專利名稱：用于投射電容式觸摸屏的電極構(gòu)造的制作方法
用于投射電容式觸摸屏的電極構(gòu)造
背景技術(shù)：
觸摸屏是非常確實(shí)的計(jì)算機(jī)輸入裝置。觸摸屏的用途包括諸如快餐餐館處的收銀機(jī)之類的銷售點(diǎn)應(yīng)用，諸如百貨商店信息亭之類的信息站應(yīng)用，以及諸如航空公司售票亭之類的售票應(yīng)用。隨著觸摸屏技術(shù)成熟，包括在便攜式手持裝置中的應(yīng)用范圍增加。商業(yè)上可用的觸摸屏利用多種不同的觸摸檢測(cè)機(jī)制?？雌饋?lái)非常適合手持應(yīng)用的一種類型的觸摸檢測(cè)機(jī)制基于介電電容式觸摸屏。這種系統(tǒng)通常稱為投射電容式觸摸屏 (projected capacitive touch screen)，因?yàn)樵摍z測(cè)機(jī)制涉及穿過(guò)介質(zhì)層投射電場(chǎng)?！巴渡潆娙菔健庇|摸屏與具有覆蓋整個(gè)觸摸區(qū)域的單個(gè)感測(cè)電極的“表面電容式”觸摸屏相反。 如在此使用的那樣，“投射電容式觸摸屏”推廣至在觸摸感測(cè)區(qū)域中具有多個(gè)感測(cè)電極的電容式觸摸屏。投射電容式觸摸屏提供比通常用在手持系統(tǒng)中的電阻式觸摸屏更好的光傳輸且更清楚，并且還提供對(duì)手指觸摸的良好敏感性。在一種類型的常規(guī)投射式電容傳感器中，要求一層水平定向的透明電極加上單獨(dú)一層垂直定向的透明電極。透明電極通常由ITO(銦錫氧化物)的薄膜形成。這種投射式電容傳感器可以提供出色的觸摸性能，但制造兩層透明電極增加成本。商業(yè)上感興趣的是其中采用透明電極的單個(gè)平面確定同時(shí)確定水平和垂直坐標(biāo)的投射式電容傳感器結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)(例如如圖1所示)可以以減少的成本為多種應(yīng)用提供足夠質(zhì)量的觸摸性能。圖1圖示了已經(jīng)提出用于投射電容式觸摸屏的常規(guī)電極構(gòu)造。在圖1中，電極 101-105由ITO或其它透明導(dǎo)電膜的三角形區(qū)域形成。在電極101-105之間的是通常稱為 “刪除線”的絕緣間隙，因?yàn)閯澦愕闹圃焱ǔＲ允蔷哂芯鶆騃TO涂層的玻璃基板開(kāi)始，從ITO 涂層上移除選定區(qū)域的ΙΤ0，以形成三角形電極101-105的圖案。每個(gè)電極101-105如通過(guò)指向圖1的左側(cè)的金屬跡線電連接至相關(guān)聯(lián)的電子元件。然而，常規(guī)電容式觸摸屏已經(jīng)遇到了某些限制，特別是在小觸摸屏中，如在手持裝置中。例如，常規(guī)投射電容式觸摸屏遇到了稱為邊緣減速(edge deceleration)的效應(yīng)。 圖2圖示了可能由具有小的觸摸感測(cè)區(qū)域110的投射電容式觸摸屏遇到的邊緣減速效應(yīng)。 圖2圖示了在與觸摸屏表面接觸的同時(shí)沿著線或軌跡1 移動(dòng)的手指。手指接觸區(qū)域122、 124和1 對(duì)應(yīng)于沿著軌跡128的手指運(yùn)動(dòng)期間的三個(gè)不同時(shí)間。對(duì)于設(shè)計(jì)非常好的透射式電容系統(tǒng)，重構(gòu)觸摸坐標(biāo)(X，Y) 132和134將位于對(duì)應(yīng)的觸摸接觸區(qū)域122和124的中心。然而，對(duì)于觸摸接觸區(qū)域126，手指已經(jīng)部分地離開(kāi)觸摸感測(cè)區(qū)域110，并且僅檢測(cè)到所述觸摸在觸摸感測(cè)區(qū)域110內(nèi)的部分。這可能產(chǎn)生不處于觸摸接觸區(qū)域126的中心的重構(gòu)觸摸坐標(biāo)(X，Y)136。代替的是，該重構(gòu)觸摸坐標(biāo)(Χ，Υ)位于在觸摸感測(cè)區(qū)域110內(nèi)的屏上部分或檢測(cè)到的觸摸接觸區(qū)域的中心的“有效中心”。在觸摸區(qū)域的邊緣，重構(gòu)觸摸坐標(biāo)(X， Y) 136的軌跡130可能偏離實(shí)際手指軌跡128，產(chǎn)生測(cè)量到的垂直于觸摸感測(cè)區(qū)域110的手指運(yùn)動(dòng)速度分量的人為檢索。存在對(duì)補(bǔ)償諸如減速效應(yīng)之類的各種效應(yīng)的電極構(gòu)造和幾何形狀的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一種實(shí)施方式，提供了一種投射電容式觸摸屏，其包括基板和電極?；逑薅ㄓ杏蛇吘墖@的有源觸摸區(qū)域。該有源觸摸區(qū)域包括中間有源區(qū)和加速區(qū)域，所述加速區(qū)域設(shè)置為鄰近并沿著所述邊緣中的至少一個(gè)延伸。所述電極設(shè)置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面內(nèi)的第一組電極和第二組電極。第一組電極以非重疊圖案與第二組電極在基板上交錯(cuò)。至少每個(gè)電極子集合都具有頂點(diǎn)和基部以及沿著縱向軸線在頂點(diǎn)和基部之間延伸的非均勻三角形形狀。所述電極子集合設(shè)置成使得所述非均勻三角形形狀的至少一部分位于所述加速區(qū)域內(nèi)。根據(jù)一種實(shí)施方式，提供了一種投射電容式觸摸屏，其包括基板和電極。基板限定有由邊緣圍繞的有源觸摸區(qū)域。該有源觸摸區(qū)域包括中間有源區(qū)和加速區(qū)域，所述加速區(qū)域設(shè)置為鄰近并沿著所述邊緣中的至少一個(gè)延伸。所述電極設(shè)置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面內(nèi)的第一組電極和第二組電極。第一組電極以非重疊圖案與第二組電極在基板上交錯(cuò)。