TWI528422B - 位置感測器之面板 - Google Patents

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Description

位置感測器之面板
本發明標的物係關於用於位置感測之技術及裝備。特定而言，本發明標的物係關於一種用於二維位置感測器之面板。
一位置感測器係可(例如)在位置感測器顯示螢幕之尖一顯示區域內偵測由一使用者之手指或由例如一手寫筆之一物件所做之一觸控之存在及位置之裝置。在一觸敏顯示器應用中，位置感測器使得一使用者能夠直接與顯示在螢幕上之內容互動而非間接與一滑鼠或觸控墊互動。位置感測器可附接至電腦、個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制臺、公共資訊亭、銷售點系統及類似物或提供為其部分。位置感測器亦已用作各種器具上之控制面板。
存在若干種不同類型之位置感測器/觸控螢幕，例如電阻性觸控螢幕、表面聲波觸控螢幕、電容性觸控螢幕及類似物。舉例而言，一電容性觸控螢幕可包括一絕緣體，其以一特定圖案塗佈有一透明導體。當例如一使用者之手指或一手寫筆之一物件觸控螢幕之表面或提供在緊密接近於螢幕之表面處時，存在一電容改變。此電容改變被發送至一控制器以供處理從而判定該觸控之位置。
可使用導電材料之驅動(在一項實例中為X)電極與感測(在此實例中為Y)電極之一陣列來形成具有複數個節點之一觸控螢幕，在X電極與Y電極之每一相交點處形成有一節點。跨越電極陣列施加一電壓形成一電容器柵格。當一物件觸控螢幕之表面或提供在緊密接近於螢幕之表面處時，可量測該柵格上之每個個別點處之電容改變以判定該觸控之位置。
近年來，已開發二維位置感測器。期望位置感測器可按比例調整，以使得其可用於大螢幕中。另外，期望位置感測器盡可能薄。
本文件揭示與位置感測器及其使用相關之系統、方法及製品。展示及闡述可用於一位置感測器之一面板中之驅動電極與感測電極之各種圖案。在各種實例中，可將該等驅動電極與感測電極配置成一柵格狀矩陣。
圖式僅以實例方式而非限制方式繪示根據本發明教示內容之一或多個實施方案。在各圖中，相似之參考編號指代相同或類似之元件。
在以下詳細說明中，以實例方式闡述眾多特定細節以便圖解說明相關教示內容。為了避免不必要地使本發明教示內容之態樣模糊，已在一相對高之層面上闡述了熟習此項技術者所熟知之彼等方法、程序、組件及/或電路。
現在詳細參考附圖中所圖解說明及下文所論述之實例。圖1示意性地圖解說明用於偵測一觸控之一設備。該設備包括具備三個開關12、16及18之一控制單元10。控制單元10可係一微控制器、一微處理器、一可程式化邏輯裝置/陣列、一專用積體電路(ASIC)或其一組合。開關12提供於VDD與接地之間且亦連接至一感測器13。感測器13之自耦合電容係CX。感測器13具有兩個電極：一X(驅動)電極及一Y(感測)電極。該設備量測X電極與Y電極之間的橫向耦合電容。
感測器13串聯連接至具有一取樣電容CS之一取樣電容器15。取樣電容器15通常具有顯著大於感測器電容CX之一取樣電容CS。在一項實例中，取樣電容CS係感測器電容CX的至少1000倍大，其中感測器電容CX可係大約1 pF至10 pF。取樣電容器15亦串聯連接至開關16及18，其兩者連接至接地。
電容C係針對一既定電位所儲存之電荷量之一度量。
C=
其中V係板之間的電壓且Q係電荷。
在斷開開關16之後，藉由以下操作將一電壓脈衝施加至該設備：調整開關12以將感測器13連接至VDD，之後閉合開關18，此致使電荷穿過CX流動至CS中，從而在CX及CS處累積電荷。然而藉由以下操作將感測器電容CX放電：斷開開關18，閉合開關16並將開關12調整為連接至接地。由於在每一電壓脈衝之後僅將感測器電容CX放電，因此取樣電容器15處所保持之電容CS隨著每一電壓脈衝增加。圖2中圖解說明此逐步增加，其中VCS係在取樣電容器15處累積之電壓。
將預定數目個電壓脈衝施加至該設備。在將該預定數目個脈衝施加至該設備之後，將取樣電容器15中所累積之電容CS放電。量測該電容放電至一參考電壓所花費之時間。
如圖3中所圖解說明，當具有至大地之一觸控電容Ct之一使用者之手指19移動而靠近於(或接觸)感測器13時，其使電荷遠離CX之驅動電極而轉向至大地使得取樣電容器15中隨著每一電壓脈衝所累積之電容CS減小。在一項實例中，感測器13提供於一電介質面板後面，以使得手指19不直接接觸感測器13。在另一實例中，或除一電介質面板以外，手指19亦可提供在緊密接近於感測器13處但不直接接觸感測器13。
圖4A圖解說明當不存在觸控時在預定數目個脈衝之後於取樣電容器15處所累積之電壓VCS以及將取樣電容器15放電所需之時間。圖4B圖解說明當一使用者之手指19靠近於感測器13時(即，當存在一觸控時)在預定數目個脈衝之後於取樣電容器15處所累積之電壓VCS以及將取樣電容器15放電所需之時間。在該實例中，由於取樣電容器15連接至感測器13之負側，因此所累積之電壓VCS具有一負值。
如自圖4A及圖4B可見，當與圖4A中所累積之電壓VCS相比時，圖4B中所累積之電壓VCS減小。另外，當與圖4A中將取樣電容器15放電所需之時間相比時，圖4B中將取樣電容器15放電所需之時間減少。圖4B中將取樣電容器15放電所需之時間之減少指示存在一觸控。當不存在觸控時將取樣電容器15放電所需之時間(圖解說明於圖4A中)與當存在一觸控時將該取樣電容器放電所需之時間(圖解說明於圖4B中)之間的差稱為一增量。
偵測到一增量指示一觸控，此乃因該增量指示，當與不存在觸控時預期在取樣電容器15處所累積之電荷量相比時在取樣電容器15處所累積之電荷已存在一改變。
