CN103336637A

CN103336637A - 触控感测电极结构与触控显示装置

Info

Publication number: CN103336637A
Application number: CN 201310238086
Authority: CN
Inventors: 黄功杰
Original assignee: Interface Optoelectronics Shenzhen Co Ltd; General Interface Solution Ltd
Current assignee: Interface Optoelectronics Shenzhen Co Ltd; Cheng Cheng Technology Chengdu Co Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: CN103336637B; TWI515616B; TW201516771A

Abstract

本发明涉及一种触控感测电极结构以及具有该触控感测电极结构的触控显示装置。触控感测电极结构包括多个沿第一方向延伸并沿第二方向排列的感测电极单元，第一方向与第二方向垂直。每一感测电极单元包括第一、二、三感测电极，该三个感测电极分别电性分离，第一感测电极在第二方向上的宽度沿第一方向逐渐逐渐减小，第二感测电极在第二方向上的宽度沿第一方向逐渐增大。第三感测电极夹设于第一感测电极与第二感测电极之间，第三感测电极与第一、二感测电极在第一方向和该第二方向均不对称。

Description

触控感测电极结构与触控显示装置

技术领域

本发明涉及一种触控感测电极结构，以及具有该感测电极结构结构的触控显示装置。

背景技术

随着科技不断的创新，触控面板已经广泛地应用于各式各样的电子装置，触控面板不仅可以省去按键的设置，也可以加大显示装置的显示画面。目前流行的电容式触控面板的原理是于玻璃基板镀上一层透明导电薄膜作为感测结构。当使用者用手指触碰面板时，手指的接近与触碰会导致感测电极本身电容以及耦合电容变化，依据感测电极结构电容的变化确定手指触碰的位置。触控电极对触控位置判定的准确度一直是本领域的重要课题，因此，如何提高触控感测电极的在接收到不同位置的触摸操作时，电容变化更为明显为目前所要解决的首要技术问题。

发明内容

鉴于此，提供一种在接受到不同位置的触摸操作时，电容变化更为明显的触控感测电极结构。

进一步，提供一种具有前述触控感测电极结构的触控显示装置。

一种触控感测电极结构，包括多个沿第一方向延伸的感测电极单元，该多个感测电极单元沿第二方向排列，该第一方向与第二方向垂直，每一感测电极单元包括第一感测电极与第二感测电极，该第一感测电极与该第二感测电极电性分离，该第一感测电极具有第一端及第二端，该第二感测电极具有第三端及第四端，其中，该第一端与该第三端相邻且相对设置，该第二端与该第四端相邻且相对设置，该第一感测电极在第二方向上的宽度从第一端到第二端逐渐减小，该第二感测电极在第二方向上的宽度从第三端到第四端逐渐增大，该感测电极单元还包括一第三感测电极，该第三感测电极夹设于该第一感测电极的第二端与该第二感测电极的该第三端之间，该第三感测电极与该第一感测电极在第一方向和该第二方向均不对称，同时，该第三感测电极与该第二感测电极在该第一方向与该第二方向上均不对称。

一种触控显示装置，具有前述的触控感测电极结构与用于显示图像的显示模组。

相较于现有技术，该触控感测电极结构中每一个感测电极均至少包括一条曲线形的边缘，从而使得每个感测电极在沿其长度延伸方向上接收到不同位置的触摸操作时电容变化更为明显，线性度更高，以准确地判定触摸操作的位置。

附图说明

图1为触控感测电极结构第一实施方式的平面示意图。

图2为如图1所示其中一对感测电极单元接收触控时的示意图。

图3~4为触控感测电极结构二变更实施方式的平面示意图。

图5为具有如图1所示触控感测电极结构的显示装置的结构示意图。

主要元件符号说明

触控感测电极结构	10、10’、10’’
		感测电极单元	11
第一感测电极	111
		第二感测电极	112
第三感测电极	113
		第四感测电极	114
引线	20
		感测位置计算单元	30
触控显示装置	40
		触控模组	50
显示模组	60
		第一边	a
第二边	b
		第三边	c
第四边	d
		第五边	e
第六边	f
		第七边	g
第八边	i
		第九边	j
第十边	k
		第一端	A
第二端	B
		第三端	C
第四端	D
		第一曲线	Y1
第二曲线	Y2
		触摸点	A1、A2
触摸点的中心位置	Q1、Q2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，其为触控感测电极结构10的平面示意图。触控感测电极结构10包括多个感测电极单元11，感测电极单元11沿第一方向(X轴方向)延伸形成，并沿第二方向（Y轴方向）依次相邻地排列设置。其中，该第一方向与第二方向在同一平面内相互垂直。本实施方式中，感测电极单元11基本呈矩形形状。

