电容式触控板的接触检测方法及其触控笔技术

本发明专利技术提供一种电容式触控板的接触检测方法及其触控笔。该触控笔包括压力传导层、接触该压力传导层的压电元件以及支持该压电元件的支撑件，在该触控笔下压于该电容式触控板时，该压力传导层传递该接触点的压力，该压电元件接收该压力产生电压改变该接触点的接地电位，增加检测器端看到的电压变化值，因而提升该电容式触控板的感度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关一种电容式触控板，特别是关于一种用于电容式触控板的触控笔及电容式触控板的接触检测方法。
技术介绍
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藉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、产品良品 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。感应器是一个包含有一维或二维感应导体的装 置，通常是在印刷电路板上蚀刻迹线(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。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，在于提出 一种用于电容式触控板的触控笔。 本专利技术的目的之一，在于提出一种电容式触控板的接触检测方法。 根据本专利技术，一种用于电容式触控板的触控笔包括压力传导层、接触该压力传导层的压电元件以及支持该压电元件的支撑件。在该触控笔下压于该电容式触控板时，该压力传导层传递该接触点的压力，该压电元件接收该压力产生电压。 根据本专利技术， 一种电容式触控板的接触检测方法包括对该电容式触控板上的接触 点施加压力，将该压力转换成电压以改变该接触点的接地电位，以及检测该电容式触控板 上的电压变化。 该压电元件产生的电压改变该接触点的接地电位，使该接触点的电压变化值增 加，因而提升该电容式触控板的感度。附图说明图1是压电元件的等效电路图；以及图2是根据本专利技术的触控笔实施例的示意图。附图标号10触控笔100笔尖102压电元件104支撑件105绝缘壁106导线108接地层20电容式触控板22迹线24检测器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)。正压电效应是将机械能转为电能，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。逆压电效应是将电能转为机械能，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)，用来表示该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。本专利技术利用压电材料的 特性，设计出供操作电容式触控板用的触控笔。 图2是根据本专利技术的触控笔实施例的剖面图，触控笔10的笔尖100当作压力传导 层，以坚硬的导电材质制成，能传导压力和电荷。压电元件102设置在支撑件104和笔尖 100之间，支撑件104支持压电元件102，压电元件102接触笔尖100。当触控笔10接触电 容式触控板20的表面时，笔尖100传递压力造成压电元件102产生形变，压电元件102产 生电压Vx迭加在迹线22上，电容Cx表示迹线22的等效电容。在检测迹线22上的电容变 化时，检测器24会将迹线22上的电位视为接地，但压电元件102产生的电压Vx小于零，使 得检测器24感测到迹线22上的电压变化值增大。如前所述，Q = CXV，电压变化值增大使 得检测器端看到的Q值提升，其效果等同于电容变化量增大，因此增加了检测器24对电容 式触控板20的感度，使感测更为灵敏。支撑件104为导体，导线106连接接地层108，透过 人体当作等效电池的正极导线接地，以释放压电元件102受压产生的电荷。 以上对于本专利技术的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本专利技术精确 地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本专利技术的实施例学习而作修改或变化是可能的， 实施例是为解说本专利技术的原理以及让本
技术人员以各种实施例利用本专利技术在实 际应用上而选择及叙述，本专利技术的技术思想企图由权利要求及其均等变化来决定。权利要求一种用于电容式触控板的触控笔，其特征在于，所述触控笔包括压力传导层，在所述触控笔下压于所述电容式触控板时，传递所述接触点的压力；压电元件，接触所述压力传导层，接收其传递的压力以产生电压；以及支撑件，支持所述压电元件。2. 如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述压力传导层为导体。3. 如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述压力传导层为绝缘体。4. 如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述支撑件为导体。5. 如权利要求4所述的触控笔，其特征在于，所述触控笔更包括 导线，连接所述支撑件；接地层，连接所述导线；以及绝缘壁，连接所述接地层及所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电容式触控板的触控笔，其特征在于，所述触控笔包括：压力传导层，在所述触控笔下压于所述电容式触控板时，传递所述接触点的压力；压电元件，接触所述压力传导层，接收其传递的压力以产生电压；以及支撑件，支持所述压电元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林嘉兴，陶逸欣，
申请(专利权)人：义隆电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]