CN105786270B - 电容式触控板及其触控位置计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有曲折式触控图形结构的电容式触控板。该电容式触控板包含多个第一轴向导电群组及多个第二轴向导电群组，其中每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，而第二轴向导电单元则由多个长条状图形连接而成，其边缘为折线状或波浪状。在不同轴向且相邻的导电单元之间提供控制信号时会产生电场与感应电容并侦测触控位置。曲折式触控图形结构能够增加第一轴向导电群组的面积以及每个电场的感应范围，因此减少了导电群组与导线的数量。
Description
技术领域
本发明涉及一种触控板的结构设计，特别是关于一种具有触控图形结构的电容式触控板及其触控位置计算方法。
背景技术
现有的触控面板为在一基板表面布设感应区域，其感应区域用以感应人体手指或感应笔的信号，以达到触控的目的。该感应区域所使用的材料大都为通明导电薄膜(例如氧化铟锡ITO)，使得使用者在操作时，通过触压该通明导电薄膜对该显示器上相对应画面，达到触控的功能。
目前常采用的触控面板按原理不同可分为电阻式、电容感应式、红外线感应式、电磁感应式和音波感应式等。其中电容感应式触控板的工作原理为利用排列的通明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的诱导电流来检测其触控位置的坐标。由于电容感应式触控面板在通光度、硬度、准确率、反应时间、触控打点寿命、操作温度、和起始力量各方面都具有较佳优势，故目前已被大量采用。
为了要侦测出使用者以手指或感应笔触碰于触控面板上的位置，已经研发出各种不同的电容式感应触碰感测技术。例如在美国专利第2012/0256642号发明专利申请案中，公开了一种单层触控感应系统，其可应用于侦测一触控感应面的触控位置。该单层触控感应系统包括两个轴向的导电群组，而且该两个轴向彼此垂直。第一轴向导电群组由多个由互相连接的第一导电单元组成，第二轴向导电群组由多个以导线连接的第二轴向导电单元组成，不同轴向且相邻的导电单元之间保留适当的距离。每一导电群组电连接至对应导线，再连接至一控制电路，该控制电路通过导线提供信号至两组不同轴向的导电群组，使不同轴向且相邻的导电单元的相邻范围产生感应电场。如果使用者触摸到该相邻范围，就会改变感应电场的等效电容值，并依据该电容值的变化量推算用户的触控位置。其中导电单元的形状为E字形或环形。
中国台湾专利第I457813号发明专利案公开了一种单层电容式触控板，和美国专利第2012/0256642号发明专利申请案相比，两者都是利用不同轴向导电单元之间的相邻区域产生感应电场，并依据感应电容值的变化量推算触控位置。不同之处在于此专利案中不同轴向导电单元之间的相邻区域采用齿状结构。
美国专利第8502796号发明专利案公开了一种电容式触控板，该电容感应层的特征是第二轴向导电单元由不同长度的长条状图形组成，使感应电场有不同强度的分布，电场分布的中心区域采用较长的长条形，电场较强，电场分布的周围区域采用较短的长条形，电场较弱。由于电场有强弱的区别，使用者触摸到电场中心和电场周围时的感应电容值变化量也不同，因此可以加大电场感应范围，并推算触控位置。此架构具有改善电场分布与增加感应灵敏度的效果，并且节省导线的数量，也降低控制电路的复杂度。
中国台湾专利第M447541号实用新型专利案公开了一种电容式触控板，该电容感应层的特征是导电单元与导线由非直线的几何图形组成，能够改善触控面板上导电单元与导线的通光度以及显示面板的显示效果。
综观上述专利，美国专利第2012/0256642号发明专利申请案、中国台湾专利第I457813号发明专利案以及中国台湾专利第M447541号实用新型专利案公开了各种导电单元的几何形状，但是感应电场没有做强弱区别，因此导电单元的大小受限于使用者的触控面积。美国专利第8502796号发明专利案中的导电单元由不同长度的长条状图形组成，使感应电场有不同强度的分布，因此可以加大导电单元的面积以及电场感应范围，并推算触控位置。但是电场的分布并不对称，如果采用一般的方式计算触控位置会有误差，又如果采用特殊的计算方式又会增加控制电路的复杂度与运算时间。
