TW201112085A - Electrode layout for touch screens - Google Patents

Description

201112085 六、發明說明： 【先前技術】 觸控螢幕顯示器能夠偵測一作用或顯示區内例如由一手 指或尖筆所做之一觸摸。使用一觸控螢幕作為一顯示器之 部分使一使用者能夠藉由觸摸該觸控螢幕而與一電子應用 程式相互作用。該顯示器可向該使用者呈現影像。此等影 像可包含使用者介面構造，例如可由觸摸來選擇、操縱或 致動之不同按鈕、影像或其他區域。因此，觸控螢幕可為 蜂巢式電話、GPS裝置、個人數位助理（PDA) '電腦、 ATM機及其他此等裝置提供—有效使用者介面。 在基於電容式感測器中，一觸摸改變上覆於顯示器裝置 之一電極陣列令之一節點處之一電容。存在數種不同類型 之书合式觸控螢幕’例如互電容型及自電容型。自電容 觸控螢幕量測一列赤紅L ^ 、 /仃上之電容之改變。互電容型觸控螢 幕量測一節點上之電容之改變。 電谷式觸控螢幕通常使用藉由—電介質分離之兩個單獨 ，向電極層。该等橫向電極之交叉點形成節點且被個別地 存取以確定—個戋吝桐 一 觸摸之位置。可使用例如氧化銦錫 3 S月導電聚合物之透明電極來形成節點陣列。其 他電極佈局可利用不番 且之電極圖案（例如三角形及條形 =及=圖案）以最小化來自—下伏液晶顯示器（lcd)之 干擾。某些觸控f幕利用_單層佈局。 在某些兩層觸控螢幕 來損測觸摸。驅動電極…]用里子電何獲取方法 動電極可糟助電脈衝來驅動，且感測電極 I49730.doc 201112085 收集自該驅動電極傳送之電荷。每脈衝所傳送之電荷量依 據螢幕被觸摸的地方而變化，從而允許偵測觸摸之位置。 【實施方式】 在以下說明中，參照形成本文之一部分且其中以圖解說 明之方式顯示可實踐之具體實施例的附圖。充分詳細闡述 此等實施例以使熟習此項技術者能夠實踐本發明，且應瞭 解可利用其他實施例且可在不背離本發明之範疇之情況下 做出結構、邏輯及電改變。因此，不應以限制意義考量以 下對貫例性貫施例之說明，且本發明之範疇係由隨附申請 專利範圍來界定。 一觸控螢幕具有若干電極組，該等電極具有增加該等電 極之間的一共用週邊之交錯之突出部。各種實施例包含該 等電極之多層佈局及單層佈局。可使用一量子電荷獲取方 法來偵測該觸控螢幕上之觸摸。該量子電荷獲取方法涉及 使用脈衝來驅動發射極電極及獲得並量測自才妾（器電極獲 得之電荷。在-個實施例中，該等電極形成一基於互電容 之觸控螢幕。該等電極佈局亦可與自電容觸控勞幕一起使 用。 本文中所使用之-觸控螢幕包含一個或多個電極層，以 形成回應於由-使用者之手指或—指向I置（例如，一尖 筆）所做之觸摸之裝置。該觸控榮幕可包含透明㈣或不 透明電極’且進一步可包含一龜+00壯职 匕3顯不斋裝置，例如一液晶顯 示器或其他顯示器裝置。此類觸控螢幕可用於電話、資訊 站、ATM、家用電器中及數不勝數之其他裝置中。 149730.doc 201112085 圖1係根據-實例性實施例具有交錯之電極突出邻之一 觸控螢幕⑽電極佈局之—方塊示意圖。—驅動電極u 越該觸控榮幕在一第一方向上延續，如圖所示。在_個實 施例中，該驅動電極包含複數個部分，例如互連之菱形體 115。在-個實施例中，菱形體115具有圖2中予以更詳細 顯示之突出部。 驅動電合至自一控制器接收驅動信號之一驅動 線⑶。驅動電極可稱作發射極電極，且通常係—由適合 控制電子裝置以一切換方式驅動之電極。^中顯示二十 個驅動電極及對應驅動線，且在—個實施例中，所有驅動 電極在β帛$向上大致彼此平行地延續從而形成一菱 =列ϋ實施例中，該等驅動電極之菱形部分提供 一南表面積導電表面以促進電荷保持及傳送。 接收電極125顯示為在橫切於驅動電極ιι〇之一第二方 =:延Γ。在一個實施例中，接收電極125係-條或線， 厂-實施例中其大致橫切於該等驅冑電極而延 '續，從而 心成由遠等接收電極分離之該等驅動電極之菱形部分之一 '勾拇袼。在—個實施例中，接收電極125具有圖2中予以 更°乎細顯不之突出部。接收電極125轉合至-接收線13〇， 接收線福合至用以量測在接收電極上自一個或多個 驅動電極接收之電荷量之電路。