TWI847520B - 觸控裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種觸控裝置。所述觸控裝置包括：電路板，具有上表面和背對於上表面的下表面；蓋板，黏貼於所述上表面；壓容模組，設置於所述下表面；振動馬達，設置於所述下表面；以及訊號處理器，與所述振動馬達和所述壓容模組電性連接。
Description
本發明涉及觸控裝置的技術領域，尤其涉及一種壓力檢測的觸控裝置。
目前的觸摸設備(如觸摸手機、觸控鍵盤)，通常利用壓力感測器來檢測人的手指觸摸的壓力。觸摸設備的壓力檢測結構安裝在觸摸設備的中框上，包括蓋板、顯示元件和壓力感測器。以前舊的觸控墊無法實現壓力感應和觸覺回饋，對使用者體驗感較差，同時無法實現一些應用端的開發。
因此，需要開發能檢測力值和觸覺回饋的方案。
本發明的目的之一在於公開一種觸控裝置，所述觸控裝置通過壓容模組產生電容變化，以解決上述背景技術的技術問題。
本發明的一實施例公開了一種觸控裝置。所述觸控裝置包括：電路板，所述電路板的上表面包括用於檢測手指的觸摸位置的觸摸檢測電極；壓容模組，置於所述電路板的下方，並與訊號處理器電性連接，用於在所述手指按壓所述觸控裝置時施加的壓力作用下發生形變，以改變手指的按壓區域的壓力感測電容；振動馬達，安裝固定於所述電路板的下表面，並與所述訊號處理器電性連接，用於回應所述手指施加的壓力大小進行振動回饋；以及所述
訊號處理器，安裝固定於所述電路板的下表面，用於從所述觸摸檢測電極和所述壓容模組接收的觸摸感應訊號和壓力感應訊號並確定所述手指在所述觸控裝置的觸摸位置和所述手指施加的壓力大小。
在一種可能的實現方式中，所述壓容模組的數量為多個，所述壓容模組包括上電極和下電極，所述上電極和所述下電極之間有空氣間隙，所述上電極或所述下電極包括多個具有彈性的懸臂。
在一種可能的實現方式中，所述壓容模組包括被矽膠墊隔開的上電極和下電極。
在一種可能的實現方式中，所述上電極和所述下電極之間的距離在約0.05毫米至約0.3毫米之間。
在一種可能的實現方式中，所述壓容模組還包括：補強框，支撐所述下電極；以及軟性印刷電路板，設置於所述補強框上，並支撐所述上電極。
在一種可能的實現方式中，所述上電極通過黏貼膠黏貼於所述電路板的所述下表面。
在一種可能的實現方式中，所述上電極或所述下電極包括多個具有彈性的懸臂。
在一種可能的實現方式中，所述上電極或下電極包含中央區和周圍區，所述中央區和所述周圍區之間部分鏤空，所述中央區和所述周圍區之間通過所述懸臂連接。
在一種可能的實現方式中，所述懸臂的厚度和所述中央區的厚度相較於所述周圍區的厚度薄。
本發明的另一實施例公開了一種觸控裝置。所述觸控裝置包括：電路板，具有上表面和背對於上表面的下表面；蓋板，黏貼於所述上表面；上電極，位於所述電路板中；下電極，對應於所述上電極設置，並部份接合於所述電路板；支撐塊，支撐所述下電極；振動馬達，設置於所述下表面；以及訊號處理器，設置於所述下表面，並通過所述電路板與所述上電極、所述下電極電性連接。
在一種可能的實現方式中，所述上電極是所述電路板中的接墊或焊點。
在一種可能的實現方式中，所述下電極具有水平部以及和所述水平部相連的垂直部，所述垂直部與所述電路板接合。
在一種可能的實現方式中，所述上電極和所述下電極形成壓容模組，所述支撐塊通過矽膠墊支撐所述壓容模組。
在一種可能的實現方式中，所述觸控裝置還包括殼，支撐所述支撐塊。
在一種可能的實現方式中，所述支撐塊上附有螺絲或螺孔，用於將所述支撐塊鎖扣到所述殼上的螺孔或螺絲。
在一種可能的實現方式中，所述振動馬達或所述訊號處理器設置於所述電路板和所述殼之間。
1,2,3:觸控裝置
10,110:電路板
10a,110a:電路板的上表面
10b,110b:電路板的下表面
115,145,15,25,35,45:黏貼膠
120,20:蓋板
130,30:壓容模組
131,31,311,312:上電極
133,33:下電極
133a,31h:水平部
133b:垂直部
135,32:矽膠墊
138,38:黏貼層
