CN101995993A - 触摸屏的电极布局 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触摸屏的电极布局。一种装置包括多个驱动电极和多个感测电极。所述驱动电极大体在第一方向上延续且具有沿其长度的多个突出部。所述感测电极大体在横切于所述驱动电极的第二方向上延续。所述感测电极具有与所述驱动电极的所述多个突出部交错的多个突出部。

Description

触摸屏的电极布局
背景技术
触摸屏显示器能够检测有源或显示区内的由手指或手写笔所做的触摸。使用触摸屏作为显示器的一部分使得用户能够通过触摸所述触摸屏而与电子应用程序相互作用。显示器可向用户呈现图像。此等图像可包括用户界面构造，例如，可通过触摸来选择、操纵或致动的不同按钮、图像或其它区域。因此，触摸屏可为蜂窝电话、GPS装置、个人数字助理(PDA)、计算机、ATM机和其它此类装置提供有效率的用户界面。
在基于电容式传感器中，触摸改变覆盖显示器装置的电极阵列中的节点处的电容。存在数种不同类型的电容式触摸屏，例如，互电容类型和自电容类型。自电容型触摸屏测量行或列上的电容的改变。互电容型触摸屏测量节点上的电容的改变。
电容式触摸屏通常使用通过电介质分离的两个单独横向电极层。横向电极的相交点形成节点且被个别地存取以确定一个或一个以上触摸的位置。可使用例如氧化铟锡(ITO)或透明导电聚合物的透明电极来形成节点阵列。其它电极布局可利用不重叠的电极图案(例如，三角形和条形图案以及菱形图案)以最小化来自下伏液晶显示器(LCD)的干扰。一些触摸屏利用单层布局。
在一些两层触摸屏设计中，利用量子电荷获取方法来检测触摸。驱动电极可用电脉冲来驱动，且感测电极收集从驱动电极传送的电荷。每脉冲所传送的电荷量依据所述屏被触摸的地方而变化，从而允许检测触摸的位置。
附图说明
图1是根据示范性实施例的具有交错的电极突出部的触摸屏电极布局的示意性框图。
图2是根据示范性实施例用以显示交错的突出部的进一步细节的图1的布局的部分的示意性框图。
图3是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。
图4是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。
图5是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。
图6是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。
图7是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。
图8是根据示范性实施例的具有交错的突出部和隔离的填充区的替代布局的部分的示意性框图。
图9是根据示范性实施例的具有交错的突出部和隔离的填充区的替代布局的部分的示意性框图。
图10是根据示范性实施例的具有交错的电极突出部和电阻性内插的触摸屏电极布局的示意性框图。
图11是根据示范性实施例的耦合到控制器的触摸屏装置的框图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参照形成本描述的一部分且其中以图解说明的方式显示可实践的特定实施例的附图。充分详细描述这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践本发明，且应了解可利用其它实施例，且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出结构、逻辑和电改变。因此，不应以限制意义考虑以下详细描述，且本发明的范围由所附权利要求书来界定。
触摸屏具有若干个电极组，所述电极具有增加电极之间的共享周界的交错的突出部。各种实施例包括电极的多层布局和单层布局。可使用量子电荷获取方法来检测触摸屏上的触摸。量子电荷获取方法涉及使用脉冲来驱动发射极电极以及获得和测量从接收器电极获得的电荷。在一个实施例中，所述电极形成基于互电容的触摸屏。所述电极布局还可与自电容触摸屏一起使用。
本文中使用的触摸屏包括一个或一个以上电极层，以形成响应于由用户的手指或指向装置(例如，手写笔)所做的触摸的装置。触摸屏可包括透明电极或不透明电极，且进一步可包括显示器装置，例如，液晶显示器或其它显示器装置。此类触摸屏可用于电话、信息亭、ATM、家用电器中以及数不胜数的其它装置中。
图1是根据示范性实施例的具有交错的电极突出部的触摸屏100电极布局的示意性框图。驱动电极110跨越触摸屏在第一方向上延续，如图所示。在一个实施例中，驱动电极包括多个部分，例如互连的菱形体115。在一个实施例中，菱形体115具有在图2中予以更详细显示的突出部。