圖5圖解說明用於量測VCS之量值之一基本電路。圖1之控制單元10包括一電阻器49、開關40、一比較器41、一暫存器45、一計數器43及一時脈信號47。電阻器49、比較器41及計數器43用以量測VCS之量值。藉助該計數器及該比較器來量測將取樣電容器放電至一參考電壓所需之時間，以使得計數器值係該量測。
如圖6中所圖解說明，為了形成具有多於一個觸控感測器13之一位置感測器，可提供複數個驅動電極與感測電極以在該位置感測器之一面板210內形成一感測元件220(觸控感測器13)陣列。驅動電極(X)形成具有一電容CX之每一感測器13之一個板且感測(Y)電極形成每一感測器13之另一板。該位置感測器亦包括可具有不同值之複數個電阻器230及一控制單元10。圖6圖解說明八個感測元件220之一個示範性矩陣，然而，可能有諸多其他組態。
該驅動電極與感測電極矩陣形成能夠感測一觸控之位置之二維位置感測器。控制單元10使用經過驅動電極列及感測電極行之一掃描序列來量測相交點或節點處之耦合電容。位置感測器之實例包括觸控螢幕及觸控墊，其可經提供而附接至電腦、個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制臺、公共資訊亭、銷售點系統及類似物或提供為其部分。位置感測器亦可用作各種器具上之控制面板。
圖7圖解說明可用以製造用於一位置感測器之一示範性面板之一機械堆疊配置。該堆疊包括一下部基板20、驅動電極22、一黏合劑層24、感測電極28、一上部基板26、一黏合劑層30及一前面板32。在一項實例中，驅動電極22係X電極且感測電極28係Y電極。在一項實例中，下部基板20及上部基板26係聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，且驅動電極及感測電極22、28係氧化銦錫(ITO)。在一項實例中，層24、30之黏合劑係一光學透明之黏合劑。
在一項實例中，驅動電極22製作於下部基板20上且感測電極28製作於上部基板26上。儘管驅動電極22與感測電極28藉由一黏合劑層24分離，但驅動電極及感測電極22、28經製作以使得當以堆疊配置提供時，兩個電極層22、28不大致重疊。
圖8A圖解說明可用以製造用於一位置感測器之一面板之另一堆疊配置，其中驅動電極及感測電極22、28提供於一單個層上。在驅動電極與感測電極之相交點處使用具有一電介質絕緣體之交越件36以防止短路。該堆疊包括一基板20、一驅動電極22、一感測電極28、一交越件36、一黏合劑層24及一前面板32。在一項實例中，驅動電極22係X電極且感測電極28係Y電極。在一項實例中，基板20係PET，且驅動電極及感測電極22、28係ITO。在另一實例中，基板20係玻璃。層24之黏合劑係一光學透明之黏合劑。
圖8B圖解說明可用以製造用於一位置感測器之一面板之另一堆疊配置，其中驅動電極及感測電極22、28提供於上部基板26之任一側上。儘管驅動電極22與感測電極28藉由上部基板26分離，但驅動電極及感測電極22、28經製作以使得當以堆疊配置提供時，兩個電極層22、28不大致重疊。
在圖7、圖8A及圖8B之實例中，在該等堆疊配置中驅動電極22不直接提供於感測電極28後面，以使得除了在相交點處感測電極28不重疊驅動電極22。另外，該等驅動電極與感測電極不彼此接觸。
在一項實例中，驅動電極及感測電極22、28提供為一個ITO層。在一項實例中，該ITO層在該基板上。
在一項實例中，圖7、圖8A及圖8B之黏合劑層係盡可能薄。
在一項實例中，與驅動電極相反，感測電極提供於最接近用圖7及圖8中之一使用者之手指19所表示之觸控之側上。
在一項實例中，基板20、26係一絕緣材料。在另一實例中，基板20、26由例如PCB材料(FR4、CEM-1、聚醯胺及Kapton)、丙烯酸樹脂(像PET或聚碳酸酯)等材料製成。亦可使用玻璃。
在一項實例中，電極22、28可係銅、碳、銀、油墨、ORGACON或ITO。在一項實例中，電極22、28中之每一者之材料具有一低電阻率。在另一實例中，電極22、28中之每一者之材料具有小於1 KΩ/sq之一電阻率。
在一項實例中，前面板32可係玻璃、樹脂玻璃、聚碳酸酯或PMMA。
在圖7、圖8A及圖8B之實例中，通常驅動電極22大於(具有一較大表面積)感測電極28。在一項實例中，每一感測電極28之寬度在0.1 mm與0.5 mm之間。在一項實例中，每一驅動電極22在所有側上比一感測電極28大0.2 mm左右。
圖9A圖解說明提供一位置感測器之一面板之驅動電極與感測電極之一第一示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等驅動電極係沿一第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖9A之頁面之較粗線。該等感測電極係沿一第二位置感測方向、順著該頁面、大致垂直於驅動電極而大致垂直延伸之較細線，及沿該第一位置感測方向延伸跨越圖9A之頁面之較細重疊線。沿該第一位置感測方向延伸之感測電極由驅動電極環繞。
圖11圖解說明圖9A中所圖解說明之第一電極圖案之感測電極。如圖9A及圖11中所圖解說明，該等感測電極包括大致垂直延伸之第一感測元件400及大致垂直於第一感測元件400而大致水平延伸之第二感測元件410A、410B。每一第二感測元件410A、410B與一個第一感測元件400相交。第二感測元件410A、410B經配置以在兩個第二感測元件410A、410B之間提供一非接觸重疊420。重疊420位於兩個第一感測元件400之間。每一重疊之長度d圖解說明於圖11中。第二感測元件410A、410B重疊大致相同之量。
