CN102375633A - 一种表面电容式触控面板的多点触控结构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表面电容式的触控面板，特别是指一种能同时判定不同触点的表面电容式的触控面板结构及其方法，该触控面板至少包含有一透明基板、一透明导电层及一电极图案层，其中电极图案层由至少一第一X侧电极、至少一第二X侧电极、至少一第一Y侧电极及至少一第二Y侧电极以矩形围绕于透明导电层表面周缘而成，本发明的特色在于：其中各相对的X侧电极与各相对的Y电极侧分别以阻抗向同侧以等差或等比的递增或递减的方式布设，使触控面板在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度现象，而能防止两触点移动时的电流互相抵消，如此即可判定触控面板上不同的触点的X坐标与Y坐标，以此满足表面电容式触控面板的多触点需求。

Description

一种表面电容式触控面板的多点触控结构及其方法

技术领域

本发明属于一种触控面板的技术领域，具体而言是指一种在同一水平或垂直的不同触点阻抗产生梯度现象、且能防止电流互相抵消的表面电容式的触控面板，以使该触控面板具有多触点判定的功能。

背景技术

电子设备发展史中，键盘、鼠标与触控板等输入界面的出现，解决了输入控制的问题。不过，这些输入界面所占空间不小，例如，笔记型电脑或手机一半体积都被键盘占据。若能省下键盘空间，自然能提升产品可携性，最可行的方式，就是直接于面板以触控方式进行操作。触控面板确实能取代大多数键盘、鼠标功能，并赋与使用者更直觉、便利的操作体验；以更大的面板替代键盘，还能设计出更轻薄、时尚造型；加上完全采用固态面板技术，不需担心键盘、滑轮等机械零件故障的问题。

从技术原理来区别触控面板，其可分为电阻技术触控面板、电容技术触控面板、红外线技术触控面板、表面声波技术触控面板、电磁技术触控面板与光学技术触控面板等。其中电阻式触控面板的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损。红外线技术触控面板的价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；而表面声波触控面板解决了以往触控式萤幕的各种缺陷，清晰抗暴，适于各种场合，缺憾是面板表面的水滴、尘土会使触控面板变的迟钝，甚至不工作。因此目前触控面板开发的在考量兼具耐用性、成本、反应速度与便利性下，电阻式触控面板与电容式触控面板成为市场上的主力产品。

近年来，受到智能手机贴心的触控界面，让智能手机有机会赢得更多人的青睐。而多点触控功能的出现(如iPhone、HTC等智能手机)，更造成使用界面的新革命，用户能以更直观的方式使用应用该多点触控面板的电子产品。

不过，在前述多点触控式智能手机推出已有一段时间，但仍未见到市场上接二连三的相似概念产品出现，可见得在技术的实践上确实存在着一道颇高的门槛。目前在市场上存在多种触控技术，只有电容式技术可望实现多点触控的功能。再进一步看，电容式触控又可分为表面电容式(Surface Capacitive)和投射电容式(Projective Capacitive)两种作法；

以其中表面电容式的技术作法来看，如图1所示其为一传统表面电容式触控面板。该触控面板10由一透明基板11、一透明导电层12、一电极图案层13及一绝缘保护用的硬化层14所构成，其中该透明基板11可为玻璃、塑胶，该电极图案层13由形成围绕成矩形的两相对X侧电极131与两相对Y侧电极132形成于该透明导电层12的周缘部份，用以补偿该透明导电层12上的一电场的曲线分布。此外，如图2所示，该触控面板10的四角落处各与一连外的导线151、152、153、154相接，用以分别接收一交流感测信号(AC1、AC2、AC3、AC4)，以供量测触控面板10上的一个触点P的位置用。在实际工作时，该等交流感测信号AC1、AC2、AC3、AC4为振幅大小相同的交流方波或弦波电压信号，此时各连外导线151、152、153、154上各有一电流I1、I2、I3及I4通过。藉由量取每一连外导线151、152、153、154的在该触点P出现前与出现时的电流变化量ΔI1、ΔI2、ΔI3及ΔI4，该触点P位置的X、Y坐标便可依下式被计算出：