因此触控面板的感应层需要加大电场感应范围并使电场分布具有对称性的技术，不仅可以增加导电单元的感应范围，也能够减少导线的数量，同时避免增加控制电路的复杂度与运算时间。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种让感应电场均匀分布的单层电容式触控板。该单层电容式触控板包括两个轴向的导电群组，而且该两个轴向彼此垂直。第一轴向导电群组由多个由互相连接的第一导电单元组成，第二轴向导电群组由多个以导线连接的第二轴向导电单元组成，不同轴向且相邻的导电单元之间保留适当的距离。每一导电群组电连接至对应导线，再连接至一控制电路，该控制电路通过导线提供信号至两组不同轴向的导电群组，使不同轴向且相邻的导电单元的相邻范围产生感应电场。其中导电单元由不同长度的长条状图形组成，导电单元的边缘以曲折或波浪状处理，使感应电场有不同强度的分布，增加感应范围，同时让感应电场分布更均匀，降低感应电场的非对称性造成的计算误差，使控制电路推算出精确的触控位置。
本发明亦公开了调整感应电场分布的导电单元图形。其中导电单元基本上由不同长度的长条状图形组成，并且在导电单元的几何中心的边缘以曲折或波浪状处理，使感应电场的中心位于导电单元的几何中心，使感应电场有不同强度的分布，同时让感应电场分布具有对称性，降低感应电场的非对称性造成的计算误差，使控制电路推算出精确的触控位置。
本发明亦公开了依据前述导电单元所对应的计算触控位置的方法。其方法包含依据导电单元的图形推算电场中心的平面坐标；再依据每个感应电场的感应电容值的变化量以及电场中心的平面坐标的加权结果计算正确的触控位置。
根据本案构想，本发明提供的电容式触控板，包含：一基板，该基板的一表面上形成一曲折式触控图形结构；多个第一轴向导电群组，多个第一轴向导电群组以第一轴向设置在该基板的表面；多个第二轴向导电群组，每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，多个第二轴向导电单元以第二轴向设置在该基板的表面，其中第二轴向导电单元由多个长条状图形连接而成，第二轴向导电单元的边缘为折线状或波浪状；以及多个第二轴向导线，多个第二轴向导线分别从每一个第二轴向导电单元连接至该基板表面的边缘。
根据本案构想，本发明提供的电容式触控板，包含：一基板，该基板的一表面上形成一曲折式触控图形结构；多个第一轴向导电群组，多个第一轴向导电群组以第一轴向设置在该基板的表面；多个第二轴向导电群组，每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，多个第二轴向导电单元以第二轴向设置在该基板的表面，其中第二轴向导电单元由多个长条状图形连接而成，第二轴向导电单元的部分区域分布有曲折式线条，以增加与第一轴向导电群组相邻的区域；以及多个第二轴向导线，多个第二轴向导线分别从每一个第二轴向导电单元连接至该基板表面的边缘。
根据本案构想，本发明提供的电容式触控板，包含：一基板，该基板的一表面上形成一曲折式触控图形结构；多个第一轴向导电群组，多个第一轴向导电群组以第一轴向设置在该基板的表面；多个第二轴向导电群组，每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，多个第二轴向导电单元以第二轴向设置在该基板的表面，其中第二轴向导电单元由多个长条状图形连接而成，第二轴向导电单元的部分区域与第一轴向导电群组之间保留不同的距离；以及多个第二轴向导线，多个第二轴向导线分别从每一个第二轴向导电单元连接至该基板表面的边缘。
根据本案构想，第二轴向导电单元的边缘加上折线状或波浪状线条、部分区域加上曲折式线条分布以及与第一轴向导电群组保留不同距离的特征，可以互相组合搭配。
根据本案构想，电容式触控板进一步包含多个悬浮感应单元，每一个悬浮感应单元设置于第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元之间。
根据本案构想，相邻的第一轴向导电群组的形状完全相同或者呈线对称关系；属于同一第二轴向导电群组且相邻的第二轴向导电单元的形状完全相同或者呈线对称关系。
根据本案构想，第一轴向导电群组与相邻的第二轴向导电单元之间的距离为0.3～0.5mm。
根据本案构想，第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的宽度为0.2～0.6mm。
根据本案构想，第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的曲折状边缘的曲折度为15～25度。
