TWI564776B - 單層多點觸控面板之感應電極 - Google Patents

Description

單層多點觸控面板之感應電極

本發明是關於單層多點觸控面板之感應電極，尤其是關於提升觸控線性度及準確度之單層多點觸控面板之感應電極。

請參閱圖1，其係習知單層多點觸控面板之感應電極。感應電極主要可以分為傳送電極與接收電極兩部分。傳送電極包含圖中的感應電極105、感應電極110、感應電極120以及感應電極130；接收電極包含感應電極140、感應電極150、感應電極160以及感應電極170。一般而言，傳送電極的大小相同，即感應電極105、感應電極110、感應電極120以及感應電極130具有一樣的面積，而且接收電極的大小相同，即感應電極140、感應電極150、感應電極160以及感應電極170具有一樣的面積。感應電極105、感應電極110、感應電極120、感應電極130透過連接線段直接與控制單元(圖中未示)連接。接收電極還可以細分為兩個群組：感應電極140與感應電極160透過連接線段115連接，為接收電極的第一群組(即圖中標示為R1之電極)；感應電極150與感應電極170透過連接線段125連接，為接收電極的第二群組(即圖中標示為R2之電極)。請注意，觸控面板的 電極個數不以圖中繪示者為限，不論是傳送電極與接收電極，皆可以往圖中的下方延伸而包含更多電極。第一群組的電極藉由感應電極140透過連接線段連接至控制單元；類似地，第二群組的電極藉由感應電極150透過連接線段連接至控制單元。

當觸控面板偵測觸控事件時，控制單元發送訊號至傳送 電極(感應電極105、感應電極110、感應電極120及感應電極130)，同時藉由偵測接收電極(感應電極140、感應電極150、感應電極160及感應電極170)與傳送電極之間的互電容變化來計算觸控事件的位置。舉例來說，當觸控事件180發生於感應電極110與感應電極140以及感應電極150之間的區域(假設觸控事件180在y方向上的位置正好介於感應電極140及感應電極150的中間)，則理論上感應電極140以及感應電極150將感受到同樣大小的電容變化，因此控制單元可以計算出觸控事件180的位置。然而在觸控事件180的附近，除了感應電極140以及感應電極150之外，還包括連接線段115。連接線段115將影響電荷的分佈進而影響感應電極110與感應電極140之間以及感應電極110與感應電極150之間的互電容變化量。更詳細地說，因為連接線段115與感應電極140相連，所以可以視為感應電極140感測區域的延伸，一方面使得感應電極140對觸控事件180的反應更為靈敏，另一方面在某種程度上阻擋感應電極150感測觸控事件180。結果便造成控制單元判斷觸控事件180的觸控位置比其實際的位置來得高(偏向感應電極140)，而影響觸控面板的準確度及線性度。

鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種觸控面板之感應電極的圖樣(pattern)，以改善觸控面板的線性度及準確度。

本發明揭露了一種單層多點觸控面板之感應電極，包含：複數第一電極；以及複數第二電極，包含複數第一子電極及複數第二子電極，該些第一子電極及該些第二子電極交錯排列，該些第一子電極互相連接，且該些第二子電極互相連接；其中每一該些第一子電極包含一第一本體部及一第一延伸部，該第一本體部與該第一延伸部之間形成一第一容置空間，每一該些第二子電極包含一第二本體部及複數第二延伸部，該些第二延伸部之間形成至少一第二容置空間，每一該些第一容置空間容納該些第二延伸部其中之一，該些第二容置空間係容納該些第一本體部，該些第一電極與該些第二電極之間的複數互電容變化係以計算一觸控事件之一位置。

本發明另揭露了一種單層多點觸控面板之感應電極，包含：複數第一電極；以及複數第二電極，包含複數第一子電極及複數第二子電極，該些第一子電極及該些第二子電極交錯排列；其中每一該些第一子電極包含一第一本體部及一第一延伸部，該第一本體部與該第一延伸部之間形成一容置空間，每一該些第二子電極包含一第二本體部及複數第二延伸部，該些容置空間係容納該些第二延伸部，該些第一電極與該些第二電極之間的複數互電容變化係用以計算一觸控事件之一位置。

