TWI675320B - 球形觸控裝置及曲面觸控裝置 - Google Patents

球形觸控裝置及曲面觸控裝置 Download PDF

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Abstract

一種球形觸控裝置，包括：一球形外殼，所述球形外殼為中空結構，所述球形外殼包括位於其相對兩側的內表面及外表面；至少一觸控感測層，所述觸控感測層貼附於所述球形外殼的內表面，所述觸控感測層包括一核心部以及一觸控部，所述觸控部由所述核心部向外延伸形成，所述觸控部包含多個子觸控部，每個所述子觸控部的面積大於所述核心部的面積。本發明還涉及一種曲面觸控裝置。

Description

球形觸控裝置及曲面觸控裝置
本發明涉及觸控技術領域，涉及曲面觸控裝置，尤其涉及球形觸控裝置。
近年來，隨著技術的進步，觸控模組的用途已越來越廣，從常見的提款機、智慧型手機、平板電腦、到工業用的觸控電腦等等。然，目前市場上主流的觸控模組多為直板型，另有少數觸控模組的曲面為僅邊緣具有一定曲率的2.5D結構，擁有大曲率曲面(如球形曲面或橢球形曲面)的觸控模組較為少見。
習知技術中，對於大曲率曲面的觸控模組的記載較少，涉及其具體結構、製作方法的技術還有待完善。具體地，球形曲面的預期應用範圍廣泛，且球形曲面的應用場景與傳統的直板型存在一定差異，設計一種應用廣泛、製作方便且成本低廉的球形觸控裝置是本領域技術人員需要解決的技術問題。
一種球形觸控裝置，包括：一球形外殼，所述球形外殼為中空結構，所述球形外殼包括位於其相對兩側的內表面及外表面； 至少一觸控感測層，所述觸控感測層貼附於所述球形外殼的內表面，所述觸控感測層包括一核心部以及一觸控部，所述觸控部由所述核心部向外延伸形成，所述觸控部包含多個子觸控部，每個所述子觸控部的面積大於所述核心部的面積。
一種曲面觸控裝置，包括：一曲面外殼，所述曲面外殼包括位於其相對兩側的內表面及外表面；至少一觸控感測層，所述觸控感測層貼附於所述曲面外殼的內表面，所述觸控感測層包括一核心部以及一觸控部，所述觸控部由所述核心部向外延伸形成，所述觸控部包含多個子觸控部，每個所述子觸控部的面積大於所述核心部的面積。
本發明的球形觸控裝置及曲面觸控裝置，藉由在透明或半透明的中空球形外殼的內表面設置具有多個條狀的子觸控部的觸控感測層，使得該球形觸控裝置具備應用廣泛的結構。
10、20、30、40‧‧‧球形觸控裝置
11、21、31、41‧‧‧球形外殼
111、211、311、411‧‧‧上半球
112、212、312、412‧‧‧下半球
12、22、32、42‧‧‧觸控感測層
120、220、320、420‧‧‧觸控部
121、221‧‧‧第一子觸控部
122、222‧‧‧第二子觸控部
123、223‧‧‧第三子觸控部
124、224‧‧‧第四子觸控部
325‧‧‧延伸區域
129、229、329、429‧‧‧核心部
13、23、33、43‧‧‧處理單元
圖1為本發明第一實施例的球形觸控裝置的立體示意圖。
圖2為本發明第一實施例的球形觸控裝置的觸控感測層的平面示意圖。
圖3為本發明第二實施例的球形觸控裝置的立體示意圖。
圖4為本發明第二實施例的球形觸控裝置的觸控感測層的平面示意圖。
圖5為本發明第三實施例的球形觸控裝置的立體示意圖。
圖6為本發明第三實施例的球形觸控裝置的觸控感測層的平面示意圖。
圖7為本發明第四實施例的球形觸控裝置的立體示意圖。
圖8為本發明第四實施例的球形觸控裝置的觸控感測層的平面示意圖。
附圖中示出了本發明的實施例，本發明可以藉由多種不同形式實現，而並不應解釋為僅局限於這裡所闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使本發明更為全面和完整的公開，並使本領域的技術人員更充分地瞭解本發明的範圍。