X＝(ΔI3+ΔI4-ΔI1-ΔI2)/(ΔI1+ΔI2+ΔI3+ΔI4)

Y＝(ΔI1+ΔI4-ΔI3-ΔI2)/(ΔI1+ΔI2+ΔI3+ΔI4)

因此在运作架构上，***会在透明导电层12产生一个均匀电场，当手指接触面板会出现电容充电效应，面板上电极图案层13的各透明X、Y侧电极131、132与手指间形成电容耦合，进而产生电容变化，控制器只要量测四个角落电流强度，就可依电流大小计算接触位置。

由于其通过手指接触触控面板造成静电场改变进行侦测，其中单点触控电容式技术，其实已相当成熟，也就是表面电容式(Surface Capacitive)。此技术架构较单纯，只需一面透明导电层12即可实现，而且此透明导电层12不需特殊感测通道设计，周边只需接4条导线151、152、153、154和接地线即可，生产难度及成本都可降低。而其最大的限制则是，它无法实现多点触控功能，主要是因为其在实际工作业时，如同时施于二个以上触点，而进行两触点间的手势动作时(如缩放、旋转或拖拉等)，其可能因两指位置呈对应状而使输出的电流相互抵消，造成其触点或动作的误判，故现有表面电容式触控面板并不是多点触控的理想技术。

也因此。投射电容式(Projected Capacitive)技术就成了实现多点触控的希望所在。如图3为一传统投射电容式触控面板的立体分解图。该电容式触控面板20由一透明基板21、一X透明电极图案层22、一透明介电层23及一Y透明电极图案层24由下往上迭合形成，其中X与Y透明电极图案层22、24上各形成行/列的感测图案25(sensing element)，用以与其它元件配合为用而判定该触控面板20上一或多个触点的存在，其中X与Y透明电极图案层22、24的感测图案25并与复数条外接导线28相接。

相较于表面电容式，投射电容式采单层或多层样式化(patterned)形成行/列交错感测图案25(sensing element)矩阵。如此一来，整个使用生命周期中，不需通过校准就能得到精确触控位置，而且可以使用较厚的覆盖层，也能做到多点触控操作。但这在市场上仍属于相当先进且复杂的技术，其萤幕的感测方式必须采用多栏(column)和多列(row)的矩阵(Matrix)扫描模式，又可分为轴交错式(Axis Intersect)和所有触点可定位式(All Points Addressable，APA)两种感测萤幕。前者的实践上较为容易，对于运算及储存资源的要求也较低，不过如果想实现精确的两点触控定位，还是得采用APA的感测技术。

但不论何者，就目前的制造技术而言，其均需使用到较高的制造技术，因此其制造成本极高，不符实际使用的需求，更甚者受到其运算、储存资源不足与感测准确度的影响，目前投射电容式触控面板的只能用于小尺寸面板的量产上，对于使用中、大尺寸面板的产业(如笔记型电脑、工业电脑、POS***、ATM、医疗器材、监视器、游戏机等等)，尚无法有效的满足其多点触控的需求。

换言之，由于表面电容式触控面板具有架构简易、且易于制成及低成本的生产优势，同时表面电容式触控产品更具防尘、防火、防刮、强固耐用及具有高解析度等优点，故如能开发出具有多触点判定功能的表面电容式触控面板，则可兼具使用的便利性与低成本之效。

发明内容

因此，本发明的主要目的在提供一种表面电容式触控面板的多点触控方法，其能让触控面板在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度现象，防止两触点移动时的电流互相抵消，进而可有效地判定触控面板上不同的触点的坐标，以满足表面电容式触控面板的多触点需求。

