觸摸電極圖形、觸摸面板及包括相同觸摸電極圖形、觸摸面板的觸摸輸入設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及觸摸電極圖形、觸摸面板及包括相同觸摸電極圖形、觸摸面板的觸摸輸入設(shè)備。公開了觸摸面板。該觸摸面板包含包括多個驅(qū)動電極單元的驅(qū)動電極和包括多個感應(yīng)電極單元的感應(yīng)電極。所述驅(qū)動電極和感應(yīng)電極形成在觸摸面板的同一層。每個感應(yīng)電極單元被配置成包圍電耦合至每個感應(yīng)電極單元的驅(qū)動電極單元的上-下-左-右側(cè)。并且于用來連接驅(qū)動跡線至所述驅(qū)動電極單元的每個感應(yīng)電極單元處形成狹縫。
【專利說明】觸摸電極圖形、觸摸面板及包括相同觸摸電極圖形、觸摸面板的觸摸輸入設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及觸摸電極圖形、觸摸面板和使用所述觸摸電極圖形的觸摸輸入設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]觸摸輸入設(shè)備是能夠感應(yīng)諸如手指這種輸入手段的位置(即坐標(biāo))，并提供關(guān)于所感應(yīng)位置的信息。典型地，電阻性方法和電容性的方法被用于觸摸輸入設(shè)備。電容性方法可被分類為自電容方法和互電容性方法。對于互電容性方法，驅(qū)動電極和感應(yīng)電極由透明導(dǎo)電材料制成。典型地，驅(qū)動電極的延伸方向是不同于感應(yīng)電極的，并且在特定實施方式中，所述延伸方向是彼此垂直的。
[0003]電容可被形成在驅(qū)動電極和感應(yīng)電極之間，尤其在驅(qū)動和感應(yīng)電極的相交區(qū)域中。在本文檔中，該交叉區(qū)域可被稱為“觸摸節(jié)點”或“節(jié)點”。在觸摸面板中，提供了一個或多個驅(qū)動電極和一個或多個感應(yīng)電極，從而可提供一個或多個觸摸節(jié)點。
[0004]當(dāng)手指接觸到或在接近觸摸節(jié)點附近時，所述用于觸摸節(jié)點的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極之間的電容值就會改變。因此，可以通過測量所述驅(qū)動電極和感應(yīng)電極之間的電容變化來確定手指是否觸碰到所述觸摸面板。
[0005]當(dāng)電路被應(yīng)用至為了測量感應(yīng)和驅(qū)動電極間電容變化的特定驅(qū)動電極時，電子被注入N(N>= I)個在特定驅(qū)動電極上交叉的感應(yīng)電極。注入至所述N個感應(yīng)電極中的每個的電子數(shù)量，根據(jù)由所述特定驅(qū)動電極和N個感應(yīng)電極中的每個所形成的電容值，可能會彼此不同。因此，通過測量和比較注入所述N個感應(yīng)電極的電子的數(shù)量，在由所述特定驅(qū)動電極和N個感應(yīng)電極形成的N個觸摸節(jié)點中，觸摸輸入的位置以及是否有任何觸摸節(jié)點被觸摸能夠被確定。該過程可連續(xù)地或同時地為多個驅(qū)動電極所執(zhí)行，并且在整個觸摸面板上所提供觸摸輸入的位置可被確定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]觸摸節(jié)點具有預(yù)定表面區(qū)域Al，且所述觸摸節(jié)點的中心點在本說明書中可被稱為“節(jié)點中心點”。同時，當(dāng)輸入設(shè)備諸如手指觸碰到觸摸面板時，具有確定區(qū)域A2的接觸面能夠被定義。