TWM460335U - 感測電極結構及其應用之觸控面板 - Google Patents

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TWM460335U
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sensing electrode
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conductive
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Chun-Chi Lin
Sean Hsi Yuan Wu
Chien-Min Lai
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Tpk Touch Solutions Inc
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Description

感測電極結構及其應用之觸控面板
本創作有關於一種感測電極結構及其應用之觸控面板，且特別是一種具有能夠增加電容值的感測電極結構及其應用之觸控面板。
隨著半導體與電路設計技術的進步，目前觸控裝置大量地被應用於手持裝置或其他電子裝置中，其中觸控裝置包括觸控面板與控制器。舉例來說，一般的智慧型手機都具有觸控面板，而觸控面板中具有感測電極陣列，其中感測電極陣列具有多條掃描線與驅動線。控制器可以將驅動信號傳送給感測電極陣列的驅動線，並且接收掃描線上的感測信號，以判讀使用者於觸控面板上的觸碰區域。
請參照圖1，圖1是傳統觸控面板的感測電極結構的俯視圖。觸控面板包含基板以及形成於基板同一表面上的感測電極結構。其中，感測電極結構具有多個第一軸向電極11與多個第二軸向電極12，其中多個第一軸向電極11與多個第二軸向電極12可以形成感測電極陣列，以用來感測觸碰區域。
於圖1中，第一軸向電極11為X軸向電極，且第二軸向電極12為Y軸向電極。每一第一軸向電極11具有多個菱形導電圖形111，其中每一個菱形導電圖形111與相鄰的菱形導電圖形111透過第一導電元件112電性連接。每一第二軸向電極12具有多個菱形導電圖形121，其中每一個菱形導電圖形121與相鄰的菱形導電圖形121透過第二導 電元件122而電性連接。此外，感測電極結構進一步包含多個絕緣隔點(未繪於圖1)，分別設置在第二導電元件122與對應的第一導電元件112之間，以使第一軸向電極11與第二軸向電極12彼此電性絕緣。
菱形導電圖形111與121之間相鄰邊的長度會影響耦合電容的電容值大小，長度越長，電容值越大。如果第一軸向電極11與第二軸向電極12之間生成的耦合電容的電容值不夠大時，感測電極陣列的感測均勻度將會較不理想，進而影響到觸控面板的劃線線性度。
請參照圖2A與圖2B，分別是使用5與6釐米的銅柱體於傳統觸控面板上的劃線線性度的示意圖。於圖2A與圖2B中，使用者是以10公尺每秒的速度由左上往右下劃線與由右上往左下劃線，感測電路判讀觸控面板上的劃線軌跡為21~24。由圖2A與圖2B可以得知，使用菱形導電圖形111與121的觸控面板的劃線線性度並不理想。
為了提高觸控面板的劃線線性度與提升信號變化量，有必要在觸控面板的感測電極結構中導入一種新的導電圖形。
本創作透過觸控面板的感測電極結構中的導電圖形之改良，以增加導電圖形彼此之間耦合產生的電容容值，使得觸控面板的劃線線性度提高。
本創作實施例提供一種感測電極結構，所述感測電極結構包括多個第一軸向電極與多個第二軸向電極。所述多個第二軸向電極與所述多個第一軸向電極形成於基板的同 一側，並且與所述多個第一軸向電極彼此電性絕緣。每一所述第一軸向電極具有柵狀結構的多個第一導電圖形，並且所述柵狀結構的多個第一導電圖形彼此電性連接。每一所述第二軸向電極包含柵狀結構的多個第二導電圖形，所述柵狀結構的多個第二導電圖形彼此電性連接。
