TWI403944B - 一種電容性觸碰感測器面板以及具有其行動電話與數位音訊播放器 - Google Patents

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Description

一種電容性觸碰感測器面板以及具有其行動電話與數位音訊播放器
本發明係關於觸碰感測器面板，且更特定而言，係關於具有形成直線圖案之列及行的電容性多觸碰感測器面板。
許多類型輸入器件目前可用於在計算系統中執行操作，諸如，按鈕或鍵、滑鼠、軌迹球、觸碰面板、遊戲桿、觸碰螢幕及其類似者。詳言之，觸碰螢幕因為其操作之容易及多功能性以及其下降之價格而變為日益風行的。觸碰螢幕可包括一觸碰面板，該觸碰面板可為一具有觸碰感測表面的透明面板。觸碰面板可定位於顯示螢幕前方，使得觸碰感測表面覆蓋顯示螢幕之看得見區域。觸碰螢幕可允許使用者藉由經由手指或尖筆簡單地觸碰顯示螢幕而做出選擇並移動游標。一般而言，觸碰螢幕可辨識觸碰及觸碰在顯示螢幕上之位置，且計算系統可解譯觸碰且其後基於觸碰事件來執行動作。
觸碰面板可包括能夠偵測觸碰事件(手指或其他物件在觸碰感測表面上的觸碰)之觸碰感測器陣列。一些觸碰面板可能能夠偵測多個觸碰(手指或其他物件在觸碰感測表面上於不同位置處大約同時的觸碰)及近觸碰(手指或其他物件在其觸碰感測器之近場偵測能力內)，且識別並追蹤手指或其他物件的位置。多觸碰面板之實例在2004年5月6日申請且於2006年5月11日公開為美國公開申請案第2006/0097991號之名為"Multipoint Touchscreen"之申請人 的同在申請中之美國申請案第10/842,862號中描述，其內容以引用方式併入本文中。
電容性觸碰感測器面板可由介電質之相對側上之跡線列及行形成。在跡線之"交叉點"處，其中跡線在彼此上方及下方通過(但彼此並不直接電接觸)，跡線本質上形成兩個電極。在顯示器件上使用之習知觸碰面板通常已利用一在上面已蝕刻銦錫氧化物(ITO)或銻錫氧化物(ATO)之透明行跡線的頂部玻璃層，及在上面已蝕刻ITO列跡線的底部玻璃層。然而，若導體為足夠薄的(大約30微米)，則不需要使用透明跡線。此外，若不要求面板透明度(例如，觸碰面板並非用於顯示器件上)，則導體可由諸如銅之不透明材料製成。頂部玻璃層及底部玻璃層藉由一充當列跡線與行跡線之間的介電質之透明聚合物間隔物分離。
為了掃描感測器面板，可向一列施加激勵，其中所有其他列保持於DC電壓位準。當一列被激勵時，經調變之輸出信號可電容耦合於感測器面板之行上。行可連接至類比通道(本文中亦稱為偵測事件及解調變電路)。對於經激勵之每一列而言，連接至行之每一類比通道產生一表示經調變輸出信號之歸因於在經激勵之列及所連接行之交叉點處定位之感測器處發生的觸碰或懸停事件之改變量的輸出值。在獲得感測器面板中之每一行之類比通道輸出值之後，新列經激勵(其中所有其他列再次保持於DC電壓位準)，且獲得額外類比通道輸出值。當所有列已經激勵且已獲得類比通道輸出值時，感測器面板據稱已經"掃描"， 且可獲得整個感測器面板上之觸碰或懸停的完整"影像"。觸碰或懸停之此影像可包括面板中之每一像素(列及行)之類比通道輸出值，每一輸出值表示在彼特定位置處偵測到的觸碰或懸停量。
然而，一些習知電容觸碰墊感測器已顯現大於最佳量之雜訊及熱漂移。此外，一些習知觸碰墊感測器尚未提供對(例如)遍及觸碰感測面板之表面移動之手指的線性或實質上線性回應。因此，一些實施例之一目標為減小任何雜訊及熱漂移之效應，以及提供對在觸碰感測表面上觸碰之單位面積的線性或實質上線性回應。
根據一些實施例，可建立具有由介電材料形成之基板的多觸碰感測器面板。導電材料之第一複數個跡線可定位於基板之第一層上。複數個第一跡線中之每一者可包含：沿二維座標系統之第一維度排列之第一中心跡線，及在二維座標系統之第二維度自第一中心跡線垂直延伸的複數個第一跡線分支。此外，導電材料之第二複數個跡線可定位於基板之第二層上。第二複數個跡線中之每一者可包含：沿第二維度排列之第二中心跡線，及自第二中心跡線延伸之複數個第二跡線分支，且其中複數個第二跡線分支中之至少一些可包含一沿第一維度自第二中心跡線中之一者垂直延伸的第一擴展分支，及沿第二維度自第一擴展分支垂直延伸的至少一第二擴展分支。在一些實施例中，擴展驅動跡線中之至少一些可進一步包括自第一區段垂直延伸之一 或多個第二區段。驅動跡線可遍及感測器面板之觸碰感測部分形成相互交叉的圖案。
根據其他實施例，可建立一種電容性觸碰感測器面板，其具有遍及觸碰感測器面板排列之複數個矩形形狀像素。每一像素可包含一感測跡線，該感測跡線具有一沿兩座標系統之第一維度排列之中心感測跡線，及自該中心感測跡線垂直延伸的複數個感測分支。每一像素可進一步包括一驅動跡線，該驅動跡線具有一沿兩座標系統之第二維度排列之中心驅動跡線及自該中心驅動跡線延伸的複數個驅動分支。在一些實施例中，驅動分支中之至少一些包括：自中心驅動跡線垂直延伸之第一區段，及自該第一區段垂直延伸的一或多個第二區段。感測分支與驅動分支之第二區段可彼此相互交叉。
