TW201712518A

TW201712518A - 電容式觸控裝置

Info

Publication number: TW201712518A
Application number: TW104140299A
Authority: TW
Inventors: 吳春蓉; 林志祐; 林彥劭; 謝昌融
Original assignee: 矽創電子股份有限公司
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-04-01
Also published as: CN106547413A; TWI570617B; CN106547413B

Abstract

一種電容式觸控裝置，包含有一基板；以及複數個第一電極與複數個第二電極，間隔地沿一第一方向設置於該基板上，且每一第一電極與每一第二電極不接觸；其中，每兩個第一電極間形成一感應節點，於該感應節點內該第一電極之兩側係設置有兩個第二電極，使得沿一剖面線上看該第一電極與該第二電極為依序相鄰設置，以減少該電容式觸控裝置之一反觸控效應。

Description

電容式觸控裝置

本發明係指一種電容式觸控裝置，尤指一種具備改良電極結構之電容式觸控裝置，以減少電容式觸控裝置之反觸控效應。

觸控電極能夠偵測一主動區域或顯示區域內的觸控動作，例如偵測是否有一手指按壓觸控螢幕及其對應之觸控位置，部分觸控裝置還可結合其他觸控模組（例如一觸控筆）來增加其觸控辨識效能。此外，常見的觸控裝置包含有電阻式、電容式、紅外線式、或是表面聲波式，其中，電容式的觸控裝置是現今的主流產品。電容式觸控裝置之結構常利用透明導電材質，例如氧化銦錫（ITO），且於一基板上形成特定的感應電極圖形，例如透過X軸電極與Y軸電極排列成陣列型態並彼此間達到電容耦合，一旦有物件觸碰或靠近觸控裝置時，觸控裝置於特定位置上的電容值將有所改變，並透過電容值的變化來判斷是否有觸控操作之產生，同時可定位該觸控操作所對應之觸控位置。此外，常見之電容式觸控技術可透過互容式（mutual capacitance）感應操作來實現多點觸控之功能。不過，當觸控裝置處於浮接狀態時，即觸控裝置中觸控面板或該些電極為非良好接地，或者觸控面板相對於該些電極間為非良好接地，觸控裝置將容易產生一反觸控現象來影響觸控訊號之辨識精準。

請參考第1圖，第1圖為習知技術中一觸控裝置所對應之一觸控訊號於未發生反觸控現象與已發生反觸控現象之訊號比較圖。如第1圖所示，觸控裝置可根據一使用者/物體是否按壓一觸控面板，以對應轉換互容值變化量為一感測訊號Delta，如第1圖左邊所繪之訊號曲線S_I1或S_I2，當觸控裝置為良好接地時，感測訊號Delta將對應為訊號曲線S_I1，當觸控裝置為接地條件稍差時，感測訊號Delta將對應為訊號曲線S_I2，且有效按壓/觸控點所對應之感測訊號Delta的數值皆大於一臨限值，而此時感測訊號Delta所對應之訊號曲線S_I1或S_I2仍未發生有反觸控現象。一旦使用的觸控裝置為大面積觸控面板，或搭配使用輕薄蓋板之觸控裝置時，其將造成嚴重的反觸控現象，如第1圖右圖所繪之訊號曲線S_A1或S_A2，即有效按壓/觸控點所對應之感測訊號Delta的數值將小於臨限值，而觸控裝置晶片所偵測到之互容變化值已由正值轉為負值，此將造成觸控裝置晶片判斷觸控座標之誤差。在此情況下，習知技術可透過增加觸控裝置的蓋板厚度來提高觸控裝置的接地效果，以避免反觸控現象發生之可能，惟愈厚的蓋板將不利於觸控裝置的生產成本與機構設計。

因此，於觸控裝置追求輕薄設計之概念下，提供另一種具備改良電極結構之電容式觸控裝置，以有效減少反觸控效應之產生，已成為本領域之重要課題。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種具備改良電極結構之電容式觸控裝置，以減少電容式觸控裝置之反觸控效應。

