TWI412970B - 觸控輸入裝置 - Google Patents

Description

觸控輸入裝置

本發明是有關於一種輸入裝置，且特別是關於一種觸控輸入裝置。

現今許多電子設備(electronic equipment)，例如手機、個人數位助理器(Personal Digital Assistant,PDA)與全球定位導航器(Global Positioning System navigation,GPS navigation)等手持電子裝置以及電腦等，通常需要透過鍵盤、滑鼠或觸控面板(touch panel)等輸入裝置來操作，其中觸控面板能與電子設備的螢幕整合成一觸控式螢幕(touch screen)而被廣泛地採用。

圖1A為習知一種觸控面板的俯視示意圖，而圖1B是圖1A中線I-I的剖面示意圖。請參閱圖1A與圖1B，習知的觸控面板100包括一透明玻璃板110、多個縱向導電條(vertical conductive strip)120、多個橫向導電條(horizontal conductive strip)130、一晶片(chip)140以及多條周邊走線(peripheral trace)150。

透明玻璃板110具有一上表面112與一下表面114，且下表面114相對於上表面112，其中這些縱向導電條120與這些周邊走線150皆配置在上表面112上，而這些橫向導電條130皆配置在下表面114上，如圖1B所示。

承上述，縱向導電條120與橫向導電條130皆為透明的銦錫氧化物膜層(Indium Tin Oxide film,ITO film)，且縱向導電條120與橫向導電條130分別具有多個導電層122、132，其中任一個縱向導電條120中的導電層122皆彼此電性連接，而任一個橫向導電條130中的導電層132皆彼此電性連接。

周邊走線150電性連接晶片140、縱向導電條120與橫向導電條130，讓晶片140能透過周邊走線150而電性連接縱向導電條120與橫向導電條130。當一觸控筆P1接觸上表面112或導電層122時，觸控筆P1所對應的縱向導電條120或橫向導電條130的電容值會改變，而晶片140會根據改變的電容值，知道觸控筆P1的位置，以控制電子設備，讓使用者得以從觸控面板100操作電子設備。

一般而言，縱向導電條120與橫向導電條130二者的數量越多，觸控面板100的精確度越高，即觸控面板100能更準確地偵測到觸控筆P1的位置。然而，大量的縱向導電條120與橫向導電條130卻也造成周邊走線150的數量大幅增加，以至於透明玻璃板110必須提供更大面積的上表面112來容納數量眾多的周邊走線150。

現今的手持電子裝置與電腦等電子設備都朝向小體積的趨勢而發展，而為了滿足此趨勢，透明玻璃板110的面積必須縮小，但是觸控面板100需要大量的周邊走線150來維持或提高觸控面板100的精確度，以至於透明玻璃板110的上表面112為了容納大量的周邊走線150而無法縮小面積，造成目前的觸控面板100難以滿足現今電子設備朝向小體積發展的趨勢。

本發明提供一種觸控輸入裝置，以減少其所需要的周邊走線之數量。

本發明提出一種觸控輸入裝置，其包括一基板以及多個觸控感測條。基板具有一平面，而這些觸控感測條皆配置於平面上，並且彼此並列。各個觸控感測條包括多個感測電極，而各個觸控感測條的這些感測電極彼此電性串聯，其中各個感測電極各具有一頂面，而在各個觸控感測條中，至少二個感測電極之頂面的面積彼此不相等。

在本發明一實施例中，在各個觸控感測條中，任二個頂面的面積總和不等於另外二個頂面的面積總和。

在本發明一實施例中，上述平面具有一第一側邊緣與一第二側邊緣，而第一側邊緣相對於第二側邊緣。這些觸控感測條從第一側邊緣朝向第二側邊緣延伸，而其中一個觸控感測條的各個頂面之面積是從第一側邊緣朝向第二側邊緣遞增。

在本發明一實施例中，其中另一個觸控感測條的各個頂面之面積是從第一側邊緣朝向第二側邊緣遞減。

在本發明一實施例中，這些感測電極為至少一金屬膜層或至少一透明導電膜層，而這些透明導電膜層的材料包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide film,IZO film)。