根据本案构想，第二轴向导线的宽度与间距为0.02～0.05mm。
根据本案构想，第二轴向导线的走线区域宽度为1.5～2.2mm。
根据本案构想，本发明亦提供一种电容式触控板的触控位置计算方法，其包括下列步骤：等间距分布多个基本触控坐标，并测量每个基本触控坐标的感应结果，再将该测量结果记录成一感应值对照表；以及比对感应结果与该感应值对照表的数值，推算出一个以上接近触控位置的基本触控坐标，再根据感应结果与该感应值对照表的数值计算精确的触控位置，以侦测用户的触控位置。
附图说明
图1为一现有的电容式触控板的触控图形结构；
图2为本发明第一实施例的单层电容式触控板的触控图形结构，其中第二轴向导电单元由多个长条状图形连接而成，其边缘为折线状或波浪状；
图3为本发明第二实施例的单层电容式触控板的触控图形结构，其中第二轴向导电单元由多个长条状图形连接而成，其边缘为折线状或波浪状，并且部分区域分布有曲折式线条，以增加与第一轴向导电群组相邻的区域。
附图标记说明：101-第一轴向导电群组；201-第二轴向导电群组；202-第二轴向导电单元；203-第二轴向导线；30-悬浮感应单元。
具体实施方式
本发明将参照下述实施例而更明确地描述。请注意本发明的实施例的以下描述仅止于描述用途；这不意味为本发明已详尽的描述或限制于该形式。
本发明提供的电容式触控板包含一基板，该基板的一表面上形成有一曲折式触控图形结构；多个第一轴向导电群组101，多个第一轴向导电群组101以第一轴向设置在该基板的表面；多个第二轴向导电群组201，每一个第二轴向导电群组201包含多个第二轴向导电单元202，并以第二轴向设置在该基板的表面；以及多个第二轴向导线203，多个第二轴向导线203分别从每一个第二轴向导电单元202连接至该基板表面的边缘。其中第二轴向导电单元202由多个长条状图形连接而成，其边缘为折线状或波浪状。其中第二轴向导电单元202的部分区域可分布有曲折式线条，以增加与第一轴向导电群组101相邻的区域。亦或，第二轴向导电单元202的部分区域可与第一轴向导电群组之间保留不同的距离。接下来，请参阅图2，其显示本发明第一实施例的单层电容式触控板的触控图形结构。如图2所式，该触控图形结构包含6个横向的第一轴向导电群组101，以及10个直向的第二轴向导电群组201。每一个第二轴向导电群组201包含6个第二轴向导电单元202以及第二轴向导线203，其中最左边和最右边的第二轴向导电单元202由四个不同长度的直向长条状图形连接而成，位于最外侧的长条状图形的长度最长，其余的长条状图形的长度依序往内侧递减；其余的第二轴向导电单元202则由七个不同长度的直向长条状图形连接而成，位于中间的长条状图形的长度最长，其余的长条状图形的长度依序往两侧递减。第二轴向导电单元202的边缘为折线状。属于同一第二轴向导电群组201的第二轴向导电单元202分别用导线连接至该触控板表面的边缘，再互相连接。第一轴向导电群组101横向分布于第二轴向导电单元202之间的间隙，其边缘为折线状，并与第二轴向导电单元202保留适当的间距。当用户接触到较长的长条状图形时，感应电场的感应量较大，等效电容值的变化量也较大，当使用者接触到较短的长条状图形时，感应电场的感应量较小，等效电容值的变化量也较小，依此推算用户的触控位置。
在本实施例中，相邻的第一轴向导电群组101的形状会完全相同或者呈线对称关系。而同属于第二轴向导电群组201且相邻的第二轴向导电单元202的形状亦完全相同或者呈线对称关系。
此实施例与前案相比，主要区别在于导电单元的边缘加上折线状线条。前案的第二轴向导电单元202由于图形上下不对称，导致感应电场的分布也不对称，依此推算的触控位置会有误差。在导电单元的边缘加上折线状线条后，电场分布比较均匀，能够提升感应电场的对称性，因此可以正确推算触控位置。
此外，此实施例中的电容式触控板亦可进一步包括多个悬浮感应单元30，每一个悬浮感应单元30设置于第一轴向导电群组101以及第二轴向导电单元202之间。