每个感测电极单元11包括相邻设置的第一感测电极111、第二感测电极112、第三感测电极113与第四感测电极114，该四个感测电极分别相互电性分离，且每个感测电极单元11沿第二方向间隔设置于同一表面。

本实施方式中，第一感测电极111具有第一端A、第二端B、与第一方向平行的第一边a、与第二方向平行的第二边b、以及相对于第一边a及第二边b倾斜设置的第三边c。该第一边a自第一端A沿第一方向延伸至第二端B。第二边b为在第一端A沿第二方向延伸而成。其中，该第一感测电极111沿第二方向的宽度在第一方向上自第一端A向第二端B逐渐减小。

第二感测电极112具有第三端C、第四端D、与第一方向平行的第四边d、与第二方向平行的第五边e，以及相对于第三边d及第四边e倾斜设置的第六边f。

其中，第三端C与第一端A相邻且相对设置，并位于平行于第一方向的同一直线上；第四端D与第二端B相邻且相对设置，也位于平行于第一方向的同一直线上。第四边ｄ的长度等于第一边a的长度，并间隔第二边b的长度自第三端C平行延伸至第四端D；第五边d的长度等于第二边b的长度，并间隔第二边b的长度自第四端D延伸至第二端B。第一边a、第二边b、第四边d以及第五边e构成该感测电极单元11的四个矩形边。

该第二感测电极112沿第二方向的宽度在第一方向上自第三端C向第四端D逐渐增大。

第三感测电极113夹设于该第一感测电极111的第二端B与该第二感测电极112的该第三端C之间，并包括第七边g与第八边i。第三感测电极113与第一感测电极111相邻，且经由第一曲线Y1的分割区进行分割，位于该第一曲线Y1分割区两侧的边缘为第一感测电极111的第三边c与第三感测电极113的第七边g，该第三边c与第七边g均具有第一曲线Y1的形状。第三感测电极113的第八边i为位于该第二端B与该第三端C之间的直线，且该第八边i与该第七边g围合成封闭图形的第三感测电极113。

第一感测电极111与第二感测电极112本身为非对称结构，并且该两个感测电极之间在第一方向及第二方向上也不对称。

第三感测电极113本身为非对称结构，且第三感测电极113与第一感测电极111在第一方向和该第二方向均不对称，同时，该第三感测电极113与该第二感测电极112在该第一方向与该第二方向上均不对称。进一步，该第一感测电极111与该第三感测电极113围合成一基本封闭的直角三角形，其中，第一感测电极111的第一边a与第二边b为该直角三角形的直角边，该第三感测电极113的第八边i为该直角三角形的斜边。

该第一曲线Y1自第三端C开始沿第一方向且以在第二方向上逐渐靠近第一边a的趋势延伸至第二端B，该第一曲线Y1的斜率逐渐减小。

具体地，该第一曲线Y1可由计算式(1)进行表示。

Y1=X²+aX (1)

其中，X表示该第一曲线Y1上任意一点在第一方向(X轴方向)的坐标，Y表示该点在第二方向(Y轴方向)的坐标，a表示已知系数。

第四感测电极114也夹设于该第一感测电极111的第二端B与该第二感测电极112的该第三端C之间，并包括第九边j与第十边k。第四感测电极114分别与第二感测电极112及第三感测电极113相邻，并且该第四感测电极114与第二感测电极112经由第二曲线Y2的分割区进行分割，位于该第二曲线Y2分割区两侧的边缘为第二感测电极112的第六边f与第四感测电极114的第十边k，该第六边f与第十边k均具有第二曲线Y2的形状。第四感测电极114的第九边j为位于该第二端B与该第三端C之间的直线，且该第九边i与该第十边g围合成一封闭图形。第四感测电极114本身为非对称结构，并且二者之间在第一方向及第二方向上亦不对称。

进一步，该第二感测电极112与该第四感测电极114围合成一基本封闭的直角三角形，其中，第二感测电极111的第四边d与第五边e为该直角三角形的直角边，该第四感测电极114的第九边j为该直角三角形的斜边，同时，该第一、第二、第三、第四感测电极111、112、113、114共同围合成矩形的该感测电极单元11，且该两个直角三角形的直角边为该感测电极单元11的矩形边。

优选地，第一、第二、第三、第四感测电极111、112、113、114两两之间在第一方向及第二方向上皆不对称。

该第二曲线Y2自第三端C开始沿第一方向且在以第二方向上逐渐远离第四边d的趋势延伸至第二端B，该第二曲线Y2的斜率逐渐增大。该第二曲线Y2可由计算式(2)进行表示。