在圖9A及圖11中，第一感測元件400及第二感測元件410A、410B電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。如上所述，感測元件400、410A、410B之區域由驅動電極環繞。
第二感測元件410A、410B使得能夠增加Y間距，其係兩個毗鄰第一感測元件400之中心之間的距離，其圖解說明於圖11中。此乃因第二感測元件410A、410B在空間上內插電場分佈。
在一項實例中，第二感測元件410A、410B之寬度係第一感測元件400之寬度之大致一半。
圖12A圖解說明圖9A中所圖解說明之第一複合電極圖案之驅動電極。在圖9A及12A中，驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。X間距(其係一第一驅動電極之頂部與一第二毗鄰驅動電極之頂部之間的距離)圖解說明於圖12A中，且等於第一驅動電極之中心與第二毗鄰驅動電極之中心之間的距離。
圖9A及圖12A中所圖解說明之每一驅動電極環繞一列第二感測元件。
圖9B圖解說明提供一位置感測器之一面板之驅動電極與感測電極之一第二示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等驅動電極係沿一第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖9B之頁面之較粗線，及沿一第二位置感測方向、順著圖9B之頁面、大致垂直於該第一位置感測方向而大致垂直延伸之較粗線。該等感測電極係沿該第二位置感測方向、順著該頁面而大致垂直延伸之較細線，及沿該第一位置感測方向延伸跨越圖9B之頁面之較細重疊線。沿該第一位置感測方向及第二位置感測方向延伸之感測電極由驅動電極環繞。
圖11圖解說明圖9B中所圖解說明之第二電極圖案之感測電極。如圖9B及圖11中所圖解說明，該等感測電極包括大致垂直延伸之第一感測元件400及大致垂直於第一感測元件400而大致水平延伸之第二感測元件410A、410B。每一第二感測元件410A、410B與一個第一感測元件400相交。第二感測元件410A、410B經配置以在兩個第二感測元件410A、410B之間提供一非接觸重疊420。重疊420位於兩個第一感測元件400之間。每一重疊之長度d圖解說明於圖11中。第二感測元件410A、410B重疊相同之量。
在圖9B及圖11中，第一感測元件400及第二感測元件410A、410B電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。如上所述，感測元件400、410A、410B之區域由驅動電極500、510A、510B環繞。
第二感測元件410A、410B使得能夠增加Y間距，其係兩個毗鄰第一感測元件400之中心之間的距離，其圖解說明於圖11中。此乃因第二感測元件410A、410B在空間上內插電場分佈。
在一項實例中，第二感測元件410A、410B之寬度係第一感測元件400之寬度之大致一半。
圖12B圖解說明圖9B中所圖解說明之第二複合電極圖案之驅動電極。在圖9B及圖12B中，驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。X間距(其係一第一驅動電極之頂部與一第二毗鄰驅動電極之頂部之間的距離)圖解說明於圖12B中，且等於第一驅動電極之中心與第二毗鄰驅動電極之中心之間的距離。
如圖9B及圖12B中所圖解說明，該等驅動電極包括沿一第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖12B之頁面之第一驅動元件500，及沿一第二位置感測方向、順著圖9B之頁面、大致垂直於該第一位置感測方向而大致垂直延伸之第二驅動元件510A、510B。每一組第二驅動元件510A、510B經提供而環繞第一感測元件400。
圖9B及圖12B中所圖解說明之每一驅動電極環繞一列第一感測元件及第二感測元件。
圖10圖解說明提供一位置感測器之一面板之驅動電極與感測電極之一第三示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等驅動電極係沿一第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖10之頁面之較粗線。該等感測電極係沿一第二位置感測方向、順著該頁面、大致垂直於該等驅動電極而大致垂直延伸之較細線，及沿該第一位置感測方向延伸跨越圖10之頁面之較細重疊線。該等感測電極由該等驅動電極環繞。
圖11圖解說明圖10中所圖解說明之第三電極圖案之感測電極。如圖10及圖11中所圖解說明，該等感測電極包括大致垂直延伸之第一感測元件400及大致垂直於第一感測元件400而大致水平延伸之第二感測元件410A、410B。每一第二感測元件410A、410B與一個第一感測元件400相交。第二感測元件410A、410B經配置以在兩個第二感測元件410A、410B之間提供一非接觸重疊420。重疊420位於兩個第一感測元件400之間。每一重疊之長度d圖解說明於圖11中。第二感測元件410A、410B重疊相同之量。
在圖10及圖11中，第一感測元件400及第二感測元件410A、410B電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。如上所述，感測元件400、410A、410B由驅動電極環繞。
第二感測元件410A、410B使得能夠增加Y間距，其係兩個毗鄰第一感測元件400之中心之間的距離，其圖解說明於圖11中。此乃因第二感測元件410A、410B在空間上內插電場分佈。