又，本发明的另一主要目的在于提供一种表面电容式触控面板的多点触控结构，以能大幅简化多点式触控面板的构成，且降低其制造难度，而能有效降低其成本。

据此，本发明主要通过下列的技术手段，来具体实现前述的目的与功效；

该触控面板至少由一透明基板、一透明导电层及一电极图案层所构成，其中电极图案层是于触控面板上、下边缘分设有相对的至少一第一X侧电极与至少一第二X侧电极，又电极图案层是于触控面板左、右边缘分设有相对的至少一第一Y侧电极与至少一第一Y侧电极，且第一、二X侧电极与第一、二Y侧电极以矩形围绕于触控面板表面周缘而成，其中第一、二X侧电极呈阻抗以等差或等比方式而递减或递增，又第一、二Y侧电极并呈阻抗以等差或等比方式而递减或递增，且第一、二X侧电极与第一、二Y侧电极的端部分别电气连接有一供量测输出电流的导线。

一种表面电容式触控面板的多点触控方法，其用于一表面电容式触控面板上，该触控面板至少具有一透明基板、一透明导电层及一电极图案层相对迭合而成，且电极图案层具有相对平行的一或多数第一、二X侧电极与相对平行的一或多数第一、二Y侧电极以矩形围绕于透明导电层表面周缘，该触控面板在同一水平或垂直的触点移动时阻抗产生梯度的现象，令两个不同触点移动时电流不致互相抵消。

以此，通过本发明前述技术手段的具体实现，让本发明的触控面板在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度现象，以有效两个不同触点的电流在相对缩放、旋转或拖拉的移动过程中互相抵消，从而可有效地判定触控面板上不同的触点的坐标，以满足表面电容式触控面板的多触点需求，且能大幅简化多点式触控面板的构成，以降低其制造难度与成本。

附图说明

图1为已知的表面电容式触控面板简要架构的立体分解示意图；

图2为已知的表面电容式触控面板于接收感测信号以判定触点位置的示意图；

图3为已知的投射电容式触控面板简要架构的立体分解示意图；

图4为本发明的表面电容式触控面板结构的立体分解示意图；

图5为本发明的表面电容式触控面板结构的平面示意图；

图6A～图6F为本发明的电极图案层的电极平面示意图，供说明其不同实施方式；

图7为本发明的表面电容式触控面板于接收感测信号以判定多触点位置的示意图；

图8为本发明的表面电容式触控面板于接收感测信号时制作校正表的校正触点位置示意图；

图9为本发明的表面电容式触控面板结构另一实施例的平面示意图；以及

图10为本发明的表面电容式触控面板结构再一实施例之平面示意图。

【主要元件符号说明】

10    触控面板      11    透明基板

12    透明导电层    13    电极图案层

131   X侧电极       132   Y侧电极

14    硬化层        151   导线

152   导线          153   导线

154   导线          20    触控面板

21    透明基板      22    X透明电极图案层

23    透明介电层    24    Y透明电极图案层

25    感测图案      28    导线

50    触控面板      51    透明基板

52    透明导电层    54    硬化层

60     电极图案层      61      第一X侧电极

611    第一X侧电极     612     第一X侧电极

62     第二X侧电极     621     第二X侧电极

622    第二X侧电极     63      第一Y侧电极

631    第一Y侧电极     632     第一Y侧电极

64     第二Y侧电极     641     第二Y侧电极

642    第二Y侧电极     65      导线

651    导线            652     导线

66     导线            661     导线

662    导线            67      导线

671    导线            672     导线

68     导线            681     导线

682    导线            69      连接部

691    连接部          692     连接部

具体实施方式

为使贵审查委员能进一步了解本发明的构成、特征及其他目的，以下乃举本发明之较佳实施例，并配合图式详细说明如后，同时让熟悉该项技术领域者能够具体实施。

本发明是一种表面电容式触控面板的多点触控结构及其方法，随附图例示的本发明的具体实施例及其构件中，所有关于前与后、左与右、顶部与底部、上部与下部、以及水平与垂直的参考，仅用于方便进行描述，并非限制本发明，亦非将其构件限制于任何位置或空间方向。附图与说明书中所指定的尺寸，当可在不离开本发明的专利保护范围内，根据本发明的具体实施例的设计与需求而进行变化。