至少每個(gè)電極子集合都具有相對(duì)的非平行的第一側(cè)邊和第二側(cè)邊。每個(gè)電極子集合都具有頂點(diǎn)段、基部段和位于其間的中間主體段，其中第一側(cè)邊在中間段中具有第一斜度，并在頂點(diǎn)段和基部段中的至少一個(gè)中具有第二斜度。電極子集合設(shè)置為使得頂點(diǎn)段和基部段中的至少一個(gè)位于加速區(qū)域內(nèi)。根據(jù)一種實(shí)施方式，提供了一種電子裝置，包括處理器、存儲(chǔ)用于控制處理器的操作的指令的存儲(chǔ)器、以及用于將信息呈現(xiàn)給用戶的顯示裝置。該顯示裝置包括投射電容式觸摸屏，該投射電容式觸摸屏包括基板和電極。基板限定有由邊緣圍繞的有源觸摸區(qū)域。該有源觸摸區(qū)域包括中間有源區(qū)和加速區(qū)域，所述加速區(qū)域設(shè)置為鄰近并沿著所述邊緣中的至少一個(gè)延伸。所述電極設(shè)置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面內(nèi)的第一組電極和第二組電極。第一組電極以非重疊圖案與第二組電極在基板上交錯(cuò)。至少每個(gè)電極子集合都具有頂點(diǎn)和基部以及沿著縱向軸線在頂點(diǎn)和基部之間延伸的非均勻三角形形狀。所述電極子集合設(shè)置成使得所述非均勻三角形形狀的至少一部分位于所述加速區(qū)域內(nèi)。所述非均勻三角形形狀可以部分地形成為在有源觸摸區(qū)域的周邊附近的電極寬度比在有源觸摸區(qū)域的中心附近的電極寬度變化得更快。所述非均勻三角形形狀和非重疊圖案提供邊緣加速，以補(bǔ)償當(dāng)手指接觸區(qū)域的一部分移動(dòng)到有源觸摸區(qū)域外側(cè)的邊緣之外時(shí)的信號(hào)損失。所述非均勻三角形形狀可以包括靠近所述基部的第一斜度和靠近所述頂點(diǎn)的第二斜度。所述斜度表示所述電極沿著該電極的縱向軸線的每單位距離的寬度變化率。


圖1圖示了已經(jīng)提出用于投射電容式觸摸屏的常規(guī)電極構(gòu)造。圖2圖示了具有小的觸摸感測(cè)區(qū)域的投射電容式觸摸屏可能遇到的邊緣減速效應(yīng)。圖3圖示了根據(jù)一種實(shí)施方式形成的投射電容式觸摸屏。圖4A圖示了一個(gè)電極的放大視圖，以更好地圖示根據(jù)一種實(shí)施方式形成的非均勻三角形形狀。圖4B圖示了可以用在根據(jù)可替換實(shí)施方式的電極的頂點(diǎn)段中的可替換幾何形狀。
圖5圖示了根據(jù)可替換實(shí)施方式形成的具有電極間斜度差異的電極構(gòu)造。圖6圖示了根據(jù)一種實(shí)施方式的具有接觸電極分組的投射電容式觸摸屏的一部分。圖7圖示了根據(jù)一種實(shí)施方式的觸摸屏橫截面。圖8圖示了根據(jù)另一種實(shí)施方式的觸摸屏橫截面。圖9圖示了實(shí)施根據(jù)一種實(shí)施方式的投射電容式觸摸屏的電子系統(tǒng)。圖10圖示了可以被實(shí)施以利用根據(jù)一種實(shí)施方式形成的一個(gè)或多個(gè)投射電容式觸摸屏的可替換觸摸系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式圖3圖示了一種投射電容式觸摸屏300，其包括限定有由邊緣306-309環(huán)繞的有源觸摸區(qū)域304的基板302。邊緣306-309包括彼此相對(duì)地位于有源觸摸區(qū)域304的相對(duì)側(cè)的橫向邊緣306和308以及彼此相對(duì)地位于有源觸摸區(qū)域304的頂部和基部的縱向邊緣307和309。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，觸摸屏300沿任何方位操作，并且術(shù)語(yǔ)“縱向”，“橫向”，“側(cè)”， “頂部”和“基部”僅僅用于說(shuō)明目的。觸摸屏300還包括設(shè)置在基板302上的多個(gè)電極 310-326。電極310-326安排成第一組310-317和第二組320-326，其中第一組310-317和第二組320-3 都包含在基板302上的公共平面內(nèi)。電極310-326中的每一個(gè)都由刪除線與其最近的鄰居電隔離(如上所述)。來(lái)自第一組310-317的電極與來(lái)自第二組320-326 的電極以非重疊圖案(其通常表示西洋雙陸棋類型的圖案)在基板302上交錯(cuò)。電極310-3 中的每一個(gè)都具有頂點(diǎn)3 和基部330。電極310-3 中的每一個(gè)伸長(zhǎng)以沿著縱向軸線332在頂點(diǎn)3 和基部330之間延伸。電極310-3 的縱向軸線332 被定向?yàn)檠嘏c相對(duì)的橫向邊緣306和308的公共方向延伸。所有的電極310-326，或者至少電極310-3 的子集合具有非均勻三角形形狀或幾何形狀，在下文討論其例子和細(xì)節(jié)。非均勻三角形形狀提供期望的“硬件邊緣加速”效果，以補(bǔ)償聯(lián)系圖2討論的固有邊緣減速效應(yīng)。非均勻三角形形狀和非重疊圖案提供邊緣加速以補(bǔ)充當(dāng)手指接觸區(qū)域的一部分移動(dòng)到有源觸摸區(qū)域304外側(cè)的邊緣306-309之外時(shí)的信號(hào)損失。電極310-3 包括第一子集合和第二子集合。第一子集合包括沿著靠近邊緣308的加速區(qū)域393延伸的電極310和320。 第一子集合還包括沿著靠近邊緣306的加速區(qū)域391延伸的電極317和326。電極311-316 和321-325的第二子集合延伸穿過(guò)中間有源區(qū)399。任選地，第一子集合和第二子集合中的一種或二者可以僅包括單個(gè)電極。第一子集合中的電極310、320、317和3 具有比第二子集合中的電極311-316和321-325的電極面積小的電極面積。在下文聯(lián)系圖5更詳細(xì)地討論示例性的電極面積差異。