CN104102397B - 自容式触控面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自容式触控面板，包含两个感应区域。各感应区域分别包含一第一感应通道、一第二感应通道、一边缘电极与多个中央电极。该边缘电极独立使用第一感应通道。该多个中央电极共用第二感应通道。该边缘电极具有第一重心，代表该边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置。该多个中央电极具有第二重心，代表该多个中央电极贡献的一电容变化量的发生位置。该第一重心到该边缘电极中所有可能受触点的平均距离小于该第二重心到该多个中央电极中所有可能受触点的平均距离。

Description

自容式触控面板

技术领域

本发明与触控系统相关，尤其与用以提升触控面板边缘区域的感应结果正确性的技术相关。

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。相对于互容式触控面板，自容式触控面板能藉由制程较单纯的单层电极结构实现，具有成本较低的优点，因此被广泛应用在低阶电子产品中。

图1为一自容式触控面板范例。以虚线框表示的感应区域100内设有多个等宽且各自近似于一直角三角形的电极(例如电极11、12、14、15、17)。由于用以检测电容变化量的感应器相当昂贵，为了节省成本，现行的触控面板大多被设计为多个电极共用一感应器。如图1所示，电极11、12被连接至第一上感应器13，电极14、15被连接至第一下感应器16。易言之，第一上感应器13检测到的电容变化量是发生在电极11、12的电容变化量的总和，而非电极11、12各自对应的电容变化量。图1中的2*N个感应器(N个上感应器和N个下感应器各自具有一编号，作为第i感应器，i=1～2N)测得的电容变化量会被传送至一控制器(未绘示)，供该控制器据以判断发生使用者碰触的位置。控制器可根据下列计算式计算使用者碰触位置在X方向上的座标x：

(式一)

其中i为范围在1到2N之间的整数指标，C_i代表第i个感应器测得的电容变化量，X_i则是代表第i个感应器所连接的电极的共同重心座标。以第一上感应器13为例，其所对应的重心座标Xi便是两电极11、12的共同重心位置(落在电极11、12之间)。

图1所示的触控面板遭遇的难题是，左右两侧边缘区域的感应结果误差极大。以下将图1中的电极11、12、14、15、17重绘于图2和图3，说明发生误差的原因。

若使用者碰触发生在如图2中以虚线圆框21表示的位置，仅电极11、14受到影响。在这个情况下，根据第一上感应器13和第一下感应器16检测到的电容变化量所计算出的座标x会出现不小的误差。原因在于，虽然第一上感应器13所检测到的电容变化量主要是由电极11贡献，但控制器是以电极11、12的共同重心位置(标示为P1)而非电极11的重心来代表第一上感应器13所检测到的电容变化量出现的位置。相似地，虽然第一下感应器16所检测到的电容变化量主要是由电极14贡献，但控制器是以电极14、15的共同重心位置(标示为P2)而非电极14的重心来代表第一下感应器16所检测到的电容变化量出现的位置。如此计算得出的座标x显然会较圆框21所在的实际位置偏右。

如图3所示，若圆框21并非位于感应区域100的边缘位置，圆框21的左半部份理论上会触动另一个电极31(实际上不存在，以虚线表示)，进而提供一个使座标x向左偏移(也就是令座标x较接近圆框21的真实X座标)的电容变化量。易言之，在边缘区域中，由于缺少虚拟电极31可能贡献的平衡数值，前述重心P1、P2又距离圆框21的真实X座标甚远，控制器计算的座标x因此存在相当大的误差。

上述在边缘区域发生检测误差的情况极可能会导致控制器误判使用者的触碰意图，进而引发错误的操作结果。倘若为了避免这种错误而舍弃感应区域100的左右两侧边缘区域不用，又会造成硬体成本的浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出新的自容式触控面板，藉由改变边缘区域的感应器所对应的重心位置来产生较先前技术准确的检测结果。

根据本发明的一具体实施例为一种自容式触控面板，其中包含两个感应区域。各感应区域又分别包含一第一感应通道、一第二感应通道、一边缘电极与多个中央电极。该第一感应通道用以连接一第一感应器。该第二感应通道用以连接一第二感应器。该边缘电极独立使用该第一感应通道，且其平面形状近似于一直角三角形。该多个中央电极共用该第二感应通道，且各中央电极的平面形状亦近似于该直角三角形。该边缘电极具有一第一重心，代表该边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置。该多个中央电极具有一第二重心，代表该多个中央电极贡献的一电容变化量的发生位置。该第一重心到该边缘电极中所有可能受触点的一第一平均距离小于该第二重心到该多个中央电极中所有可能受触点的一第二平均距离。

