TW201008118A - Capacitive touch screen with noise suppression - Google Patents

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201008118 六、發明說明： 【先前技術】 下文描述電容觸控螢幕或二維電容性轉換（2DCT)感測器 領域中之新發明。US 6,452,514 [1]、US 7，148,704 [2]及 US 5，730,165 [3]揭示一種電容性量測技術，其使得有可能 產生可透過幾毫米之塑膠或玻璃偵測到人類觸摸的觸摸回 應之透明或不透明之感測區。本文描述一種觸控螢幕之新 結構’其允許感測器之操作及外觀之顯著增強。 美國專利6,452,514 [1]描述一種電容性量測技術，其使 用傳輸-接收方法來跨發射電極與收集電極（分別為傳輸器 及接收器，亦被稱作χ及γ)之間的間隙引發電荷，該專利 以引用方式併人本文中。美國專利6 452 514 [丨]中所描述 ^電:）·生感濟J可被稱作互電容性或主動類型之2DCT感測 T ®手&觸摸與傳輸器電極與接收器電極之間的所得電 場交互時，自傳輸器輕合至接收器之電荷量改變。該量測 技術之特定特徵為大多 附近（靜電學中之孰/電何趙於集中至銳角轉角及邊緣 之間的邊緣場支配雷1 之效應）。傳輸器電極與接收器電極 邊緣及相鄰傳心合1電極設計因此趨於著重於 大化麵合且亦/電極與接收器電極之間的間隙，以便最 力，因此給出、所大化觸摸中斷該兩個電極之間的電場之能 的，因為其等量測，何之最大相對改變。大改變係需要 比。 ；較同之解析度且等同於較佳之信號雜訊 經特定設計之控制 曰曰片可偵測到此等電荷改變。將此角 1397l9.doc 201008118 電荷改變認作傳輸器雷搞 ▲人^ 電極與接收器電極之間的所量測到之 耦合電容之改變係便利_ 里~幻之 燹你便利的(電荷相當難以觀察到）。該 處理來自觸控螢幕周图文 曰曰 蛍奉鬥圍各處之相對電容性改變量， 此改變量將觸摸之絕對位置計算成一組…座標。 種情況成為可能，必須使用mi分布電極。n 要，此等電極為透明，使得觸控螢幕可在顚示器（例如，

液曰曰顯不器（LCD)螢幕或其他顯示螢幕類型（例如，有機發 光二極體（〇LED)類型）之螢幕）前面操作。為達成此目標， 電極通常由稱為氧化銦錫（IT〇)之材料製成，但其他透明 導電材料亦合適。ΙΤΟ在光學方面具有所要性質，但可大 體上為歐姆性的，若電阻與電容組合導致防止電荷轉移過 程及時穩定之時間常數’那麼大體上為歐姆性之此情況可 對電容性量測具有消極影響。 另一實例2DCT揭示於 US 20070062739 Α1 [8]中。 為產生可報告在感冑器之表面或上覆塑膠或玻璃面板上 觸摸（或一個以上之觸摸）位置之絕對座標的感測器，電極 配置必須經特定設計以最佳化以下態樣： •所報告觸摸位置之準確度，亦即，真實實體位置與所 報告位置之間的對應❶在涉及量測誤差時，此被概括 性地稱為「線性度」或「非線性度」。 •感測器對外部電雜訊源之免疫性。 •感測器對人類觸摸之敏感性’亦即，其透過較厚面板 材料偵測觸摸或偵測較輕或較小觸摸之能力。 •感測器之空間解析度’亦即’其報告觸摸位置之細小 139719.doc 201008118 改變之能力。 •在所報告位置中雜訊或抖動幅值方面輸出之品質。 •感測器關於光透射之光學品質，例如其透明度、其色 調、其模糊度、總體電極圖案可見性等之因素。 •感測器使角反射光變淺之光學行為，亦即，電極圖案 之可見性及反射光之任何色移。 •最小化由人類觸摸期間略微機械撓曲引起之在所報告 位置中所引發之任何誤差。此趨於引起感測器與任何 下伏顯示器或其他機械接地結構之間的距離之改變， 該距離改變又引起與觸摸類似之電容性改變。 •減少電極之電阻以允許在可接受時間内進行有效電容 性感測（觸控螢幕之總量測時間通常需為1〇毫秒或低 於1 〇毫秒，以限制可用以進行每一次量測之穩定時間 之量）。 •減少貫體構造中層之數目以最小化製造成本及改良光 學性質。 •減少所報告座標之品質或感測器偵測感測器邊緣附近 之觸摸之能力的副作用。此區在此方面通常存在困難 挑戰此係因為電極圖案之不均勻性（其末端）及互連 軌道趨於駐於感測器邊緣處之事實。 •減少所使用之總電極數目，因為每一個電極需至控制 晶片之某種連接且因此更多電極等同於更複雜之晶片 且因此更尚之成本。 為最佳化線性度，電極圖案設計較關鍵β線性度為觸控 139719.doc -6 - 201008118 榮幕之品質之主要指標之一，因為隨線性度降級，變得難 以報告螢幕之一些區中之準確 古始b 蜂觸摸位置。因此供應極好固 感？設計為關鍵目標。雖然有可能經由熟知 如，查找表或分段線性校正)以數學方式校正此 ’” X但此等方法中之任一種實際上皆需以所報告線 性度之空間解析度作為代價，且因此總存在折衷。

在設計電極方面，主要目的為進行配置使自傳輸器傳播 至接收器之電場以引起自一電極至下一電極平滑且漸進降 級之方式來傳播。如此，當觸摸在區之間移動時，由控制 晶片量測到之電容性改變亦以平滑且漸進方式改變，且因 此有助於良好之固有線性度。觸摸本身實際上顯著影響此 過程且將趨於「混合」來自相鄰電極之場。此有助於總體 之轉變平滑度’但趨於導致一些線性度變化，其取決於所 施加觸摸之大小。再次，需謹慎考慮電極設計以最佳化跨 某範圍之觸摸大小之線性度。 如上所述，應最佳化在所報告位置中雜訊或抖動幅值方 面輸出之品質。然而，2DCT感測器可對外部接地加載敏 感。此外，當指向物體接近螢幕時，自LCD螢幕產生之電 雜訊可干擾電容量測。最小化雜訊對電容耦合之影響之已 知方法為增加LCD螢幕與上覆2DCT感測器之間的分隔或 氣隙。或者’可將屏蔽層併入於LCD螢幕與2DCT感測器 之間以減少或阻斷由LCD螢幕所引發之雜訊。 2009年3月5日公開之WO 2009/027629 [4]描述一種電容 觸撰感測器，其包含上覆有兩個感測電極之驅動電極之介 1397l9.doc 201008118 = ::::電極中之一一藉…感測電 電極，使得第一感測電極接收來自驅動電極 之所耗合之電荷之大多數，且第二感測電極主要暫存雜 訊：包括兩個谓測器通道之感測電路連接至第一(耦合)及 第-(雜λ)感測電極以分別接收信號樣本。該感測電路可 操作乂輸出藉由自第—信號樣本減去第二信號樣本以消去 雜訊而獲得之最終信號。 j而在製•更小裝置為更流行及所要時，上述方法增 加大小及厚度’且可減小併人有具有2DCT感冑器之顯示 勞幕之裝置的解析度。此外，在製造期間需要額外步驟， 且因此歸因於需要更多組件而使成本增加。 I洲專利EP 1821175 [5]描述一種減少2DCT觸摸感測器 上所收集之雜訊之替代解決方案。Ep 1821 175 [5]揭示一 種具有觸摸感測器之顯示裝置，其經配置以使得二維觸摸 感測器上覆於顯示裝置上以形成觸摸敏感顯示螢幕。