TWI402734B - 整合式觸控裝置 - Google Patents

Description

整合式觸控裝置

本發明係關於一種觸控裝置之設計，特別是關於一種可操作於電容式觸控位置感測模式或電阻式觸控位置感測模式之整合式觸控裝置。

電阻式觸控面板由ITO(氧化銦錫)薄膜和ITO玻璃所組成，中間由複數個絕緣隔點所隔開，藉由一觸控物件(例如觸控筆)去觸壓ITO薄膜形成下壓凹陷，使其與下層的ITO玻璃接觸而產生電壓的變化，再將類比訊號轉為數位訊號，再經由微處理器之運算處理取得受觸壓點之操作位置。

電容式觸控面板基本上是利用透明電極與導電體之間的電容耦合所產生之電容耦合變化，從所產生之誘導電流來檢測受觸壓點之操作位置。電容式觸控面板之結構中，最外層為一透明基材，第二層為ITO層，當一觸控物件(例如手指)接觸到透明基材之表面時，觸控物件就會與外側導電層上的電場產生電容耦合，而產生微小的電流的變化，再由微處理器計算出手指觸控之操作位置。

然而，電阻式觸控板與電容式觸控板在操作上有其限制條件及缺點。其中電阻式觸控板具有價格較低之優點，但在觸控時需使上下兩導電層接觸，故需施加一定程度之觸壓力，較容易使導電層損壞，且其敏感度也較低。而電容式觸控板雖敏感度較高，但因其作用原理的關係，在觸控物件之選用上必須是一導電體，例如手指或是接有地線的觸頭，以便傳導電流，若是以一絕緣體作為觸控物件則觸控板無法進行感測。

本發明之目的是提供一種可感測使用者觸控操作方式而可對應操作於電容式或電阻式觸控位置感測模式之整合式觸控裝置，當使用者輕觸該整合式觸控裝置之觸控操作面時，整合式觸控裝置會操作於電容式觸控位置感測模式，而當使用者觸壓該整合式觸控裝置之觸控操作面、或以筆寫輸入操作該整合式觸控裝置之觸控操作面時，整合式觸控裝置會操作於電阻式觸控位置感測模式。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係在整合式觸控裝置之第一基材形成一第一電極圖型，而在一第二基材形成有一第二電極圖型。第一電極圖型與第二電極圖型各透過一第一掃描電路及一第二掃描電路連接於一微處理器。

當使用者輕觸觸控裝置之觸控操作面時，該整合式觸控裝置操作於電容式觸控位置感測模式，該觸控物件與該第一電極圖型之間之電容耦合變化由該微處理器接收，據以計算出該觸控物件位在該第一基材之觸控操作面之至少一操作位置。

當使用者觸壓該觸控裝置之觸控操作面、或以筆寫輸入操作該觸控裝置之觸控操作面時，位在該操作位置處之第一基材因受壓，使該第一電極圖型與該第二電極圖型接觸，該整合式觸控裝置操作於電阻式觸控位置感測模式，該微處理器即依據該第二電極圖型之電壓變化，計算出該觸控物件位在該第一基材之觸控操作面之至少一操作位置。

經由本發明所採用之技術手段，僅需搭配本發明之整合式觸控裝置與簡易之電路構造，配合簡易的掃描感測，即可兼具電容式及電阻式觸控板之觸控操作模式。故不需受限於習知電阻式觸控板或電容式觸控板之觸控物件限制，可使得使用者之觸控操作更為簡便，在不同之操作方式下較佳之觸控感應模式，並兼具兩種模式之觸控板之優點。

本發明之設計也特別適合應用在需要作筆寫輸入的觸控應用領域中，可有效解決一般電容式觸控板所存在之書寫操作不順暢、感應不良之問題。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

