触摸电极图形、触摸面板及包括相同触摸电极图形、触摸面板的触摸输入设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及触摸电极图形、触摸面板及包括相同触摸电极图形、触摸面板的触摸输入设备。公开了触摸面板。该触摸面板包含包括多个驱动电极单元的驱动电极和包括多个感应电极单元的感应电极。所述驱动电极和感应电极形成在触摸面板的同一层。每个感应电极单元被配置成包围电耦合至每个感应电极单元的驱动电极单元的上-下-左-右侧。并且于用来连接驱动迹线至所述驱动电极单元的每个感应电极单元处形成狭缝。
【专利说明】触摸电极图形、触摸面板及包括相同触摸电极图形、触摸面板的触摸输入设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及触摸电极图形、触摸面板和使用所述触摸电极图形的触摸输入设备。
【背景技术】
[0002]触摸输入设备是能够感应诸如手指这种输入手段的位置(即坐标)，并提供关于所感应位置的信息。典型地，电阻性方法和电容性的方法被用于触摸输入设备。电容性方法可被分类为自电容方法和互电容性方法。对于互电容性方法，驱动电极和感应电极由透明导电材料制成。典型地，驱动电极的延伸方向是不同于感应电极的，并且在特定实施方式中，所述延伸方向是彼此垂直的。
[0003]电容可被形成在驱动电极和感应电极之间，尤其在驱动和感应电极的相交区域中。在本文档中，该交叉区域可被称为“触摸节点”或“节点”。在触摸面板中，提供了一个或多个驱动电极和一个或多个感应电极，从而可提供一个或多个触摸节点。
[0004]当手指接触到或在接近触摸节点附近时，所述用于触摸节点的驱动电极和感应电极之间的电容值就会改变。因此，可以通过测量所述驱动电极和感应电极之间的电容变化来确定手指是否触碰到所述触摸面板。
[0005]当电路被应用至为了测量感应和驱动电极间电容变化的特定驱动电极时，电子被注入N(N>= I)个在特定驱动电极上交叉的感应电极。注入至所述N个感应电极中的每个的电子数量，根据由所述特定驱动电极和N个感应电极中的每个所形成的电容值，可能会彼此不同。因此，通过测量和比较注入所述N个感应电极的电子的数量，在由所述特定驱动电极和N个感应电极形成的N个触摸节点中，触摸输入的位置以及是否有任何触摸节点被触摸能够被确定。该过程可连续地或同时地为多个驱动电极所执行，并且在整个触摸面板上所提供触摸输入的位置可被确定。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]触摸节点具有预定表面区域Al，且所述触摸节点的中心点在本说明书中可被称为“节点中心点”。同时，当输入设备诸如手指触碰到触摸面板时，具有确定区域A2的接触面能够被定义。这样，所述接触面的中心点在本说明书中可被称为“触摸中心点”。被输入设备覆盖的触摸节点的部分的区域的数量，能够根据从触摸中心点到节点中心点的距离而变化。因此，触摸节点的电容就会根据从触摸中心点到节点中心点的距离d而变化。这里，技术问题是用于确定触摸输入位置的计算复杂性增加，除非触摸节点的电容变化量(AC)以线性方式随着距离增加或减少。
[0008]另外，针对触摸节点中沿着第一方向(如X轴方向)的第一图形形状与沿着第二方向(如y轴方向)的第二图形形状并不基本上相同情况，会出现触摸节点中沿着第一方向的触摸特性不同于触摸节点中沿着第二方向的触摸特性的问题。
[0009]当位于第一触摸结点和第二触摸节点间边界线上的触摸中心点临近第一触摸节点时，期望的是第一触摸节点的电容变化量与第二节点的电容变化量相同。然而，假如所述两触摸节点的图形并不相对于边界线的轴对称，第一触摸节点的电容变化量与第二触摸节点的电容变化量就不同。由于上述问题，降低了用于定位触摸输入点的计算精确度。尤其是，用于第一拖拽模式的触摸输入特性，针对其触碰在触摸面板上的指尖从左到右拖拽，其触摸输入特性是不同于针对其触碰在触摸面板上的指尖从右到左拖拽的用于第二拖拽模式的触摸输入特性。
