TWI780872B

TWI780872B - 具力感應功能之觸控板及提高其力感應度的方法

Info

Publication number: TWI780872B
Application number: TW110131319A
Authority: TW
Inventors: 黃國倫
Original assignee: 義隆電子股份有限公司
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2022-10-11
Also published as: TW202309722A; CN115718543A

Abstract

本發明為一種具力感應功能之觸控板，其中具有層疊設置的力感應層與遮蔽層，力感應層上設有多個力感應電極，遮蔽層上設有至少一導電片對應覆蓋於力感應電極，力感應電極與導電片接收相同相位的感應訊號，以降低力感應電極之對地基礎電容，則當物件施予觸控板下壓力時，力感應電極所感測到的電容感應量與對地基礎電容相比將有顯著變化量，以呈現出細微的力量變化，且由於對地基礎電容佔用觸控板之內部電容承載值較少，故可允許的力電容感應量相對較大，則也能呈現出較大的力量變化，因此，本發明無論在微小力量或較大力量上，都能提高力感應度。

Description

具力感應功能之觸控板及提高其力感應度的方法

本發明係關於一種觸控板，尤指一種具有力感應功能的觸控板。

隨著觸控板所提供的功能日漸增加，除了原有的觸控感應功能之外，許多觸控板也增加了力感應功能，其中觸控板具有觸控電極層及力感應層，力感應層上設有多個力感應電極，運作時給予力感應電極一激勵訊號，當物件於觸控板上操作時，該激勵訊號將使得力感應電極與對應的接地線路產生一對地基礎電容，藉由物件下壓時於各力感應電極所產生相對應的電容感應值與該對地基礎電容之間的差值，作為力感應的電容感應變化量，進而推算物件的下壓力。

然而，對地基礎電容具有一定大小的電容值，當物件下壓時，若因施力所產生的電容感應值與前述對地基礎電容之間的大小差距過大時，則較難呈現出細微施力的變化，故使得現有技術之觸控板在細微的施力變化之力感應度較難準確呈現。

再者，觸控板係具有其內部電容承載值（internal capacitance）的限制，亦即觸控板所能允許產生的電容感應值有一定的上限，雖然能夠透過升級零件的方式提高內部電容承載值，但相對也會增加製造成本，再加上在對地基礎電容具有一定大小之電容值，則所能允許的電容感應變化量也就有所限制，在產生較大電容感應變化量時，受限於上限值而可能無法準確呈現出實際的感應變化量，故使得現有技術之觸控板在較大施力之力感應度較難準確呈現。

有鑑於此，本發明係針對現有技術力感應度不足的缺點加以研究，以期提昇觸控板之力感應度。

為達到前述之發明目的，本發明所採用的技術手段為提供一種具力感應功能的觸控板，其包括：一支架；一力感應層，其設置於該可變形支架上，該力感應層設有多個力感應電極；一遮蔽層，設於該力感應層上，該遮蔽層上設有至少一導電片，所述導電片覆蓋於各所述力感應電極，所述導電片與所述力感應電極間為絕緣設置；一觸控感應層，其設置於該遮蔽層上；一保護層，其設置於該觸控感應層上；其中所述力感應電極接收一第一感應訊號用以產生力感應資訊，所述導電片接收一第二感應訊號，該第二感應訊號與該第一感應訊號為同相位之訊號。

另一方面，本發明亦提供一種提高觸控板之力感應度的方法，所述力感應電極接收一第一感應訊號用以產生力感應資訊，所述導電片接收一第二感應訊號，該第二感應訊號與該第一感應訊號為同相位之訊號。

本發明的優點在於，藉由覆蓋於力感應電極的導電片，並提供導電片和力感應電極同相位的訊號，減少力感應電極與導電片之間的電位差，以降低力感應電極之基礎電容，則可提昇物件接觸時所產生之力感應電容與基礎電容之間的變化量，以提高對細微下壓力的感應度，同時，也可增加內部電容承載值與對地基礎電容之間的差值，而允許較大力感應變化量的產生，因此，本發明係有效提高觸控板之力感應度。

以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。

請參閱圖1所示，本發明之觸控板包含有一支架10、一觸控感應組件20、一保護層30及一馬達40，該觸控感應組件20設於該支架10與該保護層30之間，該馬達40設置於該支架10之底面。

請參閱圖1及圖2所示，該觸控感應組件20包含一力感應層21、一遮蔽層22及一觸控感應層23，該遮蔽層22係設於該力感應層21與該觸控感應層23之間，該力感應層21係設置於該支架10上，該保護層30係設置於該觸控感應層23上。在一實施例中，該支架10與該觸控感應組件20之間設有一絕緣件11，使該觸控感應組件20與該支架10相互絕緣。在一實施例中，該觸控板係埋設於一殼座50中，該殼座50之表面間多個間隔單元51，各該間隔單元51係抵頂於該支架10之外周緣，藉此維持該支架10之外周緣與該殼座50上表面之間的相對距離。

