CN102282534A - 输入装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例，一种输入装置包括在第一方向上延伸的第一主电极；以及多个第一分支电极，该分支电极从所述第一主电极在第二方向上延伸并且根据它们的位置具有彼此不同的表面面积；所述第一分支电极的表面面积在第一方向上逐渐增大或减小。

Description

输入装置
技术领域
根据本发明示范性实施例的教导一般地涉及一种输入装置。
背景技术
与图形用户接口(GUI)的发展和普及伴随而来的，现在对容易输入的触摸屏的使用变得普及起来。触摸屏或触摸面板是一种能够检测显示区域之内触摸位置的显示器，触摸通常是由人手或指示笔进行的。这样允许将显示器用作输入装置，消除了键盘和/或鼠标作为与显示器内容交互的基本输入装置。
从技术上讲，通常使用的触摸屏采用的是电阻型、电容型、超声波、电磁、矢量力和光(红外)触摸模式。在这些类型的触摸屏中，电阻型是最常见的一种，具有大约60％的市场份额(第二种是电容型的，市场份额大约为24％)。这些类型触摸屏的每种都具有其自身的特征、优点和缺点。现在，简要解释这些触摸屏。
电阻型是常见种类的触摸屏技术。在很多触摸屏应用中发现这是一种低成本的解决方案，包括手持式计算机、PDA、消费电子设备和销售点应用。电阻型触摸屏是这样的：在触摸屏元件上提供一对彼此面对的电阻层。通过电阻层之间的接触检测按下的位置，使得电阻层之一形成于在按压期间变形的柔性膜上。如上所述，广泛使用了电阻膜类型，但由于机械和环境可靠性降低，因此是不利的。同时，尽管当前在消费类电子产品上广泛使用了电阻型触摸屏，但不能同时在其显示区域上识别多个接触点。
超声波触摸屏首先通过换能器将电信号转换成超声波，然后直接通过触摸面板的表面发射超声波。在使用触摸面板时，超声波可能因为接触指针而吸收，导致衰减，通过比较和计算使用前后的衰减量获得接触的精确位置。由于产生噪声和/或对噪声敏感，所以表面声波触摸屏是不利的。
电磁型的触摸屏是这样的，在磁性领域中，通常由于电磁性由线圈产生磁场，所述磁场在另一个线圈(也称为接收线圈)中感应电压，前提是磁场强度在接收线圈中发生变化。显然，不运动的接收线圈不能测量不变的磁场，因为所述磁场不感应电压。已经有了能够测量接收机模块相对于特定磁场发生模块的位置和/或取向的模块。为了测量3维空间中的取向，通常使用三个正交布置的探针来计算坐标。这些布置多半时间非常笨重、占据空间并需要特殊的指示笔。
电容型触摸屏采用的是从所布置的透明电极和人体之间静电结合产生的电容变化，从而通过所产生的感应电流检测接触位置的坐标。即，电容型的触摸屏包括一个基板，其上形成有电极。在电容型触摸面板中，例如，在手指接触和接近触摸面板时，检测电极和手指之间电容的变化，由此检测输入坐标。由于电容型触摸面板是非接触型的，由于可变的上方势垒层与电阻膜型触摸面板不同，所以其具有高耐用性、优异的环境和机械可靠性。不过，电容型触摸面板的缺点是难以利用手指或笔输入信息。可以将电容型触摸屏分成两种类型，即，模拟型和数字型。
光学型触摸屏原则上不使用用于识别触摸的膜，使得透射率为100％。此外，从这些光学触摸屏不会产生反射、亮度劣化和显示模糊。在显示中保持透射率和亮度对于图像清晰度是一个重要因素，因此光学型适用于实现高质量的屏幕。此外，光学型触摸屏利用了光源接收和阻挡的原理，从而不向传感器施加任何负载，因为检测不是由物理或电接触执行的，这提高了用于工厂监测、各种自动化设备和自动柜员机的可靠性。光学型触摸屏是有利的，因为这些屏幕没有诸如膜或ITO(氧化铟锡)保护膜这样的材料，因此对擦伤或外部冲击较不敏感并具有较低故障概率，包括错误的操作。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种具有单个电极层的输入装置，电极层能够精确地感测输入的位置并减少传送输入信号的引线电极(lead electrode)的数目。
本发明要解决的技术问题不限于上述问题，本领域技术人员从以下描述将明确理解到此为止未提到的任何其他技术问题。
技术方案
