TW201409337A - 單層電極互電容觸控面板 - Google Patents

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Abstract

一種單層電極互電容觸控面板，包括第一電極及第二電極、連接導線，以及資料處理模組。第一電極及第二電極電連接資料處理模組。第一電極之任一者與第二電極之任一者互不重疊地設在觸控面板的觸控區域內。第一電極的第一連接導線間、第二電極的第二連接導線間，以及任意第一電極及第二電極的連接導線間在觸控面板的觸控區域內不存在交叉、跨越及交會的位置關係。本發明實現支援多點觸控的單層設置電極的互電容觸控面板。由於沒有架橋結構，觸控面板的透光率一致性好。採用本發明結構省去現有技術製造互電容觸控面板的一些技術過程，且電極製造相對簡單，降低單層互電容觸控面板的生產成本。

Description

單層電極互電容觸控面板
本發明係關於一種觸控輸入裝置，特別是指能夠支援多點觸控的觸控面板的電極佈局結構。
電容式觸控面板使用氧化銦錫(Indium Tin Oxide)，簡稱ITO的透明金屬氧化物來做電容電極層，互電容檢測方式採用二種可互換的線形電極通道X及線形電極通道Y來形成互電容，二種線形電極通道分別稱為驅動線(Driver)及感應線(Sensor)。一般情況下，電極通道X及電極通道Y採用正交的結構形成電容矩陣，如第8圖所示，多個電極通道X，X1至X5，以及多個電極通道Y，Y1至Y5，形成了多個互電容CM節點，這些互電容CM節點就是電容變化監測點，互電容CM節點分佈均勻且有規律。如果觸控發生在指示區域P或者指示區域Q，觸控面板的資料處理模組會收集多個監測點的電容變化，利用多種演算法對觸控發生點的電容變化量進行運算，進而得出準確的觸控座標資料，因此可以檢測出多點觸控。
習知技術支援多點應用的電容觸控面板存在驅動通道及感應通道，分別用二層ITO導電材料製成，並分別設置在二個不共面的平行面上之雙層ITO互電容觸控面板，即Double layer ITO觸控面板，簡稱DITO觸控面板，如第9圖所示；還有一種用ITO導電材料分別製造二種電極通道，二種電極通道設置在同一平面上的單層互電容觸控面板，即Single layer ITO觸控面板，簡 稱SITO，如第10圖所示。具體來說，DITO觸控面板是使用二層ITO製成的電極通道相疊，一層ITO做驅動電極，一層做感應電極，二層ITO中間夾有用玻璃Glass或者合成材料薄膜Film等透明材料製成的絕緣層，驅動電極及感應電極正交分佈，節點部分形成耦合互電容CM。SITO觸控面板表面上看是只使用一層ITO來製作驅動電極及感應電極，利用互補交叉的圖案來形成耦合電容CM，但實際上由於驅動電極及感應電極需要正交形成電容矩陣，因此驅動電極及感應電極之間只有透過架橋8的方式實現通道相連。目前還存在一種單層ITO的電容式觸控面板，如第11圖所示，用直角三角形狀的電極9構成電極通道，電極9成對設置，一對電極9的斜邊平行設置，形成矩形的電極對，各電極對平行設置。此種方式存在不能識別橫向多點觸控的問題，因此實際應用過程中，只能支援單點加手勢的應用，即第11圖所示方式只能支援單點觸控的電容式觸控面板。
顯然上述三種習知技術互電容觸控面板方式存在以下的缺陷及不足之處：DITO互電容觸控面板需要使用二層ITO製成的電極，觸控面板生產技術複雜，生產良率受到生產技術限制；SITO互電容觸控面板不是真正意義的單層電極佈局，需要透過架橋完成通道連接，生產技術複雜，良率低，且架橋部分與非架橋部分存在視覺差，使這二部分能夠被使用者看到，不符合觸控面板要求。第11圖所示互電容觸控面板雖然是實現單層ITO觸控面板的一種方式，但是該觸控面板只能支援單點加手勢的輸入方式，並不能支援真正多點觸控的操作需求，而不符合市場需求，不利於觸控面板普及。