該顯 示裝置使用具有LCD像素之垂直及水平切換之LCD配置。 對於複數個感測器中之每一者，觸摸感測電路包括電流偵 測電路、雜訊消除電路及取樣電路，該等感測器經配置以 形成二維感測器陣列。該電流偵測電路接收選通信號，該 選通信號為自LCD螢幕之水平及垂直切換信號而產生。該 選通信號用以在水平切換電壓信號可影響由該電流偵測電 路執行之量測之時期期間觸發該偵測電路之遮沒。 2009年2月5日公開之WO 2009/016382 [6]描述一種用以 形成二維觸摸感測器之感到器，其可上覆於液晶顯示 139719.doc 201008118 (LCD)勞幕上。因此，可減少由LCD榮幕之共同電壓信號 引起之切換雜訊對物體债測之影響。該感測器包含可操作 以量測感測元件之電容之電容量測電路及控制該電容量測 電路之充電循環之控制器電路。該控制器電路經組態以在 預定時間處及以與雜訊信號同步之方式來產生充電循環。 舉例而言，電荷轉移循環或「突發」可在來自顯示勞幕之 雜訊輸出信號之某些階段期間執行，，p，在雜訊不顯著地 影響所執行之電容量測之階段時。因此，該感測器可經配 置以有效地拾取來自顯示螢幕之雜訊輸出且自動地使電荷 轉移叢發同步，使之在雜訊輸出循環之階段期間發生。 然而，例如上述技術之雜訊減少技術需更複雜之量測電 路。此使量測電路更昂貴且可能增加完成獲取循環所花費 之時間。 因此，將需提供一種電極圖案，其適合於可藉由雜訊拾 取減少之電極圖案而實施之互電容性或主動類型之2Dct 感測器。 【發明内容】 根據本發明之第一態樣，提供一種包含觸摸敏感面板之 電容性觸摸感測器’該觸摸敏感面板具有在第一層中配置 於基板之一側上之複數個驅動電極及在第二層中配置於該 基板之另一側上之複數個感測電極，使得該等感測電極與 該等驅動電極在複數個交叉點處交叉且彼此偏移達該基板 之厚度’其中該等驅動電極大體上完全覆蓋該第一層，其 中該等驅動電極中之個別驅動電極與相鄰驅動電極分離小 139719.doc 201008118 之間隙。 該方法具有若干重要優勢。觸摸感測器僅需如上所述之 兩層電極來作用’使得如在一些先前技術設計中所採用之 第二雜訊抑制層為多餘的。與具有較大數目之層之設計相 比’兩層構造亦得到改良之光透射、較薄之總深度及較低 之成本。具有小間隙之驅動電極之區域填充設計允許幾乎 不可見之電極圖案（例如在使用ITO時），且亦使感測線與 第一層下方之電容性效應隔離，例如來自下伏LCD模組或 其他雜訊源之雜訊。第一層「布滿」導電材料亦允許使用 窄的感測電極來實施第二層，其比感測物體之尺寸窄許 多。第二層亦可藉由將感測電極之間的電極材料之島狀物 真充為同樣布滿」第二層或者僅藉由使感測電極很薄或 非常稀疏（其中線寬度非常小而使得其為不可見）而成為不 可見。下文進一步描述使用網格之稀疏方法。減少之感測 電極區域亦減少對來自觸摸之耦合雜訊之易受性。 驅動電極較佳分離與該感測諸設計所針對之觸摸物體 之觸摸大小相當之尺寸的間距。

可使用觸筆。 切屐°』马乎指，例如觸摸大 且間距為大約8毫米或更小。

充分小而為 ’較佳具有 幾十微米之尺寸。 比有利地較窄。舉例而 感測電極與觸摸物體之大小相 139719.doc 201008118 言，感測電極可具有觸摸物體之大小之四分之一或更小之 線寬度。在一實施例中，該感測器經設計針對之觸摸物體 為觸摸大小為直徑8毫米至10毫米之手指，且感測電極具 有2毫米或更小之線寬度，例如〇·5毫米。感測電極可具有 驅動電極之間距之四分之一或小於驅動電極之間距的線寬 度。 在一些實施例中，第二層額外容納配置於感測電極之間 的隔離元件，使得感測電極與隔離元件共同大體上完全覆 蓋該第二層，其中該等感測電極與隔離元件中之個別者彼 此分離小的間隙。該等小間隙具有與驅動電極之間的小間 隙相當之功能及尺寸》 如上所提及，第一及第二層之電極可為所提供之僅有電 極層，兩層電極構造得到例如用於觸摸敏感顯示器之透明 實施例之改良之光透射、較薄之整體構造及較低之成本。 驅動電極較佳充分完全覆蓋第一層，使得第二層中之感 測電極大體上與第一層下方之電容性效應隔離。 一種重要之組合為具有顯示模組之以上所界定之電容觸 摸感測器。顯示模組（例如LCD或OLED顯示面板）將通常配 置於第一層下方且遠離觸摸表面，使得自裝置之頂部至底 部或自外部至内部，組件為介電層（其上表面將為觸摸表 面）-層2-基板-層丨_顯示面板，其中顯示面板處於裝置外殼 或外殼層内部。在顯示器應用中，電極將可能由ITO製 成。 在一些實施例中，每一驅動及/或感測電極由導電材料 139719.doc 201008118 之連續薄片製成，例如ITO或金屬。在其他實施例中，每 一驅動及/或感測電極由高度導電材料之互連線之網或細 絲圖案製成，該等高度導電材料之互連線共同界定每一電 極。其他實施例使用連續薄片來用於電極類型中之一者且 使用網來用於其他電極類型。在網方法中，互連線較佳具 有充分小之寬度以便不可見或幾乎不可見。其接著可由並 非固有不可見之材料製成（例如，例如銅之金屬），但仍保 持實際上不可見。 本發明可經實施以形成觸摸感測器位置之直角叮網。實 際上，驅動電極可在第一線性方向上延伸且感測電極在橫 穿第一線性方向之第二線性方向上延伸，使得該複數個交 叉點形成網格圖案’例如正方形、菱形或矩形網格。本發 明亦可經實施以形成極座標「Γθ」網，其中驅動電極弓狀 地延伸且感測電極徑向地延伸，使得該複數個交又點位於 一或多個弓狀路徑上。 本發明之另一態樣涉及一種用於電容觸摸感測器之觸摸 敏感面板’該觸摸敏感面板具有在第一層中配置之複數個 驅動電極及在第二層中配置之複數個感測電極，使得感測 電極與驅動電極在複數個交又點處交叉且彼此偏移，其中 驅動電極大體上完全覆蓋該第一層，且該等驅動電極中之 個別驅動電極與鄰近驅動電極分離小的間隙。第一及第二 層可安置於共同基板之相對側上，彼此偏移達基板之厚 度。或者，第一及第二層可安置於不同基板上，其可接著 經組裝而彼此嚙合以提供兩層之間的偏移使其等於該等基 139719.doc 12 201008118 板中之一者之厚度，或兩基板之厚度，此取決於電極配置 於基板之哪一侧上。 觸摸敏感面板具有在第一層中配置於基板之一側上之複 數個驅動電極及在第二層中配置於該基板之另一側上之複 數個感測電極，使得感測電極與驅動電極在複數個交叉點 處父又且彼此偏移達基板之厚度，其中驅動電極大體上完 . 全覆蓋第一層，其中驅動電極中之個別驅動電極與相鄰驅 動電極分離小的間隙。 φ 本發明之另一態樣涉及一種製造用於電容性觸摸感測器 之觸摸敏感面板之方法，其包含： 提供具有第一及第二侧之基板； 在該基板之該第一側上以第一圖案沈積第一層導電材料 從而形成複數個驅動電極，其中該等驅動電極大體上完全 覆蓋該第一層，其中該等驅動電極中之個別驅動電極與相 鄰驅動電極分離小的間隙；以及 • 在該基板之該第二側上以第二圖案沈積第二層導電材料 從而形成複數個感測電極’使得該等感測電極與該等驅動 電極在複數個交又點處交又且彼此偏移達該基板之厚度。 