本創作實施例還提供一種觸控面板，所述觸控面板包括基板與上述感測電極結構。
綜上所述，本創作實施例提供一種觸控面板的感測電極結構，此感測電極結構中的導電圖形可以藉由增加耦合電容的電容值來提升感測均勻度，使得觸控面板的劃線線性度提高，並且當觸控面板於多點觸碰的情況下，其觸碰區域上的感測信號的變化量並不會因為多點觸碰的原因而大幅下降。
為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本創作，而非對本創作的權利範圍作任何的限制。
請參照圖3，圖3是本創作實施例提供的觸控面板的剖面示意圖。本實施例所提供的觸控面板3包括保護層31、導電層32與基板33。其中，導電層32可例如是採用銦錫氧化物(ITO)之材料，用以形成於基板33之上，並且導電層32更進一步透過圖案化製程而形成感測電極結構，以用來感測觸碰區域。藉此，本實施例可架構出單層ITO的感測電極結構。此外，保護層31進一步形成於導電層32之上， 用以全面覆蓋感測電極結構，提供保護感測電極結構之作用。要說明的是，上述的觸控面板3之剖面結構、導電層32的材料以及接下來所進一步具體說明的各種感測電極結構的形狀架構具體態樣，皆並非用來限制本創作。
請基於圖3的觸控面板的架構來參照圖4，圖4是本創作實施例所提供的觸控面板的感測電極結構的俯視圖。本實施例的感測電極結構包括多個第一軸向電極41與多個第二軸向電極42。第一軸向電極41例如為X軸向電極，而第二軸向電極42則對應第一軸向電極41而例如為Y軸向電極。其中，本實施例的第一軸向電極41及第二軸向電極42是形成在基板32的同一側，並且彼此電性絕緣。此外，第一軸向電極41與第二軸向電極42之間是採用碎形切割來形成電性絕緣，故其切割線是呈網格狀，以增加光學補償效果。然而，第一軸向電極41與第二軸向電極42的切割方式並非本實施例所限制。
每一第一軸向電極41包含多個柵狀結構的第一導電圖形411，並且所述多個柵狀結構的第一導電圖形411彼此電性連接。每一第二軸向電極42包含多個柵狀結構的第二導電圖形421，並且所述多個柵狀結構的第二導電圖形421彼此電性連接。
更具體來講，每一第一軸向電極41更包含多個第一導電元件412，分別用來電性連接所述第一軸向電極41中相鄰的柵狀結構的第一導電圖形411，而每一第二軸向電極42則包含多個第二導電元件422，分別用來電性連接所述第二軸向電極42中且相鄰的柵狀結構的第二導電圖形421。此外，感測電極結構更包括多個絕緣隔點(未繪於圖 4)，分別設置於第一導電元件412與對應的第二導電元件422之間，讓第一導電元件412實際是以一架橋態樣來電性連接相鄰的兩個柵狀結構的第一導電圖形411，藉此讓第一軸向電極41與第二軸向電極42得以彼此電性絕緣。附帶說明的是，本實施例的第一導電元件412可以採用金屬導線、銦錫氧化物等導電材料的設計。
每一柵狀結構的第一導電圖形411包含主幹結構4111、複數個分枝結構4112與複數個子分枝結構4113。其中，第一軸向上相鄰的兩個柵狀結構的第一導電圖形411的主幹結構4111透過第一導電元件412來電性連接。再者，本實施例的兩個分支結構4112分別自主幹結構4111的兩側方向延伸，每兩個子分支結構4113又分別自一個分枝結構4112的兩側方向延伸。
更進一步地說，於圖4中，柵狀結構的第一導電圖形411可以為對稱的導電圖形。另外，柵狀結構的第一導電圖形411的子分支結構4113自分枝結構4112的中間部位的兩側方向延伸，子分支結構4113可以平行於主幹結構4111，而分枝結構4112可以垂直於主幹結構4111。除此之外，每一柵狀結構的第一導電圖形411的長度與寬度分別可例如與以往菱形導電圖形的面積上下長度與左右寬度相同，其分別為5.63與5.51釐米。