本發明另揭露了一種單層多點觸控面板之感應電極，包含：複數第一電極，沿一分佈方向排列；以及複數第二電極，平行於該分佈方向排列，包含複數第一子電極及複數第二子電極，該些第一子電極及 該些第二子電極交錯排列，該些第一子電極互相連接，且該些第二子電極互相連接；複數第一連接線段，位於該些第二子電極與該些第一電極之間，用來連接該些第一子電極；複數第二連接線段，用來連接該些第二子電極；以及複數單元電極，其上未施加任何電位，位於該些第一子電極與該些第一電極之間。其中每一該些第一子電極之面積小於每一該些第二子電極之面積，該些第一電極與該些第二電極之間的複數互電容變化係用以計算一觸控事件之一位置。

本發明之單層多點觸控面板的感應電極藉由改變感應電極的形狀，使感應電極延伸至相鄰的感應電極的主要感應區域，以擴大感應範圍。相較於習知的觸控面板，本發明之觸控面板有較佳之準確度及線性度。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

105、110、120、130、140、150、160、170、240、250、260、270、301、302、510、520、530、540、601、602、1010、1030‧‧‧感應電極

115、125‧‧‧連接線段

180、410、810、910‧‧‧觸控事件

310、350、610、650‧‧‧本體部

320、620‧‧‧連接部

330、360、370、380、390、630、660、670‧‧‧延伸部

340、395、640‧‧‧容置空間

1020、1040‧‧‧虛電極

T0、T1、T2、T3、R1、R2‧‧‧感應電極

d1、d2‧‧‧距離

〔圖1〕為習知單層多點觸控面板之感應電極；〔圖2〕為依據本發明之一實施例之單層多點觸控面板之感應電極；〔圖3A〕及〔圖3B〕為本發明圖2之實施例之感應電極的放大圖；〔圖4〕為本發明圖2之感應電極的局部放大圖；〔圖5〕為依據本發明之另一實施例之單層多點觸控面板之感應電極；〔圖6A〕及〔圖6B〕為本發明圖5之實施例之感應電極的放大圖； 〔圖7〕為依據本發明之另一實施例之單層多點觸控面板之感應電極；〔圖8〕為對應本發明圖2之實施例的局部感應電極及觸控感測值的曲線圖；〔圖9〕為對應本發明圖7之實施例的局部感應電極及觸控感測值的曲線圖；以及〔圖10〕為依據本發明之另一實施例之單層多點觸控面板之感應電極。

本發明之揭露內容包含觸控面板之感應電極，能夠提升觸控面板的準確度及線性度。在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者能夠依本說明書之揭露內容來選擇等效之元件來實現本發明，亦即本發明之實施並不限於後敘之實施例。