在以下對較佳實施例之描述中，參考了形成較佳實施例之一部分的隨附圖式，且其中借助於說明而展示了可實踐本發明之特定實施例。應瞭解，可利用其他實施例並可進行結構改變而不背離本發明之較佳實施例的範疇。
多觸碰感測器面板及其相關感測器面板電路可能能夠偵測大約同時發生之多個觸碰(觸碰事件或接觸點)，且識別並追蹤觸碰位置。圖1說明根據本發明之實施例之由電容性多觸碰感測器面板124操作的例示性計算系統100。多觸碰感測器面板124可使用基板來建立，該基板具有使用新穎製造過程形成於基板之任一側上之行跡線及列跡線。撓 性電路可用以將感測器面板之任一側上之行跡線及列跡線連接至其相關感測器面板電路。由沿基板之邊緣行進之銅或其他高導電金屬製成之跡線可用以將列跡線帶至與行跡線相同之基板的邊緣，使得撓性電路可在基板之直接相對側上結合至基板的同一邊緣，從而最小化連接需要之區域並減小感測器面板的總大小。單一撓性電路可經製造以在基板之同一邊緣處連接至直接相對側上的列及行。此外，列跡線可經加寬以遮蔽行跡線不受經調變之Vcom層影響。
計算系統100可包括：一或多個面板處理器102及周邊器件104，及面板子系統106。該一或多個處理器102可包括(例如)一ARM968處理器或具有類似功能性及能力的其他處理器。然而，在其他實施例中，面板處理器功能性可替代地藉由專用邏輯(諸如，狀態機)實施。周邊器件104可包括(但不限於)隨機存取記憶體(RAM)或其他類型之記憶體或儲存器、看門狗計時器(watchdog timer)及其類似者。
面板子系統106可包括(但不限於)一或多個類比通道108、通道掃描邏輯110及驅動器邏輯114。通道掃描邏輯110可存取RAM 112，自類比通道自主地讀取資料，且提供對類比通道之控制。此控制可包括將多觸碰面板124之行多工至類比通道108。此外，通道掃描邏輯110可控制驅動器邏輯及正選擇地施加至多觸碰面板124之列的激勵信號。在一些實施例中，面板子系統106、面板處理器102及周邊器件104可整合至單一特殊應用積體電路(ASIC)。
驅動器邏輯114可提供多個面板子系統輸出116，且可呈現驅動高電壓驅動器之專屬介面，該高電壓驅動器由解碼器120及隨後之位準偏移器及驅動器級118組成，然而位準偏移功能可在解碼器功能之前被執行。位準偏移器及驅動器118可提供自低電壓位準(例如，CMOS位準)至較高電壓位準之位準偏移，從而為了雜訊減小目的而提供較好信雜(S/N)比。解碼器120可解碼至N個輸出中之一輸出之驅動介面信號，而N為面板中之列的最大數目。解碼器120可用以減小在高電壓驅動器與面板124之間需要之驅動線的數目。每一面板列輸入122可驅動面板124中的一或多個列。在一些實施例中，驅動器118及解碼器120可整合至單一ASIC中。然而，在其他實施例中，驅動器118及解碼器120可整合至驅動器邏輯114中，且在又其他實施例中，驅動器118及解碼器120可整體消除。
計算系統100亦可包括用於自面板處理器102接收輸出且基於輸出執行動作之主機處理器128，該等動作可包括(但不限於)移動諸如游標或指標之物件、滾動或平移、調整控制設定、開啟檔案或文件、檢視選單、做出選擇、執行指令、操作連接至主機器件之周邊器件、接聽電話呼叫、撥打電話呼叫、終止電話呼叫、改變音量或音訊設定、儲存關於電話通信之資訊(諸如，地址、頻繁地撥出之號碼、接收到之呼叫、未接聽之呼叫)、登入於電腦或電腦網路上、准許對電腦或電腦網路之受限制區域的經授權之個別存取、載入與電腦桌面之使用者之較佳排列相關聯的 使用者設定檔、准許對網頁內容之存取、啟動特定程式、加密或解碼訊息，及/或其類似者。主機處理器128亦可執行可能並非關於面板處理之額外功能，且可耦接至程式儲存器132及顯示器件130，諸如，用於向器件之使用者提供UI的液晶顯示器(LCD)。
如上文所提及，在一些實施例中，多觸碰面板124可包括一電容性感測媒體，該電容性感測媒體具有藉由介電質分離之複數個列跡線或驅動線及複數個行跡線或感測線(但亦可使用其他感測媒體)。在一些實施例中，介電材料可為透明的(諸如，玻璃)，或可由諸如聚酯樹脂之其他材料形成。列跡線及行跡線可由透明導電媒體形成，諸如，ITO或ATO，但亦可使用其他透明或非透明材料，諸如銅。在一些實施例中，列跡線及行跡線可垂直於彼此，但在其他實施例中，其他非正交及非笛卡爾定向為可能的。舉例而言，在極座標系統中，感測線可為同心圓，且驅動線可為放射狀延伸線(或反之亦然)。因此應理解，如本文中可能使用之術語"列"及"行"、"第一維度"及"第二維度"或"第一軸"及"第二軸"意欲不僅涵蓋正交柵格，而且包含具有第一維度及第二維度之其他幾何組態之交叉跡線(例如，極座標排列之同心及放射狀線)。
在跡線之"交叉點"處，其中跡線通過彼此上方及下方(但彼此並不直接電接觸)，該等跡線本質上形成兩個電極(但兩個以上跡線亦可進行交叉)。列跡線與行跡線之每一交叉點可表示一電容感測節點，且可看作圖像元素(像 素)126，其在將多觸碰面板124看作俘獲一觸碰"影像"時為尤其有可用的。(換言之，在多觸碰子系統106已判定在多觸碰面板中之每一觸碰感測器處是否偵測到一觸碰事件之後，發生觸碰事件所在之多觸碰面板中之觸碰感測器的圖案可被看作一觸碰"影像"(例如，觸碰面板之手指的圖案))。當給定列保持於DC時，列電極與行電極之間的電容在所有行上顯現為寄生電容；且當給定列由AC信號來激勵時，列電極與行電極之間的電容在所有行上顯現為為互電容Csig。手指或其他物件在多觸碰面板附近或其上之存在可藉由量測Csig之改變而偵測到。多觸碰面板124之行可驅動多觸碰子系統106中之一或多個類比通道108(本文中亦稱為事件偵測及解調變電路)。在一些實施例中，每一行耦接至一專用類比通道108。然而，在其他實施例中，行可經由類比開關耦接至較少數目之類比通道108。
