觸控裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種觸控裝置,該觸控裝置包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元,排列于一基板的一觸控區(qū)內(nèi);以及復(fù)數(shù)條訊號導(dǎo)線,位于該基板上,電連接該復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元。本發(fā)明的觸控裝置可將機(jī)械形變轉(zhuǎn)化為電信號，不需要額外的驅(qū)動(dòng)電壓就可檢測觸控裝置上的信號，藉此，提供一低能耗節(jié)能型的觸控裝置。
【專利說明】觸控裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種觸控裝置及其檢測方法，尤指ー種壓電式觸控裝置，可藉由排列于基板上的復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元，檢測單點(diǎn)或多點(diǎn)觸碰的位置。
【背景技術(shù)】
[0002]市場上對于電子產(chǎn)品的尺寸的要求朝輕薄短小的方向發(fā)展，因此許多電子產(chǎn)品已不再設(shè)計(jì)占據(jù)大量空間的鍵盤輸入裝置，而嘗試以其他輸入機(jī)制取代鍵盤，其中將觸控裝置整合至電子產(chǎn)品的作法更是目前最熱門的輸入技術(shù)，因此觸控裝置被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，例如手機(jī)、個(gè)人數(shù)位助理與衛(wèi)星定位系統(tǒng)等。
[0003]目前，常見的觸控面板主要仍以多點(diǎn)觸控的電容式與單點(diǎn)觸控的電阻式為主流。然而，無論是電容式還是電阻式觸控面板在檢測觸控裝置上的觸碰位置吋，都需給觸控裝置提供ー驅(qū)動(dòng)電壓。
[0004]一般地，電阻式觸控面板通常具有兩層導(dǎo)電層，當(dāng)其上蓋板被觸碰時(shí)，兩導(dǎo)電層相互接觸，引起電流和電壓的變化，控制電路檢測到電流和電壓的變化，井根據(jù)其確定觸碰位置。然而，由于物體按壓電阻式觸控面板的上蓋板時(shí)，上蓋板產(chǎn)生變形且需較長時(shí)間內(nèi)恢復(fù)原狀，且電阻式觸控面板僅能檢測單點(diǎn)觸控。雖然電容式觸控面板不存在上述電阻式觸控面板所存在的缺陷，但是由于電容式觸控面板檢測的是觸碰物體如手指與觸控裝置之間形成的電容，因此觸碰物體必須是導(dǎo)體，若觸碰物體是絕緣體，則觸控裝置無法檢測到發(fā)生的觸碰動(dòng)作。
[0005]因此，急需開發(fā)ー種新的觸控裝置，其既能檢測不同類型觸碰物體的多點(diǎn)觸控，又不會(huì)產(chǎn)生長時(shí)間的變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種觸控裝置，將壓電片與觸控模組一體化，也就是直接形成具有定位效果的壓電感應(yīng)元件，并達(dá)到檢測不同類型的觸控物體多點(diǎn)觸控的目的。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種觸控裝置，包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元，排列于ー基板的ー觸控區(qū)內(nèi)；以及復(fù)數(shù)條訊號導(dǎo)線，位于該基板上，電連接該復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單
J Li o
[0008]本發(fā)明另提供一種觸控裝置的檢測方式，包含以下步驟:首先檢測ー壓電感應(yīng)單元的ー輸出信號；根據(jù)該輸出信號判斷該壓電感應(yīng)單元是否被觸碰；藉由ー計(jì)算步驟，計(jì)算該發(fā)生電信號變換的壓電感應(yīng)單元的坐標(biāo)位置。
[0009]本發(fā)明提供的觸控裝置，其特色在于該觸控裝置具有排列于基板之上的復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元，可直接判定觸壓的位置，并且本發(fā)明的觸控裝置可將機(jī)械形變轉(zhuǎn)化為電信號，不需要額外的驅(qū)動(dòng)電壓就可檢測觸控裝置上的信號，藉此，提供一低能耗節(jié)能型且可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控的觸控裝置?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明觸控裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明觸控裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上視示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明觸控裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明觸控裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明觸控裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上視示意圖。
[0015]圖6是本發(fā)明觸控裝置的第二實(shí)施例的另ー實(shí)施態(tài)樣結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0016]圖7是本發(fā)明觸控裝置的第二實(shí)施例的另ー實(shí)施態(tài)樣結(jié)構(gòu)上視示意圖。
