CN104182102A - 互容式触控感应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种互容式触控感应装置，包含一感应电极、第一驱动电极与第二驱动电极。感应电极具有一电极主干、多个第一电极指及多个第二电极指。该电极主干的平面形状为长条形且其长边平行于第一方向。这些第一电极指分别自该电极主干朝与第一方向垂直的第二方向延伸而出。这些第二电极指分别自该电极主干相反于第二方向延伸而出。第一驱动电极包含第一主体。该第一主体具有与该多个第一电极指相对应且交错设置的多个第一凹陷部。第二驱动电极包含第二主体。该第二主体具有与这些第二电极指相对应且交错设置的多个第二凹陷部。

Description

互容式触控感应装置

技术领域

本发明与触控***相关，尤其与触控***中的电极图样设计相关。

背景技术

随着科技日益进步，近年来各种电子产品的操作介面都愈来愈人性化。举例而言，透过触控屏幕，使用者可直接以手指或触控笔在屏幕上操作程式、输入讯息/文字/图样，省去使用键盘或按键等输入装置的麻烦。实际上，触控屏幕通常由一感应面板及设置于感应面板后方的显示器组成。电子装置根据使用者在感应面板上所触碰的位置，以及当时显示器所呈现的画面，来判断该次触碰的意涵，并执行相对应的操作结果。

现有的电容式触控技术可分为自容式(self-capacitance)和互容式(mutual-capacitance)两类。图1为采用单层电极结构的互容式触控面板的一种电极配置图。感应电极S11～S1N对应于驱动电极D1，感应电极S21～S2N对应于驱动电极D2，感应电极S31～S3N对应于驱动电极D3，感应电极S41～S4N对应于驱动电极D4。以驱动电极D1及其相对应的感应电极S11为例，当驱动电极D1载有驱动信号时，驱动电极D1和感应电极S11具有不同的电位，因此其间存在一定数量的电力线。若使用者的手指接近驱动电极D1和感应电极S11构成的单位感应区域，驱动电极D1和感应电极S11间的电力线会被手指吸引，导致驱动电极D1和感应电极S11间的互容量降低。连接至该感应电极S11的接收器(未绘示)的输出信号会反应出此互容变化量。根据各个感应电极所连接的接收器提供的互容量及发送驱动信号的时序，后续电路可判断触碰点的座标。

图1呈现的电极配置有两个缺点。首先，这些感应电极连接至相对应接收器的路径长度各不相同。举例而言，连接感应电极S11的导线长度便远短于连接感应电极S1N的导线长度。理想上，各感应电极对接收器构成的阻抗值最好相等，才不致造成输入接收器的信号的变异太大。再者，驱动电极D1、D2、D3、D4载有驱动信号的时间各不相同、彼此错开，这些感应电极则是持续处于接收信号的状态。理想上，驱动电极D2载有驱动信号时，可能会出现互容变化量的感应电极应限于感应电极S21～S2N。然而，如图1所示，由于连接感应电极S1N的导线相当接近驱动电极D2，驱动电极D2所载有的驱动信号极可能会耦合至感应电极S1N，进而造成感应电极S1N亦可能出现些许互容变化量。这个情况将导致后续电路误判触碰点的座标。

图2为采用单层电极结构的互容式触控面板的另一种电极配置图。如图2所示，感应电极S11～S1N和S21～S2N被集中设置在驱动电极D1、D2之间，而感应电极S31～S3N和S41～S4N被集中设置在驱动电极D3、D4之间。这种电极配置的好处在于，驱动电极D2和感应电极S11～S1N的距离较远，因此其驱动信号不会耦合至感应电极S11～S1N。另一方面，由于驱动电极D3可为感应电极S31～S3N提供屏蔽，感应电极S31～S3N因此亦不会受到驱动电极D2所载有的驱动信号影响。然而，图2呈现的电极配置具有线性度不佳的问题。更明确地说，各个驱动电极的间距并不相同，这些驱动电极和感应电极构成的单位感应区域分布亦不平均。此外，图2呈现的电极配置同样存在各感应电极对接收器构成的阻抗值变异太大的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出新的适用于互容式触控感应装置的电极图样。藉由采取不同于先前技术的电极配置方式，根据本发明的互容式触控感应装置可避免因感应电极的阻抗值不匹配造成的问题，以及线性度不佳的问题。此外，藉由为各驱动电极加上屏蔽部，根据本发明的互容式触控感应装置可降低后续电路误判触碰点座标的机率。