本发明是一种表面电容式触控面板，如图4所示，该触控面板50至少由一透明基板51、一透明导电层52、一电极图案层60及一绝缘保护用的硬化层54所构成，其中电极图案层60是以实质矩形围绕于触控面板50透明导电层52表面周缘而成，且电极图案层60各相对平行的边缘的阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减布设，使触控面板50在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度的现象，防止两触点移动时电极图案层60输出的电流互相抵消，而利用控制器(图中未示)量测四个角落电流强度，就可依电流大小计算求得两个不同触点的X坐标、Y坐标；

至于本发明较佳实施例的详细构成，则如图4、图5所示，其中透明基板51可为透明玻璃、透明塑胶，而透明导电层52可选自透明的氧化铟锡膜(IndiumTin Oxide；ITO)、氧化锑锡膜(Antimony doped Tin Oxide；ATO)，至于硬化层54则选自二氧化硅(SiO₂)等，以保护触控面板50，又电极图案层60由相对平行的一或多数第一、二X侧电极61、62与相对平行的一或多数第一、二Y侧电极63、64以矩形围绕于触控面板50透明导电层52表面周缘而成，且电极图案层60内缘于触控面板50上围绕成实质矩形的工作区，该电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64的阻抗分别设计成向同侧以等差或等比方式递增或递减布设；

而本发明电极图案层60的最佳实施例为：其是于触控面板50的上、下两侧缘分设有一个第一X侧电极61与一个第二X侧电极62，且第一、二X侧电极61、62的阻抗呈等差或等比方式而递减或递增，而其可利用改变斜率(如图5)、宽度(如图6A)、间距(如图6B)、面积(如图6C)、圈数(如图6D)、材料(如图6E)、厚度(如图6F)或其混合等方式，来达到令其阻抗可以等差或等比方式而递减或递增的物理条件，而本发明的最佳实施例则令该第一、二X侧电极61、62的斜率以等差方式向右同侧渐缩延伸，来达到使其阻抗以等差递减的目的。又电极图案层60并于触控面板50的左、右两端缘分设有一第一Y侧电极63与一第二Y侧电极64，且第一、二Y侧电极63、64的阻抗呈等差或等比方式而递减或递增，而其可利用改变斜率(如图5)、宽度(如图6A)、间距(如图6B)、面积(如图6C)、圈数(如图6D)、材料(如图6E)、厚度(如图6F)或其混合等方式，来达到令其阻抗可以等差或等比方式而递减或递增的物理条件，而本发明该第一、二Y侧电极63、64的最佳实施例是令其斜率以等差方式向下同侧渐缩延伸，来达到使其阻抗以等差递减的目的；

另电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64则是以蚀刻、网版印刷、电转印等技术形成于触控面板50的透明导电层52周缘上，再者电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64并选自导电性材料，如碳胶、银胶、铜胶或其混合等，本发明以碳胶为主要实施例，使本发明的电极图案层60以网版印刷方式形成于触控面板50表面周缘；

再者，前述电极图案层60可为四个输出端点(如图5所示)或八个输出端点(如图9所示)，本发明以四个输出端点为主要实施例，该电极图案层60的第一X侧电极61与第一Y侧电极63的相对端点共同设有一用于量测电压、电流的导线65，而第一Y侧电极63与第二X侧电极62的相对端点共同设有一用于量测电压、电流的导线66，又第二X侧电极62与第二Y侧电极64的相对端点共同设有一用于量测电压、电流的导线67，至于第二Y侧电极64与第一Y侧电极63的相对端点共同设有一用于量测电压、电流的导线68，前述导线65、66、67及68选自导电性材料，如碳胶、银胶、铜胶或其混合等，本发明以银胶为主要实施例，且导线65、66、67及68并以网版印刷方式布设于触控面板50的非工作区表面，又触控面板50上并具有一供导线65、66、67及68另侧端点布设的连接部69，以供导线65、66、67及68分别电气串接触控面板50的一控制器(图中未示)；

