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　　1、(10)申请公布号 CN 103677352 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103677352 A (21)申请号 4.6 (22)申请日 2012.08.31 G06F 3/041(2006.01) (71)申请人 汤耀宗 地址 中国台湾高雄市 (72)发明人 汤耀宗 (74)专利代理机构 北京科龙寰宇知识产权代理 有限责任公司 11139 代理人 孙皓晨 (54) 发明名称 触压感应模块 (57) 摘要 本发明公开一种触压感应模块， 包括有本体 及多个力量感测器， 而本体所具的基板周边处为 定位有多个力量感测器， 并由力量感测器电性连 接有控制单

　　2、元， 当物体触碰于基板表面上的感测 区域内时， 可利用触碰点施压于基板上使周边力 量感测器产生电子讯号值变化， 并由控制单元进 行侦测判别出触碰点的坐标位置、 力量大小以及 力量变化速率、 移动方向变化， 而可依物体种类与 触碰点的力量大小切换成不同感应模式， 并可依 各种用途及使用状态不同修正触碰点当时位置的 偏移值， 提升其整体对物体触碰点的力量大小与 坐标位置侦测时的准确率与稳定性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 (10)申请公布号 CN 1036

　　3、77352 A CN 103677352 A 1/2 页 2 1. 一种触压感应模块， 其特征在于， 包括本体及多个力量感测器， 该本体具有一基板， 而基板周边处定位有多个力量感测器， 并由力量感测器电性连接有控制单元， 当物体触碰 于基板表面上的感测区域内时， 利用物体的触碰点施压于基板上使周边力量感测器所产生 的电子讯号值变化输出至控制单元转换成为相对应的数字讯号， 并由控制单元计算侦测出 多个力量感测器的数值大小或变化量关系与触碰点至各个力量感测器的距离成反比关系， 或以力矩平衡关系判别出触碰点的平面二维坐标位置。 2. 如权利要求 1 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该本体的基板为

　　4、平面的强化玻璃、 硬质薄板或其它可透光、 不透光的薄板体。 3. 如权利要求 1 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该本体的基板为电阻式、 电容式、 电感式、 电磁式、 表面声波式或红外线 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该力量感测器为多层聚合薄膜成 型有呈网格状的力敏电阻漆层或压力传感器阵列。 5. 如权利要求 1 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该力量感测器为压电式、 电容式、 电位计式、 电感式、 磁阻式、 应变计式或气压式力量感测器。 6. 如权利要求 1 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该控制单元利用物体施压于本体 的基板感测区域内的预

　　5、设坐标点位置， 并与多个力量感测器所侦测到的力量大小或变化量 计算出相除后的值的比例关系变化值， 藉此判断比较实际已知预设坐标点位置与计算值位 置的偏移量， 并将此一预设坐标点位置作为校正基准的坐标点。 7. 一种触压感应模块， 包括有本体及多个力量感测器， 其中本体为具有一基板， 且基板 周边处定位有多个力量感测器， 并由力量感测器电性连接有控制单元， 而基板表面上的感 测区域内为预先规划有呈网点状的多个预设坐标点， 并由控制单元将物体触碰于每个预设 坐标点上所施压于基板使各个力量感测器产生数值大小比例关系或数值变化量比例关系 建立一数据库， 当物体触碰于基板的感测区域内任一预设坐标点时，

　　6、利用控制单元对各个 力量感测器所分别侦测出数值的间的比例关系与数据库进行比对侦测出触碰点的平面二 维坐标位置。 8. 如权利要求 7 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该本体的基板为平面的强化玻璃、 硬质薄板或其它可透光、 不透光的薄板体。 9. 如权利要求 7 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该本体的基板为电阻式、 电容式、 电感式、 电磁式、 表面声波式或红外线 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该力量感测器为多层聚合薄膜成 型有呈网格状的力敏电阻漆层或压力传感器阵列。 11. 如权利要求 7 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该力量感测器为压

　　7、电式、 电容式、 电位计式、 电感式、 磁阻式、 应变计式或气压式力量感测器。 12. 如权利要求 7 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该控制单元利用物体施压于本体 的基板感测区域内的预设坐标点位置， 并与多个力量感测器所侦测到的力量大小或变化量 计算出相除后的值的比例关系变化值， 藉此判断比较出实际已知预设坐标点位置与计算值 位置的偏移量， 并将此一预设坐标点位置作为校正基准的坐标点。 13. 如权利要求 7 所述的触压感应模块， 其特征在于， 该控制单元对各个力量感测器所 分别侦测出数值的间的比例关系与数据库进行比对， 再藉由内差法或外差法运算函式解析 权 利 要 求 书 CN 103

