TWI501134B - 電容式觸控面板及其電極組 - Google Patents

Description

電容式觸控面板及其電極組

本發明係關於一種電容式觸控面板及其電極組，尤指一種具有特殊設計電極組的電容式觸控面板，其電極組具有對稱的電容電阻值而具有理想的訊噪比和抗干擾能力。

已知的一維式單層電容式面板係如圖7所示，主要在一基板50上形成有一ITO電極組，該電極組包括複數個電極對51，每一電極對51包含有一第一電極511和一第二電極512，該基板50的一側設有一控制軟板60，控制軟板60上設有一控制器61，控制器61的複數個訊號端子611分別和基板50上所設各電極對51的第一、第二電極511、512電性連接，並進行掃描以偵測基板50上物件70的位置。

關於該控制軟板60偵測基板50上物件的方法，可如美國公告第8,121,283號「Tapered capacitive sensing structure(尖形狀電容感應結構)」專利案所述，當基板50上有物件70碰觸時，該物件70所涵蓋的第一、第二電極511、512將分別對地產生一電容感應量，由於各第一、第二電極511、512對應該物件70的區域面積不同，故所生成的電容感應量亦不同，其中，當物件70在位置Y2的電極對51上產生電容感應量，即可決定Y座標為Y2，又因該電極對51的第一、第二電極511、512其電容感應量大小不同，其中第二電極512的電容感應量大於第一電極511的電容感應量，依據二電容感應量的大小比例關係，可反應物件70對應第一、第二電極511、512的位置，進而決定該物件70的X座標X2，最後獲得物件位置的二維座標為(Y2,X2)。

如圖8所示，係另一種改良的一維單層電容式觸控面板，其較圖7所示的觸控面板具有更高的感應精確度，其電極對51的第一、第二電極511、512分別包括兩電極部511a、511b、512a、512b，其中，第一電極511的兩電極部511a、511b係以寬端相連接，並於連接處形成有一訊號接腳513，第二電極512的兩電極部512a、512b仍以寬端相連接，而由其中一電極部512b的窄端構成一另一訊號接腳514。該等訊號接腳513、514分別和控制軟板60上所設控制器61的訊號端子611連接。

由於各電極對51的第一、第二電極511、512分別增加了電極部的數量，可提升一維單層電容式觸控面板的感應精確度，因此該第一、第二電極511、512的電極部數量目前亦已進化至三個。如圖9所示，該電極對51的第一、第二電極511、512分別包括三個電極部511a~511c、512a~512c，其中，第一電極511的各個極部511a~511c仍以寬端相連接，而在連接處形成一訊號接腳513，第二電極512的各電極部512a~512c亦以寬端相連接，而由最外側電極部512c的窄端構成一另一訊號接腳514。

儘管上述的電極組構造將使一維單層電容式觸控面板雖具有較佳的感應精確度，卻在物件座標的判斷上容易受到雜訊影響：由於第一、第二電極511、512的多數電極部511a~511c、512a~512c都是ITO材質，其本身存在阻抗，而訊號傳輸路徑的長短將直接影響其電容電阻值(RC)，請參閱圖10所示，該電極對51上分別標示物件70A、70B的位置，其中，訊號接腳513到物件70A的路徑L1短於訊號接腳514到物件70B的路徑L2，在此狀況下，路徑L2的阻值(實測約20.5K歐姆)與路徑L2的阻值(實測約10.7K歐姆)相差幾達一倍，亦即第一電極511和第二電極512的電容電阻值並不對稱。在此狀況下，在充放電過程中即容易受到雜訊影響而出現誤差。

請配合參閱圖11A所示，由於訊號端子輸出掃描訊號的期間係包含一充電時間T_CH 及一感應時間T_S ，其中充電時間T_CH 的設定係由各電極開始充電到充電飽和時停止，接著進入感應時間T_S 才讀取其電容感應值S1、S2。因此，若設定的充電時間T_S 夠長，即使第一、第二電極511、512的電容電阻值存在差異，仍可順利讀取充電飽和時的電容感應值；然而若如圖11B所示，觸控面板剛好在第一、第二電極511、512的充電期間遭受雜訊干擾，其電容電阻值的差異即會影響其充電到飽和的時間，而後續進入感應時間(t3)時，所讀取的二組電容電應量S1、S2容易因電容電阻值的差異而不成比例關係，從而容易造成物件座標的誤判。由於觸控面板最直接的雜訊來源來自於液晶面板的掃描訊號干擾，上述誤判事件的發生機率極高，故有必要針對第一、第二電極電容電阻值不對稱的情況加以檢討，並提出有效的解決方案。

