CN203444452U - 触控面板及其触控电极结构 - Google Patents

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戈卡尔普·贝拉默戈鲁
朱浚斈
曾奕玮
朱永桢
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Abstract

本实用新型公开了一种触控电极结构,包括多个第一触控单元以及多个第二触控单元。第一触控单元以及第二触控单元是以一阵列方式排列。同一行中的各第一触控单元与各第二触控单元交替间隔设置。同一行中的第一触控单元是彼此电连接以形成多个第一轴向电极,且至少部分的第二触控单元是沿一延伸方向与位于不同行且不同列的至少一第二触控单元电连接以形成多个第二轴向电极。本实用新型还提供一种触控面板。借此使得触控电极结构可同步进行驱动和扫描,除了可达到多点触控定位,更可提高触控反应速度。

Description

触控面板及其触控电极结构
技术领域
本实用新型涉及触控技术领域,特别涉及一种触控面板及其触控电极结构。
背景技术
触控感应技术在近年来迅速地发展,目前已有许多具备触控功能的消费性电子产品陆续推出。触控面板的技术发展非常多样化,目前较常见能支援多点触控的触控面板是电容式触控面板,其电极架构是由两轴向上的多条电极交错排列而成的一矩形阵列,如N乘M的矩形阵列,并且两轴向电极大体上是呈垂直交错。在其扫描检测方式上则是以一轴向上逐条驱动搭配另一轴向上逐条扫描的方式来完成矩形阵列上每一交错点的定址,藉以达成多点触控的定位判断。但此触控面板及其扫描检测方式的扫描检测时间(N×M)会受到触控面板的尺寸或分辨率增加的影响而降低触控反应速度。
实用新型内容
本实用新型对触控面板中以阵列方式排列的触控电极结构的电连接设计进行调整,并且通过触控电极结构中的每一轴向电极对应的电阻变化来判断触控位置,使得触控电极结构可同步进行驱动和扫描,除了可达到多点触控定位,更可提高触控反应速度。
本实用新型提供一种触控电极结构,包括多个第一触控单元以及多个第二触控单元。第一触控单元以及第二触控单元是以一阵列方式排列,同一行中的第一触控单元与第二触控单元交替间隔设置,同一行中的第一触控单元是彼此电连接以形成多个第一轴向电极,且至少部分的第二触控单元是沿一延伸方向与位于不同行且不同列的至少一第二触控单元电连接,以形成多个第二轴向电极。
本实用新型提供一种触控面板,包括基板及形成于基板上的触控电极结构。触控电极结构包括多个第一触控单元以及多个第二触控单元。第一触控单元以及第二触控单元是以一阵列方式排列。同一行(row)中的各第一触控单元是与各第二触控单元交替间隔设置。同一行中的第一触控单元是彼此电连接以形成多个第一轴向电极。且至少部分的第二触控单元是沿一延伸方向与不同行且不同列的至少一第二触控单元电连接以形成多个第二轴向电极。
本实用新型的触控面板及其触控电极结构是由呈阵列方式排列的第一触控单元及第二触控单元所构成,并通过电连接设计的调整,让由同一行的第一触控单元所电连接而成的第一轴向电极与沿一延伸方向由不同行且不同列的第二触控单元所电连接而成的第二轴向电极之间构成有一小于90度的夹角。如此一来,即可对第一轴向电极与第二轴向电极同时驱动及扫描,并可通过计算每一轴向电极在触控前后对应的电阻变化来实现多点触控检测,并且有效提高触控反应的速度。
附图说明
图1所示为本实用新型的第一实施例的触控面板的示意图。
图2所示为本实用新型的第一实施例的触控面板的触控检测方式示意图。
图3所示为本实用新型的第一实施例的触控面板在一多点触控状况下的触控检测示意图。
图4所示为本实用新型的第一实施例的触控面板在另外一多点触控状况下的触控检测示意图。
图5所示为本实用新型一实施例的触控面板的部分放大示意图。
图6所示为本实用新型的另一实施例的触控面板的部分放大示意图。
图7所示为本实用新型的第二实施例的触控面板的示意图。
图8所示为本实用新型的第三实施例的触控面板的示意图。
图9所示为本实用新型的一实施例的触控面板的侦测方法流程图。
其中,附图标记说明如下:
Figure BDA00003333513000031