加速區(qū)域與中間有源區(qū)不同之處在于，加速區(qū)域的至少一部分提供硬件邊緣加速，而在中間有源區(qū)中不存在硬件邊緣加速。電極設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生硬件邊緣加速的特征在附圖中示出。為了對(duì)圖2中圖示的邊緣減速效應(yīng)產(chǎn)生期望的補(bǔ)償，在加速區(qū)域內(nèi)要求硬件邊緣加速，不要求硬件減速。在其中不存在圖2的邊緣減速效應(yīng)的中間有源區(qū)排除后基本上沒(méi)有硬件加速，因?yàn)橄Ｍ趯?shí)際的觸摸位置和測(cè)量的觸摸位置之間維持期望的線性關(guān)系。有源觸摸區(qū)域304包括如以虛線表示的中間有源區(qū)399。中間有源區(qū)399沿縱向方向327和橫向方向3 延伸。有源觸摸區(qū)域304包括分別位于對(duì)應(yīng)的邊緣306、308、397和309附近并分別沿著對(duì)應(yīng)的邊緣306、308、397和309延伸的加速區(qū)域391、393、395和 397。中間有源區(qū)399由加速區(qū)域391、393、395和397圍繞。電極310、320和311表示至少部分地位于靠近邊緣308的加速區(qū)域393內(nèi)并沿著靠近邊緣308的加速區(qū)域393延伸的電極子集合。電極325、317和3 表示至少部分地位于靠近邊緣306的加速區(qū)域391內(nèi)并沿著靠近邊緣306的加速區(qū)域391延伸的電極子集合。電極311-316，321-325表示至少部分地位于中間有源區(qū)內(nèi)并延伸穿過(guò)中間有源區(qū)的電極子集合，使得頂點(diǎn)3 和基部330位于相對(duì)的加速區(qū)域395和397中。圖4A圖示了一個(gè)電極339的放大視圖，以更好地圖示非均勻三角形形狀或幾何形狀的一種實(shí)施方式。圖4A中的電極339包括頂點(diǎn)328、基部330和沿著電極339的長(zhǎng)度延伸的縱向軸線332。電極339包括電極寬度，如可以在沿著電極339的長(zhǎng)度的各個(gè)點(diǎn)處測(cè)量的WO、Wl和W2。電極寬度(大致在342處表示)表示電極339在電極側(cè)338和340之間的如沿垂直于縱向軸線332的橫向方向345測(cè)量的局部寬度。非均勻三角形形狀由在沿著電極339的不同點(diǎn)處連續(xù)地改變的多個(gè)電極寬度限定。在圖4A的示例中，電極339分成底段351、基部段352、中間主體段353和頂點(diǎn)段 354。電極339具有在頂點(diǎn)3 和基部330之間延伸的相對(duì)的非平行側(cè)邊338和340。段 351-354彼此差異之處在于，沿著側(cè)邊338和340中的一個(gè)或二者的斜度在每段351-354之間都改變。該斜度表示沿著電極339的縱向軸線332的長(zhǎng)度方向的每單位距離的電極寬度 342的變化率。非均勻三角形形狀包括沿著靠近基部330的基部段352的第一斜度346、沿著中間主體段353的第二斜度348和沿著靠近頂點(diǎn)328的頂點(diǎn)段354的第三斜度350。相對(duì)于縱向軸線332限定斜度，即斜度表示沿著縱向軸線332的每單位距離的離縱向軸線332的橫向距離的變化。電極內(nèi)斜度變化(如，沿著電極側(cè)邊338和340的不同點(diǎn)處的斜度)，使得斜度346和350相同，而斜度348與斜度346和350不同。以舉例的方式，當(dāng)從中間主體段353向邊緣，即向著基部330行進(jìn)時(shí)，當(dāng)向著底邊緣309或向頂點(diǎn)3 行進(jìn)時(shí)，當(dāng)向著頂邊緣307行進(jìn)時(shí)，斜度348相對(duì)于斜度346和350成比例地減小。例如，如圖4A所示，斜度 350和346相同且二者都大于斜度348。任選地，沿著相對(duì)側(cè)邊338和340的斜度346、348 和350中的一個(gè)或多個(gè)可以不同。例如，沿著端353中的側(cè)邊338的斜度可以與沿著相同段353中的側(cè)邊340的斜度不同。段351-354由相同的基材彼此連續(xù)地形成，但在概念上可以被認(rèn)為是具有不同尺寸并具有不同斜度的概念部件?？商鎿Q地，非均勻三角形形狀可以被認(rèn)為包括梯形的堆疊，其中最靠近頂點(diǎn)3 的梯形(如，頂點(diǎn)段354)具有小于最靠近基部330 (如，基部段352)的梯形的中點(diǎn)寬度的中點(diǎn)寬度。電極310-3 的左、右邊緣之間的水平距離隨著高度改變。這種變化在接近頂部和基部邊緣307，309變得更快。電極寬度的高度變化越快，奇數(shù)編號(hào)電極中的觸摸信號(hào)的分?jǐn)?shù)作為觸摸位置高度的函數(shù)增加的越快，因此邊緣307，309附近的更快的變化提供了一定程度的硬件邊緣加速，以補(bǔ)償邊緣減速效應(yīng)。對(duì)于提供更快的電極寬度的高度變化的具體幾何形狀具有多種選擇，包括垂直區(qū)域中電極周長(zhǎng)的直線段、更多或更少的這樣的段，以及靠近電極頂點(diǎn)3 的凸出彎曲電極輪廓和靠近電極基部330的凹進(jìn)彎曲電極輪廓。在圖4A的示例中，電極339形成有其間具有斜度變化的四個(gè)段351-354。任選地， 具有不同斜度的段的數(shù)量可以更少或更多。例如，返回圖3，電極310-3 中的每一個(gè)包括在頂點(diǎn)3 處的具有不同斜度的兩個(gè)段363和364以及在基部330處的具有不同斜度的兩個(gè)段361和362。圖4B圖示了可以用在根據(jù)可替換實(shí)施方式的電極的頂點(diǎn)段中的可替換幾何形狀。在圖4B中，頂點(diǎn)段370包括三角形輪廓，具有在點(diǎn)374處匯合的一對(duì)線性邊緣段372。 