亦可由具有電極圖案之觸摸敏感面板定義本發明，該觸 ㈣感面板包含在第一方向上延伸且在第二方向上間：開 之複數個驅動電極，其中驅動電極間隔開小於1〇〇微米之 距離且具有小於或等於8毫米之間距。 驅動電極可間隔開90、8〇、70、60、5〇、4〇、3〇、別或 10微米之距離。驅動電極之間距可小於或等於5毫米。5 I39719.doc •13· 201008118 相同範圍之每一驅動電極可使用電阻器耦合至鄰近驅動 電極。典型電阻器值使用自幾ΚΩ至幾十ΚΩ之範圍。電阻 器可為離散電阻器、絲網印刷電阻性元件或使用與驅動電 極相同之材料形成之蜿蜒圖案。 驅動電極在電極圖案之外邊緣處之寬度可為其他驅動電 極之寬度之一半。 電極圖案可進一步包含複數個感測電極，其在第二方向 上延伸且在橫跨驅動電極之第一方向上間隔開。 感測電極可間隔開複數個隔離電極，其中在第一及第二 方向上具有與感測電極之寬度相同之範圍。隔離電極之間 的間隔或間隙約為幾十微米。 感測電極之寬度可實質上小於驅動電極之寬度。感測電 極之寬度通常在100微米至1000微米之範圍内。 根據本發明之另一態樣，提供二維位置感測器，其包含 驅動電極及感測電極之電極圖案，其中驅動電極及感測電 極可安置於基板之相對表面上。 根據本發明之另一態樣，提供二維位置感測器，其包含 驅動電極及感測電極之電極圖案，其中驅動電極及感測電 極可安置於兩個不同基板之表面上。 一維位置感測器可進一步包含一控制器，包含：驅動單 兀，其用於將驅動信號施加至驅動電極；以及感測單元， 其用於量測自各自感測電極中之每一者接收之感測信號， §亥等感測信號表示驅動電極與感測電極中之每一者之間的 驅動信號之電容耦合之程度。 139719.doc 14 201008118 控制器可進一步包含處理單元，其用於根據藉由施加驅 動信號至驅動電極而獲得之感測信號之分析來計算與敏感 區域之交互的位置。 處理單元可操作以藉由在自複數個感測電極中之每一者 所獲得之感測信號之間内插來確定第一方向上之位置。 處理單元可操作以在藉由使用各自驅動信號依序驅動複 數個驅動電極中之每一者所獲得之感測信號之間内插來確 定第二方向上之位置。

根據本發明之另一態樣，提供二維位置感測器，其包含 驅動電極之電極圖案，進一步包含在第二方向上延伸且在 橫跨驅動電極之第—方向上間隔之複數個感測電極·其中 驅動電極及感測電極安置於基板之相對表面上；二維感測 器進-步包含控制器，#包含：驅動單元，其用於將驅動 信號施加至驅動電極；纟中將驅動電極—起分組為驅動電 極之子組，使制動單元可操作以將㈣信號施加至驅動 電極之每一子組之最外驅動電 屯仪，以及感測早7G，其用於 量測自各自感測電極中之每一者接 兮考接收之感測信號，該等感 測信號表示驅動電極與感測電極 號之電容麵合之程度。 之間的驅動信 …發明之另一態樣’提供一種感 上之致動位置之方法，該感測^人 置琢心 在第-方向上延伸且在第=广:電極圖案’其包含 ^ # , 向上間隔之複數個驅動電 中驅動電極間隔開小於刚微米之距離且 j

毫米之間…數個感測電極，其在第：方U 139719.doc •15· 201008118 延伸且在橫跨驅動電極之第一方向上間隔；其中驅動電極 及感測電極安置在基板之相對表面上；該方法包含：將驅 動信號施加至驅動電極，量測自各自感測電極中之每—者 接收之感測k號’該等感測信號表示驅動電極與感測電極 中之每一者之間的驅動信號之電容耦合之程度；藉由在自 複數個感測電極中之每一者所獲得之感測信號之間内插來 確定第一方向上之位置；以及在藉由使用各自驅動信號依

序驅動複數個驅動電極中之每一者所獲得之感測信號之間 内插來確定第二方向上之位置。 或者，可由二維觸控螢幕來定義本發明，二維觸控螢肩 包含：基板；在基板之第-表面上在第—方向上延伸之名 數個受驅動祕；在基板之與I板第-表面相對之第二名 面上在垂直於第一方向之第二方向上延伸的複數個” 極；其中複數個受驅動電極大體上填充例如基板之第一肩 面之區域。 〇 二維觸控螢幕通常用作顯示螢幕上之上覆層。受聪動電 極之區域填充設計導致幾乎不可見之電極圖案。區域填充 設計亦提供自下伏LCD楛4日+甘凡 ’ S其他雜訊源耗合之雜訊之部 勿农減。 一維觸控螢幕可進一步台人& 3又驅動電極之子組，苴包含 兩個最外受驅動電極及兩個 匕3 7G # i* Λ A, 5兩個以上使用複數個電阻性 儿件連接在一起之令間受 ..β 動電極°此減少觸控螢暮愈批 制曰曰片之間的互連佈線。 ’、控 兩個最外受驅動電極之寶 可為其他受驅動電極之寬度 1397I9.doc •16· 201008118 之半，從而改良所量測到之電容之總線性度。

γ電極之寬度可大體上小於受驅動電極之寬度，使得Y 電極對於人眼並不容易可見且較窄電極提供較好之抗雜訊 性。 複數個受驅動電極中之每—者之間的間隔可小於刚微 米以使圖案對於人眼大體上不可見。 驅動電極與γ電極之間距可為8毫米或更小以達成良好之 _ 固有線性度且匹配典型手指觸摸之大小。 該等Y電極中之每-者之間的區域可填充有隔離導電材 料，使得可能製造窄的γ電極而仍具有對於人眼大體上不 可見之圖案，且可減小對來自觸摸之耦合雜訊之易受性。 二維觸控螢幕之γ電極可進一步包含在第一方向上行進 之複數個等距女置之父又部件。此可達成均勻之場圖案， 其在觸控螢幕之所有區上為對稱的，從而得到良好之線性 度。此等交叉部件有效率作用以將電場擴展進一步超過初 . 級丫電極從而與可使電場逐漸轉化之區重疊。 根據本發明之另一態樣，提供一種確定鄰近二維觸控螢 幕之觸摸位置之方法，該二維觸控螢幕包含：基板；在基 板之第一表面上在第一方向上延伸之複數個受驅動電極； 在基板之與基板之第一表面相對之第二表面上在垂直於第 一方向之第二方向上延伸的複數個γ電極；其中複數個受 驅動電極大體上填充基板之第一表面之區域；該方法包含 以下步驟：將電位施加至複數個受驅動電極中之每一者同 時將其他受驅動電極保持在零電位；量測在受驅動電極與 139719.doc •17· 201008118 Y電極之間形成之每—交又 Υ雷搞外幻電谷’在受驅動電極與 '之每一父又點處產生量測值；以及基於所 產生之量測值來計算觸摸位置。 ； 【實施方式】 現以舉 為更好地理解本發明且展示可如何實現本發明 例方式參看附圖。 本文描述用於電容觸摸螢幕或2奶感測器之二電 構造。 耳 圖1A及請為用於電容觸摸營幕或就了感測器之二電 極層構造的側視圖及透視圖之示意圖。層⑻可大體上由 任何導電材料製成，且該層可經配置以在任何隔離基板 1〇2(例如，玻璃、PET、FR4等）之兩側上彼此相對。基板 103之厚度並非關鍵。較薄之基板導致層之間的較高電容 耦合，在控制晶片中必須減輕該電容耦合。較厚之基板減 少層與層之耦合，且出於此原因大體上更有利（因為所量 測之電容之變化為層與層之電容的較大分數，因此改良信 號雜訊比）。