本發明揭露一種電容式觸控裝置，包含有一基板；以及複數個第一電極與複數個第二電極，間隔地沿一第一方向設置於該基板上，且每一第一電極與每一第二電極不接觸；其中，每兩個第一電極間形成一感應節點，於該感應節點內該第一電極之兩側係設置有兩個第二電極，使得沿一剖面線上看該第一電極與該第二電極為依序相鄰設置，以減少該電容式觸控裝置之一反觸控效應。

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定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的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」。此外，「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連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。

請參考第2A圖與第2B圖，其中第2A圖為本發明實施例中一電容式觸控裝置2之局部示意圖，而第2B圖為第2A圖中一剖面線CL上電容式觸控裝置2之局部剖面圖。如第2A圖與第2B圖所示，本實施例中的電容式觸控裝置2僅示意性繪出局部結構內的代表元件，即電容式觸控裝置2包含有一基板SB、複數個第一電極RX、複數個第二電極TX及複數個接地模組GM，其中複數個第一電極RX與複數個第二電極TX間隔地沿一第一方向（例如X軸方向）設置於基板SB上，且第一電極RX與第二電極TX間相互不接觸。較佳地，本實施例所採用的基板SB可為一印刷電路板、一透明導電材質或一蓋板等，用以提供複數個第一電極RX、複數個第二電極TX與複數個接地模組GM等元件之設置，至於第一電極RX為一感應電極，而第二電極TX為一發射電極，且兩者的數量在此僅為示範性說明。

透過複數個第一電極RX與複數個第二電極TX之設置，本實施例中電容式觸控裝置2可根據一電容值變化量來進行一觸控感應操作，以對應判斷與定位一觸控物或一使用者是否已接近與按壓電容式觸控裝置2。當然，搭配其他操作方式，本實施例中電容式觸控裝置2還可包含其他功能性元件，例如一控制模組、一電源驅動器、一暫存模組或所對應之傳輸線等，該些功能性元件應為本領域所熟知且非本發明所欲討論的重點，在此不贅述之。當然，於其他實施例中，電容式觸控裝置2還可與另一顯示裝置或電子裝置相互整合，並進一步包含有一軟性電路板、一導光板、ㄧ背光模組、一顯示面板或其他數位控制模組等，非用以限制本發明之範疇。再者，本實施例中電容式觸控裝置2還可於第一電極RX與第二電極TX之背面設置有一屏蔽接地模組SL，用來屏蔽至少一雜訊訊號，以降低複數個第一電極RX與複數個第二電極TX受到雜訊干擾之影響（即提高電容式觸控裝置2的接地效果），進而提高電容式觸控裝置2的觸控精準度。

請繼續參考第2A圖，本實施例中基板SB設置於一XY平面上，並包含有第一方向平行於X軸、第二方向平行於Y軸，其中第一方向與第二方向為相互垂直。此外，複數個接地模組GM將間隔地沿第一方向鉛直設置，以對應分割基板SB為複數個長條區域來設置複數個第一電極RX與複數個第二電極TX。於每一個長條區域內，每一第一電極RX包含有一主體電極RX_BD以及複數個第一分支電極RX_BR，主體電極RX_BD係沿第二方向延伸，而複數個第一分支電極RX_BR沿第二方向間隔地耦接至主體電極RX_BD，且複數個第一分支電極RX_BR之末端沿第一方向水平延伸。另外，每一第二電極TX包含有複數個第二分支電極TX_BD以及複數個連結電極TX_C，複數個第二分支電極TX_BD沿第二方向延伸，而連結電極TX_C沿第一方向水平設置且用來耦接複數個第二分支電極TX_BD。