[0010]本发明是针对一种感应和驱动电极的新结构，其在感应电极和驱动电极形成在相同层的触摸面板上提供触摸输入时，使得特定触摸节点的电容能够根据触摸输入位置的坐标以基本上线性方式变化。此外，本发明是针对一种感应和驱动电极的结构，其使得沿着I轴方向的触摸输入的感应特性与沿着X轴方向的基本上相同。另外，本发明是针对一种感应和驱动电极的结构，其最小化当触摸中心点位于两个触摸节点的边界线上时邻近的所述两触摸节点电容变化之间的差。
[0011]技术解决方案
[0012]依照本发明一个方面的触摸面板,包含包括多个驱动电极单元(electrode-cell)的驱动电极和包括多个感应电极单元的感应电极。所述驱动电极和感应电极形成在触摸面板的同一层。每个感应电极单元被配置成包围被电耦合至每个感应电极单元的驱动电极单元的上-下-左-右侧，并且在用于连接驱动迹线至所述驱动电极单元的每个感应电极单元处形成狭缝。
[0013]所述驱动电极单元自身可具有上-下-左-右对称形状，且所述感应电极单元自身除所述狭缝外具有上-下-左-右对称形状。
[0014]所述驱动电极单元可具有沿着第一旋转感应延伸的第一旋转部分，且所述感应电极单元可包括沿着第一旋转感应所延伸的第二旋转部分。
[0015]第[k]个形成于包括在感应电极中的第[k]个感应电极单元处的狭缝可形成于所述第[k]个感应电极单元的左侧，而第[k+Ι]个形成于包括在感应电极中的第[k+Ι]个感应电极单元处的狭缝可形成于所述第[k+Ι]个感应电极单元的右侧。
[0016]形成于包括在感应电极中的多个感应电极单元处的所有多个狭缝可被形成于多个感应电极单元的一侧。
[0017]依照本发明另一方面的触摸面板包括多个以矩阵形式设置的触摸节点。每个触摸节点包括驱动电极单元及被电耦合至所述驱动电极单元的感应电极单元。所述驱动电极单元与所述感应电极单元形成于触摸面板的同一层。触摸节点中的感应电极单元被配置成包围被电耦合至所述感应电极单元的驱动电极单元的上-下-左-右侧，并且于用于连接驱动迹线至所述驱动电极单元的感应电极单元处形成狭缝。
[0018]所述驱动电极单元自身可具有上-下-左-右对称形状，且所述感应电极单元自身除所述狭缝外具有上-下-左-右对称形状。
[0019]依照本发明又一方面的触摸面板包括驱动电极和感应电极。所述驱动电极与所述感应电极形成于触摸面板的同一层。所述感应电极具有阶梯形状。电耦合至所述感应电极的驱动电极单元用感应电极包围上-下-左-右侧。并且狭缝形成于感应电极处来穿过被连接至驱动电极单元的驱动迹线。
[0020]有益效果
[0021]根据本发明一个实施例的使用具有新图形的感应和驱动电极，触摸面板中的触摸节点的电容变化量可与触摸输入点协调地更线性地变化。另外，根据本发明一个实施例采用感应和驱动电极，沿着X轴的触摸输入特性变得基本上与沿着I轴的触摸输入特性相同。另外，根据本发明一个实施例采用感应和驱动电极，当触摸中心点位于两个邻近感应电极间的边界线上时，所述两个邻近感应电极的电容变化之间的差能够减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1a和图1b用来解释具有形成于同一层的感应电极120和驱动电极110的触摸面板的操作原理。
[0023]图2a至图2c用来解释根据触摸面板的触摸节点的触摸中心点的位置的电容变化。
[0024]图3图示了根据一个实施例的触摸面板。
[0025]图4a和图4b用来解释针对触摸输入姿势的触摸输入的不对称特性。
[0026]图5a用来解释根据本发明实施例，形成用于感应电极单元200和驱动电极单元210的图形的原理。
[0027]图5b用来解释根据本发明一个实施例的感应电极单元200，驱动电极单元210和驱动迹线22的形状和位置。
[0028]图5c图示了根据图5b所示的图形改进的示例，其中所述狭缝SL形成于感应电极单元200处，其垂直邻近于彼此，仅形成在所述感应电极单元的右侧。
[0029]图5d示出了根据图5b所图示出的图形改进的另一示例。
[0030]图6a至6d图示出根据本发明不同实施例的触摸节点的不同形状。
[0031]图7a示出了根据本发明一个实施例的触摸面板的结构。
[0032]图7b图示出了改进的实施例，其中对应于图7a的导线111的元件被省略且所述感应电极单元被置于非常接近地在垂直方向上连接至彼此。