參閱第1~2圖，其係顯示本發明第一實施例之系統方塊圖，第2圖係顯示第1圖中主要構件之立體分解圖。如圖所示，本發明之整合式觸控裝置100包括一第一基材1，其係為一絕緣薄層(film)，例如PET薄膜，實施時可選用透明之材料。該第一基材1具有一第一電極結合面11及一觸控操作面12。第一基材1之第一電極結合面11形成有一第一電極圖型13，該第一電極圖型13包括有複數個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16，彼此之間互相平行且保持一分隔距離，並沿著第一軸向X延伸。第一電極圖型13主要為導電材料所組成，當該導電材料為ITO(氧化銦錫)時，可組成一層透明的導電層。

各個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16係經由一第一掃描電路4連接至一微處理器3，以受到該微處理器3控制並供應各個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16一預定之驅動電壓，或經由第一掃描電路4掃描並感測各個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16之感應電容耦合變化，以將測得之掃描感測信號S1送往微處理器3進行處理。

一第二基材2具有一相對應於該第一基材1之第一電極結合面11之第二電極結合面21，並與第一基材1之間之距離被定義為一預定間距d(如第4圖所示)。在第二基材2之第二電極結合面21上形成有一第二電極圖型22，該第二電極圖型22包括有複數個條狀電極s11’、s12’、s13’、s14’、s15’及s16’，彼此間互相平行且保持一分隔距離，並沿著第二軸向Y延伸。該第二基材2係相對應地對齊配置在第一基材1之相對位置，並使第二電極圖型22相對應於第一電極圖型13。

各個條狀電極s11’、s12’、s13’、s14’、s15’及s16’經由一第二掃描電路5連接於微處理器3，以掃描感測各個條狀電極s11’、s12’、s13’、s14’、s15’及s16’之電壓變化，並將測得之掃描感測信號S2送往微處理器3進行處理。實施時，各個條狀電極s11’、s12’、s13’、s14’、s15’及s16’可單端或雙端連接於第二掃描電路5。

第一電極圖型13之各個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16係相互平行且彼此間隔地形成在第一基材1之第一電極結合面11。在第一電極圖型13與第二基材2之第二電極結合面21上未佈設條狀電極s11’、s12’、s13’、s14’、s15’及s16’之處，各別設置至少一絕緣隔點6。藉由各個絕緣隔點6，可避免第一電極圖型13與第二電極圖型22直接接觸。

參閱第3圖，其係顯示第一基材1與第二基材2在結合後，第一電極圖型13及第二電極圖型22之相對位置關係。在本實施例中，第一電極圖型13及第二電極圖型22係以六個條狀電極為例，但條狀電極之數目不受此限制，亦可以佈設更多或較少條狀電極。本發明較佳實施例中，第一電極圖型13之各個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16係分別與第二電極圖型22之各個條狀電極s11’、s12’、s13’、s14’、s15’及s16’呈垂直交疊之對應關係。

參閱第4圖所示，第一基材1與第二基材2之間設置有複數個絕緣隔點6，以使第一基材1與第二基材2結合後保持一預定間距d，以避免第一基材1之第一電極圖型13與第二基材2之第二電極圖型22直接接觸。

同時參閱第5圖及第6圖，第5圖係顯示本發明以手指操作之示意圖，第6圖係顯示第5圖中之觸控位置與對應之電容值表。如圖所示，本應用例用以說明本發明係用以感測一觸控物件7在整合式觸控裝置100上之觸控操作動作。

首先在本應用例中將第一電極圖型13之條狀電極s13與第二電極圖型22之條狀電極s12’交疊之操作位置定義為操作位置P1。本應用例中用以操作整合式觸控裝置100之觸控物件7係可為例如手指、導電物或其它操作物件。

當以觸控物件7輕觸至第一基材1之觸控操作面12之一受觸壓位置，但第一電極圖型13與第二電極圖型22之間並未接觸時(如第5圖所示之操作位置P1)，此時整合式觸控裝置100會操作於電容式觸控位置感測模式，觸控物件7與第一電極圖型13之條狀電極s13之間由於電容耦合效應而感應一電容值C1(如第6圖所示)。第一掃描電路4藉由掃描感測第一基材1之各個條狀電極s11、s12、s13、s14、s15及s16而可感測觸控物件7與第一電極圖型13之條狀電極s13間之電容耦合變化，並送出第一感應信號S1至微處理器3。

