CN101739183A - 电容式触控面板及感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容式触控面板及感测方法，电容式触控面板包括一第一基板、一第二基板、多个第一导电图案、多个第二导电图案以及一可形变绝缘层。第二基板平行配置于第一基板上，且第二基板为一软质基板。第一导电图案配置于第一基板上，并位于第一基板与第二基板之间。各第一导电图案沿一第一方向延伸。第二导电图案配置于第二基板上，并位于第一基板与第二基板之间。各第二导电图案沿一第二方向延伸，其中第一方向与第二方向相交。可形变绝缘层位于第一导电图案与第二导电图案之间以使第一导电图案与第二导电图案之间具有一间隙且间隙随着可形变绝缘层承受一外力而改变。

Description

电容式触控面板及感测方法

技术领域

本发明是有关于一种电容式触控面板及其感测方法，且特别是有关于一种可利用多种介质进行输入操作的电容式触控面板及其感测方法。

背景技术

在现今信息时代中，人类对于电子产品的依赖性与日俱增。笔记本计算机、移动电话、个人数字助理器(personal digital assistant，PDA)、数字随身听等电子产品均已成为现代人生活及工作中不可或缺的应用工具。上述的电子产品均具有一输入接口，用以输入使用者所须指令，以使电子产品的内部系统自动执行此项指令。目前使用最广泛的输入接口装置包括键盘(keyboard)、鼠标(mouse)以及触控面板(touch panel)。

目前，触控面板可依照其驱动方式以及结构设计区分为两种类型，一为电阻式触控面板，另一为电容式触控面板。其中，电容式触控面板具有可同时多点触控的特性，因而电容式触控面板逐渐受到欢迎。除此之外，使用者使用电容式触控面板时，仅需接触而不需施压就可使电容式触控面板进行感应，所以电容式触控面板不易因使用者施压不当而损坏。但是，使用者无法在戴上手套的情形下或是以绝缘物质来操作电容式触控面板。因此，电容式触控面板的设计尚有其不便之处。

发明内容

本发明是提供一种电容式触控面板，以解决传统的电容式触控面板无法以非导体介质操作的问题。

本发明另外提供一种感测方法，以解决传统的电容式触控面板无法以多段式感测的问题。

本发明提出一种电容式触控面板，包括一第一基板、一第二基板、多个第一导电图案、多个第二导电图案以及一可形变绝缘层。第二基板平行配置于第一基板上，且第二基板为一软质基板。第一导电图案配置于第一基板上，并位于第一基板与第二基板之间，且各第一导电图案沿一第一方向延伸。第二导电图案配置于第二基板上，并位于第一基板与第二基板之间，且各第二导电图案沿一第二方向延伸，其中第一方向与第二方向相交。可形变绝缘层位于第一导电图案与第二导电图案之间，以使第一导电图案与第二导电图案之间具有一间隙且间隙随着可形变绝缘层承受一外力而改变。

在本发明的一实施例中，上述的可形变绝缘层的材质可以为一弹性胶体，其中弹性胶体例如为硅胶或压克力胶。

在本发明的一实施例中，上述的可形变绝缘层的材质也可以为一气体、一液体或一液晶材料。实务上，用于可形变绝缘层的液体可为酯类化合物。另外，用来作为可形变绝缘层的气体包括空气、氮气、惰性气体或上述的组合。当可形变绝缘层的材质为液晶材料、液体或是气体时，电容式触控面板还包括多个间隔物。这些间隔物配置于第一导电图案与第二导电图案之间，并位于可形变绝缘层中。

在本发明的一实施例中，上述的间隙随着可形变绝缘层承受外力而产生的一变化量介于10％至70％，其中以原间隙G大小的10％至50％为其最佳范围。

在本发明的一实施例中，上述的第二基板为一可挠性透明基板。在本发明的一实施例中，上述的第二基板的材质包括压克力、聚碳酸树脂(PC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚亚醯胺(PI)或环烯共聚物(cyclicolefin copolymer，COC)。