在一項實例中，第二感測元件之寬度係第一感測元件之寬度之大致一半。
圖13圖解說明圖10中所圖解說明之第三電極圖案之驅動電極。在圖10及圖13中，該等驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。X間距(其係一第一驅動電極之頂部與一第二毗鄰驅動電極之頂部之間的距離)圖解說明於圖13中，且等於一第一驅動電極之中心與一第二毗鄰驅動電極之中心之間的距離。
圖10及圖13中所圖解說明之每一驅動電極環繞一列第一感測元件及第二感測元件。
圖14A圖解說明經配置以用於電阻性內插之圖解說明於圖9A及圖12A中之第一電極圖案之驅動電極。每一驅動電極藉由一電阻器50耦合至其毗鄰驅動電極。除了供應三個驅動電極之頂部邊緣及底部邊緣驅動通道(圖14A中所圖解說明之Xn或Xn+4)外，每一驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...將驅動信號提供至一群組之五個驅動電極。然而，內插可係在任一數目個電極內，且不限於五個電極。
在此配置中，當與圖12A之電極圖案相比時需要更少之驅動通道。由於一次驅動一個X通道而所有其他X通道係接地，因此電阻器50形成一電阻性梯且因此給X電極提供驅動信號之分率幅度。儘管圖14A圖解說明電阻器50提供於面板之左手側上，但電阻器50亦可提供於面板之右手側上或提供於面板之兩個側上。
圖14B進一步詳細地圖解說明圖14A中所圖解說明之電阻性內插。在圖14B中，正在驅動驅動通道Xn+1。當正在驅動一個驅動通道時，所有其他驅動通道(圖14B中之Xn、Xn+2、Xn+3、Xn+4)接地。將一電壓V施加至連接至驅動通道Xn+1之驅動電極。電阻器50形成向上到Xn且向下到Xn+2之一梯。將一電壓2V/3施加至毗鄰於驅動通道Xn+1而提供之驅動電極，且將一電壓V/3施加至隔一個毗鄰於驅動通道Xn+1而提供之驅動電極。施加至每一驅動電極之電壓量係正被驅動之驅動電極之數目之一比率。
圖15圖解說明經配置以用於電阻性內插之圖解說明於圖10及圖13中之第三電極圖案之驅動電極。每一驅動電極藉由一電阻器50耦合至其毗鄰驅動電極。除了供應三個驅動電極之頂部邊緣及底部邊緣驅動通道(頂部邊緣驅動通道Xn圖解說明於圖15中)外，每一驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...將驅動信號提供至一群組之五個驅動電極。然而，內插可係在任一數目個電極內，且不限於五個電極。在此配置中，當與圖13之電極圖案相比時需要更少之驅動通道。由於一次驅動一個X通道而所有其他X通道係接地，因此電阻器50形成一電阻性梯且因此給X電極提供驅動信號之分率幅度。儘管圖15圖解說明電阻器50提供於面板之左手側上，但電阻器50亦可提供於面板之右手側上或提供於面板之兩個側上。
圖16圖解說明提供一位置感測器之他面板之驅動電極與感測電極之一第四示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等驅動電極係沿一第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖16之頁面之較粗線。該等感測電極係沿一第二位置感測方向、順著該頁面、大致垂直於該等驅動電極而大致垂直延伸之較細線，及沿該第一位置感測方向延伸跨越圖16之頁面之較細線。沿該第一位置感測方向延伸之感測電極環繞該等驅動電極之一區域。
圖18圖解說明圖16中所圖解說明之第四電極圖案之感測電極。如圖16及圖18中所圖解說明，該等感測電極包括大致垂直延伸之第一感測元件400及大致垂直於第一感測元件400而大致水平延伸之第二感測元件430A、430B。每一第二感測元件430A、430B與一個第一感測元件400相交。第二感測元件430A、430B具有一第一長度(在圖18中圖解說明為第二感測元件430A)或長於該第一長度之一第二長度(在圖18中圖解說明為第二感測元件430B)。該兩個不同長度之第二感測元件430A、430B交替配置，其中在每一第二感測元件430A、430B之間提供一間隙415。第二感測元件430A具有一長度d1(如圖18中所圖解說明)且第二感測元件430B具有一長度d2(如圖18中所圖解說明)。
在圖16及圖18中，第一感測元件400及第二感測元件430A、430B電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。如上所述，第二感測元件430A、430B環繞驅動電極。
第二感測元件430A、430B使得能夠增加Y間距，其係兩個毗鄰第一感測元件400之中心之間的距離，其圖解說明於圖18中。此乃因第二感測元件430A、430B在空間上內插電場分佈。
在一項實例中，第二感測元件430A、430B之寬度係第一感測元件400之寬度之大致一半。
圖19圖解說明圖16中所圖解說明之第四電極圖案之驅動電極。在圖16及圖19中，該等驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。X間距(其係一第一驅動電極之頂部與一第二毗鄰驅動電極之頂部之間的距離)圖解說明於圖19中，且等於一第一驅動電極之中心與一第二毗鄰驅動電極之中心之間的距離。
圖17圖解說明提供一位置感測器之一面板之驅動電極與感測電極之一第五示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等驅動電極係沿一第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖17之頁面之較粗線。該等感測電極係沿一第二位置感測方向、順著該頁面、大致垂直於該等驅動電極而大致垂直延伸之較細線，及沿一第一位置感測方向延伸跨越圖17之頁面之較細線。沿該第一位置感測方向延伸之感測電極由驅動電極環繞。