Y2=X²+bX (2)

其中，X表示该第二曲线Y2上任意一点在第一方向(X轴方向)的坐标，Y表示该点在第二方向(Y轴方向)的坐标，b表示已知系数。

由此可知，感测电极单元11中，每个感测电极均包括第一曲线Y1或者第二曲线Y2形状的边缘，由此，相较于直线型的边缘，每一个感测电极接收到处碰后电容变化程度提高，从而更为准确地势别触控位置。

进一步，每一感测电极单元11通过多条引线20自第一端A、第二端B、第三端C以及第四端D与感测位置计算单元30进行电性连接，感测位置计算单元30通过感测电极单元11上电容的变化计算触摸位置。

具体地，第一感测电极111的第一、第三感测电极111、113在第一端A与第三端C分别通过引线20连接至感测位置计算单元30，第二感测电极112的第二、第四感测电极112、114在第二端B与第四端D分别通过引线20连接至感测位置计算单元30。

请参阅图2，其为一个感测电极单元11接收到多个触摸操作时的位置示意图，本实施方式中，感测电极单元11以及感测电极沿Y轴方向的投影长度h的范围为1-10mm。该触控感测电极结构10的其中一个感测电极单元11同时接收到2个触摸点A1、A2。

感测位置计算单元30藉由引线20分别接收到该第一、第三感测电极111、113以及第四、第二感测电极114、112的电容变化量C1、C2、C3、C4。

感测电极单元11中每一个感测电极的电容变化值的计算式为:C=ε*S/d，其中，ε为介电常数，S为该感测电极接收到触摸的面积，d为感测电极与实施触摸操作的导电物体间的距离，为已知常数。

利用该第一、三、四、二感测电极111、113、114、112感测获得的电容变化值C1、C2、C3、C4，并通过计算式C=ε*S/d，获得S1、S2、S3、S4，其中，S1、S2、S3、S4分别表示第一、三、四、二感测电极111、113、114、112接收触摸操作的面积。

进一步，依据该四个感测电极上触摸点的面积获得以下4个计算式：

S1+S2=[(L-x₁)*h*w₁]/L+[(L-x₂)*h*w₂]/L (3)

S2={[(L-x₁)²+a(L-X₁)]hw1+[(L-x₂)²+a(L-X₂)]hw₂}/L (4)

S3+S4 = x₁*h*w₁/L+x₂*h*w₂/L (5)

S4=[(x₁ ² + bx₁)hw1+(x₂ ² +bx₂)hw₂]/L (6)

上述(3)、(4)、(5)、(6)四个计算式中，L表示各感测电极在X轴方向的投影长度，h表示各感测电极单元11以及感测电极沿Y轴方向的投影长度，x₁、x₂表示触摸点A1、A2中心位置O1、O2在距离该感测电极其中一边缘在X轴方向投影的长度，w1与w2表示触摸点在X轴上的投影宽度。

利用上述(3)、(4)、(5)、(6)四个计算式该计算出触摸点A1、A2中心点距离该感测电极其中一边缘的距离x₁、x₂。从而获得触摸点A1、A2在X轴方向的位置。

需要说明的是，触控点A1、A2在该四个感测电极上的面积是以平行四边形的面积来进行计算的。

另外，藉由分析接收到电容变化的引线位置，亦即分析电容值发生变化的感测电极的位置，即可获得触摸点A1、A2在Y轴方向上的位置。

优选地，感测电极单元11以及四个感测电极沿Y轴方向的投影长度h的最大值小于触摸点于Y轴方向的投影长度。

可变更地，请参阅图3或者图4，其为本发明触控感测电极结构两个变更实施方式中的平面示意图，触控面板10^’与10^’’的结构与第一实施方式基本相同，区别仅在于，如图3所示，感测电极单元11中也可以仅包括经由第一曲线Y1的分割带分割第一感测电极111与第三感测电极113，而第二感测电极112与第四感测电极114为一整体，并未由第二曲线Y2的分割带进行分割；或者如图４所示，感测电极单元11仅包括经由第二曲线Y1的分割带分割第二感测电极112与第四感测电极114，而第三感测电极113与第一感测电极111合并为一整体，并未由第一曲线Y1的分割带进行分割。

该感测电极单元11的形状也可以为平行四边形，该第一感测电极111、第二感测电极112的其中一条直角边与斜边构成该感测电极单元的平行四边形的边，该第一、第二感测电极111、112的其中一条直角边相邻且相对设置。