[0017]圖8是本發(fā)明觸控裝置的第二實(shí)施例的另ー實(shí)施態(tài)樣。
[0018]圖9是本發(fā)明觸控裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上視示意圖。
[0019]圖10是本發(fā)明觸控裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在說明書及后續(xù)的申請專利范圍當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)可理解，制造商可能會(huì)用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及后續(xù)的申請專利范圍并不以名稱的差異作為區(qū)別元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū)別的基準(zhǔn)。在通篇說明書及后續(xù)的請求項(xiàng)當(dāng)中所提及的「包含」系為ー開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定干」，在此容先敘明。
[0021]第I圖繪示本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，請參考第I圖。首先，觸控裝置100包含有一基板110，可以是包括平面或非平面基板，例如玻璃或是可撓性透明材質(zhì)等?；?10上設(shè)有至少ー觸控區(qū)120。接著，在基板110的觸控區(qū)120上先形成一圖案化的共通層124，接著于共通層124上形成圖案化的ー壓電材料層126以及圖案化的一訊號層128，其中訊號層128包括復(fù)數(shù)個(gè)相互獨(dú)立的電極單元，各電極單元將分別與一條訊號導(dǎo)線(圖未示)電性連接，且壓電材料層126包括復(fù)數(shù)個(gè)相互獨(dú)立的壓電塊，進(jìn)而組成復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元122。也就是說，本實(shí)施例中，觸控區(qū)120內(nèi)包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元122，每ー壓電感應(yīng)單元122皆由共通層124，ー個(gè)獨(dú)立的壓電塊以及ー個(gè)獨(dú)立的電極單元所組成。其中，壓電材料層126系位于共通層124以及訊號層128之間。
[0022]根據(jù)ー實(shí)施例，當(dāng)本發(fā)明的觸控裝置作為觸控面板使用時(shí)，共通層124以及訊號層128可由透明導(dǎo)電材料所組成，例如，氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)、氧化銦鋒(indium zinc oxide, IZO)、氧化鎘錫(cadmium tin oxide, CTO)、氧化招鋒(aluminumzinc oxide, AZO)、氧化銦鋒錫(indium tin zinc oxide, ITZO)、氧化錫(tin oxide)、氧化鋒(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、氧化給(hafnium oxide, HfO)、氧化銦嫁鋒(indium gallium zinc oxide, InGaZnO)、氧化銦嫁鋒續(xù)(indium gallium zinc magnesiumoxide, InGaZnMgO)、氧化銦嫁續(xù)(indium gallium magnesium oxide, InGaMgO)、氧化銦嫁招(indium gallium aluminum oxide, InGaAlO)、納米碳管(Carbon Nano Tube, CNT) >銀納米碳管或銅納米碳管等，或是其他透明導(dǎo)電材質(zhì)與金屬或非金屬的合成物。而壓電材料層126可包含單晶材料、高分子材料、薄膜材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等，例如，氧化鋒(zinc oxide, ZnO)、錯(cuò)欽酸鉛(lead zirconate titanate, PZT)、錯(cuò)欽酸鉛鑭(leadlanthanum zirconate titanate, PLZT)、欽酸鋇(barium titanate, BaTi03)、聚偏氟こ烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)、聚氟乙烯(polyvinyl fluoride, PVF)、聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC),以及石英等，但不限于此，此外，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用在非顯示器的觸控模組吋，訊號層128材料就不限于透明導(dǎo)電材質(zhì)，可以為各種金屬或合金，金屬例如銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、鑰(Mo)、鎢(W)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、錫(Sn)、鉛(Pb)，或合金例如銀銅、鎘銅、鉻銅、鈹銅、鋯銅、鋁鎂硅、鋁鎂、鋁鎂鐵、鋁鋯等，但不限于此。以上所述的透明導(dǎo)電材料、金屬、合金及壓電材料的選用更可依實(shí)際需求而有所不同，在此并非為本發(fā)明所限制。