圖2a說明例示性電容性多觸碰面板200。圖2a指示寄生電容Cstray在定位於列跡線204與行跡線206之交叉點處之每一像素202處的存在(但為了簡化圖之目的，在圖2中說明僅一行之Cstray)。請注意，雖然圖2a說明列204及行206為實質上垂直的，但如上文所描述其並不需要如此對準。在圖2a之實例中，AC激勵Vstim 214正施加至一列，其中所有列連接至DC。激勵使得電荷經由交叉點處之互電容注入至行電極中。此電荷為Qsig=Csig×Vstm。行206中之每一者可選擇地連接至一或多個類比通道(參見圖1中之類比通道108)。
圖2b為處於穩態(非觸碰)條件之例示性像素202的側視圖。在圖2b中，展示藉由介電質210分離之行跡線206與列跡線204或電極之間的互電容之電場線208之電場。
圖2c為處於動態(觸碰)條件之例示性像素202的側視圖。在圖2c中，手指212已置放於像素202附近。手指212為處於信號頻率之低阻抗物件，且具有自行跡線204至身體之AC電容Cfinger。身體具有約為200 pF之至大地之固有電容Cbody，其中Cbody遠大於Cfinger。若手指212阻斷列電極與行電極之間的一些電場線208(離開介電質且通過列電極上方之空氣的彼等邊緣場)，則彼等電場線經由手指及身體中固有之電容路徑分流至大地，且結果，穩態信號電容Csig被減小△Csig。換言之，經組合之身體及手指電容起作用以減小Csig一量△Csig(其在本文中亦可稱為Csig_sense)，且可充當至大地之分流或動態返回路徑，從而阻斷電場中之一些，其導致減小之淨信號電容。像素處之信號電容變為Csig-△Csig，其中Csig表示靜態(非觸碰)分量，且△Csig表示動態(觸碰分量)。請注意，Csig-△Csig歸因於手指、手掌或其他物件不能阻斷所有電場(尤其是整體保持於介電材料內之彼等電場)而可能一直為非零。此外，應理解，隨著手指更猛烈或更完全地推按於多觸碰面板上，手指可傾向於平坦化，從而阻斷愈來愈多之電場，且因此△Csig可為可變的且表示手指如何完全地推按於面板上(亦即，自"非觸碰"至"充分觸碰"的範圍。)
再次參看圖2a，如上文所提及，Vstim信號214可施加至 多觸碰面板200中之列，使得當手指、手掌或其他物件存在時，可偵測到信號電容之改變。Vstim信號214可產生為處於特定頻率之一或多個脈衝串216，其中每一脈衝串包括若干脈衝。雖然脈衝串216展示為方波，但亦可使用諸如正弦波之其他波形。可為了雜訊減小目的傳輸處於不同頻率之複數個脈衝串216以偵測並避免雜訊頻率。Vstim信號214本質上將電荷注入至列中，且可一次施加至多觸碰面板200之一列，而所有其他列保持於DC位準。然而，在其他實施例中，多觸碰面板可分為兩個或兩個以上區段，其中Vstim信號214類似地施加至每一區段中之一列，且彼區之區段中的所有其他列保持於DC電壓。
耦接至行之每一類比通道量測形成於彼行與列之間的互電容。此互電容由信號電容Csig與彼信號電容之歸因於手指、手掌或其他身體部分或物件之存在的任何改變Csig_sense組成。可在正激勵單一列時並行提供藉由類比通道提供之此等行值，或可串行地提供此等行值。若已獲得表示行之信號電容之值的全部，則可激勵多觸碰面板200中之另一列，其中所有其他列保持於DC電壓，且可重複行信號電容量測。最終，若Vstim已施加至所有列，且已俘獲所有列中之所有行的信號電容值(亦即，整個多觸碰面板200已經"掃描")，則可獲得整個多觸碰面板200的所有像素值之"快照"。此快照資料最初可儲存於多觸碰子系統中，且稍後傳送出以藉由計算系統中之諸如主機處理器之其他器件來解譯。由於多個快照藉由計算系統獲得、儲 存且解譯，故偵測、追蹤多個觸碰並將其用以執行其他功能為可能的。
如上文所描述，因為列可由AC信號來激勵或保持於DC電壓位準，且因為行需要連接至類比通道使得經調變之輸出信號可被偵測到、解調變並轉換為輸出值，所以電連接必須由感測器面板之介電質之任一側上的列及行形成。
圖3為例示性電容性觸碰感測器面板300之分解透視圖，其由上面已蝕刻ITO透明行跡線304之頂部玻璃層302及上面已蝕刻ITO列跡線308的底部玻璃層306形成。頂部玻璃層302及底部玻璃層306藉由一充當列跡線與行跡線之間的介電質之透明聚合物間隔物310分離。因為列及行垂直於彼此，所以連接此等列及行之最直接方式為在感測器面板之一邊緣處結合撓性電路312，且在感測器面板之相鄰邊緣處結合另一撓性電路314。然而，因為此等撓性電路312及314之連接區域並非在感測器面板300之同一邊緣上且並非在介電質310之直接相對側上，所以必須將感測器面板製造得較大以容納此等兩個非重疊連接區域。
