TWI543048B - 電容式觸控面板之感測結構及感測方法 - Google Patents

Description

電容式觸控面板之感測結構及感測方法

本發明係有關於電容式觸控面板，特別是有關於一種電容式觸控面板之感測結構及感測方法。

隨著科技不斷的創新，觸控面板已經廣泛地應用於各式各樣的電子裝置，觸控面板不僅可以省去按鍵的設置，也可以加大電子裝置的顯示畫面。

常見的觸控面板依其感測原理可區分為電阻式、電容式、紅外線式以及超音波式等，其中電容式觸控面板因為具有防塵、防刮以及高解析度等優點，因此，越來越多的電子裝置採用電容式觸控面板。

電容式觸控面板的原理主要是在一玻璃基板的表面鍍上一層透明導電薄膜(例如氧化銻錫)作為感測結構。當使用者以手指碰觸面板時，手指的接近會造成感測結構本身電容與感測結構之間的耦合電容變化。電容式觸控面板可依據感測結構之電容變化分析據以決定手指觸碰的位置。

請參閱第一A圖所示，其係為習知技術之電容式觸控面板之感測結構之示意圖，感測結構1主要包括基板10、複數個第一電極11、複數個第一導線12、複數個第二電極13以及複數個第二導線14。

基板10為一矩型之玻璃基板，具有第一方向X以及第二方向Y，其中第一方向X具有第一位置X1以及第二位置X2，第二方向Y具有第一位置Y1以及第二位置Y2。

複數個第一電極11係由基板的第一方向X之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第一電極11均為三角形電極，其底部係位於基板的第二方向Y之第一位置Y1其頂部係朝向第二位置Y2延伸。

複數個第一導線12係分別與複數個第一電極11電連接。

複數個第二電極13係由基板的第一方向X之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第二電極均為三角形電極，其底部係位於基板的第二方向Y之第二位置Y2其頂部係朝向第一位置Y1延伸，並與第一電極11互相交錯地佈局，但兩者彼此電氣地隔離。

複數個第二導線14係分別與複數個第二電極13電連接。

請參閱第一B圖所示，當手指碰觸電容式觸控面板之A區域時，電容式觸控面板將感應到第一電極11a之電容變化量Q1a以及第二電極13a之電容變化量Q2a，並視第一電極11b之電容變化量Q1b為誤差值。電容變化量與所碰觸的面積成正比，第一電極11b之電容變化量Q1b所造成之誤差值，讓相關的電路判定第一電極11a被手指碰觸之面積較實際大，因此A區域所感應到第二方向Y的位置將低於手指實際碰觸的位置。

當手指碰觸電容式觸控面板之D區域時，電容式觸控面板將感應到第一電極11d之電容變化量Q1d以及第二電極13d之電容變化量Q2d，並視第二電極13c之第二電容變化量Q2c為誤差值，因此D區域所感應到第二方向Y的位置將高於手指實際碰觸的位置。

當使用者以手指在電容式觸控面板進行水平方向移動時，習知技術之電容式觸控面板在第二方向Y所感應的位置將出現高低起伏的變化，究其真正原因主要在於習知技術在計算第二方向Y的過程中，忽略的誤差值所產生的變化，其最大的誤差值可能超過10mm。

習知技術為了降低誤差值並增加電容式觸控面板的準確性，必須要進行多點線性補償，例如在基板上設置更多且更精細的第一電極與第二電極，然而電極越多導線也會越多，其結果將造成與之連接的觸控感測晶片的偵測電路與腳位也必須跟著配合增多，製作成本亦隨之增加。

因此，需要一種電容式觸控面板之感測結構與感測方法，使電容式觸控面板可以在不增加導線的情況下，能夠更準確地得知手指碰觸觸控面板的位置。

本發明之主要目的在於提供一種電容式觸控面板之感測結構及感測方法，使電容式觸控面板可以在不增加導線的情況下，能夠準確地手指碰觸該觸控面板的位置。

為了達到上述目的，本發明係揭露一種電容式觸控面板之感測結構，包括基板、複數個第一電極群組、複數個第一導線、複數個第二電極群組以及複數個第二導線。

基板具有第一方向(X方向)以及第二方向(Y方向)，且第一方向X具有第一位置X1以及第二位置X2，第二方向Y具有第一位置Y1以及第二位置Y2。

複數個第一電極群組係由第一方向之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第一電極群組具有複數個第一電極，該第一電極可以是三角形電極或是梯形電極，且每一個第一電極之底部係位於基板之第二方向之第一位置Y1其頂部係朝向第二位置Y2延伸。

