具有均勻的觸控輸入靈敏度的觸控面板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種觸控面板，上述觸控面板在同一層形成有感應(yīng)電極和驅(qū)動電極，一個上述感應(yīng)電極包括：主電極部，沿著一方向延長，以及N個分支電極部，從上述主電極部的N個分支點分岔而形成；上述各分支電極部呈漩渦狀；包含在上述驅(qū)動電極的驅(qū)動電極-電池沿著上述分支電極部的延伸方向延伸，并以漩渦狀形成。
【專利說明】具有均勻的觸控輸入靈敏度的觸控面板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及觸控面板，尤其涉及具有均勻的輸入靈敏度的觸控面板。

【背景技術(shù)】
[0002] 觸控輸入裝置是指，在觸控面板上感測手指等輸入工具的位置(坐標)，將所感測 的位置相關(guān)信息作為輸入信息進行提供的輸入裝置。典型的有電阻方式和電容方式。電容 方式大致分為自電容方式和互電容方式?；ル娙莘绞桨ㄓ赏该鞯膶щ娦圆牧蠘?gòu)成的驅(qū)動 電極和感應(yīng)電極，一般驅(qū)動電極和感應(yīng)電極的延伸方向互不相同，在部分實施例中，兩個電 極還可以呈相互垂直的方向。
[0003] 感應(yīng)電極和驅(qū)動電極之間可以形成電容，尤其，大部分的電容可以在兩個電極的 交叉區(qū)域形成。在本說明書中，這種交叉區(qū)域可稱為"觸控節(jié)點"或"節(jié)點"。一個觸控面板 提供至少一個驅(qū)動電極和至少一個感應(yīng)電極，因此，上述的觸控節(jié)點可能存在一個以上。
[0004] 當手指觸碰到上述的觸控節(jié)點或位于上述的觸控節(jié)點的附近時，在形成該觸控節(jié) 點的感應(yīng)電極和驅(qū)動電極之間所形成的電容的值就會發(fā)生變化。因此，可以通過測定在感 應(yīng)電極和驅(qū)動電極之間所形成的電容的值的變化與否，來確認手指是否觸碰觸控面板。
[0005] 為了測定在感應(yīng)電極和驅(qū)動電極之間所形成的電容是否發(fā)生變化，當向特定驅(qū)動 電極施加電流時，電荷則會注入到與上述特定驅(qū)動電極交叉的N個感應(yīng)電極（N > 1)。所注 入的電荷的量隨著上述特定驅(qū)動電極和借助上述的N個感應(yīng)電極而分別形成的電容值而 發(fā)生變化。因此，可以通過測定和比較向上述的一個以上的感應(yīng)電極所注入的電荷的量，判 斷借助上述特定驅(qū)動電極和上述N個感應(yīng)電極而形成的N個觸控節(jié)點中是否存在發(fā)生觸控 輸入的觸控節(jié)點以及觸控輸入位置。通過對多個驅(qū)動電極分別執(zhí)行這種處理過程，從而可 以判斷對于觸控面板整體區(qū)域的觸控輸入位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -個觸控節(jié)點具有規(guī)定的面積A1的接觸面，上述接觸面的中心點可稱為"接點中 心點"。一方面，在手指等輸入工具觸碰到觸控面板的情況下，若具有規(guī)定的面積A2的接觸 面，則上述接觸面的中心點可稱為"觸控中心點"。根據(jù)上述觸控中心點和上述節(jié)點中心點 的距離d，覆蓋（cover)上述接觸面中的上述一個觸控節(jié)點的部分的面積將發(fā)生變化，其結(jié) 果，根據(jù)上述觸控中心點和上述節(jié)點中心點的距離d，上述觸控節(jié)點的電容變化量將發(fā)生變 化。在此情況下，若上述電容的變化量A C并未隨著上述距離d而發(fā)生線性增減，則導致出 現(xiàn)觸控輸入位置的計算變得復(fù)雜的問題。
[0007] 并且，上述一個觸控節(jié)點中的第一軸(例如：x軸)方向的內(nèi)部圖案不對應(yīng)在此直角 交叉的第二軸(例如：y軸)方向的內(nèi)部圖案的情況下，可導致出現(xiàn)x方向的感知特性與y方 向的感知特性不同的問題。
