CN102439551A - 用于投射电容式触摸屏的电极构造 - Google Patents

用于投射电容式触摸屏的电极构造 Download PDF

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CN102439551A CN2010800224074A CN201080022407A CN102439551A CN 102439551 A CN102439551 A CN 102439551A CN 2010800224074 A CN2010800224074 A CN 2010800224074A CN 201080022407 A CN201080022407 A CN 201080022407A CN 102439551 A CN102439551 A CN 102439551A
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Abstract

本发明提供了一种投射电容式触摸屏(300)，其包括基板(302)和电极(310-326)。基板限定有由边缘(306-309)围绕的有源触摸区域(304)。该有源触摸区域包括中间有源区(399)和加速区域(391，393，395，397)，所述加速区域设置为邻近并沿着所述边缘中的至少一个延伸。所述电极设置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面内的第一组电极和第二组电极。第一组电极(310-317)以非重叠图案与第二组电极(320-326)在基板上交错。至少每个电极子集合都具有顶点和基部以及沿着纵向轴线在顶点和基部之间延伸的非均匀三角形形状。所述电极子集合设置成使得所述非均匀三角形形状的至少一部分位于所述加速区域内。所述非均匀三角形形状(370，376，382，386，390)可以通过在有源触摸区域的周边附近比有源触摸区域的中心附近的电极宽度的变化更快地改变电极宽度而部分地形成。所述非均匀三角形形状和非重叠图案提供边缘加速，以补偿手指接触区域的一部分移动到有源触摸区域外侧的边缘之外时的信号损失。所述非均匀三角形形状可以包括靠近所述基部的第一斜度(346)和靠近所述顶点的第二斜度(350)。所述斜度表示所述电极沿着该电极的纵向轴线的每单位距离的宽度变化率。

Description

用于投射电容式触摸屏的电极构造
背景技术
触摸屏是非常确实的计算机输入装置。触摸屏的用途包括诸如快餐餐馆处的收银机之类的销售点应用，诸如百货商店信息亭之类的信息站应用，以及诸如航空公司售票亭之类的售票应用。随着触摸屏技术成熟，包括在便携式手持装置中的应用范围增加。
商业上可用的触摸屏利用多种不同的触摸检测机制。看起来非常适合手持应用的一种类型的触摸检测机制基于介电电容式触摸屏。这种系统通常称为投射电容式触摸屏(projected capacitive touch screen)，因为该检测机制涉及穿过介质层投射电场。“投射电容式”触摸屏与具有覆盖整个触摸区域的单个感测电极的“表面电容式”触摸屏相反。如在此使用的那样，“投射电容式触摸屏”推广至在触摸感测区域中具有多个感测电极的电容式触摸屏。投射电容式触摸屏提供比通常用在手持系统中的电阻式触摸屏更好的光传输且更清楚，并且还提供对手指触摸的良好敏感性。
在一种类型的常规投射式电容传感器中，要求一层水平定向的透明电极加上单独一层垂直定向的透明电极。透明电极通常由ITO(铟锡氧化物)的薄膜形成。这种投射式电容传感器可以提供出色的触摸性能，但制造两层透明电极增加成本。
商业上感兴趣的是其中采用透明电极的单个平面确定同时确定水平和垂直坐标的投射式电容传感器结构。这种系统(例如如图1所示)可以以减少的成本为多种应用提供足够质量的触摸性能。
图1图示了已经提出用于投射电容式触摸屏的常规电极构造。在图1中，电极101-105由ITO或其它透明导电膜的三角形区域形成。在电极101-105之间的是通常称为“删除线”的绝缘间隙，因为划算的制造通常以是具有均匀ITO涂层的玻璃基板开始，从ITO涂层上移除选定区域的ITO，以形成三角形电极101-105的图案。每个电极101-105如通过指向图1的左侧的金属迹线电连接至相关联的电子元件。