具体实施方式
为使熟习本实用新型所属技术领域的一般技艺者能进一步了解本实用新型,下文特列举本实用新型的数个优选实施例,并配合附图,详细说明本实用新型的构成内容。需注意的是附图仅以说明为目的,并未依照原尺寸作图。此外,在文中使用例如“第一”与“第二”等叙述,仅用以区别不同的组件,并不对其产生顺序的限制。
请参考图1。图1所示为本实用新型的第一实施例的触控面板的示意图。如图1所示,本实施例的触控面板101包括基板100及形成于基板100上的触控电极结构101S。其中,触控电极结构101S包括多个第一触控单元110以及多个第二触控单元120。第一触控单元110以及第二触控单元120是以一阵列方式排列。举例来说,图1中的第一触控单元110与第二触控单元120是排列成一5乘8的矩形阵列,但并不以此为限。本实施例在同一行(row)中的各第一触控单元110是与各第二触控单元120交替间隔设置,且在同一列(column)中的各第一触控单元110是与各第二触控单元120交替间隔设置。换句话说,至少一第一触控单元110是设置在同一行(或同一列)中两相邻的第二触控单元120之间,且至少一第二触控单元120是设置在同一行(或同一列)中两相邻的第一触控单元110之间。此外,在本实施例中,在同一行中的第一触控单元110是彼此电连接,以形成多个第一轴向电极110A,且至少部分的第二触控单元120是沿一延伸方向D1与位于不同行且不同列的至少一第二触控单元120电连接,以形成多个第二轴向电极120A。
进一步说明,在本实施例中,同一行中的第一触控单元110与第二触控单元120是沿一行方向X交替间隔设置,且同一行中的各第一触控单元110与各第二触控单元120的中心点是在行方向X上位于同一直线上。同一列中的第一触控单元110与第二触控单元120是沿一列方向Y交替间隔设置,且同一列中的各第一触控单元110与各第二触控单元120的中心点是在列方向Y上位于同一直线上。此外,同一列中的第一触控单元110是彼此电分离,且同一列中的第二触控单元120是彼此电分离。整体而言,各第一触控单元110是与在行方向X上相邻的第一触控单元110电连接,以形成多个第一轴向电极110A,而至少部分的第二触控单元120是与在延伸方向D1上相邻的第二触控单元120电连接,以形成多个第二轴向电极120A。其中,在第一轴向电极110A之间、在第二轴向电极120A之间及任一第一轴向电极110A与任一第二轴向电极120A之间皆是彼此电分离。
再者,前述行方向X大体上是垂直于列方向Y,但并不以此为限。延伸方向D1与列方向Y之间具有一夹角A1,夹角A1是大体上小于90度,且夹角A1优选是约为45度,但并不以此为限。举例来说,位于偶数列的至少部分第二触控单元120是沿延伸方向D1与相邻行中奇数列的至少一第二触控单元120电连接,且位于奇数列的至少部分第二触控单元120是沿延伸方向D1与相邻行中偶数列的至少一第二触控单元120电连接,但并不以此为限。也就是说,至少部分的第二触控单元120是以一不同于行方向X与列方向Y的延伸方向D1而采用斜向方式形成电连接。
本实施例的第一触控单元110以及第二触控单元120优选可采用一力敏导电材料或一热敏导电材料。藉此,利用力敏导电材料或热敏导电材料在触发时会产生电阻变化的特性原理,让本实施例得以检测第一轴向电极110A及第二轴向电极120A在触控前后的电阻变化,进而进行触控点的定位。
如图1所示,本实施例的触控面板101可还包括一第一总线150与一第二总线160。第一总线150是电连接到第一轴向电极110A以及第二轴向电极120A的一端,且第二总线160是电连接到第一轴向电极110A以及第二轴向电极120A的另一端。以图1所设置的触控面板101的方向具体举例来说,第一总线150可设置在触控面板101的上侧与右侧,并与位于最上行的第二触控单元120、位于最右列的第一触控单元110与第二触控单元120以及位于右侧第二列的第一触控单元110电连接。相对地,第二总线160可设置在触控面板101的下侧与左侧,并与位于最下行的第二触控单元120、位于最左列的第一触控单元110与第二触控单元120以及位于左侧第二列的第一触控单元110电连接,但本实用新型并不以上述的设置方式为限。在本实用新型的其他优选实施例中也可视设计需要调整第一总线150以及第二总线160的设置位置与电连接状况。