在複數個第一導線中，每一個第一導線均具有複數個接觸端並分別與每一個第一電極群組之複數個第一電極電連接。

複數個第二電極群組係由第一方向之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第二電極群組具有複數個第二電極，該第二電極可以是三角形電極或是梯形電極，且每一個第二電極之底部係位於基板之第二方向之第二位置Y2其頂部係朝向第一位置Y1延伸，並與第一電極群組互相交錯，但兩者彼此電氣地隔離。

在複數個第二導線中，每一個第二導線均具有複數個接觸端並分別與每一個第二電極群組之複數個第二電極電連接。

本發明之感測方法其步驟包括：由一外物碰觸觸控面板的基板之一區域，例如使用者以手指碰觸，之後分別感測該區域之第一電極群組之電容變化量以及第二電極群組之電容變化量，再依據第一電極群組之電容變化量與第二電極群組之電容變化量的比例，估測出該區域在基板之第二方向的位置。

為使本發明之優點及精神能更進一步被揭示，茲配合圖式作一詳細說明如後。

請參閱第二A圖所示，其係為本發明之電容式觸控面板之感測結構2之第一實施例圖，感測結構2主要包括基板20、複數個第一電極群組21、複數個第一導線22、複數個第二電極群組23以及複數個第二導線24。

基板20例示為矩形，其具有第一方向X以及第二方向Y，其中第一方向X具有第一位置X1和第二位置X2，第二方向Y具有第一位置Y1以及第二位置Y2。

複數個第一電極群組21係由基板20的第一方向X之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第一電極群組21具有複數個第一電極211，該第一電極211可以是三角形電極或是梯形電極，且每一個第一電極211之底部係位於基板的第二方向Y之第一位置Y1其頂部係朝向第二位置Y2延伸，在本實施例中，每一個第一電極群組21均具有四個第一電極211，其寬度恰好為一般成年人之食指寬度，其中每一個第一電極211之頂部恰好抵觸於第二方向Y之第二位置Y2。

在複數個第一導線22中，每一個第一導線22均具有複數個接觸端(圖中為四個)分別與每一個第一電極群組21之複數個第一電極211電連接。

複數個第二電極群組23係由基板20的第一方向X之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第二電極群組23具有複數個第二電極231，舉例而言，第二電極231可以是三角形電極或是梯形電極，且每一個第二電極231之底部係位於基板20的第二方向Y之第二位置Y2其頂部係朝向第一位置Y1延伸，並與第一電極群組21互相交錯地佈局，但兩者彼此電氣地(electrically)隔離。在本實施例中，每一個第二電極群組23均具有四個第二電極231，較佳地，其寬度約為一般成年人之食指寬度，其中每一個第二電極231之頂部恰好抵觸於第二方向Y之第一位置Y1。

在複數個第二導線24中，每一個第二導線均具有複數個接觸端(圖中例示為四個)分別與每一個第二電極群組23之複數個第二電極231電連接。

本實施例之電容式觸控面板可以是電子裝置之顯示面板同時兼具觸控與顯示功能，因此，所使用的基板20係為透明之玻璃基板，且上述第一電極211與第二電極231係為透明電極，例如，氧化銦錫或氧化銻錫薄膜電極。或者，本實施例之電容式觸控面板也可以是筆記型電腦之觸控板，不具有顯示功能，此時，基板20以及第一、第二電極211、231則不需要使用透明材質。