然而，常规电容式触摸屏已经遇到了某些限制，特别是在小触摸屏中，如在手持装置中。例如，常规投射电容式触摸屏遇到了称为边缘减速(edgedeceleration)的效应。图2图示了可能由具有小的触摸感测区域110的投射电容式触摸屏遇到的边缘减速效应。图2图示了在与触摸屏表面接触的同时沿着线或轨迹128移动的手指。手指接触区域122、124和126对应于沿着轨迹128的手指运动期间的三个不同时间。对于设计非常好的透射式电容系统，重构触摸坐标(X，Y)132和134将位于对应的触摸接触区域122和124的中心。然而，对于触摸接触区域126，手指已经部分地离开触摸感测区域110，并且仅检测到所述触摸在触摸感测区域110内的部分。这可能产生不处于触摸接触区域126的中心的重构触摸坐标(X，Y)136。代替的是，该重构触摸坐标(X，Y)位于在触摸感测区域110内的屏上部分或检测到的触摸接触区域的中心的“有效中心”。在触摸区域的边缘，重构触摸坐标(X，Y)136的轨迹130可能偏离实际手指轨迹128，产生测量到的垂直于触摸感测区域110的手指运动速度分量的人为检索。
存在对补偿诸如减速效应之类的各种效应的电极构造和几何形状的需求。
发明内容
根据一种实施方式，提供了一种投射电容式触摸屏，其包括基板和电极。基板限定有由边缘围绕的有源触摸区域。该有源触摸区域包括中间有源区和加速区域，所述加速区域设置为邻近并沿着所述边缘中的至少一个延伸。所述电极设置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面内的第一组电极和第二组电极。第一组电极以非重叠图案与第二组电极在基板上交错。至少每个电极子集合都具有顶点和基部以及沿着纵向轴线在顶点和基部之间延伸的非均匀三角形形状。所述电极子集合设置成使得所述非均匀三角形形状的至少一部分位于所述加速区域内。
根据一种实施方式，提供了一种投射电容式触摸屏，其包括基板和电极。基板限定有由边缘围绕的有源触摸区域。该有源触摸区域包括中间有源区和加速区域，所述加速区域设置为邻近并沿着所述边缘中的至少一个延伸。所述电极设置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面内的第一组电极和第二组电极。第一组电极以非重叠图案与第二组电极在基板上交错。至少每个电极子集合都具有相对的非平行的第一侧边和第二侧边。每个电极子集合都具有顶点段、基部段和位于其间的中间主体段，其中第一侧边在中间段中具有第一斜度，并在顶点段和基部段中的至少一个中具有第二斜度。电极子集合设置为使得顶点段和基部段中的至少一个位于加速区域内。
根据一种实施方式，提供了一种电子装置，包括处理器、存储用于控制处理器的操作的指令的存储器、以及用于将信息呈现给用户的显示装置。该显示装置包括投射电容式触摸屏，该投射电容式触摸屏包括基板和电极。基板限定有由边缘围绕的有源触摸区域。该有源触摸区域包括中间有源区和加速区域，所述加速区域设置为邻近并沿着所述边缘中的至少一个延伸。所述电极设置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面内的第一组电极和第二组电极。第一组电极以非重叠图案与第二组电极在基板上交错。至少每个电极子集合都具有顶点和基部以及沿着纵向轴线在顶点和基部之间延伸的非均匀三角形形状。所述电极子集合设置成使得所述非均匀三角形形状的至少一部分位于所述加速区域内。
所述非均匀三角形形状可以部分地形成为在有源触摸区域的周边附近的电极宽度比在有源触摸区域的中心附近的电极宽度变化得更快。所述非均匀三角形形状和非重叠图案提供边缘加速，以补偿当手指接触区域的一部分移动到有源触摸区域外侧的边缘之外时的信号损失。所述非均匀三角形形状可以包括靠近所述基部的第一斜度和靠近所述顶点的第二斜度。所述斜度表示所述电极沿着该电极的纵向轴线的每单位距离的宽度变化率。
附图说明
图1图示了已经提出用于投射电容式触摸屏的常规电极构造。
图2图示了具有小的触摸感测区域的投射电容式触摸屏可能遇到的边缘减速效应。
图3图示了根据一种实施方式形成的投射电容式触摸屏。
图4A图示了一个电极的放大视图，以更好地图示根据一种实施方式形成的非均匀三角形形状。
图4B图示了可以用在根据可替换实施方式的电极的顶点段中的可替换几何形状。
图5图示了根据可替换实施方式形成的具有电极间斜度差异的电极构造。
图6图示了根据一种实施方式的具有接触电极分组的投射电容式触摸屏的一部分。
图7图示了根据一种实施方式的触摸屏横截面。
图8图示了根据另一种实施方式的触摸屏横截面。
图9图示了实施根据一种实施方式的投射电容式触摸屏的电子系统。
图10图示了可以被实施以利用根据一种实施方式形成的一个或多个投射电容式触摸屏的可替换触摸系统。
具体实施方式
