CN211349307U - 一种触控板结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种触控板结构，包括：覆盖层，所述覆盖层具有第一硬度；与所述覆盖层下侧部分区域粘合连接的印刷电路板，所述印刷电路板具有第二硬度，所述第二硬度大于所述第一硬度，在所述覆盖层处于外力作用下时，所述印刷电路板支撑所述覆盖层；所述印刷电路板上设置有第一类型传感器和第二类型传感器，所述第一类型传感器为检测所述覆盖层上操作体操作位置的传感器，所述第二类型传感器为检测所述覆盖层上操作体按压力度的传感器。所述触控板结构中通过硬度比较大的印刷电路板支撑硬度较小的覆盖层，使得覆盖层在长期***作体触摸或按压的情况下，能够避免产生过大形变，从而影响后续相应检测操作的检测精度的情况发生。

Description

一种触控板结构

技术领域

本实用新型涉及物理输入***，更具体的说是涉及一种触控板结构。

背景技术

触摸板是一种在平滑的触控板上，利用手指的滑动操作可以移动游标的一种输入装置，其利用感应用户手指的移动来控制指针的动作，广泛应用于笔记本电脑的输入设备。

随着用户对电子设备时尚美观性的要求越来越高，传统内嵌式的可按压触摸板已不能满足用户的使用需求。现有技术中，许多厂商将有机玻璃PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)作为电子设备表面的覆盖层，以增加电子设备整体的美观时尚性，但PMMA材质脚软，长期使用中很容易发生形变，影响电子设备的正常使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供如下技术方案：

一种触控板结构，包括：

覆盖层，所述覆盖层具有第一硬度；

与所述覆盖层下侧部分区域粘合连接的印刷电路板，所述印刷电路板具有第二硬度，所述第二硬度大于所述第一硬度，在所述覆盖层处于外力作用下时，所述印刷电路板支撑所述覆盖层；

所述印刷电路板上设置有第一类型传感器和第二类型传感器，所述第一类型传感器为检测所述覆盖层上操作体操作位置的传感器，所述第二类型传感器为检测所述覆盖层上操作体按压力度的传感器。

可选的，所述印刷电路板周边设置有净空区。

可选的，所述净空区的宽度为5mm。

可选的，所述覆盖层的面积大于所述印刷电路板的面积，且完全覆盖电子设备的第一表面。

可选的，所述印刷电路板上设置有触摸板集成电路和力度检测集成电路。

可选的，所述覆盖层为镀有导电膜的玻璃覆盖层或镀有导电膜的有机玻璃PMMA覆盖层。

可选的，所述印刷电路板为厚度范围在0.8mm-1.0mm的印刷电路板。

可选的，所述第一类传感器为电容触控传感器，所述第二类型传感器为弹性波传感器。

可选的，所述印刷电路板上包括多个弹性波传感器，所述多个弹性波传感器围绕所述印刷电路板周边均匀分布。

可选的，所述弹性波传感器通过SMT焊接方式设置在所述印刷电路板上。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种触控板结构，包括：覆盖层，所述覆盖层具有第一硬度；与所述覆盖层下侧部分区域粘合连接的印刷电路板，所述印刷电路板具有第二硬度，所述第二硬度大于所述第一硬度，在所述覆盖层处于外力作用下时，所述印刷电路板支撑所述覆盖层；所述印刷电路板上设置有第一类型传感器和第二类型传感器，所述第一类型传感器为检测所述覆盖层上操作体操作位置的传感器，所述第二类型传感器为检测所述覆盖层上操作体按压力度的传感器。所述触控板结构中通过硬度比较大的印刷电路板支撑硬度较小的覆盖层，使得覆盖层在长期***作体触摸或按压的情况下，能够避免产生过大形变，从而影响后续相应检测操作的检测精度的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种触控板结构的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的另一种触控板结构的侧视结构示意图；

图3为本申请实施例公开的图2所示触控板结构的俯视透视结构示意图；

图4为本申请实施例公开的第一表面的一种实现形式示意图；

图5为本申请实施例公开的电容触控传感器的布置示意图；

图6为本申请实施例公开的弹性波传感器的布置示意图；

图7为本申请实施例公开的对Z轴的检测值修正过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例公开的一种触控板结构的侧视结构示意图，参见图1所示，触控板结构可以包括：