下面參照附圖，對本發明的具體實施方式作進一步的詳細描述。
第一實施例
如圖1所示，是本發明的第一實施例的球形觸控裝置10的立體示意圖。球形觸控裝置10包括一球形外殼11以及至少一觸控感測層12，球形外殼11為中空結構，球形外殼11包括位於其殼體相對兩側的內表面及外表面，觸控感測層12為具備觸控感測功能的層狀結構，觸控感測層12貼附於球形外殼11的內表面，觸控感測層12可藉由透明的黏膠黏附於球形外殼11的內表面，如光學膠(Optical Adhesive，OCA)。
球形外殼11為透明或半透明材料，於一實施例中，球形外殼11的材料可以為有機物，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)以及環 狀烯烴共聚物(Cyclo-olefin polymer，COP)；球形外殼11的材料亦可以為無機物，如二氧化矽(SiO2)。
球形外殼11包括上半球111及下半球112，上半球111及下半球112結構相同且對稱分佈，上半球111以及下半球112扣合以形成球形外殼11。將球形外殼11分為相互扣合的上半球111以及下半球112可使球形外殼11製作更為方便，為球形外殼11與其他元件之間的裝配提供足夠的操作空間。
觸控感測層12具備觸控感測功能，可對球形外殼11表面的觸控進行感測。觸控感測層12可以為軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，該軟性電路板可藉由其表面的電路對觸摸進行感測，觸控感測層12還可以為其他具備觸摸感測功能的結構，這些結構應至少包含用於感測觸摸的導電材料，如氧化銦錫(INDIUM TIN OXIDE，ITO)或者金屬網格(Metal Mesh)。
如圖2所示，為本發明第一實施例的球形觸控裝置10的觸控感測層12的平面示意圖。於一實施例中，觸控感測層12包括一核心部129以及觸控部120，觸控部120包括多個子觸控部，每個子觸控部可為條狀。觸控部120由核心部129向遠離核心部129的方向間隔延伸形成，觸控感測層12延伸並貼附於球形外殼11內表面的特定區域，每個子觸控部的面積均大於核心部129的面積。
於一實施例中，核心部129大致為一矩形區域，由矩形的核心部129的四個角延伸出觸控部120，觸控部120的多個子觸控部為結構相同的第一子觸控部121、第二子觸控部122、第三子觸控部123以及第四子觸控部124，各子觸控部之間相互不接觸，子觸控部由多段扇環兩兩相鄰拼接而成，每段所述扇環的底圓直徑大於0.2毫米。
第一子觸控部121以及第二子觸控部122同時位於上半球111與下半球112的其中一個上，第三子觸控部123以及第四子觸控部124同時位於上半球111與下半球112的另一個上。第一子觸控部121以及第二子觸控部122遠離核心 部129的一端相鄰但不接觸，第三子觸控部123以及第四子觸控部124遠離核心部129的一端相鄰但不接觸。
於一實施例中，第一子觸控部121及第二子觸控部122與第三子觸控部123以及第四子觸控部124對稱設置；在其他實施例中，觸控部120可依據具體需要調整為其他合理的佈局。當觸控部120以及核心部129平鋪位於同一平面內時，於一實施方式中，觸控部120與核心部129之間大體構成一“8”形狀。
如圖1所示，核心部129對應上半球111與下半球112的交界處設置，核心部129覆蓋上半球111及下半球112扣合處交界線的至少一段，觸控部120的半數子觸控部設置於上半球111的內表面，觸控部120的另半數子觸控部設置於下半球112的內表面。於一實施例中，第一子觸控部121以及第二子觸控部122設置於上半球111上，第三子觸控部123以及第四子觸控部124設置於下半球112上，觸控部120由核心部129開始向上半球111或下半球112延伸，並最終延伸至上半球111與下半球112背離核心部129一側的扣合處。
