專利名稱：一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬觸摸控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置。
背景技術(shù)：
觸控裝置是一種通過觸摸方式輸入信號的感應(yīng)裝置，是人機(jī)交互信息的界面，常見的有觸摸屏、鍵盤等。由于其操作直接、簡單等優(yōu)點(diǎn)，在電子控制設(shè)備以及機(jī)器人的觸控傳感中有著廣泛的應(yīng)用。一般的觸控裝置體積較大，攜帶不方便，因此，開發(fā)一種柔性、易彎曲或卷曲的觸控裝置成為該領(lǐng)域的重要工作，同時也為可穿戴電子產(chǎn)品提供了便攜式的輸入裝置。現(xiàn)有的柔性觸控裝置以織物鍵盤為代表，中國專利(CN101369186)公開了一種柔性織物鍵盤，其組成包括按鍵層、功能層、絕緣層，其中功能層為三維整體織物，該三維柔性織物的經(jīng)向截面為連續(xù)交替織造的支撐單元和孔洞結(jié)構(gòu)，孔洞單元與按鍵層上的按鍵位置一一對應(yīng)，在孔洞單元的上層織物植入經(jīng)向?qū)Ь€構(gòu)成列電路，下層織物植入緯向?qū)Ь€構(gòu)成行電路。當(dāng)任一按鍵受壓時，該按鍵對應(yīng)孔洞單元的上層經(jīng)向?qū)Ь€與下層緯向?qū)Ь€接觸，導(dǎo)通鍵盤開關(guān)電路；當(dāng)按鍵釋壓時，與該按鍵對應(yīng)的的支撐單元使孔洞單元回復(fù)原狀，斷開鍵盤開關(guān)電路。比較已知的各類織物鍵盤發(fā)現(xiàn)，織物鍵盤利用行列陣電路導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)按鍵定位，導(dǎo)致引出導(dǎo)線多，制作復(fù)雜，柔性較差。美國專利(US6555235B1)公開了一種電阻式觸摸屏系統(tǒng)，由上底層、上導(dǎo)電層、絕緣間隔層、下導(dǎo)電層、下底層構(gòu)成，間隔層由隔離點(diǎn)和空隙組成，上下導(dǎo)電層在按壓情況下伸展接觸實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，以電阻分壓的原理實(shí)現(xiàn)觸控定位。觸摸屏常用氧化銦錫作為透明導(dǎo)電材料，柔性差。為了改善觸控裝置的柔性，劉玲玲等開發(fā)了一種四線電阻式柔性觸控裝置(一種柔性觸控裝置的研制，紡織學(xué)報，2011，32 (9)59 - 63)，這種觸控裝置的傳感器由上導(dǎo)電層、中間絕緣層、下導(dǎo)電層構(gòu)成，上下導(dǎo)電層在按壓情況下在絕緣層的孔洞間接觸實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，以電阻分壓的原理實(shí)現(xiàn)觸控定位。該觸控裝置在柔性的條件下，可使引出線的數(shù)量減少到4根，但由于依然采用中間絕緣層的孔洞實(shí)現(xiàn)上下導(dǎo)電層的接觸和斷開，無法提供較高的觸摸位置分辨率。柔性觸控裝置作為計算機(jī)的觸控裝置，功能上要求其能與計算機(jī)相配合實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互并且定位準(zhǔn)確，從可攜帶性角度上要求觸控裝置結(jié)構(gòu)簡單、柔性好，選擇合適的觸控機(jī)理和傳感材料尤為重要。現(xiàn)有的柔性觸控裝置均為電阻式，雖然工作穩(wěn)定，不易受到環(huán)境的干擾，但是由于采用多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使觸控裝置的厚度增加，影響柔性。更重要的是，電阻式觸控裝置是通過中間絕緣層的孔洞或空隙形成上下導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)處的接觸來實(shí)現(xiàn)電路導(dǎo)通，孔洞或空隙的分布密度既影響絕緣的功能，又影響觸控分辨率，難以平衡所存在的矛盾。因此電阻式的觸控裝置多使用在觸控位置數(shù)量有限的鍵盤等輸入裝置上。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，克服了現(xiàn)有的電阻式柔性觸控裝置柔性不足，特別是無法連續(xù)定位、分辨率低等技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單并具備連續(xù)定位功能的觸控裝置，可作為柔性的、具有觸摸板或?qū)懽职宓裙δ艿妮斎胙b置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，包括觸摸傳感器、控制器，所述的觸摸傳感器包括觸摸單元、金屬電極，所述的觸摸單元的四個角分別黏附金屬電極，所述的四個金屬電極分別通過導(dǎo)線與控制器輸入端相連，所述的控制器輸出端連接計算機(jī)。