根据本发明的一具体实施例为一种互容式触控感应装置，其中包含一感应电极、一第一驱动电极与一第二驱动电极。该感应电极具有一电极主干、多个第一电极指(electrode finger)及多个第二电极指。该电极主干的平面形状大致为一长条形且其长边大致平行于一第一方向。该多个第一电极指各自的平面形状大致为一矩形且分别自该电极主干朝一第二方向延伸而出。该多个第二电极指各自的平面形状大致为一矩形且分别自该电极主干相反于该第二方向延伸而出。该第一方向与该第二方向大致垂直。该第一驱动电极包含一第一主体。该第一主体具有与该多个第一电极指相对应且交错设置的多个第一凹陷部，与该多个第一电极指构成一第一感应区域。该第二驱动电极包含一第二主体。该第二主体具有与该多个第二电极指相对应且交错设置的多个第二凹陷部，与该多个第二电极指构成一第二感应区域。

根据本发明的另一具体实施例为一种互容式触控感应装置，其中包含一感应电极、一第一驱动电极与一第二驱动电极。该感应电极包含一第一感应区段及一第二感应区段。该第一驱动电极包含一第一主体，与该第一感应区段相对应并构成一第一感应区域。该第二驱动电极包含一第二主体，与该第二感应区段相对应并构成一第二感应区域。该第一感应区域与该第二感应区域彼此相邻且具有一邻接地带。该第一驱动电极进一步包含自该第一主体朝该邻接地带延伸而出的一屏蔽部。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为先前技术中采用单层电极结构的互容式触控面板的一种电极配置图。

图2为先前技术中采用单层电极结构的互容式触控面板的另一种电极配置图。

图3A为根据本发明的一具体实施例中的单层互容式触控***的局部电极配置图。

图3B重绘图3A中的感应电极和数个驱动电极，以说明单位感应区域的定义。

图3C绘示的电极图样重复排列多个如图3A所示的电极组合的结果。

图3D绘示令驱动电极进一步包含屏蔽部的范例。

图3E绘示为图3D所示的电极组合中各驱动电极加上连接导线的范例。

图3F绘示另一种为图3D所示的电极组合中各驱动电极加上连接导线的范例。

图4A和图4B用以呈现本发明的一实施例中增加屏蔽部之前和增加屏蔽部之后的电极图样。

符号说明

S11～S4N、S1～S4：感应电极

S1A：电极主干

S1B：电极指

D1～D6：驱动电极

U1～U3：感应区域

D1A、D2A：屏蔽部

R：曲折部

B：邻接地带

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例为一单层互容式触控***，其局部电极配置图呈现于图3A。标号为S1的电极为感应电极，而标号为D1～D6的电极为各自独立的驱动电极。如图3A所示，感应电极S1的主干S1A的平面形状大致为一长条形且其长边大致平行于Y方向。感应电极S1亦包含多个电极指(electrode finger)，例如电极指S1B。这些平面形状大致为矩形的电极指分别自电极主干S1A朝着X方向或相反于X方向延伸而出。如图3A所示，驱动电极D1～D6的主体各自具有多个凹陷部，与感应电极S1的多个电极指相对应且交错。

理论上，会受到使用者触碰影响的电力线主要分布在驱动电极和感应电极相邻的间隙附近。以重绘于图3B的感应电极S1和驱动电极D1、D2、D3为例，驱动电极D1的凹陷部和感应电极S1中相对应的电极指构成以虚线框示的一感应区域U1，驱动电极D2的凹陷部和感应电极S1中相对应的电极指构成另一感应区域U2，而驱动电极D3的凹陷部和感应电极S1中相对应的电极指构成另一感应区域U3。依此类推，图3A中每个与感应电极S1相邻的驱动电极都会各自对应于一个单位感应区域。