因此本發明主要目的在提供一種電容式觸控面板及其電極組，主要是利用特殊設計的電極組構造，使其具有對稱的電容電阻值，而得提升其訊噪比和抗干擾能力。

為達成前述目的採取的一技術手段係令前述電容式觸控面板之電極組包括：一第一電極，該第一電極包括第一至第三電極部，該第一至第三個電極部分別具有一第一端及一第二端；其中第一電極部的第一端和第二電極部的第一端連接，第一電極部的第二端則與第三電極部的第二端連接；以及一第二電極，該第二電極包括第四至第六電極部，該第四至第六電極部分別具有一第一端及一第二端；其中第四電極部的第一端和第六電極部的第一端連接，第四電極部的第二端與第五電極部的第二端連接；其中該第一電極的第一至第三電極部分別和第二電極的第四至第六電極部交錯排列，該第一至第三電極部的第一端與該第四至第六電極部的第二端位於同側，該第一至第三電極部的第二端與該第四至第六電極部的第一端位於同側。

為達成前述目的採取的另一技術手段係令前述電容式觸控面板包括：一基板，具有一第一側；至少一電極組，包括：一個以上的第一電極，形成於該基板上，該第一電極包括一第一至第三電極部，該第一至第三電極部分別具有一寬端及一窄端；其中，該第一電極部之寬端透過一第一連接段與該第二電極部的寬端連接，該第一電極部之窄端透過一第二連接段與該第三電極部的窄端連接；一個以上的第二電極，形成於該基板上，該第二電極包括第四至第六電極部，該第四至第六電極部和第一電極的第一至第三電極部交錯排列，該第四至第六電極部分別具有一寬端及一窄端；其中，該第四電極部之寬端透過一第三連接段與該第六電極部的寬端連接，該第四電極部之窄端透過一第四連接段與該第五電極部的窄端連接；該第一、第四連接段位於該基板之第一側，該第二、第三連接段則設置於該基板相對該第一側的位置；以及一控制模組，具有複數個訊號端子，該等訊號端子分別與各該第一電極及各該第二電極電性連接。

上述電容式觸控面板及其電極組主要是令該電極組的第一、第二電極分別包含三個電極部，並使其中一電極部以其兩端分別和其他兩極部的一端連接，藉以使第一、第二電極具有對稱的電容電阻值，其不僅可提升抗干擾能力，解決座標誤判問題，同時也具有較佳的訊噪比。

關於本發明電極組的一較佳實施例，請參閱圖1所示，其包括一個以上的第一電極10和一個以上的第二電極20；其中

該第一電極10具有三個電極部，為方便說明，以下稱為第一至第三電極部11~13，該第一至第三電極部11~13分別具有一第一端及一第二端，在本實施例中，第一至第三電極部11~13分別為一三角形，該第一至第三電極部11~13的寬度則由其第一端向第二端遞減，因而其第一端為一寬端，第二端為一窄端，並具有一直邊和一斜邊，該第一至第三電極部11~13係以其直邊平行併排。

在本實施例中，第一電極10的第一電極部11位於中央，第二、第三電極部12、13位於第一電極部11的兩側，該第一電極部11的第一端透過一第一連接段101與第二電極部12的第一端連接，該第一連接段101上並形成一訊號接腳103；而第一電極部11的第二端則透過一第二連接段102與第三電極部13的第二端連接。

該第二電極20亦具有三個電極部，為方便說明，以下稱為第四至第六電極部21~23，該第四至第六電極部21~23分別具有一第一端及一第二端，在本實施例中，第四至第六電極部21~23亦為三角形，該第四至第六電極部21~23的寬度則由其第一端向第二端遞減，故第一端為一寬端，第二端為一窄端，並具有一直邊和一斜邊，且該第四至第六電極部21~23係以其直邊平行併排。