該等接收電極亦可稱作感 4電極® 1中存在1〇個接收電極及接收線，其每一者橫 刀於驅動電極延續。在―個實施例令’驅動電極與接收電 極係彼此大致正交。 H9730.doc 201112085 圖2係根據-實例性實施例用以顯示交錯之突出部之進 一步細節的圖1之觸控螢幕電極佈局之—部分之一方塊示 意圖。菱形體115顯示為具有四個突出部加，自菱形之四 個财之每-者延伸-個突出部。兩個接收電極215及216 顯:為在菱形體115之相對側上延續。該等接收電極具有 十子部分217及218，其等分別經耦合以在觸控營幕欧 -外邊緣處形成-「T」形狀。該等十字部分大致正交於 該等接收電極而延續，其之間具有一間隙以使得每一接收 電極可由控制器獨立地感測。 在-個實施财，十字部分217及218之每—側且有一突 出部220,該突出部她鄰菱形體115上之對應突出部㈣。 该等接收電極亦具有毗鄰突出部21〇之另一側自其等延伸 之突出部230。十字條及突出部之圖案跨越電極之陣列或 車而重複W使遠菱形體之每—侧具有伴隨有來自該等 接收^極之—個或多個她鄰突出部或該等接收電極之:字 條^犬，部。電極與突出部之組合可稱作相互交又或交錯 乓加電極之鄰週邊。由於電場可隼中於带 邊緣上’因此相信藉由增加電極之共用週掸 加場相互作用。 曰 ，個實施例中’來自該等電極中之每一者之相互交又 之大出部的圓案稱作一雪花圖案。就如同雪花—樣 可用於择什在 雷杌固9 週邊之突出部與電極部分形狀之諸多不同 1：極圖案。WJ 节除羡形電極部分形狀外，亦可使用盒形、拓^ 或其他形狀來形成一驅動電極。 矩形 149730.doc 201112085 在某些實施例中，來自驅動電極及接收電極兩者之突出 部可係相同寬度，例如，在一個實施例中係自〇 25 _至 〇.5 ππη，但在其他實施例中可有顯著變化。在某些實施例 中，大小之變化可隨製程及材料限制而變。在聚對苯二曱 酸乙二酯（PET)上之IT0作為電極之導電材料之情況下，突 f部之電阻隨著線寬度之降低而增加，此可導致較長之電 荷傳送時間。在其他更導電材料（例如，銅）之情況下，突 出部之寬度可係比以前電阻可變成問題的情況窄得多。在 某些實施例中，較窄之突出部寬度允許在佈局中使用更多 突出部’從而增加共用週邊及對應之經改良電荷傳送特 性。此將導致一觸摸物件抽出更多電肖，由此增加該觸控 螢幕之總體靈敏度。 在一個實施例中，該等接收線在寬度上大約係Μ咖， 且該等菱形自邊緣至邊緣大約係4随至5職。此等尺寸 可基於該觸控螢幕上之—手指佔據面積之平均形狀。若使 用較大之指向物件，那麼可視需要對應地增加料尺寸。 在-個實施例中’驅動電極及接收電極形成於藉由 介質層分離之不同層上。在—個實施例中，該等驅動電極 可經形成而更接近於-顯示器裝置。在其他實施例中，驅 動電極及接收電極可形成於同一層上(交越點除外)，在交 越點處該等電財之-者形成於藉由—絕緣層分離之另一 電極上方。此交越結構可藉由以下操作形成：在該等 點之兩個側處自-個電極移除材料；形成該絕緣層；及缺 後重新連接在每—交越點處自其移除材料之電極。此類單 149730.doc 201112085 層電極圖案可稱為共面的’且在—個實施例中可形成於玻 璃上。 圖3係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊不意圖。—接收電極31〇顯示為由 驅動電極315、316、317及318之部分環繞。㈣電極31〇 經形成而多少有點「H」形狀，其具有由十字部分324連接 之兩個橫向部分320、322。在一個實施例中，「H」形狀可 稱作一組突出部，且該等突出部與自驅動電極3丨5及3丨了延 伸之突出部330及332交錯。在一個實施例中，突出部33〇 及332在橫向部分320與322之間朝向該「H」形狀之十字部 分324延伸。該圖案在該等電極之間提供一增加之毗鄰共 用週邊。s亥等突出部之不同部分可具有不同寬度。應注 意，在此實施例中，該等驅動電極中之某些驅動電極不具 有突出部。該圖案可跨越電極之矩陣重複。 圖4係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之—替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。