在本發明一實施例中，上述基板與這些觸控感測條整合成一印刷電路板。

在本發明一實施例中，各個觸控感測條更包括至少一條接線，而各個接線電性連接於相鄰二感測電極之間。

在本發明一實施例中，這些接線為至少一條金屬線或至少一條透明導電線，透明導電線的材料包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。

在本發明一實施例中，上述觸控輸入裝置更包括多條周邊走線。這些周邊走線皆配置於平面上，並且分別電性連接這些觸控感測條。

在本發明一實施例中，上述觸控輸入裝置更包括一晶片。晶片配置於平面上，而這些周邊走線電性連接於晶片與這些觸控感測條之間，並皆位在晶片與這些觸控感測條之間。

基於上述，由於各個觸控感測條中，至少二個感測電極之頂面的面積彼此不相等，因此在同一個觸控感測條中，各個感測電極所產生的電容值彼此不同。當觸控筆或手指與本發明的觸控輸入裝置接觸時，透過上述電容值，本發明不僅能判斷出觸控筆或手指的所在位置，同時更能在維持或提高精確度的條件下，減少周邊走線的數量，滿足現今電子設備朝向小體積發展的趨勢。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2A為本發明一實施例之觸控輸入裝置的俯視示意圖，而圖2B是圖2A中線J-J的剖面示意圖。請參閱圖2A與圖2B，本實施例之觸控輸入裝置200能應用於電子設備的操作，其中觸控輸入裝置200可以是一種觸控面板，其能與多種電子設備的螢幕整合成觸控式螢幕；或者，觸控輸入裝置200也可以是一種觸控墊(touchpad)。

上述電子設備可以是手機、個人數位助理器、全球定位導航器(GPS navigation)、數位音訊播放器(Digital Audio Player,DAP,其例如是MP3播放器)或掌上型遊樂器等手持電子裝置；或者是電腦，例如桌上型電腦(desktop computer)、筆記型電腦(laptop)、工業電腦或超級移動電腦(Ultra-Mobile PC,UMPC)；或是提款機、收銀機或大型遊戲機(arcade game)等。

觸控輸入裝置200包括一基板210與多個觸控感測條220，其中基板210具有一平面212，而這些觸控感測條220皆配置於平面212上，並且彼此並列。當觸控輸入裝置200為觸控面板時，基板210可以是一種透明板，其材料包括玻璃等透明材料。不過，當觸控輸入裝置200為觸控墊時，基板210可以一種不透明板，且基板210與觸控感測條220可整合成一塊印刷電路板(Print Circuit Boafd,PCB)。因此，基板210不見得是透明的。

承上述，這些觸控感測條220皆沿著一方向X延伸。詳細而言，基板210的平面212具有一第一側邊緣212a以及一第二側邊緣212b，其中第一側邊緣212a相對於第二側邊緣212b，而方向X是從第一側邊緣212a指向第二側邊緣212b，所以觸控感測條220皆從第一側邊緣212a朝向第二側邊緣212b延伸。

各個觸控感測條220包括多個感測電極222以及多條接線224，其中各個觸控感測條220的這些感測電極222沿著方向X排成一列，即感測電極222是沿著觸控感測條220的延伸方向排成一列，而各個接線224電性連接於相鄰二感測電極222之間，以使同一個觸控感測條220的這些感測電極222彼此電性串聯。此外，這些接線224可以是多條金屬線或多條透明導電線，而透明導電線的材料可以包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。

各個感測電極222各具有一頂面222a，而各個觸控感測條220中的至少二個頂面222a的面積彼此不相等，其中這裡所謂的不相等是指：當以肉眼直接觀看這些感測電極222，或是使用光學顯微鏡來觀看這些感測電極222時，一般人可以很明顯地看出同一個觸控感測條220中的至少二個頂面222a的面積是彼此不相等。換句話說，從外觀來看，至少二個頂面222a的面積明顯互不相同。