請參閱第二C圖，其係為本實施例之感測結構的感測方法流程圖，並配合第二B圖做一說明，其步驟包括：

a.　由一外物碰觸觸控面板的基板20的一區域A，例如使用者以手指碰觸，此時使用者與觸控面板將形成一耦合電容，並從而改變該區域A之等效電容，其中電容的變化量與手指的接觸面積有關，使用者的手指所碰觸的範圍包含一第一電極群組21以及一第二電極群組23。

b.　分別感測該區域A之第一電極群組21之電容變化量ΔQ1以及第二電極群組23之電容變化量ΔQ2。

c.　再依據第一電極群組21之電容變化量ΔQ1與第二電極群組23之電容變化量ΔQ2的比例，估測該區域A在基板之第二方向的位置(Y’)。

有關該區域A在基板20之第一方向X的位置(X’)，則是根據有發生電容值改變之第一電極群組21、第二電極群組23在第一方向X的位置而得知。

在前述步驟c中，電容變化量ΔQ1係指第一電極群組21之複數個第一電極211的電容變化量之總和，電容變化量ΔQ2係指第二電極群組23之複數個第二電極231的電容變化量之總和。

然而，手指碰觸基板的區域A的範圍可能同時包含二個第一電極群組21以及二個第二電極群組23，此時，本發明的感測方法將說明如下。

請參閱第三圖所示，當手指碰觸電容式觸控面板之A區域時，電容式觸控面板將感應到第一電極群組21a之複數個第一電極211a之電容變化量Q1a，以及第二電極群組23a之複數個第二電極231a之電容變化量Q2a，第一電極211b之電容變化量Q1b為誤差值。

當手指碰觸電容式觸控面板之D區域時，電容式觸控面板將感應到第一電極群組21d之複數個第一電極211d之電容變化量Q1d，以及第二電極群組23d之複數個第二電極231d之電容變化量Q2d，第二電極231c之電容變化量Q2c為誤差值。

本發明係將一個第一電極群組21細分成四個小尺寸第一電極211，因此，每一個第一電極211的電容變化量也較小，可減少誤差值，使得手指實際碰觸的位置與觸控面板所感應的位置更為精確接近。當本發明之第一電極群組與習知技術之第一電極在相同的寬度下(約成年人的食指寬度)，本發明可以將最大誤差值控制在2mm以下，明顯較習知技術10mm為佳，且不需要增加導線的數量，亦兼顧到成本之控制。

請參閱第四A圖所示，其係為本發明之電容式觸控面板之感測結構之第二實施例圖，感測結構3主要包括基板30、複數個第一電極群組31、複數個第一導線32、複數個第二電極群組33、複數個第二導線34、複數個第三電極群組35以及第三導線36。

基板30例示為矩形，其具有第一方向X以及第二方向Y，其中第一方向具有第一位置X1以及第二位置X2，且第二方向具有第一位置Y1以及第二位置Y2。

複數個第一電極群組31係由第一方向X之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第一電極群組31具有複數個第一電極311，該第一電極可以是三角形電極或梯形電極，且每一個第一電極311之底部係位於第二方向Y之第一位置Y1其頂部係朝向第二位置Y2延伸，在本實施例中，每一個第一電極群組31均具有四個第一電極311，第一電極群組31之寬度大約為一般成年人之食指寬度，其中每一個第一電極311之頂部接近該基板30之中線處。

複數個第一導線32係分別與複數個第一電極群組31相對應，其中每一個第一導線32具有複數個接觸端(圖中為四個)分別與每一個第一電極群組31之複數個第一電極311電連接。

複數個第二電極群組33係由第一方向X之第一位置X1向第二位置X2依序分佈，其中每一個第二電極群組33具有複數個第二電極331，該第二電極331可以是三角形電極或梯形電極，且每一個第二電極331之底部係位於第二方向Y之第二位置Y2其頂部係朝向第一位置Y1延伸，並與第一電極群組31互相對應，在本實施例中，每一個第二電極群組33均具有四個第二電極331，其寬度大約為一般成年人之食指寬度，其中每一個第二電極331之頂部接近該基板30之中線處，並且與每一個第一電極311之頂部彼此電氣地隔離。

複數個第二導線34係分別與複數個第二電極群組33相對應，其中每一個第二導線34具有複數個接觸端(圖中為四個)分別與每一個第二電極群組33之複數個第二電極331電連接。