　　8、677352 A 2 2/2 页 3 出触碰点的平面二维坐标位置。 权 利 要 求 书 CN 103677352 A 3 1/7 页 4 触压感应模块 技术领域 0001 本发明提供一种触压感应模块， 尤指本体所具的基板周边处为定位有多个力量感 测器， 并由控制单元利用触碰点施压于基板上使力量感测器所产生的电子讯号值变化侦测 判别出触碰点的坐标位置， 提升其整体对物体触碰点侦测时的准确率与稳定性。 背景技术 0002 现今电子科技的日新月异， 并随着网路通讯技术极速的膨胀发展， 使得人们的生 活、 学习、 工作及娱乐带至另一崭新的领域， 因此， 电脑已成为个人及企业所不可或缺的工 具， 而可透

　　9、过作业系统及文书管理系统来进行文书处理、 帐务处理、 上网传递讯息或收发电 子邮件等， 但因一般桌上型电脑皆必须搭配有键盘、 鼠标才能进一步操作， 且不利于携带造 成实际使用上形成种种限制。 0003 是以， 便有业者研发出此种可直接触碰于触控式荧幕上进行操控的电子装置， 如 智慧型手机、 平板电脑、 个人数字助理等同时作为输入及显示的介面， 使用者可直接在触控 式荧幕上点选操作或游标控制、 移动及物件拖曳等， 亦不需经由键盘来进行操作， 而具有手 写输入、 操作的便捷性 ； 然， 触控式荧幕的触控面板技术种类相当多， 主要分为电阻式、 电容 式、 电磁式、 表面声波式、 红外线、说可依照所应用的尺寸作一大致上的技术应 用区隔， 在小尺寸智慧型手机、 个人数字助理等触控式荧幕的应用上绝大多数是采用电阻 式或电容式触控面板， 而新兴的技术应用则是采用投射电容式触控面板， 并在大尺寸互动 式多媒体导览机、 查询系统、 提款机等方面传统上则是以红外线式、 表面声波式或表面电容 式触控面板等为主。 0004 再者， 电阻式触控面板主要为由上、 下二组的薄膜导电层所迭合而成， 使用时可透 过手指或触控笔触碰于薄膜导电层表面上形成凹陷后使上、 下电极导通， 再藉由控制器侦 测电压变化而计算出触碰点位置， 惟该薄膜导电层是以软性材质所制成， 因此容易被刮伤、 使用寿命较短， 且透光度

　　11、不佳需要较强的背光而产生有耗电量增加等问题 ； 另， 电容式触控 面板主要是利用排列的透明电极与人体的间静电耦合作用所产生的电容变化， 并藉由诱导 电流来侦测出触碰点位置， 由于手指轻触就能感应， 并与电容式触控面板表面接触几乎没 有磨损， 故不论在透光度、 耐用性、 反应速度等方面都大幅优于电阻式触控面板， 并具有多 点触控能力的优点， 不过目前电容式触控面板仍无法使用非导体进行触控， 由于手指触控 时产生的静电耦合作用， 因而偏移现象较为严重， 并在中小尺寸的触控式荧幕上输入或控 制点状目标时性能较差， 以及外界电感、 磁感的影响时可能会产生失灵等问题， 而有待从事 于此行业者重新设计来加

　　12、以有效解决。 发明内容 0005 本发明的目的在于解决现有触控面板使用上的问题及缺陷， 提供一种兼具准确率 与稳定性的触压感应模块。 0006 为达上述目的， 本发明提出一种触压感应模块， 包括本体， 该本体所具的基板周边 说 明 书 CN 103677352 A 4 2/7 页 5 处为定位有多个力量感测器， 并由力量感测器电性连接有控制单元， 当物体触碰于基板表 面上的感测区域内时， 利用物体的触碰点施压于基板上使周边力量感测器所产生的电子讯 号值变化输出至控制单元转换成为相对应的数字讯号， 并由控制单元进行侦测判别出触碰 点的坐标位置、 力量大小及力量变化速率、 移动方向变化， 而可依各

