TW201839572A - 電容式觸控面板及其感應電極 - Google Patents

Abstract

本發明係一種電容式觸控面板及其感應電極，該電容式觸控面板包含有沿不同方向排列之複數第一電極與複數第二電極，並於一感測區域中重疊；各該第一電極及第二電極係分別包含有一主幹與從該主幹之相對二側延伸出的複數分支部，且位於該主幹同一側之兩相鄰分支部之間相隔一間距，各該分支部與該主幹相接之一連接端的寬度大於該分支部之末端的寬度，且該二相鄰第一電極的主幹在朝向彼此的二側上所分別形成的該些分支部之間為相互交錯配置；如此，可提高觸碰物件之定位精確度。

Description

電容式觸控面板及其感應電極

本發明係關於一種電容式觸控面板結構，尤指一種電容式觸控面板之感應電極圖案的改良。

電容式觸控面板係主要由複數感應電極構成矩陣排列的觸碰感應單元，如圖7所示，為其中一種習知電容式觸控面板60的態樣，其包含有複數條X軸電極61及複數條Y軸電極62，該複數X軸及Y軸電極61、62係電性絕緣交錯設置；其中各該複數X軸及Y軸電極61、62的交錯區域即構成一個觸碰感應單元600。如圖所示，各條該X軸及Y軸電極61、62的寬度為非等寬度之條狀電極，且各條該X軸及Y軸電極61、62的寬度Wa對應在交錯處窄縮，使其二者之間的耦合電容變小；又，各條該X軸及Y軸電極61、62的寬度Wa自各交錯處向外漸擴至寬度Wb，使阻抗減低，更有助於主動式觸控筆的感應。

然而，上述電容式觸控面板60中該X軸及Y軸電極61、62的圖案形狀卻也造成識別特定觸碰位置不精準的問題產生。由於各條該X軸及Y軸電極61、62寬度Wa對應各交錯處窄縮，相對也拉大了二相鄰之該X軸及Y軸電極61、62之間的間隔d1，以致該X軸及Y軸電極61、62減少了所對應之該觸碰感應單元600中的涵蓋面積，特別是相對於該觸碰感應單元600中的角落位置。在實際使用上，如圖7所示，若將該其中一觸碰感應單元600的左下角區域A分成25個不同觸碰點631進行感測，假設該X軸電極61及該Y軸電極62在偵測主動式觸控筆時均為接收電極，並對應獲得對應前述25個不同觸碰點631的25個感應量，並識別其座標，如圖8所示。由圖可知，此25個觸碰點631識別後的座標與其對應理想座標相較，由於在該區域A中遠離該X軸電極61的該些觸碰點631與其左右側的該X軸電極61間之距離有所差異，導致該些觸碰點631與其左右側的該X軸電極61間之感應量也有所差異(右側感應量較大)，導致其座標偏差值較大，且明顯往位在右邊的該X軸電極61偏移，而靠近該X軸電極61的該些觸碰點631由於其位置感測到的左右側感應量較為平均，故其位置與對應的理想座標之間的座標偏差值明顯變小；又，；而且，在該區域A中遠離該Y軸電極62的該些觸碰點631與其上下側的該Y軸電極62間之距離也有所差異，導致該些觸碰點631與其上下側的該Y軸電極62間之感應量也有所差異(上方感應量較大)，導致其座標明顯往位在上方的該Y軸電極62偏移，而靠近該Y軸電極62的該些觸碰點631由於其位置感測到的上下側感應量較為平均，故其位置與對應的理想座標之間的座標偏差值明顯變小，上述結果代表在此種電極圖案設計下愈遠離該X軸電極61的該些觸碰點631的位置準確度越低。

除此之外，在觸控筆的傾斜角度(Tilt)識別應用來說，如圖9所示，當一主動式觸控筆63在該觸碰感應單元600的區域A中，以多個不同的傾斜角度(30、45、60、75、90度)且沿著虛線F的二個相反方位角(Orientation)進行測試，並以各傾斜角度(正負號代表兩個相互為反向的方位角)的座標偏差值繪製成一座標偏差曲線，如圖10所示。由於該主動式觸控筆63之筆頭在圖8中的識別後座標已偏離理想座標甚遠，故當圖9中該主動式觸控筆63改變其方位角至另一反向方位角時，即便在傾斜角度仍維持30度的情況下，其所對應的座標偏差值係分別有著非常明顯的差距(1.1mm/0.1mm)，如此將會嚴重影響該電容式觸控面板60錯誤判斷該主動式觸控筆63的座標位置，而大幅降低其座標精確度。因此，此一電容式觸控面板60仍無法滿足對主動式觸控筆63的高識別準確度的需求，有必要進一步改良之。

