TWI806118B - 觸控感測裝置及觸控面板 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種觸控感測裝置及觸控面板，包含：一第一導電圖案，設置於該裝置之一第一側邊，且該第一導電圖案的頂端在一第一方向延伸，該第一導電圖案在相異於該第一方向的一第二方向上排列；一第二導電圖案，設置於該裝置之一第二側邊，該第二導電圖案的頂端在相異於該第一方向上延伸後轉折，該第二導電圖案再朝向相異於該第二方向延伸，且該第二導電圖案在相異於該第一方向的該第二方向上排列；以及一虛擬導電圖案，設置於該第一導電圖案與該第二導電圖案之相鄰處，且該虛擬導電圖案於該第二方向上排列。

Description

觸控感測裝置及觸控面板

本發明關於一種觸控面板的觸控感測裝置，尤指一種作為一個單獨或獨立層的觸控感測裝置。

現有觸碰面板的線路佈局結構中，每一感測元件透過訊號傳輸線連接至軟性印刷電路板，由於感測元件數量多時，其訊號傳輸線的數目亦隨著增加，相對應地，線路佈局過於複雜容易造成觸控面板的良率下降。

一般觸控面板的多為4-PEP的製程，如使用ITO Bridge的產品，則會多一道黃光製程，變成5-PEP的流程。同前所述，除了垂直走向的線路不會與水平走向的在同一製程或同一層之外，其仍需要OC1 PROCESS之後的製程才能完成，故至少需要4-5道製程。

除此之外，將感測元件作為一個單獨或獨立的層，覆蓋到疊層式層壓顯示面板中的顯示屏之上。採用這種設計方法時，玻璃蓋板(Cover Glass，簡稱CG)必須覆蓋在觸控感測器上，故會提高顯示面板的厚度。

本發明的目的在於提供一種觸控面板的觸控感測裝置，可不具備有玻璃蓋板。

本發明的目的在於提供一種觸控面板的觸控感測裝置，減少無效的導電圖案的面積。

本發明的目的在於提供一種觸控面板的觸控感測裝置，以減少觸控感測電極(Rx)與觸控驅動電極(Tx)的寄生電容。

本發明為一種觸控感測裝置，包含：一第一導電圖案，設置於該裝置之一第一側邊，且該第一導電圖案的頂端在一第一方向延伸，該第一導電圖案在相異於該第一方向的一第二方向上排列；一第二導電圖案，設置於該裝置之一第二側邊，該第二導電圖案的頂端在相異於該第一方向上延伸後轉折，該第二導電圖案朝向相異於該第二方向延伸，且該第二導電圖案在相異於該第一方向的該第二方向上排列；；以及一虛擬導電圖案，設置於該第一導電圖案與該第二導電圖案之相鄰處，且該虛擬導電圖案於該第二方向上排列。

請參考圖1，圖1顯示本發明觸控面板的觸控感測裝置一實施例之示意圖，觸控感測裝置100中均包含第一導電圖案10、第二導電圖案20、以及虛擬導電圖案30。

請注意，本實施例的第一導電圖案10為觸控感測電極(Rx)，第二導電圖案20為觸控驅動電極(Tx)，且虛擬導電圖案30為一無效的電極圖案(dummy pattern)。為求簡潔，圖1僅繪示觸控感測裝置100中一個陣列單元，圖1僅繪出三組第一導電圖案10、三組第二導電圖案20、以及三組虛擬導電圖案30，但本發明不應以此為限，觸控感測裝置100可有複數個第一導電圖案10、第一導電圖案20、以及虛擬導電圖案30。

第一導電圖案10設置於觸控感測裝置100之一第一側邊S1，且第一導電圖案10的頂端T1或自由端在一第一方向D1延伸，第一導電圖案10在相異於第一方向D1的一第二方向D2上排列；在本實施例中，第一導電圖案10在垂直於第一方向D1的第二方向D2上排列。