由图3A可看出，感应电极S1的左侧和右侧的驱动电极在Y方向上并未对称排列。以驱动电极D1、D2、D5为例，对应于驱动电极D5的一部份电极指与对应于驱动电极D1的一部份电极指在X方向上位置相同，而对应于驱动电极D5的另一部份电极指与对应于驱动电极D2的一部份电极指在X方向上位置相同。相较于左右对称排列，这种做法的好处在于能提升感应结果的解析度。

图3C绘示的电极图样为于X方向上重复排列多个如图3A所示的电极组合。为保持图面清晰，图3C中仅标示出做为各电极组合的中心的感应电极S1～S4。比较图3C和图1、图2可看出，不同于先前技术中以多个感应电极配合一个驱动电极的做法(例如图1所示的以感应电极S11～S1N配合驱动电极D1)，此实施例是以多个驱动电极配合一个感应电极，并将驱动电极分设于感应电极的两侧。这种做法的好处在于，由于这些感应电极在此配置之下的总长度几乎完全相同，能解决先前技术中因感应电极的阻抗值不匹配造成的问题。此外，相较于先前技术中边缘为直线的电极，此实施例中感应电极的多个电极指与各驱动电极的相对应凹陷部能增加会受到使用者碰触影响的电力线数量，进而提升互容变化量，也就是提升感应信号的信号杂讯比。再者，如图3C所示，各个感应电极的间距相当平均，只要适当设计驱动电极和感应电极的宽度，便不会存在图2所示先前技术的线性度不佳的问题。

于另一实施例中，如图3D所示，各个驱动电极除主体外，各自进一步包含至少一个自其主体在Y方向上延伸而出的屏蔽部(以虚线与其主体区隔)。以驱动电极D1的屏蔽部D1A和驱动电极D2的屏蔽部D2A来说明。如图3B所示，感应区域U1和感应区域U2彼此相邻且具有一邻接地带。驱动电极D1的屏蔽部D1A自其电极主体朝该邻接地带延伸而出。相对地，驱动电极D2的屏蔽部D2A亦自其电极主体朝该邻接地带延伸而出。当驱动电极D1载有驱动信号时，屏蔽部D2A可为感应区域U2内的感应电极S1提供屏蔽，避免感应区域U2内的感应电极S1贡献互容变化量。相似地，当驱动电极D2载有驱动信号时，屏蔽部D1A可为感应区域U1内的感应电极S1提供屏蔽，避免感应区域U1内的感应电极S1贡献互容变化量。藉此，后续电路误判触碰点座标的机率可被降低。

图3E绘示为图3D所示的电极组合中各驱动电极加上连接导线的范例。值得注意的是，在图3E中，驱动电极D3、D6的主体于X方向上的宽度都略有缩减。这种做法适用于驱动电极D3、D6邻近于整个触控面板的边缘区域的情况，于图3(E)中，边缘区域位于图面下方不远处。藉由适当缩减某些电极的宽度，可令所有驱动电极的连接导线在邻近边缘区域的宽度和线距都大致相等。藉此亦可阐明，于根据本发明的实施例中，配合同一感应电极的各个驱动电极的宽度不必相等。由图3E亦可看出，驱动电极D2的主体可屏蔽驱动电极D1的导线可能对感应区域U2的影响。电极图样设计者可根据实务上所需要的屏蔽效果大小决定这些驱动电极在X方向上的宽度。

图3F绘示另一种为图3D所示的电极组合中各驱动电极加上连接导线的范例。于此实施例中，整体仍大致为长条形的感应电极S1在以虚线框示的范围R内略有曲折。此外，如图3F所示，驱动电极D6上半部的宽度大于其下半部的宽度。这些调整的目标皆在于令所有驱动电极的连接导线在邻近边缘区域的宽度和线距大致相等。须说明的是，以上各图例中电极的线宽、线距、长宽比例皆仅为示意，本发明的范畴不以此为限。