140,40:支撐塊
148,48:螺絲
150:殼
160,60:振動馬達
170,70:訊號處理器
30a:壓容模組的上表面
30b:壓容模組的下表面
31a:懸臂
31c:凹入部
33b,33d:支撐柱
33c:軀幹
33p:突出部
36:軟性印刷電路板
37:補強框
4:接觸面板
5:彈性支架
50:殼體
6:線性馬達
7:外力感測器
8:柔性墊
F:外力
R1,R3:中央區
R2,R4:周圍區
O1:鏤空區
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對於本領域的通常知識者來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現有技術的一種觸控裝置的結構示意圖；圖2是根據本發明提供的一種觸控裝置的剖視示意圖；圖3為圖2中的觸控裝置的分解立體示意圖；圖4為圖2中的壓容模組的剖視示意圖；圖5為圖4中的壓容模組的立體示意圖；圖6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a及13b分別為圖4或圖5中的上、下電極不同外觀的示意圖；圖14是使用圖2的觸控裝置，實現對壓容模組按壓的原理示意圖；圖15是根據本發明提供的另一種觸控裝置的剖視示意圖；圖16為圖15中的觸控裝置的分解立體示意圖；圖17為圖15中的壓容模組的剖視示意圖；以及圖18為圖17中的壓容模組的立體示意圖。
以下揭示內容提供了多種實施方式或例示，其能用以實現本發明內容的不同特徵。下文所述之元件與配置的具體例子係用以簡化本發明內容。當可想見，這些敘述僅為例示，其本意並非用於限制本發明內容。舉例來說，在下文的描述中，將一第一特徵形成於一第二特徵上或之上，可能包括某些實施例其中所述的第一與第二特徵彼此直接接觸；且也可能包括某些實施例其中還有額外的元件形成於上述第一與第二特徵之間，而使得第一與第二特徵可能沒有直接接觸。此外，本發明內容可能會在多個實施例中重複使用元
件符號和/或標號。此種重複使用乃是基於簡潔與清楚的目的，且其本身不代表所討論的不同實施例和/或組態之間的關係。
雖然用以界定本發明較廣範圍的數值範圍與參數皆是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準差。在此處，「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內，視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考慮而定。當可理解，除了實驗例之外，或除非另有明確的說明，此處所用的所有範圍、數量、數值與百分比(例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者)均經過「約」的修飾。因此，除非另有相反的說明，本發明的說明書與附隨申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值，且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的有效位數與套用一般進位法所得到的數值。在此處，將數值範圍表示成由一端點至另一端點或介於二端點之間；除非另有說明，此處所述的數值範圍皆包括端點。
一般來說，市面上主要的壓力檢測採用的是應變計方案。圖1是現有技術的一種觸控裝置的結構示意圖。參照圖1，觸控裝置3包括接觸面板4、彈性支架5、線性馬達6、四個外力感測器7以及四個柔性墊8。四個外力感測器7設置在彈性支架5上，柔性墊8位於彈性支架5的相對兩側。這類的外力感測器7採用的是應變計方案。
應變計方案採用應變片，一般的應變片均為電阻式應變片。電阻式應變片是將應變轉化為電阻變化的一種感測器(即外力感測器7)，其採用電阻敏
感材料貼附於彈性支架5上進行應變檢測。電阻式應變片的工作原理是基於應變效應，即指材料在收到應力變形時，其電阻值也會隨之發生變化。