覆盖层10，所述覆盖层具有第一硬度。

与所述覆盖层10下侧部分区域粘合连接的印刷电路板20，所述印刷电路20板具有第二硬度，所述第二硬度大于所述第一硬度，在所述覆盖层10处于外力作用下时，所述印刷电路板20支撑所述覆盖层10。

所述印刷电路板20上设置有第一类型传感器21和第二类型传感器22，所述第一类型传感器21为检测所述覆盖层10上操作体操作位置的传感器，所述第二类型传感器22为检测所述覆盖层10上操作体按压力度的传感器。

其中，所述覆盖层10作为能够直接呈现在用户眼前的、且作为用户直接接触的输入装置部件，需要具备平整美观、耐磨的特性。本申请中，对覆盖层的材质并不做固定限制，其可以为现有的或未来可能出现的任何能够满足上述平整美观、耐磨特性的材料，例如当前已经存在的玻璃、有机玻璃PMMA等，这些材料具备一定的透光特性，且表面光泽度好，具备一定耐磨性，符合当前广大用户普遍的审美特点，将其作为电子设备的具有特定功能的外观装饰材料，能够满足广大用户的喜好需求。

需要说明的是，一些可以作为覆盖层的材料本身材质较软，在将其作为触控板结构的表层时，在用户反复触摸按压的长期作用下，很容易造成覆盖层的变形，使其表面产生或大或小的凹陷或凸起，影响后续触控板相关检测装置检测用户触控及按压操作的检测精度。因此，本申请实施例中，在所述覆盖层10下侧粘贴印刷电路板20，由于印刷电路板20具备较强的硬度，从而可以在覆盖层10的硬度小于印刷电路板20的硬度的情况下，在所述覆盖层10处于外力作用下时为覆盖层10提供一定的支撑力，避免覆盖层10在外力作用下产生过大形变。

触控板需要实现触控功能，因此其覆盖层10下方需要设置一些传感器，以检测用户相应的触摸操作和按压操作。本申请实施例中，印刷电路板20上设置有第一类型的传感器21和第二类型的传感器22，当然，本申请实施例并不对印刷电路板20上设置的传感器的类型及种类数量做固定限制，只需要保证设置的传感器能够满足触控板的正常检测需求即可。在一个示例中，所述第一类型传感器21可以为检测所述覆盖层10上操作体操作位置的传感器，所述第二类型传感器22可以为检测所述覆盖层10上操作体按压力度的传感器；当然，若在未来技术中，可以实现将上述两种类型的传感器集成在一个传感器中实现上述两种功能，则可以理解的，其实现也应包含在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，本申请对传感器在印刷电路板上的具体设置形式并不做固定限制，具体可以根据传感器的检测原理以及需求对齐进行合适的布置。在图1中，传感器在印刷电路板上的设置位置仅为一种示意结构，并不代表传感器在印刷电路板上的具体布置实现以及数量实现。

本实施例中，所述触控板结构中通过硬度比较大的印刷电路板支撑硬度较小的覆盖层，使得覆盖层在长期***作体触摸或按压的情况下，能够避免产生过大形变，从而影响后续相应检测操作的检测精度的情况发生。

上述实施例中，所述覆盖层可以为镀有导电膜的玻璃覆盖层或镀有导电膜的有机玻璃PMMA覆盖层。通过导电膜，使得覆盖层具有导电特性，从而能够准确检测到诸如用户手指的操作体的触摸和按压信号。当然，导电特性的实现，也不仅限于导电膜实现的形式，例如，还可以在覆盖层材质中掺入一定比例的导电粒子，也能够使覆盖层具备导电特性。

图2为本申请实施例公开的另一种触控板结构的侧视结构示意图，图3为本申请实施例公开的图2所示触控板结构的俯视透视结构示意图，结合图2和图3所示，触控板结构除了上述实施例包括的各部分结构外，还在印刷电路板周边设置有净空区30。