每一柵狀結構的第二導電圖形421包含主幹結構4211與複數個分枝結構4212。其中，第二軸向上相鄰的兩個柵狀結構的第二導電圖形421的主幹結構4211透過第二導電元件422來電性連接。再者，本實施例中，每兩個分支結構4212分別自主幹結構4211的兩側方向延伸。
更進一步地說，於圖4中，柵狀結構的第二導電圖形421可以為對稱的導電圖形。另外，柵狀結構的第二導電圖形421的複數個分支結構4212自主幹結構4211的上端、中間、下端部位的兩側方向延伸，而分枝結構4212可以垂直於主幹結構4211。除此之外，每一柵狀結構的第二導電圖形421的長度與寬度分別可例如與以往菱形導電圖形的面積上下長度與左右寬度相同，其分別為5.63與5.51釐米。
在此請注意，上述柵狀結構的第一導電圖形411及第二導電圖形421的設計方式，並非用以限制本創作。本創作實施例透過柵狀結構設計來增加每一第一導電圖形411及每一第二導電圖形421之間相鄰邊的邊長，以提升電容值。因此，將可以提高觸控面板的劃線線性度與多點觸碰下的感測信號的變化量。舉凡其他可以有效增加導電圖形邊長的柵狀結構皆可以應用於本創作的感測電極陣列。
請參照圖5，圖5是本創作另一實施例所提供的觸控面板的感測電極結構的俯視圖。圖5與圖4的感測電極結構的差異主要在於柵狀結構的導電圖形的不同。據此，以下僅針對第一軸向電極51的第一導電圖形511與第二軸向電極52的第二導電圖形521來進行說明。
每一柵狀結構的第一導電圖形511包含主幹結構5111、複數個分枝結構5112、5113與複數個子分枝結構5114。其中，第一軸向上相鄰的兩個柵狀結構的第一導電圖形511的主幹結構5111透過第一導電元件512來電性連接。再者，本實施例中，每兩個分支結構5113分別自主幹結構5111的兩端部位的其中之一的兩側方向延伸，而另有兩個分支結構5112分別自主幹結構5111中間部位的兩側 方向延伸，且每兩個子分支結構5114又分別自主幹結構5111中間部位所延伸出的任一分枝結構5112的兩側方向延伸。
更進一步地說，於圖5中，柵狀結構的第一導電圖形511可以為對稱的導電圖形。另外，柵狀結構的第一導電圖形511的子分支結構5114自分枝結構5112的中間部位的兩側方向延伸，且任一子分支結構5114由兩個一大一小的矩形結構構成，其中分支結構5112與子分支結構5114連接的部份為較小的矩形結構，而子分支結構5114的尾端的部份則為較大的矩形結構。分枝結構5112的寬度小於分枝結構5113的寬度。子分支結構5114可以平行於主幹結構5111，而分枝結構5112與5113可以垂直於主幹結構5111。除此之外，每一柵狀結構的第一導電圖形511的長度與寬度分別可例如與以往菱形導電圖形之面積上下長度與左右寬度相同，其分別為5.63與5.51釐米。
每一柵狀結構的第二導電圖形521包含主幹結構5211與複數個分枝結構5212。其中，第二軸向上相鄰的兩個柵狀結構的第二導電圖形521的主幹結構5211透過第二導電元件522來電性連接。再者，本實施例中，每兩個分支結構5212分別自主幹結構5211的兩側方向延伸。任一分支結構5212由兩個一大一小的矩形結構構成，其中分支結構5212與主幹結構5211連接的部份為較小的矩形結構，而分支結構5212的尾端的部份則為較大的矩形結構。
更進一步地說，於圖5中，柵狀結構的第二導電圖形521可以為對稱的導電圖形。另外，柵狀結構的導電圖形521的複數個分支結構5212自主幹結構5211的上端、中 間、下端部位的兩側方向延伸，而分枝結構5212可以垂直於主幹結構5211。除此之外，每一柵狀結構的第二導電圖形521的長度與寬度分別可例如與以往菱形導電圖形之面積上下長度與左右寬度相同，其分別為5.63與5.51釐米。