在此實施例中，該等驅動 電極每一者具有與直接來自一接收電極之一個突出部及來 自該接收電極之每一十字條之一個突出部交錯之多個突出 部。在此實施例中，該等電極之共用毗鄰週邊進—步增 加。 圖5係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之—替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。在此實施例中，該接收電 極具有大致正交於該接收電極之一主體而延續之突出部及 大致正父於S亥接收電極之十字條而延續之其他突出部。來 149730.doc 201112085 自該等驅自電極t突出料“同形狀形成以支真充於該等 突出部之間的區中’同樣地，此導致該等電極之間的共用 毗鄰週邊之一增加。在此實施例中，來自該接收電極之突 出部可具有尖端。 圖6係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。此佈局類似於圖5中之佈 局，其中突出部之端部係方形。 圖7係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。此佈局類似於圖5之佈 局，其中突出部之端部係圓形。 圖8係根據一實例性實施例具有交錯之突出部及隔離之 填充區之一替代佈局800之一部分之一方塊示意圖。佈局 800包含例如驅動電極81〇之菱形驅動電極，其具有與來自 例如感測電極825之感測電極之突出部82〇交錯之多個突出 部815。在一個實施例中，隔離之填充區83〇設置於該等電 極之础鄰交錯之突出部與毗鄰部分之其他區之間。填充區 830可由與該等電極相同之導電材料形成，但與該等電極 電隔離。在此實施例中，填充區包括多邊形，例如方形、 矩形、三角形及五角形。任一特定區中所使用之形狀可經 選擇以填充Η比鄰電極之間的間隔。在一個實施例中，填充 區可有助於最小化圖案對一使用者之可見性。 在一個實施例中，驅動電極810及感測電極825形成於同 一層級上。圖8中之每一接收電極或感測電極825形成於驅 動電極81〇之菱形部分之交叉點之間的區段中。在— IU耳 149730.doc 201112085 施例中，該等區段藉由一薄金屬跡線835而彼此耦合。在 某些實施例中，該跡線可係10 um或更小以減小其可見 性’且可藉由一絕緣體材料而與該驅動電極之部分分離。 圖9係根據一實例性實施例具有交錯之突出部及隔離之 填充區之一替代佈局900之一部分之一方塊示意圖。佈局 900包含例如驅動電極部分91〇之驅動電極部分，其具有盘 來自例如感測電極935之感測電極之突出部930交錯之多個 突出部915、920、925。注意，突出部920及925毗鄰突出 部930而非較窄突出部915，在形狀上為部分三角形。此等 突出部形狀可隨電極之相對間隔及驅動電極部分（例如， 一菱形或矩形驅動電極部分91 〇)之形狀而變。電極部分 910更像菱形，其令接收電極部分93〇突出至電極部分 中，從而導致該等電極之間的一增加之b比鄰週邊。 在一個實施例中，隔離之填充區94〇安置於電極之毗鄰 交錯之突出部與毗鄰部分之其他區之間。填充區94〇可由 與電極相同之導電材料形成，但與電極電隔離。在此實施 例中，填充區包含多邊形，例如方形、矩形、卩角形及五 角形。任-特定區中使用之形狀可經選擇以填充該等毗鄰 電極之間的間隔。在__個實施例中，填充區可能有助於最 小化圖案對一使用者之可見性。 圖10係根據-實例性實施例具有交錯之電極突出部及電 阻性内插之-觸控㈣觸電極佈局之—方塊示意圖。該 佈局極類似於圖1中之佈局10〇，其中較少驅動線⑻。直接 耦合至具有藉由-接收電極1〇13分離之具有增加之表面積 149730.doc 201112085 之部分的一驅動電極1015。在一個實施例中，該驅動電極 之部分可係菱形、矩形或視需要形成為其他形狀。驅動線 1010透過一電阻器1020耦合盖一經内插之驅動電極1035。 一電阻器1040耦合至電阻器1020且耦合至驅動電極1〇45。 一其他驅動線1055直接耦合至一驅動電極1〇6〇且經由一電 阻器1050耦合至驅動電極1〇45及電阻器1040。驅動線及電 阻器之組合提供經由一電阻梯耦合之每驅動線兩個經内插 之驅動電極。 