[0008] 在本發(fā)明中，為使觸控面板的特定觸控節(jié)點的電容的變化量的大小，隨著觸控輸 入位置的坐標而實現(xiàn)接近于線性的變化，擬提供具有嶄新結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電極和驅(qū)動電極，上 述觸控面板在同一層形成有感應(yīng)電極和驅(qū)動電極。并且，擬提供根據(jù)X軸方向的觸控輸入 感知特性和根據(jù)y軸方向的觸控輸入感知特性相似的感應(yīng)電極及驅(qū)動電極的結(jié)構(gòu)。
[0009] 為了解決上述問題，提供根據(jù)本發(fā)明的一觀點的觸控面板。該觸控面板作為在同 一層形成有感應(yīng)電極和驅(qū)動電極的觸控面板，一個上述感應(yīng)電極包括：主電極部，沿著一方 向延長，以及N個分支電極部，從上述主電極部的N個分支點分岔而形成；上述各分支電極 部呈漩渦狀；包含在上述驅(qū)動電極的驅(qū)動電極-電池沿著上述分支電極部的延伸方向延 伸，并以漩渦狀形成。
[0010] 在此情況下，上述各分支電極部可由相互連接的第一分段和第二分段構(gòu)成；上述 第一分段可存在于借助以直線延伸上述分支電極部的一端部和另一端部的虛擬的線而被 分割的兩個平面中的第一平面；上述第二分段可存在于上述兩個平面中的第二平面。
[0011] 在此情況下，上述各分支電極部可由相互連接的三個以上的直線分段構(gòu)成，上述 三個以上的直線分段之間能夠以規(guī)定的角度被彎曲。在此情況下，上述規(guī)定的角度可以是 直角。
[0012] 可提供根據(jù)本發(fā)明的再一觀點的觸控面板。該觸控面板作為由形成于同一層的感 應(yīng)電極-電池和驅(qū)動電極-電池構(gòu)成的多個觸控節(jié)點配置成矩陣形態(tài)的觸控面板，上述各 感應(yīng)電極-電池由相互連接的第一分段和第二分段構(gòu)成；上述第一分段存在于借助以直線 延伸上述感應(yīng)電極-電池的一端部和另一端部的虛擬的線而被分割的兩個平面中的第一 平面；上述第二分段存在于上述兩個平面中的第二平面；所屬于相同的感應(yīng)電極的多個上 述感應(yīng)電極-電池通過上述一端部而相互連接。
[0013] 可提供根據(jù)本發(fā)明的另一觀點的觸控面板。該觸控面板作為在同一層形成有第一 類型-電極和第二類型-電極的觸控面板，一個上述第一類型-電極包括：主電極部，沿著 一方向延長，以及N個分支電極部，從上述主電極部的N個分支點分岔而形成；上述各分支 電極部呈漩渦狀；包含在上述驅(qū)動電極的驅(qū)動電極-電池沿著上述分支電極部的延伸方向 延伸，并以漩渦狀形成。
[0014] 在此情況下，上述第一類型-電極可以是感應(yīng)電極，上述第二類型-電極可以是驅(qū) 動電極，或者上述第一類型_布線可以是感應(yīng)電線，上述第二類型-布線可以是驅(qū)動電線。
[0015] 如果利用根據(jù)本發(fā)明而提供的新結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電極和驅(qū)動電極，觸控面板的特定觸 控節(jié)點的電容的變化量的大小，可隨著觸控輸入位置的坐標而實現(xiàn)接近于線性的變化。并 且，還可提供使X軸方向的感知特性和y軸方向的感知特性相似的感應(yīng)電極和驅(qū)動電極的 結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖la及圖lb是表不用于說明在同一層形成有感應(yīng)電極和驅(qū)動電極的觸控面板的 工作原理的示意圖。
[0017] 圖2a至圖2c是表示用于說明根據(jù)觸控面板的一個觸控節(jié)點中的觸控中心點的位 置而發(fā)生的電容的變化的示意圖。
[0018] 圖3a至圖3c是表示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的一個觸控節(jié)點及構(gòu)成該觸控節(jié)點 的驅(qū)動電極-電池及感應(yīng)電極-電池的形態(tài)的示意圖。