然而，電阻式應變片的成本較高，且一般而言良率較低，整機結構較複雜，甚至使產品的體積或和重量增加，影響壓力感應和觸控回饋的推廣。因此，為了解決以上問題，本發明提出了電容檢測方案，採用兩個電極之間對位移和面積極敏感原理來檢測手指按壓；實現力值檢測，通過力值檢測回饋電容變化到訊號處理器，訊號處理器接受到電容變化資訊從而發出訊號給到振動馬達，使振動馬達產生振動，實現觸控回饋的應用，根據壓容訊號差異結合應用軟體方案，實現不同的壓力觸控回饋效果。
圖2是根據本發明提供的一種觸控裝置的剖視示意圖。參照圖2，觸控裝置1包括一電路板10，用於承載一蓋板20和多個壓容模組30。在一些實施例中，蓋板20通過黏貼膠15黏貼於電路板10上，而多個壓容模組30分別通過黏貼膠25黏貼於電路板10上。
電路板10用於感應施加在蓋板20上的觸控訊號、傳導或採集訊號，電路板10的上表面包括用於檢測手指的觸摸位置的觸摸檢測電極，電路板10上亦可佈置電線路或搭載電子元件(例如電阻或電容)。電路板10具有上表面10a和背對於上表面10a的下表面10b。在一些實施例中，電路板10可以是軟性印刷電路板(flexible printed circuit board,FPC)、硬性印刷電路板(PCB)或其他的電路板。
蓋板20用於提供用戶觸碰或按壓等操作。在一些實施例中，蓋板20可以是玻璃材料或聚酯材料，例如可以含有聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)的麥拉(Mylar)片材。
各個壓容模組30具有上表面30a和背對於上表面30a的下表面30b。在一些實施例中，壓容模組30的個數可以是二、四、六、八個或以上，取決於蓋板20的面積大小，在圖2中僅顯示兩個壓容模組30。各個壓容模組30對稱地設置於電路板10的下表面10b上。在其他一些實施例中，壓容模組30的個數可以是奇數的。在一些實施例中，壓容模組30通過黏貼膠35黏貼於支撐塊40上。
支撐塊40為提供壓容模組30物理性支撐的載體。在一些實施例中，支撐塊40是由聚合物製成，例如是壓克力片。在一些實施例中，支撐塊40上附有螺絲48(或螺孔)，螺絲48(或螺孔)可用於將支撐塊40鎖扣到殼體50上的螺孔(或螺絲)。在一些實施例中，殼體50可以是由金屬或聚合物製成。在其他一些實施例中，支撐塊40可以通過黏貼膠或膠水附接到殼體50上。
振動馬達60用於回應所述手指施加的壓力大小進行振動回饋，該振動馬達60設置在電路板10和殼體50之間，並且被多個壓容模組30包圍。在一些實施例中，振動馬達60通過黏貼膠45黏貼於電路板10的下表面10b。振動馬達60與電路板10電性連接。振動馬達60中具有振動子，會產生往復性的振動，通過產生的振幅，其可用於提供訊號振動的回饋作用。在一些實施例中，振動馬達60可以是線性馬達，電磁馬達或者壓電陶瓷馬達。
在一些實施例中，黏貼膠15、25、35和45可以是光學透明膠(optically clear adhesive,OCA)，雙面膠，或者熱固膠水。具體而言，黏貼膠15用於將蓋板20黏貼固定於電路板10的上表面10a上，黏貼膠25用於將壓容模組30的上表面30a黏貼固定於電路板10的下表面10b上，黏貼膠35用於將壓容模組30的下表面30b黏貼固定於支撐塊40上，而黏貼膠45用於將振動馬達60黏貼固定於電路板10的下表面10b上。
訊號處理器70設置於電路板10的下表面10b上，位於電路板10和殼體50之間。訊號處理器70與振動馬達60隔開一段距離，並且被多個壓容模組30包圍。在一些實施例中，訊號處理器70可以是積體電路(integrated circuit,IC)，其通過與電路板10電性連接，因而和振動馬達60電性連接，並且和壓容模組30中的壓容電極電性連接。訊號處理器70用於從電路板10上表面10a的觸摸檢測電極和壓容模組30接收的觸摸感應訊號和壓力感應訊號並確定所述手指在所述觸控裝置的觸摸位置和所述手指施加的壓力大小。訊號處理器70根據壓力大小產生不同量值或大小的訊號，通過電路板10將訊號傳遞至振動馬達60，使振動馬達60產生振動。
