述實施例，在此不再重述。

上述步驟S110至S140可以任何適當的順序來執行或同時執行。此外，步驟S110至S140中的各子步驟也可以任何適當的順序來執行或同時執行。根據執行步驟S110至S140所得到的結果，可繼續執行步驟S150，其為根據物體50接近或觸碰參考平面R之在平行於參考平面R的方向上之位置(如(x,y)座標值)及物體50下壓參考平面R的程度(如y座標值)判斷出物體50的三維觸碰位置(如(x,y,z)座標值)。步驟S150可利用處理單元190來執行，細節請參照上述實施例的說明，在此不再重述。此外，步驟S110至步驟S150可以不斷地被重複執行，以達到即時(real time)的觸控偵測。

在本實施例之觸控偵測方法中，由於包括根據物體50下壓參考平面R時所產生的電性變化來判斷物體50下壓參考平面R的程度的步驟，因此觸控偵測方法可判斷出物體50的三維觸碰位置，以增加觸控功能及其應用性。

綜上所述，在本發明之實施例之觸控輸入裝置中，由於承載板具有懸臂部，因此當懸臂部被往下按壓時，懸臂部會往下彎曲，而讓使用者感受到按壓之體感。此外，在本發明之實施例之觸控輸入裝置中，由於位於平面位置感應板下方的深度感應層可感測物體下壓平面位置感應板的程度所對應的第二電性變化，所以觸控輸入裝置可偵測物體的按壓深度。在本發明之實施例之觸控輸入裝置的製作方法中，由於利用一基板圖案化製程以將基板圖案化出多個懸臂部，因此可製作能實現往下按壓之體感之觸控輸入裝置。在本發明之實施例之觸控偵測方法中，由於包括根據物體下壓參考平面時所產生的電性變化來判斷物體下壓參考平面的程度的步驟，因此觸控偵測方法可判斷出物體的三維觸碰位置。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控輸入裝置

110‧‧‧承載板

112‧‧‧懸臂部

114‧‧‧連接部

116‧‧‧外框

150‧‧‧底座

151‧‧‧開口

152‧‧‧柵狀結構

154‧‧‧邊框

G‧‧‧間隙

R‧‧‧參考平面

Claims (25)