球形觸控裝置10還包括一處理單元13，處理單元13貼附於核心部129遠離球形外殼11的一側表面並與核心部129電性連接。觸控部120所感測的電信號傳導至核心部129並藉由核心部129傳導至處理單元13，處理單元13可對觸控部120的電信號進行分析。
當球形外殼11被握持或觸摸時，觸控部120被觸摸而引起電信號變化，處理單元13藉由對觸控部120發生變化的電信號進行分析以判斷觸摸的位置或者握持的方式，並據此提供不同的回饋方案。
本發明的球形觸控裝置10，藉由在透明或半透明的中空球形外殼11的內表面設置具有觸控部120的觸控感測層12，使得該球形觸控裝置10具備簡單有效的結構以降低成本，更使其製作方便及應用廣泛。
第二實施例
如圖3所示，是本發明的第二實施例的球形觸控裝置20的立體示意圖。球形觸控裝置20包括一球形外殼21以及至少一觸控感測層22，球形外殼21為中空結構，球形外殼21包括位於其殼體相對兩側的內表面及外表面，觸控感測層22為具備觸控感測功能的層狀結構，觸控感測層22貼附於球形外殼21的內表面，觸控感測層22可藉由透明的黏膠黏附於球形外殼21的內表面，如光學膠(optical adhesive，OCA)。
球形外殼21為透明或半透明材料，於一實施例中，球形外殼21的材料可以為有機物，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)以及環狀烯烴共聚物(Cyclo-olefin polymer，COP)；球形外殼21的材料亦可以為無機物，如二氧化矽(SiO2)。
球形外殼21包括上半球211及下半球212，上半球211及下半球212結構相同且對稱分佈，上半球211以及下半球212扣合以形成球形外殼21。將球形外殼21分為相互扣合的上半球211以及下半球212可使球形外殼21與其他元件之間的裝配提供足夠的操作空間。
觸控感測層22具備觸控感測功能，可對球形外殼21表面的觸控進行感測。觸控感測層22可以為軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，該軟性電路板可藉由其表面的電路對觸摸進行感測，觸控感測層22還可以為其他具備觸摸感測功能的結構，這些結構應至少包含用於感測觸摸的導電材料，如氧化銦錫(INDIUM TIN OXIDE，ITO)或者金屬網格(Metal Mesh)。
如圖4所示，為本發明第二實施例的球形觸控裝置20的觸控感測層22的平面示意圖。於一實施例中，觸控感測層22包括一核心部129以及觸控部220，觸控部220包括多個子觸控部，每個子觸控部可為條狀，觸控部220由核心 部229向遠離核心部229的方向間隔延伸形成，觸控感測層22延伸並貼附於球形外殼21內表面的特定區域，每個子觸控部的面積均大於核心部229的面積。
於一實施例中，核心部229大致為一矩形區域，由矩形的核心部229的四個角延伸出觸控部220，觸控部220的多個子觸控部為結構相同的第一子觸控部221、第二子觸控部222、第三子觸控部223以及第四子觸控部224，各子觸控部之間相互不接觸，子觸控部為呈矩形的條狀結構，每個子觸控部的長邊的長度大於或等於子觸控部的短邊的長度的四倍。
第一子觸控部221以及第二子觸控部222同時位於上半球211與下半球212的其中一個上，第三子觸控部223以及第四子觸控部224同時位於上半球211與下半球212的另一個上。於一實施例中，第一子觸控部221及第二子觸控部222與第三子觸控部223以及第四子觸控部224對稱設置，相鄰兩個子觸控部之間的夾角相同；在其他實施例中，觸控部220可依據具體需要調整為其他合理的佈局。當觸控部220以及核心部229平鋪位於同一平面內時，於一實施方式中，觸控部220與核心部229之間大體構成一“X”形狀。