每一個第三電極35具第一區351與第二區352，該第一區351與該第二區352可以是三角形電極或梯形電極，其中該第一區351係與上述第一電極群組31之第一電極311互相交錯，但兩者彼此電氣地隔離，該第二區352係與上述第二電極群組33之第二電極331互相交錯，但彼此電氣地隔離，第三導線36則是具有一接觸端並與第三電極群組35之第三電極35電連接。

本實施例之電容式觸控面板可以是電子裝置之顯示面板，同時兼具觸控與顯示影像之能力，因此，所使用的基板30係為透明之玻璃基板，且上述第一電極311、第二電極331以及第三電極35係為透明電極，例如，氧化銦錫或氧化銻錫薄膜電極。此外，本實施例之電容式觸控面板也可以是筆記型電腦之觸控板，不具有顯示功能，此時，基板30以及第一、第二電極311、331以及第三電極35則不需要使用透明材質。

請參閱第四B圖所示，其為本實施例之感測結構的感測方法流程圖，並配合第四A圖做一說明，其步驟包括：

a.　由一外物碰觸觸控面板之一區域A，例如使用者以手指碰觸，此時使用者與觸控面板將形成一耦合電容，並從而改變該區域之等效電容，其中電流值的變化量與手指的接觸面積有關，使用者的手指所碰觸的範圍包含至少一第一電極群組31以及一第三電極35(例如碰觸基板之下方)，或是至少一第二電極群組33以及一第三電極35(例如碰觸基板之上方)，或是至少一第一電極群組31、至少一第二電極群組33以及一第三電極35(例如碰觸基板之中間區)。

b.　分別感測該區域A之第一電極群組31之電容變化量ΔQ1、第二電極群組33之電容變化量ΔQ2以及第三電極35之電容變化量ΔQ3。

c.　再依據第一電極群組31之電容變化量ΔQ1相對於第三電極35之電容變化量ΔQ3的比例以及第二電極群組31之電容變化量ΔQ2相對於第三電極之電容變化量ΔQ3的比例，估測區域A在基板之第二方向的位置(Y’)。

有關該區域A在基板之第一方向的位置(X’)，則是根據電容發生變化之第一電極群組31或是第二電極群組33在第一方向的位置而得知。

以上所述，僅為本發明之較佳實施例，其並非用以限制本發明之實施範圍，任何熟習該項技藝者依據本發明之精神所做之些微修改，仍應屬本發明之精神及範圍。

1．．．感測結構

10．．．基板

11．．．第一電極

12．．．第一導線

13．．．第二電極

14．．．第二導線

2．．．感測結構

20．．．基板

21．．．第一電極群組

211．．．第一電極

22．．．第一導線

23．．．第二電極群組

231．．．第二電極

24．．．第二導線

3．．．感測結構

30．．．基板

31．．．第一電極群組

311．．．第一電極

32．．．第一導線

33．．．第二電極群組

33．．．第二電極群組

331．．．第二電極

34．．．第二導線

35．．．第三電極

351．．．第一區

352．．．第二區

36．．．第三導線

第一A、一B圖係為習知技術之電容式觸控面板之示意圖。

第二A、二B圖係為本發明之電容式觸控面板之感測結構之第一實施例圖。

第二C圖係為本發明之實施例之感測方法流程圖。

第三圖係為利用本發明之第一實施例感測手指碰觸位置之示意圖。

第四A圖係為本發明之電容式觸控面板之感測結構之第二實施例圖。

第四B圖係為本發明實施例之感測方法流程圖。

21．．．第一電極群組

211．．．第一電極

22．．．第一導線

23．．．第二電極群組

231．．．第二電極

24．．．第二導線

Claims (15)