本发明的目的是完全或部分解决输入装置的以上问题和/或缺点中的至少一个或多个，以及至少提供下文所述的优点。为了全部或部分地实现至少以上目的，根据本发明的目的，如具体和宽泛描述的，在本发明的一个一般方面中，提供了一种输入装置，该装置的特征在于：向第一方向延伸的第一主电极；多个第一分支电极(diverging electrode)，每个第一分支电极从所述第一主电极向第二方向延伸并且具有基于位置的不同面积；向所述第一方向延伸并与所述第一主电极平行布置的第二主电极；以及多个第二分支电极，每个第二分支电极从所述第二主电极延伸并且设置于所述第一分支电极之间，其中，所述第一分支电极中的每个随着向所述第一方向推进而逐渐增加或减小面积。
在本发明的另一个一般方面中，提供了一种输入装置，该装置的特征在于：向第一方向延伸的第一主电极；从所述第一主电极向第二方向延伸的第一分支电极；以及第三分支电极，所述第三分支电极从所述第一主电极延伸，布置于所述第一分支电极的一侧，并且比所述第一分支电极具有更宽的面积。
优选地，该输入装置还包括第五分散电极，所述第五分散电极从所述第一主电极延伸，布置于所述第三分散电极的一侧，并且比所述第三分散电极具有更宽的面积。
优选地，该输入装置还包括与所述第一主电极平行布置的第二主电极，从所述第二主电极延伸并且布置于所述第一分散电极和所述第三分散电极之间的第二分散电极，以及从所述第二主电极延伸并且布置于所述第三分散电极和所述第五分散电极之间的第四分散电极，所述第四分散电极比所述第二分散电极具有更小的面积。
优选地，所述第一和第二分散电极的面积之与所述第三和第四分散电极的面积之和相等。
优选地，该输入装置还包括与所述第一主电极电连接的第一引线电极，以及与所述第二主电极电连接的第二引线电极。
优选地，所述第三分散电极的宽度大于所述第一分散电极的宽度。
有益效果
根据本发明的输入装置中的第一分支电极的每个的面积基于其位置变得不同，具体而言，第一分支电极的每个的面积在第一方向上增加或减小，其中响应于第一分支电极和第二分支电极感测的电容的信号大小基于与手指交叠的第一和第二分支电极的每个面积而不同。即，测量响应于第一分支电极和第二分支电极感测的电容的信号大小的比来计算手指接触的位置，由此，随着手指位置向第一方向移动，响应于从第一主电极输入的电容的信号大小逐渐增大或减小，或者，随着手指位置向第一方向移动，响应于从第二主电极输入的电容的信号大小逐渐增大或减小。
因此，根据本发明的输入装置具有的另一有益效果在于，调节第一和第二分支电极的间距能够调节检测第一方向上位置的精确度，并且调节间距能够精确感测输入的位置。
此外，将第一和第二主电极相互电连接，以通过引线电极传送信号，即，通过同一引线电极向第一方向的位置(例如，x轴方向的位置)和第二方向的位置(例如，y轴方向的位置)传送信号，由此，更小数量的引线电极能够感测输入位置，并且可以在单层上形成感测位置的所有电极，即，第一主电极、第一分支电极、第二主电极和第二分支电极可以形成于同一层上。
因此，根据本发明的输入装置具有的另一有益效果在于，可以减小由于在彼此不同的层上形成像第一主电极、第一分支电极、第二主电极和第二分支电极的电极而产生的误差，由此可以精确地感测输入的位置。
附图说明
通过结合附图考虑以下详细描述能够容易理解本发明的教导，附图中：
图1为平面图，示出了根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板的电极结构；
图2是沿图1的线A-A′的截面图；以及
图3为平面图，示出了根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板的第一行。
具体实施方式
以下描述并非意在将本发明限制到本文公开的形式。因此，与以下教导、相关领域的技能和知识等价的变化和修改在本发明的范围之内。本文描述的实施例进一步意在用本发明的特定应用或用途要求做出的各种改进，来解释实践本发明的已知模式并使得本领域的其他技术人员能够在这种或其他实施例中使用本发明。
参考附图中的图1-3可以最好地理解所公开的实施例和优点，相同的附图标记用于表示各个附图中相同和相应的部件。在研究以下附图和详细描述之后，对于本领域技术人员来说，所公开实施例的其他特征和优点将要或将要变得显而易见。意在使所有这样的额外特征和优点包括在所公开实施例的范围之内并受附图保护。此外，例示的图仅仅是示范性的，并非意在对可以实施不同实施例的环境、架构或过程明示或暗示任何限制。因此，所述的方面意在涵盖落在本发明范围和创新思想之内所有这样的替代、改进和变型。