圖3為圖2中的觸控裝置1的分解立體示意圖。參照圖3，圖3中顯示四個壓容模組30和兩個支撐塊40，其中每兩個壓容模組30被同一個支撐塊40支撐。每個支撐塊40上附有多個螺絲48(或螺孔)，壓容模組30的底部可通過螺絲48鎖扣至支撐塊40。壓容模組30的底部通過與支撐塊40固定在一起進行補強。支撐塊40的形狀和尺寸可以根據整機結構或者力學結構來決定，在圖2或3中所示的支撐塊40結構只是示意性的，並非唯一的結構。
圖4為圖2中的壓容模組30的剖視示意圖。參照圖4，在一些實施例中，壓容模組30包括上電極31，下電極33和矽膠墊32。上電極31和下電極33作為壓容電極，矽膠墊32隔開上電極31和下電極33。
在一些實施例中，上電極31和下電極33是由，例如銅、銀、金、鋁、鐵、鈷、鎳、鈦、鎢或它們的合金等導電材料所製成。在一些實施例中，矽膠墊32是由絕緣體材料所製成，例如是含有聚矽氧烷的絕緣體材料。在一些實施例中，上電極31和下電極33之間的距離H1在約0.05毫米(millimeter,mm)
至約0.3毫米的範圍內，在該距離範圍內，當上電極31和下電極33之間的距離產生改變時，足以產生足夠大的電容變化。在一些情況下，當上電極31和下電極33之間的距離過小時，將無法產生兩電極之間足夠幅度的距離變化，所造成的電容改變將不明顯。在一些情況下，當上電極31和下電極33之間的距離過大時，壓容模組30會過厚，增加觸控裝置1的體積。在本實施例中，上電極31、下電極33之間的距離H1大約等於矽膠墊32的厚度。在一些實施例中，該矽膠墊32可以替換成空氣。
在一些實施例中，下電極33和軟性印刷電路板(FPC)36分別設置在補強框37上，下電極33不接觸到軟性印刷電路板36。軟性印刷電路板36和補強框37不屬於壓容模組，而是分別屬於一個獨立的部件。補強框37可以由絕緣體材料製成，作為提供下電極33和軟性印刷電路板36物理性支撐的載體。下電極33設置於補強框37的中心處，而軟性印刷電路板36設置於補強框37的周圍處並部分地覆蓋補強框37。在一些實施例中，上電極31的懸臂31a通過黏貼層38黏貼在位於補強框37周圍的軟性印刷電路板36上。在這樣的實施例中，上電極31可通過軟性印刷電路板36和黏貼層38被補強框37支撐，並且同時上電極31也通過矽膠墊32和下電極33被補強框37支撐。軟性印刷電路板36在訊號處理器70和壓容模組30的上電極31、下電極33之間傳輸電訊號，便於壓容模組30進行壓力檢測。
在圖4的壓容模組30剖視示意圖中，上電極31及其懸臂31a呈現「ㄇ」字狀，上電極31中央的空間與下電極33之間夾著矽膠墊32。在一些實施例中，矽膠墊32可不需塞滿上電極31中央整個空間，而可以分別與軟性印刷電路板36和黏貼層38保有一段距離。在一些實施例中，壓容模組30的上表面30a是指
上電極31背對矽膠墊32的表面。在一些實施例中，壓容模組30的下表面30b是補強框37背對矽膠墊32的表面。
圖5為圖4中的壓容模組30的立體示意圖。參照圖5，蓋板20設置在於電路板10上，而壓容模組30設置在於電路板10背對蓋板20這一側的面上。電路板10位於蓋板20和壓容模組30之間。在一些實施例中，壓容模組30完全被電路板10覆蓋，並通過黏貼膠25黏貼於電路板10上(如圖2所示)。在一些實施例中，壓容模組30中的上電極31、下電極33與電路板10電性連結，具體關於上電極31、下電極33的外觀如圖6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a及9b所示。圖5中所繪的上電極31是以圖6a、6b中的上電極31為例，由圖5可見部分「
」字狀的懸臂31a自上電極31延伸出來。在一些實施例中，上電極31具有圓盤狀的結構，而下電極33為平面結構。在這樣的實施例中，矽膠墊32可以設置在上電極31和下電極33之間的空間。為了支撐矽膠墊32，下電極33的面積至少大於或等於矽膠墊32的面積。上電極31、下電極33與電路板10電性連接，以便將由壓容模組30測得的電容變化通過電路板10將電訊號傳遞給電路板10上的其他元件，例如振動馬達60或訊號處理器70(如圖2所示)。