图3图示了一种投射电容式触摸屏300，其包括限定有由边缘306-309环绕的有源触摸区域304的基板302。边缘306-309包括彼此相对地位于有源触摸区域304的相对侧的横向边缘306和308以及彼此相对地位于有源触摸区域304的顶部和基部的纵向边缘307和309。应当认识到，触摸屏300沿任何方位操作，并且术语“纵向”，“横向”，“侧”，“顶部”和“基部”仅仅用于说明目的。触摸屏300还包括设置在基板302上的多个电极310-326。电极310-326安排成第一组310-317和第二组320-326，其中第一组310-317和第二组320-326都包含在基板302上的公共平面内。电极310-326中的每一个都由删除线与其最近的邻居电隔离(如上所述)。来自第一组310-317的电极与来自第二组320-326的电极以非重叠图案(其通常表示西洋双陆棋类型的图案)在基板302上交错。
电极310-326中的每一个都具有顶点328和基部330。电极310-326中的每一个伸长以沿着纵向轴线332在顶点328和基部330之间延伸。电极310-326的纵向轴线332被定向为沿与相对的横向边缘306和308的公共方向延伸。所有的电极310-326，或者至少电极310-326的子集合具有非均匀三角形形状或几何形状，在下文讨论其例子和细节。非均匀三角形形状提供期望的“硬件边缘加速”效果，以补偿联系图2讨论的固有边缘减速效应。非均匀三角形形状和非重叠图案提供边缘加速以补充当手指接触区域的一部分移动到有源触摸区域304外侧的边缘306-309之外时的信号损失。电极310-326包括第一子集合和第二子集合。第一子集合包括沿着靠近边缘308的加速区域393延伸的电极310和320。第一子集合还包括沿着靠近边缘306的加速区域391延伸的电极317和326。电极311-316和321-325的第二子集合延伸穿过中间有源区399。任选地，第一子集合和第二子集合中的一种或二者可以仅包括单个电极。第一子集合中的电极310、320、317和326具有比第二子集合中的电极311-316和321-325的电极面积小的电极面积。在下文联系图5更详细地讨论示例性的电极面积差异。
加速区域与中间有源区不同之处在于，加速区域的至少一部分提供硬件边缘加速，而在中间有源区中不存在硬件边缘加速。电极设计结构产生硬件边缘加速的特征在附图中示出。为了对图2中图示的边缘减速效应产生期望的补偿，在加速区域内要求硬件边缘加速，不要求硬件减速。在其中不存在图2的边缘减速效应的中间有源区排除后基本上没有硬件加速，因为希望在实际的触摸位置和测量的触摸位置之间维持期望的线性关系。
有源触摸区域304包括如以虚线表示的中间有源区399。中间有源区399沿纵向方向327和横向方向329延伸。有源触摸区域304包括分别位于对应的边缘306、308、397和309附近并分别沿着对应的边缘306、308、397和309延伸的加速区域391、393、395和397。中间有源区399由加速区域391、393、395和397围绕。电极310、320和311表示至少部分地位于靠近边缘308的加速区域393内并沿着靠近边缘308的加速区域393延伸的电极子集合。电极325、317和326表示至少部分地位于靠近边缘306的加速区域391内并沿着靠近边缘306的加速区域391延伸的电极子集合。电极311-316，321-325表示至少部分地位于中间有源区内并延伸穿过中间有源区的电极子集合，使得顶点328和基部330位于相对的加速区域395和397中。
图4A图示了一个电极339的放大视图，以更好地图示非均匀三角形形状或几何形状的一种实施方式。图4A中的电极339包括顶点328、基部330和沿着电极339的长度延伸的纵向轴线332。电极339包括电极宽度，如可以在沿着电极339的长度的各个点处测量的W0、W1和W2。电极宽度(大致在342处表示)表示电极339在电极侧338和340之间的如沿垂直于纵向轴线332的横向方向345测量的局部宽度。非均匀三角形形状由在沿着电极339的不同点处连续地改变的多个电极宽度限定。
在图4A的示例中，电极339分成底段351、基部段352、中间主体段353和顶点段354。电极339具有在顶点328和基部330之间延伸的相对的非平行侧边338和340。段351-354彼此差异之处在于，沿着侧边338和340中的一个或二者的斜度在每段351-354之间都改变。该斜度表示沿着电极339的纵向轴线332的长度方向的每单位距离的电极宽度342的变化率。