将要理解，在用于本说明书中时，术语“包括”指出存在所述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。即，在详细描述和/或权利要求中使用术语“包括”、“具有”或其变体表示方式类似于术语“包括”的非穷举包含。
此外，“示范性”仅仅表示范例，而不是最佳的。还要认识到，本文描绘的特征、层和/或元件是以彼此间特定的相对尺寸和/或取向例示的，目的是为了简单和容易理解，实际的尺寸和/或取向可以与例示的显著不同。即，在附图中，为了清晰起见，可以放大或缩小层、区域和/或其他元件的尺寸和相对尺寸。通篇之中相同的附图标记表示相同的元件，将省略彼此重复的解释。现在，将参考附图详细描述本发明。
诸如“之后”、“然后”、“其次”等词汇并非意在限制过程的次序。使用这些词汇仅仅是指导读者通读方法的描述。要理解的是，在称诸如层或区域的元件在另一元件“上”或“下”时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以有中间元件。
如本文可以使用的，术语“基本”和“大致”为其对应的术语和/或项间的相对性提供了行业接受的公差。这样的行业接受的公差从少于百分之一到百分之十，对应于，但不限于部件值、角度等。
图1为平面图，示出了根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板的电极结构，图2是沿图1的线A-A′的截面图，而图3为平面图，示出了根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板的第一行。
参考图1、2和3，根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板包括上基板(100)、下基板(200)、多个主电极(300)、多个分支电极(400)、多个引线电极(500)和多个焊盘电极(600)。
上基板(100)与下基板(200)相对。上基板(100)和下基板(200)是透明的，并且由绝缘材料形成。绝缘材料的范例包括玻璃或透明塑料。更具体地，绝缘材料的范例包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)。
上基板(100)可以是柔性的，而下基板(200)可以是刚性的。或者，上下基板(100、200)都可以是刚性的。上基板(100)通过粘合层附着于下基板(200)。即，粘合层可以插入上下基板(100、200)之间。此外，粘合层可以插入上基板(100)和主电极(300)之间，粘合层可以插入上基板(100)和分支电极(400)之间。
每个主电极(300)都并列布置。主电极(300)延伸到第一方向。可以平行布置每个主电极(300)。在下基板(200)上布置主电极(300)。更具体地，在上下基板(100、200)之间布置主电极(300)。
根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板形成有主电极(300)，主电极由多行(RW1、RW2、RW3、RW4、RW5、RW6)界定。即，两个主电极(300)形成一行。
例如，第一主电极(310)和第二主电极(320)形成第一行(RW1)，第三主电极(330)和第四主电极(340)形成第二行(RW1)。尽管图1定义了多行(RW1、RW2、RW3、RW4、RW5、RW6)，但本发明的本示范性实施例不限于此，由触摸面板的尺寸和触摸面板的感测精度可以形成或界定更多数量的主电极和更多数量的行。
分支电极(400)的每个都从主电极(300)的每个分出。分支电极(400)的每个都从主电极(300)的每个延伸到第二方向。例如，第二方向可以垂直于第一方向。即，第一方向可以是x轴，而第二方向可以是y轴。
分支电极(400)的每个可以具有基于第一方向的位置的不同面积。更具体地，随着分支电极(400)向第一方向推进时，分支电极(400)可以逐渐具有大面积，或可以逐渐具有更小面积。即，将分支电极布置为，随着分支电极(400)向第一方向推进时，每个都具有更大面积。