在本发明的一实施例中，上述第一基板的材质包括玻璃、压克力、聚碳酸树脂(PC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚亚醯胺(PI)或环烯共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)。

在本发明的一实施例中，上述第一方向与第二方向的夹角实质上为90°。

在本发明的一实施例中，上述第一导电图案与第二导电图案的材质为一导电氧化物材料。实务上，导电氧化物材料包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、氧化锌、氧化锡或上述的组合。

本发明另提出一种感测方法。首先，提供如前所示的一触控面板，其中第一导电图案与第二导电图案之间具有一电容值。然后，以一导电物件轻触或接近触控面板，以使电容值的大小改变并输出对应的一第一感测信号。随之，使间隙具有一第一变化量以使电容值的大小改变并输出对应的一第二感测信号。

在本发明的一实施例中，上述感测方法还包括使间隙具有一第二变化量以使电容值的大小改变并输出对应的一第三感测信号，其中第一变化量与第二变化量不同。

在本发明的一实施例中，上述的导电物件为手指或是触控笔。

本发明的电容式触控面板是以可形变的材质作为配置在第一导电图案与第二导电图案之间的绝缘层。当使用者按压电容式触控面板时，按压的动作即可使电容式触控面板产生对应的触控信号，而不须限定以导电介质进行触控控制的操作。所以，本发明的电容式触控面板具有高度的使用便利性。另外，本发明的触控面板的输入功能可以设计为多段式输入模式，以进一步提升本发明的电容式触控面板的功能性。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为本发明的第一实施例的电容式触控面板。

图2A绘示为本发明的第一实施例的电容式触控面板的部分组件。

图2B绘示为本发明的第一电容式触控面板进行触控动作时，可形变绝缘层的状态。

图2C绘示为图1的触控面板的感测方法。

图3绘示为本发明的第二实施例的电容式触控面板。

具体实施方式

图1绘示为本发明的第一实施例的电容式触控面板。请参照图1，电容式触控面板100包括一第一基板110、一第二基板120、多个第一导电图案130、多个第二导电图案140以及一可形变绝缘层150。第二基板120平行配置于第一基板110上。第一导电图案130配置于第一基板110上，并位于第一基板110与第二基板120之间，且各第一导电图案130沿一第一方向D1延伸。第二导电图案140配置于第二基板120上，并位于第一基板110与第二基板120之间。各第二导电图案140沿一第二方向D2延伸，其中第一方向D1与第二方向D2相交。可形变绝缘层150位于第一导电图案130与第二导电图案140之间，以使第一导电图案130与第二导电图案140之间具有一间隙G且间隙G会随着可形变绝缘层150承受一外力而改变。

电容式触控面板100将可形变绝缘层150配置于第一导电图案130与第二导电图案140之间。当电容式触控面板100被按压时，可形变绝缘层150可以产生形变以使得第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值产生变化。因此，使用者可通过按压方式以进行电容式触控面板100的触控控制。如此一来，电容式触控面板100非但可以通过导电介质进行触控控制，更可以通过非导电介质进行触控控制。因而本发明的电容式触控面板100具有较高的使用便利性。

在本实施例中，可形变绝缘层150的材质可以为一弹性胶体，其中弹性胶体例如为硅胶或压克力胶。硅胶或压克力胶等弹性胶体具有可回复力。所以，可形变绝缘层150受到外力按压时会产生形变，而外力移除后即可回复原本的状态。也就是说，本实施例中，间隙G会随着可形变绝缘层150承受外力的状态而产生改变。因此，利用弹性胶体以制作可形变绝缘层150，则电容式触控面板100可以被反复按压以进行触控控制功能。

在外力作用下，间隙G的变化量一般而言会随着可形变绝缘层150的材料特性而有所不同，其中本实施例的间隙G的一变化量介于10％至70％，其中以原间隙G大小的10％至50％为其最佳范围。值得一提的是，可形变绝缘层150受到挤压时，会因其本身所具有的弹性而产生形变，但可形变绝缘层150仍可在第一导电图案130与第二导电图案之间提供良好的绝缘作用。因此，电容式触控面板100在可形变绝缘层150受到挤压的状态下仍可维持正常的运作，而不致于发生短路的现象。