驱动电极110耦合到从控制器接收驱动信号的驱动线120。驱动电极可称为发射极电极，且通常为由适合的控制电子装置以切换方式驱动的电极。图1中显示二十个驱动电极和对应的驱动线，且在一个实施例中，所有延续段在第一方向上大致彼此平行，从而形成菱形阵列。在一个实施例中，驱动电极的菱形部分提供高表面积导电表面以促进电荷保持和传送。
接收电极125显示为在横切于驱动电极110的第二方向上延续。在一个实施例中，接收电极125为条或线，在一些实施例中其大致横切于驱动电极延续，从而形成通过接收电极分离的驱动电极的菱形部分的均匀栅格。在一个实施例中，接收电极125具有在图2中予以更详细显示的突出部。接收电极125耦合到接收线130，接收线130耦合到用以测量在接收电极125上从一个或一个以上驱动电极接收到的电荷量的电路。接收电极还可称为感测电极。图1中存在10个接收电极和接收线，其每一者横切于驱动电极延续。在一个实施例中，驱动与接收电极彼此大致正交。
图2是根据示范性实施例用以显示交错的突出部的进一步细节的图1的触摸屏电极布局的部分的示意性框图。菱形体115显示为具有四个突出部210，从棱形的四个侧中的每一者延伸一个突出部。两个接收电极215和216显示为在菱形体115的相对侧上延续。接收电极具有十字部分217和218，其分别经耦合以在触摸屏100的外边缘处形成“T”形状。十字部分大致正交于接收电极延续，其之间具有间隙以使得每一接收电极可由控制器独立地感测。
在一个实施例中，十字部分217和218的每一侧具有突出部220，其邻近于菱形体115上的对应突出部210。接收电极还具有邻近于突出部210的另一侧从其延伸的突出部230。十字条与突出部的图案跨越电极阵列或矩阵重复，以使得菱形体的每一侧具有伴随有来自接收电极的一个或一个以上邻近突出部或接收电极的十字条的突出部。电极与突出部的组合可称为相互交叉的或交错的突出部，其增加电极的邻近周界。由于电场可聚集于电极形状的边缘上，因此相信通过增加电极的共享周界而增加场相互作用。
在一个实施例中，来自所述电极中的每一者的相互交叉的突出部的图案称为雪花图案。就如同雪花一样，存在可用来增加共享周界的突出部与电极部分形状的许多不同电极图案。除菱形电极部分形状外，还可使用盒形、矩形或其它形状来形成驱动电极。
在一些实施例中，来自驱动电极和接收电极两者的突出部可以是相同宽度，例如在一个实施例中从0.25毫米到0.5毫米，但在其它实施例中可有显著变化。在一些实施例中，大小的变化可随工艺和材料限制而变。在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上ITO作为电极的导电材料的情况下，突出部的电阻随着线宽度的降低而增加，此可导致较长的电荷传送时间。在其它更导电材料(例如，铜)的情况下，突出部的宽度可以是比以前电阻可变成问题的情况窄得多。在一些实施例中，较窄的突出部宽度允许在布局中使用更多突出部，从而增加共享周界和对应的经改进电荷传送特性。这将导致触摸物件抽出更多电荷，由此增加触摸屏的总体灵敏度。
在一个实施例中，接收线在宽度上大约为2.5毫米，且菱形从边缘到边缘大约为4毫米到5毫米。这些尺寸可基于触摸屏上的手指占据面积的平均形状。如果使用较大的指向物件，那么可视需要对应地增加所述尺寸。
在一个实施例中，驱动电极与接收电极形成于通过电介质层分离的不同层上。在一个实施例中，驱动电极可经形成而更接近于显示器装置。在其它实施例中，驱动电极与接收电极可形成于同一层上(交越点除外)，在交越点处所述电极中的一者形成于通过绝缘层分离的另一电极上方。此交越结构可通过以下操作形成：在交越点的两个侧处从一个电极移除材料、形成绝缘层、且接着重新连接在每一交越点处从其移除材料的电极。此类单层电极图案可称为共面的，且在一个实施例中可形成于玻璃上。
图3是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。接收电极310显示为由驱动电极315、316、317和318的部分环绕。接收电极310经形成而多少有点“H”形状，其具有通过十字部分324连接的两个横向部分320、322。在一个实施例中，“H”形状可称为一组突出部且所述突出部与从驱动电极315和317延伸的突出部330和332交错。在一个实施例中，突出部330和332在横向部分320和322之间朝向“H”形状的十字部分324延伸。所述图案提供电极之间的增加的邻近共享周界。突出部的不同部分可具有不同宽度。应注意，在此实施例中，所述驱动电极中的一些驱动电极不具有突出部。所述图案可跨越电极矩阵重复。
图4是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。在此实施例中，所述驱动电极的每一者具有与直接来自接收电极的一个突出部和来自所述接收电极的每一十字条的一个突出部交错的多个突出部。在此实施例中，电极的共享邻近周界进一步增加。
