TWI607351B - 觸控面板與其信號偵測方法 - Google Patents

Description

觸控面板與其信號偵測方法

本發明係有關於觸控領域，尤其是一種觸控面板及其偵測方法。

在現今各式消費性電子產品的市場中，個人數位助理(PDA)、行動電話(mobile Phone)、筆記型電腦(notebook)及平板電腦(tablet PC)等可攜式電子產品皆已廣泛的使用觸控面板(touch panel)作為其資料溝通的界面工具，尤其在講求人性化設計的平板電腦需求的帶動下，觸控式面板已經一躍成為關鍵的零組件之一。

習知的一種觸控面板，為互感式單層電極觸控面板，雖然其具有多點觸控的功能，但是由於整個觸控面板上佈滿節點(node)，而每一個節點必須有至少一條導線與發射端電極(Tx)相連，因此互感式單層電極觸控面板的缺點即為整體觸控面板所需的導線數量較多，且由於此類觸控面板為單層結構，因此導線也不可互相交錯，導致觸控面板的所需要的周邊區面積更大，以容納該些導線，進而使觸控面板的顯示區範圍受到限制。

因此，習知技術中互感式單層電極觸控面板，有其難以克服的缺點存在。

有鑒於此，本發明的目的在於，如何在具有多點觸控功能的前提下，可以有效減少導線的使用數量。

本發明提供一種觸控面板，包含有一基板，該基板上定義有複數個節點區域，排列於該基板上，其中每一個節點區域內包含有至少兩發射端 電極，沿著一第一方向排列，以及一接收端電極，沿著一第一方向排列，且位於該兩發射端電極之間。

根據本發明的一實施例，其中排列於第一方向上，同一行的各節點區域所包含的該接收端電極為一連續結構。

根據本發明的一實施例，其中各該發射端電極具有複數個第一分支電極，由各該發射端電極朝向一第二方向向外延伸；各該接收端電極具有複數個第二分支電極，由各該接收端電極朝向一第二方向向外延伸。

根據本發明的一實施例，其中各該第一分支電極與各該第二分支電極呈梳狀排列，且各該第一分支電極與各該第二分支電極不直接接觸。

根據本發明的一實施例，其中位於每一節點區域內，各該第一分支電極的面積大小彼此相異，且各該第二分支電極的面積大小彼此相異。

根據本發明的一實施例，其中位於每一節點區域內，沿著該第一方向的一端至另一端，其中一發射端電極包含的各該第一分支電極的面積由長至短逐漸變化，而另一發射端電極包含的各該第一分支電極的面積由短至長逐漸變化。

根據本發明的一實施例，其中位於每一節點區域內，各該第一分支電極彼此之間的間距不相同，且各該第二分支電極彼此之間的間距不相同。

根據本發明的一實施例，其中排列於第一方向上，同一行的各節點區域，其所包含的各該第一分支電極的數量彼此不同，且其所包含的各該第二分支電極的數量彼此不同。

根據本發明的一實施例，其中排列於第一方向同一行，包含有至少兩個以上的節點區域。

根據本發明的一實施例，其中排列於該基板上的各節點區域，其邊界互相對齊。

根據本發明的一實施例，更包含有複數條導線，分別連接各該發射端電極以及各該接收端電極。

本發明更提供一種觸控面板的偵測方法，包含有以下步驟：首先，提供一觸控面板，該觸控面板包含有一基板，該基板上定義有複數個節點區域，排列於該基板上，其中每一個節點區域內包含有至少兩發射端電極，沿著一第一方向排列，與一接收端電極，沿著一第一方向排列，且位於該兩發射端電極之間，接著觸控該觸控面板，並根據各該節點區域所產生的一電容變化值，決定該觸控點的位置。

根據本發明的一實施例，其中該觸控點的位置位於兩相鄰的節點區域之間，且該觸控點的位置由該兩相鄰的節點區域所產生的電容變化值之大小比例而決定。

根據本發明的一實施例，其中該觸控點的位置位於一節點區域之內，於該節點區域內，該接收端電極分別與該兩發射端電極所產生兩大小不同的電容變化值，而該觸控點的位置由該兩電容變化值之大小比例而決定。

