TWI543059B - 電容式觸控面板 - Google Patents

Description

電容式觸控面板

本發明為一種電容式觸控面板，特別是關於可提高手指對地電容效果的電容式觸控面板。

請參考圖3所示，為一現有電容式觸控面板的感應電極示意圖，該電容式觸控面板包含設置在一基板上的複數個沿第一方向排列的感應電極R1~R3以及複數個沿第二方向排列的驅動電極T1~T3，其中，各該驅動電極T1~T3與該感應電極R1~R3相交以產生耦合電容，每一個相交點即為一感應點；於該驅動電極T1~T3上會施加激勵信號，並從該感應電極R1~R3讀取出耦合電容的變化量。各該感應電極R1~R3及各該驅動電極T1~T3皆是以複數個鑽石(diamond)形的電極單元51、61逐一相連構成，藉由鑽石形狀排列而成的感應電極R1~R3及驅動電極T1~T3提升該感應電極R1~R3及驅動電極T1~T3之間的耦合感應量，但另一方面也造成電容式觸控面板產生明顯的浮接(Floating)現象，該浮接現象將會降低觸控辨識結果的準確率。以下再更進一步說明該浮接(Floating)現象。

請參考圖4A所示，為一手指F接觸該電容式觸控面板時的理想等效電路示意圖，該電容式觸控面板以其中一個該感應電極R1及其所對應的一個該驅動電極T1為例說明。該感應電極R1自身對地的電容表示為Cx，該驅動電極T1自身對地的電容表示為Cy，手指F對該感應電極R1的耦合電容表示為Cfx，手指F對該驅動電極T1的耦合電容表示為Cfy，當手指F觸控該電容式觸控面板時會與該感應電極R1及該驅動電極T1產生一互感應電容Cfxy。當具有該電容式觸控面板的機電產品整機與手指F的接地良好時，，如圖4B所示，該手指F對該感應電極R1的耦合電容Cfx可視為是該感應電極R1自身對地電容的其中一部分，耦合電容Cfx與該電容Cx為並聯；同理該手指F對該驅動電極T1的耦合電容Cfy可視為是該驅動電極T1自身對地電容的其中一部分，與該電容Cy為並聯，所以該兩耦合電容Cfx、Cfy不會影響互感應電容Cfxy。

但是在整機與手指未共地時，其接觸該電容式觸控面板的實際狀態如圖5所示，其中人體的等效電路包含一人體對地的電容Chm、一人體對地的阻抗Rhm及一交流訊號。當手指F接觸該電容式觸控面板，手指F對該感應電極R1的耦合電容Cfx與手指F對該驅動電極 Y1的耦合電容Cfy形成一串聯路徑，兩耦合電容Cfx、Cfy串聯後形成一額外的電容負載而吸附電荷，導致該互感應電容Cfxy的感應量下降甚至無感應量的情形發生，該互感應電容Cfxy無法準確反應出物件觸碰在電容式觸控面板上時的電容量變化，從而降低辨識的精準率。

該額外的電容負載可藉由從手指F看入的一等效電容Ceq表示，如下式：

從上式可看出該兩耦合電容Cfx、Cfy與該等效電容Ceq產具有正比的關係，當感應電極R1~R3及驅動電極T1~T3為前述鑽石形電極單元51、61時，其感應面積較大，手指F與之接觸後會產生較大的耦合電容Cfx、Cfy，而增加該等效電容Ceq。若能夠有效降低該等效電容Ceq，則能夠減少該等效電容Ceq對互感應電容Cfxy的影響，其中一種可行作法即是提高上列公式中該人體對地的電容量Chm。

本發明的主要目的是提供一種電容式觸控面板，以提高觸控感測的準確率。

為達成前述目的，本發明電容式觸控面板包含有： 一基板； 複數感應電極，係沿一第一方向設置於該基板；及 複數驅動電極，係沿一第二方向設置於該基板，各該驅動電極與該複數感應電極相交，其中： 各該驅動電極具有一主幹以及從該主幹延伸出的複數分支部，兩相鄰該分支部之間相隔一間隙，各該驅動電極的分支部延伸至相鄰該驅動電極的對應間隙內；其中，該一驅動電極被一激勵信號驅動時，相鄰的該驅動電極接地。