在圖2A所示的實施例中，其中一個觸控感測條220的各個頂面222a之面積是從第一側邊緣212a朝向第二側邊緣212b遞增(例如圖2A所示之最上面的觸控感測條220)，而另一個觸控感測條220的各個頂面222a之面積是從第一側邊緣212a朝向第二側邊緣212b遞減(例如圖2A中，從上面數來第二個觸控感測條220)。

在各個觸控感測條220中，任二個頂面222a的面積總和不等於另外二個頂面222a的面積總和。另外，雖然圖2A所示之頂面222a的形狀皆為矩形，但在其他未繪示的實施例中，頂面222a的形狀也可以是圓形、菱形或三角形等，故圖2A所示之頂面222a的形狀並非限定本發明。

在本實施例中，這些感測電極222可以是多個金屬膜層或多個透明導電膜層，其中透明導電膜層的材料可包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。詳細而言，當觸控輸入裝置200為觸控面板，而基板210為透明板時，感測電極222可以是透明導電膜層。當觸控輸入裝置200為觸控墊，而基板210為不透明板時，感測電極222可以是金屬膜層。

觸控輸入裝置200可更包括一保護層230，其配置於平面212上，且保護層230覆蓋這些觸控感測條220。如此，保護層230能保護觸控感測條220，以避免遭到刮傷。此外，保護層230可以是透明的，並可為絕緣體，例如保護層230的材料為玻璃，或是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA，又稱為壓克力)等高分子材料，所以觸控輸入裝置200不僅能應用在觸控式螢幕中，同時觸控感測條220不會因為保護層230而發生短路。

觸控輸入裝置200可以更包括多條周邊走線240以及一晶片250，而這些周邊走線240與晶片250皆配置於平面212上。這些周邊走線240皆位在晶片250與這些觸控感測條220之間，並分別電性連接這些觸控感測條220，而晶片250電性連接所有周邊走線240，也就是這些周邊走線240電性連接於晶片250與這些觸控感測條220之間。

觸控輸入裝置200可以透過觸控筆P2(如圖2B所示)或手指來操作，其中觸控筆P2可以是一種電容筆。當觸控筆P2或手指接觸於觸控輸入裝置200時，觸控筆P2或手指所對應的感測電極222會產生一電容值，而晶片250能根據此電容值，判斷出觸控筆P2或手指在平面212上的所在位置，讓使用者能透過觸控輸入裝置200來操作電腦或手持電子裝置等電子設備。

各個感測電極222的頂面222a的面積通常小於觸控筆P2或手指在平面212上所佔據的面積。因此，當觸控筆P2或手指與觸控輸入裝置200接觸時，觸控筆P2或手指會完全遮蓋至少一個感測電極222，以產生上述電容值。根據基本的電學原理，此電容值與頂面222a的面積大小成正比，即觸控筆P2或手指所對應的頂面222a具有越大的面積，電容值會越大。反之，觸控筆P2或手指所對應的頂面222a具有越小的面積，電容值會越小。

由於各個觸控感測條220中的至少二個頂面222a的面積彼此不相等，因此在同一個觸控感測條220中，各個感測電極222所產生的電容值彼此不同，即各個感測電極222所對應的電容值都不一樣，而透過來自各個觸控感測條220的不同電容值，晶片250能得知觸控筆P2或手指所對應的感測電極222，進而判斷出觸控筆P2或手指的所在位置。

另外，由於在各個觸控感測條220中，任二個頂面222a的面積總和不等於另外二個頂面222a的面積總和，因此即使至少二支觸控筆P2或至少二根手指都與觸控輸入裝置200接觸，並都對應同一個觸控感測條220，晶片250仍可正確地辨別出這二支觸控筆P2或這二根手指的所在位置。由此可知，觸控輸入裝置200也能應用於可供使用者多點觸控的輸入介面(input interface)，例如虛擬鍵盤。