本發明要解決的技術問題在於避免習知技術的不足之處而提出一種由單層導電物質構成之能支援多點觸控的電容式觸控面板，實現降低觸控面板的整體成本。
本發明解決上述技術問題可以透過採用以下技術方式來實現：設計、製造一種單層電極互電容觸控面板，包括：分佈在同一平面內、用透明導電材料製成的、互相耦合的至少一第一電極及至少一第二電極；用透明導電材料製成的、分別電連接該第一電極的第一連接導線；用透明導電材料製成的、分別電連接該第二電極的第二連接導線；以及一資料處理模組。第一電極及該第二電極都電連接該資料處理模組。尤其是，第一電極之任一者與該第二電極之任一者互不重疊地設置在觸控面板的觸控區域內。該第一電極的第一連接導線之間，該第二電極的第二連接導線之間，以及該第一電極及該第二電極的連接導線之間在觸控面板的觸控區域內不存在交叉、跨越及交會的位置關係。
具體而言，資料處理模組包括：用於發出激發訊號的一驅動模組，以及用於接收因激發訊號形成之回饋訊號之一傳感模組；第一電極及該第二電極中的任一種電極電連接驅動模組，另一種電極電連接傳感模組。
於一種具體實施例中，第一電極藉由該第一連接導線分組串列電連接成各自中心線互相平行的至少二第一電極鏈。第一電極鏈的中心線是組成該第一電極鏈的第一電極之形心連線。藉由電連接該第一電極鏈端部的第一電極之第一連接導線，該第一電極鏈電連接資料處理模組。在相鄰的二第一電極鏈之間及/或最外側的二第一電極鏈之其外側設置第二電極。電連接該第二電極 的第二連接導線在觸控面板的觸控區域內互相平行設置，並且都電連接資料處理模組。
於另一種具體實施例中，第一電極藉由該第一連接導線分組串列電連接成各自中心線互相平行的至少二第一電極鏈。第一電極鏈的中心線是組成該第一電極鏈的第一電極之形心連線。藉由電連接該第一電極鏈端部的第一電極之第一連接導線，該第一電極鏈電連接該資料處理模組。第一電極設置有鏤空的一電極容置區，並且在該第一電極設置至少一出線槽，藉由該出線槽將第一電極內之電極容置區的區域與該第一電極外的區域連通。第二電極設置在與該第二電極對應的第一電極之電極容置區內，電連接第二電極的第二連接導線從第一電極的出線槽引出並電連接資料處理模組。並且電連接該第二電極的第二連接導線在該第一電極外的區域內互相平行設置。
上述二種方式中，第一電極呈平面狀。在第一電極鏈中的相鄰第一電極之平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，即該第一電極鏈中的相鄰第一電極之間沒有第一連接導線，從而使第一電極鏈呈長條狀平面。
對於上述鏤空的第一電極的觸控面板實施例，第二電極包括至少二子電極，以及設置在相鄰二子電極之間的連接電極。子電極是具有互相垂直的第一中心線及第二中心線的平面，子電極與第一中心線共線的第一中心線段的長度小於與第二中心線共線的第二中心線段的長度。子電極的第二中心線互相平行設置。以等子電極的第二中心線方向為寬度方向，連接電極的寬度小於子電極與第二中心線共線的第二中心線段的長度。各子電極與該連接電極之間的平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，從而使第二電極呈具有至少一凹槽的平面狀。與第二電極對應的第一電極之電極容置區的邊界形狀 與該第二電極的平面邊界形狀相配合，從而使電極容置區的邊界呈鋸齒狀。
一種子電極的結構方式，子電極是呈截去對角之菱形狀的類菱形子電極，即類菱形子電極是一菱形被一對平行於第二中心線的直線截去該第二中心線二側的角而成的六邊形；連接電極是呈矩形狀的矩形連接電極。
另一種子電極的結構方式，子電極是呈矩形狀的矩形子電極。連接電極是呈矩形狀的矩形連接電極。
鏤空的第一電極之觸控面板實施例，第一電極的各自出線槽設置在第一電極鏈一側或者二側。
透明導電材料是氧化銦錫(Indium Tin Oxide)，簡稱ITO，或者是銻摻雜氧化錫(Antimony Tin Oxide)，簡稱ATO。