有鑑於目前電容式觸控面板識別主動式觸控筆的座標位置仍有不準確的技術缺陷，本發明主要目的係提供一種電容式觸控面板及其感應電極，可改善此一技術缺陷。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該電容式觸控面板包含有第一感應層及第二感應層；該第一感應層係具有沿著一第一方向排列之複數第一電極，而該第二感應層則具有沿著不同於該第一方向的一第二方向排列之複數第二電極；其中該第一電極及第二電極之間係相互絕緣且交錯重疊，又各該第一電極及第二電極係分別包含有一主幹與從該主幹之相對二側延伸出的複數分支部，且位於該主幹同一側之兩相鄰分支部之間相隔一間距，各該分支部與該主幹相接之一連接端的寬度大於該分支部之末端的寬度；其中該二相鄰第一電極的主幹在朝向彼此的二側上所分別形成的該些分支部之間為相互交錯配置。

由上述說明可知，本發明電容式觸控面板的各該第一電極及第二電極主要係由一主幹之相對二側延伸有複數分支部，使該第一電極及第二電極之間的重疊區域分布更為均勻且縝密；又加上各該分支部末端的寬度小於其與該主幹相接之一連接端的寬度，故能避免該分支部分走過多相鄰電極的感應電容；是以，本發明識別主動式觸控筆的準確率可相對提升。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該電容式觸控面板的感應電極包含有一主幹及複數個自該主幹之相對二側延伸而出的分支部；其中位於該主幹同一側之兩相鄰分支部之間相隔一間距，且各該分支部與該主幹相接之一連接端的寬度大於該分支部之末端的寬度，且該複數分支部在該主幹兩側形成不對稱交錯齒狀的分布。

由上述說明可知，本發明電容式觸控面板的感應電極係主要由一主幹之相對二側延伸有複數分支部，各該分支部與該主幹相接之一連接端的寬度大於該分支部之末端的寬度，避免靠近相鄰觸碰感應單元之分支部的觸控點的感應量會被相鄰觸碰感應單元的分支部分走過多感應電容，而且還能提高自身電極在兩側的感應量比重，除了可有效提升主動式觸控筆在座標位置上的定位精確度外，更可進一步改善在偵測主動式觸控筆之傾斜角度(Tilt)或方位角(Orientation)時觸控面板偵測其筆頭所產生的座標偏差值。

本發明係針對電容式觸控面板的電極結構進行改良，使電容式觸控面板具有主動式觸控筆的高識別度；以下謹配合圖式詳細說明本發明技術內容。

首先請參閱圖1A及圖1B所示，為本發明一電容式觸控面板10的一實施例，該電容式觸控面板10係包含有一蓋板11、一絕緣層12、一第一感應層20、一第二感應層40及一感測區域S，該第一感應層20及第二感應層40分別設置於該絕緣層12之上、下表面，且該第一感應層20位於該蓋板11及絕緣層12之間。其中，該第一感應層20及第二感應層40係分別為一網格狀導電片51，如圖4A所示，該網格狀導電片51係由相互平行之複數第一軸向線511與相互平行之複數第二軸向線512交錯排列構成；於本實施例，各該第一軸向線511及第二軸向線512可為直線，或可如圖4B所示，為另一網格狀導電片51’，其中各該第一軸向線511’及第二軸向線512’可為連續曲線。於本實施例，該絕緣層12係可為一絕緣基板、一絕緣薄膜或一介電層，概依不同形式之電容式觸控面板使用相應的絕緣材料(例如：PET等)，本實施例係以保護玻璃暨雙薄膜感應器式GFF(Cover Glass Film/Film)作為實施樣態說明，但不以此為限；本發明可應用於其他不同形式電容式觸控面板，例如：嵌入式 (In-cell/On-cell)、單片玻璃式(One Glass Solution；OGS)、保護玻璃暨感應器式(Cover Glass/Sensor Glass；G/G)或其類似的觸控面板。

如圖2A及圖2B所示，該第一感應層20具有斷開該第一軸向線51及第二軸向線52(如圖4A所示)的複數條切割道22，並藉以在該第一感應層20上形成複數第一電極21，其中該複數第一電極21係等間距沿著一第一方向Y排列；該第二感應層40具有斷開該第一軸向線51及第二軸向線52(如圖4A所示)的複數條切割道42，並藉以在該第二感應層40上形成複數第二電極41，其中該複數第二電極41係等間距沿著不同於該第一方向Y的一第二方向X排列，使得該第一電極21及第二電極41在該感測區域S中重疊且彼此電性絕緣，以構成複數觸碰感應單元100。又，各該觸碰感應單元100具有一寬度D，以本實施例來說，各該觸碰感應單元100的寬度D即為各該第一電極21之間的間距(Sensor Pitch)。