另外，为了使电容式触控面板100具有良好的光学特性以便与一显示面板结合，第二基板120例如为一可挠性透明基板。实务上，第二基板120的材质包括压克力、聚碳酸树脂(polycarbonate，PC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚亚醯胺(polyimide，PI)或环烯共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)。电容式触控面板100被使用时，使用者的按压动作可使得可挠性的第二基板120弯曲，并挤压可形变绝缘层150而使第一导电图案130与第二导电图案140之间产生电容值的变化。电容式触控面板100便可通过这个电容值的变化来进行触控位置的感测。

第一基板110的材质则例如是玻璃、压克力、聚碳酸树脂(PC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚亚醯胺(PI)或环烯共聚物(cyclic olefincopolymer，COC)。以第一基板110的材质为玻璃为例，可挠性的第二基板120被按压而弯曲并挤压可形变绝缘层150时，第一基板110可以提供适当的支撑力以避免整个电容式触控面板100被弯曲而无法正确地进行触控感测。

另一方面，电容式触控面板100与其它面板贴附在一起时，系由第一基板100贴附于其它面板上，也就是使第二基板120朝向使用者。此时，第一基板100的材质即使为可挠性材质，通过其它面板的支撑力仍可达到避免电容式触控面板100整体被弯曲的情形。

为了提供适当的光学性质，第一导电图案130与第二导电图案140的材质可以为一导电氧化物材料。实务上，导电氧化物材料包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、氧化锌、氧化锡或上述的组合。除此之外，电容式触控面板100的导电图案设计可与既有的设计相同。举例而言，本实施例将第一导电图案130与第二导电图案140绘示为长条状为例。

在其它实施例中，第一导电图案130与第二导电图案140可以分别是沿着第一方向D1与第二方向D2延伸并以规则方式或是不规则方式排列的图案。实务上，第一导电图案130与第二导电图案140的图案设计可以随不同产品而改变。另外，上述的第一方向D1与第二方向D2的夹角实质上为90°，当然第一方向D1与第二方向D2之间的夹角也可以是不为0°的其它角度。

图2A绘示为本发明的第一实施例的电容式触控面板的部分组件，而图2B绘示为本发明的第一电容式触控面板进行触控动作时，可形变绝缘层的状态。请同时参照图2A与图2B，沿着第一方向D1延伸的第一导电图案130与沿着第二方向D2延伸的第二导电图案140例如分别为条状。当使用者以手接近触控点A所在位置时，第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容会产生变化以产生触控控制信号。此时，使用者的手仅接近或是仅轻触第二导电图案140而未实际按压于触控点A上，所以可形变绝缘层150呈现如2B所绘示的第一状态I。

当使用者的手实际施力并按压触控点A，则可形变绝缘层150会呈现如2B所绘示的第二状态II。此时，可形变绝缘层150因为使用者的按压而产生形变，也使得间隙G减小。根据电容作用的原理，第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容大小与间隙G成反比，因此使用者的手实际按压的动作也可以产生对应的电容变化。换言之，使用者实际的按压动作也可以产生对应的触控感测信号。

由于，使用者的手接近第二导电图案140时所造成的电容值改变与可形变绝缘层150实际产生形变时所造成的电容值改变不同。若经由适当的设计，可以将两种电容值改变情形设定为不同的功能指令，则本发明的电容式触控面板100可具有多段式的触控控制功能。详细而言，触控面板100中，间隙G的变化量可以由其大小的0％至70％，且第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值会随间隙G的变化量而变化。因此，本实施例例如可以将间隙G的变化量切割成多个区段以区分成不同触控信号并进行不同的功能。

图2C绘示为图1的触控面板的测方法。请同时参照图1与图4，在步骤410中，使用者尚未触碰触控面板100，也就是在待机状态下，第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值例如为C1。