頂點(diǎn)段376包括在點(diǎn)380處匯合的多對(duì)線性邊緣段378和379。頂點(diǎn)段382包括在點(diǎn)386 處匯合的多對(duì)線性邊緣段383，384和385。頂點(diǎn)段386包括形成凹面內(nèi)輪廓的匯合至點(diǎn)388 的一對(duì)圓形邊緣段387。頂點(diǎn)段390包括具有在凹入端392處匯合的凹入內(nèi)表面的一對(duì)圓形邊緣391。圖5圖示了可以根據(jù)一種實(shí)施方式使用的具有不同電極寬度的電極構(gòu)造。圖5圖示了一種投射電容式觸摸屏400，其包括限定有由邊緣406-409圍繞的有源觸摸區(qū)域404的基板402。邊緣406-409包括彼此相對(duì)于位于有源觸摸區(qū)域404的相對(duì)側(cè)邊上的橫向邊緣 406和408，以及彼此相對(duì)地位于有源觸摸區(qū)域404的頂部和基部處的縱向邊緣407和409。 有源觸摸區(qū)域404包括沿縱向方向擴(kuò)展427和沿橫向方向擴(kuò)展4 的中間有源區(qū)499。電極 410-427排列成第一組410-418和第二組420-427，其中第一組410-418和第二組420-427 都包含在基板402上的公共平面內(nèi)。來(lái)自第一組420-428的電極與來(lái)自第二組410-418的電極以非重疊圖案(其通常表示西洋雙陸棋類型的圖案)在基板402上交錯(cuò)。電極410-4 中的每一個(gè)都具有頂點(diǎn)似8和基部430。電極410-418中的每一個(gè)伸長(zhǎng)以沿著縱向軸線432在頂點(diǎn)4 和基部430之間延伸。為了避免使圖5過(guò)度復(fù)雜，僅指示一條縱向軸線432。電極410-418的縱向軸線432被定向?yàn)檠嘏c相對(duì)的橫向邊緣406和 408的公共方向延伸。所有的電極410-418和420-427，或者至少電極410-418和420-427 的子集合具有非均勻三角形形狀或幾何形狀。有源觸摸區(qū)域404包括橫向加速區(qū)域401和403，其設(shè)置為分別靠近橫向邊緣406 和408并分別沿著橫向邊緣406和408延伸。中間有源區(qū)499延伸至基板402的縱向邊緣407和409。電極410、411、420和421表示整個(gè)或至少部分地位于靠近邊緣408的加速區(qū)域403內(nèi)并沿著加速區(qū)域403延伸的子集合。例如，電極410全部地位于加速區(qū)域403 內(nèi)，而電極421部分地位于加速區(qū)域403內(nèi)。電極417、418、似6和427整個(gè)或至少部分地位于靠近邊緣406的加速區(qū)域401內(nèi)并沿著加速區(qū)域401延伸的子集合。電極412-416和 421-426整個(gè)或至少部分地位于縱向邊緣407和409之間的中間有源區(qū)499內(nèi)并沿著中間有源區(qū)499延伸的子集合。為了看起來(lái)簡(jiǎn)單，圖5被繪制為圖示斜度均勻但寬度不均勻的三角形，以圖示靠近邊緣406和408的加速區(qū)域401和403。然而，在至少某些應(yīng)用中，可以提供具有如圖3、4A和4B中的非均勻斜度的結(jié)構(gòu)以在所有側(cè)邊都提供加速。還應(yīng)當(dāng)注意到，在多種設(shè)計(jì)實(shí)踐中，三角形的數(shù)量將比附圖中示出的大很多，并且三角形電極的寬度將比附圖中示出的窄很多。通常，電極寬度應(yīng)當(dāng)小至與指尖或其它觸摸工具的接觸面積的尺寸相比擬。圖5中示出的電極410-418和420-427的至少一部分的電極寬度或斜度彼此不同。例如，電極413-415和422-425具有共同的斜度組合和電極寬度442的相似變化，如在中心縱向線443處測(cè)量的那樣，而左邊緣408和右邊緣406附近的電極410_412、416_418、 420-421,426-427的斜度和電極寬度逐漸變窄。例如，電極420在中心縱向線443處的電極寬度444和電極427在中心縱向線443處的電極寬度445比中心電極413-415在中心縱向線443處的電極寬度442小。類似地，電極427和420在橫跨基板402的任何縱向線處的電極寬度小于電極422-425在同一公共縱向線處的電極寬度。電極的表面積為電極離橫向邊緣406和408的間距的函數(shù)。電極413-415和 422-425具有共同表面積，以下稱為電極面積。任選地，延伸穿過(guò)中間有源區(qū)499的電極的一部分可以具有不同的電極面積。例如，雖然電極412-416和422-425都至少部分地位于中間有源區(qū)499內(nèi)，但它們并不都具有相同的電極面積。代替的是，電極412和416具有單一公共電極面積，而電極412和416中的每一個(gè)的電極面積小于電極413-415中的每一個(gè)的電極面積。電極411和417具有小于電極412和416的電極面積的相同電極面積。電極 420和427的電極面積相同但小于電極422-425的電極面積。任選地，每個(gè)電極的表面積可以是該電極離橫向邊緣406和408的位置或電極的數(shù)量的函數(shù)。例如，離邊緣406和408的第一電極可以具有最小的表面積，而離邊緣406和 408的第二電極可以具有稍大的表面積。電極的表面積在中心可以最大，并且對(duì)于越來(lái)越靠近邊緣406和408的電極來(lái)說(shuō)逐漸減小。電極寬度的選擇取決于諸如觸摸的典型接觸面積和期望補(bǔ)償邊緣減速效應(yīng)的期望程度的邊緣加速之類的條件的數(shù)量。通常希望電極寬度在靠近觸摸區(qū)域邊緣的區(qū)域中減小。電極寬度的變化可以從較大的電極寬度突然改變至較小的電極寬度?？商鎿Q地，電極寬度的變化可以作為從邊緣開(kāi)始的電極的數(shù)量的函數(shù)從一個(gè)電極到另一個(gè)電極線性地減小。 其它設(shè)計(jì)也可以用于隨著接近邊緣而單調(diào)地減小電極寬度。