本发明第二实施例请参阅图3，其显示一单层感应电容式触控板的触控图形结构。该触控图形包含3个横向的第一轴向导电群组101，以及3个直向的第二轴向导电群组201。每一个第二轴向导电群组201包含3个第二轴向导电单元202，其中第二轴向导电单元202基本上采用E字形的图形，并且在几何中心增加曲折状的图形，因此加强电场分布，并且在两侧增加少量曲折状的图形，调整电场分布。属于同一第二轴向导电群组201的第二轴向导电单元202分别用导线连接至该触控板表面的边缘，再互相连接。第一轴向导电群组101横向分布于第二轴向导电单元202之间的间隙，其边缘加上折线状线条，并与第二轴向导电单元202之间保留适当的间距。当用户接触到曲折状较多的图形时，感应电场的感应量较大，等效电容值的变化量也较大，当使用者接触到曲折状较少的图形时，感应电场的感应量较小，等效电容值的变化量也较小，依此推算用户的触控位置。
在本实施例中，相邻的第一轴向导电群组101的形状会完全相同或者呈线对称关系。而同属于第二轴向导电群组201且相邻的第二轴向导电单元202的形状亦完全相同或者呈线对称关系。
此实施例与前案相比，主要区别在于第二轴向导电单元202的中心加上折线状线条，使感应电场的中心调整到导电单元的中心，并且使感应电场的分布具有对称性，因此可以正确推算触控位置。
此外，此实施例中的电容式触控板亦可进一步包括多个悬浮感应单元30，每一个悬浮感应单元30设置于第一轴向导电群组101以及第二轴向导电单元202之间。
本发明的实施例中，第一轴向导电群组101与第二轴向导电单元202的宽度为0.2～0.6mm；第一轴向导电群组101与第二轴向导电单元202的间距为0.3～0.5mm；每一第二轴向导线203走线区域的宽度为1.5～2.2mm；第一轴向导电群组101、第二轴向导电单元202以及第二轴向导线203边缘的折角弯度为15～25度；第二轴向导线203的宽度与间距为0.02～0.05mm。
本发明亦公开一种电容式触控板的触控位置计算方法，以图2中的触控图形为例，由于第二轴向导电单元202的图形并不对称，产生的4x6个感应电场的分布亦不对称，若根据感应结果直接计算触控位置会有误差。因此，在侦测用户的触控位置前，等间距分布8x12个基本触控坐标，并测量每个基本触控坐标的感应结果，该测量结果记录成为一感应值对照表；侦测用户的触控位置时，比对感应结果与该感应值对照表的数值，即可推算出最接近触控位置的基本触控坐标。也可以推算出多个接近触控位置的基本触控坐标，再根据感应结果与该感应值对照表的数值，加权计算精确的触控位置。
虽然本发明已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本案权利要求范围所界定为准。
Claims (27)
1.一种电容式触控板，其特征在于，包括：
一基板，该基板的一表面上形成一曲折式触控图形结构；
多个第一轴向导电群组，多个第一轴向导电群组以第一轴向设置在该基板的表面；
多个第二轴向导电群组，每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，多个第二轴向导电单元以第二轴向设置在该基板的表面，其中第二轴向导电单元由多个不同长度的长条状图形连接而成，第二轴向导电单元的边缘为折线状或波浪状，使感应电场有不同强度的分布；以及
多个第二轴向导线，多个第二轴向导线分别从每一个第二轴向导电单元连接至该基板表面的边缘。
2.如权利要求1所述的电容式触控板，其中第二轴向导电单元的部分区域形成曲折式线条分布，以增加与第一轴向导电群组相邻的区域。
3.如权利要求1或2所述的电容式触控板，其中第二轴向导电单元的部分区域与第一轴向导电群组之间保留不同的距离。
4.如权利要求1所述的电容式触控板，进一步包括多个悬浮感应单元，每一个悬浮感应单元设置于第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元之间。
5.如权利要求1所述的电容式触控板，其中相邻的第一轴向导电群组的形状完全相同或者呈线对称关系；属于同一第二轴向导电群组且相邻的第二轴向导电单元的形状完全相同或者呈线对称关系。
6.如权利要求1所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组与相邻的第二轴向导电单元之间的距离为0.3mm～0.5mm。
7.如权利要求1所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的宽度为0.2mm～0.6mm。
8.如权利要求1所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的曲折状边缘的曲折度为15度～25度。
9.如权利要求1所述的电容式触控板，其中第二轴向导线的宽度与间距为0.02～0.05mm。
