TW201441902A - 雙模式觸摸輸入裝置以及觸摸面板 - Google Patents

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Abstract

一種觸摸面板，包括基板以及設置於該基板上的電極層，所述電極層包括多個平行的首尾交錯排列的電極，該電極包括一電極底邊以及兩條側臂自電極底邊的兩個端部向該電極底邊的同一側延伸，所述每條側臂的寬度自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述兩條側臂之間的間距自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述側臂的長度遠大於電極底邊的長度，電極整體呈細長的三角形。本發明還提供一種具有電容觸摸和電磁觸摸兩種輸入模式的雙模式觸摸輸入裝置。

Description

雙模式觸摸輸入裝置以及觸摸面板
本發明涉及一種觸摸輸入裝置，尤其涉及一種能夠同時使用電容觸摸輸入和電磁觸摸輸入的雙模式觸摸輸入裝置和觸摸面板。
隨著觸摸技術的迅速發展，具有觸摸輸入裝置的電子設備已經成為人們日常生活中必不可少的一部分。觸摸輸入裝置的主要應用領域為觸摸屏，常用的觸摸屏包括電容式觸摸屏和電磁感應式觸摸屏等，電容式觸摸屏因其可以使用手指觸摸輸入而得到廣泛應用，同時電容屏也可以使用電容筆輸入，但是電容屏對電容筆的筆頭直徑有很大的限制，太小的筆頭會導致電容屏無法回應，不利於電容屏的精確操作。電磁感應式觸摸屏雖然可以使用筆頭直徑很小的觸摸筆操作，但是卻不能使用手指觸摸輸入，大大限制了電磁感應式觸摸屏的應用。
有鑒於此，有必要提供一種能夠同時使用電容觸摸輸入和電磁觸摸輸入的雙模式觸摸輸入裝置和觸摸面板。
一種雙模式觸摸輸入裝置，包括一電極層，一模式切換單元以及一驅動電路連接於所述電極層，
所述電極層包括多個平行的首尾交錯排列的電極，該電極包括一電極底邊以及兩條側臂自電極底邊的兩個端部向該電極底邊的同一側延伸，所述每條側臂的寬度自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述兩條側臂之間的間距自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述側臂的長度遠大於電極底邊的長度，電極整體呈細長的三角形；
所述模式切換單元用於控制所述觸摸輸入單元在電容觸摸模式和電磁觸摸模式之間進行切換；
所述驅動電路包括一偵測模組以及一計算模組，所述電極層與一直角坐標系對應，該計算模組根據該偵測模組偵測到的產生了電流或電壓的電極以及所述電極產生的電流值或電壓值計算觸摸輸入裝置的被觸摸點的座標。
一種觸摸面板，包括基板以及設置於該基板上的電極層，
所述電極層包括多個平行的首尾交錯排列的電極，該電極包括一電極底邊以及兩條側臂自電極底邊的兩個端部向該電極底邊的同一側延伸，所述每條側臂的寬度自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述兩條側臂之間的間距自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述側臂的長度遠大於電極底邊的長度，電極整體呈細長的三角形，其中，該觸摸面板與一直角坐標系對應，每一電極對應該直角坐標系中的一縱坐標值，且每一電極在被觸摸時產生一與橫坐標值相關的電流或電壓值。
本發明中的雙模式觸摸輸入裝置和觸摸面板，採用單層的電極結構，同時具有電容觸摸和電磁觸摸兩種輸入模式。
100．．．觸摸輸入裝置
101．．．觸摸面板
10．．．保護層
11．．．基板
20．．．電極層
22．．．電極
221．．．電極底邊
223．．．側臂
30．．．觸摸點
40．．．驅動電路
41．．．偵測模組
42．．．計算模組
50．．．模式切換單元
60．．．電磁筆
圖1為本發明的觸摸輸入裝置的觸摸面板結構示意圖。