如圖3所示，核心部229對應上半球211與下半球212的交界處設置，核心部229覆蓋上半球211及下半球212扣合處交界線的至少一段，觸控部220中的半數子觸控部設置於上半球211的內表面，觸控部220的另半數子觸控部設置於下半球212的內表面。於一實施例中，第一子觸控部221以及第二子觸控部222設置於上半球211上，第三子觸控部223以及第四子觸控部224設置於下半球212上。觸控部220由核心部229開始向上半球211或下半球212延伸，並最終延伸至上半球211與下半球212背離核心部229一側的扣合處。
球形觸控裝置20還包括一處理單元23，處理單元23貼附於核心部229遠離球形外殼21的一側表面並與核心部229電性連接。觸控部220所感測的電 信號傳導至核心部229並藉由核心部229傳導至處理單元23，處理單元23可對觸控部220的電信號進行分析。
當球形外殼21被握持或觸摸時，觸控部220被觸摸而引起電信號變化，處理單元23藉由對觸控部220發生變化的電信號進行分析以判斷觸摸的位置或者握持的方式，並據此提供不同的回饋方案。
第三實施例
如圖5所示，是本發明的第三實施例的球形觸控裝置30的立體示意圖。球形觸控裝置30包括一球形外殼31以及至少一觸控感測層32，球形外殼31為中空結構，球形外殼31包括位於其殼體相對兩側的內表面及外表面，觸控感測層32為具備觸控感測功能的層狀結構，觸控感測層32貼附於球形外殼31的內表面，觸控感測層32可藉由透明的黏膠黏附於球形外殼31的內表面，如光學膠(optical adhesive，OCA)。
球形外殼31為透明或半透明材料，於一實施例中，球形外殼31的材料可以為有機物，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)以及環狀烯烴共聚物(Cyclo-olefin polymer，COP)；球形外殼31的材料亦可以為無機物，如二氧化矽(SiO2)。
球形外殼31包括上半球311及下半球312，上半球311及下半球312結構相同且對稱分佈，上半球311以及下半球312扣合以形成球形外殼31。將球形外殼31分為相互扣合的上半球311以及下半球312可使球形外殼31製作更為方便，為球形外殼31與其他元件之間的裝配提供足夠的操作空間。
觸控感測層32具備觸控感測功能，可對球形外殼31表面的觸控進行感測。觸控感測層32可以為軟性電路板(Flexible Printed Circuir，FPC)，該 軟性電路板可藉由其表面的電路對觸摸進行感測，觸控感測層32還可以為其他具備觸摸感測功能的結構，這些結構應至少包含用於感測觸摸的導電材料，如氧化銦錫(INDIUM TIN OXIDE，ITO)或者金屬網格(Metal Mesh)。
如圖6所示，為本發明第三實施例的球形觸控裝置30的觸控感測層32的平面示意圖。於一實施例中，觸控感測層32包括一核心部329以及觸控部320，觸控部320包括多個子觸控部，每個子觸控部的主體可為條狀，觸控部320由核心部329向遠離核心部329的方向間隔延伸形成，觸控感測層32延伸並貼附於球形外殼31內表面的特定區域，每個子觸控部的面積均大於核心部329的面積。
於一實施例中，核心部329大致為一圓形區域，由圓形的核心部329延伸出觸控部320，觸控部320包括八個子觸控部，每個子觸控部具有相同的結構。每個子觸控部的主體為呈矩形的條狀結構，每個子觸控部遠離核心部329的一端還設置有一個三角形的延伸區域325，每個子觸控部的長邊的長度大於或等於子觸控部的短邊的長度的四倍。當觸控部320以及核心部329平鋪位於同一平面內時，於一實施例中，觸控部320與核心部329之間大體構成一“米”字形狀，多個子觸控部相對於核心部329呈中心對稱，每相鄰兩子觸控部之間的夾角相同。
