TWI390281B - 微電極矩陣與具有微電極矩陣之觸控面板 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種觸控面板，特別是關於一種微電極矩陣與具有微電極矩陣之觸控面板。
目前，市面上的主流觸控面板，有電阻式與電容式兩種。其中，電阻式又有四線電阻式、五線電阻式、六線、七線或九線電阻式，電容式又區分為表面電容式(Surface Capacitance Touch Screen,SCT)與投射電容式(Projective Capacitance Touch Screen,PCT)。其中，投射電容式觸控面板，又可稱為數位式觸控技術，而電阻式及表面電容式觸控面板可概稱為類比式觸控技術。
由於投射電容式觸控面板技術，其運用掃描線的觀念來進行X軸與Y軸的掃瞄，再藉由演算法的計算，即可獲得多點觸碰偵測的效果，因此，廣受觸控面板應用產業的喜愛，iPhone即為一個成功的使用範例。
不過，由於想獲得更精密的觸碰偵測效果，投射電容式觸控面板的設計必須要讓每個觸碰的手指能夠同時觸碰到多條掃描線。如第1圖所示者，其為習知之投射電容式觸控面板中，鑽石結構示意圖，其以X電極層10與Y軸電極層20兩層結構交錯排列構成。在觸碰點S1上，其同時觸碰到X軸掃描線X1,X2,X3,X4當中的X1,X2,X3掃描線，Y軸掃描線Y1,Y2,Y3,Y4的全部。由於在觸碰的偵測上，採取較密的掃描線，可達到較精確的觸碰偵測判斷，因而，此種設計概念幾乎已成為目前投射電容式觸控面板的標準。
此種多條掃描線的設計，在小尺寸的面板上尚容易進行，不過，在大尺寸面板上，則會遭遇到掃描線數目過多的情形。相應地，在大尺寸的投射電容式觸控面板上，掃描電路(或者控制電路)必須承擔數目龐大的控制線路。目前的解決方法是，採用多顆掃描電路用之控制晶片。
此外，習知的投射電容式觸控面板的觸碰偵測上，必須同時偵測到多條掃描線的電容變化，方能準確地判斷觸碰動作。這在後端的觸碰偵測計算量上也成為一大負擔。
於是，如何能夠減少掃描線的數目，同時又能提供高精準度的觸碰偵測，成為觸控面板技術開發的重點。
有鑑於以上習知技術的問題，本發明提出一種具有微電極矩陣之觸控面板，包含：基板；第一軸電極層與第二軸電極層，隔離形成於基板上；多個第一軸掃描線，形成於第一軸電極層上，連接於掃描電壓以偵測電容量之變化：多個第二軸掃描線，形成於第二軸電極層上，連接於掃描電壓以偵測電容量之變化：多個第一軸微電極串，形成於第一軸電極層上，連接於相鄰之第一軸掃描線之間；及，多個第二軸微電極串，形成於第二軸電極層上，連接於相鄰之第二軸掃描線之間。
本發明更提出一種微電極矩陣，形成於具有多個第一軸掃描線與多個第二軸掃描線之觸控面板，第一軸掃描線與第二軸掃描線係彼此隔離，包含：多個第一軸微電極串，連接於相鄰之第一軸掃描線之間；及多個第二軸微電極串，連接於相鄰之第二軸掃描線之間。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
請參考第2圖，其為本發明之具有微電極矩陣之觸控面板100；其包含有：基板(未畫出)；X軸電極層，形成於基板上；Y軸電極層，間隔形成於X軸電極層上；多條X軸掃描線120，形成於X軸電極層上，連接於外部之掃描電路，用以接收掃描電路所提供之掃描電壓以進行觸碰之偵測：多條Y軸掃描線110，形成於Y軸電極層上，連接於掃描電路，用以接收掃描電路所提供之掃描電壓以進行觸碰之偵測；多個X軸微電極串，形成於X軸電極層上，連接於相鄰之X軸掃描線之間；及，多個Y軸微電極串，形成於Y軸電極層上，連接於相鄰之Y軸掃描線之間。
第2圖中，X軸掃描線共有9條，分別為X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9；Y軸掃描線共有9條，分別為Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,Y9。這18條X軸與Y軸掃描線共定義出64個區塊，每個區塊當中都有X軸微電極串與Y軸微電極串所構成的微電極矩陣130。此微電極矩陣具有可精確定義出觸碰位置的設計，可實現以最少的掃描線達到最佳的觸碰解析度的目的。