[0019] 圖4a是表示根據(jù)圖3a的觸控節(jié)點配置成8*8矩陣形態(tài)，從而形成根據(jù)本發(fā)明的 一實施例的觸控面板的示意圖。
[0020] 圖4b表示圖4a示出的驅(qū)動電線22和各感應(yīng)電線12在觸控面板的感知區(qū)域外部 的連接關(guān)系的示意圖。
[0021] 圖5a至圖5d是表示用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實施例的感應(yīng)電極的拓撲結(jié)構(gòu)的示 意圖。
[0022] 圖6a是表示圖3a所示的觸控節(jié)點的感應(yīng)電極-電池的另示示意圖，用于說明在 本發(fā)明中所使用的漩渦狀的含義。
[0023] 圖6b是表示相對于本發(fā)明的其他實施例的，具有從圖6a所示的感應(yīng)電極-電池 的形狀變形而成的形狀的感應(yīng)電極-電池的示意圖。
[0024] 圖6c是表示感應(yīng)電極-電池具有相同于圖6b所示的形狀的情況下的觸控節(jié)點的 形狀。

【具體實施方式】
[0025] 下面，將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，以便本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的 普通技術(shù)人員容易地實施。但本發(fā)明能夠以各種不同形態(tài)實施，本發(fā)明不限于在此說明的 實施例。以下所使用的術(shù)語僅僅是為了提及特定實施例，并非用于限定本發(fā)明。并且，以 下所使用的單數(shù)形態(tài)還包括復(fù)數(shù)形態(tài)，除非相關(guān)語句明確表示與此相反的含義。本說明書 的附圖為了便于說明而進行了部分夸大和縮小的圖示，實際應(yīng)用本發(fā)明的一實施例的情況 下，附圖中所示的結(jié)構(gòu)要素的各部分的比例可發(fā)生變化。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例的觸控面板可包括沿著第一方向，如垂直方向延伸的多個 透明電極。并且，觸控面板可包括沿著第二方向，如水平方向延伸的多個透明電極。其中， 第一方向和第二方向可以是相互垂直的方向，但并不受此限定。在本發(fā)明中，為了便于說 明，圖中沿著垂直方向延伸的電極可稱為感應(yīng)電極（sensing electrode)，沿著水平方向延 伸的電極可稱為驅(qū)動電極（driving electrode)。但是，在其他實施例中，垂直方向的電極 和水平方向的電極的作用可以互換。
[0027] 各感應(yīng)電極和各驅(qū)動電極可形成于相互不同的層（layer)，或者可形成于相同的 層?？啥x各感應(yīng)電極和驅(qū)動電極的交叉區(qū)域，但這種交叉區(qū)域可具有矩陣結(jié)構(gòu)。對應(yīng)于 該矩陣結(jié)構(gòu)的各要素（element)的區(qū)域可作為用于確定觸控面板內(nèi)的觸控輸入位置的基準 單位而使用。在本發(fā)明中，這種基本單位可稱為"觸控節(jié)點"。
[0028] 向驅(qū)動電極施加電壓時，可以在驅(qū)動電極和各感應(yīng)電極的交叉點通過互電容 (mutual capacitance) Csense向各感應(yīng)電極注入電荷（charge)。輸入到各感應(yīng)電極的電 荷量（Qsense)可以由驅(qū)動信號的第一級別（Vdrive)和互電容（Csense)的乘積表示（即， Qsense = Vdrive 氺 Csense)。
[0029] 在特定時段內(nèi)，可將如第一級別（Vdrive)的電壓和第二級別（0V)的電壓周期性 進行反復(fù)的脈沖串的驅(qū)動信號施加到驅(qū)動電極中的一個電極。當特定時段結(jié)束時，可將驅(qū) 動信號施加到其他驅(qū)動電極?？蓪⒅绷麟妷菏┘拥匠吮惠斎腧?qū)動信號的驅(qū)動電極之外的 剩余各驅(qū)動電極，上述直流電壓例如可為0V的電壓。但是，根據(jù)實施例，還可以使用將驅(qū)動 信號一同施加到多個驅(qū)動電極的結(jié)構(gòu)。