請參閱圖2，其係依據本發明之一實施例之單層多點觸控面板之感應電極。感應電極105、感應電極110、感應電極120、感應電極130為傳送電極，其形狀為矩形，沿圖中所示的y方向排列，分別透過連接線段或直接與控制單元(圖中未示)連接。感應電極240、感應電極250、感應電極260、感應電極270為接收電極，同樣沿著y方向排列，並且與傳送電極的排列方向平行。接收電極可以進一步細分為兩種感應電極，分別標示為感應電極R1及感應電極R2。感應電極R1與感應電極R2交錯排列，感應電極R1互相連結，並連接至控制單元；同樣的，感應電極R2互相連結，並連接至控制單元。請參閱圖3A及圖3B，其係本發明圖2之實施例之感應電極的放大圖。感應電極301為圖2之感應電極R1的放大圖，包含本體 部310、連接部320以及延伸部330。連接部320連接本體部310與延伸部330。本體部310與延伸部330之間形成容置空間340。在本實施例中，本體部310與延伸部330為矩形，且長邊互相平行。延伸部330用來與其他相鄰的感應電極R1的延伸部330相連接(除了圖2中某一感應電極R1的延伸部直接或透過連接線段與控制單元連接)，因此如果在圖2中兩相鄰的感應電極R1的中心點距離為d1，則延伸部330的長度為d1。另一方面，圖3B所示的感應電極302為圖2之感應電極R2的放大圖，包含本體部350、延伸部360、延伸部370、延伸部380及延伸部390。本實施例中，本體部350為一矩形，延伸部360與延伸部370沿其中一長邊向外延伸，延伸部380與延伸部390沿另一長邊向外延伸。延伸部之間形成容置空間395。延伸部380與延伸部390用來與其他相鄰的感應電極R2的延伸部390或延伸部380相連接(除了圖2中某一感應電極R2的延伸部直接或透過連接線段與控制單元連接)，因此如果在圖2中兩相鄰的感應電極R2的中心點距離為d2，則延伸部380的長度、延伸部390的長度以及本體部350的長度的總和為d2。在一個較佳的實施例中，感應電極302為上下對稱，更詳細地說，以通過本體部350的中心且平行於其短邊之軸線為對稱軸，所以延伸部380與延伸部390的長度相等，也就是說延伸部380(延伸部390亦同)的長度的兩倍與本體部的長度的總和為d2。在一個較佳的實施例中，感應電極R1與感應電極R2之間具有相同的間隔，亦即d1等於d2。

感應電極R1(即感應電極301)的容置空間340可以用來 容納相鄰的另一類感應電極R2(即感應電極302)的延伸部，更明確地說，容置空間340用來容納感應電極302的延伸部360或延伸部370。容納於 容置空間340之延伸部360或延伸部370與感應電極301的連接部320相接近，其最接近的距離為製作電極之工藝極限，例如為0.075mm，然而圖2中其他線段之間的間隙(gap)亦受到工藝極限的限制。另外，感應電極的線寬亦受到工藝極限的限制，例如延伸部360或是連接線段的寬度在一個較佳的實施例中為大於等於0.125mm。因此由圖2可知，延伸部360(延伸部370亦同)的兩倍長度與本體部350的長度的總和，小於距離d2。兩者的差距等於感應電極301的連接部320在y方向上的長度與兩倍間隙的總和，因此對感應電極302而言，未容納於容置空間的延伸部(延伸部380與延伸部390)的長度大於容納於容置空間的延伸部(延伸部360與延伸部370)的長度。另一方面，感應電極R2(即感應電極302)的容置空間395可以容納相鄰的另一類感應電極R1(即感應電極301)的本體部，亦即感應電極301的本體部310。在一個較佳的實施例中，感應電極301的本體部310及感應電極302的本體部350皆為矩形，且兩者的長邊等長。

請同時參閱圖1及圖2，可以發現，本發明之感應電極相 較於習知之感應電極，感應電極R1的本體部的面積減小，而同時感應電極R2藉由增設延伸部來增加其面積。也就是說，任一個傳送電極所對應到的感應電極R1的面積減少，而對應到的感應電極R2的面積增大。在此一消一長的情形下，對圖2中所示的觸控事件180而言，與圖1之習知的感應電極相較，感應電極R1所偵測到的電容變化將變小，而感應電極R2所偵測到的電容變化將變大，如此可大幅改善習知之觸控面板的感應電極的準確度不佳的情形。

請參閱圖4，其係本發明圖2之感應電極的局部放大圖。 圖中包含感應電極T0、感應電極R1以及感應電極R2。當觸控事件410發生在區域A時，感應電極T0與感應電極R2之間有較大的觸控感測值，而感應電極T0與感應電極R1之間的觸控感測值則較小，兩者分別為13.266pf/meter及4.475pf/meter。另一方面，當觸控事件410發生在區域B時，感應電極T0與感應電極R1之間有較大的觸控感測值，而感應電極T0與感應電極R2之間的觸控感測值則較小，兩者分別為13.228pf/meter及3.97pf/meter。可以發現，在區域A中感應電極T0與感應電極R2之間的觸控感測值與在區域B中感應電極T0與感應電極R1之間的觸控感測值相接近，也就是說經由本發明對感應電極的調整，有助於平衡感應電極R1與感應電極R2的觸控感測值，因此觸控面板的準確度得以提高。