邊緣加速源自于加速區(qū)域中的電極寬度或面積相對(duì)于中間有源區(qū)499的減小。例如，采用其中計(jì)算出的水平坐標(biāo)被有效地計(jì)算為信號(hào)加權(quán)電極序號(hào)的常規(guī)算法中，計(jì)算出的坐標(biāo)在手指觸摸的每單位水平運(yùn)動(dòng)中變化的比率與電極寬度或面積成反比。通過(guò)減小加速區(qū)域401和403中的電極面積，增加了計(jì)算出的水平坐標(biāo)作為手指運(yùn)動(dòng)的函數(shù)而變化的比率，從而提供邊緣加速。對(duì)于基于電極或檢測(cè)觸摸信號(hào)的電子信道的序號(hào)的水平坐標(biāo)估計(jì)，每實(shí)際單位距離的電極或電子信道數(shù)量的更快的變化產(chǎn)生計(jì)算出的坐標(biāo)的邊緣加速。如圖5中那樣減小電極寬度提供了硬件加速，以補(bǔ)償有源觸摸區(qū)域404的四個(gè)邊緣中的兩個(gè)的邊緣減速，即沿著橫向邊緣406和408的邊緣減速。任選地，圖3、4A和4B的電極幾何形狀中的一種或多種可以與圖5的電極間寬度的變化相組合，以在所有四個(gè)邊緣 406-409上都提供硬件邊緣加速。邊緣減速(如上文聯(lián)系圖2討論的那樣)限于有源觸摸區(qū)域的周邊區(qū)域。周邊 (加速區(qū)域)的寬度至少部分地基于期望接觸觸摸屏的手指接觸區(qū)域的估計(jì)尺寸。對(duì)于典型的應(yīng)用，手指接觸區(qū)域通?？梢跃哂懈哌_(dá)20mm的直徑。因此，邊緣減速限于有源觸摸區(qū)域的邊緣的20mm內(nèi)的區(qū)域。上文聯(lián)系圖3-5討論的硬件邊緣加速補(bǔ)償方法類似地可以限于離有源觸摸區(qū)域的邊緣高達(dá)20mm的區(qū)域。例如，圖5中寬度變窄的電極可以都位于橫向邊緣406和408的20mm范圍內(nèi)。頂點(diǎn)和基部段的尺寸可以形成為使得頂點(diǎn)和基部段的高度在長(zhǎng)度方面高達(dá)20mm，以跨越縱向加速區(qū)域395、397的寬度。對(duì)于某些應(yīng)用，特別是在手指觸摸傾向于具有較小的觸摸接觸區(qū)域的應(yīng)用中，硬件邊緣加速可以離邊緣的距離小于或等于IOmm的區(qū)域。任選地，對(duì)于其它應(yīng)用，寬度小至5mm的邊緣加速區(qū)域可以是足夠的。 而且，硬件邊緣加速可以與軟件邊緣修正算法相結(jié)合。如果激活觸摸屏的鐵筆稍微大于手指，比如說(shuō)手掌或腳，則較大的邊緣加速區(qū)域可能是感興趣的。
任選地，中間有源區(qū)399不需要位于有源觸摸區(qū)域304的中間。例如，可以設(shè)置頂部、基部和左側(cè)加速區(qū)域395、397和393，但沿著右邊緣可以不設(shè)置加速區(qū)域391?？商鎿Q地，可以設(shè)置頂部、右側(cè)和左側(cè)加速區(qū)域395、391和393，但沿著基部邊緣可以不設(shè)置加速區(qū)域397?？商鎿Q地，加速區(qū)域391、393、395和397中的一個(gè)或多個(gè)可以彼此不同。例如， 左側(cè)加速區(qū)域393(如從邊緣308橫向地測(cè)量)可以比右側(cè)加速區(qū)域391的寬度(如從邊緣306橫向地測(cè)量)寬。可替換地，頂部和基部加速區(qū)域395和397(如從邊緣307和309 縱向地測(cè)量)可以比右側(cè)和左側(cè)加速區(qū)域391和393的寬度(如從邊緣306和308橫向地測(cè)量)寬。聯(lián)系圖3-5討論的硬件邊緣加速電極構(gòu)造可以以多個(gè)不同組的公共電極電連接在一起。電極可以集合以使得電極的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)由觸摸屏電子單獨(dú)處理的電子信道的數(shù)量。當(dāng)有限數(shù)量的電子信道可用時(shí)，采用比信道數(shù)量多的電極改善了投射電容式觸摸屏的性能。圖6圖示了具有根據(jù)一種實(shí)施方式集合的電極的電容式觸摸屏600的一部分。電極610被編號(hào)為#0至#13，并以間隙604與鄰近電極物理地和電學(xué)地隔離?；?02可以為玻璃，諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)之類的聚合物膜或其它適合的材料。每個(gè)電極 610都可以由沉積的導(dǎo)電涂層形成，如可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷、光刻或其它工藝以期望的圖案沉積所述導(dǎo)電涂層。在另一種實(shí)施方式中，導(dǎo)電涂層可以被沉積為均勻地且完全覆蓋基板602 的表面。導(dǎo)電涂層的一部分隨后可以被去除以形成三角形形狀的電極610。透明導(dǎo)電涂層可以為銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ΑΤΟ)、氟摻雜氧化錫、包含碳納米管的薄膜、包含銀納米線的薄膜、本質(zhì)導(dǎo)電聚合物等。在又一種實(shí)施方式中，通過(guò)采用細(xì)金屬線形成蛇形圖案以填充每個(gè)三角形的輪廓，可以形成每個(gè)電極610，如在美國(guó)專利6，297,811中描述的那樣。所述線的厚度例如為在10微米和25微米之間?；?02包括設(shè)置在相對(duì)縱向邊緣607和609上的觸點(diǎn)612的陣列。觸點(diǎn)612編號(hào)為#0至#5，奇數(shù)編號(hào)的觸點(diǎn)沿著邊緣609設(shè)置，偶數(shù)編號(hào)的觸點(diǎn)沿著邊緣607設(shè)置。電極610包括頂點(diǎn)6 和基部630?；?30電連接至對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)612。