图5是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。在此实施例中，接收电极具有大致正交于接收电极的主体延续的突出部和大致正交于接收电极的十字条延续的其它突出部。来自驱动电极的突出部由不同形状形成以填充于突出部之间的区中，同样地，此导致电极之间的共享邻近周界的增加。在此实施例中，来自接收电极的突出部可具有尖端。
图6是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。此布局类似于图5中的布局，其中突出部的端部为方形。
图7是根据示范性实施例的具有交错的突出部的替代布局的部分的示意性框图。此布局类似于图5中的布局，其中突出部的端部为圆形。
图8是根据示范性实施例的具有交错的突出部和隔离的填充区的替代布局800的部分的示意性框图。布局800包括例如驱动电极810的菱形驱动电极，其具有与来自例如感测电极825的感测电极的突出部820交错的多个突出部815。在一个实施例中，隔离的填充区830安置于电极的邻近交错的突出部与邻近部分的其它区之间。填充区830可由与电极相同的导电材料形成，但与电极电隔离。在此实施例中，填充区包含多边形，例如方形、矩形、三角形和五角形。任一特定区中使用的形状可经选择以填充邻近电极之间的空间。在一个实施例中，填充区可有助于最小化图案对用户的可见性。
在一个实施例中，驱动电极810和感测电极825形成于同一层级上。图8中的每一接收或感测电极825形成于驱动电极810的菱形部分的相交点之间的区段中。在一个实施例中，所述区段通过薄金属迹线835而彼此耦合。在一些实施例中，所述迹线可以是10um或更小以减小其可见性，且可通过绝缘体材料与驱动电极的部分分离。
图9是根据示范性实施例的具有交错的突出部和隔离的填充区的替代布局900的部分的示意性框图。布局900包括例如驱动电极部分910等驱动电极部分，其具有与来自例如感测电极935等感测电极的突出部930交错的多个突出部915、920、925。注意，突出部920和925邻近于突出部930而非较窄突出部915在形状上为部分三角形。此类突出部形状可随电极的相对间隔和驱动电极部分(例如菱形或矩形驱动电极部分910)的形状而变。电极部分910更像菱形，其中接收电极部分930突出到电极部分910中，从而导致电极之间的增加的邻近周界。
在一个实施例中，隔离的填充区940安置于电极的邻近交错的突出部与邻近部分的其它区之间。填充区940可由与电极相同的导电材料形成，但与电极电隔离。在此实施例中，填充区包含多边形，例如方形、矩形、三角形和五角形。任一特定区中使用的形状可经选择以填充邻近电极之间的空间。在一个实施例中，填充区可有助于最小化图案对用户的可见性。
图10是根据示范性实施例的具有交错的电极突出部和电阻性内插的触摸屏1000电极布局的示意性框图。所述布局极类似于图1中的布局100，其中较少驱动线1010直接耦合到具有通过接收电极1013分离的具有增加的表面积的部分的驱动电极1015。在一个实施例中，驱动电极的所述部分可以是菱形、矩形或视需要形成为其它形状。驱动线1010通过电阻器1020耦合到经内插的驱动电极1035。电阻器1040耦合到电阻器1020且耦合到驱动电极1045。另一驱动线1055直接耦合到驱动电极1060且经由电阻器1050耦合到驱动电极1045和电阻器1040。驱动线与电阻器的组合提供经由电阻梯耦合的每驱动线两个经内插的驱动电极。
每一驱动电极从经驱动电极接收由延伸于驱动线1010到六个驱动线之间的电阻梯减小的信号。在任何一个时间，驱动一个驱动线而使所有其它驱动线接地。举例来说，如果驱动线1010被驱动，那么驱动线1055连同其它驱动线将接地。当驱动线1010被驱动时，由于电阻梯的原因，经内插的驱动电极1035将具有驱动电极1015的电压的2/3且经内插的驱动电极1045将具有所述电压的1/3。在一个实施例中，电阻器1020、1040和1050具有相同电阻。驱动电极和接收电极两者可具有交错的或相互交叉的突出部以增加所述电极的邻近周界。
图11是根据示范性实施例的耦合到控制器1120的触摸屏装置1110的框图。触摸屏装置1110的驱动电极经由驱动线1125耦合到控制器1120。驱动线在控制器1120的控制下通过电脉冲驱动。控制器1120还控制经由线1130从接收电极的信息接受。在接收电极上检测到的电荷被转换成数字形式且表示触摸屏装置1110上的触摸。在一个实施例中，所述电极是以与量子电荷获取方法一致的切换方式控制的。可使用模/数转换器将来自接收电极的所感测电荷转换成数字形式以供由控制器1120使用。可在其它实施例中使用转换所感测电荷的其它方法。触摸屏装置1110还可包括形成于电极下面的显示器装置。

Claims (21)

1.一种装置，其包含：