典型之基板厚度範圍為自數十至數百微米。 此外’將瞭解’介電層或隔離層可安置成上覆於層2上之 二電極層構造，以防止鄰近於2DCT感測器之物體與層之 表面接觸。此隔離層可為玻璃或塑膠層。 圖1C展示根據本發明之另一實施例圖1A中所展示之用 於電容觸摸螢幕或2DCT感測器之二電極層構造的替代配 置之側視圖。在圖1C中，層1〇1安置於隔離基板102之相同 表面上’由隔離層108分離。額外介電或隔離層104安置於 139719.doc 201008118 電極層上，以防止鄰近於2DCT感測器之物體與層表面接 觸。 圖1D展示根據本發明之另一實施例圖1 a中所展示之用 於電容觸摸螢幕或2DCT感測器之二電極層構造的替代配 置之側視圖。在圖10中，層1〇1安置於隔離基板1〇2之相同 表面上’由隔離層1〇8分離。然而，電極層1〇1安置於隔離 基板的距觸摸表面106最遠之表面上。顯示面板100亦（以 陰影線）展示為配置於基板102下方，其承載電極層1〇1。 將理解’顯不面板與觸摸感測器之組合形成觸摸螢幕。顯 示面板亦可配合至如上文圖1C中所展示之配置。 圖1E展示根據本發明之另一實施例圖ία中所展示之用 於電容觸摸螢幕或2DCT感測器之二電極層構造的替代配 置之側視圖。在圖1E中’層1〇1中之每一者安置於兩個不 同隔離基板102之表面上。使兩個隔離基板合在一起，使 得兩個電極層101與觸摸螢幕1〇6分離，且由隔離基板中之 一者分離。顯示面板亦可配合至如圖1E中所展示之配置。 圖2A展示根據本發明之一實施例具有電阻性元件之驅動 電極之電極圖案。層1為距觸摸表面最遠之層。傳輸電極 之陣列位於層1上，如圖2A中所展示。電極201經配置成沿 第一軸202或第一方向行進之一系列實心條。條203之子組 連接至控制晶片’使得其可被驅動為上文所描述之傳輸_ 接收配置中之傳輸器。受驅動條203包括最外之條及隨後 之在剩餘受驅動條之間的均勻間隙204。使用鏈210中之電 阻性元件206來連接中間條205，鏈之末端連接至兩個鄰近 139719.doc •19· 201008118 之受驅動203條。受驅動條203將被稱作受驅動X條，且電 阻性連接之條205將被稱作電阻性X條。 圖2B、2C及2D展示形成電阻性元件206之三種不同方 式。即，電阻性元件206可藉由在觸摸螢幕之邊緣處以 「蜿蜒」圖案207使用電極材料自身之固有電阻而形成（見 圖2B)，或可為在邊緣處之絲網印製電阻性材料2〇8(見圖 2C)，或可為圖案之邊緣處（見圖2D)或單獨電路上之實體 離散電阻器209。後一選項大體上增加互連連線，但在某 些設計中可為有利的。 電阻性鏈210用於充當傳統之分壓器，使得傳輸信號之 幅值在一個受驅動X條與鄰近之受驅動X條之間漸進地衰 減。如此描述之該組受驅動及電阻性條將被稱作「區段」 211。藉由使用此鏈’若稱使用具有峰間電壓v 3〇7的相對 於0 V 306之脈衝鏈305驅動受驅動X條#1 303，且受驅動X 條#2 304被驅動至〇 V ’則此兩者之間的電阻性X條將成比 例地衰減。 圖3展示圖2B中所展示之電極圖案之一部分，在該實例 中，若存在2個電阻性X條205，且電阻分壓器鏈21〇由等值 元件R 308構造’則電阻性乂條#丨301將具有〇 66666 v之峰 間電壓’且電阻性X條#2 302將具有0.33333 V之峰間電 壓。此具有漸進地減弱自此等電阻性電極發射之電場之效 果，且因此形成用於受驅動X條之間的區段内之電容改變 之内插效果。因此，當在區段内移動時電容改變之線性度 得以改良。在無電阻性X條之情況下進行操作係可能的， I39719.doc -20- 201008118 仁線〖生度較差’因為電場以較強之非線性方式隨著距離而 衰退。藉由引入均勻隔開之電阻性發射器（其以作為相關 聯之觉驅動X條之線性分割之幅值進行發射），該場趨於 「填充」並形成對線性系統之較佳近似。 在上文描述中，層1為傳輸電極（其亦可被稱作驅動電 極）之圖案。層1之電極圖案亦可被稱作χ電極。驅動電極 包括党驅動X條203及中間之X條2〇5或電阻性χ條。此外， 文驅動或驅動電極被界定為由使用鏈21〇中之電阻性元件 206而連接之最外受驅動χ條2〇3及中間之χ條或電阻性χ條 205組成。最外χ條被稱作受驅動χ條2〇3。然而，應理 解，所有X條可為受驅動χ條，而不使用電阻性元件。 典型之電阻性元件206具有範圍自數尺卩高達較高之數十 ΚΩ之電阻值。較低之值需要來自控制晶片之更多電流（且 因此，更夕忐量）而進行驅動，但允許較快速之電容量 測，因為其具有較低之時間常數且因此可更快速地充電及 放電。較咼之值需要較少之電流（且因此，較少能量）進行 驅動，但具有較高之時間常數，且因此必須較緩慢地充電 及放電。較大之值亦有助於使互連連線中之任何電阻積累 向來自X條之所發射之場強度貢獻較小之電壓降，且因此 有利於更有效之系統。出於此原因，通常較高之值係較佳 的。

包括電阻性X條之另一重要原因在於其使得該區段可縮 放’即，藉由添加更多之電阻性χ條，可使該區段更大。 此係以空間解析度為代價；區段使用相同之兩個受驅動X 139719.doc -21 · 201008118 條，且因此所量測之解析度必須基本上相同，但區段現散 布在較大之區上，且因此在空間上，解析度降級。使區段 可縮放意謂需要較少之受驅動又條，且因此需要較少的對 控制晶片之連接。藉由平衡空間解析度與連接成本/複雜 性之間的折衷，可針對每一設計找到最佳解決方案。 •ta體上層中之條可被視為大體上係區域填充的；幾乎 所有表面區域皆被電極布滿。可使條2〇5之間的間隙任意 小，且實際上自可見度觀點而言，越小越好◊使間隙大於 大約100 μιη係不理想的，因為此導致間隙對於人眼之增加 的可見度，且重要目標常常為嘗試並製成不可見的觸摸螢 幕。較大的間隙亦趨於增加層2中之電極之間隙附近的顯 著邊緣電場之可能性，其將導致惡化非線性度。數十微米 之間隙較常見，因為其幾乎不可見，且可容易大規模製 造’例如20微米與50微米之間的間隙。 圖4展示根據本發明之一實施例之驅動電極的電極圖案 之一部分。參看圖4，亦需使用一種間隙，其中在受驅動χ 條402與電阻性X條403之間具有較小之上/下波形圖案 401 ’因為當穿過層2觀看時，此有助於掩飾間隙，且具有 由基板厚度引起之視差之添加效應。當以此方式觀看時， 各種圖案可用於幫助掩飾間隙，例如可使用正弦波、三角 形波或方波。頻率及幅值經選擇以當穿過層2中之複雜但 規則之圖案觀看時有助於分裂原本較長之線性間隙。必須 使幅值最小化以避免所報告之觸摸座標中之誤差。 圖5Α展示圖2Α中所展示之電極圖案之一部分。 139719.doc •22· 201008118 圖5B展示典型之指尖。 電極條（兩種類型皆如此）通常經設計以使得其具有大約 8毫米或更小之基本間距，如圖5A中所展示，較佳為$毫 米。已認識到，如圖5B中所展示，典型之手指觸摸5〇1產 生直徑為大約8毫米至10毫米之大體上圓形區5〇2(圖沾中 以陰影說明），且因此使電極間距與觸摸大小匹配最佳化 觸摸之内插效果。使電極之間距大於8毫米可開始導致回 應之明顯非線性度，因為内插遠不夠理想。本質上藉由