如圖1B所示，該複數第一電極21的一側係分別連接有一第一端子引線30。請配合參閱圖2A所示，各該第一電極21、21’係包含有一呈長矩形的主幹211、211’以及複數呈梯形的分支部212、212’；其中該複數分支部212、212’係分別從該主幹211、211’之相對二側橫向延伸而出；其中位於該主幹211、211’同一側之兩相鄰分支部212、212’之間相隔一間距，且該複數分支部212、212’在該主幹211、211’兩側形成左右不對稱交錯齒狀的分布設計；又，各該分支部212、212’與該主幹211、211’相接之一連接端的寬度W3大於該分支部212、212’之末端的寬度W2。該第一電極21的分支部212係延伸至與其相鄰之該另一第一電極21’的二個分支部212’之間，故該寬度W2相當於該二個相鄰分支部212’寬端部分212a’之間的最短距離。

如圖1B所示，該複數第二電極41的一側係分別連接有一第二端子引線50。再如圖2B所示，各該第二電極41、41’係包含有一呈長矩形的主幹411、411’以及複數呈梯形的分支部412、412’；其中該複數分支部412、412’係分別從該主幹411、411’ 之相對二側橫向延伸而出；其中位於該主幹411、411’同一側之兩相鄰分支部412、412’之間相隔一間距，且該複數分支部412、412’在該主幹411、411’兩側形成左右不對稱交錯齒狀的分布設計；又，各該分支部412、412’與該主幹411、411’相接之一連接端的寬度W3大於該分支部412、412’之末端的寬度W2；該第二電極41的分支部412係延伸至與其相鄰之該另一第二電極41’的二個分支部412’之間，故該寬度W2相當於該二個相鄰分支部412’寬端部分412a’之間的最短距離。

於本實施例，本發明之各該第一電極21、21’及第二電極41、41’的主幹211、211’、411、411’之寬度W1與各分支部212、212’、412、412’之長度L及末端的寬度W2之間的尺寸設計關係可選擇為：L＞W1≧W2，其中該寬度W1又可為1~3倍的該寬度W2，即W1=1~3W2，且該長度L可為1.5~4倍的該寬度W1；即L=1.5~4W1。又，倘若本發明用以配合主動式觸控筆使用的設計情況，則各該第一電極21、21’及第二電極41、41’的主幹211、211’、411、411’之寬度W1亦可為0.5~1.5倍主動式觸控筆之筆頭直徑，且其分支部212、212’、412、412’之長度L可為0.5~3倍主動式觸控筆之筆頭直徑；各該分支部212、212’ 、412、412’與該主幹211、211’、 411、411’相接之一連接端的寬度W3可為0.5~1.5倍主動式觸控筆之筆頭直徑，各該分支部212、212’ 、412、412’之末端的寬度W2可為0.25~0.8倍主動式觸控筆之筆頭直徑。

再請配合參閱圖1B、圖2A及圖2B所示，該複數第一電極21及第二電極41重疊於感測區域S中，以構成複數個呈一矩陣排列的觸碰感應單元100；又，各該觸碰感應單元100係對應該其中一第一電極21與該其中一第二電極41重疊的位置，如圖3A、圖3B及圖3C所示，即該觸碰感應單元100係對應具有該第一電極21及第二電極41的部份主幹211a、411a、該至少一分支部212、412的一寬端部分212a、412a，以及相鄰之該第一電極21’及第二電極41’的複數分支部212’、412’的一末端部分212b’、412b’，且本發明觸碰感應單元100的間距(sensor pitch)D小於一主幹211、411之寬度W1加上其兩側分支部211、411長度2L。另外，如圖3A所示，在各該觸碰感應單元100中的該第一電極21可被一對稱線Y1分成二個相鄰且對稱的圖案單元P1、P1’，在本實施例中該對稱線Y1與該第一方向Y相互平行；以及，如圖3B所示，在各該觸碰感應單元100中的該第二電極41可被一對稱線X1分成二個相鄰且對稱的圖案單元P2、P2’，在本實施例中該對稱線X1與該第二方向X相互平行。由於本發明所設計之電極圖案具前述特徵，使得各該觸碰感應單元100內之電極圖案的分布對稱且均勻，不論是以該第一或第二電極21、41來作為感應電極，其獲得的感應量分布情況將更為均勻。

