TWM519489U - 具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板 - Google Patents

Description

具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板

本創作係有關於一種觸控面板，尤指一種具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板。

近來電子產品迅速成長，對許多人而言，使用身邊既有的電子產品，例如智慧型手機、平板電腦或穿戴裝置，做為生活中或運動時的生理訊號量測的使用設備。如此，使用者不需要再額外購買專屬的生理訊號量測裝置，只要使用隨身攜帶既有的電子產品，便能夠輕鬆量測個人的生理狀況。

中華民國專利公告第M483479號新型案揭露一種具有生理訊號量測功能的觸控面板，包含一觸控板及兩電容式電極，該觸控板提供觸控操作功能且具有一可視區及圍繞該可視區的一非可視區。該非可視區可塗佈有黑色油墨(Black Matrix, BM)或其它具遮蔽效果的塗料。該兩電容式電極設置於該觸控板對應該非可視區的位置，並電性連接該軟性印刷電路板上的生理訊號量測電路。然而，隨著智慧型手機、平板電腦或穿戴裝置窄邊框化的發展趨勢，應用在該等產品的觸控面板，其非可視區的範圍也朝向狹窄的設計，如此，將導致該兩電容式電極形成在該非可視區上的空間受到限制，而不適合應用在窄邊框化的觸控面板上。

此外，中華民國專利公告第M503877號新型案揭露一種具有生理訊號量測功能的觸控顯示裝置，其包含一機體、兩電容式電極、一導電構件以及一生理訊號量測電路。該機體包含有一機殼與一透明保護板，該透明保護板設於該機殼上並且具有一可視區以及環繞該可視區的一非可視區。該兩電容式電極設置於該透明保護板的內表面並位於該可視區中；該導電構件設置於該機殼邊框或機殼底部，做為參考電極提供虛擬參考接地之用。然而，一旦使用者使用保護外殼或保護套包覆該機殼，將會遮蔽該導電構件造成絕緣失去導電的特性，導致濾除雜訊功能喪失而降低量測準確度與可靠度。

本創作之目的在於提供一種具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，解決電極共地的導電構件被捨棄，造成生理訊號量測時嚴重的雜訊干擾，而導致量測準確度與可靠度大幅降低的問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之該具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板包含一電路基板、一訊號處理電路、一保護板、兩感測電極以及一參考電極。該訊號處理電路電性設置在該電路基板上。該保護板包含一內表面，且具有一可視區。該兩感測電極形成在該內表面上，且位於該可視區的範圍內，且電性連接該訊號處理電路。該參考電極形成在該內表面上，且位於該可視區的範圍內，相鄰該兩感測電極配置，且電性連接該訊號處理電路。其中該兩感測電極與該參考電極感測到一生理訊號，且透過該訊號處理電路對該生理訊號進行處理。

藉由該具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，可因應智慧型手機、平板電腦或穿戴裝置的窄邊框化，透過在可視區上形成兩感測電極與參考電極，達成兩感測電極以參考電極為共地的設計，以抑制雜訊干擾，提高檢測的準確度與可靠度。

為了能更進一步瞭解本創作為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，相信本創作之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

茲有關本創作之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1與圖2，揭露本創作具有生理訊號感測與處理功能之一觸控面板10。該觸控面板10可應用於一智慧型手機、平板電腦或穿戴裝置，但不以此為限。在本創作中，該觸控面板10以應用於一智慧型手機為例加說明。該觸控面板10包含一保護板20，其中該保護板20作為該觸控面板10之表面蓋板(cover lens)，可為高硬度之玻璃材質，所以亦稱為保護玻璃或表面玻璃(cover glass)。然，該保護板20亦可為塑膠材質形成，非以玻璃材質為限。

該保護板20包含一外表面21與一內表面22，且具有一可視區23。其中該外表面21為使用者操作該智慧型手機所直接接觸的表面。在該內表面22上位於該可視區23的範圍內形成兩感測電極31,32與一參考電極33。其中該參考電極33相鄰該兩感測電極31,32配置。由於人體為帶電體，因此當使用者的手指接觸在該兩感測電極31,32與該參考電極33相對位置上方的該保護板20時，使用者的手指與該等電極31,32,33之間的靜電效應，結合該保護板20所產生的電容變化，而形成電容式的觸控效果。