根据本发明的一具体实施例为一种自容式触控面板，其中包含两个感应区域。各感应区域又分别包含一第一感应通道、一第二感应通道、多个边缘电极与多个中央电极。该第一感应通道用以连接一第一感应器。该第二感应通道用以连接一第二感应器。该多个边缘电极共用该第一感应通道。各边缘电极的平面形状近似于一第一直角三角形。该多个中央电极共用该第二感应通道。各中央电极的平面形状近似于一第二直角三角形。该多个边缘电极具有一第一重心，代表该多个边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置。该多个中央电极具有一第二重心，代表该多个中央电极贡献的一电容变化量的发生位置。该第一重心到该多个边缘电极中所有可能受触点的一第一平均距离小于该第二重心到该多个中央电极中所有可能受触点的一第二平均距离。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及所附图得到进一步的了解。

附图说明

图1绘示了一现行自容式触控面板范例。

图2和图3用以说明现行自容式触控面板的边缘区域会发生较大感应误差的原因。

图4为根据本发明的一实施例中的电极配置示意图；

图5用以说明本实施例能提升定位正确性的原因。

图6为根据本发明的另一实施例中的电极配置示意图；

图7用以说明本实施例能提升定位正确性的原因。

图8为根据本发明的另一实施例中的电极配置示意图。

图9为根据本发明的另一实施例中的电极/感应通道配置示意图。

符号说明

100：感应区域 11、12、14、15、17：电极

13、16、18、45、46：感应器 21、61：使用者碰触位置

P1、P2、P3、P4、P6、P7：电极重心位置

31：虚拟电极 800：虚拟参考线

41、42、41A、41B、42A、42B：边缘电极

51、52、53：中央电极 91、92、93、94：感应通道

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例为一自容式触控面板，其电极配置如图4所示。以虚拟参考线800为分界，这些各自的平面形状近似于直角三角形的电极可在Y方向上被区分为上下两组，也就是构成两个不同的感应区域。于此实施例中，左右两侧具有网底图样的电极被定义为边缘电极(例如电极41、42)，其他无网底图样的电极被定义为中央电极(例如电极51、52)。此实施例中的边缘电极和中央电极大致等宽。由图4可看出，每个边缘电极各自使用一条感应通道(例如电极41独立使用感应通道91)，即独立连接至一个电容变化量感应器(未绘示)。相对地，每两个中央电极共用一条感应通道(例如电极51、53共用感应通道92)、连接至同一个感应器(未绘示)。于实际应用中，此自容式触控面板还可包含用以根据各感应器的检测结果判断触碰发生位置的控制器。

为说明何以此电极配置在边缘区域的检测结果的正确性优于先前技术，图4中的电极41、42、51、52被重绘于图5，亦呈现用以检测电极41的电容变化量的第一感应器45，以及用以检测电极42的电容变化量的第二感应器46。若欲便于比较，可假设电极41、42、51、52和图2中的电极11在X方向的宽度大致相同，但实务上不以此为限。

当使用者碰触发生在如图5中以虚线圆框61表示的位置，电极41、42会受到影响。第一感应器45和第二感应器46检测到的电容变化量为碰触点座标的计算基础。由于第一感应器45仅连接至电极41，在根据式一判断碰触点的X座标时，控制器是以电极41的重心位置(标示为P3)来代表第一感应器45所检测到的电容变化量出现的位置。相似地，电极42的重心位置(标示为P4)被用以代表第二感应器46所检测到的电容变化量出现的位置。由图5可看出，在X方向上，重心位置P3、P4都相当接近圆框61的中心点。可理解的是，相较于图2所绘示的情况，此实施例中的控制器计算出的座标x会较接近圆框61的实际X座标。更明确地说，采用图4的电极/感应器配置的所以能够得出较正确的座标x，是因为平均而言，控制器用以计算座标x时纳入考虑的几个重心位置较接近实际出现电容变化量的电极位置。

比较图5中的电极41和图二中的电极11、12，重心P3到电极41中所有可能受触点的平均距离显然小于重心P1到电极11、12中所有可能受触点的平均距离。因此，平均而言，以重心P3的X座标来代表第一感应器45所检测到的电容变化量，会比以重心P1的X座标来代表第一上感应器13所检测到的电容变化量，更能反映实际发生触碰的位置。同理，图4中的其他几处边缘电极皆能达到相同的效果。