接着，在步骤420中，使用者以导电物件接近或是轻触触控面板100表面。在本实施例中，导电物件例如是手指或是触控笔等。此时，第一导电图案130与第二导电图案140之间的间隙G与待机时的状态相同。不过，第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值则例如会受到导电物件的影响而由C1改变为C2。触控面板100便可根据此电容值的改变而产生对应的第一感测信号F1。装设有触控面板100的电子装置例如可以利用第一感测信号F1执行第一功能(步骤422)。

随后，在步骤430中，使用者例如是按压触控面板100以改变第一导电图案130与第二导电图案140之间的间隙G。此时，间隙G例如产生一第一变化量且电容值的大小随间隙G的变化量而改变为C3，且触控面板100输出对应的一第二感测信号F2。装设有触控面板100的电子装置例如利用第二感测信号F2执行第二功能(步骤432)。

进一步在步骤440中，使用者可以选择性地按压触控面板100以使第一导电图案130与第二导电图案140之间的间隙G产生一第二变化量。此时，第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值例如改变为C4。触控面板100便可根据电容值C4输出对应的第三感测信号F3以使电子装置执行第三功能(步骤442)。

由上述流程可知，在一电子产品中，使用者实际按压电容式触控面板100时所产生的电容变化不同于使用者的手接近或轻触电容式触控面板100时所产生的电容变化。因此，触控面板100可以是将其中一者的电容变化设定为第一功能的指令信号，例如使开启或关闭电子产品电源的指令信号，而另一者的电容变化设定为其它功能的指令信号。如此一来，使用者仅需在某个触控区域或是触控点中进行触控控制即可使电子产品执行不同的功能，因而本发明的电容式触控面板100提供了相当便利的操作方式。

当然，本发明的电容式触控面板100的触控控制方式不仅于此，由于间隙G的改变量不同会使第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值产生不同的变化量。所以，电子产品的设计可以将不同间隙G之下所产生的电容值变化设定为不同的指令信号，则电容式触控面板100可以通过不同外力的大小而执行不同的功能。也因此，电容式触控面板100可以使用非导电性介质进行触控操作。

若使用者以非导电介质进行电容式触控面板100的触控操作，则非导电介质接近或轻触电容式触控面板时不会产生对应的电容变化，也就是不会有触控信号的产生。所以，使用者以非导电介质进行触控操作时，须以实际按压的方式以完成触控操作。此时，电容式触控面板100若欲达到多段式触控控制的设计，则需以使用者轻压时的电容变化以及重压时的电容变化作为不同指令的区分。整体而言，电容式触控面板100非但有多区段触控控制的优势，更因为使用者可以利用任何介质进行触控操作而具有很高的使用便利性。

另外，图3绘示为本发明的第二实施例的电容式触控面板。请参照图3，电容式触控面板300与前述的电容式触控面板100相似，其差异仅在可形变绝缘层350的设计。详细来说，本实施例的可形变绝缘层350的材质为一气体、一液体或一液晶材料。此外，当可形变绝缘层350的材质为液晶材料、液体或是气体时，电容式触控面板300还包括多个间隔物360。这些间隔物360配置于第一导电图案130与第二导电图案140之间，并位于可形变绝缘层350中。实务上，用于可形变绝缘层350的液体可为酯类化合物。另外，用来作为可形变绝缘层350的气体包括空气、氮气、惰性气体或上述的组合。

液体、气体及液晶材料具有可流动的性质，因此电容式触控面板300受到使用者的按压时，第一导电图案130与第二导电图案140之间的间隙G会产生变化。电容式触控面板300便可借着间隙G的变化所对应产生的电容值改变而产生触控信号。也就是说，具有可流动性的可形变绝缘层350有助于电容式触控面板300完成触控控制的动作。