本發明的特徵在於，觸控面板上有多個節點區域整齊排列，且每一節點區域內，配置有兩組發射端電極以及一接收端電極，由於各發射端電 極與接收端電極具有面積、密度、數量不同的分支電極，因此藉由計算兩組發射端電極分別對該接收端電極所產生的電容變化值的比例，可以進一步在一大範圍的節點區域之內，精確地找到觸控點的位置。如此一來，相較習知的互感式單層電極觸控面板，本發明每一節點區域的面積可製作得更大，降低達成感測功能所需節點的數量，進而減少觸控面板的導線使用數量，縮減周邊區的使用面積。

1‧‧‧觸控面板

2‧‧‧觸控面板

10‧‧‧基板

12‧‧‧節點區域

12’‧‧‧節點區域

14‧‧‧導線

20A‧‧‧發射端電極

20B‧‧‧發射端電極

22A‧‧‧第一分支電極

22B‧‧‧第一分支電極

30‧‧‧接收端電極

32‧‧‧第二分支電極

A‧‧‧區域

B‧‧‧區域

C‧‧‧觸控點

D‧‧‧觸控點

E‧‧‧觸控點

第1圖繪示本發明一較佳實施例的觸控面板示意圖。

第2圖繪示第1圖中區域A的局部放大圖。

第3圖繪示本發明一實施例之觸控面板的結構上視圖。

第4圖繪示本發明另一較佳實施例的觸控面板上視圖。

第5圖繪示本發明一節點區域內電極結構的局部放大示意圖。

第6圖繪示第5圖的一電極結構變化形態。

第7圖繪示第5圖的另一電極結構變化形態。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發 明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

為了方便說明，本發明之各圖式僅為示意以更容易了解本發明， 其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。在文中所描述對於圖形中相對元件之上下關係，在本領域之人皆應能理解其係指物件之相對位置而言，因此皆可以翻轉而呈現相同之構件，此皆應同屬本說明書所揭露之範圍，在此容先敘明。

請參考第1~2圖，第1圖繪示本發明一較佳實施例的觸控面板示 意圖，第2圖繪示第1圖中區域A的局部放大圖，如第1圖所示，本發明的觸控面板1包含有一基板10，基板上有複數個節點區域12排列於基板10上，此外，還包括多條導線14，各導線14的一端與節點區域12內的電極結構(第1圖未示)相連，而另一端集中至與外部的一處理器(圖未示)相連。值得注意的是，以本實施例來說，排列於一第一方向(例如為Y軸)上同一行的各節點區域12(例如為第1圖上的節點區域12A與節點區域12B)，其彼此之間直接相連，而位於不同行的感應區塊(例如第1圖上的節點區域12A與節點區域12C)，其以導線14相互隔開，但任一節點區域12，且其邊界與周圍同一行、同一列的其他節點區域12的邊界互相切齊，也就是說，以本實施例來說，任一節點區域12的頂邊與底邊(也就是第1圖上任一節點區域12的上方邊界與下方邊界)，皆分別與同一列上的其他節點區域12的頂邊與底邊切齊：同樣地，任一節點區域12的側邊也與同一行上的其他節點區域12側邊切齊。

請參考第2圖，每一節點區域12內，包含有兩個發射端電極，分 別為發射端電極20A以及發射端電極20B，沿著一第一方向(例如為Y軸)排列，還包含有一接收端電極30，接收端電極30位於發射端電極20A以及發射端電極20B之間，也沿著第一方向(例如為Y軸)排列。另外，本發明中，發射端電極20A、發射端電極20b以及接收端電極30都具有複數個往一第二方向(本實施例中為X軸)向外延伸的分支電極，分別為第一分支電極22A、第一分支電極22B以及第二分支電極32。以本實施例配合第2圖說明，第一分支電極22A由發射端電極20A向右側延伸，第一分支電極22B由發射端電極20B向左側延伸，而第二分支電極32則由接收端電極30的本體向左右兩側延伸。值得注意的是，沿著第一方向的一端到另一端(例如第2圖的上方至下方)，同一節點區域12內，第一分支電極22A的長度由長至短逐漸變化， 而此同時第一分支電極22B的長度則由短至長逐漸變化，而當第一分支電極22A或是第一分支電極22B的長度愈長，則位於接收端電極30上，與第一分支電極22A或是第一分支電極22B位置相對應的第二分支電極32的長度也愈長。