同習知技術相比較，本發明「單層電極互電容觸控面板」的技術效果在於：本發明第一電極及第二電極互不重疊的設置在觸控區域內，觸控區域內沒有任何跨越、交叉及交會的位置關係，實現真正意義上支援多點觸控的單層設置電極的互電容觸控面板；由於沒有架橋結構，觸控面板的透光率一致性好，不會令使用者看到觸控面板的電極結構；採用本發明結構省去了習知技術製造互電容觸控面板的一些技術過程，且電極製造相對簡單，降低了單層互電容觸控面板的生產成本。
5‧‧‧觸控區域
8‧‧‧架橋
9‧‧‧電極
10‧‧‧第一電極鏈
11‧‧‧第一電極
111‧‧‧電極容置區
112‧‧‧出線槽
12‧‧‧出線槽
21‧‧‧第二電極
211‧‧‧子電極
2111‧‧‧類菱形子電極
2112‧‧‧矩形子電極
212‧‧‧連接電極
2121‧‧‧矩形連接電極
31‧‧‧第一連接導線
32‧‧‧第二連接導線
41‧‧‧導線
42‧‧‧導線
AB‧‧‧第一中心線段
CD‧‧‧第二中心線段
CM‧‧‧節點
P‧‧‧指示區域
Q‧‧‧指示區域
X‧‧‧電極通道
X1-X5‧‧‧電極通道
Y‧‧‧電極通道
Y1-Y5‧‧‧電極通道
第1圖是本發明「單層電極互電容觸控面板」一種實現方式的電極佈局結構示意圖。
第2圖是本發明另一種實現方式之電極佈局結構示意圖。
第3圖是本發明第一實施例一個互電容耦合單元之結構示意圖。
第4圖是本發明第一實施例的第一電極11之結構示意圖。
第5圖是本發明第一實施例的第二電極21之結構示意圖。
第6圖是本發明第二實施例的一個互電容耦合單元之結構示意圖。
第7圖是本發明第二實施例的第二電極21之結構示意圖。
第8圖是習知技術互電容觸控面板之電極結構原理示意圖。
第9圖是習知技術DITO互電容觸控面板之電極結構原理示意圖。
第10圖是習知技術SITO互電容觸控面板之電極結構原理示意圖。
第11圖習知技術支援單點觸控的單層互電容觸控面板之電極結構原理示意圖。
以下結合附圖所示各實施例作進一步詳述。
本發明透過在觸控面板上形成電容矩陣，利用即時監測技術及重心演算法實現真正多點的檢測。根據此原理，需要在觸控面板上形成電容陣列矩陣，且驅動電極通道及感應電極通道不能在面板上形成縱橫交錯。更具體的說，就是在面板上形成獨立的耦合電容單元，用ITO走線將其引出，在面板外部進行電連接，而不是習知的使用導電材料形成縱橫交錯的電極佈設結構
本發明該單層電極互電容觸控面板，如第1圖及第2圖所示，包括：分佈在同一平面內、用透明導電材料製成的、互相耦合的至少一第一電極11及至少一第二電極21；用透明導電材料製成的、分別電連接該第一電極11的第一連接導線31；用透明導電材料製成的、分別電連接該第二電極21的第二連接導線32；以及一資料處理模組。該第一電極11及該第二電極21都電連接 該資料處理模組。尤其是，該第一電極11之任一者與該第二電極21之任一者互不重疊地設置在該觸控面板的觸控區域5內。該第一電極11的第一連接導線31之間、該第二電極21的第二連接導線32之間，以及該第一電極11及該第二電極21之連接導線31、32之間在觸控面板的觸控區域5內不存在交叉、跨越及交會的位置關係。最為簡單的實現連接導線不交叉、不跨越及不交會的位置關係就是平行設置。
上述透明導電材料是氧化銦錫(Indium Tin Oxide)，簡稱ITO，或者是銻摻雜氧化錫(Antimony Tin Oxide)，簡稱ATO。
該資料處理模組包括用於發出激發訊號的一驅動模組，以及用於接收因激發訊號形成之回饋訊號的一傳感模組；該第一電極11及該第二電極21中的任一種電極電連接該驅動模組，另一種電極電連接該傳感模組。