圖18圖解說明圖17中所圖解說明之第五電極圖案之感測電極。如圖17及圖18中所圖解說明，該等感測電極包括大致垂直延伸之第一感測元件400及大致垂直於第一感測元件400而大致水平延伸之第二感測元件430A、430B。每一第二感測元件430A、430B與一個第一感測元件400相交。第二感測元件430A、430B具有一第一長度(在圖18中圖解說明為第二感測元件430A)或長於該第一長度之一第二長度(在圖18中圖解說明為第二感測元件430B)。該兩個不同長度之第二感測元件430A、430B交替配置，其中在每一第二感測元件430A、430B之間提供一間隙415。第二感測元件430A具有長度一d1(如圖18中所圖解說明)且第二感測元件430B具有一長度d2(如圖18中所圖解說明)。
在圖17及圖18中，第一感測元件400及第二感測元件430A、430B電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。如上所述，驅動電極環繞第二感測元件430A、430B。
第二感測元件430A、430B使得能夠增加Y間距，其係兩個毗鄰第一感測元件400之中心之間的距離，其圖解說明於圖18中。此乃因第二感測元件430A、430B在空間上內插電場分佈。
在一項實例中，第二感測元件430A、430B之寬度係第一感測元件400之寬度之大致一半。
圖20圖解說明圖17中所圖解說明之第五電極圖案之驅動電極。除了頂部及底部邊緣驅動電極邊緣(該頂部邊緣驅動電極圖解說明於圖20中)外，每一驅動電極具有三個元件：一第一(頂部)驅動元件450、一第二(中間)驅動元件452及一第三(底部)驅動元件454，其經由連接器456且經由連接點457而鏈接。如在圖17中可見，連接器456提供於與第二感測元件410A、410B之間的間隙415相同之位置處。因此，感測電極不重疊驅動電極或可使重疊最小化。
在圖17及圖20中，該等驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。X間距(其係一第一驅動電極之頂部與一第二毗鄰驅動電極之頂部之間的距離)圖解說明於圖20中，且等於一第一驅動電極之中心與一第二毗鄰驅動電極之中心之間的距離。
圖17中所圖解說明之每一驅動電極環繞一列第二感測元件。
圖21圖解說明經配置以用於電阻性內插之圖解說明於圖16及圖19中之第四電極圖案之驅動電極。每一驅動電極藉由一電阻器50耦合至其毗鄰驅動電極。除了供應三個驅動電極之頂部邊緣及底部邊緣驅動通道(圖21中所圖解說明之Xn或Xn+4)外，每一驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...將驅動信號提供至一群組之五個驅動電極。然而，內插可係在任一數目個電極內，而不限於五個電極。在此配置中，需要與圖19之電極圖案相比較少之驅動通道。由於一次驅動一個X通道而所有其他X通道接地，因此電阻器50形成一電阻性梯且因此給X電極提供驅動信號之分率幅度。儘管圖21圖解說明電阻器50提供於面板之左手側上，但電阻器50亦可提供於面板之右手側上或提供於面板之兩個側上。
圖22圖解說明經配置以用於電阻性內插之圖解說明於圖17及圖20中之第五電極圖案之驅動電極。每一驅動電極藉由一電阻器50耦合至其毗鄰驅動電極。除了供應三個驅動電極之頂部邊緣及底部邊緣驅動通道(頂部邊緣驅動通道Xn圖解說明於圖22中)外，每一驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...將驅動信號提供至一群組之五個驅動電極。然而，內插可係在任一數目個電極內，而不限於五個電極。在此配置中，需要與圖20之電極圖案相比較少之驅動通道。由於一次驅動一個X通道而所有其他X通道接地，因此電阻器50形成一電阻性梯且因此給X電極提供驅動信號之分率幅度。儘管圖22圖解說明電阻器50提供於面板之左手側上，但電阻器50亦可提供於面板之右手側上或提供於面板之兩個側上。
圖14A、14B、15、21及22圖解說明經配置以用於電阻性內插之驅動電極。此等實例使用實體電阻器50來電內插電極。使用電阻器50使得能夠構造一較簡單之電極設計及較大感測器，此乃因一位置感測器之長度可隨著使用驅動電極上之電阻性分壓器產生額外段而增加。儘管展示為離散組件，但電阻器50不一定需為離散組件。舉例而言，電阻器50可由電阻性材料(例如，碳、氧化銦錫(ITO)及類似物)構造。因此，電阻器50可利用電極材料(例如，ITO)之電阻性質而構造於感測器上。
儘管圖9A至圖22圖解說明十二個驅動電極與四個感測電極之一矩陣，但可視需要提供任意數目個驅動電極與感測電極以形成一面板210。另外，驅動電極可不總是厚於感測電極。驅動電極與感測電極可係相同厚度，或感測電極可厚於驅動電極。
圖25圖解說明提供一位置感測器之一面板之驅動電極與感測電極之一第六示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等驅動電極係沿第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖25之頁面之線。該等感測電極係沿第二位置感測方向、大致垂直於該等驅動電極、順著圖25之頁面而大致垂直延伸之線。在圖25中，該等驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。在圖25中，該等感測電極電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。
