TWI585654B - 觸控感測裝置 - Google Patents

Description

觸控感測裝置

本發明是有關於觸控面板技術中，感應電極之結構的設計，特別是一種觸控感測裝置。

目前市面上大多數觸控面板只具備觸控位置檢測，而隨著電子產品的功能多樣化，越來越多的使用場景需要檢測觸控點處的受力大小，以完成更多的產品功能，提高使用者的體驗度。由於現有的觸控面板大多並不具備壓力檢測功能，且在現有的觸控面板結構的基礎上增加壓力檢測功能需要另外增設至少一層壓力檢測層，這將使觸控面板的厚度明顯增大，且材料成本也會提高，因此，不利於具有壓力感測功能的觸控面板的推廣。

為了改善上述的缺憾，本發明提供一種觸控感測裝置，包括：觸控基板及多個第一應變計。每一第一應變計實質上沿第一方向延伸配置在觸控基板中，每一第一應變計包括有串接的多個敏感柵，且每一第一應變計中的敏感柵的應變感測方向皆實質上平行於第一方向，其中，每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵的阻值係皆小於第一應變計中之其餘每一敏感柵的阻值。

本發明提供還提供一種觸控感測裝置，包括：觸控基板及多個第一應變計。每一第一應變計實質上沿第一方向延伸配置在觸控基板中，每一第一應變計包括有串接的多個敏感柵，且每一第一應變計中的敏感柵的應變感測方向皆實質上平行於第一方向，其中，每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵的應變係數係皆小於第一應變計中之其餘每一敏感柵的應變係數。

本發明的觸控感測裝置是利用將應變計中的頭、尾二個敏感柵的阻值或/及應變係數設計為小於應變計中之其餘敏感柵，以平衡應變計之兩端的敏感柵的應變與其餘的敏感柵的應變不相同所造成的影響，因而當力道施加至觸控基板時，觸控基板中每一敏感柵所感測的△R變化量接近相同，藉此每一敏感柵能正確的反應施加於觸控基板上的力道而感測△R變化量。

圖1為本發明第一實施例之觸控感測裝置100的結構示意圖，用以示意觸控基板10及多個第一應變計20的配置。圖2繪示為觸控感測裝置100的上視結構示意圖。請合併參照圖1及圖2，觸控感測裝置100包括：觸控基板10及多個第一應變計20，每一第一應變計20平行於第一方向X配置在觸控基板10中，每一第一應變計20包括有串接的多個敏感柵21。詳言之，每一第一應變計20的頭、尾兩端分別具有敏感柵21A，在兩敏感柵21A之間還串接多個敏感柵21B，位於兩端的敏感柵21A分別鄰近於觸控基板10的邊界11及邊界12，邊界11和邊界12位於觸控基板10的相對兩側。在受到彎折時，觸控基板10上的第一應變計20便會因應受到作用力而產生感應。

圖3繪示出當觸控感測裝置100之第一應變計20的每一敏感柵21受相同外力彎折時，模擬各敏感柵21之應變的示意圖。請合併參照圖2及圖3，每一第一應變計20中的敏感柵21的應變感測方向皆實質上平行於第一方向X。基於電阻的應變計(strain gauge)計算公式：△R=R×ε×GF，其中，△R為材料的電阻值變化量，R為材料的初始電阻值，GF為材料的應變係數（gauge factor），ε為量測點處的應變。當每一第一應變計20配置於觸控基板10上時，由於邊界11及邊界12對敏感柵21A所產生用以定位的作用力會使位於邊界11及邊界12上的敏感柵21A在響應外部按壓力道的應變εx大於其餘的敏感柵21B響應外部按壓力道的的應變εx，以致於隨著兩端的敏感柵21A的應變εx與其餘的敏感柵21B的應變εx的不同，而造成觸控基板10中兩端的敏感柵21A與其餘的敏感柵21B所感測的△R變化量不相同，具體而言，觸控基板10中兩端的敏感柵21A所感測的△R變化量將會大於其餘的敏感柵21B所感測的△R變化量。

因此，在本發明第一實施例中，利用將每一第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A的阻值係皆小於第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B的阻值，或者，利用將每一第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A的應變係數係皆小於第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B的應變係數，就能夠平衡不相同的第一應變計20之兩端的敏感柵21A的應變εx與其餘的敏感柵21B的應變εx所造成的影響，而使觸控基板10中每一敏感柵21所感測的△R變化量接近相同。