根据本发明的另一实施例亦为一自容式触控面板，其电极配置如图6所示。此实施例中各自的平面形状近似于直角三角形的电极亦可在Y方向上被区分为上下两组，构成两个不同的感应区域。值得注意的是，此实施例中的边缘电极在X方向上较中央电极窄。此外，无论是边缘电极或中央电极，都是由两个电极共用一个感应通道，例如边缘电极41A、41B共用感应通道93，而中央电极51、53共用感应通道94。

为说明何以此电极配置在边缘区域的检测结果的正确性优于先前技术，图6中的电极41A、41B、42A、42B、51、52被重绘于图7，亦呈现用以检测电极41A、41B的电容变化量的第一感应器45，以及用以检测电极42A、42B的电容变化量的第二感应器46。若欲便于比较，可假设电极51、52和图2中的电极11在X方向的宽度大致相同，但实务上不以此为限。

当使用者碰触发生在如图7中以虚线圆框61表示的位置，电极41A、42A、42B受到影响。因此，第一感应器45和第二感应器46检测到的电容变化量会被用以计算碰触点的座标。在根据式一判断碰触点的X座标时，控制器是以电极41A、42A的共同重心位置(标示为P6)来代表第一感应器45所检测到的电容变化量出现的位置，并以电极42A、42B的共同重心位置(标示为P7)来代表第二感应器46所检测到的电容变化量出现的位置。相较于图2中用以代表电容变化量的重心P1、P2的X座标，此实施例中用以代表电容变化量的重心P6、P7的X座标显然更接近圆框61的实际X座标。由此可知，相较于图1的电极/感应器配置，采用图6的电极/感应器配置能得出较正确的座标x。同理，图6中的其他几处边缘电极皆能达到相同的效果。本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，共用同一感应器的电极数量不以两个为限。

须说明的是，虽然在以上实施例中，上下两个感应区域的电极配置相同，但本发明的概念范畴不以此为限。举例而言，可令上半部的感应区域具有如图4所示的边缘电极，令下半部的感应区域具有如图6所示的边缘电极。此外，只要符合上述设计重心位置的条件，电极的平面形状亦不以直角三角形为限。

根据本发明的另一实施例亦为一自容式触控面板，其电极配置如图8所示。于此实施例中，分隔上下两个感应区域的区域边界并非平行于X方向的直线。如图8所示，这些边缘电极、中央电极平行于y方向的次短边并非具有均一长度，甚至并非所有边缘电极的次短边均等长。本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，与图6呈现的电极配置相似，此实施例中的边缘电极配置亦能改善感应结果正确性。

由以上实施例可看出，本发明的主要精神为藉由改变边缘区域的感应器所对应的重心位置来产生较先前技术准确的座标x。就图4而言，边缘电极41的重心到边缘电极41中所有可能受触点的平均距离被设计为小于中央电极51、53的共同重心到中央电极51、53中所有可能受触点的平均距离。就图6而言，边缘电极41A、41B的共同重心到边缘电极41A、41B中所有可能受触点的平均距离同样被设计为小于中央电极51、53的共同重心到中央电极51、53中所有可能受触点的平均距离。

可理解的是，本发明的技术概念的应用范围不限于前述电极形状、电极配置方式和感应器配置方式。举例而言，图4中的各个中央电极可被设计为个别连接至一个感应器(也就是不共用感应器)。在这个情况下，由于边缘电极41的重心到边缘电极41中所有可能受触点的平均距离仍然小于中央电极51的重心到中央电极51中所有可能受触点的平均距离，同样能达成得出较正确座标x的效果。再举例而言，各感应通道的走线配置亦可如图9所示，全部自最上端或最下端拉出，不经过两个感应区域之间的空隙。如图9所示，在这个情况下，部分共用感应通道/感应器的电极会不透过导线，直接相连。

更甚者，N个第一边缘电极(如41、42、41A、41B、42A、42B，N为正整数)的平面形状近似于一第一直角三角形，M个第一中央电极(如51、52、53，M为正整数)的平面形状近似于一第二直角三角形，P个第二边缘电极(图4、图6、图8与图9的下方的边缘电极，P为正整数)的平面形状近似于一第三直角三角形，Q个第二中央电极(图4、图6、图8与图9的下方的中央电极，Q为正整数)的平面形状近似于一第四直角三角形。各第一边缘电极、各第一中央电极、各第二边缘电极与各第二中央电极的一最短边皆平行于同一参考方向。