這樣，所述接觸面的中心點在本說明書中可被稱為“觸摸中心點”。被輸入設(shè)備覆蓋的觸摸節(jié)點的部分的區(qū)域的數(shù)量，能夠根據(jù)從觸摸中心點到節(jié)點中心點的距離而變化。因此，觸摸節(jié)點的電容就會根據(jù)從觸摸中心點到節(jié)點中心點的距離d而變化。這里，技術(shù)問題是用于確定觸摸輸入位置的計算復(fù)雜性增加，除非觸摸節(jié)點的電容變化量(AC)以線性方式隨著距離增加或減少。
[0008]另外，針對觸摸節(jié)點中沿著第一方向(如X軸方向)的第一圖形形狀與沿著第二方向(如y軸方向)的第二圖形形狀并不基本上相同情況，會出現(xiàn)觸摸節(jié)點中沿著第一方向的觸摸特性不同于觸摸節(jié)點中沿著第二方向的觸摸特性的問題。
[0009]當(dāng)位于第一觸摸結(jié)點和第二觸摸節(jié)點間邊界線上的觸摸中心點臨近第一觸摸節(jié)點時，期望的是第一觸摸節(jié)點的電容變化量與第二節(jié)點的電容變化量相同。然而，假如所述兩觸摸節(jié)點的圖形并不相對于邊界線的軸對稱，第一觸摸節(jié)點的電容變化量與第二觸摸節(jié)點的電容變化量就不同。由于上述問題，降低了用于定位觸摸輸入點的計算精確度。尤其是，用于第一拖拽模式的觸摸輸入特性，針對其觸碰在觸摸面板上的指尖從左到右拖拽，其觸摸輸入特性是不同于針對其觸碰在觸摸面板上的指尖從右到左拖拽的用于第二拖拽模式的觸摸輸入特性。
[0010]本發(fā)明是針對一種感應(yīng)和驅(qū)動電極的新結(jié)構(gòu)，其在感應(yīng)電極和驅(qū)動電極形成在相同層的觸摸面板上提供觸摸輸入時，使得特定觸摸節(jié)點的電容能夠根據(jù)觸摸輸入位置的坐標(biāo)以基本上線性方式變化。此外，本發(fā)明是針對一種感應(yīng)和驅(qū)動電極的結(jié)構(gòu)，其使得沿著I軸方向的觸摸輸入的感應(yīng)特性與沿著X軸方向的基本上相同。另外，本發(fā)明是針對一種感應(yīng)和驅(qū)動電極的結(jié)構(gòu)，其最小化當(dāng)觸摸中心點位于兩個觸摸節(jié)點的邊界線上時鄰近的所述兩觸摸節(jié)點電容變化之間的差。
[0011]技術(shù)解決方案
[0012]依照本發(fā)明一個方面的觸摸面板,包含包括多個驅(qū)動電極單元(electrode-cell)的驅(qū)動電極和包括多個感應(yīng)電極單元的感應(yīng)電極。所述驅(qū)動電極和感應(yīng)電極形成在觸摸面板的同一層。每個感應(yīng)電極單元被配置成包圍被電耦合至每個感應(yīng)電極單元的驅(qū)動電極單元的上-下-左-右側(cè)，并且在用于連接驅(qū)動跡線至所述驅(qū)動電極單元的每個感應(yīng)電極單元處形成狹縫。
[0013]所述驅(qū)動電極單元自身可具有上-下-左-右對稱形狀，且所述感應(yīng)電極單元自身除所述狹縫外具有上-下-左-右對稱形狀。
[0014]所述驅(qū)動電極單元可具有沿著第一旋轉(zhuǎn)感應(yīng)延伸的第一旋轉(zhuǎn)部分，且所述感應(yīng)電極單元可包括沿著第一旋轉(zhuǎn)感應(yīng)所延伸的第二旋轉(zhuǎn)部分。
[0015]第[k]個形成于包括在感應(yīng)電極中的第[k]個感應(yīng)電極單元處的狹縫可形成于所述第[k]個感應(yīng)電極單元的左側(cè)，而第[k+Ι]個形成于包括在感應(yīng)電極中的第[k+Ι]個感應(yīng)電極單元處的狹縫可形成于所述第[k+Ι]個感應(yīng)電極單元的右側(cè)。