在本實施例中，第二電極20的第五電極部22位於中央，第四、第六電極部21、23位於第五電極部22的兩側，該第四電極部21的第一端透過一第三連接段201與第六電極部23的第一端連接；而第四電極部21的第二端則透過一第四連接段202與第五電極部22的第二端連接，該第四連接段202上並形成有一訊號接腳104，該訊號接腳104與第一電極10的訊號接腳103係位於同一側。

該第二電極20的第四至第六電極部21~23且與第一電極10的第一至第三電極部11~13交錯排列，其中第四電極部21與第三電極部13相鄰且以其斜邊平行相對，第五電極部22與第一電極部11相鄰且以其斜邊平行相對，第六電極部23與第二電極部12相鄰且以其斜邊平行相對。前述第一、第四連接段101、202位於同一側，第二、第三連接段102、201係位於相對的另一側。

由上述說明可瞭解本發明一較佳實施例的具體構造，以上述的電極組結構可以使其第一電極10、第二電極20的電容電阻值具有對稱性，請參閱圖2所示，其揭示有第一電極10、第二電極20上所設訊號接腳103、104相對於其第一至三電極部11~13、第四至第六電極部21~23的傳輸路徑示意圖，其中訊號接腳103相對於第一電極10的最長傳輸路徑L1是由第一電極部11的寬端到第三電極部13的寬端，而訊號接腳104相對於第二電極20的最長傳輸路徑L2是由第四電極部21的窄端到第六電極部23的窄端。由圖中可以看出，傳輸路徑L2和L1十分接近，根據實測，傳輸路徑L2的阻值為21.0K歐姆，傳輸路徑L1的阻值則為20.8K歐姆，由於兩傳輸路徑L1、L2的阻值相近，因此第一電極10與第二電極20的電容電阻值即具有對稱性，對於雜訊具有較佳的抗干擾能力。

請參閱圖3A、3B所示係前述電極組的掃描訊號波形圖，由於第一、第二電極10、20傳輸路徑的電容電阻值接近，故其充電曲線係如圖3A所示，在感應時間T_S 可讀取到接近飽和的電容感應量；若在充電時間T_CH 內出現雜訊，則第一、第二電極10、20的電容感應量會在雜訊出現時下降，以液晶面板的掃描信號所產生的雜訊為例，如圖3B所示，當雜訊出現的瞬間將會同時拉低第一、第二電極10、20的電容感應量，但由於第一、第二電極10、20的電容電阻值匹配，故在感應時間T_S 內仍可接近充電飽和，且保持比例關係，以避免誤判座標。

請參閱圖4所示，係本發明電容式觸控面板的一較佳實施例，其運用了上述的電極組構造，該電容式觸控面板包括一基板30、一個以上的電極組和一控制模組40；在本實施例中，該電容式觸控面板為一維單層電容式觸控面板，其基板30具有一表面，該電極組均形成在基板30的表面上；其中：

該基板30係呈矩形，其長度方向的一端具有一第一側301，另端具有一第二側302，以圖面方向觀之，第一側301位於基板30的上端，第二側302位於基板30下端。該基板30在第一側301和第二側302之間設有一個以上的感應區，一感應區內設有一電極組，本實施例中，該基板30在第一側301、第二側302之間設有二個感應區31、32，以下依序稱為第一、第二感應區31、32，該第一、第二感應區31、32在基板10的長度方向上下排列，第一、第二感應區31、32內內分設有一電極組，各電極組均形成有基板30的表面上且分別包含複數個第一電極10和複數個第二電極20。必須說明的是：為方便理解感應區內的電極組構造，第一、第二感應區31、32內所設電極組的第一、第二電極10、20數量僅為示意而已，實施上的實際數量並不以此為限。

請參閱圖5之基板10局部放大圖，第一感應區31內所設各第一、第二電極10、20的第一、第四連接段101、202及其上的訊號接腳103、104係設於基板30的第一側301上。又請參閱圖6之基板10另一局部放大圖，該第二感應區32內各第一、第二電極10、20的設置方向適與第一感應區31內的第一、第二電極10、20相反，即第二感應區32內的所設第一、第二電極10、20的第一、第四連接段101、202及其上的訊號接腳103、104係朝下而位於基板30的第二側。