非均匀三角形形状包括沿着靠近基部330的基部段352的第一斜度346、沿着中间主体段353的第二斜度348和沿着靠近顶点328的顶点段354的第三斜度350。相对于纵向轴线332限定斜度，即斜度表示沿着纵向轴线332的每单位距离的离纵向轴线332的横向距离的变化。电极内斜度变化(如，沿着电极侧边338和340的不同点处的斜度)，使得斜度346和350相同，而斜度348与斜度346和350不同。以举例的方式，当从中间主体段353向边缘，即向着基部330行进时，当向着底边缘309或向顶点328行进时，当向着顶边缘307行进时，斜度348相对于斜度346和350成比例地减小。例如，如图4A所示，斜度350和346相同且二者都大于斜度348。任选地，沿着相对侧边338和340的斜度346、348和350中的一个或多个可以不同。例如，沿着端353中的侧边338的斜度可以与沿着相同段353中的侧边340的斜度不同。段351-354由相同的基材彼此连续地形成，但在概念上可以被认为是具有不同尺寸并具有不同斜度的概念部件。可替换地，非均匀三角形形状可以被认为包括梯形的堆叠，其中最靠近顶点328的梯形(如，顶点段354)具有小于最靠近基部330(如，基部段352)的梯形的中点宽度的中点宽度。
电极310-326的左、右边缘之间的水平距离随着高度改变。这种变化在接近顶部和基部边缘307，309变得更快。电极宽度的高度变化越快，奇数编号电极中的触摸信号的分数作为触摸位置高度的函数增加的越快，因此边缘307，309附近的更快的变化提供了一定程度的硬件边缘加速，以补偿边缘减速效应。对于提供更快的电极宽度的高度变化的具体几何形状具有多种选择，包括垂直区域中电极周长的直线段、更多或更少的这样的段，以及靠近电极顶点328的凸出弯曲电极轮廓和靠近电极基部330的凹进弯曲电极轮廓。
在图4A的示例中，电极339形成有其间具有斜度变化的四个段351-354。任选地，具有不同斜度的段的数量可以更少或更多。例如，返回图3，电极310-326中的每一个包括在顶点328处的具有不同斜度的两个段363和364以及在基部330处的具有不同斜度的两个段361和362。
图4B图示了可以用在根据可替换实施方式的电极的顶点段中的可替换几何形状。在图4B中，顶点段370包括三角形轮廓，具有在点374处汇合的一对线性边缘段372。顶点段376包括在点380处汇合的多对线性边缘段378和379。顶点段382包括在点386处汇合的多对线性边缘段383，384和385。顶点段386包括形成凹面内轮廓的汇合至点388的一对圆形边缘段387。顶点段390包括具有在凹入端392处汇合的凹入内表面的一对圆形边缘391。
图5图示了可以根据一种实施方式使用的具有不同电极宽度的电极构造。图5图示了一种投射电容式触摸屏400，其包括限定有由边缘406-409围绕的有源触摸区域404的基板402。边缘406-409包括彼此相对于位于有源触摸区域404的相对侧边上的横向边缘406和408，以及彼此相对地位于有源触摸区域404的顶部和基部处的纵向边缘407和409。有源触摸区域404包括沿纵向方向扩展427和沿横向方向扩展429的中间有源区499。电极410-427排列成第一组410-418和第二组420-427，其中第一组410-418和第二组420-427都包含在基板402上的公共平面内。来自第一组420-428的电极与来自第二组410-418的电极以非重叠图案(其通常表示西洋双陆棋类型的图案)在基板402上交错。
电极410-428中的每一个都具有顶点428和基部430。电极410-418中的每一个伸长以沿着纵向轴线432在顶点428和基部430之间延伸。为了避免使图5过度复杂，仅指示一条纵向轴线432。电极410-418的纵向轴线432被定向为沿与相对的横向边缘406和408的公共方向延伸。所有的电极410-418和420-427，或者至少电极410-418和420-427的子集合具有非均匀三角形形状或几何形状。
有源触摸区域404包括横向加速区域401和403，其设置为分别靠近横向边缘406和408并分别沿着横向边缘406和408延伸。中间有源区499延伸至基板402的纵向边缘407和409。电极410、411、420和421表示整个或至少部分地位于靠近边缘408的加速区域403内并沿着加速区域403延伸的子集合。例如，电极410全部地位于加速区域403内，而电极421部分地位于加速区域403内。电极417、418、426和427整个或至少部分地位于靠近边缘406的加速区域401内并沿着加速区域401延伸的子集合。电极412-416和421-426整个或至少部分地位于纵向边缘407和409之间的中间有源区499内并沿着中间有源区499延伸的子集合。为了看起来简单，图5被绘制为图示斜度均匀但宽度不均匀的三角形，以图示靠近边缘406和408的加速区域401和403。然而，在至少某些应用中，可以提供具有如图3、4A和4B中的非均匀斜度的结构以在所有侧边都提供加速。还应当注意到，在多种设计实践中，三角形的数量将比附图中示出的大很多，并且三角形电极的宽度将比附图中示出的窄很多。通常，电极宽度应当小至与指尖或其它触摸工具的接触面积的尺寸相比拟。