[0016]形成于包括在感應(yīng)電極中的多個感應(yīng)電極單元處的所有多個狹縫可被形成于多個感應(yīng)電極單元的一側(cè)。
[0017]依照本發(fā)明另一方面的觸摸面板包括多個以矩陣形式設(shè)置的觸摸節(jié)點。每個觸摸節(jié)點包括驅(qū)動電極單元及被電耦合至所述驅(qū)動電極單元的感應(yīng)電極單元。所述驅(qū)動電極單元與所述感應(yīng)電極單元形成于觸摸面板的同一層。觸摸節(jié)點中的感應(yīng)電極單元被配置成包圍被電耦合至所述感應(yīng)電極單元的驅(qū)動電極單元的上-下-左-右側(cè)，并且于用于連接驅(qū)動跡線至所述驅(qū)動電極單元的感應(yīng)電極單元處形成狹縫。
[0018]所述驅(qū)動電極單元自身可具有上-下-左-右對稱形狀，且所述感應(yīng)電極單元自身除所述狹縫外具有上-下-左-右對稱形狀。
[0019]依照本發(fā)明又一方面的觸摸面板包括驅(qū)動電極和感應(yīng)電極。所述驅(qū)動電極與所述感應(yīng)電極形成于觸摸面板的同一層。所述感應(yīng)電極具有階梯形狀。電耦合至所述感應(yīng)電極的驅(qū)動電極單元用感應(yīng)電極包圍上-下-左-右側(cè)。并且狹縫形成于感應(yīng)電極處來穿過被連接至驅(qū)動電極單元的驅(qū)動跡線。
[0020]有益效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明一個實施例的使用具有新圖形的感應(yīng)和驅(qū)動電極，觸摸面板中的觸摸節(jié)點的電容變化量可與觸摸輸入點協(xié)調(diào)地更線性地變化。另外，根據(jù)本發(fā)明一個實施例采用感應(yīng)和驅(qū)動電極，沿著X軸的觸摸輸入特性變得基本上與沿著I軸的觸摸輸入特性相同。另外，根據(jù)本發(fā)明一個實施例采用感應(yīng)和驅(qū)動電極，當(dāng)觸摸中心點位于兩個鄰近感應(yīng)電極間的邊界線上時，所述兩個鄰近感應(yīng)電極的電容變化之間的差能夠減小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1a和圖1b用來解釋具有形成于同一層的感應(yīng)電極120和驅(qū)動電極110的觸摸面板的操作原理。
[0023]圖2a至圖2c用來解釋根據(jù)觸摸面板的觸摸節(jié)點的觸摸中心點的位置的電容變化。
[0024]圖3圖示了根據(jù)一個實施例的觸摸面板。
[0025]圖4a和圖4b用來解釋針對觸摸輸入姿勢的觸摸輸入的不對稱特性。
[0026]圖5a用來解釋根據(jù)本發(fā)明實施例，形成用于感應(yīng)電極單元200和驅(qū)動電極單元210的圖形的原理。
[0027]圖5b用來解釋根據(jù)本發(fā)明一個實施例的感應(yīng)電極單元200，驅(qū)動電極單元210和驅(qū)動跡線22的形狀和位置。
[0028]圖5c圖示了根據(jù)圖5b所示的圖形改進的示例，其中所述狹縫SL形成于感應(yīng)電極單元200處，其垂直鄰近于彼此，僅形成在所述感應(yīng)電極單元的右側(cè)。
[0029]圖5d示出了根據(jù)圖5b所圖示出的圖形改進的另一示例。
[0030]圖6a至6d圖示出根據(jù)本發(fā)明不同實施例的觸摸節(jié)點的不同形狀。
[0031]圖7a示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的觸摸面板的結(jié)構(gòu)。
