TW201201086A - Touch area quantification sensing system of keyboard device - Google Patents

Description

201201086 五、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於觸控鍵盤裝置，且尤其有關於一種 感測手指按壓觸控面積以達到字鍵輸入之裝置。 【先前技術】 近年來，觸控板及觸控螢幕作為指令輸入工具已廣 泛應用於行動電話、電腦等電子產品。以觸控螢幕為 例，使用者可以方便地使用手接觸該觸控螢幕以輸入指 令。另外，以裝設在鍵盤上的觸控板為例，使用者可以 用手抬輕觸觸控板或是在上面滑動，以類似滑鼠操作的 方式’向電腦發出操作指令。 觸控板及觸控螢幕通常有電阻式、電容式、超音波 式及紅外線式等多種類型，其中又以電阻式觸控板的產 〇口取多，電阻式觸控板的設計主要又可區分為四線式、 五線式、八線式。而四線式觸控板因為成本及技術層面 較為成熟等有利因素，幾乎是所有觸控板業者最基本的 生產規格，其市場佔有率大約一半。其基本架構為一氧 化銦錫導電玻璃（ITOUndimn Tin Oxide) Glass)，一 導電薄膜（ITOFilm)，一般而言，IT0Glass 與 IT〇FUm ‘通後均使用+5V電壓，及一位於二者之間的絕緣間隔 态（Spacer)，其目的在於將IT〇 GUss與it〇 分 開以避免無觸摸時因導通造成短路而產生誤動作。 201201086 中華民國發明專利公開號200925956揭示一種「觸 控顯示裝置及其觸控方法」，其特徵在於該觸控顯示裝 置包括一觸控板、一與該觸控板相對設置之顯示屏、一 與該觸控板相鄰設置之壓力感應裝置及—微處理器。該 觸控板接雙外部壓力，並根據該外部壓力輸出對應之位 置識別信號；壓力感應裝置❹m加至該觸控板之外部 屢力，並輸出麼力信號；該微處理器其接收並筛選所需 之壓力信號’並根據所需之壓力信號輪出控制信號至該 顯示屏。 中華民國發明專利公開號200925966揭示一種「多 點觸控控―之控财法」，其賴在於提供—電阻式 ㈣板’㈣n觸體及至少-第二接觸體分別與 該電阻式觸控板接觸之一接觸時間差決定該第一接觸 體及該第二接觸體之接觸順序，並藉由該電阻式觸控板 ♦ 職測之電壓值依序決i第-接觸座標以及至少一 實際座標’且該第一接觸體係與該電阻式觸控板持續保

持接觸；根據該實際座標之移動軌跡，決^至少一 指令。 I 惟經查習知專利前案都針對麼力感冑，即感測手指 的觸碰壓力再藉由受壓後其下方電阻的變化而產生對 應的觸控信號，對於手指接觸觸控板或觸控螢幕的面積 大小及其對於下方電阻變化的影響，則並無揭露，因此 201201086 驾知觸控板及觸控螢幕都有靈敏度不高或偏高的缺 失，常發生錯誤動作.，實則造成使用上之困擾及不便。 緣疋，本發明人乃針對上述需求，本著鍥而不捨的 精神與精益求精之目的，積極不斷的加以研究改良，並 ί系期之努力與試驗，終於開發設計出本發明。 【發明内容】