更詳細說明，以第2圖左上的區域B來說明，沿著Y軸的上方至 下方移動，各第一分支電極22A的長度由長至短逐漸變化，各第一分支電極22B的長度由短至長逐漸變化，與此同時，當第一分支電極22A或是第一分支電極22B的長度愈長，則與之位置對應的第二分支電極32的長度也愈長，換句話說，位於接收端電極30左側位置，沿著Y軸的上方至下方移動，第二分支電極32的長度由長至短逐漸變化，與此同時，位於接收端電極30右側位置，第二分支電極32的長度由短至長逐漸變化。值得注意的是，本發明中，並非所有節點區域內的分支電極長度變化都與此區域B相同，但都遵循以下規則：(1)同一節點區域內，沿著第一方向的一端至另一端前進時，第一分支電極22A若是由短至長逐漸變化，則第一分支電極22B必由長至短逐漸變化，反之亦然。(2)當第一分支電極22A或第一分支電極22B的長度愈長，則位於接收端電極30上同側的第二分支電極32的長度也愈長，反之亦然。

此外，值得注意的是，由於本發明的電極為單層結構(single layer structure)，因此各第一分支電極22A、第一分支電極22B與第二分支電極32彼此之間皆不直接接觸，而兩兩之間留有至少一空隙(gap)，較佳者，各第一分支電極22A與第二分支電極32之間呈梳狀排列，而各第一分支電極22B與第二分支電極32之間也呈梳狀排列，以加強發射端電極與接收端電極之間產生的交互電容，在後續步驟碰觸電極上方區域時，其電容變化值也較為明顯。

另外如第1~2圖所示，在任一節點區域12內，發射端電極20A 與發射端電極20B都連接有至少一條導線14，而排列於第一方向(例如Y軸)同一行的各節點區域12則共用一接收端電極30，也就是說，一條完整的接收端電極30通過在同一行上各節點區域12的範圍，僅需要一條導線與該接收端電極30相連。

有關於本發明中發射端電極20A、發射端電極20B、接收端電極 30的材質，可選用透明材質如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鎘錫(cadmium tin oxide,CTO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、氧化銦鋅錫(indium tin zinc oxide,ITZO)、氧化錫(tin oxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、氧化鉿(hafnium oxide,HfO)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide,InGaZnO)、氧化銦鎵鋅鎂(indium gallium zinc magnesium oxide,InGaZnMgO)、氧化銦鎵鎂(indium gallium magnesium oxide,InGaMgO)、氧化銦鎵鋁(indium gallium aluminum oxide,InGaAlO)、奈米碳管(Carbon Nano Tube,CNT)、銀奈米碳管或銅奈米碳管等，或是其他透明導電材質與金屬或非金屬的合成物，至於導線14較佳採用金屬或是上述的透明導電材料，不過以上材料更可依實際需求而有所不同，在此並非為本發明所限制。

第3圖繪示本發明一實施例之觸控面板的結構上視圖，如第3圖 所示，本實施例中，各節點區域12的長度、寬度皆相等，且各節點區域12內包含的第一分支電極22A、第一分支電極22B、第二分支電極32數量也相同。然而本發明不限於此，下文將針對本發明之觸控面板不同實施態樣進行說明，且為簡化說明，以下說明主要針對各實施例不同之處進行詳述，而不再對相同之處作重覆贅述。此外，本發明之各實施例中相同之元件係以相同之標號進行標示，以利於各實施例間互相對照。

第4圖繪示本發明另一較佳實施例的觸控面板上視圖，如第4圖 所示，觸控面板2包含有一基板10，基板10上排列有多個節點區域12’，與本發明第1圖所示的觸控面板1不同之處在於，本實施例中各節點區域12’的大小並不限於彼此相同，也就是說，各節點區域12’的面積大小可能依照實際需求而有所調整，因此，各個節點區域12’內所包含的第一分支電極(圖未示)與第二分支電極(圖未示)的數量也可能依照實際需求而改變，不同的節點區域12’，內部所所包含的第一分支電極22A與第二分支電極數量22B數量可能相同或不同。

另外，各節點區域12’內部的發射端電極20A與接收端電極20B 的形狀、大小、排列疏密度也可以依照實際需求而調整，請參考第5~7圖，第5圖繪示本發明其中一節點區域內的電極結構，第6~7圖分別繪示本發明一節點區域內的電極結構兩種不同實施態樣，如第5圖所示，一節點區域12’內包含有一發射端電極20A、一發射端電極20B與一接收端電極30，以及多個第一分支電極22A、多個第一分支電極22B與多個第二分支電極32，其結構大致與第2圖的區域B所繪示相同，在此不再贅述。而第6圖則是第5圖的一變化形態，主要的不同點在於每個第一分支電極22A、第一分支電極22B與第二分支電極32的寬度變寬，各分支電極的寬度增加，有助於降低製程難度，並提高良率，適用於對觸控精準度需求較低的產品，當然，本發明不限於此，各分支電極的寬度可以依照實際需求調整，自由地將之變寬或是變窄，也屬於本發明的涵蓋範圍內。