圖2為圖1中觸摸輸入裝置的觸摸面板的電極層結構示意圖。
圖3為圖1中觸摸輸入裝置的功能模組圖。
圖4為圖1中觸摸輸入裝置電容觸摸模式下的工作原理示意圖。
圖5為圖1中觸摸輸入裝置電磁觸摸模式下的工作原理示意圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請參考圖1，觸摸輸入裝置100包括觸摸面板101，該觸摸面板101依次包括一保護層10、一電極層20以及一基板11。本實施方式中，該觸摸輸入裝置100應用於電子裝置顯示幕之上，所述觸摸面板101需採用透明的透光率較好的材料。在其他實施方式中，觸摸面板101也可採用其他非透明材料製造，其主要用途可以用於觸摸板，觸摸開關等。
在本實施方式中，所述保護層10可以採用經過硬化處理的透明導電材料製成，以保護所述觸摸輸入裝置100。所述電極層20設置於所述保護層10和基板11之間，通常該電極層20採用具有高透光性的導電銦錫氧化物（ITO）材料。所述基板11通常採用玻璃基板或者有機玻璃基板材料。
請一併參閱圖2，所述電極層20包括多個近似平行的首尾交錯排列的電極22。所述電極22整體呈細長的條狀，所述每條電極22包括一電極底邊221以及兩條側臂223自電極底邊221的兩個端部向該電極底邊221的同一側延伸，所述側臂223遠離電極底邊221的一端延伸出一電極引線端。所述每條側臂223的寬度自靠近電極底邊221的一端向遠離電極底邊221的一端逐漸減小，所述兩條側臂223之間的間距自靠近電極底邊221的一端向遠離電極底邊221的一端逐漸減小。所述側臂223的長度遠大於電極底邊221的長度，即所述電極22整體呈細長的三角形狀,其中所述的“遠大於”是指細長條狀物體的長度與寬度之間的關係。
在本實施方式中，電極22為單層電極，可以在基板11上採用導電銦錫氧化物（ITO）材料經蝕刻的方式形成所述多個近似平行的首尾交錯排列的電極22。在其他實施方式中，所述電極22還可以在基板11上通過銀漿印刷或者金屬蝕刻工藝形成銀漿電極或者金屬電極。
請參閱圖3，所述觸摸輸入裝置100還包括一模式切換單元50以及一連接於所述電極層20的驅動電路40，其中，該觸摸輸入裝置100的電極層20上的電極22通過所述電極引線端224連接到該驅動電路40。該觸摸輸入裝置100可運行於一電容觸摸模式和一電磁觸摸模式，所述模式切換單元50用於控制所述觸摸輸入裝置100在電容觸摸模式和電磁觸摸模式之間進行切換。該驅動電路40包括一偵測模組41以及一計算模組42，該偵測模組41用於偵測電極引線端224上的電流或電壓值，而該計算模組42則根據該偵測模組41偵測到的電流或電壓值計算觸摸輸入裝置100的被觸摸位置。
請參閱圖4，所述觸摸輸入裝置100的偵測原理如下，針對所述電極層20建立一坐標系，設所述多個平行的首尾交錯排列的電極22依次為A1, A2... Ai-1, Ai，Ai+1，1≤i≤n。在本實施方式中，每一電極22的寬度很小，且由於電極22在其寬度方向上依次沿縱軸排列，從而每一電極22可視為對應一個縱坐標，因此，電極22與縱坐標形成一一對應關係。
請一併參閱圖4，在所述觸摸輸入裝置100工作於電容觸摸模式下，用戶用手指或者觸摸筆觸碰所述觸摸輸入裝置100時，手指或者觸摸筆從電極Ai的觸摸點30處吸走部分電荷，位於手指或者觸摸筆下方的電極Ai上的電容發生變化，產生一感應電流。由於所述每條側臂223的寬度自靠近電極底邊221的一端向遠離的寬度自靠近電極底邊221的一端逐漸減小，被觸摸點30越靠近電極底邊221的一端，手指或者觸摸筆與電極Ai的接觸面積越大，所述電容變化量越大，感應電流值也不同，所述感應電流值與被觸摸點30的橫坐標值呈一一對應關係。因此，根據所述感應電流值可以計算得出電極Ai上的電容變化值，進而可以得出被觸摸點30的橫坐標值。在本實施方式中，在電容觸摸模式下，偵測模組41偵測所述電極22上的電流值，計算模組42根據偵測到電流值的電極Ai對應的縱坐標值確定被觸摸點的縱坐標，根據該電流值計算得出被觸摸點30的橫坐標值，從而確定觸摸輸入裝置100的被觸摸位置。