本發明之主要目的係提供一種鍵盤裝置之觸控面 籲 積i化感測系統，其欲解決之問題點係針對習知壓控式 觸控板及觸控螢幕都針對壓力感測，即感測手指的觸碰 壓力再藉由受壓後其下方電阻的變化而產生對應的觸 控k號，對於手指接觸觸控板或觸控螢幕的面積大小及 其對於下方電阻變化的影響，則並無揭露，因此習知觸 控板及觸控螢幕都有靈敏度不高或偏高的缺失，常發生 錯誤動作，實則造成使用上之困擾及不便，而本發明即 φ 針對習知之問題點，而加以研發改良突破，以期使本發 明具有精準確實之功效Q 本發明係一種鍵盤裝置之觸控面積量化感測系統， 包括：一電阻式塑性觸控板；一黏貼在觸控板上面之印 刷層，其印製有複數個排列成矩陣之虛擬鍵；及一電路 式組件，包括一觸控面積計算模組及一微處理器；其中 觸壓觸控板之後，觸控面積計算模組即計算任一被壓按 虛擬鍵之觸控面積，若該觸控面積超過一預設門檻值， 201201086 觸控面積計算模組即產生一觸控信號，微處理器於收到 觸控信號後，即產生一對應壓按虛擬鍵之信號並將該信 號傳至一電腦主機進一步處理。 以下謹以具體實施例，且佐以圖式作詳細說明，俾 使審查委員能對於本發明之技術特徵，有更進一步之了 解。 【實施方式】 本發明係提供一種鍵盤裝置之觸控面積量化感測 系統，在此以裝設在電腦鍵盤上的觸控板，作為根據本 發明的較佳實施例來說明。 首先請參考圖1至圖5，其顯示一矩形觸控板1， 其包括一黏貼在上面之印刷層，印刷層上印製有複數個 排列成矩陣的符號及或數字作為虛擬鍵10供使用者壓 按選擇，及一電路式組件其包括一觸控面積計算模組20 及一微處理器30。該電路式組件可以設置在一專用電路 板上，或是併入鍵盤的電路板。 參考圖1及圖3A ’觸控板1係一電阻式觸控板且包 括一上基板（由聚對苯二甲酸乙二醇酯（p〇lyethyiene terephthalate) PET 製成）1〇1，一第一導電層 1〇2，其 與上基板11接合’ 一第一感測層（由感測材料（sensing material)製成）103 ’其上方與第一導電層1〇2接合而 其下方則向内凸出’ 一第二感測層（由感測材料製 6 [S] 201201086 成）104，其與第一感測層1〇3相隔一段距離，一第二導 電層105，其上端與第二感測層1〇4接合，及一下基板 108 ’其亦由pet製成。 在第一導電層102與苐二導電層1〇5之間則設置複 數個柱體107，其柱體1〇7下端接合第二導電層1〇5 , 而其柱體107上端則藉由一框膠層1〇6而與第一導電層 102固定接合，其中該柱體17與第一感測層1〇3係呈平 行間隔交錯配置。 電腦開機時，觸控面積計算模組2〇即啟動。 各虛擬鍵10係分成複數個點其配置成一陣列（即陣 列式的點），各點以平面座標（χ ’ Y)表示，即分成χ χ γ 個點，例如第一點可以用座標（X1，Υ1)表示。在一實施 例，一個lcm平方的虛擬鍵10可分成10 χ 1〇個點。 以圖2Α及圖3Β為例，當一手指輕輕地放在觸控板 1的上基板1 ο 1 (以小箭號表示手指指紋與觸控板i的 接觸面積較小，因此一虛擬鍵10只有一小部分的上基 板101凹陷），要說明的是只要陰影線接觸到的點都算 是該點已被壓按。因此圖2A手指壓按在一虛擬鍵1〇的 壓按面積，以其對應觸控部分來計算是1〇〇個點中的1〇 個。觸控面積計算模組20即根據一預設門檻值來判定 是否產生一觸控信號，該預設門檻值係可設定為：若百 分之八十以上的點被陰影線佔據即表示該虛擬鍵1〇已 201201086 被壓按，所以觸控面積計算模組2〇會產生一觸控信號， 倘若圖2A由於只有百分之十的點被陰影線佔據，即^ 示該虛擬鍵1〇未被壓按，所以觸控面積計算模組2〇不 會產生觸控信號》 繼而以圖2B及3C為例，其顯示手指用力壓按在 觸控板1的上基板1Q1 (以大箭號表示手指指紋與觸控 板1的接觸面積較A，或手指對應按壓力道克數增大， 瞻目此一虛擬鍵10大部分的上基板1〇1凹陷），該觸控面 積計算模組20感測到被陰影線佔據的點數增加，例如 在此例點數增加到9〇個，由於百分之九十的點被陰影 線佔據，即表示手指下方的虛擬鍵1〇已被手指壓按， 所以觸控面積計算模組20會產生一觸控信號。 在此要說明的是本發明之實施技術係電阻式壓力 感測，當手指壓按觸控板丨上之虛擬鍵丨〇後，當第一 • 感測層1〇3與第二感測層1〇4接觸時會造成短路，產生 %壓降（即改變電阻值）；但是必須要有足夠數目的第一 感測層103與第二感測層104接觸才會產生足夠的電壓 降，才能通過預設門檻值而產生觸控信號。圖3β的輕 微碰觸一虛擬鍵10只產生一個第一感測層103與第二 感測層104的接觸（這只是範例），所以無法產生足夠的 電壓降，不能通過預設門檻值因而無法產生觸控信號。 相反地，圖3C的用力壓按一虛擬鍵而產生多個第一 201201086