利用流体作为可形变绝缘层350，则使用者的按压动作会使第二基板120弯曲而改变第一导电图案130与第二导电图案140之间的电容值。使用者所施加的外力越大，第二基板120弯曲程度越大则间隙G将会缩减得越小。因此，为了避免因第二基板120过度弯曲而使第一导电图案130与第二导电图案140发生短路，电容式触控面板300中还配置有间隔物360。这些间隔物360可以是球状间隔物或是光阻间隔物等等。

间隔物360的配置不单有助于避免第一导电图案130与第二导电图案140之间发生短路，还有助于维持触控控制的正常运作。举例而言，使用者按压第二基板120并放开后，间隔物360的支撑可以提供适当的作用力使第二基板120回复至原本的状态。也就是说，可形变绝缘层350虽不具弹性回复力，但在间隔物360的配置之下，电容式触控面板300被反复的按压仍可维持正常的触控控制动作。另外，电容式触控面板300也可以与第一实施例的电容式触控面板100一样具有多段式的触控控制设计。

综上所述，本发明因采用可形变绝缘层配置于两导电图案间的结构，因此电容式触控面板可以感测可形变绝缘层受外力而变形时在导电图案之间所产生的电容变化。换言之，本发明的电容式触控面板非但可以感应到导电介质接近时所产生的电容变化也可以感测因外力按压而产生的电容变化。所以，本发明的电容式触控面板不限于仅以导电介质操作的方式，也可适用于非导电介质操作的方式。另外，可形变绝缘层受不同程度外力而产生的变形程度不同会使两导电图案之间的电容变化值不同而使本发明的电容式触控面板具有多区段式的触控模式。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (14)

1.一种电容式触控面板，包括：

一第一基板；

一第二基板，平行配置于该第一基板上，且该第二基板为一软质基板；

多个第一导电图案，配置于该第一基板上，位于该第一基板与该第二基板之间，且各该第一导电图案沿一第一方向延伸；

多个第二导电图案，配置于该第二基板上，位于该第一基板与该第二基板之间，且各该第二导电图案沿一第二方向延伸，其中该第一方向与该第二方向相交；以及

一可形变绝缘层，位于该第一导电图案与该第二导电图案之间，以使该第一导电图案与该第二导电图案之间具有一间隙且该间隙随着该可形变绝缘层承受一外力而改变。

2.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该可形变绝缘层的材质为一弹性胶体。

3.如权利要求2所述的电容式触控面板，其特征在于，该弹性胶体为硅胶或压克力胶。

4.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该可形变绝缘层的材质为一惰性气体、一液体或一液晶材料。

5.如权利要求4所述的电容式触控面板，其特征在于，该液体为酯类化合物。

6.如权利要求4所述的电容式触控面板，其特征在于，还包括多个间隔物，配置于该第一导电图案与该第二导电图案之间，并位于该可形变绝缘层中。

7.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该间隙随着该可形变绝缘层承受该外力而产生的一最大变化量为该间隙大小的70％。

8.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该第二基板的材质包括压克力、聚碳酸树脂、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚亚醯胺或环烯共聚物。

9.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该第一基板的材质包括玻璃、压克力、聚碳酸树脂、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚亚醯胺或环烯共聚物。

10.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该第一方向与该第二方向的夹角实质上为90°。

11.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于，该些第一导电图案与该些第二导电图案的材质为一导电氧化物材料，该导电氧化物材料是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、氧化锌、氧化锡其中之一种或上述的组合。

12.一种感测方法，包括：

提供如权利要求1所述的一触控面板，其中该第一导电图案与该第二导电图案之间具有一电容值；

以一导电物件轻触或接近该触控面板，以使该电容值的大小改变并输出对应的一第一感测信号；以及

使该间隙具有一第一变化量以使该电容值的大小改变并输出对应的一第二感测信号。

13.如权利要求12所述的感测方法，其特征在于，还包括使该间隙具有一第二变化量以使该电容值的大小改变并输出对应的一第三感测信号，其中该第一变化量与该第二变化量不同。

14.如权利要求12所述的感测方法，其特征在于，该导电物件为手指或是触控笔。

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