須注意者，本實施例除了觸控感測裝置100底部之第一導電圖案10之外，每一個第一導電圖案10之頂端T1再轉折朝第二方向D2延伸，且第一導電圖案10設置於觸控感測裝置100之第一側邊S1並連結成平行於第二方向D2。觸控感測裝置100底部之第一導電圖案10之頂端T1a的延伸終止處係對齊第一導電圖案10之頂端T1之連線軸。

第二導電圖案20設置於觸控感測裝置100之第二側邊S2，第二導電圖案20的頂端T2或自由端在相異於第一方向D1上延伸後轉折朝相異於第二方向D2延伸，第二導電圖案在相異於第一方向D1的第二方向D2上排列；在本實施例中，第二導電圖案20的頂端T2或自由端在相反於第一方向D1上延伸後轉折朝相反於第二方向D2延伸，第二導電圖案在相異於第一方向D1的第二方向D2上排列，且第一側邊S1相異於第二側邊S2，第一側邊S1平行於第二側邊S2。

又，在觸控感測裝置100頂部之第二導電圖案20的頂端T2最終再轉折朝向第一方向D1延伸，且每一個第二導電圖案20設置於路連結裝置100之第二側邊S2並連結成平行於第二方向D2；除了觸控感測裝置100頂部之第二導電圖案20外，其餘第二導電圖案20的頂端T2靠近第一側邊S1，而觸控感測裝置100頂部之第二導電圖案20之頂端T2a則靠近第二側邊S2。

請注意，第一導電圖案10的頂端T1與第二導電圖案20具有一第一預設距離；第二導電圖案20的頂端T2與第一導電圖案10具有一第二預設距離。

虛擬導電圖案30，設置於第一導電圖案10與第二導電圖案20之相鄰處，且虛擬導電圖案30於第二方向D2上排列。虛擬導電圖案30於本實施例中具有兩種形式，其一為長條30a的虛擬導電圖案30沿著第一導電圖案10與第二導電圖案20之相鄰處設置，即長條30a設置於第一預設距離與第二預設距離、及第一導電圖案10的頂端T1與第二導電圖案20相鄰處；另一是一複數個多邊形區域30b，多邊形區域30b自第一導電圖案10的頂端T1與第二導電圖案20的頂端T2相鄰處向相反於第一方向D1延伸並終止於第二導電圖案20之一凹口內(圖1由上方俯視)。多個多邊形區域30b於一實施例中組合成N×M個虛擬導電圖案30。在一實例中，每一個多邊形區域30b為一八邊形區塊。

於一實施例中，虛擬導電圖案30可視為填充於第一導電圖案10與第二導電圖案20內側之空白區域中，即除了第一導電圖案10與第二導電圖案20所在的區域是設置虛擬導電圖案30，換言之，虛擬導電圖案30填滿第一導電圖案10與第二導電圖案20之相鄰處。

承上所述，觸控感測裝置100頂部之第二導電圖案20為一U字形，其餘第二導電圖案20為一L形，且該L形短邊鄰近第一側邊S1、且該L形短邊平行於第二方向D2、長邊平行於第二方向D1。

在另一實施例中，從上方俯視觸控感測裝置100，第一導電圖案10圍置出複數個具有多邊形的長條形區域，每一個長條形區域右下方邊緣具有一缺口G，缺口G提供第二導電圖案20之頂端T2或T2a延伸通過。

第一導電圖案10設置於觸控感測裝置100之第一側邊S1，且每一個長條形區域的左側邊連結成平行於第二方向D2；第二導電圖案20設置於觸控感測裝置100之第二側邊S2，且連結並平行於第二方向D2，每一個第二導電圖20的頂端T2位於對應的第一導電圖案10的長條形區域內。

第一導電圖案10設置於觸控感測裝置100之第一側邊S1並具有一第一共用電極E1，第一共用電極E1為長條形並平行於第二方向；第二導電圖案20設置於觸控感測裝置100之第二側邊S2並具有一第二共用電極E2，且第二共用電極E2為長條形並平行於第二方向D2，每一個第二導電圖的頂端T2與T2a位於對應的長條形區域內。