多个驱动电极，所述驱动电极大体在第一方向上延续，所述驱动电极具有沿其长度的多个突出部；
多个感测电极，其大体在横切于所述驱动电极的第二方向上延续，所述感测电极具有与所述驱动电极的所述多个突出部交错的多个突出部。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动电极与感测电极大致不重叠。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动电极包括多个经连接的菱形部分，所述菱形部分的每一边缘具有邻近于来自所述感测电极的至少一个突出部的突出部。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述感测电极包括十字条，所述十字条具有邻近于来自所述驱动电极的所述菱形部分的至少一个突出部的至少一个突出部。
5.根据权利要求4所述的装置，且其进一步包含安置于所述驱动电极突出部与所述感测电极突出部之间的多个填充区。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述填充区彼此电隔离且与所述驱动电极和感测电极电隔离。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述填充区、驱动电极和感测电极由相同材料形成。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述突出部提供所述驱动电极与感测电极之间的增加的邻近周界。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动电极和感测电极由氧化铟锡形成。
10.根据权利要求1所述的装置，且其进一步包含经电阻性内插的驱动电极。
11.一种装置，其包含：
多个驱动电极，其位于驱动电极层中，所述驱动电极大体在第一方向上延续，所述驱动电极具有沿其长度的多个突出部；
多个感测电极，其位于接收电极层中，所述接收电极大体在横切于所述驱动电极的第二方向上延续，所述感测电极具有与所述驱动电极的所述多个突出部交错的多个突出部；以及
中间电介质层，其安置于所述驱动电极层与所述感测电极层之间。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述驱动电极与感测电极大致不重叠。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述驱动电极包括多个经连接的菱形部分，所述菱形部分的每一边缘具有邻近于来自所述感测电极的至少一个突出部的突出部，且其中所述感测电极包括十字条，所述十字条具有邻近于来自所述驱动电极的所述菱形部分的至少一个突出部的至少一个突出部。
14.根据权利要求13所述的装置，且其进一步包含安置于所述驱动电极突出部与所述感测电极突出部之间的多个填充区，其中填充电极彼此电隔离且与所述驱动电极和感测电极电隔离，且其中所述填充区、驱动电极和感测电极由相同材料形成。
15.根据权利要求11所述的装置，其中所述突出部提供所述驱动电极与感测电极之间的增加的邻近周界。
16.根据权利要求11所述的装置，且其进一步包含经电阻性内插的驱动电极。
17.一种装置，其包含：
多个驱动电极，其位于驱动电极层中，所述驱动电极大体在第一方向上延续，所述驱动电极具有沿其长度的多个突出部；
多个驱动线，其耦合到选定驱动电极；
多个感测电极，其位于接收电极层中，所述接收电极大体在横切于所述驱动电极的第二方向上延续，所述感测电极具有与所述驱动电极的所述多个突出部交错的多个突出部；
多个感测线，其耦合到所述接收电极；
中间电介质层，其安置于所述驱动电极层与所述感测电极层之间；以及
控制器，其耦合到所述驱动线且耦合到所述感测线。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述驱动电极包括多个经连接的菱形部分，所述菱形部分的每一边缘具有邻近于来自所述感测电极的至少一个突出部的突出部，且其中所述感测电极包括十字条，所述十字条具有邻近于来自所述驱动电极的所述菱形部分的至少一个突出部的至少一个突出部。
19.根据权利要求18所述的装置，且其进一步包含安置于所述驱动电极突出部与所述感测电极突出部之间的多个填充区，其中所述填充区彼此电隔离且与所述驱动电极和感测电极电隔离，且其中填充电极、驱动电极和感测电极由相同材料形成。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述突出部提供所述驱动电极与感测电极之间的增加的邻近周界。
21.根据权利要求17所述的装置，且其进一步包含经内插的驱动电极。
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