[0032]圖7b圖示出了改進的實施例，其中對應(yīng)于圖7a的導(dǎo)線111的元件被省略且所述感應(yīng)電極單元被置于非常接近地在垂直方向上連接至彼此。
[0033]圖7c示出了包括在圖7b中所示觸摸面板的第四行R4和第二行R2中的觸摸節(jié)點的圖形位置被水平翻轉(zhuǎn)(flip)的改進的實施例。
[0034]圖7d示出了根據(jù)圖7a改進的實施例，使得圖7a中所示觸摸面板的每個觸摸節(jié)點可被圖6d中所示的觸摸節(jié)點所替換。
[0035]圖7e示出了根據(jù)附圖7b改進的實施例，使得圖7b中所示觸摸面板的每個觸摸節(jié)點可被圖6d中所示的觸摸節(jié)點所替換。
[0036]圖7f示出了根據(jù)圖7c改進的實施例，使得圖7c中所示觸摸面板的每個觸摸節(jié)點可被圖6d中所示的觸摸節(jié)點所替換。
[0037]圖7g示出了根據(jù)圖7d改進的實施例，使得圖7d中所示觸摸面板的第二列C2和第四列C4的觸摸節(jié)點以垂直和水平方向翻轉(zhuǎn)。
[0038]圖8示出了在觸摸面板的感應(yīng)區(qū)域外的區(qū)域處的圖7a中所示的感應(yīng)跡線12與驅(qū)動跡線11的連接關(guān)系。

【具體實施方式】
[0039]用于本發(fā)明實施例的具體描述現(xiàn)將在下面參考附圖做出，從而使得本發(fā)明可容易地被本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)。本發(fā)明可由不同方式實現(xiàn)，并且不限于本說明書中所解釋的實施例。說明書中所用術(shù)語用于解釋一些實施例，而并非意指限制本發(fā)明的范圍。另外，任何單數(shù)形式的術(shù)語可以包括復(fù)數(shù)形式的意思。附圖的一些部分可被夸大，按比例放大或按比例縮小以方便解釋。
[0040]根據(jù)本發(fā)明一個實施例的觸摸面板包括沿著第一方向(如垂直方向)延伸的多個透明電極。另外，所述觸摸面板包括沿著第二方向(如水平方向)延伸的多個透明電極。在此，所述第一方向和第二方向可垂直于彼此，但是本發(fā)明并不限于交叉角。在本說明書中，沿著所述垂直方向延伸的電極可以被稱為感應(yīng)電極，而沿著所述水平方向延伸的電極可以被稱為驅(qū)動電極。但是，在其他實施例中，所述被垂直延伸電極的角色和所述被水平延伸電極的角色可被互相交換。
[0041]感應(yīng)電極和驅(qū)動電極可被形成于觸摸面板中的不同層或相同層上。感應(yīng)電極和驅(qū)動電極的交叉區(qū)域可被定義，且由多個感應(yīng)電極和驅(qū)動電極形成的交叉區(qū)域可具有矩陣結(jié)構(gòu)。對應(yīng)與所述矩陣結(jié)構(gòu)的每個元素的區(qū)域可被看作用來確定觸摸面板中的觸摸輸入位置的基礎(chǔ)單元。這樣的基礎(chǔ)單元在本說明書中可被稱為“觸摸節(jié)點”或僅是“節(jié)點”。
[0042]如果對驅(qū)動電極施加電壓，則大量電荷可被注入所述驅(qū)動電極和感應(yīng)電極中，所述感應(yīng)電極與驅(qū)動和感應(yīng)電極的交叉區(qū)域處的驅(qū)動電極電耦合。輸入到每個感應(yīng)電極的電子數(shù)量，Qifes,可由互電容Qifes乘以施加于所述驅(qū)動電極的驅(qū)動信號的第一電壓水平來計算
⑷感應(yīng)=V驅(qū)動感應(yīng))。