其中，所述净空区30即为没有设置有任何结构部件的区域；在常规的理解中，可以认为一个长方形的印刷电路板的周边与电子设备的其他结构部件之间都存在一个缝隙，该缝隙中不存在任何实体结构。

前面的实施例中已经介绍到，第二类型传感器22可以为检测覆盖层10上操作体按压力度的传感器，如弹性波传感器，这类传感器通过检测用户按压覆盖层时产生的弹力波实现相应的检测功能。在这种检测原理下，如果与传感器相关的结构(如传感器本身及与其具有连接关系的印刷电路板)周边为结构组装固定的设计，则可能会影响弹力波的波形传导，进而影响弹力波传感器检测结果的准确度。即在传感器相关的结构周边紧密设计其他实体结构，这些实体结构的存在可能会影响弹力波波形的自由传导，因此，本申请实施例中，在印刷电路板20周边设置净空区，使得诸如弹力波传感器类型的传感器不受***结构应力影响，避免上述实体结构影响波形传导的情况发生。

需要说明的是，所述印刷电路板周边，并不限定于印刷电路板厚度对应的周边范围，而是可以根据实际需要，例如设置在印刷电路板上的传感器具有一定厚度或高度，这种情况下，印刷电路板的周边可以为距离印刷电路板边框具有第一距离的、且具有第一高度的范围区域。其中的第一高度，至少不小于印刷电路板和第二类传感器的厚度或高度；此外，本实施例中，并不对上述第一距离的范围做固定限制，可根据实际应用场景具体设置。例如，所述净空区的宽度为5mm，其中的宽度为在印刷电路板平面中净空区外侧边界距离印刷电路板边框的距离。在一个示例中，所述印刷电路板为厚度范围在0.8mm-1.0mm的印刷电路板。

上述实施例中，所述覆盖层的面积大于印刷电路板的面积，可以完全覆盖电子设备的第一表面，以提高电子设备外观的整体美观性。如图4所示，为本申请实施例公开的一种一体屏输入装置结构，其中包括触控区域41、键盘区域42和无功能区域43。在上述一体屏的实现中，输入装置的表面为一块整体屏，即第一表面全部由覆盖层覆盖，为一个平面。其中用于识别触控区域、键盘区域中各个按键区域的边界及颜色可通过在覆盖层上的涂层来实现，不同区域的涂层颜色可根据需要设置；当然，不同区域的边界识别也可以通过边界灯来实现，由于覆盖层可以具备一定的透光性，因此，也可以通过具备一定形状的条形灯实现不同区域的标定。

图4示出的仅为本申请实施例公开的第一表面的一种实现形式示意图，在其他实现中，电子设备的第一表面也可以仅包括触控区域41和无功能区域43，而不包括键盘区域42；或者包括上述三个区域，但触控区域41和无功能区域43为一体平面设计，即这两个区域都由覆盖层覆盖，而键盘区域42还是传统的按键形式的键盘设计。本申请中，不再对第一表面的不同实现一一示出。

在具体实现中，所述印刷电路板上可以设置有触摸板集成电路和力度检测集成电路。由于第一类型传感器21第二类型传感器22的布置形式具有不同实现，触摸板集成电路可以集中处理所有的第一类型传感器21检测到的所有信号；力度检测集成电力可以集中处理所有第二类型传感器22检测到的所有信号。其中所述的所有信号可以是来自一个传感器的信号，也可以是来自多个传感器的信号。

在一个具体实现中，所述第一类传感器21可以为电容触控传感器，所述第二类型传感器22可以为弹性波传感器。图5为本申请实施例公开的电容触控传感器的布置示意图，其中，电容触控传感器的检测线路51可以呈网状布置在印刷电路板20上方，即印刷电路板20与覆盖层10之间，以更好的检测用户的触摸信号。

在所述第二类型传感器22可为弹性波传感器的情况下，所述印刷电路板20上可以包括多个弹性波传感器，所述多个弹性波传感器围绕所述印刷电路板20周边均匀分布。

图6为本申请实施例公开的弹性波传感器的布置示意图，如图6所示，在印刷电路板20周边平均设置8个弹性波传感器61，8个弹性波传感器61能够检测到印刷电路板20上方的覆盖层区域的压力信号。具体实现中，弹性波传感器可以通过SMT焊接方式设置在印刷电路板20上。