電容性觸碰感測器面板通常在如圖3中所示之兩片玻璃上形成列跡線及行跡線，此係因為在單一基板之任一側上形成行跡線及列跡線尚為不實際的。用於在基板之一側上形成ITO跡線之習知方法要求在製造過程期間將基板置放於卷筒上。然而，若基板接著經翻轉以在第二側上形成ITO跡線，則卷筒將損壞先前形成於基板之第一側上的任何跡線。此外，當蝕刻用以蝕刻移除ITO之部分以在基板 之一側上形成跡線時，習知地將整個基板置放於蝕刻浴中，其將蝕刻移除先前形成於基板之另一側上的任何跡線。
圖4說明根據本發明之實施例之使用一雙側ITO(DITO)基板402(該基板402具有分別形成於基板之任一側上的行ITO跡線404及列ITO跡線406)製造且使用透明黏著劑412結合於罩408與LCD 410之間的例示性電容性觸碰感測器面板400。基板402可由玻璃、塑膠、混合之玻璃/塑膠材料及其類似者形成。罩408可由玻璃、丙烯酸、藍寶石及其類似者形成。為了分別連接行跡線404與列跡線406，兩個撓性電路部分414可結合至DITO 402之同一邊緣的直接相對側處，但是亦可使用其他結合位置。
圖5為根據本發明之實施例之具有形成於任一側上之行502及列508的例示性DITO基板500之分解透視圖(其中其厚度僅為了說明目的而大大誇示)。頂部側上之行ITO跡線502中之一些導引至頸縮(necked-down)連接器區域504，在該頸縮連接器區域504處，藉由可導電結合至DITO基板500之頂部之撓性電路部分506將一些ITO跡線502引出面板。在一些實施例中，底部側上之列ITO跡線508可連接至沿底部側之邊緣兩旁行進的薄金屬跡線510。金屬跡線510可導引至連接器區域512，該連接器區域512可與連接器區域504直接相對或在至少DITO基板500之與連接器區域504相同之邊緣上。在DITO基板500之同一邊緣處提供連接器區域504及512可允許基板且因此產品為較小的。另一撓性 電路部分514可用以使列ITO跡線508引出面板。
行ITO跡線502及列ITO跡線508可使用若干製造方法形成於DITO基板500的兩側上。在一實施例中，可將基板置放於製造機器之卷筒上，且ITO層可濺鍍於DITO基板500之第一側上且經蝕刻(例如，使用光微影技術)以形成行跡線502。光阻之保護性塗層(例如，兩個光阻層)可接著塗覆於行跡線502上，且DITO基板500可經翻轉，使得卷筒僅與第一側上之所塗覆光阻接觸且並不與所形成行跡線接觸。ITO之另一層可接著濺鍍於DITO基板500之現暴露之背側上，且經蝕刻以形成列跡線508。
若不需要金屬跡線510，則第一側上之光阻可經剝離以完成過程。然而，若在邊緣處需要金屬跡線510以連接至列跡線508且將金屬跡線510帶至基板之特定邊緣，則光阻之保護性塗層(例如，兩個光阻層)可塗覆於列跡線508上，從而使邊緣暴露。金屬層可接著濺鍍於光阻及暴露之邊緣上，且金屬層可接著經蝕刻以在邊緣處形成金屬跡線510。最終，可剝離光阻之所有剩餘層。
亦可進行對上文描述之過程之小的變化。舉例而言，圖案化之DITO基板之第二側可藉由使用極其簡單之幾何形狀首先圖案化光阻以僅覆蓋DITO基板之第二側的內部區同時使邊緣部分暴露而形成。對於此變化而言，首先濺鍍金屬，且接著剝離具有簡單幾何形狀之光阻，從而僅在邊緣區中留下金屬。接著，在DITO基板之整個第二側上濺鍍ITO。第二光阻經塗覆並圖案化以形成用於電極圖案的 遮罩。一系列蝕刻步驟接著用以在最頂部ITO層及下方之金屬層中形成電極圖案。第一蝕刻步驟僅蝕刻ITO，且第二蝕刻步驟僅蝕刻金屬層，其產生所要電極幾何形狀。
圖6說明根據本發明之實施例之例示性撓性電路600，該例示性撓性電路600包括用於分別連接至DITO基板之任一側上之列跡線及行跡線的撓性電路部分606及614以及用於連接至主機處理器之撓性電路部分608。撓性電路600包括一電路區域602，多觸碰子系統、多觸碰面板處理器、高電壓驅動器及解碼器電路(參見圖1)、EEPROM及一些本質小型組件(諸如，旁通電容器)可在該電路區域602上經安裝且連接以節省空間。電路區域602可藉由一使用頂部遮蔽部分及底部遮蔽部分封閉電路區域602的EMI外殼(未圖示)來遮蔽。底部外殼可黏著至器件之結構以使電路區域安全。自此電路區域602，撓性電路600可經由撓性電路部分606連接至DITO基板之頂部，經由撓性電路部分614連接至DITO基板的底部，且經由撓性電路部分608連接至主機處理器。
圖7為具有形成於任一側上之行702及列708的例示性DITO基板700之分解透視圖(其中其厚度僅為了說明目的而大大誇示)。如圖7中所示，行跡線702可為約1 mm寬，其中在跡線之間具有約4 mm之間距，且列跡線708可為約2 mm寬，其中在列之間具有約3 mm的間距。為了建立更均勻之外觀，ITO之小之經隔離方塊704可形成於DITO基板700之任一側上的行跡線702與列跡線708之間，其中在ITO 之經隔離方塊之間具有窄間距(例如，約30微米)，使得DITO基板之任一側提供類似於ITO之實心薄片的均勻外觀。