圖6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a及9b分別為圖4或圖5中的上電極31、下電極33不同外觀的示意圖。可以根據不同圖像的需求，通過模具沖壓、鐳射切割或金屬蝕刻等製程形成不同外觀的上電極31、下電極33。
參照圖6a和6b，在一些實施例中，上電極31、下電極33為圓形的電極，電極包含中央區R1和周圍區R2，周圍區R2圍繞中央區R1，中央區R1和周圍區R2之間具有鏤空區O1，並且中央區R1和周圍區R2通過多個「
」字狀的懸臂31a連接。在本實施例中，由上視觀之，中央區R1和周圍區R2均為圓形。在一
些實施例中，懸臂31a和中央區R1是電極較薄的部分。中央區R1的厚度相較於周圍區R2的厚度薄，使得電極呈現一種中間具有凹部的結構。在一些實施例中，中央區R1是當外力F按壓蓋板20時，電極的主要受力區域。懸臂31a具有彈性或柔性，可以使得相同大小的外力F按壓蓋板20的情況下，讓上電極31、下電極33的位移改變量更大，因而產生更明顯的電容變化△C。此外，懸臂31a本身具有彈性，當承受外力F時可部分地彎曲，允許更多的受力變形量，從而增加感應敏感度。在一些實施例中，周圍區R2可以做為黏貼至電路板10上。
參照圖7a和7b，圖7a、7b所示的電極與圖6a、6b所示的電極相似。區別在於，在本實施例中，由上視觀之，中央區R1為圓形，而周圍區R2為方形。
參照圖8a和8b，圖8a、8b所示的電極與圖7a、7b所示的電極相似。區別在於，在本實施例中，由上視觀之，中央區R1可以由圖7a、7b的中央區R1旋轉而成，此外，「
」字狀的懸臂31a可以有不等長的長度分配。
參照圖9a和9b，圖9a和9b所示的上電極31與下電極33為平行結構。上電極31與下電極33之間通過支撐柱33b分隔兩者。
參照圖10a和10b，圖10a所示為根據一種實施例的下電極33的上視圖，下電極33呈現「王」字狀的外觀。圖10b所示為根據本實施例的上電極31的立視圖，上電極31對應於下電極33呈現「王」字狀的外觀。在一些實施例中，上述「王」字狀的外觀是上電極31或下電極33的凹部。
參照圖11a和11b，圖11a所示為根據一種實施例的下電極33的側視圖，下電極33可以具有水平部31h和與水平部31h相連的突出部33p，使下電極33呈現「T」字狀的外觀。圖11b所示為根據本實施例的上電極31的俯視圖，在一些實施例中，上電極31對應於下電極33而具有水平部31h和水平部31h中的凹
入部31c。在一些實施例中，下電極33的突出部33p可與上電極31的凹入部31c相結合。
參照圖12a和12b，在一些實施例中，上電極31、下電極33為圓盤狀的電極，電極包含中央區R3和周圍區R4，周圍區R4圍繞中央區R3並與中央區R3相連。在一些實施例中，中央區R3相對於周圍區R4呈現一側凹入，而另一側突出的圓盤狀外觀。
參照圖13a和13b，在一些實施例中，下電極33為「S」字狀的電極，兩個大的上電極311可呈直線狀並位於下電極33「S」字狀的兩個軀幹33c上，多個小的上電極312可位於兩個軀幹33c之間。多個上電極311、312可用於測量出多個電容大小，並獲得其平均值。在一些實施例中，上電極312和下電極33之間的距離與上電極311和下電極33之間的距離相同。在其他一些實施例中，可以改變上電極312和下電極33之間的距離，例如，可以在下電極33和上電極312之間設置支撐柱33d，以同時獲得不同距離的平行電極之間的電容大小。
圖14是使用圖2的觸控裝置1，實現對壓容模組30按壓的原理示意圖。根據電容的公式：
其中C為電容大小，ε為介質電容率，A為電極面積，d為兩平行電極之間的距離，可知當電極面積A一定時，電容大小C與兩平行電極之間的距離d成反比關係。
參照圖14，在一些實施例中，當使用者的手指或者其他物體按壓在蓋板20上時，蓋板20受到外力F的擠壓，在外力F下，觸控裝置1中的蓋板20、電路板10、黏貼膠15、25均會受力向下移動，並擠壓壓容模組30。
