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TWI441065B - A Capacitive Touch Element for Identifying Conductor and Non - Conductor and Its Method of Discrimination - Google Patents

A Capacitive Touch Element for Identifying Conductor and Non - Conductor and Its Method of Discrimination Download PDF

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TWI441065B
TWI441065B TW099137790A TW99137790A TWI441065B TW I441065 B TWI441065 B TW I441065B TW 099137790 A TW099137790 A TW 099137790A TW 99137790 A TW99137790 A TW 99137790A TW I441065 B TWI441065 B TW I441065B
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Taiwan
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capacitive touch
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Hsin Fu Hsu
Wei Wen Yang
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Elan Microelectronics Corp
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Description

可判別導體與非導體的電容式觸控元件及其判別方法
本發明係有關一種觸控元件，特別是關於一種可判別導體與非導體的電容式觸控元件及其判別方法。
圖1為習知電容式觸控元件的剖面圖，在感測層10上塗上黏著劑12，貼附保護層14，以防使用者操作時接觸到感測層10。感應層10為多層印刷電路板所構成，具有X、Y軸感應跡線產生檢測電容值，而多層印刷電路板的反面則是提供給檢測器16等元件著裝及電路走線使用。檢測器16是用來檢測出感應層10所造成的電容值變化。當手指18接觸到保護層14時，根據檢測器16檢測X、Y軸感應跡線所檢測到的電容值變化，可以得到如圖2示的波形圖，人體的手指18與感應層10形成的等效電容使檢測器16所檢測出的電容值增加，因此，由電容值的變化即可定位出手指18的位置。而上述之習知技術，其缺點為只能偵測人體手指的電容或一定面積的導體所產生的電容變化，無法應用在非導體的材質，另外，會受限於感應層10上所貼附保護層14的厚度，若保護層14的厚度過厚將會影響到檢測器16對感應層10的電容值的檢測。
因此，一種可判別導體與非導體的電容式觸控元件乃為所冀。
本發明的目的，在於提出一種可判別導體與非導體的電容式觸控元件及及其判別方法。
根據本發明，一種可判別導體與非導體的電容式觸控元件包含施加有驅動信號的軟式感應層，具有彈性的絕緣層位於該軟式感應層的下方，以及施加有同步於該驅動信號的反相信號的導電層位於該絕緣層的下方。該軟式感應層在受物件觸碰時產生感應值，俾根據其變化特性判別該物件為導體或非導體。
根據本發明，一種電容式觸控元件判別導體與非導體的方法，其中該電容式觸控元件包含軟式感應層、導電層以及具彈性的絕緣層介於兩者之間，該方法包含：施加驅動信號至該軟式感應層，施加同步於該驅動信號的反相信號至該導電層，接著，當物件觸碰該電容式觸控元件，該軟式感應層產生感應值；以及根據該感應值的變化特性判別該物件為導體還是非導體。
圖3係本發明實施例的電容式觸控元件的剖面圖，圖4係本發明實施例檢測方式的示意圖。此電容式觸控元件20的最上層為軟式感應層22，具有X軸與Y軸的感應跡線構成的感應區塊，並包覆著保護膜，最下層為一單層雙面的印刷電路板24，向上面有對應感區域大小的銅箔形成導電層26，向下面則提供給檢測器28等元件著裝及電路走線使用，而於軟式感應層22與導電層26之間，具有由邊框30、軟式感應層22及導電層26組合成密閉空間，將絕緣物質32封閉於其中，具有 可壓縮之彈性，形成具有彈性的絕緣層，當使用者於電容式觸控元件20施加壓力時，該軟式感應層22的觸碰點會產生形變往導電層26移動，當使用者解除壓力時，絕緣物質32的彈性會使軟式感應層22恢復原狀，其中，絕緣物質32可為流體或固態彈性物。較佳者，邊框30由黏著劑固化形成。較佳者，絕緣物質32為空氣，以節省用料成本。於其他實施例中，具彈性的絕緣層不使用邊框30，直接使用固態彈性物。當使用此實施例檢測軟式感應層22及導電層26之間的交互電容時，參照圖4，除了對軟式感應層22提供驅動信號S1，並施加同步於驅動信號S1的反相信號S2至導電層26，此方法能有助於降低軟式感應層22對接地端的自體電容，有效地改善自體電容造成的影響，進而提高交互電容的變化量，使感度提高。
圖5及6分別係手指接觸電容式觸控元件20的示意圖及檢測出的波形圖。當手指34接觸到軟式感應層22上時，根據檢測器28所檢測到的電容值變化可得到如圖6示的波形圖，因人體的手指34可視一導體與軟式感應層22形成另一電容，與原來軟式感應層22所形成的電容並聯，使檢測器28所檢測出的電容值呈現一正值的變化特性。
圖7及8分別係非導體接觸電容式觸控元件20的示意圖及檢測出的波形圖。當非導體36接觸擠壓軟式感應層22時，根據檢測器28所檢測到的電容值變化可得到如圖8示的波形圖，因非導體36施加了向下的壓力，使得軟式感應層22上X、Y軸的感應跡線與下方的導電層26靠近，由於軟式感應層22上施加驅動信號S1，而導電層26上施加有同步於驅動信號S1 的反相信號S2，受到反相信號S2的影響加大，使得軟式感應層22所形成的電容值下降，使檢測器28所檢測出的電容值呈現一負值的變化特性。
圖9及10分別係手指與非導體同時接觸電容式觸控元件20的示意圖及檢測出的波形圖。若當手指34與非導體物36品分別接觸電容式觸控元件20時，根據檢測器28所檢測到的電容值變化可得到如圖10示的波形圖，再參照圖5~8，兩者對於檢測器28所檢測出的等效電容變化特性是相反的，正向增加的電容變化可判斷出為手指34造成的變化特性，反之，負向的電容變化則可判斷出為非導體36向下擠壓造成的變化特性。因此，利用此方法便能輕易地區別出導體或非導體，並能由電容值定位出導體或非導體之間的座標位置，即使在使用過程中，彼此位置互換，依舊能夠判別出來。
以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。
10‧‧‧感應層
12‧‧‧黏著劑
14‧‧‧保護層
16‧‧‧檢測器
18‧‧‧手指
20‧‧‧電容式觸控元件
22‧‧‧軟式感應層
24‧‧‧印刷電路板
26‧‧‧導電層
28‧‧‧檢測器
30‧‧‧邊框
32‧‧‧絕緣物質
34‧‧‧手指
36‧‧‧非導體
圖1為習知電容式觸控元件的剖面圖；圖2係習知手指接觸電容式觸控元件檢測出的波形圖；圖3係本發明實施例的電容式觸控元件的剖面圖； 圖4係本發明實施例檢測方式的示意圖；圖5係手指接觸本發明電容式觸控元件的示意圖；圖6係手指接觸本發明電容式觸控元件檢測出的波形圖；圖7係非導體接觸本發明電容式觸控元件的示意圖；圖8係非導體接觸本發明電容式觸控元件檢測出的波形圖；圖9係手指與非導體同時接觸本發明電容式觸控元件的示意圖；以及圖10係手指與非導體同時接觸本發明電容式觸控元件檢測出的波形圖。
20‧‧‧電容式觸控元件
22‧‧‧軟式感應層
24‧‧‧印刷電路板
26‧‧‧導電層
28‧‧‧檢測器
30‧‧‧邊框
32‧‧‧絕緣物質

