CN105446512A - 触控电极结构及应用其的触控面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控电极结构，其界定出复数位置单元。触控电极结构包含彼此电性绝缘的电极，且每一电极包含子电极。子电极彼此电性绝缘，且每一子电极包含相互电性连接的子电极单元。每一位置单元由两个分别属于不同子电极的子电极单元定义，且每一电极中之位置单元中的子电极单元所属的子电极种类组合不相同。藉由各位置单元唯一对应不同子电极中子电极单元的组合，以达到判定触碰位置的功效。

Description

触控电极结构及应用其的触控面板
技术领域
本发明涉及触控技术领域，特别是一种触控电极结构及应用其的触控面板。
背景技术
在现今消费性电子产品市场，结合触控功能于显示器已成为携带式电子产品主流发展之趋势。触控面板(touchpanel)已应用于多种电子产品，例如智能手机、行动电话、平板电脑及笔记型电脑。由于使用者可直接透过屏幕上显示的物件进行操作与下达指令，因此触控面板提供了使用者与电子产品之间的人性化操作介面。
触控面板一般包含一触控区域以及围绕在触控区域四周的周边区域，触控区域用于产生一感应信号，而在该周边区域内则设置有复数个周边引线，用于将该感应信号传递至信号处理器进行运算，藉此可确定触碰位置的坐标。
就一般电极结构设计而言，请参照图1，其绘示先前技术中一习知触控面板100的触控电极结构示意图。如图1所示，触控面板100的触控区域102上形成有触控电极图案104，触控电极图案104系包含复数条横向电极104a与复数条纵向电极104b，每一条横向电极104a与每一条纵向电极104b皆分别由复数个电极单元104c连接而成。对此设计而言，由于为了避免横向电极104a与纵向电极104b相交，电极图案104上会使用跨线(jumper)106连接横向电极104a，并且使用绝缘层108来防止横向电极104a与纵向电极104b有接触。
然而，如要在触控面板上制作跨线与绝缘层，其通常须使用多道微影制程来完成制作，其制程繁复。再者，只要其中的一个跨线出问题，如发生跨线断裂或是静电放电等问题，整条电极即告失效。故此，目前业界仍需要对触控面板习用的触控电极图形加以改良，以期能减少制作工序，并提升良率。
发明内容
本发明提供一种触控电极结构，其结构中不须设置跨线与绝缘层即可使各电极电性独立，并同时达到简化制程步骤暨提升良率之功效。
本发明一实施方式提供一种触控电极结构，其界定出位置单元。触控电极结构包含彼此电性绝缘的电极，且每一电极包含子电极。子电极彼此电性绝缘，且每一子电极包含相互电性连接的子电极单元。每一位置单元由两个分别属于不同子电极的子电极单元定义，且每一电极中之位置单元中的子电极单元所属的子电极种类组合不相同。
本发明一实施方式提供一种触控面板。触控面板包含基板以及设置于基板上的触控电极结构。
本发明之触控电极结构中，因为各位置单元所对应子电极中的子电极单元组合不同，故可赋予各位置单元独特且唯一的识别性，也即各位置单元唯一对应不同子电极中子电极单元的组合，以达到判定触碰位置的功效。
附图说明
图1绘示先前技术中一习知触控面板的触控电极结构示意图。
图2为依照本发明触控面板一实施例的上视示意图。
图3A为依照本发明触控面板判定触控位置一实施例的上视示意图。
图3B为依照本发明触控面板判定触控位置另一实施例的上视示意图。
图4为依照本发明触控面板另一实施例的上视示意图。
图5为依照本发明触控面板中的电极区域一实施例的上视示意图。
图6A为依照本发明触控面板之一实施例的侧视示意图。
图6B为依照本发明触控面板之另一实施例的侧视示意图。
具体实施方式
以下将以图式及详细说明清楚说明本发明之精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明之较佳实施例后，当可由本发明所教示之技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明之精神与范围。