第7圖係顯示本發明第一實施例以觸控物件操作之示意圖。如圖所示，本實施例中之觸控物件7a係可為導電或非導電觸控物件(例如觸控筆或其它任何物件)。當觸控物件7a觸壓第一基材1之觸控操作面12時，位在操作位置處之第一基材1因受壓而使第一電極圖型13之條狀電極s13與第二電極圖型22之條狀電極s13’接觸(預定間距d=0)。此時，整合式觸控裝置100會操作於電阻式觸控位置感測模式，並施加一驅動電壓至條狀電極s13’，整合式觸控裝置100可依據第二電極圖型22之條狀電極s13’之電壓變化，計算出觸控物件7a位在第一基材1之觸控操作面12之操作位置。

參閱第8圖，其係顯示第二實施例之系統方塊圖。如圖所示，本實施例之主要元件與第一實施例相同，相同元件以相同之圖號標示。其主要不同之處在於本實施例之第一基材1a具有一第一電極結合面11a，在該第一電極結合面11a上結合有一第一電極圖型13a，其係為一平面連續結構之ITO透明導電層，在第一電極圖型13a之四個角落分別連接於第一掃描電路4，以分別提供一驅動電壓進而在第一電極圖型13a形成一電壓梯度。

參閱第9圖及第10圖，其係顯示第二實施例之整合式觸控裝置100a上觸壓操作之電路示意圖及其等效電路圖。如第9圖所示，當在整合式觸控裝置100a上按壓一操作位置P2時，操作位置P2與各角落端分別產生一對應之電阻值R1、R2、R3及R4。如第9圖所示，由提供之驅動電壓Vs1、Vs2、Vs3、Vs4以及各個對應之電阻值R1、R2、R3及R4，分別可產生一對應之電流I1、I2、I3及I4，依據各電流I1、I2、I3及I4之比例即可計算出操作位置P2在該觸控板100a之所在位置。

參閱第11圖，其係顯示本發明第二實施例之整合式觸控裝置以觸控物件操作之示意圖。如圖所示，首先將本應用例中第一電極圖型13a與第二電極圖型22之條狀電極s13’交疊之位置定義為操作位置P3。而本應用例中用以操作整合式觸控裝置100a之觸控物件7a係可為導電或非導電觸控物件(例如觸控筆或其它任何物件)。

同時參閱第8圖。當使用者以觸控物件7a以一預定觸壓方向I觸壓第一基材1a，位在操作位置p3處之第一基材1因受壓而使第一電極圖型13a與第二電極圖型22之條狀電極s13’接觸(預定間距d=0)，此時整合式觸控裝置100a會操作於電阻式觸控位置感測模式，經由第一掃描電路4送出驅動電壓至第一電極圖型13之條狀電極，故驅動電壓由第一電極圖型13a施加至第二電極圖型22之條狀電極s13’上，並經由第二掃描電路5掃描感測後，輸出一掃描感測信號S2送至微處理器3。微處理器3依據第二電極圖型22之條狀電極s13’產生之電壓變化，計算出觸控物件7a位在第一基材1a之觸控位置。

由以上之實施例可知，本發明所提供之整合式觸控裝置確具產業上之利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

