TWM483479U - 具有生理訊號量測功能的觸控面板 - Google Patents
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
本創作為一種具有生理訊號量測功能的觸控面板，尤其是指一種以電容式耦合原理偵測生理訊號的觸控面板。
傳統的接觸式生醫感測器，例如圖7所示的心電圖量測儀器，包含一監測主機、導線、電極貼片等各元件。儀器在擷取訊號方面，傳統是使用材質為氯化銀(Ag-AgCl)的電極，或是電極貼片等類型的量測工具與人體接觸，它們都有共通的特點，即需要導電膠做電極與人體之間的媒介，利用導電膠正負離子的移動，進而傳導生理訊號。但由於導電膠為化學物質，容易導致皮膚過敏、發炎，甚至在安全措施不足的情況下，因為電路發生短路的情形，會對人體產生電擊或觸電的危險性，所以近期非接觸式生醫感測器的研究越來越多，且此類生醫感測器的另一缺點是體積不小，並不利於使用者攜帶佩置。
雖然亦有體積相對輕巧的腕攜式生理訊號量測裝置，但這類型的可攜裝置是專門針對生理訊號量測而設計，使用者必需特地購買此裝置，故價格相對昂貴，難以吸引消費者使用。
有鑑於現有生醫感測器採用接觸式電極與人體直接接觸，導電膠容易對人體造成不良影響，而可攜式的專業生理訊號量測裝置其價格相對昂貴且必須獨立購買，本創作之主要目的是提供一種具生理訊號量測功能的觸控面板，讓使用者在不需額外添購專業裝置的前提下，以既有觸控介面進行非接觸式的量測方式，測量自己的生理訊號。
為達成前述目的，本創作具有生理訊號量測功能的觸控面板包含有：
一觸控板，包含：一基板，其上表面區分為一可視區及環繞該可視區的一非可視區；一觸控感應層，設置在該基板之上表面，該觸控感應層包含複數個感應電極及信號導線；及一保護層，係為絕緣且覆蓋在該基板及該觸控感應層的表面；
一軟性電路板，係電性連接該觸控感應層，該軟性電路板上具有一生理訊號量測電路；及
兩電容式電極，係設置在該觸控板對應該非可視區的位置，並電性連接該軟性電路板上的生理訊號量測電路。
藉此，當本創作的觸控面板結合在電子裝置（如智慧型手機）作為一觸控輸入介面使用時，除了可以提供既有的觸控操作功能，還能提供生理訊號量測功能，使用者不必單獨添購一專門量測生理訊號的裝置，便可在該觸控面板上進行操作，將兩手的手指分別放置在電容式電極的位置上方，可利用該電容式電極偵測出個人的生理訊號，該生理訊號傳送到該軟性電路板上的生理訊號處理電路進行分析後，可產生代表該生理訊號的參考資訊，該參考資訊可傳送該電子裝置本身的顯示介面上呈現，以供使用者瀏覽參考。
請參考圖1所示，為本創作中一電容式電極的等效示意圖，電容的特性主要就是能讓交流訊號通過，以達到耦合訊號的功能。一電容性電極包含兩個由導電材料組成的電極層及一介於中間的絕緣層。實際製作時，可預先形成一第一電極層1，再於該第一電極層1上方形成一絕緣層2，當手指3觸控在絕緣層2時，使用者的手指3成為一第二電極層，此架構形成一個等效的電容器。其中，該絕緣層2代表的是電容器中間的介電材料層，所以此等效電容器的容抗可根據該絕緣層2所選用的材質、厚度而加以調整。又絕緣層2的上下兩端形成電位差而產生一生理電訊號，該生理電訊號可向外傳遞以對其進行分析。
參考圖2A、圖2B所示的本創作第一較佳實施例，包含有：一觸控板10、觸控感應層12保護層13一軟性電路板(FPC)20及兩電容式電極30。
該觸控板10包含一基板11、一觸控感應層12、一保護層13，該基板11為一玻璃基板，其中央區域定義為一可視區，在該可視區域的周圍係為一非可視區，因為該非可視區通常塗佈有黑色油墨(BM)或其它具遮蔽效果的塗料，又稱為黑色油墨區。該觸控感應層12係形成在該基板11的上表面並位在可視區內，其中，該觸控感應層12包含有複數個感應電極及連接該等感應電極的信號導線，構成該感應電極與信號導線的材料一般可選用透明材料(ITO)，該信號導線主要分佈在該非可視區的範圍內。該保護層(cover lens)13貼附在該基板11的上表面，以保護該觸控感應層12，該保護層13可利用光學膠14與該基板11互相貼合。
該軟性電路板20係電性連接該觸控感應層12，即連接該信號導線，其中，在該軟性電路板20上除了原有處理觸控信號的電路之外，在本創作中特別增加一生理訊號處理電路21，其型態為一積體電路(IC)，係負責處理、分析生理訊號。
兩電容式電極30係設在該觸控板10的黑色油墨區內並電性連接該軟性電路板20。在第一實施例中係設置在保護層13上且位於非可視區的範圍內，兩電容式電極30位在基板11的同一側邊，該側邊是較靠近軟性電路板20，各個電容式電極30包含有一電極層31及一絕緣層32，該電極層31係設在保護層13表面，該絕緣層32覆蓋在電極層31的表面。其中，各電容式電極30分別通過一導電孔33電性連接到信號線路34，其中，該導電孔33貫穿該保護層13；該信號線路34可形成在保護層13的下表面，兩端分別連接該導電孔33及軟性電路板20，主要是將使用者碰觸該電容式電極30時所產生的生理訊號傳遞到該生理訊號處理電路21。