图5中示出的电极410-418和420-427的至少一部分的电极宽度或斜度彼此不同。例如，电极413-415和422-425具有共同的斜度组合和电极宽度442的相似变化，如在中心纵向线443处测量的那样，而左边缘408和右边缘406附近的电极410-412、416-418、420-421、426-427的斜度和电极宽度逐渐变窄。例如，电极420在中心纵向线443处的电极宽度444和电极427在中心纵向线443处的电极宽度445比中心电极413-415在中心纵向线443处的电极宽度442小。类似地，电极427和420在横跨基板402的任何纵向线处的电极宽度小于电极422-425在同一公共纵向线处的电极宽度。
电极的表面积为电极离横向边缘406和408的间距的函数。电极413-415和422-425具有共同表面积，以下称为电极面积。任选地，延伸穿过中间有源区499的电极的一部分可以具有不同的电极面积。例如，虽然电极412-416和422-425都至少部分地位于中间有源区499内，但它们并不都具有相同的电极面积。代替的是，电极412和416具有单一公共电极面积，而电极412和416中的每一个的电极面积小于电极413-415中的每一个的电极面积。电极411和417具有小于电极412和416的电极面积的相同电极面积。电极420和427的电极面积相同但小于电极422-425的电极面积。
任选地，每个电极的表面积可以是该电极离横向边缘406和408的位置或电极的数量的函数。例如，离边缘406和408的第一电极可以具有最小的表面积，而离边缘406和408的第二电极可以具有稍大的表面积。电极的表面积在中心可以最大，并且对于越来越靠近边缘406和408的电极来说逐渐减小。
电极宽度的选择取决于诸如触摸的典型接触面积和期望补偿边缘减速效应的期望程度的边缘加速之类的条件的数量。通常希望电极宽度在靠近触摸区域边缘的区域中减小。电极宽度的变化可以从较大的电极宽度突然改变至较小的电极宽度。可替换地，电极宽度的变化可以作为从边缘开始的电极的数量的函数从一个电极到另一个电极线性地减小。其它设计也可以用于随着接近边缘而单调地减小电极宽度。
边缘加速源自于加速区域中的电极宽度或面积相对于中间有源区499的减小。例如，采用其中计算出的水平坐标被有效地计算为信号加权电极序号的常规算法中，计算出的坐标在手指触摸的每单位水平运动中变化的比率与电极宽度或面积成反比。通过减小加速区域401和403中的电极面积，增加了计算出的水平坐标作为手指运动的函数而变化的比率，从而提供边缘加速。对于基于电极或检测触摸信号的电子信道的序号的水平坐标估计，每实际单位距离的电极或电子信道数量的更快的变化产生计算出的坐标的边缘加速。
如图5中那样减小电极宽度提供了硬件加速，以补偿有源触摸区域404的四个边缘中的两个的边缘减速，即沿着横向边缘406和408的边缘减速。任选地，图3、4A和4B的电极几何形状中的一种或多种可以与图5的电极间宽度的变化相组合，以在所有四个边缘406-409上都提供硬件边缘加速。
边缘减速(如上文联系图2讨论的那样)限于有源触摸区域的周边区域。周边(加速区域)的宽度至少部分地基于期望接触触摸屏的手指接触区域的估计尺寸。对于典型的应用，手指接触区域通常可以具有高达20mm的直径。因此，边缘减速限于有源触摸区域的边缘的20mm内的区域。上文联系图3-5讨论的硬件边缘加速补偿方法类似地可以限于离有源触摸区域的边缘高达20mm的区域。例如，图5中宽度变窄的电极可以都位于横向边缘406和408的20mm范围内。顶点和基部段的尺寸可以形成为使得顶点和基部段的高度在长度方面高达20mm，以跨越纵向加速区域395、397的宽度。对于某些应用，特别是在手指触摸倾向于具有较小的触摸接触区域的应用中，硬件边缘加速可以离边缘的距离小于或等于10mm的区域。任选地，对于其它应用，宽度小至5mm的边缘加速区域可以是足够的。而且，硬件边缘加速可以与软件边缘修正算法相结合。如果激活触摸屏的铁笔稍微大于手指，比如说手掌或脚，则较大的边缘加速区域可能是感兴趣的。
任选地，中间有源区399不需要位于有源触摸区域304的中间。例如，可以设置顶部、基部和左侧加速区域395、397和393，但沿着右边缘可以不设置加速区域391。可替换地，可以设置顶部、右侧和左侧加速区域395、391和393，但沿着基部边缘可以不设置加速区域397。可替换地，加速区域391、393、395和397中的一个或多个可以彼此不同。例如，左侧加速区域393(如从边缘308横向地测量)可以比右侧加速区域391的宽度(如从边缘306横向地测量)宽。可替换地，顶部和基部加速区域395和397(如从边缘307和309纵向地测量)可以比右侧和左侧加速区域391和393的宽度(如从边缘306和308横向地测量)宽。