其中，敏感柵21A與敏感柵21B可以是金屬敏感柵或是非金屬敏感柵。此外，在其餘實施例中，只要能夠使觸控基板10中每一敏感柵21在滿足計算公式：△R=R×ε×GF後所感測的△R變化量接近相同的條件下，觸控基板10中每一敏感柵21A的阻值及應變係數可相同或不同，並且觸控基板10中每一敏感柵21B的阻值及應變係數可相同或不同。也就是說，本發明所述實施例係用於舉例說明，並不限制每一敏感柵21的材質或阻質等元件屬性。

舉例而言，各敏感柵包括至少一繞線圈，由於繞圈數愈多則阻值愈大，因而可經由使每一第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A的繞圈數係皆小於第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B的繞圈數，以致於使敏感柵21A的阻值小於其餘每一敏感柵21B的阻值。或者，由於繞線的截面積愈大則阻值愈小，因而可藉由使每一第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A之繞線的截面積係皆大於第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B之繞線的截面積，以致於使敏感柵21A的阻值小於其餘每一敏感柵21B的阻值。又或者，使每一第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A之材質的阻抗值係皆小於第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B之材質的阻抗值，以致於使敏感柵21A的阻值小於其餘每一敏感柵21B的阻值。

再者，可經由使每一第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A的應變係數係皆小於第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B的應變係數。舉例而言，第一應變計20中之敏感柵21B的材質具體可為摻雜不同金屬濃度的氧化銦錫 (ITO)。詳言之，當銀的濃度接近為零時，ITO的應變係數大約為“-1.5”至“-3.8”。但是，若將銀的濃度提升百分之十，則ITO的應變係數大約可接近為“4”。又，若將銀的濃度提升百分之二十，則ITO的應變係數可達到接近為“7”。

在一些實施例中，可經由使用不同的材質，以致使頭、尾二個敏感柵21A的應變係數係皆小於其餘每一敏感柵21B的應變係數。例如：在外部條件相同的情況下，銅(Copper)的應變係數為2.6，而白金/鉑(Platinum)的應變係數為6.1，半導體材質則依不同濃度其應變係數甚至可達100。基於前述，在能夠使觸控基板10中每一敏感柵21滿足計算公式：△R=R×ε×GF後所感測的△R變化量接近相同的條件下，本領域通常知識者應可藉由查閱各種元素的屬性來組成觸控基板10中的敏感柵21。

在一些實施例中，第一應變計20中的頭、尾二個敏感柵21A的材質具體可為鈦(Ti)，或者敏感柵21A的材質具體可為鋁(Al)，而第一應變計20中之其餘每一敏感柵21B的材質具體可為銅 (Copper)。然而，本發明不以此為限，本領域通常知識者應可知前述調整敏感柵的阻值或/及應變係數的目的是為平衡應變計之兩端的敏感柵的應變與其餘的敏感柵的應變不相同所造成的影響。

圖4為本發明第二實施例之觸控感測裝置200的上視結構示意圖。請參照圖4，第二實施例之觸控感測裝置200與第一實施例之觸控感測裝置100不同之處在於，觸控感測裝置200還包括：多個第二應變計30，每一第二應變計30平行於第二方向Y配置在觸控基板10中，每一第二應變計30包括有串接的多個敏感柵31。詳言之，每一第二應變計30的頭、尾兩端分別具有敏感柵31A，在兩敏感柵31A之間還串接多個敏感柵31B，第一應變計30是以位於兩端的敏感柵31A分別固定至觸控基板10的邊界13及邊界14而配置在觸控基板10中，以致於觸控基板10的邊界13及邊界14分別對於兩端的敏感柵31A產生使第一應變計30固定的作用力。

圖5為本發明第二實施例之第一應變計及第二應變計的每一敏感柵受相同外力按壓時模擬各敏感柵之應變的示意圖。請合併參照圖4及圖5，當觸控感測裝置200之第一應變計20及第二應變計30的敏感柵21及敏感柵31受相同外力按壓時，區塊50的敏感柵21A的應變εx大於其餘的敏感柵21B的應變εx，且區塊40的敏感柵31A的應變εy大於其餘的敏感柵31B的應變εy，以致於隨著位在區塊40及區塊50當中的應變εx/εy與觸控基板10中其餘部分的應變εx/εy不相同，而造成觸控基板10中區塊40及區塊50在響應相同外部按壓力道時所感測的△R變化量與其餘部分所感測的△R變化量不相同。

在此，由於利用將每一第二應變計30中的頭、尾二個敏感柵31A的阻值係皆小於第二應變計30中之其餘每一敏感柵31B的阻值，或者利用將每一第二應變計30中的頭、尾二個敏感柵31A的應變係數係皆小於第二應變計30中之其餘每一敏感柵31B的應變係數，而使觸控基板10中每一敏感柵31所感測的△R變化量接近相同的方式係與前述第一應變計20相同，在此不贅述。