圖1顯示陣列之每一行第一導電圖案10可視為一個感測電極及相鄰於感測電極Rx並放置數個驅動電極Tx。陣列之每一行均包含感測電極Rx，其中對應數個驅動電極Tx相鄰於感測電極Rx放置。將每一驅動電極Rx耦合至觸控控制器之軌跡經繞線以穿過平行於該陣列之行與行間之通道。每一行感測電極Rx電容性地耦合至彼行之一或多個相接驅動電極Tx，且一間隙分離驅動電極Tx與感測電極Rx。

請注意，本實施例觸控感測裝置100可以適用不具玻璃蓋板 (Cover Glass，簡稱CG)的觸控面板，即在觸控面板疊構當中可以減少視窗外蓋的厚度。

請參考圖2，於一實施例中，第一導電圖案10自第一側邊S1突出形成至少一個L形之第一電極齒a1與至少一個直線型的第二電極齒a2；第二導電圖案20自該第二側邊S2突出形成至少一個U字形之一第三電極齒a3與至少一個L形之第四電極齒a4；其中，N×M個虛擬導電圖案30被設置於第一電極齒a1的頂端T1與第三電極齒a3的頂端T2a之間、或第一電極齒a1的頂端T1與第四電極齒a4的頂端T2之間，且虛擬導電圖案30於第一方向D1延伸；以及相鄰的第一電極齒a1之間設置第三電極齒a3或第四電極齒a4，第一電極齒a1與第二電極齒a2之間設置第四電極齒a4。

在一實施例中，N×M個虛擬導電圖案30的周圍至少有兩側被第一導電圖案10所環繞，N×M個虛擬導電圖案30的周圍至少有兩側被第二導電圖案20所環繞。

請參考圖2，圖2顯示第一導電圖案10各部位之寬度wrx1~wrx3，其中寬度wrx1為0.25~0.255mm、寬度wrx2為0.165~0.17mm、寬度wrx3為0.184~0.185mm；第二導電圖案20寬度wtx1~wtx3，其中寬度wtx1為0.25~0.255mm、寬度wtx2為0.165~0.17mm、寬度wtx3為0.245~0.25mm；虛擬導電圖案30之長條30a的寬度wdmy為0.12~0.13mm。在一實施例中，相鄰第一導電圖案10的距離為2~3mm。

本實施例提供單層的觸控感測裝置100，驅動電極及感測電極自主要電極線突出並且藉此形成一L狀設計之電極齒。驅動電極及感測電極的電極齒交叉排列，並於其中放置N×M個虛擬電極，使驅動電極及感測電極與虛設電極保持一特定比例，做為減少驅動電極與感測電極之互電容，改善其觸控敏感度。

在實施例中，每一感測電極之電極齒相鄰於對應的驅動電極之一或多個電極齒，藉此形成間隙分離之電容性耦合。L狀電極齒成指狀交叉排列，以增加一或多個驅動電極與對應感測電極之間的電容性耦合之數目。感測電極與相對應驅動電極之間的電容性耦合，由間隙及電極齒之邊緣尺寸判定。

如驅動電極與感測電極之間的間隙及其對應之L型電極齒分為水平間隙及垂直間隙其間隙均勻分布。在另一實施例中，如感測器邊緣之電極與其間隙可為不均勻分布。

圖2感測電極及其相對之驅動電極L型電極齒間，以比例設置N×M個虛擬電極，此虛擬電極位於感測電極與驅動電極之外的區域且與感測電極與驅動電極之間具有一固定間隔其為一比例於感測電極與驅動電極之面積。

請注意，長條30a寬度小於第一導電圖案10和第二導電圖案20的寬度。又，第一導電圖案10和第二導電圖案20從上方俯視(即圖1視角)是沿著第二方向D2上依序水平交錯排列，且虛擬導電圖案30面積為第一導電圖案10與第二導電圖案20之面積總和的46~50%。