關於該控制模組40則請參閱圖5所示，該控制模組40係設於一軟性電路板上，且位於基板10的第一側301上，該控制模組40設有複數的訊號端子41，各訊號端子41分別與第一、第二感應區31、32內所設各第一、第二電極10、20的訊號接腳103、104連接。為使控制模組40的訊號端子41分別與第一、第二感應區31、32內所設各第一、第二電極10、20的訊號接腳103、104連接，該基板10上形成有多數傳輸線路33，該等傳輸線路33圍繞在第一、第二感應區31、32外，而分別與第一、第二感應區31、32內所設各第一、第二電極10、20的訊號接腳103、104和控制模組40的各訊號端子41連接。

以上述的電容式觸控面板及其電極組，因電極組針對第一、第二電極提出特殊的設計，使第一、第二電極的電容電阻值具有對稱性，因而使運用該電極組構造的電容式觸控面板具有較強的抗雜訊干擾能力，同時也有助於提升訊噪比。

10‧‧‧第一電極
11‧‧‧第一電極部
12‧‧‧第二電極部
13‧‧‧第三電極部
101‧‧‧第一連接段
102‧‧‧第二連接段
103、104‧‧‧訊號接腳
20‧‧‧第二電極
21‧‧‧第四電極部
22‧‧‧第五電極部
23‧‧‧第六電極部
201‧‧‧第三連接段
202‧‧‧第四連接段
30‧‧‧基板
31‧‧‧第一感應區
32‧‧‧第二感應區
301‧‧‧第一側
302‧‧‧第二側
40‧‧‧控制模組
41‧‧‧訊號端子
50‧‧‧基板
51‧‧‧電極對
511‧‧‧第一電極
511a~511c‧‧‧電極部
512‧‧‧第一電極
512a~512c‧‧‧電極部
513、514‧‧‧訊號接腳
60‧‧‧控制軟板
61‧‧‧控制器
611‧‧‧訊號端子
70、70A、70B‧‧‧物件

圖1 係本發明電容式觸控面板之電極組一較佳實施例結構示意圖。圖2 係本發明電容式觸控面板之電極組一較佳實施例傳輸路徑示意圖。圖3A、3B 係本發明電容式觸控面板之電極組一較佳實施例的掃描信號波形圖。圖4 係本發明電容式觸控面板一較佳實施例之結構示意圖。圖5 係本發明電容式觸控面板一較佳實施例之一局部放大圖。圖6 係本發明電容式觸控面板一較佳實施例又一局部放大圖。圖7 係已知一種一維單層電容式觸控面板之結構示意圖。圖8 係已知又一種一維單層電容式觸控面板之結構示意圖。圖9 係已知再一種一維單層電容式觸控面板之電極組結構示意圖。圖10 係已知電極組的傳輸路徑示意圖。圖11A、11B 係已知電容式觸控面板之電極組的掃描信號波形圖。

10‧‧‧第一電極

11‧‧‧第一電極部

12‧‧‧第二電極部

13‧‧‧第三電極部

101‧‧‧第一連接段

102‧‧‧第二連接段

103、104‧‧‧訊號接腳

20‧‧‧第二電極

21‧‧‧第四電極部

22‧‧‧第五電極部

23‧‧‧第六電極部

201‧‧‧第三連接段

202‧‧‧第四連接段

Claims (14)