請參閱圖5，其係依據本發明之另一實施例之單層多點觸 控面板之感應電極。感應電極510、感應電極520、感應電極530、感應電極540為傳送電極，沿圖中所示的y方向排列，分別透過連接線段直接與控制單元(圖中未示)連接。感應電極140、感應電極150、感應電極160、感應電極170為接收電極，同樣沿著y方向排列，且與傳送電極之排列方向平行。傳送電極可以細分為兩種電極，分別標示為感應電極T0及感應電極T1。感應電極T0與感應電極T1交錯排列。請參閱圖6A及圖6B，其係本發明圖5之實施例之感應電極的放大圖。感應電極601為圖2之感應電極T0的放大圖，包含本體部610、連接部620以及延伸部630。連接部620連接本體部610與延伸部630。本體部610與延伸部630之間形成容置空間640。在本實施例中，本體部610與延伸部630為矩形，且長邊互相平行。因此如果在 圖5中兩相鄰的感應電極T0的中心點距離為d3，則延伸部630的長度為大於d3的二分之一且小於d3。另一方面，感應電極602為圖5之感應電極T1的放大圖，包含本體部650、延伸部660及延伸部670。本實施例中，本體部650為一矩形，延伸部660與延伸部670沿其中一長邊向外延伸。在一個較佳的實施例中，感應電極602為上下對稱，更詳細地說，以通過本體部650的中心且平行於其短邊之軸線為對稱軸，所以延伸部660與延伸部670的長度相等。因此如果在圖5中兩相鄰的感應電極T1的中心點距離為d4，延伸部660(延伸部670亦同)的長度的兩倍與本體部650的長度的總和大於d4的二分之一且小於d4。在一個較佳的實施例中，感應電極T0與感應電極T1之間具有相同的間隔，亦即d3等於d4。

感應電極T0(即感應電極601)的容置空間640可以用來 容納相鄰的另一類感應電極T1(即感應電極602)的延伸部，更明確地說，容置空間640用來容納感應電極602的延伸部660或延伸部670。容納於容置空間640之延伸部660或延伸部670與感應電極601的連接部620相接近，其最接近的距離為製作電極之工藝極限，同樣的，圖5中其他線段之間的間隙亦受到工藝極限的限制。因此由圖5可知，延伸部660(延伸部670亦同)的兩倍長度與本體部650的長度的總和，小於距離d4。兩者的差距等於感應電極601的連接部620在y方向上的長度與兩倍間隙的總和。

請同時參閱圖1及圖5，可以發現，本發明的感應電極相較於習知的感應電極，感應電極T0的本體部的面積減小，並且藉由延伸部來增加感應電極T0的感測範圍，使感應電極T0對應更大範圍的接收電極。詳細地說，圖1中的感應電極120只對應感應電極150的下半部及電極160的 上半部，然而圖5中的感應電極530對應到電極150的全部及電極160的全部。相似的，感應電極T1的本體部的面積減小，並且藉由延伸部來增加感應電極T1的感測範圍，使感應電極T1對應更大範圍的接收電極。詳細地說，圖1中的電極110只對應電極140的下半部及電極150的上半部，然而圖5中的感應電極520對應到感應電極140的全部及感應電極150的全部。增加傳送電極的感測範圍的好處之一是可以提升觸控面板的線性度。