再者，複數個長條區域還可參考每一第一分支電極RX_BR之設置位置，於每兩個第一電極RX間來對應形成一感應節點，例如第2A圖所圈之感應節點NA。換言之，本實施例中複數個接地模組GM將間隔地設置於每兩個感應節點間，且四邊環狀設置來包圍複數個第一電極RX與複數個第二電極TX所對應之一總投影面積，即複數個接地模組GM將設置來包圍全部的第一電極與第二電極。此外，於本實施例中，複數個第一分支電極RX_BR將沿第一方向形成一閃電狀結構（或一W字型結構），閃電狀結構之末端將向第一方向水平延伸，而複數個第二分支電極TX_BD與複數個連結電極TX_C將形成複數個連結體，而連結體的形狀例如可為一魚刺結構或一鋸齒狀結構，且該些連結體將對應設置於閃電狀結構之相異側，而左右相鄰每兩個長條區域的連結體還透過接地模組GM之一連接體GM_C來相互連接，使得複數個第二分支電極TX_BD與複數個連結電極TX_C所形成之複數個連結體將上下環設來包圍複數個第一分支電極RX_BR，且彼此皆不互相接觸。

進一步地，若由單一感應節點的觀點來看（即第2A圖所示），每一感應節點NA將包含有單一第一電極RX1與相異的兩個第二電極TX1、TX2，且第一電極RX1之上下兩側間隔地設置有第二電極TX1、TX2；若由剖面線CL的觀點來看（即第2B圖所示），本實施例中第一電極RX1與第二電極TX1、TX2為依序相鄰設置，即第一電極RX1的兩側皆設置有第二電極TX1或第二電極TX2，而第二電極TX1（或第二電極TX2）的兩側亦設置有第一電極RX1，使得本實施例中的第一電極RX1與第二電極TX1、TX2間為互繞設置於基板SB上。

除此之外，本實施例中每一接地模組GM包含有一第一寬度，而感應節點包含有一第二寬度，據此，為了有效降低電容式觸控裝置2的反觸控效應，同時又維持電容式觸控裝置2包含有一定數量之感應節點與適當的感應間距（Sensor pitch）來提高相關觸控靈敏度，本實施例中的第二寬度所對應的數值將適性設定為第一寬度所對應數值的六倍，即第一寬度例如為1mm，而第二寬度例如為6mm，在此情況下，其他第一電極RX與第二電極TX也包含有一寬度且設定為300um，以便利電容式觸控裝置2之相關製程可選用絲印或黃光製成來進行，然以上數值僅為示範性說明，而本領域具通常知識者可根據不同製程需求來對應調整該些第一、第二電極或接地模組之寬度、感應節點、感應間距或相關元件/模組所設置的數量與相對位置等，非用以限制本發明的範疇。

據此，除了結構設計上，本實施例透過複數個第一電極與複數個第二電極互繞的設置方式，同時設定感應節點與接地模組之寬度為一定比值，另外，於操作方式上，當電容式觸控裝置進行觸控感應操作時，於感應節點內複數個第二電極僅其中一者產生一感測訊號，至於其他第二電極皆為接地（即複數個第二電極未同時產生各自之感測訊號），並於下一時間點替換為另一第二電極來產生感測訊號（至於其他第二電極仍維持為接地），且依此順序對應啟動複數個第二電極之操作。經實作經驗佐證，相較於習知技術所用的電容式觸控電極，本實施例已可大幅減少電容式觸控裝置中複數個第一電極及/或複數個第二電極與使用者（或其他外來物體）間因接觸或按壓所產生之雜散電容的干擾現象，以讓電容式觸控裝置晶片所取得之的互容變化值可由負值轉正值（即讓感測訊號Delta的數值大於臨限值），進而減少電容式觸控裝置之反觸控效應。在此情況下，本實施例的電容式觸控裝置將可直接用於大面積的觸控面板，或應用於僅覆蓋輕薄蓋板（例如小於0.4mm之蓋板）之觸控裝置，也不致受到反觸控現象的干擾而降低觸控操作的精準度。