再請參考第7圖，第7圖則是第5圖的另一變化形態，與第5圖 主要的不同點在於各個分支電極彼此之間排列的疏密度並非固定，而可以自由調整，以第7圖為例，分支電極的長度較長的區域，其分支電極排列得較 為緊密，而相反地，分支電極的長度較短的區域，其分支電極排列得較為鬆散，當然，本發明並不限於第7圖的排列方式，各分支電極的排列方式可以依照實際需求而調整。

上述第4~7圖各實施例的所揭露的變化形態，可以相互任意組 合，舉例來說，本發明第4圖中的觸控面板之不同節點區域12’內，可以包含有大小、寬度、排列疏密度不同的分支電極，也屬於本發明所涵蓋的範圍內。

接著說明本發明的觸控面板的觸控點偵測方法，首先，提供一觸 控面板，該觸控面板的結構與上述實施例相同，在此不再贅述。接著觸碰該觸控面板，以第2圖所示的局部觸控面板為例，當觸控點的範圍位於一節點區域內12時(例如第2圖所示的C點，表示為觸控點的範圍)，由觸控點所產生的電容變化值，可立即被通過該節點區域12內的接收端電極30所感應，因此，以本實施例來說，觸控點的X座標即可由接收端電極30所決定。至於觸控點的Y軸座標，則以下列公式計算得來：

其中：Y=觸控點的Y軸座標。

y1=該節點區域內代表的第一端點Y軸座標。

y2=該節點區域內代表的另一端點Y軸座標。

△C_1=該節點區域內代表的第一端點及接收端電極之間的電容變化值。

△C_2=該節點區域內代表的另一端點及接收端電極之間所的電容變化值。

α、β=權重參數

更詳細說明，接收端電極30與左右兩側的發射端電極20A、20B 分別產生不同大小的電容變化值△C_1、△C_2，而左右兩側的發射端電極20A、20B其上下端點座標分別為y1、y2，值得注意的是，此處的端點座標，是以該發射端電極具有最長分支電極的y軸座標計算，也就是以第2圖的區域B所在節點區域12內，y1即為左側發射端電極20A的最上端Y軸座標，而y2即為右側發射端電極20B的最下端Y軸座標，可理解的是，此處的y1、y2座標為依據第2圖所示的電極圖案而得，當電極圖案不同時，y1、y2座標的座標也將隨之調整。至於α、β則為校正參數，根據兩側電極的形狀、寬度、排列疏密等各種條件進行調整。根據以上公式所算出，接收端電極30與左右兩側的發射端電極20A、20B分別產生不同大小的電容變化值△C_1、△C_2進行比例分配，因而計算得到Y軸座標。值得注意的是，計算出的Y軸座標將會朝向電容變化值較大的該端座標靠攏，舉例來說，由於區域B所在節點區域12內，左側的發射端電極20A愈往上方具有愈長的分支電極，因此所產生的電容變化值就會愈大，當△C_1數值愈大，則代表左側的發射端電極20A與接收端電極30所產生的電容變化值較大，因此所計算得觸控點位置，會位於節點區域12的較上方位置，反之亦然，當△C_2數值愈大，則計算得觸控點位置，會位於節點區域12的較下方位置，根據上述公式的計算，可以於單一節點區域12的範圍內，再次將觸控點的位置精確細分，因此單一節點區域12可具有的面積較大，如此可減少整體觸控面板上的節點區域數量。

當觸控點的位置位於Y軸上兩個不同節點區域的交界處時(例如 第2圖所示的D點，表示為觸控點的範圍)，則由於上下兩個節點區域內都會產生一定大小的電容變化值，因此由以下公式計算：

其中：Y=觸控點的Y軸座標。

y1=其中一節點代表的Y軸座標。

y3=另一節點代表的Y軸座標。

△C_1=其中一節點區域的發射端電極及接收端電極之間的電容變化值。

△C_3=另一節點區域的發射端電極及接收端電極之間所的電容變化值。

α、β=權重參數

經由上述公式計算，可以將上、下兩不同節點區域所分別產生的

電容變化值進行比例分配，進而精確計算出觸控點的Y軸座標。其計算的原理類似上段落所述，在此不再重複贅述。

至於觸控點的位置，若位於X軸上兩個不同節點區域的交界處時(例如第2圖所示的E點，表示為觸控點的範圍)，則左右兩個相鄰節點區域內都會產生一定大小的電容變化值，因此由以下公式計算：