本发明之触控面板中具有多个作为侦测单位的位置单元，且其所对应的子电极单元种类的排列组合不同，因此，系统可以从各子电极的感测信号改变来作为触碰位置的判定。
请参照图2，图2为依照本发明触控面板一实施例的上视示意图。本发明的触控面板200包含基板202以及电极210，其中多条彼此电性绝缘的电极210设置于基板202上并构成触控电极结构。
基板202用以承载并保护设置在其上的元件，此外，基板202还可为一盖板(coverglass)，其相对于设置有电极的另一面可作为使用者的触碰面。
基板202可为硬材质或可挠材质透明绝缘材料，例如强化玻璃(强化盖板)、蓝宝石玻璃、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)等。
电极210沿着第一方向D1延伸，且彼此平行排列。电极210可使用透明的导电材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、纳米碳管(CNT)、纳米银(NanoSilver)等材质，在基板202上采用印制、微影蚀刻或雷射蚀刻等方式而成。
根据本发明一实施例，单一条电极210由数条子电极212所构成，且各子电极212彼此电性绝缘，如本图中所示的六条子电极212a～212f。
每一个子电极212皆包含子电极单元216。以子电极212e为例，其由三个子电极单元216a～216c沿着第一方向D1电性连接而成。子电极单元216a～216c连接方式可采用透明或不透明的导线连接，导线可采用与子电极单元216a～216c相同的透明导电材料，亦可采用金属包括铜、钼、铝等。另外，每一个子电极212皆设置有走线218，其中子电极212通过走线218连接至控制器(未绘示)。
基板202上界定有多个位置单元214，每个位置单元214即代表该触控面板所能达到的最小感应单位，所有的位置单元214可以阵列排列方式共同组成触控面板200的触控区域。
每个位置单元214由两个子电极单元216定义。而更重要地，每个位置单元214所涵盖或对应的两个子电极单元216种类及其组合不同，其分别是由属于不同子电极212中的子电极单元216排列组合而成，此部分的细节将在下文以图中所示的三个不同位置单元214a,214b,214c为例作说明。
请注意由于每个位置单元214是由两个子电极单元216定义，也就是每个位置单元214范围内有两个子电极单元216。因此本文中之「涵盖」，其表示的意思为位置单元214范围内所具有的子电极单元216。
于位置单元214a中，位置单元214a涵盖了两个不同的子电极单元216d以及216g，其中子电极单元216d属于子电极212b以及子电极单元216g属于子电极212a。
于位置单元214b中，位置单元214b涵盖了两个不同的子电极单元216e以及216h，其中子电极单元216e属于子电极212b以及子电极单元216h属于子电极212c。
于位置单元214c中，位置单元214c涵盖了两个不同的子电极单元216f以及216i，其中子电极单元216f属于子电极212c以及子电极单元216i属于子电极212a。
除此之外，于位置单元214中，其分别涵盖的子电极单元216为沿着第二方向D2排列，其中第二方向D2与第一方向D1垂直。
根据本发明一实施例，每一个子电极单元216具有三条沿第一方向D1互相平行且电性连接的电极图案，且其中任意两个电极图案间具有开口，如图2所示，每一子电极单元216为类似梳子状。而于每一个位置单元214中，其所涵盖的两个子电极单元216分别以电极图案相互置入对应的开口中。例如，以位置单元214a为例，子电极单元216d的电极图案位于子电极单元216g的开口内，而子电极单元216g的电极图案位于子电极单元216d的开口内。因此，位置单元214a的面积等于其所对应的子电极单元216d以及216h之面积总和。
透过此配置，子电极单元216间能以较大面积产生互电容(耦合电容)，也因此触控面板200具有较好的灵敏性。然而，应了解到，以上所举之子电极单元216的电极图案仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择子电极单元216的电极图案形状。例如本实施例为矩形，其也可为三角形或其他几何图案。