請參閱圖7，其係依據本發明之另一實施例之單層多點觸 控面板之感應電極。本實施例之感應電極為圖2及圖5所示之實施方式的結合。在圖7的實施方式中，因為無論是傳送電極或接收電極皆比原本的感應電極增加了許多感應範圍，而且在同一個水平高度上，兩種樣式的傳送電極具有重疊的感測範圍；同樣的，兩種樣式的接收電極也具有重疊的感測範圍。這樣的電極安排有助於提升觸控面板的線性度。請參閱圖8及圖9，其分別為對應本發明圖2之實施例及對應本發明圖7之實施例的局部感應電極及觸控感測值的曲線圖。圖8的左半部為圖2所示之感應電極的局部電極，右半部為對應不同局部區域的觸控感測值(單位：pf/meter)的曲線。左側的局部的感應電極劃分為四個區域，分別為區域A、區域B、區域C以及區域D。當觸控事件810發生在區域C，因為該區域內感應電極T1對應到感應電極R1及感應電極R2，而且感應電極R1所佔的比例較高，所以右側的曲線圖顯示在感應電極T1與感應電極R1之間(對應橫軸之T1R1)T1R1有最高的觸控感測值，其次為感應電極T1與感應電極R2之間(T1R2)，而感應電極T0與感應電極R2之間(T0R2)及感應電極T0與感應電極R1之間(T0R1)的觸控感測值則為0。圖9則對應圖7之感應電極。 同樣的，當觸控事件910發生在區域C，因為該區域內感應電極R1的面積大於感應電極R2的面積，所以右圖中對應T1R1的觸控感測值最大。此外，因為感應電極T0延伸至區域C，所以感應電極T0與感應電極R1之間以及感應電極T0與感應電極R2之間亦有觸控感測值，其中因為在區域C中感應電極R1具有較大的面積，所以感應電極T0與感應電極R1之間的觸控感測值比感應電極T0與感應電極R2之間的觸控感測值來得高。由圖8與圖9的比較可知，圖7之實施例因為傳送電極的延伸幅度較大，可偵測的範圍較廣，所以相較於圖2之實施例有更佳的觸控線性度。

請參閱圖10，其係依據本發明之另一實施例之單層多點 觸控面板之感應電極。相較於圖1所示之習知的感應電極，本實施例在接收電極的部分做了調整。原本感應電極R1因為連接線段115的關係而比感應電極R2對觸控事件的靈敏度來得高，為了平衡感應電極R1與感應電極R2對觸控事件的靈敏度，在本實施例中感應電極R1(即感應電極1010與感應電極1030)的面積小於感應電極R2(即感應電極150與感應電極170)的面積。在一個較佳的實施例中，感應電極R1與感應電極R2同為矩形，且矩形的長邊等長，但感應電極R1的短邊比感應電極R2的短邊來得短，也就是感應電極R1變得較細長以縮小電極面積，以便抵消連接線段115所造成的感應電極R1與感應電極R2之間的感應靈敏度的差異。然而，當感應電極R1變得比感應電極R2窄，感應電極R1與傳送電極之間出現較大的空白區域。為了避免此區域在顯示幕上造成畫面的亮度不均勻，本實施例中在此空白區域補上虛電極(dummy electrode)1020以及虛電極1040。虛電極1020以及虛電極1040的材料與感應電極R1以及感應電極R2的材料相同，但 不施加任何電位，而且雖然此實施例中虛電極1020以及虛電極1040各包含四個單元電極，且各單元電極為矩形，但單元電極的個數及形狀不以此為限。

請注意，上述之實施中的傳送電極與接收電極可以互 換。舉例來說，圖7中的感應電極510、感應電極520、感應電極530以及感應電極540可以作為接收電極，而感應電極240、感應電極250、感應電極260以及感應電極270可以作為傳送電極，只要調整控制單元的訊號傳送以及接收的時序，即可輕易完成。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用 來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

105、110、120、130、240、250、260、270‧‧‧感應電極

180‧‧‧觸控事件

T0、T1、T2、T3、R1、R2‧‧‧感應電極

d1、d2‧‧‧距離

Claims (19)