一般的，由於手指或者觸摸筆的寬度要大於電極22的寬度，因此，在電極Ai上偵測到感應電流的同時，相鄰的電極... Ai-2，Ai-1，Ai+1，Ai+2... 也能偵測到感應電流，而離電極Ai較遠的電極則感應電流很小，可以忽略不計。在本實施方式中，偵測模組41偵測的感應電流大於一預設值時，才判斷為該電極Ai產生了感應電流。當多條電極被判斷產生了感應電流時，即偵測模組41偵測到多條電極的感應電流大於預設值時，所述計算模組42分別根據偵測到的多條電極及其產生的感應電流計算觸摸位置的座標值。
具體的，所述計算模組42根據該被判斷為產生了感應電流的多條電極對應的縱坐標而得到一平均縱坐標值，其中，計算模組42可以根據均差，方差，平均值或者中間值來計算該多條電極所分別對應的縱坐標的平均縱坐標。所述計算模組42還根據該多條電極所產生的感應電流以及感應電流與橫坐標值的對應關係，確定多個橫坐標值，並根據該多個橫坐標值計算得出一平均橫坐標值。同樣的，計算模組42可以根據均差，方差，平均值或者中間值來計算該橫坐標值。
在其他實施方式中，偵測模組41也可以偵測所述電極22上的電壓值，計算模組42根據所述電壓值計算出觸摸輸入裝置100的被觸摸位置。
請一併參閱圖5，在所述觸摸輸入裝置100工作於電磁觸摸模式下，每個電極22構成一個閉合線圈，電磁筆60置於所述觸摸輸入裝置100上時，位於電磁筆60下方的電極Aj上的磁通量發生變化，從而在電極Aj上產生一感應電壓。由於所述每條電極22的兩條側臂223之間的間距自靠近電極底邊221的一端向遠離的寬度自靠近電極底邊221的一端逐漸減小，當電磁筆60靠近電極Aj構成的閉合線圈時，電極Aj上沿X方向上不同位置的線圈寬度形成的面積能夠產生的磁通量的大小也會不同，從而導致不同的觸摸位置產生的感應電壓的大小不同，所述電極Aj上產生的感應電壓值與被觸摸點30的橫坐標值呈一一對應關係。因此，根據所述感應電壓值可以計算得出電極Aj上的被被觸摸點30的橫坐標值。在本實施方式中，在電磁觸摸模式下，偵測模組41偵測所述電極22上的電壓值，計算模組42根據偵測到電流值的電極Aj對應的縱坐標值確定被觸摸點的縱坐標，根據該電壓值計算得出被觸摸點30的橫坐標值，從而確定觸摸輸入裝置100的被觸摸位置。
同樣的，在電極Aj上偵測到感應電流的同時，相鄰的電極... Aj-2，Aj-1，Aj+1，Aj+2... 也能偵測到感應電流，而離電極Aj較遠的電極則感應電流很小，可以忽略不計。偵測模組41偵測的感應電壓大於一預設值時，才判斷為該電極Aj產生了感應電壓。當多條電極被判斷產生了感應電壓時，即偵測模組41偵測到多條電極的感應電壓大於預設值時，所述計算模組42分別根據偵測到的多條電極及其產生的感應電壓計算觸摸位置的座標值。
具體的，所述計算模組42根據該被判斷為產生了感應電壓的多條電極對應的縱坐標而得到一平均縱坐標值，其中，計算模組42可以根據均差，方差，平均值或者中間值來計算該多條電極所分別對應的縱坐標的平均縱坐標。所述計算模組42還根據該多條電極所產生的感應電壓以及感應電壓與橫坐標值的對應關係，確定多個橫坐標值，並根據該多個橫坐標值計算得出一平均橫坐標值。同樣的，計算模組42可以根據均差，方差，平均值或者中間值來計算該橫坐標值。
在其他實施方式中，偵測模組41也可以偵測所述電極22上的電流值，計算模組42根據所述電流值計算出觸摸輸入裝置100的被觸摸位置。
顯然，在其他實施方式中，每一電極22對應一橫坐標，而不同的電流或電壓值對應不同的縱坐標。
本實施裏中的雙輸入模式的觸摸屏，採用區別於傳統方法的佈線方法，能夠同時使用電容觸摸和電磁觸摸的輸入模式，同時兼顧了使用的便捷性和操作的精確性。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。
100．．．觸摸輸入裝置
10．．．保護層
20．．．電極層
30．．．觸摸點

Claims (10)