請參照圖6，圖6是本創作另一實施例所提供的觸控面板的感測電極結構的俯視圖。圖6與圖4的感測電極結構的差異主要在於柵狀結構的導電圖形的不同。據此，以下僅針對柵狀結構的第一導電圖形611與第二導電圖形621來進行說明。
每一柵狀結構的第一導電圖形611包含主幹結構6111、複數個分枝結構6112與複數個子分枝結構6113。其中，第一軸向上相鄰的兩個柵狀結構的第一導電圖形611的主幹結構6111透過第一導電元件612來電性連接。再者，本實施例的兩個分支結構6112分別自主幹結構6111的兩側方向延伸，每兩個子分支結構6113又分別自一個分枝結構6112的兩側方向延伸。
更進一步地說，於圖6中，柵狀結構的第一導電圖形611可以為對稱的導電圖形。另外，柵狀結構的第一導電圖形611的子分支結構6113自分枝結構612的尾端部位的兩側方向延伸，子分支結構6113可以平行於主幹結構6111，而分枝結構6112可以垂直於主幹結構6111。除此之外，每一柵狀結構的第一導電圖形611的長度與寬度分別可例如與以往菱形導電圖形的面積上下長度與左右寬度相同，其分別為5.63與5.51釐米。
每一柵狀結構的第二導電圖形621包含主幹結構6211與複數個分枝結構6212。其中，第二軸向上相鄰的兩個柵 狀結構的第二導電圖形621的主幹結構6211透過第二導電元件622來電性連接。再者，本實施例中，每兩個分支結構6212分別自主幹結構6211的兩側方向延伸。
更進一步地說，於圖6中，柵狀結構的第二導電圖形621可以為對稱的導電圖形。另外，柵狀結構的第二導電圖形621的複數個分支結構6212自主幹結構6211的上端、中間、下端部位的兩側方向延伸，而分枝結構6212可以垂直於主幹結構6211。除此之外，每一柵狀結構的第二導電圖形621的長度與寬度分別可例如與以往菱形導電圖形的面積上下長度與左右寬度相同，其分別為5.63與5.51釐米。
請緊接著參照圖7，圖7是本創作實施例提供的不同軸向電極的相交部份的放大俯視圖。如圖7所示，第一軸向電極的柵狀結構的第一導電圖形741與742之間透過第一導電元件71而彼此電性連接，而第二軸向電極的柵狀結構的第二導電圖形731與732之間則透過第二導電元件72彼此電性連接。另外，如同前面所述，絕緣隔點73進一步設置在第一導電元件71與對應的第二導電元件72之間，以使第一軸向電極與第二軸向電極能夠電性絕緣。
請參照圖8，圖8是本創作實施提供的觸控面板中的各感測點的示意圖。假設使用者是依序藉由觸碰圖8的觸控面板上的觸碰區域P1至P4來累積增加觸碰點，以形成多點觸碰。對此，若觸控面板的感測電極結構是分別採用圖4、圖5、圖6的柵狀結構的導電圖形以及以往菱形導電圖形來實驗的話，由實驗數據可得知，在觸碰區域P1~P4全部被觸碰時，不同導電圖形所測得的感測信號的衰減量分別為40.5%、30.28%、38.11%及56.70%，而所測得的感 測信號的變化量分別為496、663、583及300。由此看來，柵狀結構的導電圖形的信號衰減量是低於菱形導電圖形的信號衰減量，並且柵狀結構的導電圖形的信號變化量是高於菱形導電圖形的信號變化量。
請接著參照圖9A~11B，圖9A與圖9B分別是使用5與6釐米的銅柱體於使用圖4的感測電極結構的觸控面板上的劃線線性度的示意圖，圖10A與圖10B分別是使用5與6釐米的銅柱體於使用圖5的感測電極結構的觸控面板上的劃線線性度的示意圖，而圖11A與圖11B分別是使用5與6釐米的銅柱體於使用圖6的感測電極結構的觸控面板上的劃線線性度的示意圖。
於圖9A~圖11B中，使用者是以10公尺每秒的速度由左上往右下劃線與由右上往左下畫面，感測電路判讀使用圖4的感測電極結構的觸控面板的劃線軌跡為81~84，判讀使用圖5的感測電極結構的觸控面板的劃線軌跡為91~94，而判讀使用圖6的感測電極結構的觸控面板的劃線軌跡為101~104。由圖9A~圖11B可知，相較於使用傳統菱形導電圖形的感測電極結構，使用圖4~圖6的感測電極結構的觸控面板將可以具有較佳的劃線線性度。