綜上所述，本發明電容式觸控面板10的各該第一電極21及第二電極41主要係由主幹211、41之相對1二側延伸有複數分支部412、412，二相鄰的第一電極21及第二電極41之間僅保持一切割道22、42的寬度；又加上各該分支部212、412末端的寬度W2小於其與該主幹211、411相接之一連接端的寬度W3。由於本發明之電極圖案的分支部212、412寬度係朝相鄰電極方向為漸縮設計，故各該分支部212、412延伸進入相鄰之該分支部212’、412’的電極面積也相對減少，能避免該分支部212、412分走過多相鄰電極的感應電容；又，由於該分支部212、412在連接該主幹211、411的寬度W3相對大於末端寬度W2，故還能提高自身電極在兩側的感應量比重，除了可有效提升主動式觸控筆在座標位置上的定位精確度外，更可進一步改善在偵測主動式觸控筆之傾斜角度(Tilt)或方位角(Orientation)時所產生的座標偏差值。

請參閱圖3C及圖5所示，係取與圖8相同之25個觸碰點631位置進行本發明感測，即對圖3C所示的觸碰感應單元100的左下角區域A進行不同的25個觸碰點631位置的識別，如圖5所示，本發明依據各觸碰點631感應量識別其座標位置，明顯較先前技術的電容式觸控面板來得更貼近理想座標位置。再如圖3D所示，當一主動式觸控筆63在該觸碰感應單元100的區域A中，以多個不同的傾斜角度(30、45、60、75、90度)且沿著虛線F的二個相反方位角(Orientation)進行測試，如圖6所示，以各傾斜角度(正負號代表兩個相互為反向的方位角)的座標偏差值繪製成一座標偏差曲線。由圖6與圖10相較可明顯看出，由於該主動式觸控筆63之筆頭在圖5中的識別後座標已貼近理想座標，故當圖3D中該主動式觸控筆63改變其方位角至另一反向方位角並同樣維持30度的傾斜角，測得的座標偏差值相當接近，代表當感應不同XY平面的位置上不同傾斜角度的主動式觸控筆63的感應量時，該主動式觸控筆63在相同之傾斜角度下所造成的座標偏差值一致，不會因為方位角的改變而導致座標偏差值大幅變動，容易據此特性加以修正補償後，不再因使用者握持主動式觸控筆63的角度不同，均可正確地識別觸碰點的座標位置。是以，本發明識別主動式觸控筆的準確率可相對提升。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10‧‧‧電容式觸控面板

100‧‧‧觸碰感應單元

11‧‧‧蓋板

12‧‧‧絕緣層

20‧‧‧第一感應層

21、21’‧‧‧第一電極

211、211’‧‧‧主幹

211a‧‧‧部分主幹

212、212’‧‧‧分支部

212a、212a’‧‧‧寬端部分

212b’‧‧‧末端部分

22‧‧‧切割道

30‧‧‧第一端子引線

40‧‧‧第二感應層

41、41’‧‧‧第二電極

411、411’‧‧‧主幹

211a‧‧‧部分主幹

412、412’‧‧‧分支部

412a、412a’‧‧‧寬端部分

412b’‧‧‧末端部分

42‧‧‧切割道

50‧‧‧第二端子引線

51、51’‧‧‧網格狀導電片

511、511’‧‧‧第一軸向線

512、512’‧‧‧第二軸向線

60‧‧‧電容式觸控面板

600‧‧‧觸碰感應單元

61‧‧‧X軸電極

62‧‧‧Y軸電極

63‧‧‧主動式觸控筆

631‧‧‧觸碰點

圖1A：本發明一電容式觸控面板的一局部剖視圖。 圖1B：本發明一電容式觸控面板的一俯視平面圖。 圖2A：圖1B中部分第一電極的一平面圖。 圖2B：圖1B中部分第二電極的一平面圖。 圖3A：圖1位於其中一觸碰感應單元中之第一電極的電極圖案。 圖3B：圖1位於其中一觸碰感應單元中之第二電極的電極圖案。 圖3C：圖1位於其中一觸碰感應單元中相互重疊之第一電極及第二電極的電極圖案。 圖3D：觸控筆於其中一觸碰感應單元感應以不同傾斜角度及不同方位角的使用示意圖。 圖4A：本發明使用一網格狀導電片的一平面示意圖。 圖4B：本發明使用另一網格狀導電片的一平面示意圖。 圖5：於圖3C區域A中不同位置感測並識別出的一座標位置圖。 圖6：於圖3C區域A中觸控筆沿著虛線F感測多個傾斜角度在多個不同方位角上的座標偏差值，且依其座標偏差值繪製成之座標偏差值曲線圖。 圖7：習知電容式觸控面板中X軸電極與Y軸電極交錯排列的一平面示意圖。 圖8：圖7其中一觸碰感應單元的區域A之不同位置感測並識別出的一座標位置圖。 圖9：觸控筆於其中一觸碰感應單元感應以不同傾斜角度及不同方位角的使用示意圖。 圖10：於圖7區域A中，觸控筆沿著虛線F感測多個傾斜角度在多個不同方位角上的座標偏差值，且依其座標偏差值繪製成之座標偏差值曲線圖。