本發明用至少一對第一電極11及第二電極21構成最基本的互電容耦合單元，以儘量減少該第一電極11及該第二電極21的連接導線，並且將該連接導線以平行設置方式實現不交叉、不跨越及不交會的位置關係，用該連接導線將互電容耦合單元的電訊號引出觸控區域外。本發明沒有架橋結構，實現真正意義上用單層透明導電材料製成的電極以構成支援多點觸控的互電容觸控面板。所述之交叉位置關係指二根在同一平面內導線相交接觸於一點的二維位置關係。所述之跨越及交會位置關係指二根在空間內相交但不接觸的三維位置關係。
本發明之一種具體實施例，如第1圖所示，該第一電極11藉由第一連接導線31分組串列電連接成各自中心線互相平行的至少二第一電極鏈10。該第一電極鏈10的中心線是組成該第一電極鏈10的第一電極11之形心連線。 藉由電連接該第一電極鏈10端部之第一電極11的第一連接導線31，該第一電極鏈10電連接觸控區域5外的導線41，再由該導線41將第一電極鏈10電連接至該資料處理模組。在相鄰的二第一電極鏈10之間及/或最外側的二第一電極鏈10之其外側設置該第二電極21。第1圖顯示在相鄰的二第一電極鏈10之間及在最外側的二第一電極鏈10之其外側設置該第二電極21的情況，僅在相鄰的二第一電極鏈10之間設置該第二電極21，而沒有在最外側的二第一電極鏈10之其外側設置該第二電極21的情況是很容易變通實現的另一種結構方式。電連接該第二電極21的第二連接導線32在觸控面板的觸控區域內互相平行設置，並且藉由觸控區域5外的導線42都電連接該資料處理模組。本發明上述具體實施例簡單易行，屬於原理性的方式。
為了儘量減少觸控區域5內的連接導線，又如第1圖所示，該第一電極11呈平面狀。在第一電極鏈10中的相鄰第一電極11的平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，即該第一電極鏈10中的相鄰第一電極11之間沒有第一連接導線31，從而使該第一電極鏈10呈長條狀平面。上述表述僅用於描述第一電極鏈10的結構，實際製造時，可以直接使用一長條形平面電極作為第一電極鏈10，而不需要相鄰第一電極11之間的連接過程。
本發明另一種具體實施例，如第2圖所示，該第一電極11藉由第一連接導線31分組串列電連接成自中心線互相平行的至少二第一電極鏈10。該第一電極鏈10的中心線是組成該第一電極鏈10的第一電極11之形心連線。藉由電連接該第一電極鏈10端部之第一電極11的第一連接導線31，該第一電極鏈10電連接觸控區域5外的導線41，再由該導線41將第一電極鏈10電連接至該資料處理模組；該第一電極11設置有鏤空的一電極容置區111，並且在該第 一電極11設置至少一出線槽112，藉由該出線槽112將該第一電極11內電極容置區111的區域與該第一電極11外的區域連通。該第二電極21設置在與該第二電極21對應的第一電極11之電極容置區111內，電連接該第二電極21的第二連接導線32從該第一電極11的出線槽112引出並藉由觸控區域5外的導線42電連接該資料處理模組。並且電連接該第二電極21的第二連接導線32在第一電極11外的區域內互相平行設置。上述具體實施例是第1圖所示方式的優化方式，能夠增強第一電極11與第二電極21的耦合效果，提高有效電容率。
為了儘量減少觸控區域5內的連接導線，又如第2圖所示，該第一電極11呈平面狀。在該第一電極鏈10中的相鄰第一電極11的平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，即該第一電極鏈10中的相鄰第一電極11之間沒有該第一連接導線31，從而使該第一電極鏈10呈長條狀平面。上述表述僅用於描述該第一電極鏈10的結構，實際製造時，可以直接使用一長條形平面電極，在該平面電極上鏤空加工一個以上的電極容置區111及出線槽112，從而製成該第一電極鏈10，而不需要相鄰該第一電極11之間的連接過程。
如第2圖所示，該第一電極11的出線槽112可以設置在第一電極鏈10之一側，如第2圖所示二側的第一電極鏈10之情況；該第一電極11的出線槽112也可以設置在第一電極鏈10的二側，如第2圖所示中間的第一電極鏈10之情況。