使電極條過分寬，當觸摸手指垂直於條移動時穴汾％难 於在手指開始與下一電極交互時在任意顯著程度上使一個 電極「飽和」。當間距經最佳化時，手指將引起對一個條 之穩定減少的影響，同時已開始在相鄰之條上產生良好平 衡之增加，其中峰值影響在空間上相當不同，即穩定增加 後緊接有穩定減少，而自增加至減少（反之亦然）無可感知 之轉變距離。 圖6展示根據本發明之一實施例之驅動電極之電極圖 案。參看圖6,使層i之外邊緣處之受驅動父條6〇1為所有其 他條602之寬度之一半。總體設計本質上為相等的串接之 區段603，且層内部上之受驅動χ條亦為一半寬度，但以其 —半寬度之外條對接相鄰之區段，因此圖案内部之受驅動 χ條看似為整個寬度。圖6以虛線展示内部條6〇4之虛擬分 割；實際上’當然，條604為單件。在其外部兩個邊緣^ 具有一半寬度之條之圖案改良總體線性度；若圖案係無限 的，則在此點上，線性度將係完美的，但當然，圖案肯定< 1397l9.doc -23· 201008118 有末端，且因此在邊緣處存在自然之非線性度。 圖7Α展示根據本發明之—實施例之感測電極的電極圖 案。層2為最接近觸摸表面之層。參看呈其最簡單之形式 之圖7Α，層2上之電極為沿與用於層丨中之第一轴（本文中 稱作第二方向）標稱成9〇度之第二軸行進之均句隔開之一 系列窄線。亦即’層i或驅動電極橫跨層2或感測電極。層 2上之電極被稱作感測電極、γ電極、γ線或接收電極。其 經配置以直接並完全平放在由下方之χ條佔據之區域7〇3 上。Υ線之間的間隔具有與Χ條之間隔對線性度之影響類 似的影響。Α意謂γ線需被隔開8毫米或更小之間距7〇4， 出於最佳固有線性度起見，較佳為5毫米。以與具有其一 半寬度之外部X條之層1類似的方式，自層2圖案之邊緣至 第一線之間隙為此間距的一半7〇5，以改良線性度。γ線之 寬度706較為重要。其需足夠窄以使得它們不會被人眼容 易看見，但足夠寬以使得它們具有足夠低以與電容量測兼 谷之電阻（在其「遠端」處）。由於抗擾度亦受到關注，所 以較乍亦較佳，因為γ線之表面積直接影響手指觸摸可將 多少電雜訊耦合至Υ線中。具有較窄之γ線亦意謂使χ層與 γ層之間的電容耦合最小化，如先前所提及，此有助於使 k號雜訊比最大化。 圖7B展示根據本發明之一實施例之觸摸感測器1〇。圖中 所展示之感測器10組合來自圖2A及圖7A之電極圖案。感 測器10包含承載電極圖案30之基板1〇2，其界定感測器及 控制器20之敏感區域或感測區^控制器2〇藉由一系列電連 139719.doc -24- 201008118 接（其將在下文描述）耦合至電極圖案内之電極。電極圖案 30由位於基板1〇2之相對側上之層1電極及層2電極組成， 如圖1B中所展示。 參看圖7Β，控制器20提供以下功能性：用於將驅動信號 供應至電極圖案30之若干部分之驅動單元12、用於感測來 自電極圖案30之其他部分之信號的感測單元14，以及用於 基於針對施加至電極圖案之不同部分之驅動信號而觀察到 的不同感測信號來計算位置之處理單元丨6。控制器20因此 控制驅動及感測單元之操作，以及在處理單元丨6中對來自 感測單元I4之回應之處理，以便判定鄰近於感測器1〇之物 體（例如，手指或尖筆）之位置。圖7B中將驅動單元12、感 測單元14及處理單元1 6示意性地展示為控制器内之單獨元 件。然而，一般而言，將藉由單個積體電路晶片（例如， 經合適程式化之通用微處理器、或場可程式化閘陣列，或 特殊應用積體電路）（尤其呈微控制器之格式）提供所有此等 元件之功能性。 在圖中，提供許多驅動電極60,其由在上文所描述且在 圖2A中展示之父方向上延伸之縱向條表示。在基板ι〇2之相 對表面上，提供如圖7A中所展示且在上文所描述之形成電 極層2之許多感測電極62，其在y方向上橫跨層1之驅動電 極60 〇 接著感測電極經由連接或軌道76連接至感測單元14，且 驅動電極經由連接或執道72連接至驅動單元12。在圖冗中 示意性地展示對驅動電極及感測電極之連接。然而，將瞭 139719.doc •25· 201008118 解’可使用用於路由連接或軌道之其他技術。可將所有軌 道路由至基板102之外圍處之單個連接器區塊以用於連接 至控制器20。 以下描述圖7Β中所展示之感測器1〇之操作。如可見，對 於Υ線在其寬度方面存在衝突之需求。最強烈之需求趨於 使Υ線之電阻最小化以確保處於可接受之總體量測時間内 之成功電容量測。此導致較寬之電極，通常在1〇〇 ^爪至 1000 μιη之區間内。當電極之可見度不成問題時或當實際 上可將電極製作為不可見時（例如，在ΡΕΤ上指數匹配之 ΙΤΟ)，則相當容易地適應全部折衷，且寬度增加係簡單的 選擇。但當可見度成為問題且用於製造電極之方法不能使 得充分不可見時（例如’在玻璃上非指數匹配之ΙΤ〇)，則 必須找到某一替代配置。在此情況下，可使用稱為填充之 方法’如現在進行描述及說明。 圖8Α展示具有填充電極之圖7Α中所展示之電極圖案之 一部分。此方法使用隔離之正方形導體（例如，Ιτ〇)8〇2填 充所有「未使用」801之空間，該正方形導體8〇2與其相鄰 者相隔間隙803，該間隙803足夠小以實際上不可見，且足 夠小以引起顯著之正方形之間的電容。在設計隔離之元件 或島狀物過程中之另一重要因素為使得它們在每一轴中具 有與Υ線之寬度805相同之大小804 »以此方式，總體圖案 之均勻性係最佳的，且唯一的不規則性為γ線之長度方 面。此圖案對於人眼實質上不可見。可使相鄰正方形之間 的間隙以及正方形與相鄰γ線之間的間隙任意小，通常在 139719.doc -26- 201008118 數十μΐη之區間内’如此它們幾乎不可見，且可容易大規 模生產》在製造期間與感測電極同時且使用相同之製程步 驟產生填充，因此它們為由與感測電極相同之材料製成， 且具有與感測電極相同之厚度及電特性。此係便利的，但 並非係實質的。原則上可單獨地實行填充。 - 隔離之正方形802用以遮掩總體圖案，但其亦充當電容 ' Θ插器（稱微類似於層1中所使用之電阻性内插器）。如此形 成之電容内插器僅具有最小地影響Υ線與下伏X條之間的 邊緣場之效果《此較為重要，因為該場必須自γ線之邊緣 充分向下散開至X條，以允許對Υ線之至少一半間距之實 質性觸摸影f。只要正方形之間的電容實質上高於（至少 兩倍於）正方形向下至X條之電容，則便為如此情況。其原 因在於，在此等條件下，與電場被向下分流至χ層相比， 電場趨於更容易地在正方形之間傳播。因此，與具有填充 之設計相比，不具有填充之設計之場分布足夠類似，其保 Φ 留線性度。若增加正方形之間的間隙，則線性度降低，因 為該場趨於經由正方形之第一耦合離開γ線向下傳遞至χ 條’且因此未遠離γ線進行傳播。 