每一驅動電極自經驅動之電極接收由延伸於驅動線丨〇 J 〇 至六個驅動線之間的電阻梯減小之信號。在任何一個時 間，驅動一個驅動線且將所有其他驅動線接地。舉例而 言，若驅動線10 1 0被驅動，則驅動線丨055連同其他驅動線 將被接地。當驅動線1 〇 1 〇被驅動時，出於電阻梯之原因， 經内插之驅動電極1035將具有驅動電極1〇15之電壓之 2/3，且經内插之驅動電極1〇45將具有該電壓之1/3。在一 個實施例中，電阻器1020、1〇4〇及1〇5〇具有相同電阻。驅 動電極及接收電極兩|皆可具有交錯或相纟交叉之突出部 以增加該等電極之毗鄰週邊。 圖u係根據-實例性實施例耦合至一控制器112〇之一觸 控螢幕裝置mo之-方塊圖。觸控螢幕裝置⑽之驅動電 極經由驅動線112續合至控制器U2Ge該等驅動線在控制 it mo之㈣下由電脈衝來驅動。控制亦控制經由 線1130來自接收電極之資訊之接受。在該等接收電極上偵 測之電荷被轉換為數位形式且表示觸控螢幕裝置mo上之 149730.doc 201112085 觸摸。在一個實施例中，該等電極係以一與量子電荷獲取 方法一致之切換方式來控制。可使用一類比至數位轉換器 將來自接收電極之所感測之電荷轉換為一數位形式以供控 制器1120使用》可在其他實施例中使用轉換所感測電荷之 其他方法。觸控螢幕裝置1110亦可包含形成於電極下方之 一顯示器裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係根據一實例性實施例具有交錯之電極突出部之一 觸控螢幕電極佈局之一方塊示意圖。 圖2係根據一實例性實施例用以顯示交錯之突出部之進 一步細節之圖1之佈局之一部分之一方塊示意圖。 圖3係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖圖。 圖4係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。 圖5係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。 圖6係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。 圖7係根據一實例性實施例具有交錯之突出部之一替代 佈局之一部分之一方塊示意圖。 圖8係根據一實例性實施例具有交錯之犬出部及隔離之 填充區之一替代佈局之一部分之一方塊示意圖。 圖9係根據一實例性實施例具有交錯之犬出部及隔離之 149730.doc -12- 201112085 填充區之一替代佈局之一部分之〆方塊示意圖。 部及電 觸控螢 圖1 〇係根據一實例性實施例具有交錯之電極突i 阻性内插之一觸控螢幕電極佈局之一方塊示意圖。 圖11係根據一實例性實施例耦合至一控制器之- 幕裝置之一方塊圖。 【主要元件符號說明】 100 觸控螢幕 110 驅動電極 115 菱形體 120 驅動線 125 接收電極 130 接收線 210 突出部 215 接收電極 216 接收電極 217 十字部分 218 十字部分 220 突出部 230 突出部 310 接收電極 315 驅動電極 316 驅動電極 317 驅動電極 318 驅動電極 149730.doc 201112085 320 橫向部分 322 橫向部分 324 十字部分 330 突出部 332 突出部 810 驅動電極 815 突出部 820 突出部 825 感測電極 830 填充區 835 薄金屬跡線 910 驅動電極部分 915 突出部 920 突出部 925 突出部 930 突出部 935 感測電極 940 填充區 1000 觸控螢幕 1010 驅動線 1013 接收電極 1015 驅動電極 1020 電阻器 1035 驅動電極 149730.doc - 14 201112085 1040 電阻器 1045 驅動電極 1050 電阻器 1055 驅動線 1060 驅動電極 1110 觸控螢幕裝置 1120 控制器 1125 驅動線 1130 線 149730.doc -15

Claims (1)

