CN101893970B

CN101893970B - 触控面板的感测结构及判断该感测结构的触碰信号的方法

Info

Publication number: CN101893970B
Application number: CN2009101433358A
Authority: CN
Inventors: 林建铭; 谢明达; 陈智崇; 殷雪芳; 刘家麟
Original assignee: CPT Video Wujiang Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPT Video Wujiang Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: CN101893970A

Abstract

一种触控面板的感测结构，包含一基板、复数条感测条设于该基板的一表面以及一控制电路电性连接该等感测条。各该感测条包含复数个导电块以及连接该等导电块的一导线，该控制电路可接收来自该等感测条中的某一特定感测条的一接触信号，其中该接触信号归因于该特定感测条的某一特定导电块因一触碰输入所产生的一触碰电容，该控制电路可藉由该触碰电容的电容值大小判断出该触碰输入的位置，且距该控制电路较近的一该导电块的触碰电容大于距该控制电路较远的另一导电块的触碰电容。

Description

触控面板的感测结构及判断该感测结构的触碰信号的方法

技术领域

本发明是关于一种触控面板的感测结构，特别是一种在基板同一面以单层结构即可达成判别X、Y坐标的触控面板的感测结构。

背景技术

为了提供人类与计算机之间更友善的沟通接口，触控面板逐渐取代公用的鼠标与键盘，让使用者可以简单地使用手指或触控笔在触控面板上滑动操作，再依据使用者碰触的位置，将指令信号传予触控面板内的微处理器解译后，系统再予以定义位置点，完成数据的选择或输入。

请参考图1以及图2，其绘示一公知触控面板的感测结构10的示意图，其中图2为图1沿着直线2-2’所绘示的感测结构10的截面。感测结构10包括一第一基板12、一第二基板14设于第一基板12下方、复数个Y轴感测条16设于第一基板12与第二基板14之间以及复数个X轴感测条18设于第一基板12的上表面，另外，感测结构10另包含复数条第一输入/输出20是分别电性连接Y轴感测条16，以及复数条第二输入/输出22分别电性连接X轴感测条18，再由第一输入/输出20及第二输入/输出22连接一控制电路(图未示)。如图2所示，Y轴感测条16与X轴感测条18分别位于第一基板12的上表面以及下表面，在使用者的手指碰触到感测结构10时，由X轴感测条18的电容值变化，判定手指接触感测结构10的X轴坐标，同时藉由Y轴感测条16的电容值变化，判定手指接触感测结构10的Y轴坐标，最后依据X轴感测条18与Y轴感测条16的判定结果，才得知手指接触感测结构10的位置。然而，在制作感测结构10时，需要两次以上的制程分别在第一基板12的上、下表面制作Y轴感测条16与X轴感测条18，制程越多，其生产成本越高、困难度也因而增加。此外，设置连接Y轴感测条16的第一输入/输出20与连接X轴感测条18的第二输入/输出时，第一输入/输出20与第二输入/输出22只能从Y轴感测条16与X轴感测条18的一侧向外拉出，徒增电路布局上的困难，且在配置电路时，沿X轴和沿Y轴方向都要设置多个输入/输出(input/output，I/O)在感测结构10的周围。

因此，如何简化触控面板的制程以及减少触控面板周围的输入/输出的数量，为本发明所欲解决的难题。

发明内容

本发明的一目的在于在基板同一面以单层结构即可达成判别X、Y坐标的效果，且本发明的触控面板的感测结构的制作仅需一道制程，大幅降低整体的生产成本。

为达上述目的，本发明提供一种感测结构，包含一基板、复数条感测条设于该基板的一表面以及一控制电路电性连接该等感测条。各该感测条是包含复数个沿一第一方向排列的导电块以及连接该等导电块的一导线，其中，任一感测条的该等导电块与相邻的感测条的该等导电块错位排列，且前述的两相邻感测条的该等导电块在第一方向上有部分重迭，而该控制电路可接收来自该等感测条中的某一特定感测条的一接触信号，其中该接触信号是归因于该特定感测条的某一特定导电块因一触碰输入所产生的一触碰电容，该控制电路可藉由该触碰电容的电容值大小判断出该触碰输入的位置，且距该控制电路较近的一该导电块的触碰电容是大于距该控制电路较远的另一导电块的触碰电容。

附图说明

图1及图2是绘示一公知触控面板的感测结构的示意图。

图3是依据本发明的一第一较佳实施例所绘示的触控面板的感测结构的结构示意图。

图4是以一感测条40为例，说明本发明的触控面板的感测结构的运作机制。

图5为触控面板的接触信号判断方法的流程示意图。

图6到图8绘示本发明的触控面板的感测结构判断触碰输入位置的数个实施例。

图9是依据本发明的一第二较佳实施例所绘示的触控面板的感测结构的结构示意图。

图10是依据本发明的一第三较佳实施例所绘示的触控面板的感测结构的结构示意图。

具体实施方式

在说明书及上述权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及上述权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及上述的权利项当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「电性连接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置电性连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