圖8B說明實例填充電極之間以及實例填充電極與實例χ 電極之間的此等電容路徑。使用標稱電容器8〇6展示自正 方形808至正方形808之電容，且使用標稱電容器8〇7展示 自正方形808中之一者向下至鄰近之X條809之電容。 應注意，在此設計中實際上不需要填充，但其可用於使 圖案可見度最小化，而不破壞輸出之線性度。 139719.doc -27· 201008118 在操作中，傳輸電極或驅動電極經定序以使得一次僅一 個受媒動X條203始終作用中，所有其他條被驅動至零電 位。因此，所發射之場一次僅自一個區段輻射。此輻射之 場局部耦合至所討論之區段上方之所有Y線7〇1中。控制晶 片接著針對此區段中之X電極與γ電極之間所形成之「交 又點」或「相交點」中之每一者進行電容量測。每一 χγ 交又點亦被稱為節點。按照序列，每一受驅動χ條被啟 動，使所有其他條保持在零電位。以此方式，循序地掃描 每一區段。一旦已完成所有區段，將已量測總共ΝχΜ個節 點’其中Ν為受驅動χ條之數目，且μ為γ線之數目。應強 調，節點量測全部彼此獨立，從而使得可同時偵測若干觸 摸位置。掃描ΧΥ陣列之方式中之另一重要點在於，因為 在任一次僅一個區段係作用中的，其他區段被驅動至零電 位，因此，僅該作用中區段中之觸摸可影響該區段中之測 得之節點電容（至少至第一近似值）。此意謂極大地使被稱 為「手陰影（hand-shadow)」之效應最小化。手陰影為當使 用者使用手指觸摸時由手掌、拇指、手腕等至觸摸螢幕之 靠近位置而引起之效應。 圖9展示當使用者使用手指觸摸時由手掌、拇指、手腕 等至觸摸螢幕之靠近位置而引起之手陰影。電容量測之性 質意謂，電場趨於自裝置之表面輻射或投射，且因此甚至 可受到不與表面直接接觸之物體之影響。此影響將通常足 以扭曲所報告之觸摸位置，因為手指之電容讀取以及由 「手陰影」引起之讀取之組合將輕微地破壞由控制晶片報 139719.doc -28 - 201008118 告之所計算座標。藉由一次僅啟動一個區段，徹底減少此 通常造成問題之效應。 在掃描整個觸摸螢幕之後，產生NxM個節點之量測，在 兩個轴上計算一或多個物體之觸摸位置係簡單的任務，如 2009年1月15日公開為贾〇 2〇〇9/〇〇77〇4 [7]之美國專利申請 案60/949,376中所描述，其使用以下組合：發現每一觸摸 ' 之近似中心處之節點的邏輯處理，以及在所偵測之每—觸 摸周圍之相對信號強度之標準數學質心計算。使用觸摸之 中心節點信號以及至沿第一軸之每一側之緊鄰之節點信號 來解析沿該第-抽之觸摸位置。同樣，使用中心節點以及 沿第二軸之緊鄰之節點信號來解析該第二軸中之位置。 使整個層1幾乎完全被發射型χ電極覆蓋或布滿之重要設 十優點在於，因為此等電極實際上不受寄生之電容負載 (它們為相對較低之阻抗驅動器，甚至電阻性耦合之χ條仍 僅具有數十ΚΩ之DC電阻，1因此▼非常迅速地充電及放 • 電任何適度之寄生效應）之改變之干擾，所以層1之後方（非 觸摸側）與附近之接地負載之間的距離上之任何改變將不 會改變節點之所測得電容。因此，觸摸螢幕僅在-側（層2) '、觸摸敏感的。虽使用略具柔性之前面板（其可相對於放 置在觸摸榮幕下方之LCDf曲）時，此具有較大益處。由 基=材料固定層i與層2之間的分隔，且因此此兩者之間的 ” 口疋即使在觸摸期間使基板彎曲從而致使層1之後 方在其環境條件下經歷一改變時亦為如此。 使用布滿型X設計之進一步優點在於，為存在於層i後之 139719.doc •29· 201008118 所輻射發射提供固有量之雜訊衰減β此在LCD模組中較常 見，該LCD模組趨於具有在其外層上存在之較大幅值驅動 仏號。此等驅動波形將一般耦合至γ線，且干擾相關聯之 節點之瞬間報告的電容。然而，因為γ線被布滿之X層有 效率屏蔽，所以使雜訊耦合至γ線之唯一剩餘機制係電容 性地經由X層本身。如已描述，又條具有合理低之電阻， 且因此僅可藉由以與雜訊耦合之阻抗對χ條之阻抗之比率 成比例地干擾雜訊波形來干擾又條。因此，以此比率衰減 向刖耦合至Y線之雜訊之量。雜訊波形至χ條之耦合純粹魯 為電令性的，且因此減少此耦合電容有助於更多地衰減干 擾。此可藉由在LCD與層1之背部之間配置空氣間隙，或 藉由使用透明介電隔片層來代替空氣間隙而實現，該透明 介電隔片層將產生較高之耦合電容’但具有機械上穩固之 優點。在傳統之電容觸摸勞幕中，常必須使用&下方之 ，個額外「屏蔽」㊆來減輕此LCD雜訊。常將此層驅動至 令電位’或使用電容獲取波形之傳真或複本來有效地驅動 此層’該電容獲取波形之傳真用以將雜訊與電容節點隔Ο 離此具有以下缺點：添加成本及複雜性，惡化光學性 質且亦趨於衰減觸撰期間電容之改變之大小（從而導致 較低之解析度及較差之信號雜訊比）。本文中所描述之布· 滿型X設計將常產生耗合雜訊之充分固有衰減而使得不需 要額外層’從而提供實質性之商業優點。 十之另一優點在於，與觸摸物體之大小相比，可使 y線較窄。具體而言’γ線可具有觸摸物體之四分之—或 I39719.doc -30- 201008118 小於觸摸物體之大小或等效於χ電極之間距的寬度。舉例 而言，0.5毫米之Y線寬度比典型手指觸摸之寬度窄16倍。 此暗示與可用於與觸摸手指交互之表面區域有關。較窄的 Y線具有非常小之表面區域來電容性地耦合至觸摸物體； 在該實例中，耦合區域為大約4平方毫米，與大約5〇平方 毫米之總之「圓形」觸摸區域形成對比。在耦合至觸摸之 此較小區域之情況下，來自手指的注入至γ線中之雜訊之 量被最小化’因馳合之電容較小。此對觸摸物體與使用 觸摸螢幕之裝置之間的任何差分雜訊具有衰減作用。此 外:藉由形成較窄之Υ線，減小電阻。減小γ線之電阻減 少獲取時間並減少功率耗散。 總之’所描述之觸摸螢幕之優點為： 1. 僅需兩個層來用於構造，從而得到：⑴改良之光學透 射（π)較薄之總體構造（iii)較低之成本。 2. 用於層1上之電極之區域填充設計得到：⑴當使用ιτ〇 時幾乎不可見之電極圖案（ii)將層2上之γ線與層i下方 之電谷效應隔離（iii)部分衰減自下伏乙(：1)模組或其他 雜訊源耦合之雜訊。 3. 具有任選區域填充之隔離式正方形之層2上之窄γ線得 到：⑴當使用ITO時幾乎不可見之電極圖案（ii)減少電 極區域減少對來自觸摸之耦合雜訊之易受性。 在某些設計中可能需使橫跨軸丨（在圖7A中標記為第一 軸）之Y線之數目最小化。此通常導致較低成本之控制晶片 並簡化電極之互連。在所描述之^線設計之情況下，線之 139719.doc • 31 · 201008118 間的基本間距需為8毫米或低於8毫米以達成良好之線性 度°將線進一步隔開迅速破壞軸丨上之線性度。為使γ線具 有更大之「延伸」，存在可對層2設計作出之若干改動。 圖10展示根據第—選擇之具有填充 Φ 電極之圖7A中所示電 極圖案的一部分。圖10所示之第-選擇為使用先前描述之 電令内插器技術’其中正方形間間隙i 〇〇 i經減小以允許電 場進步傳播遠離Y線且因此允許丫線丨003之間的較大間 距1002。此技術可能要求正方形之間對正方形與x條之間 的比率必須經謹慎調諧以達成最佳線性度。 ❹ 圖11展示根據第二選擇且更靈活選擇之感測電極之電極 配置的一部分’其修改γ線1101設計以添加-系列十字狀 部件1102 ’該等十字狀部件沿第一轴1103行進且均等地安 置1104 ’以便圍繞¥線位於中心。十字狀部件在兩個方向 上橫，至下-丫線11()5之間隙的約1/2至3/4。每—連續Y線上 =十子狀部件㈣i置以使得其與相鄰¥線i咖上之彼等十 :狀部件重#，其中重㈣分之間的間隙1107經選擇為數 化，且防止沿重W之㈣形成任 部件隔開-距=°以8毫米或更小之間距沿γ線將十字狀 伏X條^㈣且理想上’其被隔開鮮放成與下 幕之所有關係。此確保場圖案在觸 字狀部件右：對稱’從而得到良好之線性度。十 —Y區至下 線，且重:起作用以將電場進—步擴散超過原始Υ 重疊區有助於以線性之方式逐漸轉化 一 γ區之場。 139719.doc -32- 201008118 圖2A、7A、73及丨丨中所展示之本發明之實施例可進一 步包含分別對驅動電極及感測電極或傳輸電極以及γ線之 兩個範圍之連接。亦即，在驅動電極及感測電極之每一者 之兩個末端處作出連接。此可增加電場沿驅動電極之線性 度’且改良布滿型電極設計之屏蔽。 本發明之實施例亦可適用於非顯示器應用，例如，膝上 型電胳上之觸摸塾’或家用電器上之控制面板。 圖12展示包含根據本發明之一實施例之電極圖案之感測 器80 »出於簡明起見，圖中所展示之電極圖案不包括任何 電路。然而，應瞭解，如上文針對圖76之實施例所描述， 亦可使用驅動及感測電路。該圖展示基板82之相對側上之 電極圖案（自上方觀看以展示電極圖案之相對位置）。 電極圖案包含兩個上文描述的被稱作層丨或傳輸電極之 類型之環形電極。傳輸電極亦可被稱作驅動電極。圖中所 展示之驅動電極84實際上為圖2A中所展示之傳輸電極，且 已被成弧形捲繞以形成完整的或幾乎完整的環或環面，如 可由（例如）滾輪感測器使用。連接至驅動電極84中之每一 者的係一連接或軌道9〇,用以自適當之驅動單元（未圖示） 提供驅動信號。可使用上文所描述之驅動單元。該電極圖 案進一步包含許多上文被稱作層2電極86之感測電極，其 自中心點徑向延伸。層2電極亦可被稱作感測電極或接收 電極。感測電極86呈圖丨！中所展示且在上文所描述之形 式感測電極經由連接及轨道（未圖示）而連接至感測單元 (未圖示）。感測器8〇之操作類似於上文所描述之操作。然 139719.doc -33- 201008118 而，來自連接至驅動單元及感測單元之處理單元（未圖示） 之讀出將不同。處理單元之輸出將提供鄰近於感測器8〇之 物艘的極座標。圖12所示之感測器80可用於以下應用：其 中通常组合地使用兩個圓形控制件，例如高保真放大器上 之低音及高音控制件或左/右以及前/後淡入淡出控制。將 瞭解，可在圖中所展示之感測器8〇中實施其他環形形狀之 驅動電極。因此可將此實施例概括為遵循極座標網，其中 兩種電極類型徑向並成弧形地延伸，與遵循直角座標網之 其他實施例形成對比，其中兩種電極類型沿χ軸及y軸延 伸0 在圖12設計之修改中，弧形路徑可在較小之角度（例如 四分之一或二分之一之圓，而不為整個圓，或另一角範 圍）上延伸。 圖13為根據本發明之一實施例之位置感測器1〇之正視 圖。圖7B中使用之相同參考標號在適當處參考圖13中所示 之感測器10而使用。圖13所示之位置感測器在布局及操作 方面類似於圖7B所示之感測器。然而，圖中所示之位置感 測器具有替代之電極配置。圖中所示之驅動及感測電極由 薄導線或導線網格而非圖7B所示之連續電極材料層組成。 驅動電極60由矩形周邊組成以界定驅動電極之形狀，其具 有一系列橫跨矩形周邊之對角線。對角線通常與在X方向 上延伸之轴成一度角（較佳大約為45± i 5度）配置。每一驅 動電極之對角線及矩形周邊經電連接且經由驅動通道72連 接至驅動單元12。該等導線或網格係自由例如金屬導線之 139719.doc •34- 201008118 南度導電材料製造，其中該金屬較佳為銅，但亦可為金、 銀或另一高度導電性金屬。以類似方式使用遵循圖7B所示 之感測電極圖案之周邊的薄金屬迹線來製造感測電極。感 測電極62與驅動電極60相比相對較窄，因此無需使用對角 線填充。然而，在感測電極網格結構内添加某些額外導 線’如圖13中由線64所示，該等線64橋接於每一電極中之 外圍導線之間。此等橋接導線添加圖案中之冗餘，使得若

在一位置處之外圍導線中存在缺陷，則電流具有沿電極之 替代路徑。缺陷意謂斷裂、局部變窄或引起沿導線之局部 導電性之急劇減小之其他特徵。此等缺陷可例如由於電極 圖案化製程之誤差而發生。舉例而言，若在用於對導線進 行圖案化之光學遮罩中存在缺陷或若在處理期間在導線之 表面上存在碎屬，則此等缺陷可發生。 將瞭解，在高度導電之導線或迹線之複數個互連細線外 形成每一電極之「網格」或「細絲（fiUigrane)」方法可用 於層U布滿X驅動）、層2 (感測）或兩者。圖丨3實施例使用網 格用於兩個層。然而，對於顯示器應用或其中不可見性較 重要之其他應用而言尤其較佳之組合為：層1以非網格、 即具有小的不可見間隙之「固體」電極（例如由ιτ〇)製 成，且層2以具有足夠小而同樣不可見之線寬度之網格電 極（例如銅）製成。 用於圖11及圖12 重疊之分支。 亦將理解’圖13之實施例之網格方法可 中說明種類之設計中，其中感測電極具有 參考文獻 139719.doc -35· 201008118 1. US 6,452,514 2. US 7,148,704 3. US 5,730,165 4. WO 2009/027629 5. EP 1821175 6. WO 2009/016382 7. WO 2009/007704 8. US 20070062739 A1 【圖式簡單說明】 圖1A展示根據本發明之一實施例之二電極層電容觸摸螢 幕的側視圖； 圖1Β展示根據本發明之一實施例之二電極層電容觸摸螢 幕的透視圖， 圖1C展示根據本發明之另一實施例之二電極層電容觸摸 螢幕的側視圖； 圖1D展示根據本發明之另一實施例之二電極層電容觸摸 螢幕的側視圖； 圖1Ε展示根據本發明之一實施例之二電極層電容觸摸螢 幕的側視圖， 圖2Α展示根據本發明之一實施例之具有電阻性元件的驅 動電極之電極圖案； 圖2 Β展不具有電極材料之婉誕圖案之圖2 Α所不的電極 圖案之一部分； 圖2C展示具有絲網印製電阻器之圖2A所示之電極圖案 139719.doc -36- 201008118 之一部分； 圖2D展示具有離散電阻器之圖2A所示之電極圖案之一 部分； 圖3展示圖2B所示之電極圖案之一部分； 圖4展示根據本發明之一實施例之驅動電極的電極圖案 之一部分； 圖5A展示圖2A所示之電極圖案之一部分； 圖5B展示典型指尖； 圖6展示根據本發明之一實施例的驅動電極之電極圖 案； 圖7 A展示根據本發明之一實施例之感測電極的電極圖 案； 圖7B展示根據本發明之一實施例之驅動單元及感測單元 經由通道連接至控制器的二電極層電容觸摸螢幕； 圖8A以平面圖示意性地展示具有填充電極的圖7a所示 之電極圖案之一部分； 圖8B為說明填充電極與χ電極之間的電容路徑之貫穿圖 8A之部分之橫截面； 圖9展示在使用者用手指觸摸時由手掌、拇指、手腕等 至觸摸螢幕之靠近位置而引起之手陰影； 圖1〇展示具有充填電極之圖7A所示之電極圖案之—部 分； 圖11展示感測電極之電極配置之一部分； 圖12展不根據本發明之另一實施例之二電極層電容觸控 139719.doc -37- 201008118 螢幕；以及 圖13展示根據本發明之實施例之其中驅動單元及感測單 元經由通道連接至控制器之二電極層電容觸控螢幕。 