专利名称：电容式触控板及电容式触控板模块的制作方法
技术领域：
本发明有关一种电容式触控板，特别是关于一种应用压电材料的电容式触控板及
电容式触控板模块。
背景技术：
触控板有电阻式、电磁式及电容式三种。电阻式触控板在操作时需利用笔尖在极 小的面积上施力，电磁式触控板需配合具有电池的特殊的笔进行输入。电容式触控板的工 作原理是利用物件接触到触控板的瞬间产生电容耦合效应，因而可通过电容值的变化检测 物件接触的位置，因此电容式触控板不必借助消耗电源的输入笔，电容式触控板的使用也 不需要施压点集中，因此使用寿命较长。再者，电容式触控板的组成简单、元件少、产品成品 率高，使得电容式触控板在大量生产时成本较低。 操作电容式触控板的方式有许多，最常见的是以手指或笔在其表面碰触或滑动， 以便触控板中的感应器产生相应的信号。感应器是一个包括有一维或二维感应导体的装 置，通常是在印刷电路板上刻蚀迹线(trace)而成，其结构有四层、双层及单层，感测物件 的原理大致上是相同的。为了保护感应器及美观的作用，感应器上覆盖有一层平滑的绝缘 物，其材质普遍以绝缘胶与塑胶壳为主，提供绝缘的作用并让使用者的手指在其上碰触及 滑动，其构造参考例如颁给米勒(Miller)等人的美国专利号5374787。
虽然电容式触控板在性能及成本两方面皆优于电阻式及电磁式触控板，但是却有 检测精准度较低的缺点。电容式触控板的应用越来越多，某些应用可能需要更精准的检测 效能。当电容式触控板的空间解析度增加，其迹线的等效电容降低，因此需要有更精准的检 测能力。降低电容式触控板的电源电压也可能导致其检测精准度降低。这种种因素引发电 容式触控板提高检测精准度的需求。
发明内容
本发明的目的之一，在于提出一种电容式触控板。
本发明的目的之一，在于提出 一种电容式触控板模块。 根据本发明， 一种电容式触控板包括感应层、绝缘层及压电元件层的堆迭结构。所
述压电元件层具有多个压电元件，在使用者操作所述电容式触控板时受压产生电压。 根据本发明， 一种电容式触控板模块包括感应层、绝缘层及压电元件层的堆迭结
构、多条迹线各连接所述感应层上的一或多个感应器、以及检测器连接所述这些迹线检测
其上的电压变化。在使用者操作所述电容式触控板时，所述压电元件层上的压电元件受压
产生电压，因而改变接触点的接地电位，使检测器端检测到的电压变化更明显，提升感测的
灵敏度。
图1是压电材料的等效电路图；以及
图2是本发明一实施例的示意图。附图标号10检测器12感应层125感应器14绝缘层16压电元件层165压电元件18接地层20保护层22 电容式触控板24 迹线
具体实施例方式
压电效应(piezoelectric)是材料中一种机械能与电能互换的现象，最早是1880 年由皮埃尔*居里(Pierre Curie)和雅克*居里(Jacques Curie)兄弟发现。压电材料会 有压电效应是因晶格内原子间特殊的排列方式，使得材料具有应力场与电场耦合的效应。
压电效应有两种正压电效应(direct piezoelect ric effect)及逆压电效应 (converse piezoelectric effect)。正压电效应将机械能转为电能，当对着压电材料施以 物理压力时，材料体内的电耦极矩会因压縮而变短，此时压电材料为抵抗应力变化而在材 料表面产生正负电荷以保持原状。逆压电效应将电能转为机械能，当在压电材料表面施加 电场(电压)时，电场作用使得电偶极矩被拉长，压电材料为抵抗变化，会沿电场方向伸长。
常见的压电材料包括陶瓷类的钛酸钡、锆钛酸铅(PZT)，单晶类的石英(水晶)、电 气石、罗德盐、钽酸盐、铌酸盐等，以及薄膜类的氧化锌(Zn0)。压电材料的特性以g表示，g =fields/stress = (volts/meter)/(newton/meter2)，用来表示所述压电材料受力与产生 电场间的关系。常见的压电材料，例如PZT的g33为25. 5X 10—3Vm/N， g31为-10. IX 10—3Vm/ N，另一种薄膜式压电材料PVDF的g33为216X 10—3Vm/N， g31为-330 X 10—3Vm/N。人指在正常 操作时提供的压力一般在3 5牛顿之间。假设使用者的手指面积为lOOmm2，当使用者对 厚度为200 y m， g为25X 10—3Vm/N的压电材料施加5牛顿的力时，将可产生0. 25伏特的电 压。 图l是压电材料的等效电路图，Re表示其电阻值，(；表示其电容值，Lm表示质 量(Kg)， Cm表机械降伏力(mechanical compliance) ， N表示电子-机械线性转导比 (electro—mechanical linear transducer ratio)，其单位为牛顿/伏特或库仑/米。