在本发明中，因为各位置单元214所对应子电极212中的子电极单元216组合不同，故此设计将可赋予各位置单元214独特且唯一的识别性，也即各位置单元214唯一对应不同子电极中的子电极单元的组合，以达到判定触碰位置的功效。关于达到判定触碰位置的功效，以下将配合图示作说明。
请参照图3A，图3A为依照本发明触控面板判定触控位置一实施例的上视示意图。举例而言，在实作中，当使用者用手指或其它触控物体触碰或靠近基板上的位置单元214c时，位置单元214c处的电信号(例如互电容引起的电压或电流)会发生改变。由于位置单元214c涵盖了子电极212c的子电极单元216f以及子电极212a的子电极单元216i，故此电信号的改变会导致子电极212a以及212c间的扫描输出感测信号产生改变。
而另一方面来说，其他子电极212输出的感测信号则不会受到任何影响，或者说其发生的改变与子电极212a以及212c间感测信号所产生的改变相比很小，而子电极212a及212c的种类组合仅对应到唯一一个位置单元214c。故此，系统可从特定子电极212输出的感测信号受到改变或由定义改变量大小来判定触碰位置。
图3A中，当系统同步地输入驱动信号至子电极212a时，亦即以子电极212a作为输入端(Tx)，再分别扫描子电极212c以及212e，亦即以子电极212c以及212e作为接收端(Rx)。若侦测到其中两个子电极212输出的感测信号发生了改变，此即代表触碰位置所对应的位置单元214是发生在同时且刚好在此两个子电极212分别所具有的两个子电极单元216。
请看到图3B，其中图3B为依照本发明触控面板判定触控位置另一实施例的上视示意图。同前述侦测方式，然而本实施例中，子电极212b、212d以及212f可以作为输入端(Tx)，而子电极212c以及212e可以作为接收端(Rx)，并进行输入信号以及扫描，以进行触碰位置的侦测。相反地，也可以将子电极212c以及212e作为输入端(Tx)，而子电极212b、212d以及212f作为接收端(Rx)以进行触碰位置的侦测。
故此，以上述本发明之触碰判定机制，只要各位置单元214所涵盖对应的子电极单元216种类的排列组合不同，系统就可以从各子电极212感测信号的改变来判定触碰是发生在哪个位置单元214。
请回到图2，以图2所示单条电极210由六个子电极212a～212f所组成为例，子电极212的形式大致可分为三种。第一种为子电极212a：子电极212a的子电极单元216具有排列规则，亦即子电极212a的子电极单元216以两个位置单元214作为排列周期。第二种为子电极212b以及212f：子电极212b以及212f分别位于电极210的首位(图中最左)以及末位(图中最右)且具有两个子电极单元216。第三种为子电极212c～212e：子电极212c～212e分别具有三个子电极单元216。
如因发明需求之故，使得电极210需要使用更多的位置单元214，则增加组成电极210的第三种子电极212(图2中212c～212e)将可以增加排列组合的数量。相对地，第一种子电极212(图2中212a)也对应电极210长度延长，并仍维持相同排列规则。而首位以及末位也仍设置为第二种子电极212(如图2中212b以及212f)。
除此之外，本发明之触控面板200利用不同子电极212之子电极单元216的排列组合方式以对应触碰各位置单元214，与每一触碰位置单元需要单独接出走线并连接至控制器的方式相比，本发明之触控面板200可减少与控制器连接的走线218数量，从而可减少引线占用的周边区域的面积，有利于触控面板窄边框的设计。
本实施例中，触控面板200采单边出线，亦即子电极212的走线218皆沿同一方向出线，然而，本发明之触控面板200也能采双边出线方式，以下将配图示作说明。
请参照图4，图4为依照本发明触控面板另一实施例的上视示意图。本发明的触控面板200包含基板202以及电极210，其中基板202上界定有多个位置单元214，且多条彼此电性绝缘的电极210设置于基板202上。