該觸控面板10更包含一基板40，可為玻璃材質之玻璃基板。該基板40的一內表面41上形成一感應層42，且該感應層42對應該可視區23設置。該感應層42上設置有複數感應電極與導線，因此該感應層42為一感應電極層，係用以偵測使用者的觸控動作。其中該感應層42的材質可為氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)或氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide, IZO)。此外，該基板40與該保護板20兩者的貼合方式係使用一光學膠50，使兩者能夠形成光學貼合(optical bonding)而完全結合。

請參見圖3，與圖1所示該第一實施例最大差別在於圖3所示第二實施例中該參考電極33的面積較第一實施例中該參考電極33的面積大，具體而言，該參考電極33的面積更涵蓋到該兩感測電極31,32之間的範圍。藉由該兩感測電極31,32加上該參考電極33涵蓋的總範圍幾乎與該可視區23的面積相等，如此使得背光源產生的光線通過該可視區23上的該兩感測電極31,32與該參考電極33後，使用者感受到的可視光線亮度更為均勻。惟，該兩感測電極31,32與該參考電極33的面積與配置關係不以前述實施態樣為限，亦可增大該兩感測電極31,32的面積，同樣能夠使得該兩感測電極31,32加上該參考電極33涵蓋的總範圍幾乎與該可視區23的面積相等。

請參見圖4，該觸控面板10更包含一電路基板11，該電路基板11可為一軟性印刷電路板(Flexible Print Circuit, FPC)，但不以此為限。該電路基板11係電性連接該感應層42之該等感應電極與導線，用以偵測使用者操作該觸控面板10的觸控動作。此外，該觸控面板10更包含一訊號處理電路12，該訊號處理電路12係電性設置在該電路基板11上。其中該訊號處理電路12可為一積體電路(Integrated Circuit, IC)，在本創作中，該訊號處理電路12更具體為具有生理訊號處理功能的積體電路。再者，該訊號處理電路12係透過導線與該等電極電性連接，亦即該感測電極31、該感測電極32以及該參考電極33分別透過一導線311、一導線321以及一導線331與該訊號處理電路12電性連接。為了實現該等電極31,32,33電性連接於該電路基板11上的該訊號處理電路12，同時該感應層42上設置的複數感應電極與導線電性連接該電路基板11，因此，該電路基板11可採用一雙面軟板(double side FPC)，其中該感應層42上設置的複數感應電極與導線係電性連接於該雙面軟板的下表面，而該等電極31,32,33透過該等導線311,321,331電性連接於該雙面軟板的上表面。其中該參考電極33為虛擬接地，作為人體、該兩感測電極31,32以及該訊號處理電路12的共同參考電位。

請參見圖5A，使用者可透過該觸控面板10所提供的生理訊號感測與處理的功能進行，如心電圖(Electrocardiography, ECG)、心跳、呼吸等各種生理訊號的感測與處理。以圖5A為例，使用者可將左手拇指觸壓在其中一感測電極31上方對應的該保護板20上(容後簡述觸壓在所相對的電極上)，同時將右手拇指與右手食指分別觸壓在另一感測電極32與該參考電極33上，進行生理訊號感測。又或者，如圖5B所示，使用者可將右手拇指觸壓在其中一感測電極32上，同時對左手拇指與左手食指分別觸壓在另一感測電極31與該參考電極33上進行生理訊號感測。然，不以前述兩方式為限，只要使用者左、右手的各任一手指分別觸壓在該兩感測電極31,32上，亦即非以同一手的任兩指同時觸壓該兩感測電極31,32上，再配合任一手的另外手指觸壓在該參考電極33上，即可進行感測。藉此，該兩感測電極31,32配合該參考電極33，對使用者感測到一生理訊號，然後透過該等導線311,321,331將該生理訊號傳送到該訊號處理電路12，再透過該訊號處理電路12對該生理訊號進行處理。

請參見圖6，該訊號處理電路12係包含依序串聯連接的一前級放大器121、一濾波器122、一後級放大器123以及一類比數位轉換器124。該前級放大器121主要係由電阻電容網路、運算放大器以及儀表放大器組成，用以將該兩感測電極31,32配合該參考電極33所感測到微量的電位訊號放大。以本創作為例，該兩感測電極31,32透過導線311,321分別連接到該儀表放大器的兩輸入端，以差動放大的方式對該生理訊號進行處理，進而抑制該生理訊號的共模雜訊。