以此，可利用其电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64的阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减布设，使触控面板50在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度的现象，防止两触点移动时电极图案层60输出的电流互相抵消，而组构成一表面电容式触控面板结构。

而关于本发明的实际运用，则仍请参看图7所示，在实际工作时，该触控面板50的电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64相对四角落处各与一连外的导线65、66、67、68相接，用以分别接收一交流感测信号(AC1、AC2、AC3及AC4)，以供量测触控面板50上两个不同触点PA、PB的位置用，以计算可进行手势操作的两个不同触点PA、PB的位置为例：

首先，于触控面板50的工作区上设定复数等等距布设有校正点，且各相邻校正点的X轴距与Y轴距分别呈等距状，如图8所示，本发明以25点为主要实施例，校正点被分别定义为P1～P25；

接着，利用相同面积的感测件(其大小为模拟手指碰触时的面积)依序置于前述校正点P1～P25上，并分别量测各校正点P1～P25的电流值，并求得两两相邻的校正点P1～P25的中心点；且通过前述量测的校正点P1～P25电流值，而计算求得总能量(即电流总和)及电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64的各别能量(即各别电流总和)，而制作成对应各校正点P1～P25的校正表，其包含两两相邻之校正点P1～P25的中心点、电流总和、电极的各别电流；

之后，通过前述已知的校正点P1～P25的中心点、电流总和、电极的各别电流可以求得前述两个不同触点PA、PB的距离(即开度)与相对角度的计算公式；

紧接着，将求得的两个不同触点PA、PB的距离与相对角度配合前述的校正表，依比例计算出两触点PA、PB的电流中心；

最后，通过前述的两个不同触点PA、PB的距离、角度及电流中心，而进一步分别求得两个不同触点PA、PB的X坐标与Y坐标。

在运作架构上，***会在触控面板50的透明导电层52的不均匀电场，当手指接触触控面板50会出现电容充电效应，使触控面板50上电极图案层60的各第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64与手指间形成电容耦合，进而产生电容变化，控制器通过前述方式量测四个角落电流强度，且利用其电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64的阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减布设，使触控面板50上两个在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度的现象，有效防止两个不同触点PA、PB移动时，电极图案层60输出的电流互相抵消，如此就可依电流大小计算出两个不同触点PA、PB的位置，以便于控制器判断其后续的缩放、旋转与拖拉动作，以满足表面电容式触控面板的多触点需求，且能大幅简化多点式触控面板的构成与制造难度，进而降低其制造成本，有效大幅提升表面电容式触控面板的附加价值与经济效益。

又本发明另有一实施例，前述电极图案层60为八个输出端点的设计，其如图9所示，该电极图案层60的第一X侧电极61的两端分设有一供量测电压、电流的导线651、652，而第一Y侧电极63的两端分设有一供量测电压、电流的导线661、662，又第二X侧电极62的两端分设有一供量测电压、电流的导线671、672，至于第二Y侧电极64的两端分设有一供量测电压、电流的导线681、682，前述导线651、652、661、662、671、672、681、682选自导电性的银胶，且导线651、652、661、662、671、672、681及682并以网版印刷方式布设于触控面板50的非工作区表面，又触控面板50上并具有两供导线651、652、661、662、671、672、681、682另侧端点布设的连接部691、692，以供分别电气串接触控面板50的控制器(图中未示)。