例如，从第一主电极(310)分出的分支电极(400)随着向第一方向推进而逐渐具有更大的面积。在同样情况下，从第二主电极(320)分出的分支电极(400)随着向第一方向推进而逐渐具有更小的面积。
当俯视时，分支电极(400)的每个都可以采取矩形形状。此外，分支电极(400)的每个具有基于第一方向的位置的不同宽度。更具体地，分支电极(400)的每个可以随着向第一方向推进而逐渐具有更宽或更窄的宽度。例如，从第一主电极(310)分出的每个分支电极(400)随着向第一方向推进而逐渐具有更宽的宽度，而从第二主电极(320)分出的每个分支电极(400)随着向第一方向推进而逐渐具有更窄的宽度。
参考图2和3，更具体地，第一分支电极(401)、第三分支电极(403)、第五分支电极(405)、第七分支电极(407)、第九分支电极(409)和第十一分支电极(411)从第一主电极(310)向第二方向延伸。
与第三、第五、第七、第九和第十一分支电极(403，405，407，409，411)相比，第一分支电极(401)具有最小的面积。此外，与第三、第五、第七、第九和第十一分支电极(403，405，407，409，411)相比，第一分支电极(401)具有最窄的宽度(W1)。
第三分支电极(403)布置在第一分支电极(401)旁边，并且比第一分支电极(401)具有更大的面积。此外，第三分支电极(403)的宽度(W3)比第一分支电极(401)的宽度(W1)更宽。第五分支电极(405)布置在第三分支电极(403)旁边，并且比第三分支电极(403)具有更大的面积。此外，第五分支电极(405)的宽度(W5)比第三分支电极(403)的宽度(W3)更宽。同样地，第七分支电极(407)、第九分支电极(409)和第十一分支电极(411)的每个的面积和宽度以这种次序逐渐增大和逐渐加宽。
第二分支电极(402)、第四分支电极(404)、第六分支电极(406)、第八分支电极(408)、第十分支电极(410)和第十二分支电极(412)从第二主电极(320)向第二方向延伸。
第二分支电极(402)插入在第一分支电极(401)和第三分支电极(403)之间，第四分支电极(404)插入在第三分支电极(403)和第五分支电极(405)之间。同样地，第六、第八和第十分支电极(406、408、410)的每个布置于第五、第七、第九和第十一分支电极(405、407、409、411)之间。此外，第十二分支电极(412)布置在第十一分支电极(411)旁边。
与第四、第六、第八、第十和第十二分支电极(404、406、408、410、412)相比，第二分支电极(402)具有最大的面积和最宽的宽度。第四分支电极(404)比第二分支电极(402)具有更小的面积。第四分支电极(404)的宽度(W4)比第二分支电极(402)的宽度(W2)更窄。同样地，第六分支电极(406)、第八分支电极(408)、第十分支电极(410)和第十二分支电极(412)的每个面积和每个宽度以这种次序逐渐减小并逐渐变窄。
第一到第十二分支电极(401～412)可以具有对称结构。即，第一分支电极(401)的面积可以与第十二分支电极(412)相同，第二分支电极(402)的面积可以与第十一分支电极(411)的相同。同样地，第三和第十电极(403、410)每个的面积可以是相同的，第四和第九分支电极(404、409)每个的面积可以是相同的，第五和第八分支电极(405、408)每个的面积可以是相同的，第六和第七分支电极(406、407)每个的面积可以是相同的。
同样地，第一和第十二电极(401、412)每个的宽度可以是相同的，第二和第十一电极(402、411)每个的宽度可以是相同的，第三和第十电极(403、410)每个的宽度可以是相同的，第四和第九分支电极(404、409)每个的宽度可以是相同的，第五和第八电极(405、408)每个的宽度可以是相同的，第六和第七电极(406、407)每个的宽度可以是相同的。
由分支电极(400)界定多个感测区域(SR)。由相邻的两个分支电极界定SR。更具体地，SR彼此相邻，并且由从彼此不同的主电极分出的分支电极界定。
例如，SR可以由第一和第二分支电极(401、402)、第三和第四分支电极(403、404)以及第五和第六分支电极(405、406)界定。布置于每个SR上的分支电极(400)的总面积可以是相同的。即，第一和第二分支电极(401、402)的总面积可以与第三和第四分支电极(403、404)的总面积相等。此外，第三和第四分支电极(403、404)的总面积可以基本与第五和第六分支电极(405、406)的总面积相等。