在本实施例中,第一总线150可用以传递一触控信号例如一驱动电压到各第一轴向电极110A与各第二轴向电极120A,并且第二总线160则是用以传递各第一轴向电极110A及各第二轴向电极120A所产生的输出信号RS。藉此,让电连接于触控面板101的后端控制器(图未示)得以通过输出信号RS的变化来判断触控面板101被触碰的位置。值得说明的是,本实施例的第一总线150优选是同时传递触控信号到第一轴向电极110A以及第二轴向电极120A,且第二总线160同时侦测所有的第一轴向电极110A以及第二轴向电极120A的输出信号RS,但并不以此为限。
为了进一步说明本实施例的触控面板101的触控检测与定位方式,请同时再参考图2到图4。图2所示为本实施例的触控面板的触控检测方式示意图。图3所示为本实施例的触控面板在一多点触控状况下的触控检测示意图。图4所示为本实施例的触控面板在另外一多点触控状况下的触控检测示意图。如图2所示,当触控物例如手指按压第一触控单元110或第二触控单元120时,位于触控中心的第一触控单元110或第二触控单元120的电阻变化将最大,而离触控中心越远的电阻变化将越小,根据其电阻变化的不同可进一步取得其所对应的第一轴向电极110A或第二轴向电极120A在触控前后的电阻变化。
进一步说明,本实施例是假设以三阶位置来设计不同的电阻变化,其中触控中心所对应的第一触控单元110或第二触控单元120可定义为第一阶,其电阻变化为ΔR1;离触控中心点次近的第一触控单元110或第二触控单元120(也可说是与触控中心点同一列或同一行上相邻的第一触控单元110或第二触控单元120)可定义为第二阶,其电阻变化为ΔR2;而与触控中心点不同一列且不同一行上相邻的第一触控单元110或第二触控单元120可定义为第三阶,其电阻变化为ΔR3。ΔR1是大体上大于ΔR2,且ΔR2是大体上大于ΔR3。其中,本实施例仅以三阶位置来定义不同层级的电阻变化,在这三阶位置以外的电阻变化,本实施例将其忽略不计以方便接下来的举例说明。当然,根据实际设计需求,亦可定义出更多阶位置的电阻变化来做更精确的计算判断,在此并非为本实用新型所限制。
接下来,假设将图3与图4所示之方向中最上方定义为第一行且将最左方定义为第一列。当如图3所示的触碰点P1与触碰点P2分别触碰同一第三行中的第二列及第四列的第二触控单元120时,以及如图4所示的触碰点P3与触碰点P4分别触碰同一第三列中的第二行及第四行的第二触控单元120时,虽然图3与图4的触控状况下所取得的最大电阻变化均为ΔR1与三倍ΔR3的和且均由第一列第四行及第六行所对应的第二轴向电极120A来反应,但图3与图4的触控状况仍可通过其他第一轴向电极110A及/或第二轴向电极120A所产生的电阻变化的不同来进行多点触控的定位,例如第一列第三行所对应的第一轴向电极等所产生的电阻变化即有不同。
补充说明的是,由于本实施例是采用力敏导电材料来设计,因此在上述的各第一轴向电极110A及第二轴向电极120A的电阻变化的计算上,若有不同触碰点在所定义的三阶位置范围中形成重叠的话,则该重叠处所对应的第一触控单元110或第二触控单元120的电阻值会有加乘效果,依实际电路的电气特性而定,本实施例是例如以两倍效果来计算。例如:触碰点P1及P2在第三列第二行的第二触控单元120上即形成有第三阶位置的电阻变化的重叠现象,因此在计算所属的第二轴向电极120A的电阻变化时,该重叠处所对应的第二触控单元120的电阻变化即以两倍ΔR3来计算。
为进一步具体说明图1中第一轴向电极110A及第二轴向电极120A之间的架构关系,请一并参考图5。图5所示为本实用新型的一实施例的触控面板的部分放大示意图。如图5所示,本实施例的第一触控单元110与第二触控单元120的形状可为一矩形或其他适合的形状。此外,触控电极结构还包括多条第一连接线130、多条第二连接线140以及多个绝缘块170。其中,各第一轴向电极110A中的第一触控单元110之间是通过第一连接线130来形成电连接,且各第二轴向电极120A中的第二触控单元120之间是通过第二连接线140来形成电连接。