圖8說明根據本發明之實施例之例示性雙側觸碰面板800連同罩802及液晶顯示器(LCD)804的層疊。自頂部至底部，LCD 804可包括偏光器806、頂部玻璃層808、液晶層810、底部玻璃層812、偏光器814及背光816。
自頂部至底部，液晶層810可包括：RGB彩色濾光層818、平坦化層820、ITO之稱為Vcom層之導電無圖案層822、聚醯胺層824、液晶層826及聚醯胺層828。聚醯胺層828之下為ITO矩形及TFT層(本文中共同稱為TFT層830)，其中一ITO矩形及TFT用於每一子像素(其中三個子像素包含一像素)。
彩色濾光層818在由光照射時提供構成每一像素之三種RGB顏色，其中顏色之比判定彼像素的顏色。平坦化層820可由透明塑膠形成以使彩色濾光層818之表面平滑。Vcom意指"共同電壓"，此係因為Vcom層822提供用於TFT層830之ITO子像素的共同電壓。Vcom層822可維持於恆定電壓(使用恆定Vcom電壓之LCD可稱為DC或恆定Vcom LCD)，或由AC信號來調變。聚醯胺層824及828用來預對準液晶層826中之液晶之定向。為了建立一像素之顏色，TFT層830中之每一子像素之ITO方塊可關於Vcom層822使電壓施加至其，其使得液晶對準並允許來自背光816之光通過液晶層826且通過彩色濾光層818中的RGB彩色濾光 器。
如上文所提及，雖然Vcom層822可保持恆定，但在一些實施例中，Vcom層可藉由經調變之信號(例如，自約1伏特至4伏特之方波)來驅動。然而，當Vcom層822藉由經調變之信號來驅動時，經調變之信號可經由列836之稀疏導體電容性地耦合於(參見參考字符834)雙側觸碰面板800上且於行838上，從而引起行上的雜訊。請注意，列836稱為"稀疏的"，即使其包括許多緊密間隔之ITO方塊，此係因為方塊經隔離且因此自遮蔽立場具有可忽略之效應。亦請注意，雖然經調變之Vcom層822亦電容性地耦合於列836上，但因為列由具有低阻抗輸出之驅動電路來驅動，所以任何電容性耦合被分流至驅動器輸出，且具有可忽略之效應。然而，行838經設計以感測觸碰面板之AC電容之小改變，因此來自經調變之Vcom層822之電容性耦合可容易地可見而作為接收行之類比通道處之雜訊。
圖9為根據本發明之一些實施例之直線電極圖案900之俯視圖。類似於在圖3中說明之實施例，直線圖案900可包括複數個列跡線902及行跡線904。然而，與圖3中之實施例形成對比，如下文所描述，直線電極圖案900可包括自列902及行904垂直延伸的額外跡線區段。
進一步參看圖9，每一行跡線904可包括：一中心行跡線906，其可在y軸垂直地延伸；及複數個行擴展跡線908，每一行擴展跡線908在x軸自中心行跡線906兩側垂直地延伸。以此方式，每一行跡線904可被描述為具有梯狀圖 案。每一列跡線902可包括：一中心列跡線912，其可在x軸水平地延伸；及複數個第一擴展列跡線914，每一第一擴展列跡線在y軸自複數個中心列跡線912中之一者之兩側垂直地延伸。每一列跡線902可另外包括複數個第二列擴展跡線916，每一第二列擴展跡線916在x軸方向(平行於中心列跡線912)自第一擴展列跡線914中之一者垂直地延伸。以此方式，直線電極圖案900可被描述為具有如圖9中所說明之相互交叉的列跡線902及行跡線904。
根據一些實施例，可將展示於圖9中之直線圖案900考慮為2 X 2像素圖案。每一像素可界定為具有定位於交叉點(亦即，行與列重疊之處)處之中心920，且在每一相鄰交叉點之間的中途延伸。說明於圖9中之電極圖案可界定藉由具有相等大小之四個矩形形狀像素界定的四個像素區域。圖9為了易於理解僅說明四個像素，但應理解，可按需要藉由在x維度、y維度或兩個維度重複像素圖案而添加許多更多像素。
圖9中說明之實施例沿中心行906在每一交叉點920之間具有五個行擴展908，但在其他實施例中可使用更多或更少行擴展908。此外，圖9說明每一交叉點920之間的一第一列擴展912，且每一第一列擴展914具有自其延伸的兩個第二列擴展916；然而，在其他實施例中可分別使用更多或更少之第一列擴展914及/或第二列擴展916。
下文描述圖案900之根據一些實施例的例示性尺寸。列跡線902及行跡線904寬度可分別在100至200微米之範圍內 (圖9中之參考A)，且在一些實施例中可為150微米。在y維度中相鄰垂直列跡線914之間的間隙B可在100至300微米之範圍內，且在一些實施例中可為200微米。在y維度中相鄰列跡線916與行跡線908之間的層至層間隙C可為50至550微米，且在一些實施例中可為200微米。在x維度中相鄰中心行904與列擴展916之間的層至層間隙D可為50至550微米，且在一些實施例中可為200微米。相鄰行擴展跡線908之間的間隙E可為500微米。每一像素可具有約5000微米之高度F及約5000微米之寬度G。
根據一些實施例，圖案900之列跡線902及行跡線904可經建構，使得列跡線902與行跡線904之間的電容之重要部分可在電極(跡線)之非重疊部分之間。此等實施例可具有Csig與△Csig之較好的比，其可產生較好效能，此係因為關於感測電路之由△Csig按比例調整之熱漂移誤差在具有Csig的情況下可為較小的。此情形之原因可為，因為重疊區域減小或最小化。