  1. 一種雙模式觸摸輸入裝置，包括一電極層，一模式切換單元以及一驅動電路連接於所述電極層，其改良在於：
    所述電極層包括多個平行的首尾交錯排列的電極，該電極包括一電極底邊以及兩條側臂自電極底邊的兩個端部向該電極底邊的同一側延伸，所述每條側臂的寬度自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述兩條側臂之間的間距自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述側臂的長度遠大於電極底邊的長度，電極整體呈細長的三角形；
    所述模式切換單元用於控制所述觸摸輸入單元在電容觸摸模式和電磁觸摸模式之間進行切換；
    所述驅動電路包括一偵測模組以及一計算模組，所述電極層與一直角坐標系對應，該計算模組根據該偵測模組偵測到的產生了電流或電壓的電極以及所述電極產生的電流值或電壓值計算觸摸輸入裝置的被觸摸點的座標。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雙模式觸摸輸入裝置，其中，還包括一保護層以及一基板，所述電極層設置於該基板與保護層之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雙模式觸摸輸入裝置，其中，所述電極為單層ITO通過蝕刻形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的雙模式觸摸輸入裝置，其中，所述電極的兩側臂的形狀和尺寸相同，呈細長的三角形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的雙模式觸摸輸入裝置，其中，所述每一電極對應一縱坐標值，電極被觸摸而產生的感應電流與橫坐標值一一對應，在電容觸摸模式下，該計算模組根據所述偵測模組偵測到的產生了電流的電極計算觸摸輸入裝置的被觸摸點的縱坐標值，並根據偵測模組偵測到的所述電極上的電流值計算觸摸輸入裝置的被觸摸點的橫坐標值，從而確定觸摸輸入裝置的被觸摸位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的雙模式觸摸輸入裝置，其中，所述每一電極對應一縱坐標值，電極產生的電壓與橫坐標值一一對應，在電磁觸摸模式下，所述計算模組根據偵測模組偵測到的產生電壓的電極計算觸摸輸入裝置的被觸摸點的縱坐標值，並根據該偵測模組偵測到的電極上的電壓值計算觸摸輸入裝置的被觸摸點的橫坐標值，從而確定觸摸輸入裝置的被觸摸位置。
  7. 一種觸摸面板，包括基板以及設置於該基板上的電極層，其改良在於：
    所述電極層包括多個平行的首尾交錯排列的電極，該電極包括一電極底邊以及兩條側臂自電極底邊的兩個端部向該電極底邊的同一側延伸，所述每條側臂的寬度自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述兩條側臂之間的間距自靠近電極底邊的一端向遠離電極底邊的一端逐漸減小，所述側臂的長度遠大於電極底邊的長度，電極整體呈細長的三角形，其中，該觸摸面板與一直角坐標系對應，每一電極對應該直角坐標系中的一縱坐標值，且每一電極在被觸摸時產生一與橫坐標值相關的電流或電壓值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的觸摸面板，其中，還包括一保護層，所述電極層設置於該基板與保護層之間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的觸摸面板，其中，所述電極為單層ITO通過蝕刻形成。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的觸摸面板，其中，所述電極的兩側臂的形狀和尺寸相同，呈細長的三角形。
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