在实际应用中，为了更好的对用户的触摸和按压信号进行检测，还可以对检测的信号进行相关处理，以得到精确度更好的检测结果。具体的处理过程可以如图7所示，其中，CPU为电子设备控制器，Touchpad为电容触控传感器处理单元，Forcepad gesture engine为压力触控板手势控制单元，Force reactive engine为力度反馈单元，Touch reactiveengine为触控反馈单元，Touch detection engine为触控加测单元，Z′calibrationengine为Z′力度矫正单元，Date calculation engine为数据计算单元，Analog unit模拟前端，Elastic wave sensor为弹性波传感器，Capacitive touch sensor为电容触控传感器，实现内容包括：

1、将弹性波传感器和电容触控传感器连接到同一个控制器中。

2、处理单元读取弹性波传感器原始数据，进行计算，得到Z’(垂直方向的力度)初始结果。

3、由于弹性波传感器检测震动波形，复杂的波形叠加对于计算z轴力度难度很大。需要占用很多计算资源来运算，并且计算时间会对触控功能相应速度有影响。

本申请通过采用修正补偿方式提高Z轴计算的精度，同时降低运算负载。将电容触控传感器检测到的X,Y坐标数据信息作为闭环反馈输入信息，修正原始计算的Z’的偏差量，最终得到Z(垂直方向的力度)的精确数据。

4、利用电容触控传感器计算的X,Y值，来对Z’进行修正，提高Z’精度，得到准确度高的Z。

5、经过校正后的数据，通过预设的手势的定义的对比确认，输入给***。

在实际应用中，由于PMMA材质软，经过用户长期使用后，会出现形变。形变会影响触控检测基准，导致检测数据漂移，影响检测一致性。对于用户来说压力对于不同区响应不同，并且与之前习惯的操作手法不同。

本申请提出一种自校验方法。具体方式可以为，在研发阶段进行可靠性测试，通过测试获得PMMA覆盖层材质变化规律，并且训练形变对触控检测的影响，确定形变和触控检测对应关系，即基准信号E与触控检测的力F的对应关系F＝f(E)。在每次开机时，处理单元自动检测弹力波基准信号，如基准信号发生偏移，则根据基准信号的变化，修正触控计算偏移量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种触控板结构，包括：

覆盖层，所述覆盖层具有第一硬度；

与所述覆盖层下侧部分区域粘合连接的印刷电路板，所述印刷电路板具有第二硬度，所述第二硬度大于所述第一硬度，在所述覆盖层处于外力作用下时，所述印刷电路板支撑所述覆盖层；

所述印刷电路板上设置有第一类型传感器和第二类型传感器，所述第一类型传感器为检测所述覆盖层上操作体操作位置的传感器，所述第二类型传感器为检测所述覆盖层上操作体按压力度的传感器。

2.根据权利要求1所述的触控板结构，所述印刷电路板周边设置有净空区。

3.根据权利要求2所述的触控板结构，所述净空区的宽度为5mm。

4.根据权利要求1所述的触控板结构，所述覆盖层的面积大于所述印刷电路板的面积，且完全覆盖电子设备的第一表面。

5.根据权利要求1所述的触控板结构，所述印刷电路板上设置有触摸板集成电路和力度检测集成电路。

6.根据权利要求1所述的触控板结构，所述覆盖层为镀有导电膜的玻璃覆盖层或镀有导电膜的有机玻璃PMMA覆盖层。

7.根据权利要求1所述的触控板结构，所述印刷电路板为厚度范围在0.8mm-1.0mm的印刷电路板。

8.根据权利要求1所述的触控板结构，所述第一类传感器为电容触控传感器，所述第二类型传感器为弹性波传感器。

9.根据权利要求8所述的触控板结构，所述印刷电路板上包括多个弹性波传感器，所述多个弹性波传感器围绕所述印刷电路板周边均匀分布。

10.根据权利要求8所述的触控板结构，所述弹性波传感器通过SMT焊接方式设置在所述印刷电路板上。

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