圖案900之另一優點可為，因為跡線多數為水平的，所以圖案900可容許兩個層(列跡線與行跡線)之間的大的X失配且仍具有一致或均勻的Csig。此外，跡線之間的Y間隙(諸如，圖9中之間隙C)可為足夠大的，以使得層之間的Y失配仍可產生Csig之可接受的小變化。
圖案900之又一優點可為，隨著手指(例如)遍及實施圖案900之感測器面板之表面移動，距離與回應之比可為連續的或接近連續的。
亦可容易地調整圖案以獲得較大或較小Csig及△Csig。舉例而言，藉由改變跡線之跡線寬度及其間距，可獲得不同Csig及△Csig。在一些實施例中，為了達成最佳結果(例如，大△Csig及小Csig)，可最小化跡線寬度，且可使得圖9中之間隙C大約等於覆蓋電極且將電極與手指分離之介電質標籤的厚度。
圖10為在任一側上具有形成類似於直線圖案900之直線圖案的列1002及行1004之例示性DITO基板1000的透視圖(其中僅為了說明目的大大誇示其厚度)。請注意，直線圖案之使用並不限於DITO基板，而是亦可用於其他實施例中。舉例而言，根據一些實施例之直線圖案可用於諸如參看圖3所描述之使用多個層的感測器面板中。
圖11a說明例示性行動電話1136，該例示性行動電話1136可包括根據本發明之實施例之電容性觸碰感測器面板1124及能夠連接至基板兩側的撓性電路1134。感測器面板1124可(例如)使用一基板(該基板具有形成於基板之任一側上之行ITO跡線及列ITO跡線)、使用圖案900來製造，且金屬跡線沿基板之一側之邊緣而形成以允許撓性電路連接區域定位於基板之同一邊緣的相對側上。圖11b說明例示性數位音訊/視訊播放器1138，該例示性數位音訊/視訊播放器1138可包括根據本發明之實施例之電容性觸碰感測器面板1124及能夠連接至基板兩側的撓性電路1134。感測器面板1124可(例如)使用一基板(該基板具有形成於基板之任一側上之行ITO跡線及列ITO跡線)、使用圖案900來製造，且 金屬跡線沿基板之一側之邊緣而形成以允許撓性電路連接區域定位於基板之同一邊緣的相對側上。
雖然已參考隨附圖式結合本發明之實施例全面描述本發明，但請注意，各種改變及修改對於熟習此項技術者將變得顯而易見。此等改變及修改應被理解為包括於本發明之如藉由附加申請專利範圍界定之範疇內。
100‧‧‧例示性計算系統
102‧‧‧面板處理器
104‧‧‧周邊器件
106‧‧‧面板子系統
108‧‧‧類比通道
110‧‧‧通道掃描邏輯
112‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
114‧‧‧驅動器邏輯
116‧‧‧面板子系統輸出
118‧‧‧位準偏移器及驅動器級
120‧‧‧解碼器
122‧‧‧面板列輸入
124‧‧‧電容性多觸碰感測器面板
126‧‧‧圖像元素(像素)
128‧‧‧主機處理器
130‧‧‧顯示器件
132‧‧‧程式儲存器
200‧‧‧例示性電容性多觸碰面板
202‧‧‧像素
204‧‧‧列跡線
206‧‧‧行跡線
208‧‧‧電場線
210‧‧‧介電質
212‧‧‧手指
214‧‧‧AC激勵Vstim
216‧‧‧脈衝串
300‧‧‧例示性電容性觸碰感測器面板
302‧‧‧頂部玻璃層
304‧‧‧ITO透明行跡線
306‧‧‧底部玻璃層
308‧‧‧ITO列跡線
310‧‧‧透明聚合物間隔物
312‧‧‧撓性電路
314‧‧‧撓性電路
400‧‧‧例示性電容性觸碰感測器面板
402‧‧‧雙側ITO(DITO)基板
404‧‧‧行ITO跡線
406‧‧‧列ITO跡線
408‧‧‧罩
410‧‧‧LCD
412‧‧‧透明黏著劑
414‧‧‧撓性電路部分
500‧‧‧例示性DITO基板
502‧‧‧行/行ITO跡線
504‧‧‧頸縮連接器區域
506‧‧‧撓性電路部分
508‧‧‧列/列ITO跡線
510‧‧‧薄金屬跡線
512‧‧‧連接器區域
514‧‧‧撓性電路部分
600‧‧‧例示性撓性電路
602‧‧‧電路區域
606‧‧‧撓性電路部分
608‧‧‧撓性電路部分
614‧‧‧撓性電路部分
700‧‧‧例示性DITO基板
702‧‧‧行/行跡線
704‧‧‧經隔離方塊
708‧‧‧列/列跡線
800‧‧‧例示性雙側觸碰面板
802‧‧‧罩
804‧‧‧液晶顯示器(LCD)
806‧‧‧偏光器
808‧‧‧頂部玻璃層
810‧‧‧液晶層
812‧‧‧底部玻璃層
814‧‧‧偏光器
816‧‧‧背光
818‧‧‧RGB彩色濾光層
820‧‧‧平坦化層
822‧‧‧導電無圖案層/Vcom層
824‧‧‧聚醯胺層
826‧‧‧液晶層
828‧‧‧聚醯胺層
830‧‧‧TFT層
836‧‧‧列
838‧‧‧行
900‧‧‧直線電極圖案
902‧‧‧列跡線/列
904‧‧‧行跡線/行
906‧‧‧中心行跡線
908‧‧‧行擴展跡線
912‧‧‧中心列跡線
914‧‧‧第一擴展列跡線
916‧‧‧第二列擴展跡線
920‧‧‧中心
1000‧‧‧例示性DITO基板
1002‧‧‧列
1004‧‧‧行
1124‧‧‧電容性觸碰感測器面板
1134‧‧‧撓性電路