按，所以產生足夠的電壓降，而 一觸控信號。 ，而當若百分之八 良示該虛擬鍵ίο已被慶 而通過預設門檻值而產生

精由計算出手指壓按在虛擬鍵10時的觸控面積大 小，可大幅增加精準度，以去除因為習知觸控板及觸控 螢幕的靈敏度不高或偏高而導致的錯誤動作。 本發明的動作流程圖則可以參考圖5，當鍵盤啟動時， 微處理器30會持續掃瞄觸控板i以感測手指是否壓按 • 在觸控板1上，若有，觸控面積計算模組20即計算手 指壓按在觸控板1的某一虛擬鍵1〇上的觸控面積是否 大於一預設門檻值，若大於該預設門檻值，則產一觸控 信號並將該信號傳送至微處理器3〇，當微處理器3〇收 到该觸控k號時，即產生對應被壓按虛擬鍵1 〇鍵碼的 信號’並將該信號傳送到電腦主機40作進一步處理， 而完成觸控按鍵動作。 上述只是以一手指為範例來說明，本發明亦允許複 201201086 數個手指㈣在觸控板i上觸摸及錢，對於任一被壓 :的虛擬鍵10只要符合上述條件都可產生對應的觸控 乜嬈即複數組觸控信號供次一級的微處理器如處理， 即對於電腦鍵盤上的觸控板，本發明可實施至少一點觸 控或多點觸控。 由上述本發明的實施例可知，本發明利用手指壓按

觸控板時’計算出各手指在觸控板上的觸控面積，若超 過預設門檻值’則產生一觸控信號，微處理器收到觸控 信號後才產生-顯示信號至電腦主機’以便電腦主機能 進一步處理，而完成觸控按鍵動作。藉由計算出手指壓 按在虛擬鍵時的觸控面積大小，可大幅增加觸控按鍵精 準度。 月 上述實施例僅為說明本發明之原理及功效，並非用 乂限制本發明之主要技術特徵及範圍。因此習於此技術 之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之 精神。本發明已具備產業上利用性、新穎性及進步性， 並符合發明專利要件，爰依法提起申請。 【圖式簡單說明】 圖1是根據本發明的觸控板的立體圖，並顯示手指輕 放在觸控板上的情形； 圖2A是圖1之圓圈b所示區域的放大圖； 201201086 圖2B與圖2A類似，說明手指用力壓按觸控板之後， 手心在虛擬鍵的對應觸控面積增加的情形，作為圖Μ 的對照； 圖3A是沿著圖！線a - a看去的剖視圖； 圖3B與圖3A類似，其對應圖2A ; 圖3C與圖3A類似，是手指用力壓按在觸控板之虛擬 鍵後’觸控板的數個位置因為被手指壓按而彈性凹陷， 因而增加觸控面積’再進一步產生對應虛擬鍵的觸控信 號，其對應圖2B ; 圖4疋本發明處理觸控信號的方塊圖；及 圖5是本發明的動作流程圖。 【主要元件符號說明】 1觸控板 10虛擬鍵 101上基板 102第一導電層 103第一感測層 104第二感測層 105第二導電層 106框膠層 107柱體 m 201201086 108下基板 20觸控面積計算模組 30微處理器 40電腦主機‘

