具有周期性电极的菱形网格电极矩阵制造技术

一种电极矩阵包括网格电极(400、405)的两个正交的周期性阵列，其中每个阵列包括由间隙划分成多个电极的不透明的导电周期性网格。两个阵列的网格使用完全相同的菱形形状的单元格，其中第一阵列的单元格(ABCD)以填隙方式被布置到第二阵列的单元格(A’B’C’D’)。单元格的对角线(AC、BD)的长度被选择为同时最小化与特定显示设备的moiré相互作用的可见性，并且被选择为提供电极边界与网格之间的在小整数数量的电极上精确地重复的几何关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有周期性电极的菱形网格电极矩阵背景电容式触摸传感器可包括导电列和行电极的矩阵，每个电极由不透明的金属电极网格组成。将此类传感器应用于大幅面显示器可能需要数百个电极和数千万个网格元件，从而形成独特的电极几何形状。此外，两个或更多个不同的周期性结构的或具有相对角位移的完全相同的周期性结构的任何叠加将产生易察觉的moiré(摩尔纹)图案。附图简述图1是根据本公开的一个实施例的大幅面多点触摸显示设备的透视图。图2是图1的大幅面多点触摸显示设备的电容式触摸感测显示器的光学堆叠的截面图。图3示出了覆盖在像素阵列上的用于发射电极阵列的金属网格和用于接收电极阵列的金属网格的示意性顶视图。图4示出了覆盖在像素阵列上的用于发射电极阵列的菱形点阵网格和用于接收电极阵列的菱形点阵网格的示意性顶视图。图5A示出了第一菱形点阵网格的单元格的示意性顶视图，所述第一菱形点阵网格的单元格对第二菱形点阵网格的单元格填隙。图5B示出了第一菱形点阵网格的单元格的示意性顶视图，所述第一菱形点阵网格的单元格大体上对第二菱形点阵网格的单元格填隙。图6A示出了用于电容式触摸传感器的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图。图6B示出了图6A中所描绘的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图，其包括用于第一电极阵列的菱形点阵网格。图6C示出了图6A中所描绘的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图，其包括用于第二电极阵列的菱形点阵网格。图6D示出了包括覆盖在像素阵列上的图6A和6B的菱形点阵网格的菱形电极矩阵的示意性顶视图。图7A示出了用于电容式触摸传感器的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图。图7B示出了图7A中所描绘的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图，其包括用于第一电极阵列的菱形点阵网格。图7C示出了图7A中所描绘的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图，其包括用于第二电极阵列的菱形点阵网格。图7D示出了包括覆盖在像素阵列上的图7A和7B的菱形点阵网格的菱形电极矩阵的示意性顶视图。图8A示出了第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图。图8B示出了图8A中所描绘的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图，其包括用于第一电极阵列的菱形点阵网格。图8C示出了图8A中所描绘的第一电极阵列和第二电极阵列的示意性顶视图，其包括用于第二电极阵列的菱形点阵网格。图8D示出了包括覆盖在像素阵列上的图8A和9B的菱形点阵网格的菱形电极矩阵的示意性顶视图。图9A示意性地示出了具有菱形单元格和带有圆顶点的网格开口的周期性网格的一部分。图9B示意性地示出了具有菱形单元格和曲线网格开口的周期性网格的一部分。图10是用于图1的显示设备的图像源的示意图。详细描述金属网格电极目前在大电容式触摸感测显示设备中的电容式触摸传感器中受到青睐。