本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，本发明提出的增加屏蔽部为邻近感应区域提供屏蔽的概念亦可应用在图3A之外其他以一个感应电极配合多个驱动电极的互容式电极组合。图4A绘示未增加屏蔽部前的电极图样，图4B则呈现增加屏蔽部(以虚线与其主体区隔)后的电极图样。感应电极S1包含多个各自对应于驱动电极D1～D4的感应区段。以此实施例中第一驱动电极D1和第二驱动电极D2为例，第一驱动电极D1与其相对应的感应区段构成第一感应区域U1，而第二驱动电极D2与其相对应的感应区段构成第二感应区域U2。第一感应区域U1与第二感应区域U2彼此相邻且具有一邻接地带，大致为图四(A)中以虚线框示的区域B。第一驱动电极D1包含自其主体朝该邻接地带延伸而出权利要求一屏蔽部D1A。屏蔽部D1A能为第一感应区域U1提供减少第二驱动电极D2的影响的屏蔽效果。相对地，第二驱动电极D2包含自其主体朝该邻接地带延伸而出的一屏蔽部D2A。屏蔽部D2A能为第二感应区域U2提供减少第一驱动电极D1的影响的屏蔽效果。

如上所述，本发明提出新的适用于互容式触控感应装置的电极图样。藉由采取不同于先前技术的电极配置方式，根据本发明的互容式触控感应装置可避免因感应电极的阻抗值不匹配造成的问题，以及线性度不佳的问题。此外，藉由为各驱动电极加上屏蔽部，根据本发明的互容式触控感应装置可降低后续电路误判触碰点座标的机率。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (7)

1.一种互容式触控感应装置，包含：

一感应电极，具有一电极主干、多个第一电极指及多个第二电极指，该电极主干的平面形状大致为一长条形且其长边大致平行于一第一方向，该多个第一电极指的平面形状大致为矩形且分别自该电极主干朝一第二方向延伸而出，该多个第二电极指的平面形状大致为矩形且分别自该电极主干朝相反于该第二方向延伸而出，该第一方向与该第二方向大致垂直；

一第一驱动电极，包含一第一主体，该第一主体具有与该多个第一电极指相对应且交错的多个第一凹陷部，该第一驱动电极与该多个第一电极指构成一第一感应区域；以及

一第二驱动电极，包含一第二主体，该第二主体具有与该多个第二电极指相对应且交错的多个第二凹陷部，该第二驱动电极与该多个第二电极指构成一第二感应区域。

2.如权利要求1所述的互容式触控感应装置，其特征在于，该电极主干进一步包含多个第三电极指，该多个第三电极指的平面形状大致为矩形且分别自该电极主干朝该第二方向延伸而出；该互容式触控感应装置进一步包含：

一第三驱动电极，包含一第三主体，该第三主体具有与该多个第三电极指相对应且交错的多个第三凹陷部，该第三驱动电极与该多个第三电极指构成一第三感应区域。

3.如权利要求2所述的互容式触控感应装置，其特征在于，该第一感应区域与该第三感应区域彼此相邻且具有一邻接地带，该第一驱动电极进一步包含自该第一主体朝该邻接地带延伸而出的一屏蔽部。

4.如权利要求2所述的互容式触控感应装置，其特征在于，该多个第二电极指的至少一部份与该多个第一电极指的一部份于该第一方向上位置不同。

5.如权利要求2所述的互容式触控感应装置，其特征在于，该第一主体于该第二方向上具有一第一宽度，该第三主体于该第二方向上具有一第二宽度，该第一宽度与该第二宽度不同。

6.一种互容式触控感应装置，包含：

一感应电极，包含一第一感应区段及一第二感应区段；

一第一驱动电极，与该第一感应区段相对应并构成一第一感应区域；以及

一第二驱动电极，包含一第二主体，与该第二感应区段相对应并构成一第二感应区域；

其中该第一感应区域与该第二感应区域彼此相邻且具有一邻接地带，该第一驱动电极进一步包含自该第一主体朝该邻接地带延伸而出的一第一屏蔽部。

7.如权利要求6所述的互容式触控感应装置，其特征在于，该第二驱动电极进一步包含自该第二主体朝该邻接地带延伸而出的一第二屏蔽部。