1. 一種電容式觸控面板之電極組，該電極組包括：一第一電極，該第一電極包括第一至第三電極部，該第一至第三個電極部分別具有一第一端及一第二端；其中第一電極部的第一端和第二電極部的第一端連接，第一電極部的第二端則與第三電極部的第二端連接；以及一第二電極，該第二電極包括第四至第六電極部，該第四至第六電極部分別具有一第一端及一第二端；其中第四電極部的第一端和第六電極部的第一端連接，第四電極部的第二端與第五電極部的第二端連接；其中該第一電極的第一至第三電極部分別和第二電極的第四至第六電極部交錯排列，該第一至第三電極部的第一端與該第四至第六電極部的第二端位於同側，該第一至第三電極部的第二端與該第四至第六電極部的第一端位於同側。
2. 如請求項1所述電容式觸控面板之電極組，該第一電極的第一至第三電極部分別為一三角形，該第一至第三電極部的寬度則由其第一端向第二端遞減，其第一端為一寬端，第二端為一窄端；該第二電極的第四至第六電極部分別為一三角形，該第四至第六電極部的寬度則由其第一端向第二端遞減，其第一端為一寬端，第二端為一窄端。
3. 如請求項2所述電容式觸控面板之電極組，該第一電極的第一電極部位於該第二、第三電極部之間，該第二電極的第五電極部係位於該第四、第六電極部位之間。
4. 如請求項2所述電容式觸控面板之電極組，該第一電極的第一至第三電極部分別具有一直邊和一斜邊，該第一至第三電極部係以其直邊平行併排； 該第二電極的第四至第六電極部分別具有一直邊和一斜邊，該第四至第六電極部以其直邊平行併排，且第四至第六電極部以其斜邊與第一至第三電極部的斜邊平行相對。
5. 如請求項1所述電容式觸控面板之電極組，該第一電極的第一電極部的第一端透過一第一連接段與第二電極部的第一端連接，該第一連接段上並形成一訊號接腳；而第一電極部的第二端透過一第二連接段與第三電極部的第二端連接。
6. 如請求項5所述電容式觸控面板之電極組，該第二電極的第四電極部的第一端透過一第三連接段與第六電極部的第一端連接，第四電極部的第二端透過一第四連接段與第五電極部的第二端連接，該第四連接段上形成有一訊號接腳，該第二電極的訊號接腳與第一電極的訊號接腳位於同一側。
7. 如請求項1至6中任一項所述電容式觸控面板之電極組，該電極組係運用在一種單層電容式觸控面板上，該單層電容式觸控面板具有一基板，該基板具有一表面，該電極組係形成在該表面上。
8. 一種電容式觸控面板，包括：一基板，具有一第一側；至少一電極組，包括：一個以上的第一電極，形成於該基板上，該第一電極包括一第一至第三電極部，該第一至第三電極部分別具有一寬端及一窄端；其中，該第一電極部之寬端透過一第一連接段與該第二電極部的寬端連接，該第一電極部之窄端透過一第二連接段與該第三電極部的窄端連接；一個以上的第二電極，形成於該基板上，該第二電極包括第四至第六電極部，該第四至第六電極部和第一電極的第一至第三電極部交錯排列，該第四至 第六電極部分別具有一寬端及一窄端；其中，該第四電極部之寬端透過一第三連接段與該第六電極部的寬端連接，該第四電極部之窄端透過一第四連接段與該第五電極部的窄端連接；該第一、第四連接段位於該基板之第一側，該第二、第三連接段則設置於該基板相對該第一側的位置；以及一控制模組，具有複數個訊號端子，該等訊號端子分別與各該第一電極及各該第二電極電性連接。
9. 如請求項8所述之電容式觸控面板，該基板上具有一個以上的感應區，一感應區內對應設有一電極組，該電極組具有複數個第一電極和複數個第二電極。
10. 如請求項9所述之電容式觸控面板，該基板係呈矩形，其在長度方向的一端為第一側；該基板上設有沿長度方向排列的一第一感應區及一第二感應區，該第一感應區內所設之各該第一電極的第一連接段及各該第二電極的第四連接段位於該基板的第一側。
11. 如請求項10所述之電容式觸控面板，該基板在長度方向上相對該第一側的另端具有一第二側；該第二感應區內所設之各該第一電極的第一連接段及各該第二電極的第四連接段位於基板的第二側。
12. 如請求項10所述之電容式觸控面板，該控制模組係設於一軟性電路板上，且該軟性電路板設置於該基板的第一側上；各該第一電極具有一訊號接腳，該訊號接腳形成於該第一連接段，各該第二電極具有一訊號接腳，該第二電極之訊號接腳形成於該第四連接段，該控制 模組之複數個訊號端子分別與該第一、第二感應區內所設之各該第一電極的訊號接腳及各該第二電極的訊號接腳電連接。
13. 如請求項12所述之電容式觸控面板，該基板上形成有多數傳輸線路，該等傳輸線路圍繞在該第一、第二感應區外，而各該訊號端子經由該傳輸線路分別與該第一、第二感應區內所設之各該第一電極的訊號接腳及各該第二電極的訊號接腳電連接。
14. 如請求項8至13中任一項所述之電容式觸控面板，該電容式觸控面板為一單層電容式觸控面板，該基板具有一表面，該電極組係形成在該表面上。