圖25中所圖解說明之驅動電極大致厚於感測電極。
如同上文所闡述之第一至第五示範性電極圖案一樣，該等驅動電極與感測電極經製作以使得在堆疊配置中該等驅動電極不直接提供於該等感測電極後面。該等感測電極不重疊該等驅動電極或使重疊最小化。此可見於圖25中，其中驅動電極在與感測電極之相交點處自粗線縮減為細連接器556。
圖26圖解說明提供一位置感測器之一面板之驅動電極與感測電極之一第七示範性複合電極圖案。該等驅動電極與感測電極形成一柵格狀矩陣。該等感測電極係沿第二位置感測方向、順著圖26之頁面而大致垂直延伸之線。該等驅動電極係沿第一位置感測方向、大致垂直於該等感測電極而大致水平延伸跨越圖26之頁面之線，及沿該第二位置感測方向、順著圖26之頁面而大致垂直延伸之「短」線。在圖26中，該等驅動電極連接至驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...。在圖26中，該等感測電極電連接至感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...。
如圖26中所圖解說明，該等驅動電極包括沿該第一位置感測方向大致水平延伸跨越圖26之頁面之第一驅動元件600，及沿該第二位置感測方向、順著圖26之頁面、大致垂直於該第一位置感測方向而大致垂直延伸之第二驅動元件610A、610B。每一組第二驅動元件610A、610B經提供而環繞該等感測電極之一區域。
如同上文所闡述之第一至第六示範性電極圖案一樣，該等驅動電極與感測電極經製作以使得在堆疊配置中該等驅動電極不直接提供於該等感測電極後面。該等感測電極不重疊該等驅動電極或使重疊最小化。
儘管圖25及圖26圖解說明四個驅動電極與四個感測電極之一矩陣，但可視需要提供任一數目個驅動電極與感測電極以形成一面板210。
圖23示意性地圖解說明包括連接至驅動通道280之複數個驅動電極(未圖解說明)及連接至感測通道240之複數個感測電極(未圖解說明)之一面板210。面板210可具有上文參照圖9A至圖22以及圖25及圖26所闡述之示範性第一至第七電極圖案中之任一者。驅動通道280及感測通道240經由一連接器270連接至一控制單元200。連接器270可係一導電跡線或一饋通件。
控制單元200包括用於將驅動信號供應至該等驅動電極之一驅動單元120、用於自該等感測電極感測信號之一感測單元140及用於感測一物件之一觸控或一接近且基於所接收之感測信號判定其位置之一處理單元160。控制單元200因此控制驅動單元及感測單元120、140之操作及處理單元160中對來自感測單元140之回應之處理。控制單元200亦可包括一儲存裝置180，例如一電腦可讀媒體。處理單元160可係任一習知處理器，例如一微控制器、微處理器或中央處理器。
掃描序列可量測每一相交點或節點處之每一列與行耦合電容。
儘管在圖23中將驅動單元120、感測單元140及處理單元160圖解說明為單獨之組件，但此等單元之功能性可提供於單個積體電路晶片中，例如一通用微處理器、一微控制器、一現場可程式化閘陣列(FPGA)或一專用積體電路(ASIC)。另外，可為連接至每一電極之每一驅動通道提供一單獨驅動單元。
如圖24中所圖解說明，驅動通道Xn、Xn+1、Xn+2、...Xn+m連接至驅動單元120，但在一項實例中，每一驅動通道連接至一單獨驅動單元120。另外，感測通道Yn、Yn+1、Yn+2、...Yn+m連接至感測單元140。在一項實例中，在驅動通道經配置以用於電阻性內插之情況下，每個電極群組之驅動通道連接至驅動單元120或一單獨驅動單元。
上文所闡述之位置感測器可附接至眾多電子裝置，例如電腦、個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話、可攜式媒體播放器、可攜式遊戲控制臺、公共資訊亭、銷售點系統及類似裝置。此等電子裝置可包括用於執行程式指令之一中央處理器或其他處理裝置、一內部通信匯流排、用於碼及資料儲存之各種類型之記憶體或儲存媒體(RAM、ROM、EEPROM、快取記憶體、磁碟機及類似物)及用於通信目的之一或多個網路介面卡或埠。
可對前文中所闡述之實例及實施例做出各種修改，且可在眾多應用中應用任何相關教示內容，本文中僅已闡述該等應用中之某些應用。以下申請專利範圍意欲主張任何及所有歸屬於本發明教示內容之真實範疇內之應用、修改及變化。
10．．．控制單元
12．．．開關
13．．．感測器
15．．．取樣電容器
16．．．開關
18．．．開關
19．．．使用者之手指
20．．．下部基板
22．．．驅動電極
24．．．黏合劑層
26．．．上部基板
28．．．感測電極
30．．．黏合劑層
32．．．前面板
36．．．交越件
40．．．開關
41．．．比較器
43．．．計數器
45．．．暫存器
47．．．時脈信號
49．．．電阻器
50．．．電阻器
120．．．驅動單元
140．．．感測單元
160．．．處理單元
180．．．儲存裝置
200．．．控制單元
210．．．面板
220．．．感測元件
230．．．電阻器
240．．．感測通道
270．．．連接器
280．．．驅動通道
400．．．第一感測元件
410A．．．第二感測元件
410B．．．第二感測元件
415．．．間隙
420．．．重疊
430A．．．第二感測元件
430B．．．第二感測元件
450．．．第一(頂部)驅動元件
452．．．第二(中間)驅動元件
454．．．第三(底部)驅動元件
456．．．連接器
457．．．連接點
500．．．驅動電極