在另一實施例中，感測電極分為3種寬度介於100至400微米(μm)之間，驅動電極亦分為3種寬度介於100至400微米(μm)之間。

請參考圖3，圖3顯示本發明觸控面板於一實施例之示意圖，觸控面板200係使用前述之觸控感測裝置100，且觸控面板200包含：觸控感測裝置100、第一感測元件x、複數個第二感測元件y、一電路板103、電路連結線 (圖未示)。其中，電路板103係可由一軟性印刷電路板(PCB)所實現。

請注意，觸控感測裝置100的特徵同前所述，為求簡潔在此不另行贅述。

第一感測元件x用以進行一第一軸之感測第二感測元件y用以進行第二軸之感測，且第一感測元件x與第二感測元件y以陣列方式排列；電路板103耦接第一感測元件x與第二感測元件y；觸控感測裝置100，設置於第一感測元件x、第二感測元件y、以及電路板103之間，觸控感測裝置100係用以決定第二感測元件y之耦接，且第一共用電極E1或第一導電圖案10之間的耦接係透過電路連結線決定，即第一共用電極E1或第一導電圖案10之間的耦接以決定第二感測元件y之耦接。

。在本實施例中，第一感測元件x係用以感測X軸，第二感測元件y係用以感測Y軸。在此請注意，第二感測元件y連接至觸控感測裝置100之線路，其線路透過觸控感測裝置100重新進行線路佈局，故電路連接晶片104中之耦接方式與原第二感測元件y之線路具有差異。

為了簡化說明，在本實施例中，每一組感測元件分別具有一個第一感測元件x與複數個第二感測元件y(0)~y(j-1)，意即圖2係繪示第一感測元件x(0)~x(3)，且每一個第一感測元件x(0)~x(3)係搭配第二感測元件y(0)~y(j-1)，且感測元件y(0)~y(j-1)沿Y軸排列。

一實施例中，每一連結線係用以電性連結具有相同第二軸座標位置之第二感測元件y。意即在本實施例中，每一個第二感測元件y(0)係為耦接，每一個第二感測元件y(1)係為耦接，每一個第二感測元件y(2)係為耦接，每一個第二感測元件y(j-1)係為耦接。

當相同第二軸座標位置之第二感測元件y(0)~y(j-1)連結後，第二感測元件y(0)~y(j-1)所輸出之訊號係分別由對應的同一條訊號傳輸線t(0)~t(j-1)傳輸至電路板103，意即同為第二感測元件y(0)所傳輸之訊號係透過訊號傳輸線t(0)傳輸至電路板103，其餘原理相同不再另行贅述。其中，j為訊號傳輸線之數目。

而在觸控面板200中每一個第一感測元件x(0)~x(3)係電性連接至觸控感測裝置100，再分別由對應的訊號傳輸線r(0)~r(3)傳輸訊號至電路板103。如此一來，透過本發明電路連接晶片104，使第二感測元件y(0)~y(j-1)能在觸控感測裝置100中重新進行線路佈局，以減少訊號傳輸線t(0)~t(j-1)之數量，以降低觸控面板200不可見區域。

第一導電圖案10為觸控感測電極(Rx)與第二導電圖案20為觸控驅動電極(Tx)為陣列形式，可形成一或多個電容性節點之互電容觸控感測器。互電容觸控感測器為單層組態。在此單層組態中，第一導電圖案10與第二導電圖案20分別以安置於觸控感測裝置100其中一個陣列之兩側；在此組態中，跨越電極之間的空間或介電質彼此電容性耦合之一對驅動與感測電極可視為一電容性節點。 在用於一自電容實施方案之單層組態中，陣列中導電電極每一者可形成一電容性節點，且當物件碰觸或靠近至電極時，可在彼電容性節點處發生自電容改變，而觸控控制器(圖未示)可量測此電容改變量作為一觸控感測點。

在實施例中，觸控感測裝置100實施一個電容性形式之觸控感測。在一互電容實施方案中，觸控感測裝置100包含形成一個電容性節點陣列包含驅動與感測電極陣列(即第一導電圖案10與第二導電圖案20)。其中，一對驅動與感測電極可視為一電容性節點，電容性節點之驅動與感測電極彼此靠近，但彼此不進行電接觸，而是驅動與感測電極跨越其間隙而彼此產生的電容性耦合藉由控制器之脈衝或交流電壓在感測電極上感應電荷，所感應之電荷量易受外部影響(如一物件碰觸或接近)。