以量測分析心電圖(ECG)訊號為例，使用者可以將兩手的手指分別放置於兩片電容式電極30的感應範圍內，每個電容式電極30會產生一個微量的電位，由該生理訊號處理電路21來量測兩片電容式電極30之間的淨電位差，而引起電流構成迴路，達到量測心電圖(ECG)訊號的功能。在此過程中，使用者的手指所接觸的僅是絕緣層32，並未與導電材料直接碰觸，不需使用導電膠也不會對人體產生電擊或觸電的危險性。
參考圖3A、圖3B所示，為本創作的第二較佳實施例，與第一實施例相較，兩電容式電極30係設置在基板11的另一相對側，遠離該軟性電路板20。
再參考圖4A、圖4B所示，為本創作的第三較佳實施例，與第一實施例相較，兩電容式電極30係分別設置在基板的相對兩側，此種配置方式可以加大各個電容式電極30的感應面積，提高所感應到的生理訊號強度。
圖5A、圖5B顯示本創作的第四較佳實施例，其中，兩電容式電極30亦是設在基板11的同一側，遠離該軟性印刷電路板20，與圖3A所示的位置相同。但各個電容式電極30的電極層31係形成在該保護層13的下表面，而信號線路34同樣是形成在該保護層13的下表面，因為該保護層13本身已是絕緣材，在本實施例中即不用再於電極層31上覆蓋一絕緣層，以該保護層13作為電容的介電材質層。
前述圖5A、圖5B中的電容式電極30亦可設置在基板11鄰近該軟性電路板20的同一側邊，如同圖2A、2B所示的位置；或是設置在基板11的相對兩側，如同圖4A、圖4B所示的位置，只要位在非可視區的範圍內而不影響可視區的操作即可。
請參考圖6所示的電路方塊圖，對電容性耦合感測而言，不像傳統式電極是直接接觸量測的訊號源，而是經過電容性耦合感測來量測的訊號，耦合感測提供了方便性和長時間量測的能力，但原訊號較容易會被衰減，且易受到外界環境的雜訊干擾，所以為了能利用此電容性電極30來量測與擷取訊號，有必要提高後端電路的增益、濾波和抗雜訊的能力。在一較佳實施例中，該生理訊號量測電路21包含依序串接的：一前級放大單元211、一高通濾波單元212、一低通濾波單元213、一帶拒濾波單元214、一後級放大單元215、一類比／數位轉換單元216，其中，該前級放大單元211接收感測到的生理訊號，再由後級各單元依序處理，此電路具有高敏感度及高訊雜比，這有助於生理訊號的量測及雜訊的抑制處理，最後經由一處理單元217內部的分析軟體進行運算處理，以產生可提供給使用者參考的圖形或文字資訊(例如心電圖數據、波形)。
當本創作具生理訊號量測功能的觸控面板應用在電子裝置時，例如作為智慧型手機的觸控面板，除了可以發揮原有觸控操作功能之外，更進一步提供生理訊號量測功能，使用者不需再額外購買、攜帶一專門量測生理訊號的裝置，便可在該智慧型手機的觸控面板上進行操作，將兩手的手指分別放置在電容式電極30的位置上方，即可利用該電容式電極30偵測出個人的生理訊號，該生理訊號經過該軟性電路板20上的生理訊號處理電路21進行分析後，可輸出代表該生理訊號的圖文資訊。
此外，該生理訊號量測電路21可與觸控面板既有的觸控處理電路(積體電路)共同設置在相同的軟性電路板20，以節省軟性電路板的材料、降低製造成本、減少空間佔據，而利用軟性電路板20具曲撓的特性，可將該軟性電路板20彎折至基板11背面固定。
1‧‧‧第一電極層
2‧‧‧絕緣層
3‧‧‧手指
10‧‧‧觸控板
11‧‧‧基板
12‧‧‧觸控感應層
13‧‧‧保護層
14‧‧‧光學膠
20‧‧‧軟性電路板
21‧‧‧生理訊號處理電路
211‧‧‧前級放大單元
212‧‧‧高通濾波單元
213‧‧‧低通濾波單元
214‧‧‧帶拒濾波單元
215‧‧‧後級放大單元
216‧‧‧類比／數位轉換單元
217‧‧‧處理單元
30‧‧‧電容式電極
31‧‧‧電極層
32‧‧‧絕緣層
33‧‧‧導電孔
34‧‧‧信號線路
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30‧‧‧電容式電極
31‧‧‧電極層
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33‧‧‧導電孔
34‧‧‧信號線路
圖1：本創作中一電容式電極的等效電路圖。圖2A：本創作第一較佳實施例的上視平面示意圖。圖2B：本創作第一較佳實施例的側視剖面示意圖。圖3A：本創作第二較佳實施例的上視平面示意圖。圖3B：本創作第二較佳實施例的側視剖面示意圖。圖4A：本創作第三較佳實施例的上視平面示意圖。圖4B：本創作第三較佳實施例的側視剖面示意圖。圖5A：本創作第四較佳實施例的上視平面示意圖。圖5B：本創作第四較佳實施例的側視剖面示意圖。圖6：本創作中的生理訊號量測電路的電路方塊圖。圖7：既有心電圖量測儀器之外觀圖。