510A．．．驅動電極
510B．．．驅動電極
556．．．細連接器
600．．．第一驅動元件
610A．．．第二驅動元件
610B．．．第二驅動元件
X．．．驅動電極
Y．．．感測電極
Xn、...Xn+m．．．驅動通道
Yn、...Yn+m．．．感測通道
圖1示意性地圖解說明用於偵測一觸控之一設備；
圖2圖解說明將圖1之設備充電及放電所需之時間；
圖3圖解說明當存在一手指時一電場之改變；
圖4A圖解說明當不存在觸控時將圖1之設備充電及放電所需之時間；
圖4B圖解說明當存在一觸控時將圖1之設備充電及放電所需之時間；
圖5示意性地圖解說明一基本量測電路；
圖6示意性地圖解說明複數個節點；
圖7示意性地圖解說明一面板之一示範性構造；
圖8A示意性地圖解說明一面板之另一示範性構造；
圖8B示意性地圖解說明面板之另一示範性構造；
圖9A示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之一個示範性配置；
圖9B示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之另一示範性配置；
圖10示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之另一示範性配置；
圖11示意性地圖解說明圖9A之面板及/或圖9B之面板及/或圖10之面板之感測電極；
圖12A示意性地圖解說明圖9A之面板之驅動電極；
圖12B示意性地圖解說明圖9B之面板之驅動電極；
圖13示意性地圖解說明圖10之面板之驅動電極；
圖14A示意性地圖解說明具有電阻性內插的圖9A之面板之驅動電極；
圖14B示意性地圖解說明具有電阻性內插的圖9A之面板之驅動電極；
圖15示意性地圖解說明具有電阻性內插的圖10之面板之驅動電極；
圖16示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之另一示範性配置；
圖17示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之另一示範性配置；
圖18示意性地圖解說明圖16之面板及/或圖17之面板之感測電極；
圖19示意性地圖解說明圖16之面板之驅動電極；
圖20示意性地圖解說明圖17之面板之驅動電極；
圖21示意性地圖解說明具有電阻性內插的圖16之面板之驅動電極；
圖22示意性地圖解說明具有電阻性內插的圖17之面板之驅動電極；
圖23示意性地圖解說明一面板至一控制單元之一連接；
圖24更詳細地示意性地圖解說明一面板至一控制單元之一連接；
圖25示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之另一示範性配置；且
圖26示意性地圖解說明一面板之驅動電極與感測電極之另一示範性配置。
10．．．控制單元
12．．．開關
13．．．感測器
15．．．取樣電容器
16．．．開關
18．．．開關
19．．．使用者之手指

Claims (26)

  1. 一種用於一位置感測器之面板，其包含：一基板；若干驅動電極，其在該基板上沿一第一方向延伸，驅動一或多個驅動信號；及若干感測電極，其提供於該基板上，該等感測電極與該等驅動電極電容性耦合且經配置以感測一或多個信號，其中：該等感測電極中之每一者包含沿實質上垂直於該第一方向之一第二方向延伸之一第一感測元件及沿該第一方向延伸之至少一個第二感測元件；該等第二感測元件中之每一者與該等第一感測元件中之一者相交並連接；且該基板上之該等第二感測元件之區域由該基板上之該等驅動電極環繞，一第一感測電極之至少一第二感測元件與一毗鄰感測電極之該等第二感測元件中之至少一者形成一非接觸重疊區域，其中該非接觸重疊區域位於兩個第一感測元件之間。
  2. 如請求項1之面板，其中該基板上之該等驅動電極中之每一者環繞一列第二感測元件之區域。
  3. 如請求項1之面板，其中至少一個第二感測元件包含一上部第二感測元件及一下部第二感測元件。
  4. 如請求項3之面板，其中該上部第二感測元件及該下部第二感測元件中之一者長於該上部第二感測元件及該下 部第二感測元件中之另一者。
  5. 如請求項3之面板，其中該等驅動電極中之每一者包含一第一驅動元件、一第二驅動元件及一第三驅動元件，該第一驅動元件、第二驅動元件及第三驅動元件沿該第一方向延伸，以使得該等上部第二感測元件係提供於該第一驅動元件與第二驅動元件之間，且該等下部第二感測元件係提供於該第二驅動元件與第三驅動元件之間。
  6. 如請求項1之面板，其中每一驅動電極藉由一電阻器耦合至其毗鄰驅動電極以用於電阻性內插。
  7. 如請求項1之面板，其中該等驅動電極包含大於該等感測電極之一表面積。
  8. 如請求項1之面板，其中該等驅動電極中之每一者包含：若干第二驅動元件，其沿該第二方向延伸，與沿該第一方向延伸之該等驅動電極中之一者連接。
  9. 如請求項1之面板，其中該等驅動電極係毗鄰於該基板而提供，且該面板進一步包含：一黏合劑層，其毗鄰於該等驅動電極而提供；該等感測電極，其毗鄰於該黏合劑層而提供；一第二基板，其毗鄰於該等感測電極而提供；一第二黏合劑層，其毗鄰於該第二基板而提供；及一前面板，其毗鄰於該第二黏合劑層而提供。
  10. 如請求項1之面板，其中該等驅動電極及該等感測電極係毗鄰於該基板而提供，且該面板進一步包含： 一黏合劑層，其毗鄰於該等驅動電極及該等感測電極而提供；及一前面板，其毗鄰於該黏合劑層而提供；其中在該等驅動電極與感測電極之相交點處使用具有一電介質絕緣體之交越件以防止短路。