綜上所述，本創作實施例提供一種感測電極結構及其應用的觸控面板，感測電極結構中的柵狀結構的導電圖形可以使得觸控面板的劃線線性度提高，且同時可以使得觸控面板於多點觸碰的情況下，其觸碰區域上的感測信號的變化量並不會因為多點觸碰的原因而有大幅的下降，有效增加感測精確度。
以上所述僅為本創作的實施例，其並非用以侷限本創 作的專利範圍。
11、41、51、61‧‧‧第一軸向電極
12、42、52、62‧‧‧第二軸向電極
111、121‧‧‧菱形導電圖形
112‧‧‧第一導電元件
122‧‧‧第二導電元件
21~24、81~84、91~94、101~104‧‧‧劃線軌跡
3‧‧‧觸控面板
31‧‧‧保護層
32‧‧‧導電層
33‧‧‧基板
411、511、611、741、742‧‧‧柵狀結構的第一導電圖形
421、521、621、731、732‧‧‧柵狀結構的第二導電圖形
412、512、612、71‧‧‧第一導電元件
422、522、622、72‧‧‧第二導電元件
4111、4211、5111、5211、6111、6211‧‧‧主幹結構
4112、4212、5112、5113、5212、6112、6212‧‧‧分枝結構
4113、5114、6113‧‧‧子分枝結構
73‧‧‧絕緣隔點
P1~P4‧‧‧觸碰區域
圖1是用於傳統觸控面板的感測電極結構的俯視圖。
圖2A與圖2B分別是使用5與6釐米的銅柱體於傳統觸控面板上的劃線線性度的示意圖。
圖3是本創作實施例提供的觸控面板的剖面示意圖。
圖4是本創作實施例所提供的觸控面板的感測電極結構的俯視圖。
圖5是本創作另一實施例所提供的觸控面板的感測電極結構的俯視圖。
圖6是本創作另一實施例所提供的觸控面板的感測電極結構的俯視圖。
圖7是本創作實施例提供的不同軸向的導電元件的相交部份的放大俯視圖。
圖8是本創作實施提供的觸控面板中的各感測點的示意圖。
圖9A與圖9B分別是使用5與6釐米的銅柱體於使用圖4的感測電極結構的觸控面板上的劃線線性度的示意圖。
圖10A與圖10B分別是使用5與6釐米的銅柱體於使用圖5的感測電極結構的觸控面板上的劃線線性度的示意圖。
圖11A與圖11B分別是使用5與6釐米的銅柱體於使用圖6的感測電極結構的觸控面板上的劃線線性度的示意圖。
51‧‧‧第一軸向電極
52‧‧‧第二軸向電極
511‧‧‧柵狀結構的第一導電圖形
521‧‧‧柵狀結構的第二導電圖形
512‧‧‧第一導電元件
522‧‧‧第二導電元件
5111、5211‧‧‧主幹結構
5112、5113、5212‧‧‧分枝結構
5114‧‧‧子分枝結構

Claims (16)

  1. 一種感測電極結構，包括：多個第一軸向電極，每一所述第一軸向電極包含多個柵狀結構的第一導電圖形，並且所述多個柵狀結構的第一導電圖形彼此電性連接；以及多個第二軸向電極，與所述多個第一軸向電極形成於一基板的同一側，並且與所述多個第一軸向電極彼此電性絕緣，其中每一所述第二軸向電極包含多個柵狀結構的第二導電圖形，所述多個柵狀結構的第二導電圖形彼此電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感測電極結構，其中每一所述第一軸向電極更包含多個第一導電元件，分別電性連接所述第一軸向電極中所述相鄰的柵狀結構的第一導電圖形。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之感測電極結構，其中每一所述第二軸向電極更包含多個第二導電元件，分別電性連接所述第二軸向電極中所述相鄰的柵狀結構的第二導電圖形。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之感測電極結構，其中所述感測電極結構更包含多個絕緣隔點，分別設置於所述第一導電元件與對應的第二導電元件之間。