相较于现有技术，感测电极单元11中，至少包括三个形状在第一方向与第二方向上均不对称的感测电极，该感测电极单元11长度延伸方向上具有多个触控点时，能够对应产生不同的电容变化，进而识别该多个触摸点位置。

请参阅图5，其为具有如图1所示触控感测电极结构的触控显示装置的结构示意图，触控显示装置40包括具有触控感测电极结构10的触控模组50与显示模组60，可以理解，该触控感测电极结构10为设置于一透明基板(未标示)上，显示模组60用于显示图像，本实施方式中，显示模组60可采用一液晶显示模组来实现。触控感测电极结构10设置于该显示模组60的一侧，实现触控位置检测与图像显示。

Claims

1.一种触控感测电极结构，包括多个沿第一方向延伸的感测电极单元，该多个感测电极单元沿第二方向排列，该第一方向与第二方向垂直，每一感测电极单元包括第一感测电极与第二感测电极，该第一感测电极与该第二感测电极电性分离，该第一感测电极具有第一端及第二端，该第二感测电极具有第三端及第四端，其中，该第一端与该第三端相邻且相对设置，该第二端与该第四端相邻且相对设置，该第一感测电极在第二方向上的宽度从第一端到第二端逐渐减小，该第二感测电极在第二方向上的宽度从第三端到第四端逐渐增大，其特征在于，该感测电极单元还包括一第三感测电极，该第三感测电极夹设于该第一感测电极的第二端与该第二感测电极的该第三端之间，该第三感测电极与该第一感测电极在第一方向和该第二方向均不对称，同时，该第三感测电极与该第二感测电极在该第一方向与该第二方向上均不对称。

2.如权利要求1所述的触控感测电极结构，其特征在于，该第一感测电极与该第三感测电极通过一第一曲线形状的分割带在该第二端与该第三端之间进行分割，且该第一感测电极与该第三感测电极相邻且相对的边缘为第一曲线形状。

3.如权利要求2所述的触控感测电极结构，其特征在于，该第一感测电极具有平行于第一方向的第一边与平行于第二方向的第二边，该第一边自该第一端延伸至该第二端，该第二边自该第一端延伸至该第三端，该第二感测电极具有平行于第一方向的第三边与平行于第二方向的第四边，该第三边自该第三端延伸至该第四端，该第四边自该第二端延伸至该第四端，该第一边与该第三边长度相等，该第二边与该第四边长度相等，该第一曲线自该第三端开始沿第一方向且以在第二方向上逐渐靠近该第一边的趋势延伸至该第二端，该第一曲线的斜率逐渐减小。

4.如权利要求3所述的触控感测电极结构，其特征在于，该感测电极单元还包括一第四感测电极，该第四感测电极位于该第一感测电极的该第二端与该第二感测电极的该第三端之间，且在该第一方向与该第二方向上与该第三感测电极不对称，该第四感测电极与该第二感测电极通过一第二曲线形状的分割区在该第二端与该第三端之间进行分割，且该第二感测电极与该第四感测电极相邻且相对的边缘为第二曲线形状。

5.如权利要求4所述的触控感测电极结构，其特征在于，该第三感测电极与该第四感测电极相邻设置，且该第三感测电极与第四感测电极相邻且相对的边缘为直线形状，该第三感测电极与该第四感测电极中心对称。

6.如权利要求4所述的触控感测电极结构，其特征在于，该第二曲线自第三端开始沿第一方向且以在第二方向上逐渐远离第三边的趋势延伸至该第二端，且该第二曲线的斜率逐渐增大。

7.如权利要求4所述的触控感测电极结构，其特征在于，该感测电极单元的形状为矩形，该第一感测电极与该第三感测电极构成一直角三角形形状，该第四感测电极与第二感测电极构成一直角三角形形状，且该第一感测电极与该第二感测电极的第一边、第二边、第三边、第四边构成该感测电极单元的矩形边。

8.如权利要求4所述的触控感测电极结构，其特征在于，该感测电极单元的沿在第二方向的投影宽度范围为1-10mm。

9.如权利要求4所述的触控感测电极结构，其特征在于，该第一感测电极与该第三感测电极分别在该第一端与该第三端通过引线与一感测位置计算单元连接，该第二感测电极与该第四感测电极分别在该第二端与该第四端通过引线与该感测位置计算单元连接，该感测位置计算单元依据该第一、第二、第三、第四感测电极上电容值的变化计算该触摸操作沿该第一方向的位置。

10.一种触控显示装置，其特征在于，具有如权利要求1-9任意一项所述的触控感测电极结构与用于显示图像的显示模组。