值得注意地，本實施例中第2A圖所繪的第一分支電極RX_BR將形成閃電狀結構，而第二分支電極TX_BD與連結電極TX_C將形成連結體為魚刺結構或鋸齒狀結構，使得該些連結體可對應設置於閃電狀結構之相異側（即互補設置來填空閃電狀結構，但又不和其相接觸）。當然，本領域具通常知識者亦可對應調整以上所述的閃電狀結構、魚刺結構或鋸齒狀結構，例如將閃電狀結構（或W字型結構）適性修改為一V字型結構、一F字型結構、一H字型結構或一工字型結構等，至於連結體則對應設置來填補每一感應節點內未由閃電狀結構所覆蓋的區域等，以上電極設計之結構性變化皆屬於本發明的範疇。舉例來說，第3A圖為本發明實施例第一電極形成閃電狀結構之局部示意圖，而第3B圖為本發明另一實施例第一電極形成V字型結構之局部示意圖；第4A圖為本發明實施例第二電極形成魚刺結構之局部示意圖，而第4B圖為本發明另一實施例第二電極形成魚刺結構之局部示意圖。

值得注意地，本實施例所提供的電容式觸控裝置可用於印刷電路板的裝置內，還可用於單層架橋的氧化銦錫或雙層架橋的氧化銦錫。舉例來說，如第5A圖與第5B圖所示，兩者皆為電容式觸控裝置應用於印刷電路板之示意圖，前者為第一電極形成閃電狀結構之示意圖，而後者為第一電極形成V字型結構之示意圖；如第6A圖與第6B圖所示，兩者皆為電容式觸控裝置應用於單層架橋之氧化銦錫之示意圖，前者為第一電極形成閃電狀結構之示意圖，而後者為第一電極形成V字型結構之示意圖；如第7A圖與第7B圖所示，兩者皆為電容式觸控裝置應用於雙層架橋之氧化銦錫之示意圖，前者為第一電極形成閃電狀結構之示意圖，而後者為第一電極形成V字型結構之示意圖。據此，當電容式觸控裝置應用於印刷電路板時，僅接地模組GM之連接體GM_C設置於屏蔽接地模組SL上，而第一電極RX、第二電極TX與接地模組GM皆設置於同一平面上，並堆疊於屏蔽接地模組SL之另一平面上；當電容式觸控裝置應用於單層架橋的氧化銦錫時，第一電極RX、第二電極TX、接地模組GM與其連接體GM_C皆設置於同一平面上，並堆疊於屏蔽接地模組SL之另一平面上；當電容式觸控裝置應用於雙層架橋的氧化銦錫時，第一電極RX與接地模組GM將設置於同一平面上，第二電極TX與僅接地模組GM之連接體GM_C設置於另一平面上，而兩平面相互堆疊設置且不使用屏蔽接地模組SL。

綜上所述，本創作實施例係提供一種電容式觸控裝置，結構上藉由複數個感應電極與複數個發射電極互繞之設置方式，同時設定感應節點與接地模組之寬度為一定比值，操作上維持單一發射電極產生感測訊號，而其他發射電極為接地，以提高電容式觸控裝置的接地效果並減少電容式觸控裝置之反觸控效應。再者，本實施例還可適性搭配不同的印刷電路板、單層架橋或雙層架橋的氧化銦錫等結構應用，並對應套用於大面積觸控面板或結合輕薄蓋板之實施態樣，進而大幅提高電容式觸控裝置之觸控精準與產品應用範圍。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圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

2‧‧‧電容式觸控裝置
SB‧‧‧基板
RX、RX1‧‧‧第一電極
RX_BD‧‧‧主體電極
RX_BR‧‧‧第一分支電極
TX、TX1、TX2‧‧‧第二電極
TX_BD‧‧‧第二分支電極
TX_C‧‧‧連結電極
GM‧‧‧接地模組
GM_C‧‧‧連接體
NA‧‧‧感應節點
SL‧‧‧屏蔽接地模組
CL‧‧‧剖面線
S_I1、S_I2、S_A1、S_A2‧‧‧訊號曲線