[0043]在特定的時間間隔期間，諸如脈沖序列信號的驅(qū)動信號能夠被施加給在觸摸面板中的多個電極之中被選中的驅(qū)動電極，其中第一電壓水平和第二電壓水平在脈沖序列信號中依次周期性重復(fù)。在該特定時間間隔結(jié)束后，所述驅(qū)動信號可被施加給多個電極中的另一個被選中的驅(qū)動電極。對于除該被選的一個驅(qū)動電極外的剩余驅(qū)動電極，可施加直流恒定電壓，諸如接地(O)電壓。然而，在其他實施例中，可適用其中驅(qū)動信號通常被同時施加給多個驅(qū)動電極的配置。
[0044]圖1a和圖1b用來解釋具有形成于同一層的感應(yīng)電極120和驅(qū)動電極110的觸摸面板的操作原理。如圖1b所示，當(dāng)指尖600提供觸摸輸入時，由驅(qū)動電極110發(fā)起的作為電場120的一部分被指尖600遮蓋，驅(qū)動電極110和感應(yīng)電極120的互電容能夠從Cste變成C - AC 。若由觸摸輸入引起的互電容變化的動態(tài)范圍變得更大，確定是否提供觸摸輸入變得更容易。因而，所期望的是所述感應(yīng)電極120和驅(qū)動電極110具有能提供被諸如指尖的輸入設(shè)備遮蓋/覆蓋或吸引的足夠電場510的這樣的形狀。
[0045]圖2a至圖2c用來解釋根據(jù)觸摸中心點的位置的觸摸節(jié)點內(nèi)的電容變化。
[0046]為了方便解釋，圖2a描述了在其上形成總計8個感應(yīng)電極Cl?CS和總計12個驅(qū)動電極Rl?R12的示例性觸摸面板。針對每個觸摸節(jié)點的區(qū)域，在那里可以用矩形形狀來描述感應(yīng)電極和驅(qū)動電極重疊。在正在被指尖觸碰的情況下，所述區(qū)域，其中從驅(qū)動電極行進到感應(yīng)電極的電場被指尖阻斷(block)，能用蝕形或圓形來建模。在本說明書中，為了方便解釋本發(fā)明假設(shè)上述區(qū)域以圓形作為建模進行解釋。
[0047]圖2b是對圖2a中描述的節(jié)點[R3，C4]，節(jié)點[R3，C5]和節(jié)點[R3，C6]的更詳細(xì)描述。能夠以使得觸摸輸入的中心位于圖2b所述[-9]至[9]的索引點處這樣的方式提供觸摸輸入。當(dāng)提供觸摸輸入以致觸摸中心點在索引[_9]，索引[0]，以及索引[9]的點上被提供時，所述被阻斷的電場的區(qū)域可被作為圓形區(qū)域A[-9]，A[0]和A[9]示出。
[0048]圖2c的y軸值，其是垂直于x軸的軸，表示電容變化值，且+X軸和_x軸分別表示從節(jié)點[R3，C5]的中心點到向著左手方向和右手方向的觸摸中心點的距離。圖2c的索引[-9]至索引[9]中的每個對應(yīng)于圖2b的索引[-9]至索引[9]中的每個。當(dāng)索引[O](即節(jié)點[R3，C5])所指示的點的節(jié)點中心點上提供觸摸輸入時，所述y軸值達(dá)到最大值因為所述節(jié)點[R3，C5]的電場受阻達(dá)到最大。另一方面，如果在由索引[-9]所表示的點的節(jié)點中心點(即節(jié)點[R3，C4])或者由索引[9]所表示的點的節(jié)點中心點(即節(jié)點[R3，C6])上提供觸摸輸入，由于節(jié)點[R3，C5]的電場沒有被阻斷所以所述y軸值變?yōu)镺。圖2c中所圖示的直線L-1表示根據(jù)所述觸摸輸入位置(如沿著X軸)的理想(即，線性)電容變化，且所述曲線L-R表示根據(jù)所述觸摸輸入位置的實際電容變化。所述直線L-1是理想的，因為若電容隨著觸摸輸入位置線性變化則會降低所述觸摸輸入處理器的計算復(fù)雜性。圖2c中圖示出的符號D(xn)表示xn的點處所述直線L-1和所述曲線L-R之間的差值。