1. 201112085 七、申請專利範圍： 1. 一種裝置，其包括·· 複數個驅動電極，該等驅動電極通常在一第一方向上 延續，該等驅動電極具有沿其長度之多個突出部； .數個感測電極，其通常在橫切於該等驅動電極之一 -帛-方向上延續，言亥等感測電極具有與該等驅動電極之 該多個突出部交錯之多個突出部。 2 · 士口 3月 1 苗_ j. 裒置，其中該等驅動電極與感測電極大致 不重疊。 如二长項1之裝置，其中該等驅動電極包含多個經連接 之菱形部分’該等菱形部分之每—邊緣具有峨鄰於來自 該感測電極之至少一個突出部之一突出部。 4. 如β求項3之裝置’ |中該等感測電極包含十字條該 等十字條具有毗鄰於來自該驅動電極之該等菱形部分之 至少一個突出部之至少一個突出部。 5. 如凊求項4之裝置’且其進一步包括設置於該等驅動電 極：出部與該等感測電極突出部之間的複數個填充區。 *月长項5之裝置，其中該等填充區彼此電隔離且與該 .等驅動電極及感測電極電隔離。 胃求項6之裝置’其中該等填充區、驅動電極及感測 電極係由相同材料形成。 8.如請求項1之裝置’其中該等突出部提供該驅動電極與 "亥專感測電極之間的一增加之她鄰週邊。 长項1之裝置，其中該等驅動電極及感測電極係由 149730.doc 201112085 氧化銘I錫形成。 10.如凊求項1之裝置’且其進一步包括經電阻性内插之驅 動電極。 11· 一種裝置，其包括： 複數個驅動電極，其等位於一驅動電極層中，該等驅 動電極通常在一第一方向上延續’該等驅動電極具有沿 其長度之多個突出部； 複數個感測電極，其等位於—接收電極層中，接收電 極通常在橫切於該等驅動電極之一第二方向上延續，該 等感測電極具有與該等驅動電極之該多個突出部交錯: 多個突出部；及 一中間電介質層 極層之間。 12.如請求項11之裝置 不重疊。 八又置於忒驅動電極層與該感測電 其中該等驅動電極與感測電極大致 13.如請求項丨丨之裝置，其中 之菱形部分，該等菱形部 §亥感測電極之至少一個突 感測電極包含十字條，該 動電極之該等菱形部分之 出部。 該等驅動電極包含多個經連接 分之每—邊緣具有4鄰於來自 出。P之-突出冑，且其中該等 等十字條具有毗鄰於來自該驅 至少—個突出部之至少一個突 步包括設置於該等驅動電 之間的複數個填充區， 且與該等驅動電極及感測 14.如請求項13之裝置，且其進— 極犬出部與該等感測電極突出 其中該等填充電極彼此電隔離 149730.doc 201112085 電，電隔離，且其中該等填充區、驅動電極及感測電極 係由相同材料形成。 15. 如請求項11之裝置，其中該等突 耠供該驅動電極與 孩寺感測電極之間的一增加之毗鄰週邊。 16. 如請求項〗！之裝置，其 一 動電極。 "包括經電阻性内插之驅 17· —種裝置，其包括： 複數個驅動電極，其等位於一 ⑥動電極層中，該等驅 動电極通常在一第一方向上 貝”亥#驅動電極具有沿 具長度之多個突出部； 複數個驅動線，其等耗合至選定驅動電極； 複數個感測電極，其笨彳 搞、、4位於—接收電極層中，接收電 極通常在橫切於該等驅動電 馆a 罨極之—第二方向上延續，該 專感測電極具有與該等 多個突出部； 動電極之该多個突出部交錯之 二复數個感測線，其等輕合至該等接收電極； 中間電介質層，其今 極層U "置於该驅動電極層與該感測電 一控制器，其耦合至嗲 線。 '"專驅動線且耦合至該等感測 18.如請求項17之裝置，農 、專驅動電極包含多個經連接 之菱形部分，該等菱形 设 ^ ή ·θ|| φ ^ 刀之母一邊緣具有毗鄰於來自 该感測電極之至少—個 水 ή ·>] # ^ ^ 出。Ρ之一突出部，且其中該等 感劂％極包含十字條， μ寻十字條具有毗鄰於來自該驅 149730.doc 201112085 動電極之該等菱形部分之s /rti _ . 刀之至少—個突出部之至少一個突 出部。 1如„月求項18之裝置’且其進—步包括設置於該等驅動電 極突出部與该等感測電極突出部之間的複數個填充區， ”中》亥等填充區彼此電隔離且與該等驅動電極及感測電 極電隔離，且其中該等填充電極、驅動電極及感測電極 係由相同材料形成。 20. 如請求項17之裝置，其中該等突出部提供該驅動電極與 5亥專感測電極之間的一增加之此鄰週邊。 21. 如請求項17之裝置，且其進一步包括經内插之驅動電 極。 149730.doc