联系图3-5讨论的硬件边缘加速电极构造可以以多个不同组的公共电极电连接在一起。电极可以集合以使得电极的数量远远超过由触摸屏电子单独处理的电子信道的数量。当有限数量的电子信道可用时，采用比信道数量多的电极改善了投射电容式触摸屏的性能。
图6图示了具有根据一种实施方式集合的电极的电容式触摸屏600的一部分。电极610被编号为#0至#13，并以间隙604与邻近电极物理地和电学地隔离。基板602可以为玻璃，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)之类的聚合物膜或其它适合的材料。每个电极610都可以由沉积的导电涂层形成，如可以通过丝网印刷、光刻或其它工艺以期望的图案沉积所述导电涂层。在另一种实施方式中，导电涂层可以被沉积为均匀地且完全覆盖基板602的表面。导电涂层的一部分随后可以被去除以形成三角形形状的电极610。透明导电涂层可以为铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、氟掺杂氧化锡、包含碳纳米管的薄膜、包含银纳米线的薄膜、本质导电聚合物等。在又一种实施方式中，通过采用细金属线形成蛇形图案以填充每个三角形的轮廓，可以形成每个电极610，如在美国专利6,297,811中描述的那样。所述线的厚度例如为在10微米和25微米之间。
基板602包括设置在相对纵向边缘607和609上的触点612的阵列。触点612编号为#0至#5，奇数编号的触点沿着边缘609设置，偶数编号的触点沿着边缘607设置。电极610包括顶点628和基部630。基部630电连接至对应的触点612。在示例性实施方式中，电极#1，#3和#5包括连接至触点#1的基部630，而电极#0和#2包括连接至触点#0的基部630。电极#4、#6和#8的基部630连接至触点#2，而电极#7、#9和#11的基部630连接至触点#3。在本实施例中，两个或三个电极610连接至公共触点612。任选地，单个电极610可以以一对一的关系连接至触点612。可替换地，较大的电极610集合可以连接至单个触点612。
触点612连接至迹线630-635，迹线630-635将用于对应的电极612集合的感测信号提供至控制器616。在一种实施方式中，迹线630-635可以由诸如导线、镀银玻璃料、沉积的金属膜、导电墨水、导电涂层的不完全删除线间隔等之类的材料形成，以将基板602上的电极610电连接成组。迹线630-635还可以在各个电极610和电缆或电缆连接器和/或电极组和电缆或电缆连接器之间传送信号和电力。
如在此使用的那样，术语“邻近电极”涉及彼此最接近的相邻电极。为了容易描述，邻近电极被顺序编号。例如，电极#1和#2为邻近电极，电极#4和#5为邻近电极。邻近电极#0至#13的方位彼此颠倒或交替，形成交叉配置。例如，电极#3的基部630靠近邻近电极#2和#4的顶点628定位。奇数编号的电极#1、#3、#5、#7、#9、#11和#13的第一组具有其中奇数编号的电极的基部630都靠近相同的边缘(例如基板602的边缘609)的方位。与奇数编号的电极的方位相比，偶数编号的电极#0、#2、#4、#6、#8、#10和#12的第二组具有相反的方位，其中偶数编号的电极基部630靠近基板122的边缘607。
如在此使用的那样，术语“半邻近电极”涉及具有相同方位的最近的相邻电极。例如，电极#5和#7为半邻近电极，电极#8和#10为半邻近电极。迹线633至635中的每一条形成连接至控制器616和一组半邻近电极的电容测量电子信道。例如，半邻近电极#1、#3和#5在触点#1处连接以通过一个信道(如，在迹线633处)提供感测信号。应当理解，对于给定数量的电子信道，例如12个电子信道，触摸屏可以包括比图示的电极多的电极，因此提供更加线性的位置测量值和/或较大尺寸的触摸屏。
多种触摸屏横截面可以用作本发明。例如，如图7所示，多个电极501可以连接至基板503。电极501通过互连迹线507和连接件505(如，各向异性导电膜(ACF)粘合接头)连接至柔性电缆511。柔性电缆511又连接至触摸屏电子元件509。触摸表面513可以为任何介质材料，如玻璃、聚合物(如，聚碳酸酯)。触摸表面513甚至可以被设计为用于容易更换，用于其中触摸表面经受明显的磨损或滥用的应用，优选在具有位于触摸屏后面的显示装置的典型应用中是透明的。在任何情况中，触摸表面513例如采用粘合层515可以机械地连接至电极阵列。任选地，屏蔽电极517可以沉积在基板503的底表面上，以最小化感测电极和例如放置在触摸屏后面的显示装置之间的寄生电容效应。任选地，周边屏蔽电极可以设置在感测电极的平面中，以最小化对触摸屏周边周围的目标(如，与框相关联的金属及其支撑结构)的寄生电容效应。
在图8中示出的可替换构造中，基板803用作触摸表面，且电极801被制造在基板803的底表面或内表面上。电极801经由导电迹线803、各向异性粘合膜接头805和柔性电缆811连接至电子元件。这种简单的结构对要求低成本设计的应用来说是感兴趣的。