當物件碰觸或靠近至電容性節點時，在該電容性節點處發生電容改變，且第一感測元件x與第二感測元件y量測該電容改變；藉由量測整個陣列中之電容改變，第一感測元件x與第二感測元件y在觸控感測裝置100之觸敏區域內判定碰觸或接近之位置。在一實施例中，第一感測元件x與第二感測元件y係耦接至第一導電圖案10，訊號傳輸線t(0)~t(j-1)耦接至第二導電圖案20，以傳輸訊號至電路板103。

請參考圖4，圖4顯示觸控感測裝置100與電路板103之間的耦接於一實施例之局部示意圖；在本實施例中，訊號傳輸線t(0)~t(21) 耦接至第二導電圖案20，訊號傳輸線r(0)~r(1)耦接至第一導電圖案10，其中GND表示接地。

綜上所述，本發明的觸控感測裝置，因導電圖案的改善，故可增加虛擬導電圖案的面積與減少觸控感測電極(Rx)的面積，來減少觸控驅動電極(Tx)與觸控感測電極(Rx)所產生的寄生電容，避免所感應之電荷量因寄生電容發生電容改變，使第一感測元件x與第二感測元件y感測錯誤的訊號。

100:觸控感測裝置 10、20:導電圖案 30:虛擬導電圖案 D1、D2:方向 S1、S2:側邊 T1、T1a、T2、T2a:頂端 30a:長條 30b:多邊形區域 E1、E2:共用電極 200:觸控面板 x、y:感測元件 103:電路板 X、Y:軸 t、r:傳輸線 wrx1~wrx3、wtx1~wtx3、wdmy:寬度 GND:接地

［圖1］顯示本發明觸控面板的觸控感測裝置一實施例之示意圖。 ［圖2］顯示導電圖案各部位之寬度。 ［圖3］顯示本發明觸控面板於一實施例之示意圖。 ［圖4］顯示觸控感測裝置與電路板之間的耦接於一實施例之局部示意圖。

100:觸控感測裝置

10、20:導電圖案

30:虛擬導電圖案

D1、D2:方向

S1、S2:側邊

T1、T2、T2a:頂端

30a:長條

30b:多邊形區域

E1、E2:共用電極

G:缺口

a1~a4:電極齒

Claims (14)