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之感測電極結構，其中每一所述柵狀結構的第一導電圖形包括主幹結構、多個分枝結構與多個子分枝結構，其中所述主幹結構透過第一導電元件而電性連接至相鄰的所述柵狀結構的第一導電圖形的主幹結構，所述多個分支結構分別自所述主幹結 構的兩側方向延伸，且所述多個子分支結構又分別自所述分枝結構的兩側方向延伸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第一導電圖形為對稱的導電圖形。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第一導電圖形的所述多個子分支結構自所述分枝結構的中間部位的兩側方向延伸，所述多個子分支結構平行於所述主幹結構，而所述多個分枝結構垂直於所述主幹結構。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之感測電極結構，其中每一所述柵狀結構的第二導電圖形包括主幹結構與多個分枝結構，其中所述主幹結構透過第二導電元件而電性連接至相鄰的所述柵狀結構的第二導電圖形的主幹結構，所述主幹結構電性絕緣於相鄰的所述柵狀結構的第一導電圖形，且所述多個分支結構分別自主幹結構的兩側方向延伸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第二導電圖形為對稱的導電圖形。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第二導電圖形的所述多個分支結構自所述主幹結構的上端、中間、下端部位的兩側方向延伸，而所述多個分枝結構垂直於所述主幹結構。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第一導電圖形的所述多個分枝結構分別自所述主幹結構的兩端與中間部位的兩側方向延伸，所述的多個子分枝結構自所述主幹結構中間部位所延伸的 所述分枝結構的中間部位的兩側方向延伸。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第一導電圖形的所述子分支結構由兩個一大一小的矩形結構構成，其中所述分支結構與所述子分支結構連接的部份為較小的矩形結構，且所述子分支結構的尾端的部份則為較大的矩形結構。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第二導電圖形的所述分支結構由兩個一大一小的矩形結構構成，其中所述分支結構與所述主幹結構連接的部份為較小的矩形結構，而所述分支結構的尾端的部份則為較大的矩形結構。
  14. 如申請專利範圍第5項所述之感測電極結構，其中所述柵狀結構的第一導電圖形的所述多個子分支結構自所述分枝結構的尾端部位的兩側方向延伸，所述多個子分支結構平行於所述主幹結構，而所述多個分枝結構垂直於所述主幹結構。
  15. 一種觸控面板，包括：基板；以及感測電極結構，包含多個第一軸向電極與多個第二軸向電極，所述多個第一軸向電極及所述多個第二軸向電極形成於所述基板的同一側並且彼此電性絕緣，其中所述第一軸向電極包含多個柵狀結構的第一導電圖形，並且所述多個柵狀結構的第一導電圖形彼此電性連接，所述第二軸向電極包含多個柵狀結構的第二導電圖形，並且所述多個柵狀結構的第二導電圖形彼此電性連接。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之觸控面板，更包括：保護層，覆蓋於所述感測電極結構之上。
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