Claims (1)

1. 201201086 六、申請專利範圍： 1. -種鍵盤裝置之觸控面積量化感測系統，包括： 一電阻式觸控板； 黏貼在觸控板上面之印刷層，其印製有複數個虛擬 鍵；及 一電路式組件，包括一觸控面積計算模組及一微處理 裔， _ 纟中觸壓該觸控板之後’該觸控面積計算模組即計算任 一被壓按虛㈣建之觸控面積，若該觸控面積超過一預設 門檻值，該觸控面積計算模組即產生—觸控信號，而該 微處理器於收到觸控信號後，即產生—對應壓按虛擬鍵 之h號並將該信號傳至一電腦主機。 2·如申請專利範圍^項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測系統，其中各虛擬鍵分成χ χ γ個點，當手指觸 泰壓在觸控板之虛擬鍵時，觸控面積計算模組即計算出觸 控板表面之凹陷點數，作為對應該虛擬鍵之觸控面積。 3.如申請專利範圍第2項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測系統’其中預設門檻值定義為：若凹陷點數超過 ▲一虛擬鍵之總點數之百分之八十，即表示該虛擬鍵已被 該物件壓按，而通過預設門檻值。 4.如申請專利範圍第】項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測系統’其令觸控板包括：一上基板，一第一導電 13 [S1 201201086 層，其與上基板接合，一第一感測層，其上方與第一導 電層接合而其下方則向内凸出，一第二感測層，其與第 一感測層相隔一段距離，一第二導電層，其上端與第二 感測層接合，及一下基板。 5. 如申請專利範圍第4項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測系統，其中在第一導電層與第二導電層之間設置 複數個柱體，各柱體之下端接合第二導電層而其上端則 鲁 藉由一框膠層而與第一導電層固定接合，而且柱體與第 一感測層係呈平行交錯配置。 6. 如申請專利範圍第4項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測系統，其中上、下基板分別由聚對苯二甲酸乙二 醇酯（polyethylene terephthalate) PET 製成。 7. 種鍵盤裝置之觸控面積量化感測方法，包括以下步 驟： 鲁 备鍵盤裝置啟動時，鍵盤裝置之微處理器會持續掃瞄一 觸控板，以感測手指是否壓按在觸控板上； 若有，一觸控面積計算模組即計算出觸控板表面之凹陷 點數，作為對應設置在觸控板上複數個虛擬鍵之一之觸 控面積； 若判定該觸控面積大於一預設門檻值，則產一觸控信號 並將5亥信號傳送至微處理器；及 虽微處理訪收到該觸控信號時，即產生對應被壓按虛擬 14 m 201201086 鍵之鍵碼號，並將該信號傳送到一電腦主機。 8.如申請專利範圍第7項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測方法，其中各虛擬鍵分成X x Y個點，當手指觸 壓在觸控板之虛擬鍵時，觸控面積計算模組即計算出觸 控板表面之凹陷點數，作為對應該虛擬鍵之觸控面積； 其中預設門檻值定義為··若凹陷點數超過一虛擬鍵之總 點數之百分之人十，即表示該虛擬鍵已被壓按，而通過 •預設門檻值。 9.如申請專利範圍第7項所述之鍵盤裝置之觸控面積量 化感測方法，其中觸控板包括：一上基板，一第一導電 層，其與上基板接合，一第一感測層，其上方與第一導 電層接合而其下方則向内凸出，—第二感測層，其與第 —感測層相隔一段距離，一第二導電層，其上端與第二 感測層接合，及-下基板；及其中在第—導電層與第二 • 導電層之間設置複數個柱體，各柱體之下端接合第二導 電層而其上端則藉由一框膠層而與第一導電層固定接 合，而且柱體與第一感測層係呈平行交錯配置^ m 15