在示例性實(shí)施方式中，電極#1，#3和#5包括連接至觸點(diǎn)#1的基部630，而電極#0和#2包括連接至觸點(diǎn)#0的基部630。電極#4、#6和#8的基部630連接至觸點(diǎn)#2，而電極#7、#9和#11的基部630連接至觸點(diǎn)#3。在本實(shí)施例中，兩個(gè)或三個(gè)電極610連接至公共觸點(diǎn)612。任選地，單個(gè)電極 610可以以一對(duì)一的關(guān)系連接至觸點(diǎn)612。可替換地，較大的電極610集合可以連接至單個(gè)觸點(diǎn)612。觸點(diǎn)612連接至跡線630-635，跡線630-635將用于對(duì)應(yīng)的電極612集合的感測(cè)信號(hào)提供至控制器616。在一種實(shí)施方式中，跡線630-635可以由諸如導(dǎo)線、鍍銀玻璃料、沉積的金屬膜、導(dǎo)電墨水、導(dǎo)電涂層的不完全刪除線間隔等之類的材料形成，以將基板602上的電極610電連接成組。跡線630-635還可以在各個(gè)電極610和電纜或電纜連接器和/或電極組和電纜或電纜連接器之間傳送信號(hào)和電力。如在此使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“鄰近電極”涉及彼此最接近的相鄰電極。為了容易描述， 鄰近電極被順序編號(hào)。例如，電極#1和#2為鄰近電極，電極#4和#5為鄰近電極。鄰近電極#0至#13的方位彼此顛倒或交替，形成交叉配置。例如，電極#3的基部630靠近鄰近電極#2和#4的頂點(diǎn)6 定位。奇數(shù)編號(hào)的電極#1、#3、#5、#7、#9、#11和#13的第一組具有其中奇數(shù)編號(hào)的電極的基部630都靠近相同的邊緣(例如基板602的邊緣609)的方位。 與奇數(shù)編號(hào)的電極的方位相比，偶數(shù)編號(hào)的電極#0、#2、#4、#6、#8、#10和#12的第二組具有相反的方位，其中偶數(shù)編號(hào)的電極基部630靠近基板122的邊緣607。如在此使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“半鄰近電極”涉及具有相同方位的最近的相鄰電極。例如，電極#5和#7為半鄰近電極，電極#8和#10為半鄰近電極。跡線633至635中的每一條形成連接至控制器616和一組半鄰近電極的電容測(cè)量電子信道。例如，半鄰近電極#1、#3 和#5在觸點(diǎn)#1處連接以通過(guò)一個(gè)信道(如，在跡線633處)提供感測(cè)信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于給定數(shù)量的電子信道，例如12個(gè)電子信道，觸摸屏可以包括比圖示的電極多的電極，因此提供更加線性的位置測(cè)量值和/或較大尺寸的觸摸屏。多種觸摸屏橫截面可以用作本發(fā)明。例如，如圖7所示，多個(gè)電極501可以連接至基板503。電極501通過(guò)互連跡線507和連接件505(如，各向異性導(dǎo)電膜(ACF)粘合接頭) 連接至柔性電纜511。柔性電纜511又連接至觸摸屏電子元件509。觸摸表面513可以為任何介質(zhì)材料，如玻璃、聚合物(如，聚碳酸酯)。觸摸表面513甚至可以被設(shè)計(jì)為用于容易更換，用于其中觸摸表面經(jīng)受明顯的磨損或?yàn)E用的應(yīng)用，優(yōu)選在具有位于觸摸屏后面的顯示裝置的典型應(yīng)用中是透明的。在任何情況中，觸摸表面513例如采用粘合層515可以機(jī)械地連接至電極陣列。任選地，屏蔽電極517可以沉積在基板503的底表面上，以最小化感測(cè)電極和例如放置在觸摸屏后面的顯示裝置之間的寄生電容效應(yīng)。任選地，周邊屏蔽電極可以設(shè)置在感測(cè)電極的平面中，以最小化對(duì)觸摸屏周邊周圍的目標(biāo)(如，與框相關(guān)聯(lián)的金屬及其支撐結(jié)構(gòu))的寄生電容效應(yīng)。在圖8中示出的可替換構(gòu)造中，基板803用作觸摸表面，且電極801被制造在基板 803的底表面或內(nèi)表面上。電極801經(jīng)由導(dǎo)電跡線803、各向異性粘合膜接頭805和柔性電纜811連接至電子元件。這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)對(duì)要求低成本設(shè)計(jì)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是感興趣的。圖9圖示了實(shí)施根據(jù)本文中的一種實(shí)施方式的投射電容式觸摸屏的電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)900可以被包含在手持裝置或固定設(shè)備內(nèi)。該電子系統(tǒng)可以構(gòu)成便攜式電話、衛(wèi)星導(dǎo)航裝置、便攜式計(jì)算機(jī)、電視游戲機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、病人監(jiān)視器、用于醫(yī)療診斷成像裝置的工作站等。電子系統(tǒng)900包括具有投射電容式觸摸屏904的顯示器902、處理器906、收發(fā)器908、輔助輸入裝置910和存儲(chǔ)器912。存儲(chǔ)器912存儲(chǔ)用于控制處理器的指令、至用戶的輸出、來(lái)自用戶的輸入、來(lái)自附件(如，ECG引線、醫(yī)療掃描裝置)的輸入等。圖10圖示了一種可替換觸摸系統(tǒng)，其可以被實(shí)施為利用根據(jù)本文中的一種實(shí)施方式形成的一個(gè)或多個(gè)投射電容式觸摸屏。圖10圖示了分別具有頂部、基部、左側(cè)和右側(cè)邊界1012-1015的觸摸系統(tǒng)1010。