當使用者的手指在本發明電容式觸控面板上進行操作時，手指接觸到該複數驅動電極可產生一人體對地電容(Chm)，又該驅動電極的分支部係向外延伸而加大接地面積，手指能與更多的接地區域接觸，提高該人體對地的電容量(Chm)。

本發明之另一目的是提供一種電容式觸控面板，能夠提升觸控感測的準確率。

為達成前述目的，本發明電容式觸控面板包含有： 一基板； 複數感應電極，係沿一第一方向平行並列於該基板； 複數驅動電極，係沿一第二方向平行並列於該基板，各該驅動電極與該複數感應電極相交，其中： 各驅動電極具有一主幹以及從該主幹延伸出的複數分支部，各驅動電極的該複數分支部係定義出一延伸範圍，兩相鄰該驅動電極的延伸範圍相互重疊；其中，該一複數驅動電極被一激勵信號驅動時，相鄰的該驅動電極接地。

當使用者的手指在本發明電容式觸控面板上進行操作時，因手指接觸到該複數驅動電極可產生一人體對地電容(Chm)，又該驅動電極之分支部所形成的延伸範圍係相互重疊，當驅動電極為接地時，手指能與更大的接地範圍接觸，提高該人體對地的電容量(Chm)。

請參考圖1A、1B所示，本發明的電容式觸控面板包含一基板10及設置於該基板10上的複數感應電極R1~R3與複數驅動電極T1~T4；該複數感應電極R1~R3沿著一第一方向(例如沿X方向)並列設置於該基板10，該複數驅動電極T1~T4沿著一第二方向(例如沿Y方向)設置於該基板10，各該驅動電極T1~T4與該複數感應電極R1~R3絕緣相交。各該驅動電極T1~T4的構造包含有一主幹21以及從該主幹21延伸出的複數分支部22，在本實施例中，該複數分支部22從該主幹21的兩相對側緣向相鄰的兩驅動電極延伸，每一分支部22呈直線延伸，兩相鄰的該分支部22之間相隔一間隙23，其中，各該驅動電極的分支部22延伸至與其相鄰的該驅動電極的對應間隙23內，以其中一驅動電極T2為例，從該主幹21一側延伸出的該複數分支部22延伸至相鄰驅動電極T1的分支部22所形成的間隙23，從該主幹21相對另一側延伸出的該複數分支部22延伸至另一相鄰驅動電極T3的分支部22所形成的間隙23。

又從該驅動電極T1~T4的分支部22排列方式來看，如圖1B所示，各該驅動電極T1~T4的分支部22定義出一延伸範圍30a, 30b，且兩相鄰該驅動電極T1~T4其分支部22的延伸範圍30a, 30b互相重疊。以該驅動電極T2為例，位在主幹21一側的該複數分支部22定義出一延伸範圍30a，該延伸範圍30a是從該主幹21側緣沿著第二方向向外延伸至一該複數分支部22末端的邊界線，位在主幹21另一側的該複數分支部22定義出另一延伸範圍30b。其中，如圖1C所示，該驅動電極T2其分支部22的該延伸範圍30a是朝向其相鄰的驅動電極T1延伸，而該驅動電極T1其分支部22的延伸範圍30b是朝向該驅動電極T2的方向延伸，因此兩個相鄰驅動電極T1、T2的延伸範圍30a、30b相互重疊。

一控制器輸出一激勵信號(如圖1A左側信號波形所示)以驅動該複數驅動電極T1~T4，同一時間未接收該激勵信號的其它驅動電極係為接地。同時被驅動的驅動電極T1~T4數量可為一個或複數個。以圖1的該複數驅動電極T1~T4為例，該激勵信號係依序地輸出至該複數驅動電極T1~T4，且每次僅驅動單一個驅動電極。例如當施加激勵信號給該驅動電極T2時，相鄰的驅動電極T1、T3為接地狀態，當手指在該電容式觸控面板上進行觸控操作時，若手指同時接觸到驅動電極T1~T3，即產生一人體對地電容(Chm)，又因為未接收該激勵信號之各驅動電極的分支部22係向外擴展，而加大了手指與未接收激勵信號之該些驅動電極之間的接地面積，從而提高該人體對地的電容量(Chm)，藉此降低等效電容Ceq。另一方面手指係與電容式觸控面板產生共地的效果，改善了浮接現象。