[0023]之后，于基板110上形成復(fù)數(shù)條訊號導(dǎo)線136，各條訊號導(dǎo)線136皆與壓電感應(yīng)単元122電連接，其中，各訊號導(dǎo)線136的一端系電連接至各訊號層128，而其另一端與一位于觸控區(qū)120外部的微處理器(圖未示)電連接。另外，本實(shí)施例的另ー特點(diǎn)共通層124為圖案化圖形，利用圖案化技木，使其與導(dǎo)線136相鄰的側(cè)壁與該壓電材料層126以及訊號層128的側(cè)壁切齊，采用此圖案化技術(shù)的目的，可絕緣訊號導(dǎo)線136與共通層124，避免互相導(dǎo)通而形成干擾。
[0024]在此提及本發(fā)明觸控裝置的檢測方法，為使表達(dá)更清楚，將觸控區(qū)120內(nèi)每ー個(gè)壓電感應(yīng)單元122皆依據(jù)其排列位置編號，例如R1C1、R1C2、R2C2…等，當(dāng)使用者觸碰觸控裝置100表面吋，會(huì)產(chǎn)生一外力(圖未示)，各壓電感應(yīng)單元122接收外力而產(chǎn)生機(jī)械形變，電感應(yīng)単元122將機(jī)械形變轉(zhuǎn)化為電信號，在此，不需要加入額外的驅(qū)動(dòng)電壓，電感應(yīng)單元122自身即可產(chǎn)生電信號，外部微處理器檢測到該電信號，井根據(jù)該電信號判斷壓觸控裝置是否發(fā)生觸碰，即判斷該檢測到的輸出信號是否是由觸碰該觸控裝置引起的電信號變化，或是由雜訊引起的電信號變化，接著，計(jì)算產(chǎn)生電信號變化的壓電感應(yīng)單元122的坐標(biāo)，進(jìn)而向系統(tǒng)輸出觸控裝置被觸碰的位置坐標(biāo)，而達(dá)到定位的效果。更詳細(xì)說明，由于每ー個(gè)壓電感應(yīng)單元皆是由共通層124、壓電材料層126以及訊號層128組成，其中共通層124接地或是接ー參考電壓，當(dāng)壓電感應(yīng)單元122被觸碰時(shí)，共通層124與訊號層128之間會(huì)產(chǎn)生一電勢差，而此電勢差則會(huì)透過訊號導(dǎo)線傳送至所述的微處理器上。
[0025]值得ー提的是，若觸控的面積較大，導(dǎo)致一次有多組電訊號傳輸至微處理器時(shí)，該微處理器可定義各個(gè)傳送電訊號的壓電感應(yīng)單元122坐標(biāo)位置，井根據(jù)檢測到的電信號和各個(gè)壓電感應(yīng)單元122的坐標(biāo)位置計(jì)算出發(fā)出電訊號的各個(gè)壓電感應(yīng)單元122的重心坐標(biāo)位置，然后計(jì)算各壓電感應(yīng)単元122與該重心之間的距離，并藉由此判斷發(fā)生電信號變化的壓電感應(yīng)單元的坐標(biāo)，即離重心的距離最短的壓電感應(yīng)單元是觸碰點(diǎn)。例如,外部微處理器檢測到9個(gè)壓電感應(yīng)單元122發(fā)出電信號，若將壓電感應(yīng)單元122發(fā)出的電信號定義為Ui，各壓電感應(yīng)單元122的坐標(biāo)位置定義為(Xi，Yi )，則該9個(gè)壓電感應(yīng)單元122的重心坐標(biāo)為:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種觸控裝置，其特征在于，包含: 復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元，排列于ー基板的ー觸控區(qū)內(nèi)；以及 復(fù)數(shù)條訊號導(dǎo)線，位于該基板上，電連接該復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元。
2.如權(quán)利要求1所述的觸控裝置，其特征在于，各該壓電感應(yīng)單元包含有一共通層與一訊號層位于該基板上，以及ー壓電材料層位于該共通層與該訊號層之間。
3.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該訊號層包括復(fù)數(shù)個(gè)相互獨(dú)立的電極単元，各該電極單元與ー訊號導(dǎo)線電性連接。
4.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該訊號層包括復(fù)數(shù)個(gè)的電極單元，部分該電極単元彼此間電性連接，部分電極單元相互獨(dú)立。
5.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該訊號層包括復(fù)數(shù)個(gè)電極單元，各該電極單元為呈一定規(guī)則的圖案。
6.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該訊號層包含有: 復(fù)數(shù)行第一感應(yīng)電極圖案，排列于該壓電材料層上； 復(fù)數(shù)個(gè)第一連接線段，將各行的該第一感應(yīng)電極圖案串聯(lián)起來； 復(fù)數(shù)列第二感應(yīng)電極圖案，排列于該壓電材料層上；以及 復(fù)數(shù)個(gè)第二連接線段，將各列的該第二感應(yīng)電極圖案串聯(lián)起來。
7.如權(quán)利要求6所述的觸控裝置，其特征在于，更包括ー絕緣層，位于該第一連接線段與該第二連接線段之間。
8.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在干，該壓電材料層包括復(fù)數(shù)個(gè)相互獨(dú)立的壓電塊。