　　13、种用途及使用状态不 同、 以及物体种类与触碰点的力量大小切换成不同的感应模式， 进而增加所能应用的场所 与使用功能， 并达成实用性与适用性范围广泛的效果。 0007 实施时， 物体触碰于基板上的感测区域内时， 利用控制单元计算侦测出多个力量 感测器的数值大小或变化量关系与触碰点至各个力量感测器的距离长短为成反比关系， 或 以力矩平衡关系判别出触碰点的平面二维坐标位置， 且该基板可为平面的强化玻璃、 硬质 薄板， 以改善现有电阻式触控面板透光度与硬度不高， 而电感式与电容式触控面板良率低、 成本高， 且无法使用非导体进行触控、 易受外界电感、 磁感的影响产生失灵等问题。 0008 实施时， 于基

　　14、板表面上的感测区域内预先规划有呈网点状的多个预设坐标点， 并 由控制单元将物体触碰于每个预设坐标点上所施压于基板使各个力量感测器产生数值大 小比例关系或数值变化量的比例关系建立一数据库， 当物体触碰于基板的感测区域内任一 预设坐标点时， 可利用控制单元对各个力量感测器所分别侦测出数值的间的比例关系与数 据库进行比对侦测出位置， 亦可再藉由内差法或外差法运算函式来增加坐标位置的解析 度。 0009 实施时， 控制单元可利用物体施压于本体的基板感测区域内的预设坐标点位置， 并与多个力量感测器所侦测到的力量分力大小或变化量计算出相除后的值的比例关系变 化值， 藉此判断比较出实际已知预设坐标点位置、

　　15、计算值位置与数据库位置的偏移量， 即可 将此一预设坐标点位置作为校正基准的坐标点修正触碰点当时位置的偏移值， 提升其整体 对物体的触碰点侦测时的准确率。 0010 实施时， 本体的基板为可呈一矩形状或圆形状或多边形状， 并于基板周边处定位 有至少二个力量感测器， 且该基板可为电阻式、 电容式、 电感式、 电磁式、 表面声波式或红外 线式触控面板， 并藉由控制单元配合多个力量感测器分别侦测出各方向的力量与合力、 力 量变化速率、 移动方向变化， 以增加电阻式、 电容式、 电感式、 电磁式、 表面声波式或红外线 式触控面板的功能。 0011 与现有技术相比， 本发明的有益效果在于 ： 0012 本

　　16、发明利用触碰点施压于基板上使周边力量感测器产生的电子讯号值变化， 并由 控制单元进行侦测判别出触碰点的坐标位置、 力量大小及力量变化速率、 移动方向变化为 其主要特征， 而可依各种用途及使用状态不同、 以及物体种类与触碰点的力量大小切换不 同的运行模式， 有力改善了现有的电阻式触控面板的透光度与硬度不高， 而电感式、 电容式 或电磁式触控面板等无法使用非导体进行触控、 位置偏移与误触现象， 以及易受外界电感、 磁感的影响所产生失灵等问题。 附图说明 0013 图 1 为本发明的俯视图。 0014 图 2 为本发明第一运作模式的示意图 （一） 。 0015 图 3 为本发明第一运作模式的示意图

　　17、（二） 。 说 明 书 CN 103677352 A 5 3/7 页 6 0016 图 4 为本发明第一运作模式的示意图 （三） 。 0017 图 5 为本发明较佳实施例的俯视图。 0018 图 6 为本发明另一较佳实施例的俯视图。 0019 图 7 为本发明第二运作模式的示意图。 0020 附图标记说明 ： 1- 本体 ； 11- 基板 ； 2- 力量感测器 ； 3- 触碰点 ； 4- 预设坐标点。 具体实施方式 0021 为达成上述目的及功效， 本发明所采用的技术手段及其构造， 兹绘图就本发明的 较佳实施例详加说明其特征与功能如下， 以利完全了解。 0022 请参阅图 1、 图 2、 图

　　18、3 和图 4 所示， 分别为本发明的俯视图、 第一运作模式的示意 图 （一） 、 第一运作模式的示意图 （二） 及第一运作模式的示意图 （三） ， 由图中可清楚看出， 本 发明为包括有本体 1 及多个力量感测器 2， 其中本体 1 为具有一基板 11， 且该基板 11 可为 平面的强化玻璃、 硬质薄板或其它可透光、 不透光的薄板体， 而基板 11 周边处定位有可感 应物体触碰于基板 11 表面上所受到的力量产生电子讯号值变化的多个力量感测器 2， 并由 力量感测器 2 电性连接于电子装置内部电路板 （图中未示出） 上的控制单元， 使控制单元将 电子讯号值变化转换成为相对应的数字讯号后可进行侦测