該複數驅動電極T1~T4的分支部22不侷限於圖1A所示的實施例，也可以是其它的排列態樣並達到前述功效。請參考圖2A、2B所示的另一實施例，各該驅動電極T1~T4該複數分支部22從該主幹21的兩相對側緣向相鄰的兩驅動電極延伸，該分支部22可長短不一，且同一分支部22可包含有相互平行但未共線排列的複數第一子段221，兩相鄰的該第一子段221以一第二子段222連接，該第二子段222相對於該第一子段221呈斜向排列。此實施例中各該驅動電極T1~T4的分支部22亦是延伸至相鄰驅動電極的間隙23，且各該驅動電極T1~T4兩側之分支部22所定義出的延伸範圍30a, 30b同樣會與相鄰驅動電極的延伸範圍互相重疊。

本發明能夠使得手指在接觸觸控板時與至少一條驅動電極共地。本發明可以適用於平板電腦或行動裝置等接地效果較差的產品，亦可以適用於例如On-Cell架構的觸控面板。

雖然本發明已利用上述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10 基板 21 主幹 22 分支部 221 第一子段 222 第二子段 23 間隙 30a, 30b 延伸範圍 51、61 電極單元

圖1A：本發明電容式觸控面板第一實施例的示意圖。 圖1B：本發明電容式觸控面板第一實施例之驅動電極示意圖。 圖1C：本發明相鄰驅動電極其分支部的延伸範圍互相重疊示意圖。 圖2A：本發明電容式觸控面板第二實施例的示意圖。 圖2B：本發明電容式觸控面板第二實施例之驅動電極示意圖。 圖3：現有電容式觸控面板的感應電極示意圖。 圖4A：人體接觸電容式觸控面板的理想狀態示意圖。 圖4B：人體接觸電容式觸控面板的理想狀態另一示意圖。 圖5：人體接觸電容式觸控面板的實際狀態示意圖。

10 基板 21 主幹 22 分支部

Claims (11)

1. 一種電容式觸控面板，包含： 一基板； 複數感應電極，係沿一第一方向設置於該基板；及 複數驅動電極，係沿一第二方向設置於該基板，各該驅動電極與該複數感應電極相交，其中： 各該驅動電極具有一主幹以及從該主幹延伸出的複數分支部，兩相鄰該分支部之間相隔一間隙，各該驅動電極的分支部延伸至相鄰該驅動電極的對應間隙內；其中，當至少一該驅動電極被一激勵信號驅動時，其相鄰未驅動的該驅動電極接地。
2. 如請求項1所述之電容式觸控面板，各該驅動電極的該複數分支部從該主幹的兩相對側緣向該相鄰的兩驅動電極延伸。
3. 如請求項1所述之電容式觸控面板，該分支部包含有相互平行但未共線排列的複數第一子段，相鄰的第一子段以一第二子段相連。
4. 如請求項1所述之電容式觸控面板，該激勵信號係同時驅動多個該驅動電極。
5. 如請求項1所述之電容式觸控面板，該激勵信號由一連接該驅動電極的控制器所輸出。
6. 一種電容式觸控面板，包含： 一基板； 複數感應電極，係沿一第一方向平行並列於該基板； 複數驅動電極，係沿一第二方向平行並列於該基板，各該驅動電極與該複數感應電極相交，其中： 各驅動電極具有一主幹以及從該主幹延伸出的複數分支部，各驅動電極的該複數分支部係定義出一延伸範圍，兩相鄰該驅動電極其分支部的延伸範圍相互重疊；其中，當至少一該驅動電極被一激勵信號驅動時，其相鄰未驅動的該驅動電極接地。
7. 如請求項6所述之電容式觸控面板，其中，該延伸範圍係自各該驅動電極的主幹至其複數分支部末端的邊界線。
8. 如請求項6所述之電容式觸控面板，各該驅動電極的該複數分支部從主幹的兩相對側緣向相鄰的兩驅動電極延伸。
9. 如請求項6所述之電容式觸控面板，各該分支部包含有相互平行但未共線排列的複數第一子段，相鄰的第一子段以一第二子段相連。
10. 如請求項6所述之電容式觸控面板，該激勵信號係同時驅動多個該驅動電極。
11. 如請求項6所述之電容式觸控面板，該激勵信號由一連接該驅動電極的控制器所輸出。