為了更好的增強耦合效果，提高有效電容率，本發明第一實施例，如第3圖至第7圖所示，對於一個基本耦合單元，該第二電極21包括至少二子電極211，以及設置在相鄰二子電極211之間的連接電極212。該子電極211是具有互相垂直的第一中心線及第二中心線的平面，該子電極211與第一中心線 共線的第一中心線段AB之長度小於與第二中心線共線的第二中心線段CD之長度。該子電極211的第二中心線互相平行設置。以該子電極211的第二中心線方向為寬度方向，該連接電極212的寬度小於該子電極211與第二中心線共線的第二中心線段CD的長度。該子電極211與該連接電極212之間的平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，從而使該第二電極21呈具有至少一凹槽的平面狀；與該第二電極21對應的第一電極11的電極容置區111的邊界形狀與該第二電極21的平面邊界形狀相配合，從而使電極容置區111的邊界呈鋸齒狀。
本發明第一實施例，如第3圖至第5圖所示，該子電極211是呈截去對角之菱形狀的類菱形子電極2111，即該類菱形子電極2111是一菱形被一對平行於該第二中心線的直線截去該第二中心線二側之角而成的六邊形。該連接電極212是呈矩形狀的矩形連接電極2121。
本發明第二實施例，如第6圖及第7圖所示，該子電極211是呈矩形狀的矩形子電極2112。該連接電極212是呈矩形狀的矩形連接電極2121。
該子電極211還可以呈成橢圓形或者類橢圓形的，或者任何邊界線不規則的以第一中心線為對稱軸的軸對稱圖形，或者任何邊界線不規則的以第二中心線為對稱軸的軸對稱圖形。
5‧‧‧觸控區域
10‧‧‧第一電極鏈
11‧‧‧第一電極
111‧‧‧電極容置區
112‧‧‧出線槽
21‧‧‧第二電極
31‧‧‧第一連接導線
32‧‧‧第二連接導線
41‧‧‧導線
42‧‧‧導線

Claims (10)

  1. 一種單層電極互電容觸控面板，包括：分佈在同一平面內、用透明導電材料製成的、互相耦合的至少一第一電極(11)及至少一第二電極(21)；用透明導電材料製成的、分別電連接該第一電極(11)的第一連接導線(31)；用透明導電材料製成的、分別電連接該第二電極(21)的第二連接導線(32)；以及一資料處理模組；該第一電極(11)及該第二電極(21)都電連接該資料處理模組；其特徵在於：該第一電極(11)之任一者與該第二電極(21)之任一者互不重疊地設置在觸控面板的觸控區域內；該第一電極(11)的第一連接導線(31)之間，該第二電極(21)的第二連接導線(32)之間，以及該第一電極(11)及該第二電極(21)的連接導線(31、32)之間在觸控面板的觸控區域內不存在交叉、跨越及交會的位置關係。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：資料處理模組包括用於發出激發訊號的一驅動模組，以及用於接收因激發訊號形成之回饋訊號的一傳感模組；該第一電極(11)及該第二電極(21)中的任一種電極電連接驅動模組，另一種電極電連接傳感模組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該第一電極(11)藉由該第一連接導線(31)分組串列電連接成各自中心線互相平行的至少二第一電極鏈(10)；該第一電極鏈(10)的中心線是組成該第一電極鏈(10)的第一電極(11)之形心連線；藉由電連接該第一電極鏈(10)端部的第一電極(11)之第一連接導線(31)，該第一電極鏈(10)電連接資料處理模組； 