綜上所述，由於各個觸控感測條中，至少二個感測電極之頂面的面積彼此不相等，因此在同一個觸控感測條中，各個感測電極所產生的電容值彼此不同，而根據來自觸控感測條的不同電容值，本發明的觸控輸入裝置能判斷出觸控筆或手指的所在位置，進而控制電子設備。

其次，相較於習知技術而言，透過上述不同的電容值，本發明可以僅採用單一方向延伸的觸控感測條，而不需要同時採用二種延伸方向不同的觸控感測條(如圖1A所示的縱向導電條120與橫向導電條130)。由此可知，本發明能在維持或提高精確度的條件下，減少周邊走線的數量，讓基板的面積得以縮小，進而滿足現今電子設備朝向小體積發展的趨勢。

再者，在本發明的一實施例中，在各個觸控感測條中，任二個感測電極所具有的頂面之面積總和不等於另外二個感測電極所具有的頂面之面積總和，所以即使至少二支觸控筆或至少二根手指都對應到同一個觸控感測條，本發明能正確地辨別出這些觸控筆或手指的所在位置，同時更可以防止發生鬼點(ghost point)的情形，讓使用者透過本發明的觸控輸入裝置可以順利地操作電子設備。

雖然本發明以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

100．．．觸控面板

110．．．透明玻璃板

112．．．上表面

114．．．下表面

120．．．縱向導電條

122、132．．．導電層

130．．．橫向導電條

140、250．．．晶片

150、240．．．周邊走線

200．．．觸控輸入裝置

210．．．基板

212．．．平面

212a．．．第一側邊緣

212b．．．第二側邊緣

220．．．觸控感測條

222．．．感測電極

222a．．．頂面

224．．．接線

230．．．保護層

P1、P2．．．觸控筆

X．．．方向

圖1A為習知一種觸控面板的俯視示意圖。

圖1B是圖1A中線I-I的剖面示意圖。

圖2A為本發明一實施例之觸控輸入裝置的俯視示意圖。

圖2B是圖2A中線J-J的剖面示意圖。

200．．．觸控輸入裝置

250．．．晶片

240．．．周邊走線

210．．．基板

212．．．平面

212a．．．第一側邊緣

212b．．．第二側邊緣

220．．．觸控感測條

222．．．感測電極

222a．．．頂面

224．．．接線

X．．．方向

Claims (9)

1. 一種觸控輸入裝置，包括：一基板，具有一平面；以及多個觸控感測條，皆配置於該平面上，並且彼此並列，各該觸控感測條包括多個感測電極，而各該觸控感測條的該些感測電極彼此電性串聯，其中各該感測電極各具有一頂面，而在各個觸控感測條中，至少二個該感測電極之頂面的面積彼此不相等；其中該平面具有一第一側邊緣與一第二側邊緣，該第一側邊緣相對於該第二側邊緣，該些觸控感測條從該第一側邊緣朝向該第二側邊緣延伸，而其中一個觸控感測條的各該頂面之面積是從該第一側邊緣朝向該第二側邊緣遞增。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控輸入裝置，其中在各個觸控感測條中，任二個頂面的面積總和不等於另外二個頂面的面積總和。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控輸入裝置，其中另一個觸控感測條的各該頂面之面積是從該第一側邊緣朝向該第二側邊緣遞減。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控輸入裝置，其中該些感測電極為至少一金屬膜層或至少一透明導電膜層，而該透明導電膜層的材料包括銦錫氧化物或銦鋅 氧化物。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控輸入裝置，其中該基板與該些觸控感測條整合成一印刷電路板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控輸入裝置，其中各該觸控感測條更包括至少一條接線，而各該接線電性連接於相鄰二感測電極之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控輸入裝置，其中該些接線為至少一條金屬線或至少一條透明導電線，而該透明導電線的材料包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控輸入裝置，更包括多條周邊走線，該些周邊走線皆配置於該平面上，並且分別電性連接該些觸控感測條。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控輸入裝置，更包括一晶片，該晶片配置於該平面上，而該些周邊走線電性連接於該晶片與該些觸控感測條之間，並皆位在該晶片與該些觸控感測條之間。