1136‧‧‧例示性行動電話
1138‧‧‧例示性數位音訊/視訊播放器
圖1說明根據本發明之一些實施例之由電容性多觸碰感測器面板操作的例示性計算系統。
圖2a說明根據本發明之一些實施例之例示性電容性多觸碰感測器面板。
圖2b為根據本發明之一些實施例之處於穩態(無觸碰)條件之例示性像素的側視圖。
圖2c為根據本發明之一些實施例之處於動態(觸碰)條件之例示性像素的側視圖。
圖3為由上面已蝕刻有ITO之透明行跡線之頂部玻璃層及上面已蝕刻有ITO列跡線之底部玻璃層形成的例示性電容性觸碰感測器面板的分解透視圖。
圖4說明根據本發明之一些實施例之使用雙側ITO(DITO)基板(該基板具有形成於基板之任一側上之行ITO跡線及列ITO跡線)製造且使用透明黏著劑結合於罩與LCD之間的例示性電容性觸碰感測器面板。
圖5為根據本發明之一些實施例之具有形成於任一側上之行及列之例示性DITO基板(其中其厚度僅為了說明起見 而大大誇示)的分解透視圖。
圖6說明根據本發明之一些實施例之例示性撓性電路，該例示性撓性電路包括用於分別連接至DITO基板上之任一側上的列跡線及行跡線之撓性電路部分及用於連接至主機處理器的撓性電路部分。
圖7為具有形成於任一側上之行及列及行與列之間的提供均勻外觀之較小隔離方塊的之例示性DITO基板(其中其厚度僅為了說明起見而大大誇示)分解透視圖。
圖8說明根據一些實施例之例示性雙側觸碰面板連同罩及液晶顯示器(LCD)的層疊。
圖9為根據一些實施例之直線電極圖案的俯視圖。
圖10為根據本發明之一些實施例之說明直線跡線圖案之例示性DITO基板(其中其厚度僅為了說明起見而大大誇示)的透視圖。
圖11a說明根據本發明之一些實施例之可包括電容性觸碰感測器面板及能夠連接至基板兩側之撓性電路的例示性行動電話。
圖11b說明根據本發明之一些實施例之可包括電容性觸碰感測器面板及能夠連接至基板兩側之撓性電路的例示性數位音訊播放器。
100‧‧‧例示性計算系統
102‧‧‧面板處理器
104‧‧‧周邊器件
106‧‧‧面板子系統
108‧‧‧類比通道
110‧‧‧通道掃描邏輯
112‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
114‧‧‧驅動器邏輯
116‧‧‧面板子系統輸出
118‧‧‧位準偏移器及驅動器級
120‧‧‧解碼器
122‧‧‧面板列輸入
124‧‧‧電容性多觸碰感測器面板
126‧‧‧圖像元素(像素)
128‧‧‧主機處理器
130‧‧‧顯示器件
132‧‧‧程式儲存器

Claims (28)

  1. 一種電容性觸碰感測器面板，其包含：一基板，其由一介電材料形成；導電材料之第一複數個跡線，其定位於該基板之一第一層上，該第一複數個跡線中之每一者包含一沿二維座標系統之一第一維度排列的第一中心跡線以及複數個第一跡線分支，該複數個第一跡線分支之至少一者在該二維座標系統之一第二維度上自該第一中心跡線之兩側突出；及該導電材料的第二複數個跡線，其定位於該基板之一第二層上，該第二複數個跡線中之每一者包含一沿該第二維度排列之第二中心跡線及自該第二中心跡線延伸之複數個第二跡線分支，該複數個第二跡線分支中之至少一些包含多個第一擴展分支以及至少一第二擴展分支，該等第一擴展分支之至少一些從該等第二中心跡線之兩側以一直線方式突出，且沿著該第一方向延伸，以及該至少一第二擴展分支沿該第二維度自該第一擴展分支垂直延伸。
  2. 如請求項1之電容性觸碰感測器面板，其中該第一複數個跡線之部分與該第二複數個跡線之部分互相交叉。
  3. 如請求項2之電容性觸碰感測器面板，其中該第一中心跡線在一點處重疊於該第二中心跡線。
  4. 如請求項1之電容性觸碰感測器面板，其進一步包含一併有該感測器面板之計算系統。
  5. 如請求項4之電容性觸碰感測器面板，其進一步包含一併有該計算系統之行動電話。
  6. 如請求項4之電容性觸碰感測器面板，其進一步包含一併有該計算系統之數位音訊播放器。
  7. 一種電容性觸碰感測器面板，其包含：多個感測跡線，其形成於一介電質基板上，該等感測跡線中之每一者包含一沿二維座標系統之一第一維度排列的中心感測跡線及複數個擴展感測跡線，該複數個擴展感測跡線之至少一者沿該二維座標系統之一第二維度自該中心感測跡線之兩側突出；及多個驅動跡線，其形成於該介電質基板上，每一驅動跡線包含一沿該第二維度排列之中心驅動跡線及複數個擴展驅動跡線，其中該複數個擴展驅動跡線中之至少一些包括一第一區段，該第一區段以垂直於該中心驅動跡線之兩側沿著該第一維度排列且自該中心驅動跡線之兩側突出。
  8. 如請求項7之電容性觸碰感測器面板，其中該等擴展驅動跡線中之至少一些進一步包括自該第一區段垂直延伸之一或多個第二區段。
  9. 如請求項7之電容性觸碰感測器面板，其中該等感測跡線及該等驅動跡線遍及該感測器面板之一觸碰感測部分形成一相互交叉的圖案。
  10. 如請求項9之電容性觸碰感測器面板，其中該中心感測跡線及該中心驅動跡線以直角重疊。
  11. 如請求項7之電容性觸碰感測器面板，其中該等感測跡線及該等驅動跡線形成複數個連續的像素。