請參考第3圖，其為本發明之微電極矩陣第一具體實施例之上視放大圖；每個微電極矩陣包含有：X軸微電極串與Y軸微電極串所構成。其中，X軸微電極串由多個X軸微電極132a以及X軸串聯電阻134所構成，X軸串聯電阻134將X軸微電極132a連接起來；Y軸微電極串則由多個Y軸微電極136a(未畫出)與Y軸串聯電阻138
所構成，Y軸串聯電阻138將Y軸微電極136a連接起來。其中，X軸串聯電阻134更將X軸微電極132a與X軸掃描線110連接起來；Y軸串聯電阻138更將Y軸微電極136a與Y軸掃描線120連接起來。
此外，第3圖的實施例中，X軸微電極132a與Y軸微電極136a(未畫出)係採用方形的結構。一般來講，可採用矩形的設計。並且，X軸微電極132a與Y軸微電極136a係採取上下對應的重疊關係。而每個微電極之間的間距可在1微米(um)至1000微米(um)之間。
藉由此種X軸微電極132a與Y軸微電極136a的上下對應的重疊設計，微電極矩陣可因手指觸碰不同點而產生不同強度的感應量表現。如此，即可精確地在各條掃描線之間規劃出感應梯度，進而達到在較少的掃描線上，達到較高觸碰解析度的目的。
例如，在一實施例中，採取習知技術掃描線間距5mm的6倍，亦即30mm為掃描線的間距，而當中的微電極數目採用6個，即可達到與習知技術相等的觸碰精密等級。若微電極數目採用12個，則可在更少的掃描線數目下，達到兩倍於習知技術的觸碰精密等級。
以下，將說明第3圖的微電極矩陣130的兩層電極層的結構。
請參考第4圖，其為第3圖之微電極矩陣130之第一電極層L1之上視圖；第一電極層L1當中，包含了X軸掃描線110與X軸微電極串，亦即，由X軸微電極132a與X軸串聯電阻134所形成的結構。X軸串聯電阻134將X軸微電極132a之間串聯起來，並將X軸微電極132a與X軸掃描線110連接起來。
請參考第5圖，其為第3圖之微電極矩陣130之第二電極層L2之上視圖；第二電極層L2當中，包含了Y軸掃描線120與Y軸微電極串，亦即，由Y軸微電極136a與Y軸串聯電阻138所形成的結構。Y軸串聯電阻138將Y軸微電極136a之間串聯起來，並將Y軸微電極136a與X軸掃描線120連接起來。
第3圖的電極結構，由於X軸微電極132a與Y軸微電極136a為上下對應之重疊關係，其感應時，感應量的大小會受限於微電極之間的間距。在實施時，若將接觸手指位置的微電極部份，增加誘導孔，則可使電磁場更容易穿透，進而可提高整體的感度。
請參考第6圖，其為本發明之微電極矩陣第一具體實施例之上視放大圖，其說明了採用誘導孔140的設計。比較第6圖與第3圖可發現，兩者的基本構造相同，唯一不同的是，在X軸微電極132a上增加了誘導孔140的設計。誘導孔140的設計，可以設計至少一個形成於X軸微電極132a上，以提高電磁場之通量。
誘導孔140的設計表現，可參考第7圖與第8圖，第7圖為第3圖之微電極矩陣之剖面示意圖，其為當產生觸碰時的磁場感應狀況；第8圖則為第6圖之微電極矩陣之剖面示意圖，其為當產生觸碰時的磁場感應狀況。比較第7圖與第8圖，增加了誘導孔140的第8圖，其電磁場的通量，由於誘導孔140而增加了許多，因而，可使得觸碰發生時的感應量增加。而誘導孔140的形狀，不限於長方形，其他如方形、圓形、線形、回形等等各種適當可形成的形狀皆可。
除了矩形的設計外，其他的形狀亦可採用，例如圓形等。而習知技術的鑽石形，亦即，菱形的設計，亦可採用之。
請參考第9圖，其為本發明之微電極矩陣第三具體實施例之上視放大圖；其基本架構，同習知技術的設計。而本發明的不同點在於，鑽石形結構的X軸微電極132b係彼此由X軸串聯電阻134串接起來，最後連接於X軸掃描線110上，而形成微電極串；多個微電極串形成微電極矩陣。Y軸微電極136b係彼此由Y軸串聯電阻138串接起來，最後連接於Y軸掃描線120上，而形成微電極串；多個微電極串形成微電極矩陣。由各個掃描線所圍成的區塊都有一微電極矩陣。此種設計，同樣可達到前述之以最少的掃描線，達到最佳的觸碰解析度之目的。
此外，第9圖與第3圖不同之處，其X軸微電極132b與Y軸微電極136b係為交錯式排列，而非上下對應式排列。