請參閱圖2及圖3所示，該力感應層21上設置有多個力感應電極211，在一實施例中，所述力感應電極211分別設置於該力感應層21之四個角落。所述力感應電極211與設置於該力感應層21上的其餘電路之間透過線路形成電連接。

請參閱圖2至圖4A所示，該遮蔽層22設於該力感應層21上，其具有多個導電片221及屏蔽電路220，各所述導電片221分別對應覆蓋其中一所述力感應電極211，所述導電片221與所述力感應電極211之間為絕緣設置。在一實施例中，所述導電片221的數量等於所述力感應電極211的數量。在一實施例中，所述導電片221為導電材料所佈滿之片體，例如銅片、銀片或金箔。在一實施例中，各所述導電片221係由數條縱橫交錯的導電線222及多個網孔223所組成，所述網孔223佔該導電片221之面積為50％以下。所述屏蔽電路220與所述導電片221之間為絕緣設置，所述屏蔽電路220用以接地或連接固定電位，並介於該觸控感應層23與該力感應層21之間，且分別與該觸控感應層23與該力感應層21為絕緣設置，用以避免該觸控感應層23與該力感應層21相互干擾。

請參閱圖2所示，該觸控感應層23設於該遮蔽層22上，並包含有一驅動電極層231及一感測電極層232，透過給予該驅動電極層231一驅動訊號，並經由該感測電極層232接收電容感測訊號，藉此判斷與該保護層30接觸之物件在該觸控板上的相對位置。

請參閱圖2、圖3及圖5所示，在本發明之觸控板運作時，係經由該觸控板之一感測電路提供一第一感應訊號S ₁₁給所述力感應電極211以作為激勵訊號，並接收所述力感應電極211所耦合之感應訊號。當物件接觸該保護層30且施予下壓力時，由於該支架10的中央部位會受下壓力而下沉，但該支架10的外周緣會因該間隔單元51的支撐而不隨之下沉，使得該力感應層21與該支架10的外周緣之間的距離會因此縮短，此時所述力感應電極211所產生的電容感應值與一對地基礎電容之間的差值變化係可用來作為力感應的電容感應變化量，以此推算該物件的下壓力。同時，該感測電路亦提供一第二感應訊號S ₂₁給所述導電片221，其中該第一感應訊號S ₁₁與該第二感應訊號S ₂₁為同相位之訊號，因此降低所述力感應電極211初始狀態之對地基礎電容，在對地基礎電容被降低的情形下，當該力感應電極211所產生的電容感應值與該對地基礎電容相比時，若作為分母之對地基礎電容的數值降低，即使作為分子之力感應電極211所產生的電容感應值的變化量相同，其二者間之相對比值也可明顯提升，使得該力感應電極211更容易對細微的外部施力有所反應，增加力感應靈敏度。另外，在該對地基礎電容降低的情形下，該對地基礎電容所佔用該觸控板之內部電容承載值也因而降低，如此該觸控板則有更多餘裕的內部電容承載值可以承載因外力變化而產生的電容變化量。進一步而言，當所述導電片221具有網孔223時，所述網孔223佔據的面積越大，則降低該對地基礎電容的量越小，亦即若所述網孔223越少，則該對地基礎電容被降低越多，使用者可藉由調整所述網孔223相對於該導電片221的比例來決定該對地基礎電容。

另外，除了該第一感應訊號S ₁₁與該第二感應訊號S ₂₁為同相位訊號之外，可進一步界定該第一感應訊號S ₁₁與該第二感應訊號S ₂₁之振幅比值可為1至2。在一實施例中（如圖5所示），該第一感應訊號S ₁₁與該第二感應訊號S ₂₁之振幅為完全相同；在另一實施例中（如圖6所示），該第一感應訊號S ₁₂與該第二感應訊號S ₂₂之振幅比值為2。在一實施例中，該第一感應訊號S ₁₁與該第二感應訊號S ₂₁具有相同週期。

綜上所述，由於對地基礎電容是用來與所感測到的電容感應值相互比較的基礎值，故對地基礎電容若越小，則能讓所感測到的電容感應值與其相比後更容易的呈現出兩者間之差異而反映出力的細微變化量。再者，當對地基礎電容較小時，對地基礎電容佔用該觸控板之內部電容承載值的比例較小，使得其餘容量得以容許更大的電容感應變化量出現，以提供較大的力感應範圍。因此，本發明之觸控板係能有效在細微力量的識別以及較大施力的量測容許度均有明顯的改善。