經由該前級放大器121處理後的該生理訊號，再透過該濾波器122處理，可濾除該生理訊號中的市電頻率雜訊，並且保留欲擷取的訊號頻段。然而，再經由該後級放大器123將生理訊號放大，使其訊號振幅為該類比數位轉換器124所能處理的訊號準位。最後，透過該類比數位轉換器124將該生理訊號數位化，傳送至後端輸出或顯示，進而產生可供使用者參考的數據、文字或圖形資訊。

以心電圖應用為例，請參見圖7，經由本創作該觸控面板10對使用者進行感測與處理後的心電圖波形60，相較於圖8所示的習知心電圖波形70，本創作可產生低雜訊、高清晰度的心電圖波形，以便能提高檢測的準確度與可靠度。

綜上所述，本創作係具有以下之特徵與優點：

1、因應智慧型手機、平板電腦或穿戴裝置的窄邊框化，透過在該可視區23上形成該兩感測電極31,32與該參考電極33，達成該兩感測電極31,32以該參考電極33為共地的設計，以抑制雜訊干擾，提高檢測的準確度與可靠度；

2、將具有生理訊號處理功能的積體電路，即該訊號處理電路12整合至該觸控面板10原有的該電路基板11上，有助於製程中節省材料及降低生產成本的優勢；及

3、將該兩感測電極31,32與該參考電極33形成在該內表面上，且位於該可視區23的範圍內，能夠加大該等電極的感應範圍，實現友善的人機介面設計，提高使用者操作的舒適性與便利性。

10‧‧‧觸控面板
11‧‧‧電路基板
12‧‧‧訊號處理電路
121‧‧‧前級放大器
122‧‧‧濾波器
123‧‧‧後級放大器
124‧‧‧類比數位轉換器
20‧‧‧保護板
21‧‧‧外表面
22‧‧‧內表面
23‧‧‧可視區
31,32‧‧‧感測電極
33‧‧‧參考電極
311,321,331‧‧‧導線
40‧‧‧基板
41‧‧‧內表面
42‧‧‧感應層
50‧‧‧光學膠
60‧‧‧心電圖波形
70‧‧‧心電圖波形

圖1：為本創作感測電極與參考電極配置的第一實施例之平面示意圖；

圖2：為圖1之側視剖面示意圖；

圖3：為本創作感測電極與參考電極配置的第二實施例之平面示意圖；

圖4：為本創作觸控面板之平面示意圖；

圖5A：為本創作觸控面板之一操作示意圖；

圖5B：為本創作觸控面板之另一操作示意圖；

圖6：為本創作訊號處理電路之電路方塊示意圖；

圖7：為本創作心電圖量測波形圖；及

圖8：為習知心電圖量測波形圖。

10‧‧‧觸控面板

11‧‧‧電路基板

12‧‧‧訊號處理電路

20‧‧‧保護板

23‧‧‧可視區

31,32‧‧‧感測電極

33‧‧‧參考電極

311,321,331‧‧‧導線

Claims (7)

1. 一種具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，包含： 一電路基板； 一訊號處理電路，電性設置在該電路基板上； 一保護板，包含一內表面，且具有一可視區； 兩感測電極，形成在該內表面上，且位於該可視區的範圍內，且電性連接該訊號處理電路；及 一參考電極，形成在該內表面上，且位於該可視區的範圍內，相鄰該兩感測電極配置，且電性連接該訊號處理電路； 其中該兩感測電極與該參考電極感測到一生理訊號，且透過該訊號處理電路對該生理訊號進行處理。
2. 如請求項1所述具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，其中該電路基板為一軟性印刷電路板。
3. 如請求項1所述具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，其中該訊號處理電路為一積體電路。
4. 如請求項3所述具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，其中該訊號處理電路為一具有生理訊號處理功能的積體電路。
5. 如請求項1所述具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，其中該保護板為玻璃材質或塑膠材質。
6. 如請求項1所述具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，其中該兩感測電極與該參考電極分別透過導線電性連接該訊號處理電路。
7. 如請求項1所述具有生理訊號感測與處理功能之觸控面板，其中該參考電極的面積大於各該感測電極的面積。