再參照圖4，當壓容模組30受到擠壓時，上電極31會受力向下移動擠壓矽膠墊32，此時由於補強框37上的下電極33仍固定不動，將造成上電極31、下電極33之間的距離變化△H1。在一些實施例中，上電極31的懸臂31a由於具有彈性，可承受當壓容模組30受到擠壓時所造成上電極31的微形變。在一些實施例中，當上電極31受力向下移動時，軟性印刷電路板36由於具有彈性，也可彈性的壓縮共同承受對矽膠墊32的擠壓。
根據電容的公式，當有距離變化△H1時，也就是公式中的兩平行電極之間的距離d產生變化，將造成兩電極之間的電容大小C發生相應改變。
也就是說，外力F導致上、下電極間的距離變化△H1，進而產生電容變化△C。在一些實施例中，越大的外力F將產生越大的距離變化△H1，進而產生越大的電容變化△C。
在一些實施例中，上電極31和下電極33可以不具有矽膠墊32。上電極31和下電極33之間可以是空氣間隙。在這樣的實施例中，電容大小C的計算方式是以空氣的介質電容率(約1.00054)進行計算。
在一些實施例中，當訊號處理器70通過電路板10從壓容模組30接收到一電容變化△C後，通過訊號處理器70內置的演算法，將產生一對應於該電容變化△C之量值的訊號，並將該訊號通過電路板10傳遞到振動馬達60，振動馬達60接收到該訊號後會產生對應於該訊號大小的振幅的振動。
在一些實施例中，不同的電容變化△C將產生不同量值或大小的訊號，使振動馬達60產生不同振幅的振動，使用者的手指會因此感受到不同振幅的振動感受，從而實現不同的壓力觸控回饋的效果。
在一些實施例中，當外力F的按壓在蓋板20的不同位置點時，會使按壓的位置點附近的多個壓容模組30產生電容變化△C，訊號處理器70可以同時處理多個壓容模組30產生的電容變化△C，並發出對應的訊號使振動馬達60產生振動，以識別蓋板20上受按壓的位置點。
圖15是根據本發明提供的另一種觸控裝置的剖視示意圖。參照圖15，觸控裝置2的結構基本上與圖2的觸控裝置1的結構相似，相同或相似的元件以相同或相似的元件符號表示。觸控裝置2和觸控裝置1的區別在於，觸控裝置1的壓容模組是一個獨立的電子元件，而觸控裝置2的壓容模組是集成在電路板上。
觸控裝置2包括一電路板110，用於承載一蓋板120和多個壓容模組130。在一些實施例中，蓋板120通過黏貼膠115黏貼於電路板110上，而多個壓容模組130分別附接於電路板110背對蓋板120這一側的面上，壓容模組130與電路板110電性連接。電路板110用於感應施加在蓋板120上的觸控訊號、傳導或採集訊號，電路板110上亦可佈置電線路或搭載電子元件(例如電阻或電容)。電路板110具有上表面110a和背對於上表面10a的下表面110b。在一些實施例中，電路板110可以是軟性印刷電路板、硬性印刷電路板或由其他的電路板。
蓋板120用於提供用戶觸碰或按壓等操作。在一些實施例中，蓋板120可以是玻璃材料或聚酯材料，例如可以含有聚對苯二甲酸乙二酯的麥拉片材。
在一些實施例中，壓容模組130的個數可以是二、四、六、八個或以上，取決於蓋板120的面積大小，在圖15中僅顯示兩個壓容模組130。在其他一些實施例中，壓容模組130的個數可以是奇數的。各壓容模組130包括作為壓容
電極的上電極131和下電極133，應注意的是，在本實施例中，上電極131是電路板110中的接墊或焊點，而下電極133為「ㄇ」字狀的導體。
支撐塊140為提供壓容模組130物理性支撐的載體。在一些實施例中，支撐塊140是由金屬或聚合物製成，例如是鐵片或壓克力片。在一些實施例中，支撐塊140通過矽膠墊135支撐壓容模組130，矽膠墊135設置於支撐塊140和壓容模組130之間。在一些實施例中，矽膠墊135是由絕緣體材料所製成，例如是含有聚矽氧烷的絕緣體材料。在其他一些實施例中，支撐塊140可以通過黏貼膠或膠水附接到殼150上。
在一些實施例中，支撐塊140上附有螺絲148(或螺孔)，螺絲148(或螺孔)可用於將支撐塊140鎖扣到一個殼150上的螺孔(或螺絲)。在一些實施例中，殼150可以是由金屬或聚合物製成。在其他一些實施例中，支撐塊140可以通過黏貼膠或膠水附接到殼150上。