[0049]在本發(fā)明中，術(shù)語“插補性(interpolability) ”是用于限定插值的適當(dāng)程度，且插補性的值可通過測量根據(jù)上述兩相鄰單元之間的距離電容的變化而獲取。等式I表示理想插值響應(yīng)曲線(response profile) L-1與實際插值響應(yīng)曲線L-R之間的差。
[0050]等式1:
[0051]

【權(quán)利要求】
1.一種觸摸面板，包含包括多個驅(qū)動電極單元的驅(qū)動電極和包括多個感應(yīng)電極單元的感應(yīng)電極，其中， 所述驅(qū)動電極和感應(yīng)電極形成在觸摸面板的同一層中， 每個感應(yīng)電極單元被配置成包圍分別電耦合至每個感應(yīng)電極單元的每個驅(qū)動電極單元的上-下-左-右側(cè)，并且 于用來連接驅(qū)動跡線至每個所述驅(qū)動電極單元的每個感應(yīng)電極單元處形成狹縫。
2.如權(quán)利要求1所述的觸摸面板，其中，所述每個驅(qū)動電極單元自身具有上-下-左-右對稱形狀，且所述每個感應(yīng)電極單元自身除所述狹縫外具有上-下-左-右對稱形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的觸摸面板，其中，所述每個驅(qū)動電極單元具有沿著第一旋轉(zhuǎn)感應(yīng)所延伸的第一旋轉(zhuǎn)部分，且所述每個感應(yīng)電極單元，分別包括沿著第一旋轉(zhuǎn)部分延伸的第二旋轉(zhuǎn)部分。
4.如權(quán)利要求1所述的觸摸面板，其中， 第[k]個形成于包括在感應(yīng)電極中的第[k]個感應(yīng)電極單元的狹縫形成于所述第[k]個感應(yīng)電極單元的左側(cè)，且 第[k+Ι]個形成于包括在感應(yīng)電極的第[k+Ι]個感應(yīng)電極單元的狹縫形成于所述第[k+Ι]個感應(yīng)電極單元的右側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的觸摸面板，其中，形成于包括在感應(yīng)電極中的多個感應(yīng)電極單元的所有多個狹縫可僅被形成于多個感應(yīng)電極單元的一側(cè)。
6.一種包括多個觸摸節(jié)點的觸摸面板，其中， 每個觸摸節(jié)點包括驅(qū)動電極單元以及電稱合至所述驅(qū)動電極單元的感應(yīng)電極單元， 所述驅(qū)動電極單元與所述感應(yīng)電極單元形成于觸摸面板的同一層， 感應(yīng)電極單元被配置成包圍電稱合至所述感應(yīng)電極單元的驅(qū)動電極單元的上-下-左-右側(cè)，并且 于用來連接驅(qū)動跡線至所述驅(qū)動電極單元的感應(yīng)電極單元處形成狹縫。
7.如權(quán)利要求6所述的觸摸面板，其中，所述驅(qū)動電極單元自身具有上-下-左-右對稱形狀，且所述感應(yīng)電極單元自身除所述狹縫外具有上-下-左-右對稱形狀。
8.—種包括驅(qū)動電極和感應(yīng)電極的觸摸面板，其中， 所述驅(qū)動電極與所述感應(yīng)電極形成于觸摸面板的同一層， 所述感應(yīng)電極具有階梯形狀， 電耦合至所述感應(yīng)電極的驅(qū)動電極單元采用所述感應(yīng)電極包圍上-下-左-右側(cè)，且 狹縫形成于感應(yīng)電極處來穿過連接至驅(qū)動電極單元的驅(qū)動跡線。
【文檔編號】G06F3/044GK104137042SQ201280003851
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】尹一炫, 尹泰賢 申請人:津尼蒂克斯有限公司