在一種實(shí)施方式中，通過(guò)組合兩種不同的部件，如區(qū)域 1016中的一種類型的部件和區(qū)域1018中的另一種類型的部件，形成觸摸系統(tǒng)1010。例如， 區(qū)域1016中的部件可以表示根據(jù)上文聯(lián)系圖1-9討論的一種實(shí)施方式形成的投射電容式觸摸屏。雖然未圖示，區(qū)域1016包括設(shè)置在基板上并排列成以非重疊圖案彼此交錯(cuò)的第一組電極和第二組電極的電極(如，如圖3-5中所示)。至少所述電極的子集合具有頂點(diǎn)和基部以及沿著縱向軸線在頂點(diǎn)和基部之間延伸的非均勻三角形形狀，其中該非均勻三角形形狀位于沿著一個(gè)邊緣的加速區(qū)域內(nèi)。區(qū)域1018中的部件可以表示不同類型的觸摸屏。例如，區(qū)域1018可以包括基于另一種類型的觸敏技術(shù)(如表面聲波、電容式(非投射型)、紅外、應(yīng)變儀、色散信號(hào)、聲波脈沖識(shí)別等)形成的觸摸屏?？赡芟Ｍ诙喾N因素(如，應(yīng)用、工作環(huán)境、用戶輸入設(shè)備、顯示的信息、來(lái)自用戶請(qǐng)求的輸入等)在觸摸系統(tǒng)中組合利用不同類型的觸敏技術(shù)。例如，在某些應(yīng)用中，在大多數(shù)觸摸系統(tǒng)(如在區(qū)域1016)中可能需要投射電容式觸摸屏的特性和性能是令人滿意的，而在小部分觸摸系統(tǒng)(如，用于簽名的鐵筆感測(cè)區(qū)域)(如在區(qū)域1018 中)可能需要另一種觸摸技術(shù)的特性和性能?？商鎿Q地，區(qū)域1018可以根據(jù)不是觸摸的， 而是可以簡(jiǎn)單地包括顯示區(qū)域、鍵盤等。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，觸摸系統(tǒng)1010可以以與區(qū)域1016和1018不同的布局組合部件。例如，角落區(qū)域1020-1023 (如虛線所示)可以設(shè)置有一種類型的觸摸技術(shù)，而觸摸系統(tǒng)的剩余部分利用不同的觸摸技術(shù)。例如，角落區(qū)域1020-1023中的部件可以表示根據(jù)上文聯(lián)系圖1-9討論的一種實(shí)施方式形成的投射電容式觸摸屏。觸摸系統(tǒng)的剩余部分(區(qū)域1025 和1030-1033)中的部件可以以不同類型的觸摸技術(shù)形成。作為另一種選擇，整個(gè)觸摸系統(tǒng)1010可以形成為利用多個(gè)投射電容式觸摸屏。例如，所述多個(gè)投射電容式觸摸屏可以彼此鄰近設(shè)置成陣列，如由虛線分隔區(qū)域1020-1023、 1025和1030-1033表示的3X4陣列。然而，僅投射電容式觸摸屏的一部分可以實(shí)施根據(jù)上文聯(lián)系圖1-9討論的一種實(shí)施方式的具有非均勻三角形形狀的電極。例如，僅區(qū)域 1020-1023、1025和1030-1033的子集合可能經(jīng)歷上述減速效應(yīng)。因此，區(qū)域1020-1023、 1025和1030-1033的該子集合可以通過(guò)非均勻三角形形狀的電極實(shí)現(xiàn)硬件加速。將會(huì)理解，上述描述的目的是說(shuō)明性的，而不是限制性的。例如，上述實(shí)施方式 (和/或其多個(gè)方面)可以彼此組合使用。此外，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行多種修改以使特定情況或材料適合本發(fā)明的教導(dǎo)。該書面描述采用多個(gè)示例公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳示例，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和利用任何裝置或系統(tǒng)以及進(jìn)行任何結(jié)合方法。雖然本文中描述的材料的尺寸和類型是要限定本發(fā)明的參數(shù)，但它們決不是限制性的并且是示例性實(shí)施方式。在回顧上述描述之后，多種其它實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考隨附的權(quán)利要求以及這種權(quán)利要求具有的等同物的全部范圍確定。在隨附的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)"包括 (including)“禾口"其中(in which)“用作對(duì)應(yīng)的術(shù)語(yǔ)〃包括(comprising)"禾口"其中 (wherein)“的通俗英語(yǔ)等同物。而且，在接下來(lái)的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)〃第一〃、“第二〃 和"第三"等僅僅用作標(biāo)記，并且不是要要求對(duì)它們的目標(biāo)強(qiáng)加數(shù)值要求。
權(quán)利要求