100、100a．．．整合式觸控裝置

1、1a．．．第一基材

11、11a．．．第一電極結合面

12、12a．．．觸控操作面

13、13a．．．第一電極圖型

2．．．第二基材

21．．．第二電極結合面

22．．．第二電極圖型

3．．．微處理器

4．．．第一掃描電路

5．．．第二掃描電路

6．．．絕緣隔點

7、7a．．．觸控物件

C1．．．電容值

d．．．預定間距

P1、P2、P3．．．操作位置

R1、R2、R3、R4．．．電阻值

S1、S2．．．掃描感測信號

V．．．驅動電壓

Vs1、Vs2、Vs3、Vs4．．．驅動電壓

s11、s12、s13、s14、s15、s16．．．條狀電極

s11’、s12’、s13’、s14’、s15’、s16’．．．條狀電極

X．．．第一軸向

Y．．．第二軸向

I．．．觸壓方向

第1圖係顯示本發明第一實施例之系統方塊圖；

第2圖係顯示第1圖中主要構件之立體分解圖；

第3圖係顯示第1圖中第一基材與第二基材在結合後，第一電極圖型及第二電極圖型之相對位置關係；

第4圖係顯示第3圖之4-4斷面之剖視圖；

第5圖係顯示本發明之整合式觸控裝置以手指操作之示意圖；

第6圖係顯示第5圖中之觸控位置與對應之電容值表；

第7圖係顯示本發明第一實施例以觸控物件操作之示意圖；

第8圖係顯示第二實施例之系統方塊圖；

第9圖係顯示第二實施例之整合式觸控裝置上觸壓操作之電路示意圖；

第10圖係顯示第9圖之等效電路圖；

第11圖係顯示本發明第二實施例之整合式觸控裝置以觸控物件操作之示意圖。

100．．．整合式觸控裝置

1．．．第一基材

11．．．第一電極結合面

13．．．第一電極圖型

2．．．第二基材

21．．．第二電極結合面

22．．．第二電極圖型

3．．．微處理器

4．．．第一掃描電路

5．．．第二掃描電路

S1．．．掃描感測信號

S2．．．掃描感測信號

s11、s12、s13、s14、s15、s16、s11’、s12’、s13’、s14’、s15’、s16’．．．條狀電極

X．．．第一軸向

Y．．．第二軸向

Claims (7)

1. 一種整合式觸控裝置，用以感測一觸控物件在該整合式觸控裝置上之觸控操作動作，該整合式觸控裝置包括：一第一基材，該第一基材具有一第一電極結合面及一觸控操作面；一第一電極圖型，形成在該第一基材之第一電極結合面；一第二基材，相對應地對齊配置在該第一基材之相對位置，該第二基材具有一相對應於該第一基材之第一電極結合面之第二電極結合面，該第一基材與第二基材之間保持一預定間距；一第二電極圖型，形成在該第二基材之第二電極結合面，並相對應於該第一電極圖型；一微處理器，電連接至該第一電極圖型與該第二電極圖型；當該觸控物件輕觸該第一基材之觸控操作面時，該整合式觸控裝置操作於電容式觸控位置感測模式，該觸控物件與該第一電極圖型之間之電容耦合變化由該微處理器接收，據以計算出該觸控物件位在該第一基材之觸控操作面之至少一操作位置；當該觸控物件觸壓或以筆寫輸入操作該第一基材之觸控操作面時，位在該操作位置處之第一基材因受壓，使該第一電極圖型與該第二電極圖型接觸，該整合式觸控裝置操作於電阻式觸控位置感測模式，該微處理器即依據該第二電極圖型之電壓變化，計算出該觸控物件位在該第一基材之觸控操作面之至少一操作位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之整合式觸控裝置，其中該第一電極圖型與該第二電極圖型分別包括有複數個相互平行且彼此間隔之條狀電極。
3. 如申請專利範圍第2項所述之整合式觸控裝置，其中該第一電極圖型之各個條狀電極分別經由一第一掃描電路連接至該微處理器，該第二電極圖型之各個條狀電極分別經由一第二掃描電路連接至該微處理器。
4. 如申請專利範圍第2項所述之整合式觸控裝置，其中該第一電極圖型與該第二電極圖型之間係以複數個絕緣隔點予以隔開。
5. 如申請專利範圍第1項所述之整合式觸控裝置，其中該第一電極圖型係為一平面連續結構，而該第二電極圖型係包括有複數個相互平行且彼此間隔之條狀電極。
6. 如申請專利範圍第5項所述之整合式觸控裝置，其中該第一電極圖型經由一第一掃描電路連接至該微處理器，該第二電極圖型之各個條狀電極分別經由一第二掃描電路連接至該徹處理器。
7. 如申請專利範圍第5項所述之整合式觸控裝置，其中該第一電極圖型與該第二電極圖型之間係以複數個絕緣隔點予以隔開。