电极210沿着第一方向D1延伸，且彼此平行排列。单一条电极210由数条子电极212所构成，各子电极212彼此电性绝缘。
每一个子电极212皆包含子电极单元216以及走线218，其中部分子电极212的走线218沿一方向出线，而另一部分子电极212的走线218沿另一方向出线。以本图为例，子电极212的走线218分别往基板202两侧出线。
每个位置单元214由两个子电极单元216定义，同前所述，每个位置单元214所涵盖或对应的子电极单元216种类及其组合不同，其分别是由属于不同子电极212中的子电极单元216组合而成。
在本实施例中，因为同一条电极210中各位置单元214对应的子电极212中的子电极单元216的排列组合仍不同，故各位置单元214仍可维持独特、唯一的识别性，也即各位置单元214唯一对应一种不同子电极212中的子电极单元216的组合，以达到判定触碰位置的功效。而关于各位置单元214对应子电极212中的子电极单元216的排列组合以及各位置单元214的触碰侦测方式已详述于前一实施例中，在此不再赘述。
于图4中，单条电极210由八个子电极212所组成，其中子电极212的形式大致可分为四种。第一种为子电极212a：子电极212a的子电极单元216具有排列规则，亦即子电极212a的子电极单元216以两个位置单元214作为排列周期。第二种为子电极212b以及212h：子电极212b以及212h分别位于电极210的首位以及末位且具有两个子电极单元216。第三种为子电极212e：子电极212e具有三个子电极单元216，且大致位于电极210的中间。第四种为子电极212c～212g：子电极212c～212g分别位于首位的子电极212b和子电极212e之间以及末位的子电极212h和子电极212e之间，其分别具有三个子电极单元216。
本图以电极210中间的子电极212e为基准，子电极212e以及位于子电极212e右侧的子电极212，其走线218往右侧出线。相反地，位于子电极212e左侧的子电极212，其走线218往左侧出线。因此，于电极210的双边出线中，向右侧出线与向左侧出线的走线218比例大致为1:1。
然而，应了解到，以上所举之以子电极212e为基准仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择作为基准的子电极212，以设置子电极212的走线218之双边出线比例或出线方向。
另外，如因发明需求之故，使得电极210列需要增设更多的位置单元214，则增加组成电极210的第四种子电极212(图4中212c～212g)将可以增加排列组合的数量。相对地，第一种子电极212(图4中212f)也对应电极210长度作延长，并仍维持相同排列规则。而首位以及末位也仍设置为第二种子电极212(如图4中212b以及212h)。
本发明之触控面板200利用不同子电极212之子电极单元216的排列组合方式以对应触碰各位置单元214，与每一触碰位置单元需要单独接出走线并连接至控制器的方式相比，本发明之触控面板200除了可减少与控制器连接的走线218数量，从而可减少引线占用的周边区域的面积以及有利于触控面板200窄边框的设计外，更因为透过电极210的双边出线，能更有效利用基板202的空间使用率。
从上述的实施例说明可以了解到，在本发明中，单列电极210所包含对应的位置单元214数量可由组成电极210的子电极212数目来决定。而增加组成的子电极212数目即可增加位置单元214的数量，以对应不同尺寸的面板。
本发明所提供的触控电极结构及触控面板200中，由于各电极210以及各子电极212彼此不相交，故电路设计中不须如一般作法般使用跨线来连接同一电极210的子电极212，仅使用单层的导电层就可以图形化完成整个触控电极结构。这样的电路设计结构简单，所须的制程步骤较少，且可靠性佳，并减少常会发生的跨线断裂以及静电放电等问题。