　　19、判别出触碰点 3 的坐标位置、 力 量大小及力量变化速率、 移动方向变化。 0023 再者， 上述的力量感测器 2 最佳的一具体实施可为多层聚合薄膜 （Pol ymer thin film） 成型有呈网格状的力敏电阻 （Force-sensitive Resistance， FSR） 漆层， 且该力敏电 阻漆层 （FSR Ink） 的网格每个交叉点即形成有一个力量或压力的触碰点 3， 但于实际应用 时， 并非是以此作为局限， 亦可利用压力传感器 （Pressure Sensor） 阵列方式进行感应， 或 是力量感测器 2 可为压电式、 电容式、 电位计式、 电感式、 磁阻式、 应变计式、 气压

　　20、式力量感 测器或其它各种型式力量感测器2， 其仅只需提供力量感测器2受到本体1的应力作用下可 产生压阻效应的电子讯号值变化， 并由控制单元将电子讯号值变化转换成为相对应的数字 讯号计算侦测出力量或压力变化即可， 且该力量感测器 2 所受到的力量增加时， 其电子讯 号值将会变得降低， 惟此部分有关控制单元如何对多个力量感测器 2 的电子讯号值进行转 换侦测出力量或压力大小变化等系为现有技术的范畴， 故在不影响本发明的专利范围下， 兹不再作赘述。 0024 本发明的触压感应模块为可应用于智慧型手机、 平板电脑、 个人数字助理、 游乐 器、 互动式多媒体导览机、 查询系统或其它电子装置， 即可将本体

　　21、 1 及多个力量感测器 2 组 装于电子装置 （图中未示出） 内部， 并与电子装置内部电路板上的控制单元形成电性连接， 当物体 （如人体手指、 电容式触控笔的导体， 或是塑胶棒、 铅笔、 橡皮擦、 信用卡的非导体等） 触碰于基板 11 表面上的感测区域 （Active Area） 内时， 可利用物体的触碰点 3 施压于基板 11 上使周边力量感测器 2 所产生的电子讯号值变化输出至控制单元转换成为相对应的数 字讯号， 并由控制单元计算侦测出多个力量感测器 2 的数值大小或变化量关系与触碰点 3 至各个力量感测器 2 的距离长短成为反比关系， 或以力矩平衡关系来判别出触碰点 3 的所 在位置，

　　22、如第二图所示， 其中多个力量感测器 2 所侦测出的力量大小或变化量数值 （如 Px+、 Px-） 与长度 （如 Lx+、 Lx-） 水平轴 （X 轴） 方向位置的关系为 ： 0025 Px ； 说 明 书 CN 103677352 A 6 4/7 页 7 0026 Lx ； 0027 ； 或是力矩平衡关系 0028 （） （） 0， 而垂直轴 （轴） 方向位置的关系为 ： 0029 ； 0030 ； 0031 ； 或力矩平衡关系 0032 （） （） 0， 便可藉由控制单元内建的运算函式， 进而计算侦测出触碰点 3 的平面二维坐标位置 ； 或是如第三图所示， 其中多个力量感测器 2 所侦测出的

　　23、力量大小或变化量数值 （如、 、 、 ） 与长度 （如、 ） 至直角坐标中心原点位置的关系为 ： 0033 0034 而极坐标位置为 （， ） 0035 0036 0037 当， 且时， 说 明 书 CN 103677352 A 7 5/7 页 8 0038 0039 当， 且时， 0040 0041 而可进一步转换为不同输入模式 （如按键模式、 网页卷轴模式、 拖曳模式或游标控 制移动等操作） ， 再透过电子装置所具的荧幕将触碰点 3 所在坐标位置作一相对的显示， 便 完成本发明的第一运作模式。 0042 请参阅图 5、 图 6 所示， 分别为本发明较佳实施例的俯视图及另一较佳实施例的俯 视