图9图示了实施根据本文中的一种实施方式的投射电容式触摸屏的电子系统。电子系统900可以被包含在手持装置或固定设备内。该电子系统可以构成便携式电话、卫星导航装置、便携式计算机、电视游戏机、个人数字助理、病人监视器、用于医疗诊断成像装置的工作站等。电子系统900包括具有投射电容式触摸屏904的显示器902、处理器906、收发器908、辅助输入装置910和存储器912。存储器912存储用于控制处理器的指令、至用户的输出、来自用户的输入、来自附件(如，ECG引线、医疗扫描装置)的输入等。
图10图示了一种可替换触摸系统，其可以被实施为利用根据本文中的一种实施方式形成的一个或多个投射电容式触摸屏。图10图示了分别具有顶部、基部、左侧和右侧边界1012-1015的触摸系统1010。在一种实施方式中，通过组合两种不同的部件，如区域1016中的一种类型的部件和区域1018中的另一种类型的部件，形成触摸系统1010。例如，区域1016中的部件可以表示根据上文联系图1-9讨论的一种实施方式形成的投射电容式触摸屏。虽然未图示，区域1016包括设置在基板上并排列成以非重叠图案彼此交错的第一组电极和第二组电极的电极(如，如图3-5中所示)。至少所述电极的子集合具有顶点和基部以及沿着纵向轴线在顶点和基部之间延伸的非均匀三角形形状，其中该非均匀三角形形状位于沿着一个边缘的加速区域内。
区域1018中的部件可以表示不同类型的触摸屏。例如，区域1018可以包括基于另一种类型的触敏技术(如表面声波、电容式(非投射型)、红外、应变仪、色散信号、声波脉冲识别等)形成的触摸屏。可能希望基于多种因素(如，应用、工作环境、用户输入设备、显示的信息、来自用户请求的输入等)在触摸系统中组合利用不同类型的触敏技术。例如，在某些应用中，在大多数触摸系统(如在区域1016)中可能需要投射电容式触摸屏的特性和性能是令人满意的，而在小部分触摸系统(如，用于签名的铁笔感测区域)(如在区域1018中)可能需要另一种触摸技术的特性和性能。可替换地，区域1018可以根据不是触摸的，而是可以简单地包括显示区域、键盘等。
应当认识到，触摸系统1010可以以与区域1016和1018不同的布局组合部件。例如，角落区域1020-1023(如虚线所示)可以设置有一种类型的触摸技术，而触摸系统的剩余部分利用不同的触摸技术。例如，角落区域1020-1023中的部件可以表示根据上文联系图1-9讨论的一种实施方式形成的投射电容式触摸屏。触摸系统的剩余部分(区域1025和1030-1033)中的部件可以以不同类型的触摸技术形成。
作为另一种选择，整个触摸系统1010可以形成为利用多个投射电容式触摸屏。例如，所述多个投射电容式触摸屏可以彼此邻近设置成阵列，如由虚线分隔区域1020-1023、1025和1030-1033表示的3×4阵列。然而，仅投射电容式触摸屏的一部分可以实施根据上文联系图1-9讨论的一种实施方式的具有非均匀三角形形状的电极。例如，仅区域1020-1023、1025和1030-1033的子集合可能经历上述减速效应。因此，区域1020-1023、1025和1030-1033的该子集合可以通过非均匀三角形形状的电极实现硬件加速。
将会理解，上述描述的目的是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施方式(和/或其多个方面)可以彼此组合使用。此外，在不偏离本发明的范围的情况下可以进行多种修改以使特定情况或材料适合本发明的教导。该书面描述采用多个示例公开本发明，包括最佳示例，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统以及进行任何结合方法。虽然本文中描述的材料的尺寸和类型是要限定本发明的参数，但它们决不是限制性的并且是示例性实施方式。在回顾上述描述之后，多种其它实施方式对本领域技术人员来说将是明显的。因此，本发明的范围应当参考随附的权利要求以及这种权利要求具有的等同物的全部范围确定。在随附的权利要求中，术语″包括(including)″和″其中(in which)″用作对应的术语″包括(comprising)″和″其中(wherein)″的通俗英语等同物。而且，在接下来的权利要求中，术语″第一″、″第二″和″第三″等仅仅用作标记，并且不是要要求对它们的目标强加数值要求。

Claims (14)

1.一种投射电容式触摸屏，包括：
基板，限定有由边缘围绕的有源触摸区域，该有源触摸区域包括中间有源区和加速区域，所述加速区域邻近所述边缘中的至少一个定位并沿着所述边缘中的至少一个延伸；和