绝缘块170设置在第一连接线130及第二连接线140之间,用以电隔离第一轴向电极110A与第二轴向电极120A。本实施例是以第二连接线140、绝缘块170及第一连接线130依序设置的架构来举例说明,在其他实施例中,亦可依序以第一连接线140、绝缘块170及第二连接线130的设置来设计。第一连接线130或第二连接线140可与第一触控单元110以及第二触控单元120以相同的材料一起形成,但并不以此为限。在本实用新型的其他优选实施例中也可视需要使用其他电阻较低的导电材料形成第一连接线130与第二连接线140,可降低阻抗,提高触控面板灵敏度。值得说明的是,由于本实施例第一连接线130是在行方向X上绕过第二触控单元120以连接相邻的两第一触控单元110,因此各第二触控单元120在进行触控感应时可较不受第一连接线130的影响,且绝缘块170只需要隔开第一连接线130与第二连接线140,因此绝缘块170的面积较小。
请参考图6。图6所示为本实用新型的另一实施例的触控面板的部分放大示意图。如图6所示,本实施例与上述图5之实施例不同的地方在于第一连接线130及绝缘块170的设置位置。在本实施例的触控面板102的触控电极结构102S中,在行方向X上的第一连接线130是设计跨越第二触控单元120来电连接相邻两个第一触控单元110因此绝缘块170是设置在第二触控单元120与第一连接线130之间,用以电隔离第一轴向电极与第二轴向电极。本实施例的触控面板102除了第一连接线130以及绝缘块170的设置位置之外,其余各部件的材料特性、设置方式以及触控检测方式与上述图5之选实施例相似,故在此并不再赘述。
下文将针对本实用新型的触控面板的不同实施例进行说明,且为简化说明,以下说明主要针对各实施例不同的部分进行详述,而不再对相同的部分重复赘述。此外,本实用新型的各实施例中相同的组件是以相同的标号进行标示,用以方便在各实施例间互相对照。
请参考图7。图7所示为本实用新型的第二实施例的触控面板的示意图。如图7所示,与上述第一实施例不同的地方在于,在本实施例的触控面板201的触控电极结构201S中,同一列中是全设置第一触控单元110或第二触控单元120,而并非是由第一触控单元110及第二触控单元120交替设置。具体来说,本实施例第一触控单元110是仅设置于偶数列,而第二触控单元120是仅设置于奇数列。如此一来,本实施例至少部分的第二触控单元120是与在一延伸方向D2上相邻的第二触控单元120电连接,其中延伸方向D2与列方向Y之间具有一夹角A2,夹角A2是大体上小于90度且大于45度,但并不以此为限。举例来说,位于奇数列的至少部分第二触控单元120是沿延伸方向D2与相邻行中奇数列的至少一第二触控单元120电连接。本实施例的触控面板201及触控电极结构201S除了第一触控单元110与第二触控单元120的设置位置以及各第二触控单元120间电连接方式之外,其余各部件的材料特性、设置方式以及触控检测方式是与上述第一实施例相似,故在此并不再赘述。
请参考图8。图8所示为本实用新型的第三实施例的触控面板的示意图。如图8所示,本实施例与上述第二实施例不同的地方在于,在本实施例的触控面板202的触控电极结构202S中,第一触控单元110是仅设置在奇数列而第二触控单元是仅设置在偶数列。藉此,位于偶数列的至少部分第二触控单元120是沿延伸方向D2与相邻行中偶数列的至少一第二触控单元120电连接。本实施例的触控面板202及触控电极结构202S除了第一触控单元110与第二触控单元120的设置位置之外,其余各部件的材料特性、设置方式以及触控检测方式是与上述第二实施例相似,故在此并不再赘述。
本实用新型还提供一种触控面板的侦测方法,可适用于上述各实施例提供的触控面板的触控位置侦测。下面仅以图1对应的实施例的触控面板来说明。请参考图9,图9所示为本实用新型的一优选实施例的触控面板的侦测方法示意图。如图1与图9所示,本实施例的触控面板的侦测方法包括以下步骤。首先,进行步骤S1,提供一触控面板101。其中,触控面板101的触控电极结构101S包括多个第一触控单元110以及多个第二触控单元120。第一触控单元110以及第二触控单元120是以一阵列方式排列。同一行中的各第一触控单元110与各第二触控单元120交替间隔设置,同一行中的第一触控单元110是彼此电连接,以形成多个第一轴向电极110A,且至少部分的第二触控单元120是沿一延伸方向D1与位于不同行且不同列的至少一第二触控单元120电连接,以形成多个第二轴向电极120A。本实施例的触控面板101的特征已在上述内容详细说明,故在此并不再赘述。