在相鄰的二第一電極鏈(10)之間及/或最外側的二第一電極鏈(10)之其外側設置第二電極(21)；電連接該第二電極(21)的第二連接導線(32)在觸控面板的觸控區域內互相平行設置，並且都電連接資料處理模組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該第一電極(11)藉由該第一連接導線(31)分組串列電連接成各自中心線互相平行的至少二第一電極鏈(10)；各該第一電極鏈(10)的中心線是組成該第一電極鏈(10)的第一電極(11)之形心連線；藉由電連接該第一電極鏈(10)端部的第一電極(11)之第一連接導線(31)，該第一電極鏈(10)電連接該資料處理模組；該第一電極(11)設置有鏤空的一電極容置區(111)，並且在該第一電極(11)設置至少一出線槽(112)，藉由該出線槽(112)將該第一電極(11)內之電極容置區(111)的區域與該第一電極(11)外的區域連通；該第二電極(21)設置在與該第二電極(21)對應的第一電極(11)之電極容置區(111)內，電連接該第二電極(21)的第二連接導線(32)從該第一電極(11)的出線槽(112)引出並電連接該資料處理模組；並且電連接該第二電極(21)的第二連接導線(32)在該第一電極(11)外的區域內互相平行設置。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該第一電極(11)呈平面狀；在該第一電極鏈(10)中的相鄰第一電極(11)之平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，即該第一電極鏈(10)中的相鄰第一電極(11)之間沒有第一連接導線(32)，從而使該第一電極鏈(10)呈長條狀平面。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該第二電極(21)包括至少二子電極(211)，以及設置在相鄰二子電極(211)之間的連接電極(212)；該子電極(211)是具有互相垂直的第一中心線及第二中心線的平面，該子電極(211)與第一中心線共線的第一中心線段(AB)的長度小於與第二中心線共線的第二中心線段(CD)的長度；該子電極(211)第二中心線互相平行設置；以該子電極(211)的第二中心線方向為寬度方向，該連接電極(212)的寬度小於該子電極(211)與第二中心線共線的第二中心線段(CD)的長度；該子電極(211)與該連接電極(212)之間的平面邊界連接，藉由互相毗鄰的平面邊界實現電連接，從而使該第二電極(21)呈具有至少一凹槽的平面狀；與該第二電極(21)對應的第一電極(11)之電極容置區(111)的邊界形狀與該第二電極(21)的平面邊界形狀相配合，從而使電極容置區(111)的邊界呈鋸齒狀。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該子電極(211)是呈截去對角之菱形狀的類菱形子電極(2111)，即該類菱形子電極(2111)是一菱形被一對平行於第二中心線的直線截去該第二中心線二側的角而成的六邊形；該連接電極(212)是呈矩形狀的矩形連接電極(2121)。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該子電極(211)是呈矩形狀的矩形子電極(2112)；該連接電極(212)是呈矩形狀的矩形連接電極(2121)。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：該第一電極(11)的出線槽(112)設置在該第一電極鏈(10)一側或者二側。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之單層電極互電容觸控面板，其中：透明導電材料是氧化銦錫(Indium Tin Oxide)，簡稱ITO，或者是銻摻雜氧化錫(Antimony Tin Oxide)，簡稱ATO。
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