第1圖為習知技術中一觸控裝置所對應之一觸控訊號於未發生反觸控現象與已發生反觸控現象之訊號比較圖。第2A圖為本發明實施例中一電容式觸控裝置之局部示意圖。第2B圖為第2A圖中一剖面線上電容式觸控裝置之局部剖面圖。第3A圖為本發明實施例中第一電極形成閃電狀結構之局部示意圖。第3B圖為本發明另一實施例中第一電極形成V字型結構之局部示意圖。第4A圖為本發明實施例中第二電極形成魚刺結構之局部示意圖。第4B圖為本發明另一實施例中第二電極形成魚刺結構之局部示意圖。第5A圖與第5B圖為本發明實施例中電容式觸控裝置應用於印刷電路板之示意圖。第6A圖與第6B圖為本發明實施例中電容式觸控裝置應用於單層架橋之氧化銦錫之示意圖。第7A圖與第7B圖為本發明實施例中電容式觸控裝置應用於雙層架橋之氧化銦錫之示意圖。

2‧‧‧電容式觸控裝置

SB‧‧‧基板

RX、RX1‧‧‧第一電極

RX_BD‧‧‧主體電極

RX_BR‧‧‧第一分支電極

TX、TX1、TX2‧‧‧第二電極

TX_BD‧‧‧第二分支電極

TX_C‧‧‧連結電極

GM‧‧‧接地模組

GM_C‧‧‧連接體

NA‧‧‧感應節點

SL‧‧‧屏蔽接地模組

CL‧‧‧剖面線

Claims

一種電容式觸控裝置，包含有：一基板；以及複數個第一電極與複數個第二電極，間隔地沿一第一方向設置於該基板上，且每一第一電極與每一第二電極不接觸；其中，每兩個第一電極間形成一感應節點，於該感應節點內該第一電極之兩側係設置有兩個第二電極，使得沿一剖面線上看該第一電極與該第二電極為依序相鄰設置，以減少該電容式觸控裝置之一反觸控效應。
如請求項1所述之電容式觸控裝置，其中每一第一電極包含有一主體電極以及複數個第一分支電極，該主體電極係沿一第二方向延伸，且該複數個第一分支電極沿該第二方向間隔地耦接至該主體電極，而該複數個分支電極之末端向該第一方向延伸，每一第二電極包含有複數個第二分支電極以及複數個連結電極，該複數個第二分支電極沿該第二方向延伸，且該連結電極係沿該第一方向水平設置來耦接該複數個第二分支電極。
如請求項2所述之電容式觸控裝置，其中於該感應節點內每一第一分支電極形成一閃電狀結構，而該複數個第二分支電極與該複數個連結電極係形成複數個連結體，且對應設置於該閃電狀結構之相異側。
如請求項1所述之電容式觸控裝置，其還包含有複數個接地模組，且該複數個接地模組係設置於每兩個感應節點間，且四周環狀設置來包圍該複數個第一電極與該複數個第二電極之一總投影面積。
如請求項5所述之電容式觸控裝置，其中每一接地模組包含有一第一寬度，而該感應節點包含有一第二寬度，且該第二寬度之數值為該第一寬度之數值的六倍。
如請求項1所述之電容式觸控裝置，其中每一第一電極為一感應電極，每一第二電極為一發射電極，且當該電容式觸控裝置進行一觸控感應操作時，於該感應節點內之複數個發射電極僅一者產生一感測訊號而其他發射電極為接地。
如請求項1所述之電容式觸控裝置，其中該反觸控效應係減少該複數個第一電極與一使用者或該複數個第二電極與該使用者間之雜散電容干擾，並讓該電容式觸控裝置之一觸控感應操作所對應之一互容變化值由負值轉正值。
如請求項1所述之電容式觸控裝置，其還包含有一屏蔽接地模組，用來降低該複數個第一電極、該複數個第二電極與一雜訊訊號間之干擾。