如圖5所示，於一實施例中，核心部329對應上半球311與下半球312的交界處設置，核心部329覆蓋上半球311及下半球312扣合的處交界線的至少一段，觸控部320的半數子觸控部設置於上半球311的內表面，觸控部320的另半數子觸控部設置於下半球312的內表面。觸控部320由核心部329開始向上半球311或下半球312延伸，並最終延伸至上半球311與下半球312背離核心部329一側的扣合處，且多個延伸區域325在該扣合處兩兩相鄰且順次拼接。
球形觸控裝置30還包括一處理單元33，處理單元33貼附於核心部329遠離球形外殼31的一側表面並與核心部329電性連接。觸控部320所感測的電信號傳導至核心部329並藉由核心部329傳導至處理單元33，處理單元33可對觸控部320的電信號進行分析。
當球形外殼31被握持或觸摸時，觸控部320被觸摸而引起電信號變化，處理單元33藉由對觸控部320發生變化的電信號進行分析以判斷觸摸的位置或者握持的方式，並據此提供不同的回饋方案。
第四實施例
如圖7所示，是本發明的第四實施例的球形觸控裝置40的立體示意圖。球形觸控裝置40包括一球形外殼41以及至少一觸控感測層42，球形外殼41為中空結構，球形外殼41包括位於其殼體相對兩側的內表面及外表面，觸控感測層42為具備觸控感測功能的層狀結構，觸控感測層42貼附於球形外殼41的內表面，觸控感測層42可藉由透明的黏膠黏附於球形外殼41的內表面，如光學膠(optical adhesive，OCA)。
球形外殼41為透明或半透明材料，於一實施例中，球形外殼41的材料可以為有機物，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)以及環狀烯烴共聚物(Cyclo-olefin polymer，COP)；球形外殼41的材料亦可以為無機物，如二氧化矽(SiO2)。
球形外殼41包括上半球411及下半球412，上半球411及下半球412結構相同且對稱分佈，上半球411以及下半球412扣合以形成球形外殼41。將球形外殼41分為相互扣合的上半球411以及下半球412可使球形外殼41製作更為方便，為球形外殼41與其他元件之間的裝配提供足夠的操作空間。
觸控感測層42具備觸控感測功能，可對球形外殼41表面的觸控進行感測。觸控感測層42可以為軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，該軟性電路板可藉由其表面的電路對觸摸進行感測，觸控感測層42還可以為其他具備觸摸感測功能的結構，這些結構應至少包含用於感測觸摸的導電材料，如氧化銦錫(INDIUM TIN OXIDE，ITO)或者金屬網格(Metal Mesh)。
如圖8所示，為本發明第四實施例的球形觸控裝置40的觸控感測層42的平面示意圖。於一實施例中，觸控感測層42包括一核心部429以及觸控部420，觸控部420包括多個子觸控部，每個子觸控部的主體可為條狀，觸控部420由核心部429向遠離核心部229的方向間隔延伸形成，觸控感測層42延伸並貼附於球形外殼41內表面的特定區域，每個子觸控部的面積均大於核心部429的面積。
於一實施例中，核心部429大致為一圓形區域，由圓形的核心部429延伸出觸控部420，觸控部420包括八個子觸控部，每個子觸控部具有相同的結構。每個子觸控部為呈矩形的條狀結構，每個子觸控部的長邊的長度大於或等於子觸控部的短邊的長度的四倍。
如圖7所示，於一實施例中，球形觸控裝置40包括兩個結構相同的觸控感測層42，兩個觸控感測層42分別位於上半球411和下半球412的內表面，兩個觸控感測層42的核心部429及子觸控部420關於球形觸控裝置40的球心對稱。在其他實施例中，分別位於上半球411和下半球412上的兩個觸控感測層42可具備不同的結構，觸控部420亦可依據具體需要調整為其他合理的佈局。