1. 一種觸控輸入裝置，包括：一承載板，具有一參考平面，並定義有與該參考平面平行且相互正交之一x座標方向與一y座標方向，該承載板包括：多個懸臂部；以及多個連接部，分別連接該些懸臂部，而使各該懸臂部在受一物體按壓下可獨立地相對於該參考平面在一z座標方向下陷一距離，其中該z座標方向正交於該x座標方向與該y座標方向；多個第一電極墊，分別配置於該些懸臂部上，用以感測該物體接近或觸碰該承載板時所產生的電容變化而決定出該物體相對於該參考平面之一x座標值與一y座標值；以及多個導線，在該些連接部上延伸，並分別連接該些第一電極墊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控輸入裝置，更包括一底座，其中該承載板更包括一外框，該些懸臂部經由該些連接部固定於該外框上，且該外框固定至該底座上。
3. 如申請專利範圍第2項所述的觸控輸入裝置，其中該底座具有柵狀結構，該柵狀結構具有多個開口，分別對應地位於該些懸臂部下方。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控輸入裝置，更包括多個第二電極墊，分別對應地配置於該些懸臂部下方，且與該些懸 臂部相距一間距，其中當任一該懸臂部受到該物體按壓而沿該z座標方向朝向對應的該第二電極墊下陷時，該第二電極墊反應於對應的該第一電極墊的下陷而產生一電訊號的變化。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控輸入裝置，更包括一底座，其中該承載板固定於該底座上，該些第二電極墊配置於該底座上對應於該些第一電極墊處，且該些第一電極墊與對應的該些第二電極墊之間存在有間隔空間或填充有絕緣彈性物質。
6. 如申請專利範圍第5項所述的觸控輸入裝置，更包括一絕緣層，配置於該底座上，且位於每一該第二電極墊與該底座之間，其中該底座的材質包括金屬。
7. 如申請專利範圍第4項所述的觸控輸入裝置，更包括：一第一判讀單元，電性連接該些導線，且用以判斷出該物體接近或觸碰該承載板之相對於該參考平面上之位置，而產生包含該x座標值與該y座標值的一第一訊號；一第二判讀單元，電性連接至該些第二電極墊，且用以判斷被該物體下壓的該懸臂部的下陷程度，而產生包含該z座標值的一第二訊號；以及一處理單元，根據該第一訊號與該第二訊號以判斷出該物體的三維觸碰位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述的觸控輸入裝置，更包括一絕緣材料，填充於每二相鄰的該些懸臂部之間的間隔中。
9. 如申請專利範圍第1項所述的觸控輸入裝置，其中該些 第一電極墊包括交替排列於該承載板上且彼此分離的多個傳輸電極墊與多個感應電極墊，該些導線包括連接至該些傳輸電極墊的至少一個驅動訊號線及連接至該些感應電極墊的至少一個訊號讀取線。
10. 如申請專利範圍第9項所述的觸控輸入裝置，其中該些導線可以包括有多數個驅動訊號線而各自獨立地連接該些傳輸電極墊或是一個驅動訊號線而共同地連接至數個該些傳輸電極墊，以及包括有多數個訊號讀取線而各自獨立地連接該些感應電極墊或是一個訊號讀取線而共同地連接至數個該些感應電極墊。
11. 如申請專利範圍第1項所述的觸控輸入裝置，其中該些第一電極墊包括有多個獨立的單一電極墊，且各該單一電極墊分別連接該些導線之一或是數個單一電極墊共接於一導線。
12. 一種觸控輸入裝置，包括：一平面位置感應板，用以感測一物體接近或觸碰該平面位置感應板時在平行於該平面位置感應板的方向上之的不同位置之一第一電性變化，其中該平面位置感應板包括多個懸臂部以及配置在各該懸臂部上之多個第一電極墊，且該第一電極墊用以感測該物體接近或觸碰該平面位置感應板時產生該第一電性變化；一深度感應層，配置於該平面位置感應板下方，與該平面位置感應板相距一間距，且用以感測該物體下壓該平面位置感應板的程度所對應的一第二電性變化；一第一判讀單元，電性連接至該平面位置感應板，且用以根 據該第一電性變化判斷出該物體接近或觸碰該平面位置感應板之在平行於該平面位置感應板的方向上之位置，而產生一對應的第一訊號；一第二判讀單元，電性連接至該深度感應層，且用以根據該第二電性變化判斷該物體下壓該平面位置感應板的程度，而產生一對應的第二訊號；以及一處理單元，根據該第一訊號與該第二訊號以判斷出該物體的三維觸碰位置。
13. 如申請專利範圍第12項所述的觸控輸入裝置，其中該第一電性變化為電容變化，且該第二電性變化為電場變化或電容變化。
14. 如申請專利範圍第13項所述的觸控輸入裝置，其中該深度感應層包括有對應於各該第一電極墊之多數個第二電極墊，且該第二電極墊用以感測該物體下壓該平面位置感應板上之該懸臂部時與對應之該第一電極墊間產生的該第二電性變化。
15. 一種觸控輸入裝置的製作方法，包括：提供一基板；在該基板上形成多個第一電極墊及多個導線；以及進行一基板圖案化製程，以將該基板圖案化出多個懸臂部及多個連接部，其中該些連接部連接該些懸臂部。
16. 如申請專利範圍第15項所述的觸控輸入裝置的製作方法，其中在該基板上形成該些第一電極墊及該些導線的步驟是在 進行該基板圖案化製程的步驟之前，且在進行該基板圖案化製程之後，該些第一電極墊位於該些懸臂部上，且該些導線位於該些連接部上。
17. 如申請專利範圍第15項所述的觸控輸入裝置的製作方法，其中在該基板上形成該些第一電極墊及該些導線的步驟是在進行該基板圖案化製程的步驟之後，該些第一電極墊是形成於該些懸臂部上，且該些導線是形成於該些連接部上。
18. 如申請專利範圍第15項所述的觸控輸入裝置的製作方法，更包括：提供一底座；以及將該基板固定於該底座上。
19. 如申請專利範圍第18項所述的觸控輸入裝置的製作方法，其中該基板圖案化製程更將該基板圖案化出一外框，且將該基板固定於該底座上的步驟包括將該外框貼附於該底座上。
20. 如申請專利範圍第18項所述的觸控輸入裝置的製作方法，更包括：在將該基板固定於該底座上之前，在該底座上形成多個第二電極墊而分別對應於該些第一電極墊。
21. 如申請專利範圍第20項所述的觸控輸入裝置的製作方法，更包括：在該底座上形成多個第二電極墊之前，先在該底座上形成一絕緣層，其中該些第二電極墊是形成於該絕緣層上，且該底座的 材質為金屬。
22. 如申請專利範圍第18項所述的觸控輸入裝置的製作方法，其中該底座具有柵狀結構，該柵狀結構具有多個開口，且將該基板固定於該底座上的步驟包括使該些懸臂部分別對準該些開口。
23. 一種觸控偵測方法，包括：利用一承載板來形成一參考平面，該承載板包括多個懸臂部及連接該些懸臂部的多個連接部，該些懸臂部上分別配置至少一個第一電極墊，其中當一物體下壓該參考平面時，被下壓的該懸臂部相應地變形而使配置於其上的該第一電極墊的位置產生變化；感測該物體接近或觸碰該參考平面時在平行於該參考平面的方向上的不同位置之一第一電性變化；感測該物體下壓該參考平面時所產生的一第二電性變化；根據該第一電性變化判斷出該物體接近或觸碰該參考平面之在平行於該參考平面的方向上之位置；根據該第二電性變化判斷該物體下壓該參考平面的程度；以及根據該物體接近或觸碰該參考平面之在平行於該參考平面的方向上之位置及該物體下壓該參考平面的程度判斷出該物體的三維觸碰位置。
24. 如申請專利範圍第23項所述的觸控偵測方法，其中該 第一電性變化為電容變化，且該第二電性變化為電場變化或電容變化。
25. 如申請專利範圍第23項所述的觸控偵測方法，其中感測該物體下壓該參考平面時所產生的該第二電性變化的方法包括：在該些第一電極墊下方對應地分別設置有至少一個第二電極墊；以及感測該些第二電極墊的電性變化，其中當該物體下壓該參考平面而使被下壓的該懸臂部上所配置的該第一電極墊靠近對應的該第二電極墊時，該第二電極墊的電性產生變化。