电容式触控板的原理虽然是利用使用者对触控板造成的耦合电容得知使用者在 触控板上的接触位置，但在电路上实现时，实际检测的是电压信号，再经由Q = CXV的关系 式将测得的电压信号转换成电容值，以得知触控板上的电容变化。 图2是本发明实施例的示意图，此电容式触控板22是在已知的电容式触控板的绝 缘层14和接地层18之间增设一压电元件层16。感应层12上具有多个感应器125，经由迹 线24连接到检测器10，其上迭设绝缘层14、压电元件层16、接地层18和保护层20。较佳者，压电元件165的大小及形状配合感应层12上的感应器125分布，每一感应器125上方 正对着一压电元件165，以获得最佳的触控效能。 图2左侧是电容式触控板22的等效电路。当使用者在保护层20上进行操作时， 例如碰触迹线x的上方位置，对感应层12产生耦合电容效应，迹线x的等效电容以Cx表 示，同时压电元件层16上接触点位置上的压电元件165受压产生电压Vx，改变迹线x的接 地电位，使得检测器10看到迹线x上的电压变化更明显。在本实施例中，压电元件165受 压产生负电压。 本发明提出的电容式触控板应用压电材料的特性，不改变检测方法即可提升感 度，改善电容式触控板的效能，同时降低检测时手指接触面积不同的影响。变化地，在触控 萤幕的应用中，以透明材料实现压电元件层16。在其他实施例中，亦可在感应层12下方增 设一屏蔽层以减少噪声干扰。 以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明精确 地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的， 实施例为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际 应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。
权利要求
一种电容式触控板，其特征在于，所述电容式触控板包括感应层，具有多个感应器；绝缘层，设置于所述感应层上；以及压电元件层，设置于所述绝缘层上，具有多个压电元件。
2. 如权利要求1的电容式触控板，其特征在于，所述电容式触控板更包括接地层在所 述压电元件层上方。
3. 如权利要求2的电容式触控板，其特征在于，所述电容式触控板更包括保护层覆盖 所述接地层。
4. 如权利要求l的电容式触控板，其特征在于，所述这些压电元件受到压力时产生负 电压。
5. —种电容式触控板模块，其特征在于，所述电容式触控板模块包括 感应层，具有多个感应器；绝缘层，设置于所述感应层上；以及压电 元件层，设置于所述绝缘层上，具有多个压电元件；多条迹线，各连接所述这些感应器的一或多个；以及检测器，连接所述这些迹线，检测所述这些迹线上的电压变化。
6. 如权利要求5的电容式触控板模块，其特征在于，所述电容式触控板模块更包括接 地层在所述压电元件层上方。
7. 如权利要求6的电容式触控板模块，其特征在于，所述电容式触控板模块更包括保 护层覆盖所述接地层。
8. 如权利要求5的电容式触控板，其特征在于，所述这些压电元件受到压力时产生负 电压。
全文摘要
本发明关于一种电容式触控板及电容式触控板模块。所述电容式触控板包括感应层、绝缘层及压电元件层的堆迭结构。所述压电元件层具有多个压电元件，在使用者操作所述电容式触控板时受压产生电压，使检测器端检测到的电压变化更明显，提升感测的灵敏度。
文档编号G06F3/044GK101782826SQ20091000482
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者林嘉兴, 陶逸欣 申请人:义隆电子股份有限公司