该第一直角三角形的一次短边具有一第一长度，该第二直角三角形的一次短边具有一第二长度，该第三直角三角形的一次短边具有一第三长度，该第四直角三角形的一次短边具有一第四长度；该第一长度与该第三长度的总和大致等于该第二长度与该第四长度的总和。

该正整数N等于该正整数M，且该第一直角三角形小于该第二直角三角形。或者，该正整数N小于该正整数M，且该第一直角三角形与该第二直角三角形相同。

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)

1.一种自容式触控面板，包含：

两个感应区域，该两个感应区域以一虚拟参考线为分界，分为上下两个感应区域，其中各感应区域分别包含：

一第一感应通道，用以连接一第一感应器；

一第二感应通道，用以连接一第二感应器；

一边缘电极，独立使用该第一感应通道，该边缘电极具有一第一重心，代表该边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置；以及

多个中央电极，共用该第二感应通道，该多个中央电极具有一第二重心，代表该多个中央电极贡献的一电容变化量的发生位置；

其中该第一重心到该边缘电极中所有可能受触点的一第一平均距离小于该第二重心到该多个中央电极中所有可能受触点的一第二平均距离。

2.一种自容式触控面板，包含：

两个感应区域，该两个感应区域以一虚拟参考线为分界，分为上下两个感应区域，其中各感应区域分别包含：

一第一感应通道，用以连接一第一感应器；

一第二感应通道，用以连接一第二感应器；

多个边缘电极，共用该第一感应通道，其中各边缘电极的平面形状近似于一第一直角三角形，该多个边缘电极具有一第一重心，代表该多个边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置；以及

多个中央电极，共用该第二感应通道，其中各中央电极的平面形状近似于一第二直角三角形，该多个中央电极具有一第二重心，代表该多个中央电极贡献的一电容变化量的发生位置；

其中该第一重心到该多个边缘电极中所有可能受触点的一第一平均距离小于该第二重心到该多个中央电极中所有可能受触点的一第二平均距离。

3.一种自容式触控面板，包含：

一第一感应区域，包含：

一第一感应通道；

一第二感应通道；

N个第一边缘电极，连接至该第一感应通道，N为一正整数，该N个第一边缘电极具有一第一重心，该第一重心代表该N个第一边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置；以及

M个第一中央电极，连接至该第二感应通道，M为一正整数，该M个第一中央电极具有一第二重心，该第二重心代表该M个第一中央电极贡献的一电容变化量的发生位置；以及

一第二感应区域，包含：

一第三感应通道；

一第四感应通道；

P个第二边缘电极，连接至该第三感应通道，P为一正整数，该P个第二边缘电极具有一第三重心，该第三重心代表该P个第二边缘电极贡献的一电容变化量的发生位置；以及

Q个第二中央电极，连接至该第四感应通道，Q为一正整数，该Q个第二中央电极具有一第四重心，该第四重心代表该Q个第二中央电极贡献的一电容变化量的发生位置；

其中该第一重心到该N个第一边缘电极中所有可能受触点的一第一平均距离小于该第二重心到该M个第一中央电极中所有可能受触点的一第二平均距离；该第三重心到该P个第二边缘电极中所有可能受触点的一第三平均距离小于该第四重心到该Q个第二中央电极中所有可能受触点的一第四平均距离。

4.如权利要求3所述的自容式触控面板，其特征在于，各第一边缘电极的平面形状近似于一第一直角三角形，各第一中央电极的平面形状近似于一第二直角三角形，各第二边缘电极的平面形状近似于一第三直角三角形，各第二中央电极的平面形状近似于一第四直角三角形；各第一边缘电极、各第一中央电极、各第二边缘电极与各第二中央电极的一最短边皆平行于同一参考方向。

5.如权利要求4所述的自容式触控面板，其特征在于，该第一直角三角形的一次短边具有一第一长度，该第二直角三角形的一次短边具有一第二长度，该第三直角三角形的一次短边具有一第三长度，该第四直角三角形的一次短边具有一第四长度；该第一长度与该第三长度的总和大致等于该第二长度与该第四长度的总和。

6.如权利要求4所述的自容式触控面板，其特征在于，N等于M，且该第一直角三角形小于该第二直角三角形。

7.如权利要求4所述的自容式触控面板，其特征在于，N小于M，且该第一直角三角形与该第二直角三角形相同。