9.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在干，該壓電材料層為ー連續(xù)的疊層結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該共通層為圖案化圖形，使各該訊號導(dǎo)線與該共通層電絕緣。
11.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該共通層為ー連續(xù)疊層結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1所述的觸控裝置，其特征在于，另包含一保護(hù)層，覆蓋該復(fù)數(shù)個(gè)壓電感應(yīng)單元。
13.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在干，該壓電材料層包含有氧化鋅(zinc oxide, ZnO)、錯(cuò)欽酸鉛(lead zirconate titanate, PZT)、錯(cuò)欽酸鉛鑭(leadlanthanum zirconate titanate, PLZT)、欽酸鋇(Barium titanate, BaTi03)、聚偏氟こ烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)、聚氟乙烯(polyvinyl fluoride, PVF)、聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC)或石英。
14.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該共通層包含有氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)、氧化銦鋒(indium zinc oxide, IZO)、氧化鎘錫(cadmiumtin oxide, CTO)、氧化招鋒(aluminum zinc oxide, AZO)、氧化銦鋒錫(indium tinzinc oxide, ITZO)、氧化鋒(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、氧化給(hafniumoxide, HfO)、氧化銦嫁鋒(indium gallium zinc oxide, InGaZnO)、氧化銦嫁鋒續(xù)(indiumgallium zinc magnesium oxide, InGaZnMgO)(indium gallium magnesiumoxide, InGaMgO)或氧化銦嫁招(indium gallium aluminum oxide, InGaAlO)。
15.如權(quán)利要求2所述的觸控裝置，其特征在于，該訊號層包含有氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)、氧化銦鋒(indium zinc oxide, IZO)、氧化鎘錫(cadmium tinoxide, CTO)、氧化招鋒(aluminum zinc oxide, AZO)、氧化銦鋒錫(indium tin zincoxide, ITZO)、氧化錫(tin oxide)、氧化鋒(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、氧化給(hafnium oxide, HfO)、氧化銦嫁鋒(indium gallium zinc oxide, InGaZnO)、氧化銦嫁鋒續(xù)(indium gallium zinc magnesium oxide, InGaZnMgO)、氧化銦琢續(xù)(indium galliummagnesium oxide, InGaMgO)、氧化銦嫁招(indium gallium aluminum oxide, InGaAlO)、納米碳管(Carbon Nano Tube, CNT)、銀納米碳管或銅納米碳管。
16.一種觸控裝置的檢測方法，其特征在于，包含以下步驟: 檢測ー壓電感應(yīng)單元的一由機(jī)械形變轉(zhuǎn)化而成的輸出信號； 根據(jù)該輸出信號判斷該觸控裝置是否發(fā)生觸碰； 藉由ー計(jì)算步驟，計(jì)算產(chǎn)生該輸出信號的壓電感應(yīng)單元的坐標(biāo)位置。
17.如權(quán)利要求16所述的檢測方法，其特征在干，該壓電感應(yīng)單元包含有一共通層與一訊號層，以及ー壓電材料層位于該共通層與該訊號層之間，該共通層接地或接一參考電壓，當(dāng)該壓電感應(yīng)單元被觸碰時(shí)，該訊號層與該共通層之間形成ー電勢差，而形成該輸出信號，會(huì)通過與該訊號層相連的ー訊號導(dǎo)線將該輸出信號傳送至外部的一微處理器。
18.如權(quán)利要求16所述的檢測方法，其特征在于，該計(jì)算步驟包括: 給該壓電感應(yīng)單元定義ー坐標(biāo)； 根據(jù)該壓電感應(yīng)単元坐標(biāo)及該輸出信號計(jì)算觸碰位置的重心坐標(biāo)； 計(jì)算該壓電感應(yīng)單元與重心的距離；以及` 根據(jù)壓電感應(yīng)單元與重心的最小距離判斷出產(chǎn)生該輸出信號的壓電感應(yīng)單元。
19.如權(quán)利要求16所述的檢測方法，其特征在于，該計(jì)算步驟包括比較該壓電感應(yīng)單元之間的輸出信號數(shù)值大小，將輸出信號數(shù)值大的壓電感應(yīng)單元判斷為被觸碰的壓電感應(yīng)單元。
【文檔編號】G06F3/041GK103513801SQ201210202714
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】戈卡爾普·貝拉默戈魯, 王燕儒 申請人:宸鴻科技(廈門)有限公司