球形觸控裝置40還包括一處理單元43，於一實施例中，處理單元43位於球形觸控裝置40內的中空區域中，處理單元43大致位於球形外殼41的球心處，處理單元43藉由導線與核心部429電性連接。觸控部420所感測的電信號 傳導至核心部429並藉由核心部429傳導至處理單元43，處理單元43可對觸控部420的電信號進行分析。
當球形外殼41被握持或觸摸時，觸控部420被觸摸而引起電信號變化，處理單元43藉由對觸控部420發生變化的電信號進行分析以判斷觸摸的位置或者握持的方式，並據此提供不同的回饋方案。
本發明的球形觸控裝置40，藉由在透明或半透明的中空球形外殼41的內表面設置具有觸控部420的觸控感測層42，使得該球形觸控裝置40具備簡單有效的結構以降低成本，更使其製作方便及應用廣泛。
可以理解，雖然上述實施例以球形觸控裝置為例進行介紹，然並非限定本發明僅能用於球形觸控裝置，本發明還可應用於其他曲面觸控裝置，例如橄欖形觸控裝置等。所述曲面觸控裝置包括一曲面外殼，所述一曲面外殼，所述曲面外殼包括位於其相對兩側的內表面及外表面；以及至少一觸控感測層，所述觸控感測層貼附於所述曲面外殼的內表面，所述觸控感測層包括一核心部以及多個條狀的子觸控部，所述多個子觸控部由所述核心部向外延伸形成，每個所述子觸控部的面積大於所述核心部的面積。所述曲面裝置中的觸控感測層可以為實施例一至實施例四中的任何一種觸控感測層。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

Claims (7)

  1. 一種球形觸控裝置，其改良在於，包括：一球形外殼，所述球形外殼為中空結構，所述球形外殼包括位於其相對兩側的內表面及外表面，所述球形外殼包括結構相同且對稱分佈的上半球及下半球，所述上半球及所述下半球扣合以形成所述球形外殼；至少一觸控感測層，所述觸控感測層貼附於所述球形外殼的內表面，所述觸控感測層包括一核心部以及一觸控部，所述觸控部由所述核心部向遠離所述核心部的方向間隔延伸形成，所述觸控部包含多個子觸控部，每個所述子觸控部的面積大於所述核心部的面積，所述核心部覆蓋所述上半球及所述下半球的交界線的至少部分，所述觸控部的半數子觸控部設置於所述內表面對應所述上半球的區域，所述觸控部的另半數子觸控部設置於所述內表面對應所述下半球的區域。
  2. 如請求項1所述的球形觸控裝置，其中：每個所述子觸控部由多段扇環兩兩相鄰拼接而成，同時位於所述上半球或者所述下半球上的子觸控部中，相鄰兩子觸控部遠離所述核心部的一端相鄰但不接觸。
  3. 如請求項1所述的球形觸控裝置，其中：每個所述子觸控部為呈矩形結構，所述子觸控部的長邊的長度大於或等於所述子觸控部的短邊的長度的四倍。
  4. 如請求項3所述的球形觸控裝置，其中：相鄰所述子觸控部之間的夾角相同，每個所述子觸控部遠離所述核心部的一端延伸至所述球形外殼上與所述核心部相對於球心對稱的區域。
  5. 如請求項4所述的球形觸控裝置，其中：每個所述子觸控部遠離所述核心部的一端上還設置有一三角形的延伸區域，所述多個延伸區域兩兩相鄰且順次拼接。
  6. 如請求項1所述的球形觸控裝置，其中：所述球形觸控裝置包括兩個觸控感測層，兩個所述觸控感測層分別位於所述上半球和所述下半球。
  7. 如請求項1所述的球形觸控裝置，其中：所述球形觸控裝置還包括一處理單元，所述處理單元與所述核心部電性連接，所述處理單元貼附於所述觸控感測層一側或位於所述球形觸控裝置內的其他區域中。
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