然而，两个或更多个不同的周期性结构的或具有相对角位移的完全相同的周期性结构的任何叠加将产生moiré图案。包含具有周期性或接近周期性结构的网格的触摸显示器可因而产生可能分散用户注意力的moiré效应。具体而言，在其中显示器对着用户视野的主要部分的大规模触摸显示器(例如0.5米或更大的范围)中，moiré可能由于视差引发的表观运动而变得更显著地分散注意力，因为显示器的各部分通常位于用户的外围视野(其相比中央凹视野具有对表观运动的更高的敏感度)内。若干技术已被用来最小化金属网格触摸显示系统中的moiré的感知度。在一个示例中，网格导体的宽度可被降低。各moiré的空间频率保持不变，但是它们的光学对比度被降低，从而使它们不太容易被用户察觉。然而，可用的制造方法的空间分辨率对导体宽度施加了下限。较窄的导体也增加了电极的电阻，尤其是在大的触摸显示器中，这可能限制触摸传感器的灵敏度或时间分辨率。此外，随着显示器分辨率的增加，moiré对比度也增加。随着每个像素变得更小，其面积的更大部分被给定线宽的导体遮挡。每个moiré的形状、空间频率和光学对比度通过结构的空间周期、周期性元素的形状和大小以及各结构之间的位移来确定。因此，对于给定显示设备，此类moiré效应的可视性强烈地取决于网格开口的周期性的间隔和方向。在大多数情形中，这些参数的选择受到最小化moiré可视性的需要而被约束得很狭隘。网格开口的图案必须相对于显示器像素的列和行以特定倾斜角度来被定向，其中开口通过特定非整数倍的像素间距被间隔开。由于大多数电容式触摸传感器包含两个或更多个网格电极阵列，因此每个阵列的网格开口的形状和图案于是必须被选择为防止网格上网格(mesh-on-mesh)moiré和像素上网格(mesh-on-pixel)moiré两者。包括周期性网格的电极阵列通常由间隙划分成电隔离的电极的周期性阵列，使得每个电极以几何上唯一的方式阻断网格。每个毗邻电极可通过电极间区域和/或电极间小径来被分隔。因为显示遮挡中的变化作为不需要的亮度对比度对用户而言是容易可见的，所以期望金属网格不仅填充电极(电极网格)，而且填充电极间区域(小径网格)。即使在网格线对用户而言太小以至于无法在视觉上分辨的情况下，用户也可以更容易地感知电极边界，除非包括小径网格的线与电极网格的那些线对准。这通常需要从覆盖整个显示器的连续网格中导出触摸传感器的一个平面中的所有电极和电极间区域，所述连续网格被沿着电极的边界且在小径网格内的小间隙中断以提供电隔离。一些制造商制造用于触摸传感器的加工，其中电极边界和网格之间的几何关系对每个电极而言是唯一的。此类电极阵列的设计和加工随着电极数量的增加变得越来越复杂，并且对包括许多电极的大幅面显示器而言可能不实用。电极边界和网格之间的几何关系中的电极到电极的变化可致使附加的功能性问题，即使是在有限重复长度的情形中。例如，此类变化致使毗邻电极在总导体面积和边缘电场的形状这两者方面略微地不同，并因此相对于其他导体在电容方面也略微地不同。这引入了互电容触摸传感器的基线电容中的节点到节点的变化，其可接着要求经由更复杂的信号处理的补偿。设计复杂度在凹角(reentrant)电极形状(诸如链接的钻石形状)的情形中极大地增加，该凹角电极形状通常被用来增加电容式触摸传感器的灵敏度。出于该原因，期望存在跨显示器重复的有限数量的唯一电极。在理想情形中，阵列中的每个电极将恰好完全相同(即，电极重复长度等于电极间距)。本公开描述了一种网格电极矩阵(诸如可被用在触摸感测显示设备中)，其提供均匀的视觉外观、与像素化的显示器的最小moiré相互作用，以及网格和电极边界之间的在小整数数量的电极上精确地重复的几何关系。该电极矩阵包括两个电极阵列，每个阵列包括由间隙划分成多个电极的不透明的导电材料的周期性网格。每个网格的单元格是菱形的，从而满足针对其主和副对角线的相对长度的特定准则。第一网格的单元格以填隙方式被布置到第二网格的单元格。图1示出了根据本公开的一实施例的大幅面多点触摸显示设备100。显示设备100可例如具有大于1米的对角线尺寸。在其他(具体而言为大幅面的)实施例中，该对角线尺寸可以为55英寸或更大。