[0030] 圖la及圖lb是表不用于說明在同一層形成有感應(yīng)電極120和驅(qū)動電極110的觸 控面板的工作原理的示意圖。如圖lb所示，當借助手指600而構(gòu)成觸控輸入時，從驅(qū)動電 極110產(chǎn)生的電場510中的部分被手指600吸收并被斷開，因此，驅(qū)動電極110和感應(yīng)電極 120之間的互電容值將發(fā)生變化（Csense -Csense -ACsense)。當借助觸控輸入的互電 容的變化量的動態(tài)范圍具有適當?shù)拇笾禃r，有利于判斷觸控輸入與否。因此，優(yōu)選地，感應(yīng) 電極120和驅(qū)動電極110的形狀應(yīng)能夠提供可由手指斷開/或吸收的足夠的電場510。
[0031] 圖2a至圖2c是表示用于說明根據(jù)觸控面板的一個觸控節(jié)點中的觸控中心點的位 置而發(fā)生的電容的變化的示意圖。
[0032] 在圖2a中，為了便于說明，示出了形成有共8個感應(yīng)電極（C1~C8 )和共12個驅(qū)動 電極（R1~R12)的觸控面板。由感應(yīng)電極和各驅(qū)動電極交叉的各觸控節(jié)點的區(qū)域用正方形 表示。在使用手指觸碰的情況下，實際上由手指斷開從驅(qū)動電極面向感應(yīng)電極的電場的區(qū) 域，可以使用橢圓形或圓形等建模。在這里，為了便于說明，以圓形建模為前提進行說明。
[0033] 圖2b是具體示出了圖2a的節(jié)點[R3, C4]、節(jié)點[R3, C5]及節(jié)點[R3, C6]的示意 圖。觸控輸入能夠以在圖2b中表示的指標[_9]~[9]所示位置為中心而構(gòu)成。在以指標 [-9]、指標[0]及指標[9]所示的位置為中心（S卩，觸控中心點）而構(gòu)成觸控輸入的情況下， 電場被斷開的區(qū)域可以分別是圓形區(qū)域A[-9]、圓形區(qū)域A[0]及圓形區(qū)域A[9]。
[0034] 圖2c的y軸（S卩，垂直于x軸的軸)值表示節(jié)點[R3, C5]的電容變化值，+x軸和-x 軸分別表示從節(jié)點[R3，C5]的中心點向右側(cè)及左側(cè)分隔的距離。圖2c的指標[_9]~[9]分 別對應(yīng)于圖2b的指標[_9]~[9]。在以指標[0]所示的位置（S卩，節(jié)點[R3，C5]的節(jié)點中心 點）為中心而構(gòu)成觸控輸入的情況下，節(jié)點[R3, C5]上的電場被斷開最多，因此，y值呈最 大值。在以指標[-9]所示的位置（S卩，節(jié)點[R3，C4]的節(jié)點中心點）或指標[-9]所示的位 置（即，節(jié)點[R3, C6]的節(jié)點中心點）為中心而構(gòu)成觸控輸入的情況下，節(jié)點[R3, C5]上的 電場不被斷開，y值為0。圖2c所示的直線L-I表示根據(jù)觸控輸入位置的理想的電容的變 化，曲線L-R表示根據(jù)觸控輸入位置的實際電容的變化。直線L-I之所以被認為是理想的 (ideal )，是因為當根據(jù)觸控輸入位置變化的電容的變化滿足線性性時，可簡化應(yīng)由觸控輸 入處理器執(zhí)行的計算。圖2c所示的D (xn)表示在位置xn上的直線L-I和曲線L-R的差 異值。
[0035] 在本發(fā)明中，以稱為"Interpolability"的術(shù)語定義符合插值的水平，該值可按距 離測定相鄰兩個電池之間的電容的變化量的大小而得出。數(shù)學式1是對理想的插值響應(yīng)屬 性L-I (插值響應(yīng)曲線，Interpolation Response Profile)和實際插值響應(yīng)屬性L-R之間 的差異的定量化。
[0036] 數(shù)學式1

【權(quán)利要求】