10.如权利要求1所述的电容式触控板，其中第二轴向导线的走线区域宽度为1.5～2.2mm。
11.一种电容式触控板，其特征在于，包括：
一基板，该基板的一表面上形成一曲折式触控图形结构；
多个第一轴向导电群组，多个第一轴向导电群组以第一轴向设置在该基板的表面；
多个第二轴向导电群组，每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，多个第二轴向导电单元以第二轴向设置在该基板的表面，其中第二轴向导电单元由多个不同长度的长条状图形连接而成，第二轴向导电单元的部分区域分布有曲折式线条，以增加与第一轴向导电群组相邻的区域，使感应电场有不同强度的分布；以及
多个第二轴向导线，多个第二轴向导线分别从每一个第二轴向导电单元连接至该基板表面的边缘。
12.如权利要求11所述的电容式触控板，其中第二轴向导电单元的部分区域与第一轴向导电群组之间保留不同的距离。
13.如权利要求11所述的电容式触控板，进一步包括多个悬浮感应单元，每一个悬浮感应单元设置于第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元之间。
14.如权利要求11所述的电容式触控板，其中相邻的第一轴向导电群组的形状完全相同或者呈线对称关系；属于同一第二轴向导电群组且相邻的第二轴向导电单元的形状完全相同或者呈线对称关系。
15.如权利要求11所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组与相邻的第二轴向导电单元之间的距离为0.3mm～0.5mm。
16.如权利要求11所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的宽度为0.2mm～0.6mm。
17.如权利要求11所述的电容式触控板，其中第二轴向导线的宽度与间距为0.02～0.05mm。
18.如权利要求11所述的电容式触控板，其中第二轴向导线的走线区域宽度为1.5～2.2mm。
19.一种电容式触控板，其特征在于，包括：
一基板，该基板的一表面上形成一触控图形结构；
多个第一轴向导电群组，多个第一轴向导电群组以第一轴向设置在该基板的表面；
多个第二轴向导电群组，每一个第二轴向导电群组包含多个第二轴向导电单元，多个第二轴向导电单元以第二轴向设置在该基板的表面，其中第二轴向导电单元由多个不同长度的长条状图形连接而成，第二轴向导电单元的部分区域与第一轴向导电群组之间保留不同的距离，使感应电场有不同强度的分布；以及
多个第二轴向导线，多个第二轴向导线分别从每一个第二轴向导电单元连接至该基板表面的边缘。
20.如权利要求19所述的电容式触控板，进一步包括多个悬浮感应单元，每一个悬浮感应单元设置于第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元之间。
21.如权利要求19所述的电容式触控板，其中相邻的第一轴向导电群组的形状完全相同或者呈线对称关系；属于同一第二轴向导电群组且相邻的第二轴向导电单元的形状完全相同或者呈线对称关系。
22.如权利要求19所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组与相邻的第二轴向导电单元之间的距离为0.3mm～0.5mm。
23.如权利要求19所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的宽度为0.2mm～0.6mm。
24.如权利要求19所述的电容式触控板，其中第一轴向导电群组以及第二轴向导电单元的曲折状边缘的曲折度为15度～25度。
25.如权利要求19所述的电容式触控板，其中第二轴向导线的宽度与间距为0.02～0.05mm。
26.如权利要求19所述的电容式触控板，其中第二轴向导线的走线区域宽度为1.5～2.2mm。
27.一种应用于权利要求1、11或19所述的电容式触控板中的电容式触控板的触控位置计算方法，其特征在于，包括下列步骤：
等间距分布多个基本触控坐标，并测量每个基本触控坐标的感应结果，再将该测量结果记录成一感应值对照表；以及
比对感应结果与该感应值对照表的数值，推算出一个以上接近触控位置的基本触控坐标，再根据感应结果与该感应值对照表的数值计算精确的触控位置，以侦测用户的触控位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |