TW201241716A - Touch sensing cell, touch sensing element and touch sensing device - Google Patents

Description

201241716 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種觸控感測單元以及相關的觸控感測元件及 觸控感測裝置，尤指一種具有複數個中空區域之感測圖樣的觸控感 測單元以及相關的觸控感測元件及觸控感測裝置。 【先前技術】 在現今各類型消費性電子產品中，平板電腦、個人數位助理 (PDA)、行動電話(m〇bilephone)、衛星導航系統(GPS)與影音播放器 #可攜式電子產品已廣泛地使用觸控面板(t〇uch panel)來取代傳統 的鍵盤，以作為人機資料溝通介面，藉此增加應用上的變化性。 請同時參考第1圖與第2圖，第1圖為習知觸控感測單元的示意 圖，以及第2圖係為觸碰物件A與習知感測圖樣B之重疊面積的座 標化示意圖。如第1圖所示,觸控感測單元10係為一電容式觸控感 測單元，具有一菱形的感測圖樣B(由一導電元件佔滿一菱形區域所 構成)，當測試物件A(本實施例中為—手指)沿—χ方向滑過感測圖 樣Β時，㈣試物# Α會與感測圖樣Β所對應的導電元件產生搞合形 成一感應電容，而感應電容的大小係與測試物件A與菱形的感測圖 樣B所重疊的_大小成正相關，第2 _示，當測試物^滑 過感測圖樣B所對應的導電元件時，由於感測圖樣B的形狀為菱形， 因此，兩者的重豎面積(如斜線區域所示)並非是線性的增加換^之/

I 201241716 隨著觸碰物件方向上的滑動，感應電容社小並非是線性的 k力口’口此在應用上各易造成觸控事件(touch event)的感應精準度不 佳。 因此，如何增加觸減辭元猶性度，實為此—領_重要課題 之一。 【發明内容】 因此，本發明的目的之-在於提出—種具有複數個中空區域之感 測圖樣之觸控感測單元以及相關的觸控感測元件及觸控感測装置， 以解決上述之問題。 本發明係揭露-賴域測單元，包含有-外圍導電元件以及至 乂内。卩導f 70件。每-内部導電元件具有至少兩端點分別連接至 該外圍導電楊。該至少—内部導料件與該外圍導電元件所構成 之一感測圖樣包含複數個中空區域。 本發明係另揭露一種觸控感測元件，包含有一載板以及複數個觸 控感測單元，承載_載板上，其巾該複數_減測單元中每一觸 控感測單元之—❹樣包含概辦空區域。 本發明係另測裝置,包含有:―觸賊測元件以及 -控制電路。簡減啦件包含有—餘，缝複數侧控感測單 201241716 魏料=板上，該複數個觸控感測單元用來分別產生複數個感 ’、二個觸控感測單元中的每—觸控感測單元之一感測圖 ‘觸控感測單元所產生的感 用m個1^區域。該控制電路，_於該複數個觸控感測單元， 用來根據該複數個觸控感測單元中至少 測訊號來偵測-觸控事件(touchevent)。 【實施方式】 —在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特 疋的兀件。所屬領財具有通常知識麵可理解，硬體製造商可能會 用不同的名詞來稱呼_的元件。本說明書及後續的巾請專利範^ 並不以名械差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的 差異來作為d分的準則。在通篇說明書及後_請求項當中所提及 的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。 另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因 此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可 直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電 氣連接至該第二裝置。 請一併參考第3圖至第5圖，第3圖為本發明觸控感測單元如 之一第一實施例的示意圖，第4圖為本發明觸控感測單元2 二實施例的示意圖，以及第5圖為本發明觸控感測單元20夕一# 一 實施例的示意圖。如第3圖所示，觸控感測單元20係為一電容气^ 控感測單元(然而，此僅作為範例說明而非本發明的限制，亦即任和 201241716 具有本發明所揭示之感測圖樣_控感測單元均落人本發明的範 缚)，且包含有—外圍導電元件210以及至少-内部導電元件220，"此 外，外圍導電元件21G所包圍之區域係為-菱形區域，而每一内部導 電兀件22G則為-帶狀區段，沿著一 χ方向(平行於該菱形區域之— 對角線)平均分佈於該菱形區域，且每一内部 兩端點N1、Ν2㈣繼麵樹職此_實施例有中至_ 導電兀件220之個數為故内部導電元件220與外圍導電元件21〇 係構成-感測圖樣Pl，且感測圖樣Ρι會包含有兩個衫區域叫盘 HA,。同理，當内部導電元件22〇之個數為2時(如第4圖所示)，則内 d導電元件220與外圍導電元件2丨〇係構成—感測圖樣A，且感測圖 樣h會包含有三個中空區域_ ' HA,與HA3。以此類推，當内部導 電元件U0之個數為N4時(如第5圖所示)，内部導電元件⑽與外 圍^電tl件21 〇係構成—感測圖樣Pn i，且感測圖樣心包含有n個 中二區域HA^HAn。此外觸控感測單元2Q之感測圖樣可透過於習 知的觸控感測單元1()之感測圖樣上直接打洞(所需之中空區域之形 狀)來實現，亦或將習知_控制單元1()之_圖樣挖空來取得所 需的外圍導電疋件21G後再加上所需的内部導電元件220而得。 洋、田來說，自第1圖所示之測試物件A(在此實施例巾為一手指） 接觸(或靠近)觸控感測料2〇中之外圍導電元件別或内部導電元 件22〇時，會目為電錢合效應的影響*產生—感應電容，同樣地，感 應電谷的;^小係與顧物件A跟馳_單元2 q巾之導電元件所 接觸(或因靠近而感應)的重疊面積成正相關。目此透過量測感應電 6 201241716 容大小、位置以及變化量/率，即可描述觸控感測單元2〇所偵測到之 觸控事件(touch event)。請參考第6圖，第6圖係為測試物件A與本 發明感測圖樣重疊面積之一座標化示意圖。當測試物件八沿 著X方向滑過觸控感測單元20時，感測圖樣Pn i中之中空區域 HA^HAn可以減少測試物件a跟觸控感測單元2〇中之導電元件所 接觸(或因靠近而感應)的面積的變化率，因此，雖餅圍導電元件21〇 所包圍之II域係為-菱縣域，然而，#測試物件人沿著义方向滑動 時，可藉由菱親域中所_設置的巾空區域队〜HAn來微調測試 物件A與感測圖樣pN1的重疊面積變化量，因此可以降低觸控感測單 元20之非線性度，由第6圖可知，在測試物件A沿著X方向滑動的過 程之中，測試物件A與感測圖樣Pn i的重疊面積(如斜線區域所示)會 線性增加，如此一來，相較於習知的觸控感測單元10,本發明之實施例 所揭示的觸控感測單元2〇便會具有較佳的線性度。 值得注意的是，在本實施例中，感測圖樣Pn i中之中空區域 HA^HAn係具有與X方向相關聯之方向性，但本發明並不以此為限, 換言之，本發明之精神在於透過包含有複數個中空區域的感測圖樣 來減少測試物件跟觸控感測單元中之導電元件所接觸(或因靠近而 感應)的面積的變化率，進而改善觸控感測單元之非線性度，凡依此所 做之各種變化皆屬本發明之範疇。 請參考第7圖，第7圖為本發明另一觸控感測單元3〇之一實施 例的示意圖。為了方便說明，觸控感測單元30採用與觸控感測單元 € 7 201241716 2〇部分相同的標號。如圖所示，觸控感測單㈣包含—外圍導電元 件310以及—内部導電元件32〇。外圍導電元件3U)所包圍之區域 ^為一菱形區域，而内部導電元件22〇則為-十字形狀區塊(亦可視 :兩個帶狀區&彼此父又)，具有四端點ρι〜ρ4分別連接糾圍導電 疋件21G如第7圖所不，内部導電元件32()與外圍導電元件罵係 構成-感測圖樣卩+，感測圖樣P+包含有四個中空區域私〜私。相 似地’可由第6圖之說日_易類推而得知，當測試物件A沿著χ方向 滑過觸控感測單元30時，感測圖樣p+中之t空區域_到私亦可 減少測試物件A跟觸控感測單元3G中之導電树所接觸(或因靠近 而感應)的__化率，躺提升難_單元3q 設計變化亦符合本發明的精神。 ’ 感測圖樣中的複數個中空區域來減少測 ^件跟感欄樣重疊部分面積的變化率，進而改善觸控感測單元 之非線性度肌觸控感測料中之外圍導電元件所包圍之區 Γ艮於菱純域，柯形、方形錢视賴與，_部導電元 =形狀亦雜於上述實施立所揭露之雜，可叹波錄、銀齒狀 或疋弧狀等不規則形狀。換句話說，感測圖樣中 :任意的形狀，只妓感測圖樣中包含有複數個中^: 發明之範疇。 獨承 8 201241716 部分相同的職。_感測元件40包含有―載姉物玻璃版/硬性 /軟性電路板)410,以及複數個觸控感測單元Tc Tc系哉 上。觸控感測單元TC W感測單==樣 均包含有複數個中空區域，舉例來說，觸控感測單元Tc】〜TCn可以採 用第3騎示之雕細單元20來純實作。料，於本實施例中， 觸控感測單元TCpTCn中每一觸控感測單元皆為一電容式觸控感^ 測單元(然而，此僅作為範例說明而非本發明的限制，亦即，任何具有 本發明所揭示之感測圖樣的觸控感測單元均落入本發明的範疇)，且 觸控感測單元tq〜tcn包含有複數個第一觸控感測單元TCi〜TCm 以及複數個第二觸控感測單元TCM+1〜TCN，其中第一觸控感測單元 TC^TCm均具有相同之一第一感測圖樣!^，第二觸控感測單元 tcm+1〜tcn均具有相同之一第二感測圖樣P2，以及第二感測圖樣p2 係為第一感測圖樣P1根據一預定角度旋轉。在本實施例中,一第一 方向X係正交於一第二方向Y，亦即該預定角度係為90度。如第8 圖所示，第一觸控感測單元tCi〜tcm根據第一方向x而於載板41〇 上排列成一矩陣，以及第二觸控感測單元丁Cm+i〜TCn根據第二方 向Y於同一載板410上排列成一矩陣河2,而由第8圖可知，第一觸控 感測單元TC pTCm上之複數個中空區域係具有與χ方向相關聯之 方向性，因此第一觸控感測單元TCi〜TCmkX方向上之線性度具有 車乂明顯的提升，換言之，觸控感測單元矩陣Μι之設計係用來提升χ方 向上之線性度，相似地，觸控感測單元矩陣Μ:之設計則是用來提升γ 方向上之線性度。 9 201241716 值得注意的是，觸控感測單元矩陣Μ〗與M2之設計僅為較佳威 測圖樣之一範例，換言之,感測圖樣中之複數個中空區域若具有其他 方向性則可進一步提升其他方向上之線性度，但本發明並不以此為 限，亦即，於其他設計變化中，本發明另可採用複數個任意形狀(無方 向性)之中空區域的感測圖樣來實現，只要測試物件跟感測圖樣重疊 部分面積的變化率能有效地減少而趨近線性即可，凡依此所做之各 種變化皆屬本發明之範疇。 請同時參考第8圖與第9圖，第9圖為本發明觸控感測裝置5〇 之一實施例的功能方塊示意圖。觸控感測裝置5〇包含有第8圖所示 之觸控感測元件40與一控制電路520。於一實施例中，觸控感測元件 40與控制電路520可承載於同一載板41〇上。觸控感測單元 tc^tCn用來分別產生複數個感測訊號SIGi〜SIGn，其中基於第一方 向X所排列之第-觸控感測單元TQ〜TCm係用來分別輸出感測訊 號SIG^SIGm，而基於第二方向γ所排列之第二觸控感測單元 tcm+1〜tcn則用來分別輸出感測訊號SIG闕〜SIGn。控制電路52〇 輕接於觸域醇it TQ〜rcN，絲雜觸控制單元TCi〜TCn中 至少一觸控感測單元所產生的感測訊號來偵測一觸控事件 EVENT, 於本實施例中，觸控感測單元TQ〜TCn係為電容式觸控感測單元，因 此感測訊號SIG^SIGn可由觸控感測單元TCi〜TCn所感應之感應電 容來實現，亦即觸控事件；event可由該感應電容大小 、位置以及變 化1/率來疋義。舉例來說，當一測試物件A(本實施例中為一手指)沿 著X方向滑過觸控感测單元TCi〜TCn時，觸控感測單元TCi〜TCn會 201241716 麵合一感應電容,並據以產生感測訊號SIGi〜SIGn。由於感應電容的 大小係與測試物件A跟觸控感測單元TCi〜TCn中之導電元件所接 觸(或因罪近而感應)的面積成正相關,因此控制電路52〇根據感測訊 號sig^siGn所指示之感應電容的變化量侦測出觸控事件ευ^ντ 係為-手歸動事件。採用本發贿揭示之觸域測單元的觸控感 測裝置50可應用於各種消費性電子產品中，例如平板電腦、個人數 位助理、行動電話、衛星導航系統與影音播放器等。 在第10圖的實施例中，-觸控板包括複數條χ方向感測跡線62 與Υ方向感測跡線64,每-細跡線包括複數侧控細單元串接 在-起，χ #向的感測跡線(trace)62肖γ方向的感測跡線64並未電 連接。舉例來說，在雙層觸控板的結構中，—絕緣層介於乂方向跡線 ” Υ方向跡線之間。在單層觸控板結構中，χ方向感測跡線與Υ方 向感測跡線的觸控感測單元位在同一平面上，藉由複數個絕緣物使 X方向感測跡線與γ方向感測跡線的相交位置處不會電連接。觸控 感測單元可以是如第3圖、第4圖或第5 _示，其内部導電元件的 方向與其所屬的感測跡線的方向垂直。 知上所述，本發明提供—_控_單如及制觸控感測之 相關的觸控_元件及觸控感職置，由於觸控感測單元且有包含 有^^中空區域之感測圖樣，因而可減少測試物件與觸控感測單 電4細(或因靠近喊應)_積的變化率，進而提 控感測早元之線性度。

11 S 201241716 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知觸控感測單元的示意圖。 第2圖為觸碰物件與習知感測圖樣之重疊面積的座標化示意圖。 第3圖為本發明觸控感測單元之一第一實施例的示意圖。 第4圖為本發明觸控感測單元之一第二實施例的示意圖。 第5圖為本發明觸控感測單元之一第三實施例的示意圖。 第6圖係為測試物件與本發明感測圖樣之重疊面積之一座標化示意 圖。 第7圖為本發明另一觸控感測單元之一實施例的示意圖。 第8圖為本發明觸控感測元件之一實施例的示意圖。 第9圖為本發明觸控感測裝置之一實施例的功能方塊示意圖。 第10圖為本發明觸控感測元件之一實施例的示意圖。 【主要元件符號說明】 20、30、TCpTCn 40 50 520 觸控感測單元 觸控感測元件 觸控感測裝置 控制電路 載板 410 201241716 210、310 外圍導電元件 220、320 内部導電元件 62 X方向感測跡線 64 Y方向感測跡線 HAj-HAn 中空區域 PI > P2 ' ΡΝ_! ' P+ 感測圖樣 A 測試物件 N1、N2、P1〜P4 端點 !Mi、 矩陣

Claims (1)

1. 201241716 七、申請專利範園： 一種觸控感測單元，包含有: 一外圍導電元件;以及 至少:⑽導電元件，每，料電元件具有至少_點分別連 接至該外g導電元件，其中該至少—㈣導電元件與該外圍 導電元件所構成H關樣包含複數個中空區域。 2.如申請專利範圍第i 控感測單元。 項所述之觸控感測單元，其係為一電容式觸 3. 如申請專利範11第1項所述之觸誠測單元，其中該複數個中空 區域係具有方向性。 1 4. 如申請專概圍第丨項所述之觸控感測單元，其巾料圍導電元 件所包圍之區域係為—菱形區域，以及每—内部導電元件係為— 帶狀區段。 5. —種觸控感測元件，包含有· 一載板;以及 複數侧控感測單元，承載於該載板上，其中該複數個觸控感測單 兀中每一觸控感測單元之一感測圖樣包含複數個中空區 域。 14 201241716 6·如申請專利細第5項所述之觸減測元件，其中該複數個觸控 感測單元中每—觸控感測單元係為一電容式觸控感測單元。 7.如申請專概圍第5摘述之__元件，其巾該複數侧控 感測單元包含有： 複數個第-觸控感測單元，均具有相同之一第一感測圖樣;以及 複數個第一觸控感測單元，均具有相同之一第二感測圖樣,其中該 第二感測圖樣係為該第一感測圖樣根據一預定角度旋轉。 &如申請專利範圍第7項所述之觸控感測元件，其中該複數個第一 觸控感測單元根據H向而制於賴板上，該複數個第二 觸控感測單元根據-第二方向而排列於賴板上，以及該第一方 向正交於該第二方向。 9· 一種觸控感測裝置，包含有： 一觸控感測元件，包含有： 一載板;以及 複數個觸控感測單元，承載於該載板上，該複數個觸控感測單 元用來分別產生複數個感測訊號，該複數個觸控感測單 元中的每一觸控感測單元之一感測圖樣包含複數個中空 區域;以及 一控制電路，耦接於該複數個觸控感測單元,用來根據該複數個觸 控感測單元中至少一觸控感測單元所產生的感測訊號來偵 15 201241716 測一觸控事件(touch event)。 10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控感測裳置，財該複數個觸控 感測單元中的每-觸控感測單元係為一電容式觸控感測單元。 11. 一種觸控板，包含有： 一載版;以及 複數條沿一第一方向平行排列之第一感测跡線㈣e)，承載於該 載版上，該第-感測跡線包括複數個串接的第一觸控感測單元，每 第觸控感測單元包含有複數個中空區域。 12. 如申請專利範圍帛η項所述之觸控板，其另包舍 複數條沿-第二方向平行排列之第二感測跡鱗繼)，承載於該 載版上，該第二感測跡線包括複數個串接的第二觸控感測單元，每 第一觸控感測早元包含有複數個中空區域； 其中該複數條第-感測跡線無複數條第二感測跡線係無電連 接。 13‘如申請專利範圍第n項所述之觸控板，其中該第—觸控感測單 元包括-外圍導電元件以及至少一内部導電元件，每一内部導電 元件具有至少兩端點分別連接至該外圍導電元件，該至少一内部 導電元件與該夕卜圍導電元件戶斤構成之一感測圖樣包含該複數個 中空區域，其中至少一該内部導電元件與該第一方向垂直。 201241716 14.如申α專概圍第12項所述之觸控板，其中該第二觸控感測單 兀包括夕卜圍導電元件以及至少一内部導電元件，每一内部導電 元件具有1«少蝴齡魏接$料圍魏秘，該一内部 導電7L件触_導電科轉紅_參懷魏含該複數個 中空區域，其中至少一該内部導電元件與該第二方向垂直。 15, 如申凊專利範圍第12項所述之觸控板，其中該第一觸控感測單 元與該第二觸控感測單元位於同一平面。 16. 如申請專利範圍第12項所述之觸控板，其中更包括一絕緣層介 於該複數條第一感測跡線與該複數條第二感測跡線之間。 八、囷式： 17