所述的觸摸單元采用方阻均勻的單層碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物。所述的金屬電極為銅電極或銀電極。所述的金屬電極為直角長條形電極。所述的觸摸單元通過導(dǎo)電膠黏附金屬電極。所述的控制器采用VALA TOUCH C3100表面電容式控制器。所述的控制器輸出端采用USB接口。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果I)觸摸傳感器僅由觸摸單元、金屬電極構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，柔性好；2)觸摸傳感器采用單層碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物作為觸摸單元，利用電容導(dǎo)通作為觸控響應(yīng)模式，即觸即控，觸控靈敏性高；3)觸摸傳感器采用單層碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物作為觸摸單元，采用電阻分流原理實(shí)現(xiàn)觸控定位，觸摸單元上的所有點(diǎn)皆可觸控感應(yīng)，感應(yīng)點(diǎn)連續(xù)、分辨率高；4)柔性觸控裝置與計算機(jī)配合經(jīng)四點(diǎn)定位，可使觸摸單元上的觸摸位置與屏幕顯示位置一一對應(yīng)，常按觸摸單元可實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)右鍵功能，雙擊觸摸單元可實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)雙擊功倉泛;5)柔性觸控裝置連入計算機(jī)，在計算機(jī)上運(yùn)行手寫輸入軟件(如搜狗handinput軟件)，可手寫輸入編輯文檔，實(shí)現(xiàn)寫字板功能，尤為適宜無法在計算機(jī)鍵盤上打字的人群；6)柔性觸控裝置與主流操作系統(tǒng)的計算機(jī)兼容。7)本實(shí)用新型可折疊或卷曲，是一種易攜帶，柔性良好的計算機(jī)輸入裝置或其它電子設(shè)備的觸控裝置。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為本實(shí)用新型觸摸傳感器+45°對角線觸摸線性測試圖；圖3為本實(shí)用新型觸摸傳感器-45°對角線觸摸線性測試圖；圖4為本實(shí)用新型觸摸傳感器0°水平觸摸線性測試圖；圖5為本實(shí)用新型觸摸傳感器90°垂直觸摸線性測試圖；1.觸摸傳感器2.控制器11.觸摸單元12.金屬電極13.導(dǎo)線
具體實(shí)施方式
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖1所示，本實(shí)用新型包括觸摸傳感器1、控制器2，所述的觸摸傳感器I包括觸摸單元11、金屬電極12，所述的觸摸單元11的四個角分別黏附金屬電極12，所述的四個金屬電極12分別通過導(dǎo)線13與控制器2輸入端相連，所述的控制器2輸出端連接計算機(jī)。所述的觸摸單元11采用方阻均勻的單層碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物。所述的金屬電極12為銅電極或銀電極。所述的金屬電極12為直角長條形電極。所述的觸摸單元11通過導(dǎo)電膠黏附金屬電極12。所述的控制器2采用VALA TOUCH C3100表面電容式控制器。所述的控制器2輸出端采用USB接口。本實(shí)用新型通過電容導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)觸控響應(yīng)，利用電阻分流原理實(shí)現(xiàn)觸控定位。本實(shí)用新型控制器2與計算機(jī)相連，將計算機(jī)的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，在觸摸單元的表面形成均勻電勢面；所述的觸摸單元11與人體或金屬物接觸形成電容耦合與地導(dǎo)通產(chǎn)生微弱感應(yīng)電流實(shí)現(xiàn)觸控響應(yīng)；所述的四個金屬電極12流經(jīng)的感應(yīng)電流大小與觸摸點(diǎn)位置有關(guān)；所述的控制器2通過導(dǎo)線13獲取四個金屬電極12上的電信號，經(jīng)過運(yùn)算、放大、濾波檢波，通過USB接口輸入計算機(jī)，通過四點(diǎn)校正建立觸摸單元11上的觸摸位置與計算機(jī)顯示屏光標(biāo)位置之間的對應(yīng)聯(lián)系。本實(shí)用新型的觸摸單元11是一片碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物，幾何尺寸可以是150_X 150mmX0. 05mm。所述的碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物是一種各向同性導(dǎo)電材料，方阻為168. 0±3. 2 Q/sq,表面方阻均勻。采用最小二乘法對觸控裝置做“米”字型線性度測試，用觸摸點(diǎn)在顯示屏上的輸出位置和理論位置的偏差評價柔性觸控裝置的定位性能，測試結(jié)果如圖2 圖5所示。可見，本觸控裝置在各方向上的輸出的直線擬合度高，水平線性度為4. 09%,豎直線性度為