請參考第10圖，其為第9圖之微電極矩陣之第一電極層L1之上視圖；第一電極層L1當中，包含了X軸掃描線110與X軸微電極串，亦即，由X軸微電極132b與X軸串聯電阻134所形成的結構。X軸串聯電阻134將X軸微電極132b之間串聯起來，並將X軸微電極132b與X軸掃描線110連接起來。
請參考第11圖，其為第9圖之微電極矩陣之第二電極層L2之上視圖；第二電極層L2當中，包含了Y軸掃描線120與Y軸微電極串，亦即，由Y軸微電極136b與Y軸串聯電阻138所形成的結構。Y軸串聯電阻138將Y軸微電極136b之間串聯起來，並將Y軸微電極136b與X軸掃描線120連接起來。
第9圖的設計，可增加一組虛擬電極來提高觸碰的精密度，亦可同時增加誘導孔的設計。
請參考第12圖，其為本發明之微電極矩陣第四具體實施例之上視放大圖；由圖中可發現，在Y軸微電極136b的上方，增加了虛擬電極142，並且，虛擬電極142當中，設計了誘導孔144。不過，虛擬電極142與X軸微電極132b設計於同一電極層，亦即，第一電極層L1，其為浮接，並未連接於X軸微電極132b上。
藉由虛擬電極142的設計，當手指觸碰到虛擬電極142的位置時，其仍可產生一定程度的感應量，並與其下方的Y軸微電極136b產生感應量，進而可增加感應量。
此外，誘導孔144的設計，同樣可增加電磁場的通量，進而增加感度。而誘導孔144的形狀，不限於方形，其他如長方形、圓形、線形、回形等等各種適當可形成的形狀皆可。
請參考第13圖，其為第9圖之微電極矩陣之第一電極層L1之上視圖。由圖可觀察到，虛擬電極142係採取浮接的設計，而其與X軸微電極132b之間形成高阻抗。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．X軸掃描線
20．．．Y軸掃描線
100．．．觸控面板
110．．．X軸掃描線
120．．．Y軸掃描線
130‧‧‧微電極矩陣
132a,132b‧‧‧Y軸微電極
134‧‧‧Y軸串聯電阻
136a,136b‧‧‧X軸微電極
138‧‧‧X軸串聯電阻
140‧‧‧誘導孔
142‧‧‧虛擬電極
144‧‧‧誘導孔
L1‧‧‧Y軸電極層
L2‧‧‧X軸電極層
S1‧‧‧觸碰點
第1圖係為習知之鑽石型投射電容式觸控面板之電極結構圖；
第2圖係為本發明之具有微電極矩陣之投射電容式觸控面板圖；
第3圖係為本發明之微電極矩陣第一具體實施例之上視放大圖；
第4圖係為第3圖之微電極矩陣130之第一電極層L1之上視圖；
第5圖係為第3圖之微電極矩陣130之第二電極層L2之上視圖；
第6圖係為本發明之微電極矩陣第一具體實施例之上視放大圖；
第7圖係為第3圖之微電極矩陣之剖面示意圖，其為當產生觸碰時的磁場感應狀況；
第8圖係為第6圖之微電極矩陣之剖面示意圖，其為當產生觸碰時的磁場感應狀況；
第9圖係為本發明之微電極矩陣第三具體實施例之上視放大圖；
第10圖係為第9圖之微電極矩陣之第一電極層L1之上視圖；
第11圖係為第9圖之微電極矩陣之第二電極層L2之上視圖；
第12圖係為本發明之微電極矩陣第四具體實施例之上視放大圖；及
第13圖係為第9圖之微電極矩陣之第一電極層L1之上視圖。
110．．．Y軸掃描線
120．．．X軸掃描線
132a．．．Y軸微電極
134．．．Y軸串聯電阻
138．．．X軸串聯電阻
Claims (22)
- 一種具有微電極矩陣之觸控面板，包含：一基板；一第一軸電極層與一第二軸電極層，隔離形成於該基板上；複數個第一軸掃描線，形成於該第一軸電極層上，連接於一掃描電壓以偵測電容量變化；複數個第二軸掃描線，形成於該第二軸電極層上，連接於一掃描電壓以偵測電容量變化；及複數個微電極矩陣，每個微電極矩陣形成於由該些第一軸掃描線與該些第二軸掃描線所定義的一區塊中，每個該微電極矩陣包含：複數個第一軸微電極串，形成於該第一軸電極層上，連接於相鄰之該些第一軸掃描線之間，每個該第一軸微電極串包含：複數個第一軸微電極，間隔形成於該第一軸電極層上；及複數個第一軸串聯電阻，個別連接該些第一軸微電極而構成該第一軸微電極串，該第一軸微電極串之兩端係各由一個該第一軸串聯電阻構成；及複數個第二軸微電極串，形成於該第二軸電極層上，連接於相鄰之該些第二軸掃描線之間，每個該第二軸微電極串包含：複數個第二軸微電極，間隔形成於該第二軸電極層上；及複數個第二軸串聯電阻，個別連接該些第二軸微電極而構成該 第二軸微電極串，該第二軸微電極串之兩端係各由一個該第二軸串聯電阻構成。