Claims (18)

1. 一種電容式觸控面板，包括： 一第一感應層，係具有沿著一第一方向排列之複數第一電極；以及 一第二感應層，係具有沿著不同於該第一方向的一第二方向排列之複數第二電極，且該第一電極及第二電極之間係相互絕緣且交錯重疊； 其中，該複數第一電極之其中一第一電極及複數第二電極之其中一第二電極係分別包含有一主幹與從該主幹之相對二側延伸出的複數分支部，且位於該主幹同一側之兩相鄰分支部之間相隔一間距，各該分支部與該主幹相接之一連接端的寬度大於該分支部之末端的寬度； 其中，該二相鄰第一電極的主幹在朝向彼此的二側上所分別形成的該些分支部之間為相互交錯配置。
2. 如請求項1所述之電容式觸控面板，該第一電極之複數分支部在該第一電極之主幹兩側形成不對稱交錯齒狀的分布；該第二電極之複數分支部在該第二電極之主幹兩側形成不對稱交錯齒狀的分布。
3. 如請求項1所述之電容式觸控面板，其中相互絕緣且交錯重疊之該第一電極及第二電極係構成一觸碰感應單元，該觸碰感應單元係包含二相重疊的第一電極及第二電極的部分主幹及該至少一分支部的一寬端部分。
4. 如請求項3所述之電容式觸控面板，該觸碰感應單元係進一步包含相鄰之該第一電極及第二電極之複數分支部的一末端部分。
5. 如請求項3或4所述之電容式觸控面板，該觸碰感應單元具有一寬度，且該寬度小於該第一或第二電極的主幹寬度與該主幹左右側之兩分支部之長度的加總。
6. 如請求項3或4所述之電容式觸控面板，位於該觸碰感應單元中的該第一電極或第二電極被分成相互對稱的二個圖案單元。
7. 如請求項1至4中任一項所述之電容式觸控面板，各該第一或第二電極的各分支部之長度大於該主幹的寬度，而該主幹的寬度大於或等於各該分支部的末端寬度。
8. 如請求項7所述之電容式觸控面板，其中： 各該第一或第二電極的之主幹的寬度為該分支部之末端寬度的1~3倍；及 各該第一或第二電極的各分支部之長度為該主幹的寬度的1.5~4倍。
9. 如請求項1所述之電容式觸控面板，該第一感應層及第二感應層分別為一網格狀導電片。
10. 如請求項9所述之電容式觸控面板，該網格狀導電片係由相互平行之複數第一軸向線與相互平行之複數第二軸向線交錯排列構成。
11. 如請求項10所述之電容式觸控面板，該第一軸向線為直線或連續曲線，該第二軸向線為直線或連續曲線。
12. 如請求項1所述之電容式觸控面板，係進一步包括一蓋板及一絕緣層，其中該第一電極及第二感應層係分別設置於該絕緣層之上、下表面，且該第一感應層係設置於該蓋板與該絕緣層之間。
13. 一種電容式觸控面板的感應電極，包括： 一主幹；以及 複數分支部，係從該主幹之相對二側延伸出，且位於該主幹同一側之兩相鄰分支部之間相隔一間距； 其中，各該分支部與該主幹相接之一連接端的寬度大於該分支部之末端的寬度，且該複數分支部在該主幹兩側形成不對稱交錯齒狀的分布。
14. 如請求項13所述之感應電極，其中各該分支部之長度大於該主幹的寬度，而各該主幹的寬度大於或等於各該分支部的末端寬度。
15. 如請求項14所述之感應電極，其中： 該主幹的寬度為1~3倍之該分支部之末端寬度；及 各該分支部之長度為1.5~4倍之該主幹的寬度。
16. 如請求項13至15中任一項所述之感應電極，係為一網格狀導電片切割而成。
17. 如請求項16所述之感應電極，該網格狀導電片係由相互平行之複數第一軸向線與相互平行之複數第二軸向線交錯排列構成。
18. 如請求項17所述之感應電極，該第一軸向線為直線或連續曲線，該第二軸向線為直線或連續曲線。