同样地，彼此相邻的分支电极(400)的总宽度是不变的。例如，第一和第二分支电极(401，402)的总宽度对应于第三和第四分支电极(403，404)的总宽度。此时，彼此相邻的分支电极(400)的总和被定义为间距(P)。间距(P)可以与每个SR的宽度基本相同。分支电极(400)的每个可以具有预定间距(P)。
此时，间距(P)可以大约在0.1mm～10mm的范围中。更具体地，间距(P)可以大约在0.1mm～3mm的范围中。
可以由SR界定列(CL1、CL2、CL3、CL4、CL5和CL6)。可以向第二方向成行布置SR，由此界定列(CL1、CL2、CL3、CL4、CL5和CL6)。例如，可以由彼此相邻的分支电极(400)的两行界定列(CL1、CL2、CL3、CL4、CL5和CL6)。
因此，向第一方向成行布置SR，还向第二方向成行布置SR。此外，可以在行和列中布置SR。
主电极(300)和分支电极(400)可以一体形成。此外，主电极(300)和分支电极(400)是透明的。可以通过沉积透明导电材料和构图工艺(patterning process)在下基板(200)上形成主电极(300)和分支电极(400)。主电极(300)和分支电极(400)的材料可以是ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)。
引线电极(500)电连接到主电极(300)。引线电极(500)可以直接连接到主电极(300)或经由连接电极(501)间接连接到主电极(300)。此外，引线电极(500)分别连接到焊盘电极(600)。即，引线电极(500)分别连接焊盘电极(600)和主电极(300)。
焊盘电极(600)经由ACF(Anisotropic Conductive Film，各向异性导电薄膜)被结合到FPCB(挠性印刷电路板)。FPCB(挠性印刷电路板)将根据本发明的示例性实施例的触摸面板与诸如系统或驱动IC的驱动单元连接。
用于引线电极(500)、连接电极(501)和焊盘电极(600)的材料范例包括钼、铝、铜、钛、银及其合金。引线电极(500)、连接电极(501)和焊盘电极(600)可以一体形成。
实例
根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板可以通过以下方式接收触摸信号。
诸如用户手指的导电材料接触或非常近地接近上基板(100)。此时，在手指和分支电极(400)的一部分之间形成电容。例如，在布置于与手指对应的SR上的分支电极(400)和手指之间形成电容。
驱动单元可以利用引线电极(500)、主电极(300)和焊盘电极(600)测量电容。例如，驱动单元可以通过引线电极(500)、主电极(300)和焊盘电极(600)向分支电极(400)施加数字信号、脉冲信号或AC(交流)电压，以测量手指的电容。
此时，驱动单元可以基于用电容感测的主电极位置测量手指的位置。即，驱动单元检测用电容感测的主电极位置，以测量手指的y轴的坐标。换言之，驱动单元可以检测已从主电极中的哪行感测了电容，以测量手指的y轴坐标。
此外，电容可以基于手指和分支电极(400)交叠的面积的改变。即，随着手指和分支电极(400)交叠的面积增加，电容可以增大。于是，驱动单元可以计算布置于同一行上每个主电极感测的电容比以测量手指的x轴的坐标。例如，如果在第一行(RW1)上布置手指，则可以通过第一和第二主电极(310、320)感测的电容比计算手指的x轴。
更具体地，随着手指的位置从第一行(RW1)向第一方向移动，第一主电极(310)测量的电容增大，第二主电极(320)测量的电容减小。
更具体地，基于手指位于的行和列的感测面积，电容的测量值由于被测量的哪一个主电极而不同，测量的电容比也不同。
换言之，驱动单元可以通过被测量的电容的主电极位置和被测量的电容之间的比计算手指位于的感测位置的位置。根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板可以通过形成于同一层上的主电极和分支电极同时感测手指的x和y轴。于是，与将电极布置于两个或更多层中的触摸面板结构相比，根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板能够减小由电极高度差导致的误差。