然后,进行步骤S2,同时驱动所有的第一轴向电极与第二轴向电极120A,且同时检测第一轴向电极110A与第二轴向电极120A所产生的输出信号RS。接着,进行步骤S3,根据该些输出信号RS计算得出触控位置坐标。
由前述图3及图4的说明可知,由于本实用新型对触控电极结构的电连接设计进行调整,因此触控面板101上的每一第一触控单元110或第二触控单元120被触碰时,其皆会对应到唯一一组第一轴向电极110A及第二轴向电极120A的电阻变化组合。在一侦测计算实施例中,通过第一轴向电极110A及第二轴向电极120A的电阻变化与一数据表的比对,即可获得实际触碰点是发生在哪一轴向电极的哪个触控单元。具体设计上,可预先针对不同的触控位置以及不同的触控状态等触控输入来分别模拟量测出对应的第一轴向电极110A及第二轴向电极120A的电阻变化组合,并存储成一数据表,藉以让各种触控输入唯一对应一组第一轴向电极110A及第二轴向电极120A的电阻变化组合。如此一来,当实际发生触控时,前述步骤S3根据步骤S2中所检测得到的输出信号RS与预设的数据表中的电阻变化组合进行比较,可得到实际触控点的位置。值得说明的是,本实施例在输出信号RS所代表的电阻变化的比对上,可以单纯是针对所有第一轴向电极与第二轴向电极进行比对。另外,也可以是先由所有输出信号RS所代表的电阻变化来判断出触碰点发生的一特定区域,并仅针对该特定区域所对应的第一轴向电极110A及第二轴向电极120A来比对,由于不需要针对所有的第一轴向电极110A及第二轴向电极120A一一比对,可加快运算速度。
另一侦测计算实施例是采用删去法来实现。在具体设计上,直接根据输出信号RS所代表的电阻变化大小,由大到小来缩小触碰点可能发生的范围,以由面范围缩小到点范围,进而获得实际触碰点是发生在哪一轴向电极的哪个触控单元。换言之,先计算出产生最大电阻变化的第一轴向电极110A或第二轴向电极120A在触控电极结构上所含盖的区域,之后再计算产生次大电阻变化的第一轴向电极110A或第二轴向电极120A对于前述产生最大电阻变化的第一轴向电极110A或第二轴向电极120A的相对位置关系,以筛选并剔除该区域中不可能对应有触碰点发生的第一触控单元110或第二触控单元120,以此类推。由于前述提过本实用新型的触控面板101上的每一第一触控单元110或第二触控单元120被触碰时,其皆会对应到唯一一组第一轴向电极110A及第二轴向电极120A的电阻变化组合,因此可以根据此删去法得到实际触碰点的位置。以图3和图4所示的触碰点产生的电阻变化来举例说明该删去法。首先,由图3和图4可知产生最大电阻变化的是对应输出信号RS为ΔR1与三倍ΔR3之和的第二轴向电极120A,即位于第四行及第六行且沿D1方向的第二轴向电极120A,由此可知,触碰点位于第四行及第六行且沿D1方向的第二轴向电极120A上,且触碰点只可能是图3所示触碰点P1和触碰点P2或图4所示触碰点P3和触碰点P4,如此只需要排除这两种情形中一种即可确定触碰点位置。之后,再计算次大电阻变化的第一轴向电极110A或第二轴向电极120A,如果次大电阻变化为位于第三行的第一轴向电极110A(如图3所示),则可确定触碰点为P1和P2,即触碰点位置为第三行第二列与第三行第四列,如果次大电阻变化为位于第二、三及四行的第一轴向电极110A(如图4所示),则可确定触碰点为P3和P4,即触碰点分别位于第二行第三列与第四行第三列。本实施例相较于前一侦测计算实施例而言,不需预先存储数据表,也不需进行比对流程,而直接以筛选剔除的方式来计算出触碰点的位置。