  12. 如請求項11之電容性觸碰感測器面板，其中該複數個像素中之每一者之中心在該等感測跡線與該等驅動跡線重疊之處。
  13. 一種電容性觸碰感測器面板，其包含：複數個矩形形狀像素，其中每一像素包含：一感測跡線，其具有一沿二維座標系統之一第一維度排列之中心感測跡線及自該中心感測跡線垂直延伸的複數個感測分支，該複數個感測分支之至少一者自該中心感測跡線之兩側突出；及一驅動跡線，其具有一沿該二維座標系統之一第二維度排列之中心驅動跡線及自該中心驅動跡線延伸的複數個驅動分支，該複數個驅動分支之至少一者自該中心驅動跡線之兩側突出。
  14. 如請求項13之電容性觸碰感測器面板，其中該中心感測跡線與該中心驅動跡線在該像素之一中心部分處重疊。
  15. 如請求項13之電容性觸碰感測器面板，其中該等驅動分支中之至少一些包括自該中心驅動跡線垂直延伸之一第一區段及自該第一區段垂直延伸的一或多個第二區段。
  16. 如請求項15之電容性觸碰感測器面板，其中該等感測分支及該等驅動分支之該等第二區段彼此相互交叉。
  17. 如請求項13之電容性觸碰感測器面板，其中該複數個感測分支之第一感測分支及第二感測分支分別界定該像素 之第一側及第二側，且該複數個驅動分支中之第一驅動分支及第二驅動分支分別界定該像素的第三側及第四側。
  18. 如請求項13之電容性觸碰感測器面板，其中該複數個感測分支中之每一者自該中心驅動跡線及該複數個驅動分支隔開。
  19. 如請求項13之電容性觸碰感測器面板，其中該複數個像素遍及該觸碰感測器面板以一連續樣式排列。
  20. 如請求項13之電容性觸碰感測器，其中該中心感測跡線及該中心驅動跡線以直角重疊。
  21. 一種具有一電容性觸碰感測器面板之行動電話，該觸碰感測器面板包含：一基板，其由一介電材料形成；導電材料的第一複數個跡線，其定位於該基板之一第一層上，該第一複數個跡線中之每一者包含一沿二維座標系統之一第一維度排列的第一中心跡線及複數個第一跡線分支，該複數個第一跡線分支之至少一者在該二維座標系統之一第二維度上自該第一中心跡線之兩側突出；及該導電材料之第二複數個跡線，其定位於該基板之一第二層上，該第二複數個跡線中之每一者包含一沿該第二維度排列之第二中心跡線及自該第二中心跡線延伸之複數個第二跡線分支，該複數個第二跡線分支中之至少一些包含多個第一擴展分支以及至少一第二擴展分支， 該等第一擴展分支之至少一些從該等第二中心跡線之兩側以一直線方式突出，且沿著該第一方向延伸，以及該至少一第二擴展分支沿該第二維度自該第一擴展分支垂直延伸。
  22. 一種具有一電容性觸碰感測器面板之數位音訊播放器，該觸碰感測器面板包含：一基板，其由一介電材料形成；導電材料之第一複數個跡線，其定位於該基板之一第一層上，該第一複數個跡線中之每一者包一含沿二維座標系統之一第一維度排列的第一中心跡線以及複數個第一跡線分支，該複數個第一跡線分支之至少一者在該二維座標系統之一第二維度上自該第一中心跡線之兩側突出；及該導電材料之第二複數個跡線，其定位於該基板之一第二層上，該第二複數個跡線中之每一者包含一沿該第二維度排列之第二中心跡線及自該第二中心跡線延伸之複數個第二跡線分支，該複數個第二跡線分支中之至少一些包含多個第一擴展分支以及至少一第二擴展分支，該等第一擴展分支之至少一些從該等第二中心跡線之兩側以一直線方式突出，且沿著該第一方向延伸，以及該至少一第二擴展分支沿該第二維度自該第一擴展分支垂直延伸。
  23. 一種電容性觸碰感測器面板，其包含：導電材料之第一複數個跡線，其定位於一第一基板 上，該第一複數個跡線中之每一者包含一沿二維座標系統之一第一維度排列的第一中心跡線以及複數個第一跡線分支，該複數個第一跡線分支之至少一者自該第一中心跡線之兩側以一實質上為直線之方式突出，該複數個第一跡線分支在該二維座標系統之一第二維度上自該第一中心跡線實質上垂直延伸；及該導電材料的第二複數個跡線，其定位於一第二基板上，該第二複數個跡線中之每一者包含一實質上沿該第二維度排列之第二中心跡線及自該第二中心跡線延伸之複數個第二跡線分支，該複數個第二跡線分支之至少一些包含多個第一擴展分支以及複數個第二擴展分支，該等第一擴展分支之至少一者從該第二中心跡線之兩側以一實質上為直線之方式突出，該等第一擴展分支自該等第二中心跡線之一者沿著該第一方向實質地垂直延伸，以及該複數個第二擴展分支自該第一擴展分支之每一者沿該第二維度實質地垂直延伸，該複數個第二擴展分支與該複數個第一跡線分支相互交叉。
  24. 如請求項23之電容性觸碰感測器面板，其中該第一複數個跡線形成感測跡線，該第二複數個跡線形成驅動迹線。
  25. 如請求項24之電容性觸碰感測器面板，其中該第一中心跡線與該第二中心跡線以實質上垂直之多個角度重疊。
  26. 如請求項23之電容性觸碰感測器面板，其進一步包含一併有該感測器面板之計算系統。
  27. 如請求項26之電容性觸碰感測器面板，其進一步包含一併有該計算系統之行動電話。
  28. 如請求項26之電容性觸碰感測器面板，其進一步包含一併有該計算系統之數位音訊播放器。
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