1. 一種觸控感測裝置，包含：一第一導電圖案，設置於該裝置之一第一側邊，且該第一導電圖案的頂端自該第一側邊在一第一方向延伸，該第一導電圖案在相異於該第一方向的一第二方向上排列；一第二導電圖案，設置於該裝置之一第二側邊，該第二導電圖案的頂端自該第二側邊在相異於該第一方向上延伸後轉折，該第二導電圖案再朝向相異於該第二方向延伸，且該第二導電圖案在相異於該第一方向的該第二方向上排列；以及一虛擬導電圖案，設置於該第一導電圖案與該第二導電圖案之相鄰處，且該虛擬導電圖案於該第二方向上排列；其中，除了該裝置頂部之該第二導電圖案外，其餘該第二導電圖案的頂端靠近該第一側邊。
2. 如請求項1所述之裝置，其中，除了該裝置底部之該第一導電圖案之外，每一個該第一導電圖案之頂端轉折成該第二方向延伸，且該第一導電圖案設置於該裝置之該第一側邊並連結成平行於該第二方向。
3. 如請求項2所述之裝置，其中，該裝置頂部之該第二導電圖案的頂端最終再轉折至該第一方向延伸，且每一個該第二導電圖案設置於該裝置之該第二側邊並連結成平行於該第二方向。
4. 如請求項3所述之裝置，其中，該第一導電圖案的頂端與該第二導電圖案具有一第一預設距離；該第二導電圖案的頂端與 該第一導電圖案具有一第二預設距離；以及該虛擬導電圖案成一長條設置於該第一預設距離、該第二預設距離之中、及該第一導電圖案的頂端與該第二導電圖案相鄰處；該虛擬導電圖案又具有一長條形區域，該長條形區域自該第一導電圖案的頂端與該第二導電圖案的頂端相鄰處向相反於該第一方向延伸並終止於該第二導電圖案。
5. 如請求項4所述之裝置，其中，該虛擬導電圖案填充於該第一導電圖案與該第二導電圖案內側之空白區域；以及該第一導電圖案和該第二導電圖案從上方俯視是沿著該第二方向上依序水平交錯排列。
6. 如請求項5所述之裝置，其中，該虛擬導電圖案面積為該第一導電圖案與該第二導電圖案之面積總和的46~50%。
7. 如請求項1所述之裝置，其中，該裝置頂部之該第二導電圖案為一U字形，其餘該第二導電圖案為一L形。
8. 如請求項7所述之裝置，其中，該第一導電圖案從上方俯視是圍置出複數個長條形區域，每一個長條形區域右下方邊緣具有一缺口，該缺口提供該第二導電圖案之頂端延伸通過。
9. 如請求項8所述之裝置，其中，該第一導電圖案設置於該裝置之該第一側邊並具有一第一共用電極，該第一共用電極平行於該第二方向；該第二導電圖案設置於該裝置之該第二側邊並具有一第二共用電極，且該第二共用電極平行於該第二方向，每一個該第二導電圖的頂端位於對應的該些長條形區域內。
10. 如請求項1至9項所述之裝置，其中，該第一導電圖案、該第二導電圖案、以及該虛擬導電圖案設置於同一層中。
11. 如請求項1所述之裝置，其中，該第一導電圖案自該第一側邊突出形成至少一個L形之一第一電極齒與至少一個直線型的一第二電極齒；以及該第二導電圖案自該第二側邊突出形成至少一個U字形之一第三電極齒與至少一個L形之一第四電極齒；其中，N×M個虛擬導電圖案被設置於該第一電極齒的頂端與該第三電極齒的頂端之間、或該第一電極齒的頂端與該第四電極齒的頂端之間，且該些虛擬導電圖案於該第一方向延伸；以及相鄰的第一電極齒之間設置該第三電極齒或該第四電極齒，該第一電極齒與該第二電極齒之間設置該第四電極齒。
12. 一種觸控面板，包含：一觸控感測裝置，內部具有一第一導電圖案、一第二導電圖案、以及一虛擬導電圖案；該第一導電圖案，設置於該裝置之一第一側邊，且該第一導電圖案的頂端自該第一側邊在一第一方向延伸，該第一導電圖案在相異於該第一方向的一第二方向上排列；該第二導電圖案設置於該裝置之一第二側邊，該第二導電圖案的頂端自該第二側邊在相異於該第一方向上延伸後轉折朝相異於該第二方向延伸，該第二導電圖案在相異於該第一方向的該第二方向上排列；該虛擬導電圖案設置於該第一導電圖案與該第二導電圖案之相鄰處，且該虛擬導電圖案於該第二方向上排列；一第一感測元件，用以進行一第一軸之感測； 一第二感測元件，用以進行一第二軸之感測；一電路連結線，用來使該第二感測元件之電性連結相對應之該些第二感測元件與該第一導電圖案；以及一電路板，耦接該第一感測元件與該些第二感測元件；其中，該第一感測元件與該第二感測元件耦接至該第一導電圖案，且複數個訊號傳輸線耦接至該第二導電圖案，以傳輸訊號至該電路板；其中，該第二導電圖案的頂端鄰近該第一側邊。
13. 如請求項第12項所述之面板，其中，除了該裝置底部之該第一導電圖案之外，每一個該第一導電圖案之頂端轉折成該第二方向延伸，且該第一導電圖案設置於該裝置之該第一側邊並連結成平行於該第二方向。
14. 如請求項第13項所述之面板，其中，該裝置頂部之該第二導電圖案的頂端最終再轉折至該第一方向延伸，且每一個該第二導電圖案設置於該裝置之該第二側邊並連結成平行於該第二方向。

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