1. 一種觸控面板，在同一層形成有感應(yīng)電極和驅(qū)動電極，其中， 一個上述感應(yīng)電極包括： 主電極部，沿著一方向延長，以及 N個分支電極部，從上述主電極部的N個分支點分岔而形成； 上述各分支電極部呈漩渦狀， 包含在上述驅(qū)動電極的驅(qū)動電極-電池沿著上述分支電極部的延伸方向延伸，并以漩 渦狀形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控面板，其中， 上述各分支電極部由相互連接的第一分段和第二分段構(gòu)成； 上述第一分段存在于借助以直線延伸上述分支電極部的一端部和另一端部的虛擬的 線而被分割的兩個平面中的第一平面； 上述第二分段存在于上述兩個平面中的第二平面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控面板，其中，上述各分支電極部由相互連接的三個以上 的直線分段構(gòu)成，上述三個以上的直線分段之間以規(guī)定的角度被彎曲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸控面板，其中，上述規(guī)定的角度為直角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控面板，其中，與上述感應(yīng)電極相連接的感應(yīng)電線和與上 述驅(qū)動電極相連接的驅(qū)動電線，在配置有上述感應(yīng)電極及上述驅(qū)動電極的感知區(qū)域內(nèi)，配 置在與上述感應(yīng)電極及上述驅(qū)動電極相同的層。
6. -種觸控面板，由形成于同一層的感應(yīng)電極-電池和驅(qū)動電極-電池構(gòu)成的多個觸 控節(jié)點配置成矩陣形態(tài)，其中， 上述各感應(yīng)電極-電池由相互連接的第一分段和第二分段構(gòu)成； 上述第一分段存在于借助以直線延伸上述感應(yīng)電極-電池的一端部和另一端部的虛 擬的線而被分割的兩個平面中的第一平面； 上述第二分段存在于上述兩個平面中的第二平面； 所屬于相同的感應(yīng)電極的多個上述感應(yīng)電極-電池通過上述一端部而相互連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸控面板，其中，與上述感應(yīng)電極-電池相連接的感應(yīng)電線 和與上述驅(qū)動電極-電池相連接的驅(qū)動電線，在配置有上述感應(yīng)電極-電池及上述驅(qū)動電 極-電池的感知區(qū)域內(nèi)，配置在與上述感應(yīng)電極-電池及上述驅(qū)動電極-電池相同的層。
8. -種觸控面板，在同一層形成有第一類型-電極和第二類型-電極，其中， 一個上述第一類型-電極包括： 主電極部，沿著一方向延長，以及 N個分支電極部，從上述主電極部的N個分支點分岔而形成； 上述各分支電極部呈漩渦狀； 包含在上述驅(qū)動電極的驅(qū)動電極-電池沿著上述分支電極部的延伸方向延伸，并以漩 渦狀形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸控面板，其中，與上述第一類型-電極相連接的第一類 型-布線和與上述第二類型-電極相連接的第二類型-布線，在配置有上述第一類型-電極 及上述第二類型-電極的感知區(qū)域內(nèi)，配置在與上述第一類型-電極及上述第二類型-電 極相同的層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸控面板，其中，上述第一類型-電極為感應(yīng)電極，上述第 二類型-電極為驅(qū)動電極，上述第一類型-布線為感應(yīng)電線，上述第二類型-布線為驅(qū)動電 線。
【文檔編號】G06F3/044GK104395868SQ201280072684
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】金盛漢, 申亨哲, 尹一炫 申請人:津尼蒂克斯有限公司