　　24、图， 由图中可清楚看出， 本发明当物体施压于本体 1 的基板 11 感测区域内的预设坐标 点 （如、 、 、 ） 位置 （如第四图所示） ， 并与多个力量感测 器 2 所侦测到的力量大小或变化量数值 （如、 、 、 ） 相除 后所得到的值的比例关系变化为 ： 0043 ； 0044 - ； 0045 - ； 0046 或， 便可藉由控制单元所内建上述的运算函式计算出相除后 的值的比例关系变化值， 藉此判断比较出实际已知预设坐标点的位置与计算值位置或数 据库位置的偏移量， 即可将此一预设坐标点的位置来作为校正基准的坐标点， 并可依各 种用途及使用状态不同而修正触碰点 3 当时位置的偏移值。 00

　　25、47 上述本体 1 的基板 11 可为呈一矩形状， 并于基板 11 周边处定位有至少二个力量 感测器 2（如图 1 所示） 仅为一种较佳的实施状态， 但于实际应用时， 则并非是以此作为局 限， 其基板11亦可呈一圆形状 （如第五图所示） 、 多边形状或其它等效形状的结构， 且位于基 板 11 周边处定位有八个力量感测器 2， 并可依需求或设计的不同而予以增加或减少力量感 测器 2 设置数量， 一般来说， 力量感测器 2 设置数量愈多， 可使控制单元进行侦测出触碰点 3 的坐标位置、 力量大小及力量变化速率、 移动方向变化也将会更加准确 ； 另， 本体 1 的基板 11（如图 6 所示） 可为一

　　26、触控面板 （ ） 或轻触式荧幕等， 且该触控面板亦 可分为电阻式、 电容式、 电感式、 电磁式、 表面声波式或光学 （红外线） 式触控面板等型式。 0048 例如 ： 本体 1 的基板 11 较佳实施水平轴 （轴） 方向长度可为 300 、 垂直 轴 （轴） 方向长度可为 200 ， 若物体触碰于基板 11 上的感测区域内时， 基板 11 周 边处的多个力量感测器2所侦测出的力量大小或变化量数值分别为06、 0 3、 0049 0 8、 0 2， 即可依 0050 300 与 0 6 0 3 2， 而求得 100 、 200 ， 由此可知物体的触碰点 3 至 力量感测器 2 距离为 100 、

　　28、上的电话号码或输入的中、 英文字等） 时产生位置 偏移、 误触现象， 甚至是当外界有电感、 磁感的影响时， 电感式、 电容式或电磁式触控面板所 产生失灵的问题， 并提升其整体对物体触碰点 3 的力量大小感应功能与坐标位置侦测时的 准确率。 0058 请同时参阅图 1、 图 7 所示， 分别为本发明的俯视图及第二运作模式的示意图， 由 图中可清楚看出， 其中该本体1的基板11感测区域内为预先模拟规划有呈网点状的多个预 设坐标点 4， 并由控制单元将物体触碰于每个预设坐标点 4 上所施压于基板 11 使各个力量 感测器 2 所产生的数值大小的比例关系或数值变化量的比例关系建立一数据库， 如表一所

　　29、示， 其中、 、 、 为各个、 、 0059 、 力量感测器 2 的公差系数或补正参数， 当物体触碰于基板 11 的感 测区域内任一预设坐标点 4 时， 可利用控制单元对基板 11 周边处各个力量感测器 2 所分别 侦测出数值的间的比例关系与数据库进行比对侦测出位置， 亦可再藉由内差法或外差法运 算函式来增加坐标位置的解析度， 更精确的解析出触碰点 3 的平面二维坐标位置， 此种为 本发明的第二运作模式。 0060 表一各个力量感测器的比例关系与坐标位置对照表 0061 说 明 书 CN 103677352 A 9 7/7 页 10 0062 0063 请参阅图 2、 图 3、 图 4 和图

　　30、7 所示， 本发明为针对本体 1 的基板 11 周边处定位有 多个力量感测器 2， 当物体触碰于基板 11 上的感测区域内时， 可利用触碰点 3 施压于基板 11 上使周边力量感测器 2 产生的电子讯号值变化， 并由控制单元进行侦测判别出触碰点 3 的坐标位置、 力量大小及力量变化速率、 移动方向变化为其主要特征， 而可依各种用途及使 用状态不同、 以及物体种类与触碰点 3 的力量大小切换成第一运作模式或第二运作模式不 同感应模式， 且该基板 11 可为强化玻璃、 硬质薄板、 触控面板或其它可透光、 不透光的薄板 体， 并可改善现有的电阻式触控面板的透光度与硬度不高， 而电感式、 电容式或电磁

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