其中：X=觸控點的X軸座標。

x1=其中一節點代表的X軸座標。

x2=另一節點代表的X軸座標。

△C_1=其中一節點區域的發射端電極及接收電極之間的電容變化值。

△C_2=另一節點區域的發射端電極及接收電極之間的電容變化值。

α、β=權重參數

經由上述公式計算，可以將左、右兩不同節點區域所分別產生的

電容變化值進行比例分配，進而精確計算出觸控點的X軸座標。其計算的原理類似上段落所述，在此不再重複贅述。

本發明的特徵在於，觸控面板上有多個節點區域整齊排列，且每一節點區域內，配置有兩組發射端電極以及一接收端電極，由於各發射端電極與接收端電極具有面積、密度、數量不同的分支電極，因此藉由計算兩組發射端電極分別對該接收端電極所產生的電容變化值的比例，可以進一步在一大範圍的節點區域之內，精確地找到觸控點的位置。如此一來，相較習知的互感式單層電極觸控面板，本發明每一節點區域的面積可製作得更大，進而減少觸控面板的導線使用數量，縮減周邊區的使用面積。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧基板

12‧‧‧節點區域

14‧‧‧導線

20A‧‧‧發射端電極

20B‧‧‧發射端電極

30‧‧‧接收端電極

Claims (12)

1. 一種觸控面板，包含有：一基板，該基板上定義有複數個節點區域，排列於該基板上，其中每一個節點區域內包含有：至少兩發射端電極，沿著一第一方向排列；以及一接收端電極，沿著該第一方向排列，且位於該兩發射端電極之間；其中各該發射端電極具有複數個第一分支電極，由各該發射端電極朝向一第二方向向外延伸；各該接收端電極具有複數個第二分支電極，由各該接收端電極朝向一第二方向向外延伸，各該第一分支電極的面積大小彼此相異，且各該第二分支電極的面積大小彼此相異。
2. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中每一接收端電極通過所有排列於第一方向上，同一行的各節點區域。
3. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中各該第一分支電極與各該第二分支電極呈梳狀排列，且各該第一分支電極與各該第二分支電極不直接接觸。
4. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中位於每一節點區域內，沿著該第一方向的一端至另一端，其中一發射端電極包含的各該第一分支電極的面積由長至短逐漸變化，而另一發射端電極包含的各該第一分支電極的面積由短至長逐漸變化。
5. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中位於每一節點區域內，各該第一分支電極彼此之間的間距不相同，且各該第二分支電極彼此之間的間距不相同。
6. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中排列於第一方向上，同一行的各節點區域，其所包含的各該第一分支電極的數量彼此不同，且其所包含的各該第二分支電極的數量彼此不同。
7. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中排列於第一方向同一行，包含有至少兩個以上的節點區域。
8. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中排列於該基板上的各節點區域，其邊界互相對齊。
9. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，更包含有複數條導線，分別連接各該發射端電極以及各該接收端電極。
10. 一種觸控面板的偵測方法，包含有以下步驟：提供一觸控面板，該觸控面板包含有一基板，該基板上定義有複數個節點區域，排列於該基板上，其中每一個節點區域內包含有：至少兩發射端電極，沿著一第一方向排列；一接收端電極，沿著一第一方向排列，且位於該兩發射端電極之間，其中各該發射端電極具有複數個第一分支電極，由各該發射端電極朝向一第二方向向外延伸；各該接收端電極具有複數個第二分支電極，由各該接收端電極朝向一第二方向向外延伸，各該第一分支電極的面積大小彼此相異，且各該第二分支電極的面積大小彼此相異；以及觸控該觸控面板，根據各該節點區域所產生的一電容變化值，決定該觸控點的位置。
11. 如申請專利範圍第10項之觸控面板的偵測方法，其中該觸控點的位置位 於兩相鄰的節點區域之間，且該觸控點的位置由該兩相鄰的節點區域所產生的電容變化值之大小比例而決定。
12. 如申請專利範圍第10項之觸控面板的偵測方法，其中該觸控點的位置位於一節點區域之內，於該節點區域內，該接收端電極分別與該兩發射端電極所產生兩大小不同的電容變化值，而該觸控點的位置由該兩電容變化值之大小比例而決定。