综合以上所述,本实用新型的触控面板及其触控电极结构是由呈阵列方式排列的第一触控单元及第二触控单元所构成,并通过电连接设计的调整,让由同一行的第一触控单元所电连接而成的第一轴向电极与沿一延伸方向由不同行且不同列的第二触控单元所电连接而成的第二轴向电极之间构成有一小于90度的夹角。如此一来,即可对第一轴向电极与第二轴向电极同时驱动及扫描,并通过计算每一轴向电极在触控前后对应的电阻变化来实现多点触控检测,并且有效提高触控反应的速度。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种触控电极结构,其特征在于,包括:
多个第一触控单元;以及
多个第二触控单元,其中该多个第一触控单元以及该多个第二触控单元是以一阵列方式排列,同一行中的各该第一触控单元与各该第二触控单元交替间隔设置,同一行中的该多个第一触控单元是彼此电连接,以形成多个第一轴向电极,且至少部分的该多个第二触控单元是沿一延伸方向与位于不同行且不同列的至少一该第二触控单元电连接,以形成多个第二轴向电极。
2.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,同一行中的该多个第一触控单元以及该多个第二触控单元的中心点是位于同一直线上。
3.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,该多个第一轴向电极之间、该多个第二轴向电极之间及任一该第一轴向电极与任一该第二轴向电极之间是彼此电分离。
4.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,位于偶数列的至少部分该多个第二触控单元是沿该延伸方向与相邻行中奇数列的至少一该第二触控单元电连接。
5.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,位于奇数列的至少部分该多个第二触控单元是沿该延伸方向与相邻行中偶数列的至少一该第二触控单元电连接。
6.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,位于偶数列的至少部分该多个第二触控单元是沿该延伸方向与相邻行中偶数列的至少一该第二触控单元电连接。
7.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,位于奇数列的至少部分该多个第二触控单元是沿该延伸方向与相邻行中奇数列的至少一该第二触控单元电连接。
8.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,同一列中的各该第一触控单元与各该第二触控单元交替设置。
9.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,同一列中的该多个第一触控单元以及该多个第二触控单元的中心点是位于同一直线上。
10.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,该多个第一触控单元以及该多个第二触控单元采用一力敏导电材料或一热敏导电材料。
11.根据权利要求1所述的触控电极结构,其特征在于,还包括多条第一连接线以及多条第二连接线,其中各该第一轴向电极的该多个第一触控单元之间通过所述第一连接线来形成电连接,且各该第二轴向电极的该多个第二触控单元之间通过所述第二连接线来形成电连接。
12.根据权利要求11所述的触控电极结构,其特征在于,还包括绝缘块设置于所述第一连接线及所述第二触控单元之间,用以电隔离所述第一轴向电极与所述第二轴向电极。
13.根据权利要求11所述的触控电极结构,其特征在于,还包括绝缘块设置于所述第一连接线及所述第二连接线之间,用以电隔离所述第一轴向电极与所述第二轴向电极。
14.一种触控面板,其特征在于,包括:
基板;以及
如权利要求1至13任一项所述的触控电极结构,形成于该基板上。
15.根据权利要求14所述的触控面板,其特征在于,还包括第一总线及第二总线,其中该第一总线电连接该多个第一轴向电极及该多个第二轴向电极的一端,该第二总线电连接该多个第一轴向电极及该多个第二轴向电极的另一端。
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