【主要元件符號說明】 10 感測器 12 驅動單元 14 感測單元 16 處理單元 20 控制器 30 電極圖案 40 基板 42 絕緣介電層 60 驅動電極 62 感測電極 64 脊 66 分支 68 虛線區 70 前側 72 連接或軌道 74 橋接電阻器 76 連接或軌道 80 感測器 81 絕緣層 82 基板 139719.doc -38- 201008118 84 驅動電極 86 感測電極 90 連接/軌道 100 顯示面板 101 層 • 102 基板 103 基板 104 隔離層 • 106 觸摸表面 108 隔離層 201 電極 202 第一軸 203 受驅動條 204 間隙 205 中間條 i 206 電阻性元件 207 「婉蜒」圖案 208 絲網印製電阻性材料 ' 209 實體離散電阻器 * 210 電阻性鏈 211 「區段」 301 電阻性X條#1 303 受驅動X條#1 304 受驅動X條#2 139719.doc -39- 201008118 305 脈衝鏈 306 ον 307 峰間電壓V 308 等值元件R 401 上/下波形圖案 402 受驅動X條 403 電阻性X條 501 手指觸摸 502 大體上圓形區 601 受驅動X條 602 所有其他條 603 串接之區段 604 内部條 701 Υ線 703 X條佔據之區域 704 間距 705 間距的一半 706 Υ線之寬度 801 「未使用」之空 802 正方形導體 803 間隙 804 相同之大小 805 Υ線之寬度 806 標稱電容器 139719.doc -40- 201008118 807 標稱電容器 808 正方形 809 X條 1001 間隙 1002 間距 1003 Y線 1101 Y線 1102 十字狀部件 • 1103 第一軸 1104 均等地安置 1105 下一 Y線 1106 相鄰Y線 1107 重疊部分之間的間隙 1108 距離 139719.doc -41 -

Claims (1)

1. 201008118 七、申請專利範圍： 1· 一種包含一觸摸敏感面板之電容性觸摸感測器，該觸摸 敏感面板具有在一第一層中配置在一基板之一側上之複 數個驅動電極及在一第二層中配置在該基板之另一側上 之複數個感測電極’使得該等感測電極與該等驅動電極 在複數個交叉點處交叉且彼此偏移達該基板之厚度，其 中該等驅動電極大體上完全覆蓋該第一層，其中該等驅 動電極中之個別驅動電極與相鄰驅動電極由小間隙分 馨 離。 2 ·如請求項1之電容性觸摸感測器，其中該等驅動電極具 有與設計該感測器所針對之觸摸物體之觸摸大小相當尺 寸的一間距。 3.如請求項2之電容性觸摸感測器，其中設計該感測器所 針對之該觸摸物體為一手指，且該間距為大約8毫米或 更小》 謇 4.如請求項1之電容性觸摸感測器，其中該等小間隙經定 尺寸為充分小而不可見或幾乎不可見。 5.如請求項1之電容性觸摸感測器，其中驅動電極之間的 • 該等小間隙小於大約100微米。 - 6·如請求項1之電容性觸摸感測器，其中該等感測電極與 該觸摸物體之該大小相比較窄。 7.如請求項2之電容性觸摸感測器，其中該等感測電極具 有該等驅動電極之該間距之四分之一或小於該等驅動電 極之該間距的一線寬度。 139719.doc 201008118 8· 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. =請求項3之電容性觸摸感測器，其中該等感測電極具 該等驅動電極之該間距之四分之一或小於該等驅動電 極之該間距的一線寬度。 如請求们之電容性觸摸感測器，其中該第二層額外容 納配置在該等感測電極之間的隔離元件，使得該等感測 電極與該等隔離元件一起大體上完全覆蓋該第二層，其 中該等感測電極與該等隔離元件中之個別者彼此由小間 隙分離。 如請求項1之電容性觸摸感測器，其中電極之該第一層 及該第二層為所提供之僅有電極層。 如請求们之電容性觸摸感測器，其進一步包含一顯示 模組，該顯示模組配置在該第一層下方。 如請求们之電容性觸摸感測器’其中每一驅動及/或感 測電極由一導電材料之連續薄片製成。 如請求項丨之電容性觸摸感測器，其中每一驅動及/或感 測電極由高度導電材料之互連線之—網或細絲圖案製 成，該等高度導電材料之互連線共同界定每一電極。 如請求項13之電容性觸摸感測器，其中該等互連線具有 一充分小之寬度以便不可見或幾乎不可見。 如請求項1之電容性觸摸感測器，其中該等驅動電極在 一第一線性方向上延伸，且該等感測電極在橫穿該第一 線生方向之一第二線性方向上延伸，使得該複數個交叉 點形成一網格圖案。 如請求項〗之電容性觸摸感測器’其中該等驅動電極弓 139719.doc 201008118 狀地延伸且該等感測電極徑向地延伸，使得該複數個交 又點位於一或多個弓狀路徑上。 17. —種用於一電容性觸摸感測器之觸摸敏感面板，該觸摸 敏感面板具有配置在一第一層中之複數個驅動電極及配 置在一第二層中之複數個感測電極，使得該等感測電極 與該等驅動電極在複數個交叉點處交叉且彼此偏移，其 中該等驅動電極大體上完全覆蓋該第一層，其中該等驅 動電極中之個別驅動電極與相鄰驅動電極由小間隙分 離。 18. 如請求項17之面板，其中該第一層及該第二層安置在一 共同基板之相對側上，且彼此偏移達該基板之厚度。 19. 如請求項π之面板，其中該第一層及該第二層安置在各 自第一基板及第二基板上。 20. —種製造用於一電容性觸摸感測器之一觸摸敏感面板之 方法’其包含： 提供具有第一側及第二側之一基板； 在該基板之該第一側上以一第一圖案沈積一第一導電 材料層，從而形成複數個驅動電極，其中該等驅動電極 大體上完全覆蓋該第一層，其中該等驅動電極中之個別 驅動電極與相鄰驅動電極由小間隙分離；以及 在該基板之該第二側上以一第二圖案沈積一第二導電 材料層，從而形成複數個感測電極，使得該等感測電極 與該等驅動電極在複數個交又點處交叉且彼此偏移達該 基板之厚度。 139719.doc