本發明的觸控感測裝置是利用將應變計中的頭、尾二個敏感柵的阻值或/及應變係數設計為小於應變計中之其餘敏感柵，以平衡應變計之兩端的敏感柵的應變與其餘的敏感柵的應變不相同所造成的影響，因而當力道施加至觸控基板時，觸控基板中每一敏感柵所感測的△R變化量接近相同，藉此每一敏感柵能正確的反應施加於觸控基板上的力道而感測△R變化量。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，因此本發明的保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧觸控感測裝置
10‧‧‧觸控基板
11、12、13、14‧‧‧邊界
20‧‧‧第一應變計
30‧‧‧第二應變計
21、21A、21B、31、31A、31B‧‧‧敏感柵
40、50‧‧‧區塊
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
εx、εy‧‧‧應變

圖1為本發明第一實施例之觸控感測裝置的結構示意圖。 圖2為本發明第一實施例之觸控感測裝置的上視結構示意圖。 圖3為本發明第一實施例之第一應變計的每一敏感柵受相同外力按壓時模擬各敏感柵之應變的示意圖。 圖4為本發明第二實施例之觸控感測裝置的上視結構示意圖。 圖5為本發明第二實施例之第一應變計及第二應變計的每一敏感柵受相同外力按壓時模擬各敏感柵之應變的示意圖。

100‧‧‧觸控感測裝置

10‧‧‧觸控基板

11、12‧‧‧邊界

20‧‧‧第一應變計

21、21A、21B‧‧‧敏感柵

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

Claims (10)

1. 一種觸控感測裝置，包括：一觸控基板；多個第一應變計，每一第一應變計實質上沿一第一方向延伸配置在該觸控基板中，且該些第一應變計彼此實質上平行，每一第一應變計包括有串接的多個敏感柵，且每一第一應變計中的該些敏感柵的應變感測方向皆實質上平行於該第一方向，其中每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵的阻值係皆小於該第一應變計中之其餘每一敏感柵的阻值。
2. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中各敏感柵包括至少一線圈，每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵的線圈數係皆小於該第一應變計中之其餘每一敏感柵的線圈數。
3. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中各敏感柵包括至少一線圈，每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵之線圈的截面積係皆大於該第一應變計中之其餘每一敏感柵之線圈的截面積。
4. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵的應變係數係皆小於該第一應變計中之其餘每一敏感柵的應變係數。
5. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其更包括有：多個第二應變計，每一第二應變計實質上沿一第二方向延伸配置在該觸控基板中，且該些第二應變計彼此實質上平行，每一第二應變計包括有串接的多個敏感柵，且每一第二應變計中的該些敏感柵的應變感測方向皆實質上平行於該第二方向， 其中每一第二應變計中的頭、尾二個敏感柵的阻值係皆小於該第二應變計中之其餘每一敏感柵的阻值。
6. 如請求項5所述之觸控感測裝置，其中每一第二應變計中的頭、尾二個敏感柵的應變係數係皆小於該第二應變計中之其餘每一敏感柵的應變係數。
7. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其更包括有：多個第二應變計，每一第二應變計實質上沿一第二方向延伸配置在該觸控基板中，且該些第二應變計彼此實質上平行，每一第二應變計包括有串接的多個敏感柵，且每一第二應變計中的該些敏感柵的應變感測方向皆實質上平行於該第二方向，其中每一第二應變計中的頭、尾二個敏感柵的應變係數係皆小於該第二應變計中之其餘每一敏感柵的應變係數。
8. 如請求項5或7所述之觸控感測裝置，其中每一第二應變計中的各敏感柵包括至少一線圈，而頭、尾二個敏感柵的線圈數係皆小於該第二應變計中之其餘每一敏感柵的線圈數。
9. 如請求項5或7所述之觸控感測裝置，其中每一第二應變計中的各敏感柵包括至少一線圈，而頭、尾二個敏感柵之線圈的截面積係皆大於該第二應變計中之其餘每一敏感柵之線圈的截面積。
10. 一種觸控感測裝置，包括：一觸控基板；多個第一應變計，每一第一應變計實質上沿一第一方向延伸配置在該觸控基板中，且該些第一應變計彼此實質上平行，每一第一應變計包 括有串接的多個敏感柵，且每一第一應變計中的該些敏感柵的應變感測方向皆實質上平行於該第一方向，其中每一第一應變計中的頭、尾二個敏感柵的應變係數係皆小於該第一應變計中之其餘每一敏感柵的應變係數。