此外，根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板能够调节间距(P)以调节精度。根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板能够以高精度检测小对象的触摸。再者，即使布置于同一行上的主电极之间的间隙增大，也将间距(P)做得更小，以精确感测y轴坐标。因此，根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板能够增大行宽度以减少引线电极(500)的数量，由此可以简单地构造根据本发明示范性实施例的电容型触摸面板。
提供前面对本发明的描述是为了使本领域的技术人员能够制造或使用本发明。对于本领域的技术人员而言，对本发明的各种改进是显而易见的，可以将本文定义的一般原理应用于其他变型而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明并非意在限于本文所述的范例，而是与本文公开的原理和新颖特征的最宽范围一致。
工业实用性
本发明具有的工业实用性在于，因为可以调节第一和第二分支电极的间距以调节检测第一方向的位置的精确度，并能够提供能精确感测输入位置的触摸屏。

Claims (11)

1.一种输入装置，所述装置的特征在于：向第一方向延伸的第一主电极；多个第一分支电极，每个第一分支电极从所述第一主电极向第二方向延伸并且具有基于位置的不同面积；向所述第一方向延伸并与所述第一主电极平行布置的第二主电极；以及多个第二分支电极，每个第二分支电极从所述第二主电极延伸并且设置于所述第一分支电极之间，其中，所述第一分支电极中的每个随着向所述第一方向推进而逐渐增加或减小面积。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第二分支电极中的每个随着向所述第一方向推进而逐渐增加或减小面积。
3.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一主电极、所述第一分支电极、所述第二主电极和所述第二分支电极在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一分支电极中的每个具有基于位置的不同宽度，并且随着向所述第一方向推进而逐渐增加或减小宽度。
5.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述输入装置还包括驱动单元，所述驱动单元接收从所述第一主电极和所述第一分支电极测量的第一电容，以及从所述第二主电极和所述第二分支电极测量的第二电容。
6.一种输入装置，所述装置的特征在于：向第一方向延伸的第一主电极；从所述第一主电极向第二方向延伸的第一分支电极；以及第三分支电极，所述第三分支电极从所述第一主电极延伸，布置于所述第一分支电极的一侧，并且比所述第一分支电极具有更宽的面积。
7.根据权利要求6所述的输入装置，其特征还在于，第五分支电极从所述第一主电极延伸，布置于所述第三分支电极的一侧，并且比所述第三分支电极具有更宽的面积。
8.根据权利要求7所述的输入装置，其特征还在于，与所述第一主电极平行布置的第二主电极，从所述第二主电极延伸并且布置于所述第一分支电极和所述第三分支电极之间的第二分支电极，以及从所述第二主电极延伸并且布置于所述第三分支电极和所述第五分支电极之间的第四分支电极，所述第四分支电极比所述第二分支电极具有更小的面积。
9.根据权利要求8所述的输入装置，其特征在于，所述第一和第二分支电极的面积之和与所述第三和第四分支电极的面积之和相等。
10.根据权利要求8所述的输入装置，其特征还在于，与所述第一主电极电连接的第一引线电极，以及与所述第二主电极电连接的第二引线电极。
11.根据权利要求6所述的输入装置，其特征在于，所述第三分支电极的宽度大于所述第一分支电极的宽度。
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