另一方面，请参照图5，图5为依照本发明触控面板中的电极区域一实施例的上视示意图。在实作中，触控面板200为了因应较大尺寸的面板设计，基板202上可以界定出两个电极区间220a-220b来分别设置两个触控电极结构，于本实施例中，两个触控电极结构中的电极210分别具有不同的延伸方向。举例而言之，设置在电极区间220a中的电极210为往第一方向D1延伸，设置在电极区间220b中的电极210则往第二方向D2延伸，其中第二方向D2与第一方向D1垂直。
根据本发明一实施例，上述设计将可有效减少每条电极210所界定的位置单元214数目，避免需要用到太多子电极210进而增加电路设计的复杂度，且不同延伸方向的电极210也可以增加基板202的空间使用率。须注意本发明中的电极210延伸方向并不限于图中所示的水平与垂直两种方向，其亦有可能与基板202周缘呈斜角设置。
本发明之触控面板由于为单层式结构，因此触控电极结构也可以与彩色滤光层作结合，如图6A以及图6B所示。图6A为依照本发明触控面板之一实施例的侧视示意图。图6B为依照本发明触控面板之另一实施例的侧视示意图。
触控面板200的基板可为彩色滤光片(Colorfilter；CF)或偏光片(Polarizer)。于图6A中，触控电极结构208位于彩色滤光片204以及偏光片206之间。而于图6B中，彩色滤光片204位于触控电极结构208以及偏光片206之间。也就是说触控电极结构208可直接制作于彩色滤光片204或偏光片206上，并再透过结合彩色滤光片204和偏光片206完成触控面板200，如此，可将触控电极结构整合至显示装置内部，实现触控显示一体轻薄化的装置。
综上所述，本发明之触控电极结构中，因为各位置单元所对应子电极中的子电极单元组合不同，故可赋予各位置单元独特且唯一的识别性，也即各位置单元唯一对应不同子电极中子电极单元的组合，以达到判定触碰位置的功效。
因此，于此设置中，减少了电极与控制器连接的走线数量，从而可减少引线占用的周边区域的面积以及有利于触控面板窄边框的设计。此外，更因为透过电极的可设计成双边出线，其能更有效利用基板的空间使用率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种触控电极结构，其界定出复数位置单元，其特征在于，该触控电极结构包含：
彼此电性绝缘的复数电极，其中每一该些电极包含复数子电极，该些子电极彼此电性绝缘，每一该些子电极包含复数个相互电性连接的子电极单元，其中每一该些位置单元由两个分别属于不同该些子电极的该些子电极单元定义，且每一该些电极中之该些位置单元中的该些子电极单元所属的该些子电极种类组合不相同。
2.根据权利要求1所述的触控电极结构，其特征在于，每一该些电极与每一该些电极所包含的该些子电极均沿一第一方向延伸。
3.根据权利要求2所述的触控电极结构，其特征在于，每一该些位置单元中的该些子电极单元沿着一第二方向排列，且该第二方向与该第一方向垂直。
4.根据权利要求1所述的触控电极结构，其特征在于，更包含复数个电极区间，其中每一该些电极区间涵盖部份该些电极，且不同的该些电极区间中的该些电极往不同的方向延伸。
5.根据权利要求1所述的触控电极结构，其特征在于，该些电极彼此相互平行。
6.根据权利要求1所述的触控电极结构，其特征在于，该些子电极彼此不相交。
7.根据权利要求1所述的触控电极结构，其特征在于，每一该些位置单元面积等于每一该些位置单元中所对应的该些子电极单元面积总和。
8.一种触控面板，其特征在于，包含：
一基板，其上界定有复数位置单元；以及
至少一根据权利要求1-7任一项之触控电极结构，其中该触控电极结构设置于该基板上。
9.根据权利要求8所述的触控面板，其特征在于，该些触控电极结构数量为两个，并分别位于该基板之不同区域，且两个该些触控电极结构所包含的该些电极分别具有不同的延伸方向。
10.根据权利要求8所述的触控面板，其特征在于，该基板为一强化盖板。
11.根据权利要求8所述的触控面板，其特征在于，该基板为一彩色滤光片，该触控电极结构设置于一偏光片和该彩色滤光片之间，或该彩色滤光片设置于一偏光片与该触控电极结构之间。
12.根据权利要求8所述的触控面板，其特征在于，该基板为一偏光片。
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