[0033]图7c示出了包括在图7b中所示触摸面板的第四行R4和第二行R2中的触摸节点的图形位置被水平翻转(flip)的改进的实施例。
[0034]图7d示出了根据图7a改进的实施例，使得图7a中所示触摸面板的每个触摸节点可被图6d中所示的触摸节点所替换。
[0035]图7e示出了根据附图7b改进的实施例，使得图7b中所示触摸面板的每个触摸节点可被图6d中所示的触摸节点所替换。
[0036]图7f示出了根据图7c改进的实施例，使得图7c中所示触摸面板的每个触摸节点可被图6d中所示的触摸节点所替换。
[0037]图7g示出了根据图7d改进的实施例，使得图7d中所示触摸面板的第二列C2和第四列C4的触摸节点以垂直和水平方向翻转。
[0038]图8示出了在触摸面板的感应区域外的区域处的图7a中所示的感应迹线12与驱动迹线11的连接关系。
【具体实施方式】
[0039]用于本发明实施例的具体描述现将在下面参考附图做出，从而使得本发明可容易地被本领域技术人员实现。本发明可由不同方式实现，并且不限于本说明书中所解释的实施例。说明书中所用术语用于解释一些实施例，而并非意指限制本发明的范围。另外，任何单数形式的术语可以包括复数形式的意思。附图的一些部分可被夸大，按比例放大或按比例缩小以方便解释。
[0040]根据本发明一个实施例的触摸面板包括沿着第一方向(如垂直方向)延伸的多个透明电极。另外，所述触摸面板包括沿着第二方向(如水平方向)延伸的多个透明电极。在此，所述第一方向和第二方向可垂直于彼此，但是本发明并不限于交叉角。在本说明书中，沿着所述垂直方向延伸的电极可以被称为感应电极，而沿着所述水平方向延伸的电极可以被称为驱动电极。但是，在其他实施例中，所述被垂直延伸电极的角色和所述被水平延伸电极的角色可被互相交换。
[0041]感应电极和驱动电极可被形成于触摸面板中的不同层或相同层上。感应电极和驱动电极的交叉区域可被定义，且由多个感应电极和驱动电极形成的交叉区域可具有矩阵结构。对应与所述矩阵结构的每个元素的区域可被看作用来确定触摸面板中的触摸输入位置的基础单元。这样的基础单元在本说明书中可被称为“触摸节点”或仅是“节点”。
[0042]如果对驱动电极施加电压，则大量电荷可被注入所述驱动电极和感应电极中，所述感应电极与驱动和感应电极的交叉区域处的驱动电极电耦合。输入到每个感应电极的电子数量，Qifes,可由互电容Qifes乘以施加于所述驱动电极的驱动信号的第一电压水平来计算
⑷感应=V驱动感应)。
[0043]在特定的时间间隔期间，诸如脉冲序列信号的驱动信号能够被施加给在触摸面板中的多个电极之中被选中的驱动电极，其中第一电压水平和第二电压水平在脉冲序列信号中依次周期性重复。在该特定时间间隔结束后，所述驱动信号可被施加给多个电极中的另一个被选中的驱动电极。对于除该被选的一个驱动电极外的剩余驱动电极，可施加直流恒定电压，诸如接地(O)电压。然而，在其他实施例中，可适用其中驱动信号通常被同时施加给多个驱动电极的配置。
[0044]图1a和图1b用来解释具有形成于同一层的感应电极120和驱动电极110的触摸面板的操作原理。如图1b所示，当指尖600提供触摸输入时，由驱动电极110发起的作为电场120的一部分被指尖600遮盖，驱动电极110和感应电极120的互电容能够从Cste变成C - AC 。若由触摸输入引起的互电容变化的动态范围变得更大，确定是否提供触摸输入变得更容易。因而，所期望的是所述感应电极120和驱动电极110具有能提供被诸如指尖的输入设备遮盖/覆盖或吸引的足够电场510的这样的形状。
[0045]图2a至图2c用来解释根据触摸中心点的位置的触摸节点内的电容变化。
[0046]为了方便解释，图2a描述了在其上形成总计8个感应电极Cl?CS和总计12个驱动电极Rl?R12的示例性触摸面板。针对每个触摸节点的区域，在那里可以用矩形形状来描述感应电极和驱动电极重叠。在正在被指尖触碰的情况下，所述区域，其中从驱动电极行进到感应电极的电场被指尖阻断(block)，能用蚀形或圆形来建模。在本说明书中，为了方便解释本发明假设上述区域以圆形作为建模进行解释。