10‧‧‧觸控板
20‧‧‧軟性電路板
21‧‧‧生理訊號處理電路
30‧‧‧電容式電極
33‧‧‧導電孔
34‧‧‧信號線路
Claims (9)
- 一種具有生理訊號量測功能的觸控面板，包含：一觸控板，包含：一基板，其上表面區分為一可視區及環繞該可視區的一非可視區；一觸控感應層，設置在該基板之上表面，該觸控感應層包含複數個感應電極及信號導線；及一保護層，係為絕緣且覆蓋在該基板及該觸控感應層的表面；一軟性電路板，係電性連接該觸控感應層，該軟性電路板上具有一生理訊號量測電路；及兩電容式電極，係設置在該觸控板對應該非可視區的位置，並電性連接該軟性電路板上的生理訊號量測電路。
- 如請求項1所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，各電容式電極包含：一電極層，設置在該保護層之上表面；一絕緣層，設置在該電極層之表面；一導電孔，係貫穿該保護層及電性連接該電極層；一信號線路，係形成在該保護層之下表面，電性連接該導電孔及該軟性電路板。
- 如請求項1所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，各電容式電極包含：一電極層，設置在該保護層之下表面；一信號線路，係形成在該保護層之下表面，電性連接該電極層及該軟性電路板。
- 2或3所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，兩電容式電極係設置在該觸控板的同一側邊。
- 2或3所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，兩電容式電極係分別設置在該觸控板的相對兩側邊。
- 如請求項4所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，該軟性電路板上的生理訊號量測電路包含依序串接的：一前級放大單元、一高通濾波單元、一低通濾波單元、一帶拒濾波單元、一後級放大單元、一類比／數位轉換單元及一處理單元。
- 如請求項5所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，該軟性電路板上的生理訊號量測電路包含依序串接的：一前級放大單元、一高通濾波單元、一低通濾波單元、一帶拒濾波單元、一後級放大單元、一類比／數位轉換單元及一處理單元。
- 如請求項6所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，該生理訊號量測電路為一積體電路(IC)。
- 如請求項7所述具有生理訊號量測功能的觸控面板，該生理訊號量測電路為一積體電路(IC)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103203032U TWM483479U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 具有生理訊號量測功能的觸控面板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103203032U TWM483479U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 具有生理訊號量測功能的觸控面板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM483479U true TWM483479U (zh) | 2014-08-01 |
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ID=51793152
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW103203032U TWM483479U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 具有生理訊號量測功能的觸控面板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM483479U (zh) |
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2014
- 2014-02-21 TW TW103203032U patent/TWM483479U/zh not_active IP Right Cessation
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4K | Expiration of patent term of a granted utility model |