再者，如图10所示，为本发明的再一实施例，前述电极图案层60的第一、二X侧电极61、62与第一、二Y侧电极63、64呈多段式，使电极图案层60于触控面板50围绕形成复数对应的虚拟工作区，且各段相对的第一、二X侧电极61、62与各段相对的第一、二Y侧电极63、64的阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减布设，以本实施例的较佳状态，是令该第一、二X侧电极61、62具有两段第一X侧电极611、612与两段第二X侧电极621、622，且两段第一X侧电极611、612与两段第二X侧电极621、622的斜率由相接点以等差方式由中心向左右两端渐缩延伸，使第一、二X侧电极61、62的阻抗由中心向两端递减，而达到使其阻抗呈等差递减的目的，至于该第一、二Y侧电极63、64具有两段第一Y侧电极631、632与两段第二Y侧电极641、642，且两段第一Y侧电极631、632与两段第二Y侧电极641、642的斜率由相接点以等差方式由中心向上下两端渐缩延伸，使第一、二Y侧电极63、64的阻抗由中心向两端递减，而达到使其阻抗呈等差递减的目的，使触控面板50在同一水平或垂直的触点阻抗产生梯度的现象，防止两触点移动时电流互相抵消，进而依电流大小计算求得不同触点的位置，使表面电容式触控面板能满足多触点的需求，同时兼具可降低生产成本之效。

以此，可以理解到本发明为一创意极佳的创作，除了有效解决已知技术所面临的问题，更大幅增进功效。

Claims (10)

1.一种表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该触控面板至少由一透明基板、一透明导电层及一电极图案层所构成，其中电极图案层以矩形围绕于触控面板透明导电层表面周缘而成，又电极图案层各相对平行的边缘阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减布设，再者电极图案层四个角落分别电气连接有一供量测输出电流的导线。

2.一种表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该触控面板至少由一透明基板、一透明导电层及一电极图案层所构成，其中电极图案层于触控面板上、下边缘分设有相对的至少一第一X侧电极与至少一第二X侧电极，又电极图案层于触控面板左、右边缘分设有相对的至少一第一Y侧电极与至少一第二Y侧电极，且第一、二X侧电极与第一、二Y侧电极以矩形围绕于触控面板表面周缘而成，其中第一、二X侧电极呈阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减，又第一、二Y侧电极亦呈阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减，且第一、二X侧电极与第一、二Y侧电极的端部分别电气连接有一供量测输出电流的导线。

3.如权利要求1或2所述的表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该电极图案层以改变其斜率、宽度、面积、厚度、间距、材料、圈数或其混合方式来达成阻抗向同侧以等差或等比方式递增或递减的物理条件。

4.如权利要求1或2所述的表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该电极图案层是网版印刷的技术形成于触控面板上。

5.如权利要求1或2所述的表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该电极图案层选自导电性的碳胶。

6.如权利要求2所述的表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该电极图案层的第一、二X侧电极，其分别由两段以上相对平行的第一、二X侧电极所串接而成。

7.如权利要求2所述的表面电容式触控面板的多点触控结构，其特征在于，该电极图案层的第一、二Y侧电极，其分别由两段以上相对平行的第一、二Y侧电极所串接而成。

8.一种表面电容式触控面板的多点触控方法，其用于一表面电容式触控面板上，该触控面板至少具有一透明基板、一透明导电层及一电极图案层相对迭合而成，且电极图案层具有相对平行的一或多数第一、二X侧电极与相对平行的一或多数第一、二Y侧电极以矩形围绕于透明导电层表面周缘，其特征在于，该触控面板在同一水平或垂直的触点移动时阻抗产生梯度的现象，令两个不同触点移动时电流不致互相抵消。

9.如申权利要求8所述的表面电容式触控面板的多点触控方法，其特征在于，该第一、二X侧电极呈阻抗向同侧以等差或等比的递增或递减的方法布设，而第一、二Y侧电极并呈阻抗向同侧以等差或等比的递增或递减的方法布设。

10.如权利要求9所述的表面电容式触控面板的多点触控方法，其特征在于，该第一、二X侧电极与该第一、二Y侧电极以改变斜率、宽度、间距、面积、圈数、材料、厚度或其混合方式，来达到令其阻抗可以等差或等比方式而递减或递增的物理条件。

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