[0047]图2b是对图2a中描述的节点[R3，C4]，节点[R3，C5]和节点[R3，C6]的更详细描述。能够以使得触摸输入的中心位于图2b所述[-9]至[9]的索引点处这样的方式提供触摸输入。当提供触摸输入以致触摸中心点在索引[_9]，索引[0]，以及索引[9]的点上被提供时，所述被阻断的电场的区域可被作为圆形区域A[-9]，A[0]和A[9]示出。
[0048]图2c的y轴值，其是垂直于x轴的轴，表示电容变化值，且+X轴和_x轴分别表示从节点[R3，C5]的中心点到向着左手方向和右手方向的触摸中心点的距离。图2c的索引[-9]至索引[9]中的每个对应于图2b的索引[-9]至索引[9]中的每个。当索引[O](即节点[R3，C5])所指示的点的节点中心点上提供触摸输入时，所述y轴值达到最大值因为所述节点[R3，C5]的电场受阻达到最大。另一方面，如果在由索引[-9]所表示的点的节点中心点(即节点[R3，C4])或者由索引[9]所表示的点的节点中心点(即节点[R3，C6])上提供触摸输入，由于节点[R3，C5]的电场没有被阻断所以所述y轴值变为O。图2c中所图示的直线L-1表示根据所述触摸输入位置(如沿着X轴)的理想(即，线性)电容变化，且所述曲线L-R表示根据所述触摸输入位置的实际电容变化。所述直线L-1是理想的，因为若电容随着触摸输入位置线性变化则会降低所述触摸输入处理器的计算复杂性。图2c中图示出的符号D(xn)表示xn的点处所述直线L-1和所述曲线L-R之间的差值。
[0049]在本发明中，术语“插补性(interpolability) ”是用于限定插值的适当程度，且插补性的值可通过测量根据上述两相邻单元之间的距离电容的变化而获取。等式I表示理想插值响应曲线(response profile) L-1与实际插值响应曲线L-R之间的差。
[0050]等式1:
[0051]
【权利要求】
1.一种触摸面板，包含包括多个驱动电极单元的驱动电极和包括多个感应电极单元的感应电极，其中， 所述驱动电极和感应电极形成在触摸面板的同一层中， 每个感应电极单元被配置成包围分别电耦合至每个感应电极单元的每个驱动电极单元的上-下-左-右侧，并且 于用来连接驱动迹线至每个所述驱动电极单元的每个感应电极单元处形成狭缝。
2.如权利要求1所述的触摸面板，其中，所述每个驱动电极单元自身具有上-下-左-右对称形状，且所述每个感应电极单元自身除所述狭缝外具有上-下-左-右对称形状。
3.如权利要求1所述的触摸面板，其中，所述每个驱动电极单元具有沿着第一旋转感应所延伸的第一旋转部分，且所述每个感应电极单元，分别包括沿着第一旋转部分延伸的第二旋转部分。
4.如权利要求1所述的触摸面板，其中， 第[k]个形成于包括在感应电极中的第[k]个感应电极单元的狭缝形成于所述第[k]个感应电极单元的左侧，且 第[k+Ι]个形成于包括在感应电极的第[k+Ι]个感应电极单元的狭缝形成于所述第[k+Ι]个感应电极单元的右侧。
5.如权利要求1所述的触摸面板，其中，形成于包括在感应电极中的多个感应电极单元的所有多个狭缝可仅被形成于多个感应电极单元的一侧。
6.一种包括多个触摸节点的触摸面板，其中， 每个触摸节点包括驱动电极单元以及电稱合至所述驱动电极单元的感应电极单元， 所述驱动电极单元与所述感应电极单元形成于触摸面板的同一层， 感应电极单元被配置成包围电稱合至所述感应电极单元的驱动电极单元的上-下-左-右侧，并且 于用来连接驱动迹线至所述驱动电极单元的感应电极单元处形成狭缝。
7.如权利要求6所述的触摸面板，其中，所述驱动电极单元自身具有上-下-左-右对称形状，且所述感应电极单元自身除所述狭缝外具有上-下-左-右对称形状。
8.—种包括驱动电极和感应电极的触摸面板，其中， 所述驱动电极与所述感应电极形成于触摸面板的同一层， 所述感应电极具有阶梯形状， 电耦合至所述感应电极的驱动电极单元采用所述感应电极包围上-下-左-右侧，且 狭缝形成于感应电极处来穿过连接至驱动电极单元的驱动迹线。
【文档编号】G06F3/044GK104137042SQ201280003851
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】尹一炫, 尹泰贤 申请人:津尼蒂克斯有限公司