- 如請求項1之觸控面板，其中該些第一軸微電極串與該些第二軸微電極串係上下對應。
- 如請求項1之觸控面板，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係上下對應。
- 如請求項3之觸控面板，更包含：複數個誘導孔，至少一個形成於該第一軸微電極上，用以提高電磁場之通量。
- 如請求項3之觸控面板，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係為矩形。
- 如請求項1之觸控面板，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係交錯對應。
- 如請求項6之觸控面板，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係為菱形。
- 如請求項6之觸控面板，更包含：複數個虛擬電極，形成於該第一軸電極層上，個別與該些第二軸微電極形成上下對應關係。
- 如請求項8之觸控面板，更包含：複數個誘導孔，至少一個形成於該些虛擬電極上，用以提高電磁場之通量。
- 如請求項1之觸控面板，其中該些第一軸微電極之間之間隔係在1微米(um)至1000微米(um)之間。
- 如請求項1之觸控面板，其中該些第二軸微電極之間之間隔係在1微米(um)至1000微米(um)之間。
- 一種微電極矩陣，形成於具有複數個第一軸掃描線與複數個第二軸掃描線之一觸控面板，該些第一軸掃描線與該些第二軸掃描線係彼此隔離，包含：複數個第一軸微電極串，連接於相鄰之該些第一軸掃描線之間，每個該第一軸微電極串包含：複數個第一軸微電極，間隔形成於該第一軸電極層上；及複數個第一軸串聯電阻，複數個第一軸串聯電阻，個別連接該些第一軸微電極而構成該第一軸微電極串，該第一軸微電極串之兩端係各由一個該第一軸串聯電阻構成；及複數個第二軸微電極串，連接於相鄰之該些第二軸掃描線之間，每個該第二軸微電極串包含：複數個第二軸微電極，間隔形成於該第二軸電極層上；及複數個第二軸串聯電阻，個別連接該些第二軸微電極而構成該第二軸微電極串，該第二軸微電極串之兩端係各由一個該第二軸串聯電阻構成；其中，該微電極矩陣形成於由該些第一軸掃描線與該些第二軸掃描線所定義的一區塊中。
- 如請求項12之微電極矩陣，其中該些第一軸微電極串與該些第二軸微電極串係上下對應。
- 如請求項12之微電極矩陣，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係上下對應。
- 如請求項14之微電極矩陣，更包含：複數個誘導孔，至少一個形成於該第一軸微電極上，用以提高電磁場之通量。
- 如請求項14之微電極矩陣，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係為矩形。
- 如請求項12之微電極矩陣，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係交錯對應。
- 如請求項17之微電極矩陣，其中該些第一軸微電極與該些第二軸微電極係為菱形。
- 如請求項17之微電極矩陣，更包含：複數個虛擬電極，形成於該第一軸電極層上，個別與該些第二軸微電極形成上下對應關係。
- 如請求項19之微電極矩陣，更包含：複數個誘導孔，至少一個形成於該些虛擬電極上，用以提高電磁場之通量。
- 如請求項12之微電極矩陣，其中該些第一軸微電極之間之間隔係在1微米(um)至1000微米(um)之間。
- 如請求項12之微電極矩陣，其中該些第二軸微電極之間之間隔係在1微米(um)至1000微米(um)之間。
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