振動馬達160設置在電路板110和殼150之間，並且被多個壓容模組130包圍。在一些實施例中，振動馬達160通過黏貼膠145黏貼於電路板110的下表面110b上。振動馬達160與電路板110電性連接。振動馬達160中具有振動子，會產生往復性的振動，通過產生的振幅，其可用於提供訊號振動的回饋作用。在一些實施例中，振動馬達160可以是線性馬達，電磁馬達或和壓電陶瓷馬達。
訊號處理器170設置於電路板110的下表面110b上，位於電路板110和殼150之間。訊號處理器170與振動馬達160隔開一段距離，並且被或多個壓容模組130包圍。在一些實施例中，訊號處理器170可以是積體電路，其通過與電路板110電性連接，因而和振動馬達160電性連接，並且和壓容模組130中的上
電極131和下電極133電性連接。訊號處理器170會產生不同量值或大小的訊號，通過電路板110將訊號傳遞至振動馬達160，使振動馬達160產生振動。
圖16為圖15中的觸控裝置2的分解立體示意圖。參照圖16，圖16中顯示四個壓容模組130和兩個支撐塊140，其中每兩個壓容模組130被同一個支撐塊140支撐。支撐塊140通過矽膠墊135支撐壓容模組130。支撐塊140的形狀和尺寸可以根據整機結構或者力學結構來決定，在圖15或圖12中所示的支撐塊140結構只是示意性的，並非唯一的結構。在一些實施例中，壓容模組130中的上電極131、下電極133與電路板110電性連結，以便將由壓容模組130測得的電容變化通過電路板110將電訊號傳遞給電路板110上的其他元件，例如振動馬達160或訊號處理器170(如圖15所示)。
圖17為圖15中的壓容模組130的剖視示意圖。參照圖17，在一些實施例中，當形成壓容模組130之前，預先在電路板110上分別設計好即將作為上電極的區域以及即將與下電極附接或引線的區域，兩個區域彼此錯開。在一些實施例中，「ㄇ」字狀的下電極133包含水平部133a以及和水平部133a相連的垂直部133b。在組裝下電極133至電路板110以形成壓容模組130時，在一些實施例中，可以將垂直部133b通過黏貼層138(例如導電膠或導電泡棉)黏貼於電路板110的下表面110b上，如圖16所示。在其他的實施例中，也可以通過在電路板110或垂直部133b的一側點焊錫膏或導電銀漿，使電路板110和垂直部133b接合。在一些實施例中，電路板110和下電極133之間的連接可以採用大面積的導電膠黏貼，或者採用小面積的導電膠結合非導電膠(例如底膠)，以增加黏貼力。當附接下電極133到電路板110之後，下電極133的垂直部133b與電
路板110中的上電極131彼此錯開。在一些實施例中，上電極131和下電極133之間是空氣間隙。
圖18為圖17中的壓容模組130的立體示意圖。參照圖18，蓋板120設置在於電路板110上，電路板110中的上電極131和附接到電路板110的下電極133形成壓容模組130。壓容模組130設置在於電路板110背對蓋板120這一側的面上。矽膠墊135設置於支撐塊140和壓容模組130之間。每個支撐塊140上附有多個螺絲148(或螺孔)，螺絲148(或螺孔)可用於將支撐塊140鎖扣到一個殼150上(如圖11所示)。
參照圖15，在一些實施例中，觸控裝置2可根據類似於對圖10中觸控裝置1，實現對壓容模組130按壓的原理。當使用者的手指或者其他物體等外力按壓在蓋板120上時，上電極131和下電極133之間會產生電容變化，訊號處理器170根據該電容變化產生訊號，並將該訊號傳遞到振動馬達160，振動馬達160接收到該訊號後產生對應於該電容變化的振幅的振動。
本發明提供了一種低成本、高性能且結構簡單的觸控裝置。本發明的觸控裝置採用壓容檢測，相較於現有技術，不需使用應變計，相對成本較低。此外，本發明提供的觸控裝置的靈敏度高且觸控裝置整體總厚度較薄，可以精準實現觸控壓力檢測，並實現觸覺回饋。