1.一種投射電容式觸摸屏，包括基板，限定有由邊緣圍繞的有源觸摸區(qū)域，該有源觸摸區(qū)域包括中間有源區(qū)和加速區(qū)域，所述加速區(qū)域鄰近所述邊緣中的至少一個(gè)定位并沿著所述邊緣中的至少一個(gè)延伸；和設(shè)置在基板上的電極，所述電極排列成包含在基板上的公共平面內(nèi)的第一組電極和第二組電極，第一組電極以非重疊圖案與第二組電極在基板上交錯(cuò)，其中電極的至少一個(gè)子集合每個(gè)都具有頂點(diǎn)和基部以及沿著縱向軸線在頂點(diǎn)和基部之間延伸的非均勻三角形形狀，所述電極的子集合定位成使得所述非均勻三角形形狀的至少一部分位于所述加速區(qū)域內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述電極中的至少一個(gè)的非均勻三角形形狀在有源觸摸區(qū)域的周邊附近的電極寬度比在有源觸摸區(qū)域的中心附近的電極寬度變化得更快。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的觸摸屏，其中所述非均勻三角形形狀和非重疊圖案提供邊緣加速，以補(bǔ)償當(dāng)手指接觸區(qū)域的一部分移動(dòng)到所述有源觸摸區(qū)域的外側(cè)的所述邊緣中的一個(gè)之外時(shí)的信號(hào)損失。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的觸摸屏，其中電極的子集合中的所述電極包括位于頂點(diǎn)和基部之間的中間主體段，并且其中非均勻三角形形狀包括靠近基部或頂點(diǎn)的第一斜度和沿著中間主體段的不同的第二斜度，所述斜度表示所述電極的沿著所述電極的縱向軸線的每單位距離的寬度的變化率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的觸摸屏，其中所述部分包括頂點(diǎn)或基部中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的觸摸屏，其中所述加速區(qū)域從對(duì)應(yīng)的邊緣延伸的距離達(dá)到20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的觸摸屏，其中所述非均勻三角形形狀具有下述特征中的至少一個(gè)i)電極內(nèi)斜度變化，和ii)位于所述有源觸摸區(qū)域之內(nèi)的電極和相對(duì)于所述有源觸摸區(qū)域橫向地設(shè)置的電極之間的寬度差異。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的觸摸屏，其中所述頂點(diǎn)包括三角形輪廓、多段式輪廓、具有凹入端的圓形輪廓和具有尖端的圓形輪廓中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的觸摸屏，其中所述非均勻三角形形狀包括在靠近所述邊緣的對(duì)應(yīng)電極的一段中變化到較小面積的臺(tái)階式變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的觸摸屏，其中所述電極包括沿著靠近所述邊緣中的一個(gè)的加速區(qū)域延伸的電極中的至少兩個(gè)電極的第一子集合，和延伸穿過(guò)中間有源區(qū)的電極中的至少兩個(gè)電極的第二子集合，第一子集合中的電極的電極面積比第二子集合中的電極的電極面積小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的觸摸屏，其中有源觸摸屏包括位于中間有源區(qū)域的相對(duì)的頂側(cè)和底側(cè)上的相對(duì)加速區(qū)域，所述第一組電極和第二組電極包括延伸穿過(guò)中間有源區(qū)域的電極，使得頂點(diǎn)和基部位于所述相對(duì)加速區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的觸摸屏，其中所述電極的縱向軸線定向?yàn)檠嘏c觸摸屏的相對(duì)橫向邊緣相同的方向延伸，每個(gè)電極的電極面積為該電極離橫向邊緣的間距的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的觸摸屏，其中所述電極的縱向軸線定向?yàn)檠嘏c觸摸屏的相對(duì)橫向邊緣相同的方向延伸，每個(gè)電極的電極面積為該電極離橫向邊緣的位置的函數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的觸摸屏，還包括處理器、存儲(chǔ)用于控制處理器的操作的指令的存儲(chǔ)器、以及用于將信息呈現(xiàn)給用戶的顯示裝置，該顯示裝置設(shè)置在觸摸屏下面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種投射電容式觸摸屏(300)，其包括基板(302)和電極(310-326)?；逑薅ㄓ杏蛇吘?306-309)圍繞的有源觸摸區(qū)域(304)。該有源觸摸區(qū)域包括中間有源區(qū)(399)和加速區(qū)域(391，393，395，397)，所述加速區(qū)域設(shè)置為鄰近并沿著所述邊緣中的至少一個(gè)延伸。所述電極設(shè)置在基板上并排列成包含在基板上的公共平面內(nèi)的第一組電極和第二組電極。第一組電極(310-317)以非重疊圖案與第二組電極(320-326)在基板上交錯(cuò)。至少每個(gè)電極子集合都具有頂點(diǎn)和基部以及沿著縱向軸線在頂點(diǎn)和基部之間延伸的非均勻三角形形狀。所述電極子集合設(shè)置成使得所述非均勻三角形形狀的至少一部分位于所述加速區(qū)域內(nèi)。所述非均勻三角形形狀(370，376，382，386，390)可以通過(guò)在有源觸摸區(qū)域的周邊附近比有源觸摸區(qū)域的中心附近的電極寬度的變化更快地改變電極寬度而部分地形成。所述非均勻三角形形狀和非重疊圖案提供邊緣加速，以補(bǔ)償手指接觸區(qū)域的一部分移動(dòng)到有源觸摸區(qū)域外側(cè)的邊緣之外時(shí)的信號(hào)損失。所述非均勻三角形形狀可以包括靠近所述基部的第一斜度(346)和靠近所述頂點(diǎn)的第二斜度(350)。所述斜度表示所述電極沿著該電極的縱向軸線的每單位距離的寬度變化率。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102439551SQ201080022407
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者約珥·C·肯特, 詹姆斯·L·埃若燕 申請(qǐng)人:泰科電子公司