显示设备100可被配置成感测多个触摸输入源，诸如由用户的手指102或由用户操纵的触控笔104所施加的触摸输入。显示设备100可被连接到图像源S，诸如外部计算机或机载处理器。图像源S可接收来自显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极矩阵，包括：第一电极阵列，所述第一电极阵列包括不透明导电材料的周期性网格，所述网格被划分成沿第一方向X延伸的多个第一电极，所述第一电极沿与X正交的第二方向Y以间距K排列，并且具有Q个电极的重复图案；第二电极阵列，所述第二电极阵列包括不透明导电材料的周期性网格，所述网格被划分成沿Y延伸的多个第二电极，所述第二电极沿X以间距L排列并具有P个电极的重复图案，并且其中：不透明导电材料的每个周期性网格包括具有单元格ABCD的菱形点阵网格，其中对角线AC平行于X且对角线BD平行于Y；单元格ABCD在每个电极重复长度K*Q上沿Y被重复N次，使得BD具有等于K*Q/N的长度，其中Q和N是整数；单元格ABCD在每个电极重复长度L*P上沿X被重复M次，使得AC具有等于L*P/M的长度，其中P和M是整数；并且所述第一和第二电极阵列被相对地定位在透明电绝缘体的相对侧上，如此当从与XY成法向的方向查看时，使得所述第一电极阵列被叠加在所述第二电极阵列上，所述第一电极阵列的每个单元格的每个顶点更靠近所述第二电极阵列的底层单元格的中心，而不是更靠近该底层单元格的任何顶点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.15 US 15/070,9921.一种电极矩阵，包括：第一电极阵列，所述第一电极阵列包括不透明导电材料的周期性网格，所述网格被划分成沿第一方向X延伸的多个第一电极，所述第一电极沿与X正交的第二方向Y以间距K排列，并且具有Q个电极的重复图案；第二电极阵列，所述第二电极阵列包括不透明导电材料的周期性网格，所述网格被划分成沿Y延伸的多个第二电极，所述第二电极沿X以间距L排列并具有P个电极的重复图案，并且其中：不透明导电材料的每个周期性网格包括具有单元格ABCD的菱形点阵网格，其中对角线AC平行于X且对角线BD平行于Y；单元格ABCD在每个电极重复长度K*Q上沿Y被重复N次，使得BD具有等于K*Q/N的长度，其中Q和N是整数；单元格ABCD在每个电极重复长度L*P上沿X被重复M次，使得AC具有等于L*P/M的长度，其中P和M是整数；并且所述第一和第二电极阵列被相对地定位在透明电绝缘体的相对侧上，如此当从与XY成法向的方向查看时，使得所述第一电极阵列被叠加在所述第二电极阵列上，所述第一电极阵列的每个单元格的每个顶点更靠近所述第二电极阵列的底层单元格的中心，而不是更靠近该底层单元格的任何顶点。2.根据权利要求1所述的电极矩阵，其特征在于，4≤M≤13且7≤N≤17。3.根据权利要求2所述的电极矩阵，其特征在于，4≤M≤10且7≤N≤13。4.根据权利要求1所述的电极矩阵，其特征在于，P和Q中的任一者或两者小于或等于16。5.根据权利要求4所述的电极矩阵，其特征在于，P和Q中的任一者或两者小于或等于4。6.根据权利要求5所述的电极矩阵，其特征在于，P＝Q＝1。7.根据权利要求1所述的电极矩阵，其特征在于，min{((K*M*Q)/(L*N*P))；((L*N*P))/(K*M*Q))}大于0.5、小于0.8且不等于3/5、2/3或3/4。8.根据权利要求1所述的电极矩阵，其特征在于，所述第一电极阵列和第二电极阵列中的一者或两者包括与毗邻电极电间断的电极间区域，所述电极间区域填充有具有与所述电极网格对准的单元格ABCD的不透明网格。9.根据权利要求1所述的电极矩阵，其特征在于，所述透明电绝缘体是用于所述第一电极阵列和所述第二电极阵列两者的基板。10.根据权利要求1所述的电极矩阵，其特征在于，所述第一和第二电极阵列被相对地定位在所述透明电绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·唐纳利，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US