請參閱圖4B所示，在另一實施例中，該遮蔽層22A具有一導電片221A，該導電片221A佈設於該遮蔽層22A之大部分區域，並對應覆蓋所述力感應電極211且對應於所述觸控感應層23。該觸控感應層23與該力感應層21係分時運作，而該遮蔽層22A係對應分時提供遮蔽效果。當該觸控感應層23運作而進行觸控感測時，該遮蔽層22A之導電片221A接地或連接固定電位，以避免該觸控感應層23與該力感應層21相互干擾；當該力感應層21運作而進行力感測時，該遮蔽層22A之導電片221A接收該第二感應訊號S ₂₁，即為與所述力感應電極211所接收之第一感應訊號S ₁₁為同相位之訊號，進而達到前述之改善力感應度之效果。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而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，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:支架 11:絕緣件 20:觸控感應組件 21:力感應層 211:力感應電極 22、22A:遮蔽層 220:屏蔽電路 221、221A:導電片 222:導電線 223:網格 23:觸控感應層 231:驅動電極層 232:感測電極層 30:保護層 40:馬達 50:殼座 51:間隔單元 S ₁₁、S ₁₂:第一感應訊號 S ₂₁、S ₂₂:第二感應訊號

圖1為本發明之觸控板的側視剖面示意圖；圖2為本發明之觸控感應組件之立體分解圖；圖3為本發明之觸控感應組件之側視剖面示意圖；圖4A為本發明之遮蔽層的俯視圖；圖4B為本發明之遮蔽層的另一實施例之俯視圖；圖5為本發明之第一及第二感應訊號的波形圖；圖6為本發明另一實施例之第一及第二感應訊號的波形圖。

20:觸控感應組件

21:力感應層

211:力感應電極

22:遮蔽層

220:屏蔽電路

221:導電片

23:觸控感應層

231:驅動電極層

232:感測電極層

Claims

一種具力感應功能的觸控板，其包括：一支架；一力感應層，其設置於該支架上，該力感應層設有多個力感應電極；一遮蔽層，設於該力感應層上，該遮蔽層上設有至少一導電片，所述導電片覆蓋於各所述力感應電極之一側，且所述導電片與所述力感應電極之間為絕緣設置；一觸控感應層，其設置於該遮蔽層上；及一保護層，其設置於該觸控感應層上；其中所述力感應電極係接收一第一感應訊號用以進行力感測，所述導電片係接收一第二感應訊號，且該第二感應訊號與該第一感應訊號為同相位之訊號。
如請求項1所述之具力感應功能的觸控板，其中該第二感應訊號與該第一感應訊號具有相同週期。
如請求項1所述之具力感應功能的觸控板，其中各所述導電片具有多個網孔。
如請求項3所述之具力感應功能的觸控板，其中各所述導電片之網孔佔其面積為50％以下。
如請求項1至4中任一項所述之具力感應功能的觸控板，其中所述導電片為銅片、銀片或金箔。
如請求項1至4中任一項所述之具力感應功能的觸控板，其中該第一感應訊號之振幅與該第二感應訊號之振幅比值為1至2。
如請求項1至4中任一項所述之具力感應功能的觸控板，其中所述力感應電極分別設置於該力感應層之四個角落，所述導電片之數量對應於所述力感應電極之數量，且各所述導電片分別對位設置於各所述力感應電極之一側。
如請求項7所述之具力感應功能的觸控板，其中該遮蔽層包含有一屏蔽電路，該屏蔽電路與所述導電片呈絕緣設置，所述屏蔽電路接地或連接固定電位，該屏蔽電路介於該力感應層與該觸控感應層之間，且與該觸控感應層與該力感應層為絕緣設置。
如請求項1至4中任一項所述之具力感應功能的觸控板，其中所述導電片佈設於該遮蔽層之大部分區域，並對應覆蓋所述力感應電極且對應於所述觸控感應層。
一種提高觸控板之力感應度的方法，其中該觸控板具有多個力感應電極及至少一導電片，所述導電片覆蓋於各所述力感應電極之一側，該方法係包含：提供一第一感應訊號給所述力感應電極以進行力感測；及提供一第二感應訊號給所述導電片，其中該第二感應訊號與該第一感應訊號為同相位之訊號。
如請求項10所述之提高觸控板之力感應度的方法，其中該第一感應訊號與該第二感應訊號具有相同週期。
如請求項10或11所述之提高觸控板之力感應度的方法，其中該第一感應訊號之振幅與該第二感應訊號之振幅比值為1至2。