1. 一種電容式觸控面板之感測結構，包括：一基板；複數個第一電極群組，沿著一第一方向分佈於該基板上，每一個第一電極群組具有複數個第一電極；複數個第一導線，分別與該些第一電極群組電連接；複數個第二電極群組，沿著該第一方向分佈於該基板上，每一個第二電極群組具有複數個第二電極；以及複數個第二導線，分別與該些第二電極群組電連接；其中，係依據該些第一電極群組之第一電容變化量與該些第二電極群組之第二電容變化量，估測出一碰觸於該基板之互相垂直之二方向之位置，該些第一電極與該些第二電極係為三角形電極與梯形電極中之一者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感測結構，其中每一個第一電極群組之每一個第一電極之一底部係沿著一第二方向延伸至其一頂部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之感測結構，其中每一個第二電極之一頂部係沿著該第二方向延伸至其一底部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之感測結構，其中該些第一電極群組係與該些第二電極群組互相交錯且彼此隔離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之感測結構，其中該基板係為透明基板，且該些第一電極與該些第二電極係為氧 化銦錫薄膜電極。
6. 如申請專利範圍第2項所述之感測結構，其中該第一方向與該第二方向係實質地正交。
7. 一種利用申請專利範圍第1項之感測結構感測該觸控面板的觸控位置之方法，其步驟包括：a.由一外物碰觸該觸控面板的基板之一區域；b.感測該區域之第一電極群組之電容變化量以及第二電極群組之電容變化量；c.依據該第一電極群組之第一電容變化量與該第二電極群組之第二電容變化量的比例，估測該區域在該基板之第二方向的位置；以及d.依據該第一電極群組之第一電容變化量與該第二電極群組之第二電容變化量，估測該區域在該基板之第一方向的位置；其中，該些第一電極與該些第二電極係為三角形電極與梯形電極中之一者。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該基板係為透明基板，該些第一電極與該些第二電極係為氧化銦錫薄膜電極。
9. 一種電容式觸控面板之感測結構，包括：一基板，其具有一第一方向以及一第二方向，其中在該第一方向具有一第一位置以及一第二位置，在該第二方向具有一第一位置以及一第二位置； 複數個第一電極群組由該第一方向之第一位置朝向第二位置分佈，其中每一個第一電極群組具有複數個第一電極，且每一個第一電極之底部係位於該第二方向之第一位置其頂部係朝向第二位置延伸；複數個第一導線，其中每一個第一導線具有複數個接觸端分別與每一個第一電極群組之複數個第一電極電連接；複數個第二電極群組由該第一方向之第一位置朝向第二位置分佈，其中每一個第二電極群組具有複數個第二電極，且每一個第二電極之底部係位於該第二方向之第二位置其頂部係朝向第一位置延伸，並與該第一電極群組互相對應；複數個第二導線，其中每一個第二導線具有複數個接觸端分別與每一個第二電極群組之複數個第二電極電連接；至少一第三電極群組具有複數個第三電極，且每一個第三電極係具有一第一區與一第二區，其中該第一區係與上述第一電極群組之第一電極互相交錯但彼此隔離，該第二區係與上述第二電極群組之第二電極互相交錯但彼此隔離；以及至少一第三導線，具有至少一接觸端並與該第三電極群組之第三電極電連接；其中，同一第三電極群組包含之該複數個第三電極彼此電連接。
10. 如申請專利範圍第9項所述之感測結構，其中該基板係為透明基板，該些第一、第二電極以及第三電極係為氧化銦錫薄膜電極。
11. 如申請專利範圍第9項所述之感測結構，其中該第一方向係為X軸方向，第二方向係為Y軸方向。
12. 如申請專利範圍第9項所述之感測結構，其中該些第一電極、該些第二電極以及該些第一區、該些第二區均為三角形電極。
13. 如申請專利範圍第9項所述之感測結構，其中該些第一電極、該些第二電極以及該些第一區、上述第二區均為梯形電極。
14. 一種利用申請專利範圍第9項之感測結構感測該觸控面板的觸控位置之方法，其步驟包括：a.由一外物碰觸該觸控面板的基板之一區域；b.分別感測該區域之第一電極群組之電容變化量、第二電極群組之電容變化量以及第三電極群組之電容變化量；以及c.依據該第一電極群組之電容變化量相對於該第三電極群組之電容變化量的比例以及該第二電極群組之電容變化量相對於該第三電極群組之電容變化量的比例，估測該區域在該基板之第二方向的位置；其中，該些第一電極、該些第二電極以及該些第三電極之第一區、第二區係為三角形電極與梯形電極中之一者。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該基板係為透明基板，該些第一、第二電極以及第三電極係為氧化銦錫薄膜電極。