1. 一種單層多點觸控面板之感應電極，包含：複數第一電極；以及複數第二電極，包含複數第一子電極及複數第二子電極，該些第一子電極及該些第二子電極交錯排列，該些第一子電極互相連接，且該些第二子電極互相連接；其中每一該些第一子電極包含一第一本體部及一第一延伸部，該第一本體部與該第一延伸部相互連接，並於該第一本體部與該第一延伸部之間形成一第一容置空間，每一該些第二子電極包含一第二本體部及複數第二延伸部，該些第二延伸部之間形成至少一第二容置空間，每一該些第一容置空間容納該些第二延伸部其中之一，該些第二容置空間係容納該些第一本體部，該些第一電極與該些第二電極之間的複數互電容變化係以計算一觸控事件之一位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一電極係沿一分佈方向排列，且該些第二電極係平行於該分佈方向排列。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中相鄰之該些第二子電極之第二本體部的中心位置係間隔一預設距離，容納於每一該些第一容置空間之該第二延伸部之兩倍長度與每一該些第二本體部之長度的總和係小於該預設距離。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板之感應電極，其中相鄰之該些第二子電極之第二本體部的中心位置係間隔一預設距離，非容納於每一該些第一容置空間之該第二延伸部之兩倍長度與每一該些第二本體部之長度的總和係等於該預設距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第二本體部係為矩形，該些第二延伸部係沿著該些第二本體部之平行的兩邊向外延伸。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中相鄰之該些第一子電極之該第一本體部的中心位置係間隔一預設距離，每一該些第一延伸部的長度係等於該預設距離。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中每一該些第一子電極更包含一連接部，連接該第一本體部及該第一延伸部，該第一本體部及該第一延伸部係為矩形，且長邊互相平行。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一本體部及該些第二本體部係為矩形，且兩矩形的長邊等長。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一電極係具有相同的形狀。
10. 一種單層多點觸控面板之感應電極，包含：複數第一電極；以及複數第二電極，包含複數第一子電極及複數第二子電極，該些第一子電極及該些第二子電極交錯排列； 其中每一該些第一子電極包含一第一本體部及一第一延伸部，該第一本體部與該第一延伸部相互連接，並於該第一本體部與該第一延伸部之間形成一容置空間，每一該些第二子電極包含一第二本體部及複數第二延伸部，該些容置空間係容納該些第二延伸部，該些第一電極與該些第二電極之間的複數互電容變化係用以計算一觸控事件之一位置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一電極係沿一分佈方向排列，且該些第二電極係平行於該分佈方向排列。
12. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中每一該些第一子電極更包含一連接部，連接該第一本體部及該第一延伸部，該第一本體部及該第一延伸部係為矩形，且長邊互相平行。
13. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中相鄰之該些第一子電極之該第一本體部的中心位置係間隔一預設距離，該第一延伸部之長度係大於該預設距離的二分之一且小於該預設距離。
14. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中相鄰之該些第二子電極之該第二本體部的中心位置係間隔一預設距離，該第二延伸部之兩倍長度與該第二本體部之長度的總和係小於該預設距離。
15. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第二本體部係為矩形，該些第二延伸部係沿著該些第二本體部之其中一長邊向外延伸。
16. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一本體部及該些第二本體部係為矩形，且兩矩形的長邊等長。
17. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一電極係具有相同的形狀。
18. 一種單層多點觸控面板之感應電極，包含：複數第一電極，沿一分佈方向排列；以及複數第二電極，平行於該分佈方向排列，包含複數第一子電極及複數第二子電極，該些第一子電極及該些第二子電極交錯排列，該些第一子電極互相連接，且該些第二子電極互相連接；複數第一連接線段，位於該些第二子電極與該些第一電極之間，用來連接該些第一子電極；複數第二連接線段，用來連接該些第二子電極；以及複數單元電極，其上未施加任何電位，位於該些第一子電極與該些第一電極之間；其中每一該些第一子電極之面積小於每一該些第二子電極之面積，該些第一電極與該些第二電極之間的複數互電容變化係用以計算一觸控事件之一位置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之觸控面板之感應電極，其中該些第一子電極及該些第二子電極係為矩形，且兩矩形的長邊等長。