设置在基板上的电极，所述电极排列成包含在基板上的公共平面内的第一组电极和第二组电极，第一组电极以非重叠图案与第二组电极在基板上交错，其中电极的至少一个子集合每个都具有顶点和基部以及沿着纵向轴线在顶点和基部之间延伸的非均匀三角形形状，所述电极的子集合定位成使得所述非均匀三角形形状的至少一部分位于所述加速区域内。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其中所述电极中的至少一个的非均匀三角形形状在有源触摸区域的周边附近的电极宽度比在有源触摸区域的中心附近的电极宽度变化得更快。
3.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其中所述非均匀三角形形状和非重叠图案提供边缘加速，以补偿当手指接触区域的一部分移动到所述有源触摸区域的外侧的所述边缘中的一个之外时的信号损失。
4.根据权利要求1、2或3所述的触摸屏，其中电极的子集合中的所述电极包括位于顶点和基部之间的中间主体段，并且其中非均匀三角形形状包括靠近基部或顶点的第一斜度和沿着中间主体段的不同的第二斜度，所述斜度表示所述电极的沿着所述电极的纵向轴线的每单位距离的宽度的变化率。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的触摸屏，其中所述部分包括顶点或基部中的至少一个。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的触摸屏，其中所述加速区域从对应的边缘延伸的距离达到20mm。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的触摸屏，其中所述非均匀三角形形状具有下述特征中的至少一个：i)电极内斜度变化，和ii)位于所述有源触摸区域之内的电极和相对于所述有源触摸区域横向地设置的电极之间的宽度差异。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的触摸屏，其中所述顶点包括三角形轮廓、多段式轮廓、具有凹入端的圆形轮廓和具有尖端的圆形轮廓中的至少一种。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的触摸屏，其中所述非均匀三角形形状包括在靠近所述边缘的对应电极的一段中变化到较小面积的台阶式变化。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的触摸屏，其中所述电极包括沿着靠近所述边缘中的一个的加速区域延伸的电极中的至少两个电极的第一子集合，和延伸穿过中间有源区的电极中的至少两个电极的第二子集合，第一子集合中的电极的电极面积比第二子集合中的电极的电极面积小。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的触摸屏，其中有源触摸屏包括位于中间有源区域的相对的顶侧和底侧上的相对加速区域，所述第一组电极和第二组电极包括延伸穿过中间有源区域的电极，使得顶点和基部位于所述相对加速区域中。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的触摸屏，其中所述电极的纵向轴线定向为沿与触摸屏的相对横向边缘相同的方向延伸，每个电极的电极面积为该电极离横向边缘的间距的函数。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的触摸屏，其中所述电极的纵向轴线定向为沿与触摸屏的相对横向边缘相同的方向延伸，每个电极的电极面积为该电极离横向边缘的位置的函数。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的触摸屏，还包括：
处理器、存储用于控制处理器的操作的指令的存储器、以及用于将信息呈现给用户的显示装置，该显示装置设置在触摸屏下面。
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TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20120914

Address after: American California

Applicant after: Elo Touch Solutions, Inc.

Address before: American Pennsylvania

Applicant before: Tyco Electronics Corp.

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120502