上文的敘述簡要地提出了本發明某些實施例之特徵，而使得本發明所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本發明內容的多種態樣。本發明所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本發明內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處所述之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本發明所屬技術領域具有通常知識者應當明白，
這些均等的實施方式仍屬於本發明內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本發明內容之精神與範圍。
10:電路板
10a:電路板的上表面
10b:電路板的下表面
15,25,35,45:黏貼膠
20:蓋板
30:壓容模組
30a:壓容模組的上表面
30b:壓容模組的下表面
40:支撐塊
48:螺絲
50:殼體
60:振動馬達
70:訊號處理器
Claims (12)
- 一種觸控裝置，其中，包括：一電路板，該電路板的上表面包括用於檢測一手指的觸摸位置的一觸摸檢測電極；一壓容模組，設置於該電路板的下方，並與一訊號處理器電性連接，用於在該手指按壓該觸控裝置時施加的壓力作用下發生形變，以改變該手指的按壓區域的一壓力感測電容，其中，該壓容模組包括一上電極和一下電極，該壓力感測電容關聯於該上電極與該下電極之間的距離；一振動馬達，安裝固定於該電路板的下表面，並與該訊號處理器電性連接，用於回應該手指施加的壓力大小進行振動回饋；以及該訊號處理器，安裝固定於該電路板的下表面，用於從該觸摸檢測電極和該壓容模組接收一觸摸感應訊號和一壓力感應訊號並確定該手指在該觸控裝置的觸摸位置和該手指施加的壓力大小。
- 如請求項1所述的觸控裝置，其中，該壓容模組的數量為多個，該上電極和該下電極之間有一空氣間隙，該上電極位於該電路板中，該下電極包括多個具有彈性的懸臂。
- 如請求項1所述的觸控裝置，其中，該上電極和該下電極之間被一矽膠墊隔開，該上電極位於該電路板中，該下電極包括多個具有彈性的懸臂。
- 如請求項2或3所述的觸控裝置，其中，該上電極和該下電極之間的距離在約0.05毫米至約0.3毫米之間。
- 如請求項2或3所述的觸控裝置，其中，該壓容模組還包括： 一補強框，支撐該下電極。
- 如請求項2所述的觸控裝置，其中，該上電極或該下電極包含一中央區和一周圍區，該中央區和該周圍區之間部分鏤空，該中央區和該周圍區之間通過該懸臂連接。
- 如請求項6所述的觸控裝置，其中，該懸臂的厚度和該中央區的厚度相較於該周圍區的厚度薄。
- 一種觸控裝置，其中，包括：一電路板，具有一上表面和背對於該上表面的一下表面，該上表面包括用於檢測一手指的觸摸位置的一觸摸檢測電極；一蓋板，黏貼於該上表面；一上電極，位於該電路板中；一下電極，對應於該上電極設置，並部分接合於該電路板，其中，該上電極和該下電極形成一壓容模組，該壓容模組用於在該手指按壓該觸控裝置時施加的壓力作用下發生形變，以改變該手指的按壓區域的一壓力感測電容；一支撐塊，用於支撐該下電極；一振動馬達，設置於該下表面，並與一訊號處理器電性連接，用於回應該手指施加的壓力大小進行振動回饋；以及該訊號處理器，設置於該下表面，並通過該電路板與該上電極、該下電極電性連接，用於從該觸摸檢測電極和該壓容模組接收一觸摸感應訊號和一壓力感應訊號並確定該手指在該觸控裝置的觸摸位置和該手指施加的壓力大小。
- 如請求項8所述的觸控裝置，其中，該上電極是該電路板 中的接墊或焊點。
- 如請求項8所述的觸控裝置，其中，該下電極具有一水平部以及和該水平部相連的一垂直部，該垂直部與該電路板接合。
- 如請求項8所述的觸控裝置，其中，該支撐塊通過一矽膠墊支撐該壓容模組。
- 如請求項8所述的觸控裝置，其中，該觸控裝置還包括一殼，支撐該支撐塊；該支撐塊上附有螺絲或螺孔，用於將該支撐塊鎖扣到該殼上的螺孔或螺絲。
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