Claims (9)

  1. 一種可判別導體與非導體的電容式觸控元件，包含：軟式感應層，施加有驅動信號；具有彈性的絕緣層，位於該軟式感應層的下方；以及導電層，位於該絕緣層的下方，施加有同步於該驅動信號的反相信號；其中，該軟式感應層在受物件觸碰時產生感應值，俾根據其變化特性判別該物件為導體或非導體。
  2. 如請求項1之電容式觸控元件，更包含邊框與該軟式感應層及該導電層共同形成密閉空間，將該絕緣層封閉於其中。
  3. 如請求項1或2之電容式觸控元件，其中該絕緣層為固態彈性物。
  4. 如請求項2之電容式觸控元件，其中該絕緣層為流體。
  5. 如請求項4之電容式觸控元件，其中該流體為空氣。
  6. 如請求項1之電容式觸控元件，其中該軟式感應層包含感應跡線被覆有保護膜。
  7. 如請求項1之電容式觸控元件，其中該導電層為印刷電路板的金屬層。
  8. 一種電容式觸控元件判別導體與非導體的方法，其中該電容式觸控元件包含軟式感應層、導電層以及具彈性的絕緣層介於兩者之間，該方法包含：施加驅動信號至該軟式感應層；施加同步於該驅動信號的反相信號至該導電層；該軟式感應層在受物件觸碰時產生感應值；以及 根據該感應值的變化特性判別該物件為導體還是非導體。
  9. 如請求項8之方法，其中該根據該感應值的變化特性判別該物件為導體還是非導體的步驟包含根據該感應值的變化為正值還是負值，判別該物件為導體還是非導體。
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