6.24%，擬合直線與理論直線偏差小于4°，符合表面電容式觸控裝置的使用標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例1 :由柔性觸摸控制板。由觸摸傳感器1、控制器2及啟動程序組成。將柔性觸控裝置經(jīng)USB接口連入計算機(jī)，觸摸傳感器I平鋪在桌面上，選定四個點(diǎn)與屏幕四角顯示點(diǎn)進(jìn)行四點(diǎn)校正后，可使觸摸單元11上的觸摸位置與屏幕顯示位置一一對應(yīng)。這樣，通過手指在觸摸單元11上的移動，可控制計算機(jī)光標(biāo)在屏幕上的運(yùn)動，還可通過常按觸摸單元11實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)右鍵功能，或雙擊觸摸單元11實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)雙擊打開計算機(jī)文件的功能等。實(shí)施例2 由柔性寫字板。由觸摸傳感器1、控制器2及啟動程序、搜狗handinput軟件組成。將柔性觸控裝置經(jīng)USB接口連入計算機(jī)，觸摸傳感器I平鋪在桌面上，選定四個點(diǎn)與屏幕四角顯示點(diǎn)進(jìn)行四點(diǎn)校正后，可使觸摸單元11上的觸摸位置與屏幕顯示位置一一對應(yīng)。在計算機(jī)上運(yùn)行搜狗handinput軟件后，可手寫輸入字符、編輯文檔等，實(shí)現(xiàn)寫字板功能。附圖中圖2為觸摸傳感器+45°對角線觸摸線性測試圖；圖3為觸摸傳感器_45°對角線觸摸線性測試圖；圖4為觸摸傳感器0°水平觸摸線性測試圖；圖5為觸摸傳感器90°垂直觸摸線性測試圖。
權(quán)利要求1.一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，包括觸摸傳感器(I)、控制器(2)，其特征在于所述的觸摸傳感器(I)包括觸摸單元(11)、金屬電極(12)，所述的觸摸單元(11)的四個角分別黏附金屬電極(12)，所述的四個金屬電極(12)分別通過導(dǎo)線(13)與控制器(2)輸入端相連，所述的控制器(2)輸出端連接計算機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，其特征在于所述的觸摸單元(11)采用方阻均勻的單層碳黑填充低密度聚乙烯非織造織物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，其特征在于所述的金屬電極(12)為銅電極或銀電極。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，其特征在于所述的金屬電極(12)為直角長條形電極。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，其特征在于所述的觸摸單元(11)通過導(dǎo)電膠黏附金屬電極(12 )。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，其特征在于所述的控制器(2)采用VALATOUCH C3100表面電容式控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，其特征在于所述的控制器(2)輸出端采用USB接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于導(dǎo)電織物的表面電容式柔性觸控裝置，包括觸摸傳感器、控制器，所述的觸摸傳感器包括觸摸單元、金屬電極，所述的觸摸單元的四個角分別黏附金屬電極，所述的四個金屬電極分別通過導(dǎo)線與控制器輸入端相連，所述的控制器輸出端連接計算機(jī)。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有的電阻式柔性觸控裝置柔性不足，特別是無法連續(xù)定位、分辨率低等技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單并具備連續(xù)定位功能的觸控裝置，可作為柔性的、具有觸摸板或?qū)懽职宓裙δ艿妮斎胙b置。
文檔編號G06F3/044GK202854776SQ201220471270
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者丁辛, 蔣晶晶, 胡吉永, 楊旭東, 李毓陵 申請人:東華大學(xué)