  11. 一種位置感測器，其包含：一面板，其包含：一基板；若干驅動電極，其在該基板上沿一第一方向延伸；及若干感測電極，其提供於該基板上，該等感測電極與該等驅動電極電容性耦合且經配置以感測一或多個信號，其中：該等感測電極中之每一者包含沿實質上垂直於該第一方向之一第二方向延伸之一第一感測元件及沿該第一方向延伸之至少一個第二感測元件；該等第二感測元件中之每一者與該等第一感測元件中之一者相交並連接；且該基板上之該等第二感測元件之區域由該基板上之該等驅動電極環繞，一第一感測電極之至少一第二感測元件與一毗鄰感測電極之該等第二感測元件中之至少一者形成一非接觸重疊區域，其中該非接觸重疊區域位於兩個第一感測元件之間；一驅動單元，其耦合至該等驅動電極，將一或多個驅動信號供應至該等驅動電極中之每一者； 一感測單元，其耦合至該等感測電極，自該等感測電極中之每一者接收該等信號；及一處理單元，其處理該等信號且判定該面板處之一觸控之一位置或一觸控之一接近(proximity)。
  12. 如請求項11之位置感測器，其中該感測單元耦合至該等感測電極之該等第一感測元件中之每一者。
  13. 如請求項11之位置感測器，其中該驅動單元包含複數個驅動單元，該複數個驅動單元中之每一者耦合至該等驅動電極中之一者。
  14. 如請求項11之位置感測器，其中每一驅動電極藉由一電阻器耦合至其毗鄰驅動電極，且其中該驅動單元將該一或多個驅動信號供應至每一群組之三個驅動電極。
  15. 一種用於一位置感測器之面板，其包含：一基板；若干驅動電極，其在該基板上沿一第一方向延伸，驅動一或多個驅動信號；及若干感測電極，其提供於該基板上，該等感測電極與該等驅動電極電容性耦合且經配置以感測一或多個信號，其中：該等感測電極中之每一者包含沿實質上垂直於該第一方向之一第二方向延伸之一第一感測元件及沿該第一方向延伸之至少兩個第二感測元件，一第一感測電極之至少一第二感測元件與一毗鄰感測電極之該等第二感測元件中之至少一者形成一非接 觸重疊區域，其中該非接觸重疊區域位於兩個第一感測元件之間，該等第二感測元件中之每一者與該等第一感測元件中之一者相交並連接，且該基板上之該等驅動電極之區域由該基板上之該等第二感測元件環繞。
  16. 如請求項15之面板，其中該至少兩個第二感測元件包含一上部第二感測元件及一下部第二感測元件。
  17. 如請求項16之面板，其中該上部第二感測元件及該下部第二感測元件中之一者長於該上部第二感測元件及該下部第二感測元件中之另一者。
  18. 如請求項15之面板，其中每一驅動電極藉由一電阻器耦合至其毗鄰驅動電極以用於電阻性內插。
  19. 如請求項15之面板，其中該等驅動電極包含大於該等感測電極之一表面積。
  20. 如請求項15之面板，其中該等驅動電極係毗鄰於該基板而提供，且該面板進一步包含：一黏合劑層，其毗鄰於該等驅動電極而提供；該等感測電極，其毗鄰於該黏合劑層而提供；一第二基板，其毗鄰於該等感測電極而提供；一第二黏合劑層，其毗鄰於該第二基板而提供；及一前面板，其毗鄰於該第二黏合劑層而提供。
  21. 如請求項15之面板，其中該等驅動電極及該等感測電極係毗鄰於該基板而提供，且該面板進一步包含： 一黏合劑層，其毗鄰於該等驅動電極及該等感測電極而提供；及一前面板，其毗鄰該黏合劑層而提供；其中在該等驅動電極與感測電極之相交點處使用具有一電介質絕緣體之交越件以防止短路。
  22. 一種位置感測器，其包含：一面板，其包含：一基板；若干驅動電極，其在該基板上沿一第一方向延伸；及若干感測電極，其提供於該基板上，該等感測電極與該等驅動電極電容性耦合且經配置以感測一或多個信號，其中：該等感測電極中之每一者包含沿實質上垂直於該第一方向之一第二方向延伸之一第一感測元件及沿該第一方向延伸之至少兩個第二感測元件，該等第二感測元件中之每一者與該等第一感測元件中之一者相交並連接，該基板上之該等驅動電極之區域由該基板上之該等第二感測元件環繞，且一第一感測電極之至少一第二感測元件與一毗鄰感測電極之該等第二感測元件中之至少一者形成一非接觸重疊區域，其中該非接觸重疊區域位於兩個第一感測元件之間；一驅動單元，其耦合至該等驅動電極，將一或多個驅 動信號供應至該等驅動電極中之每一者；一感測單元，其耦合至該等感測電極，自該等感測電極中之每一者接收該等信號；及一處理單元，其處理該等信號且判定該面板處之一觸控之一位置或一觸控之接近。
  23. 如請求項22之位置感測器，其中該感測單元耦合至該等感測電極之該等第一感測元件中之每一者。
  24. 如請求項22之位置感測器，其中該驅動單元包含複數個驅動單元，該複數個驅動單元中之每一者耦合至該等驅動電極中之一者。
  25. 如請求項22之位置感測器，其中每一驅動電極藉由一電阻器耦合至其毗鄰驅動電極，且其中該驅動單元將該一或多個驅動信號供應至每一群組之三個驅動電極。
  26. 一種用於一位置感測器之面板，其包含：一基板；若干驅動電極，其在該基板上沿一第一方向延伸，接收一或多個驅動信號；及若干感測電極，其在該基板上沿實質上垂直於該第一方向之一第二方向延伸，該等感測電極與該等驅動電極電容性耦合且經配置以供應一或多個信號，其中：該等感測電極中的每一者包含沿實質上垂直於該第一方向之該第二方向延伸之一第一感測元件，及沿該第一方向延伸之至少一第二感測元件；及該等第二感測元件中之每一者與該等第一感測元 件中之一者相交並連接，一第一感測電極之至少一第二感測元件與一毗鄰感測電極之該等第二感測元件中之至少一者形成一非接觸重疊區域，其中該非接觸重疊區域位於兩個第一感測元件之間，其中：該等驅動電極在該基板上不直接提供於該等感測電極後面或使其重疊最小化。
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