请参考图3，图3是依据本发明的一第一较佳实施例所绘示的触控面板的感测结构30的结构示意图。感测结构30是固定于一框架(图未示)内，且感测结构30可藉由该框架，固定于一平面显示器的显示面，例如一液晶显示器的显示面，或是整合于该平面显示器中；感测结构30包含一基板32、一感测区34以及一电路区36，其中，电路区36内设有至少一控制电路38，负责运算来自感测区34的电子信号，电路区36内亦可设置电性连接感测结构30的其它电路或组件，提供运作感测结构30运作时所需电源或信号，或将来自感测结构30的信号判读后，再输出至其它连接感测结构30的装置。如图3所示，感测区34内设有复数条感测条，该等感测条是并列于基板32的一表面，并经由对应的输入/输出电性连接控制电路38，且各该感测条包含复数个沿Y轴(第一方向)排列的导电块以及一连接该等导电块的导线，其中，设于基板上的该等导电块及该等导线为一图案化的氧化铟锡(ITO)层，在氧化铟锡层形成于基板32的该表面后，再进行一图案化制程，例如在氧化铟锡层表面形成一图案化的光阻，并进行一蚀刻制程将未被图案化光阻遮蔽的氧化铟锡层移除，以定义出该等导电块及该等导线，另外，该等导电块及该等导线亦可以是以氧化铟锌(IZO)或其它可导电的透明导电材料。为方便说明，图3中将用以说明的感测条40、42、44是以粗线表示，由输入/输出621、622、623分别电性连接对应的感测条40、42、44到控制电路38，其中感测条40包含复数个导电块401、402、403以及连接该等导电块的导线404，感测条42包含导电块421、422以及连接该等导电块的导线423，感测条44包含导电块441、442、443以及连接该等导电块的导线444；图3所绘示的该等导电块为边长相同的方形导电块，左右两个相邻导电块的间距45(例如导电块401右侧边缘到导电块441左侧边缘的距离)约为0.2毫米(mm)至0.5毫米之间，可视情况需要调整左右两个导电块的间距，且感测条42的导电块421、422、423与相邻感测条44的导电块441、442、443错位排列，导电块441左侧的边缘接近导电块421与控制电路38之间的导线423，但导电块441左侧边缘并未与导线423重迭，而导电块441与导电块421在沿Y轴方向上有部分重迭，且导电块442与导电块422在沿Y轴方向上有部分重迭，为使贵审查委员容易了解，以一重迭区域46简单标示出前述的导电块的部分重迭范围。此外，感测结构30另包含一保护层(passivation layer)48覆盖该等感测条、该等导电块以及该等导线，保护层48可以是一二氧化硅层或一玻璃层，保护下方的该等感测条或该等导电块，避免在操作时该等感测条或该等导电块被刮伤。

请参考图4，图4以感测条40为例，说明本发明的触控面板的感测结构的运作机制。如图4所示，感测条40是设于基板32的表面，感测条40上方覆有保护层48，其中感测条40是由导线404电性连接其导电块401、402、403，并经输入/输出621电性连接感测条40至控制电路38；使用者欲操作触控面板进行一触碰输入50时，可利用手指、触控笔或其它导体触碰保护层48，以本较佳实施例为例，使用者是以手指碰触保护层48，碰触的瞬间，进行触碰输入50的手指与导电块间会产生一触碰电容，若触碰输入的位置是在：1)导电块401上方，则进行触碰输入50的手指和导电块401间会产生一第一触碰电容C₁；2)导电块402上方，则进行触碰输入50的手指和导电块402间会产生一第二触碰电容C₂；或3)导电块403上方，则进行触碰输入50的手指和导电块403间会产生一第三触碰电容C₃；根据电学公式：

R_{p} = \frac{1}{C_{p} * f}

其中，C_p为触碰电容的电容值大小；

f为控制电路38的工作频率；

R_p为导电块到控制电路38的等效电阻；

由于导线40及导电块401、402、403各导电块401、402、403到控制电路38的距离与两者之间的等效电阻大小成正比，也就是说距离控制电路38较远的导电块403的等效电阻会大于距离控制电路38较近的导电块402的等效电阻，同样地，导电块402到控制电路38的等效电阻亦会大于距离更近的导电块401的等效电阻，因此，根据电学公式计算因触碰输入所产生的触碰电容的电容值大小，第一触碰电容C₁会大于第二触碰电容C₂，且第一触碰电容C₂会大于第二触碰电容C₃，另外，对控制电路38来说，触碰电容的电容值愈大，控制电路38所接收到的信号也就愈强，因此，控制电路38可以藉由接收到的信号大小，而计算出手指触碰保护层48的位置，也就是触碰输入的位置。

请参考图5，图5为触控面板的接触信号判断方法的流程示意图，其判断接触信号的逻辑如下：

步骤52：启动触控面板；

步骤54：控制电路侦测是否有接触信号传入，若无接触信号输入，则触控面板保持在待机的状态，若有接触信号输入，则进行后续的判断步骤56；

步骤56：判断前述的接触信号来自那一个特定感测条；例如：使用者以手指触碰触控面板的感测结构时，即，对触控面板进行一触碰输入，并和某一特定感测条的某一特定导电块产生的一触碰电容，再由该特定感测条传递该接触信号至该控制电路，因此可由接触信号的传输来源，先判断出接触信号是来自那个特定感测条；

步骤58：根据该触碰电容的电容值大小，判断产生触碰电容的是那一个特定导电块；

步骤60：根据该触碰电容的电容值大小，计算出触碰输入的位置。

请同时参考图3及图5，本发明的控制电路是根据上述的步骤，先判断出触碰输入来自那一条感测条，以决定出触碰输入在Y轴上的位置，再根据触碰电容的电容值，计算出触碰输入在X轴的位置，因此，在制作本发明的触控面板的感测结构时，只需在基板上进行单次氧化铟锡的图案化制程，定义出该等感测条、该等导电块及该等导线的图案，仅需单层的感测条再配合控制电路的运算，就可以计算出触碰输入的位置，不需要再像公知的触控面板在基板两侧分别制作X感测条及Y感测条，因此可大幅简化触控面板的制程；另外，本发明的触控面板的感测结构的输入/输出，仅需沿感测结构的X轴方向或Y轴方向设置在其中一侧，不需同时沿X轴方向及Y轴方向设置，因此，大幅可减少输入/输出的数量，相较于公知的触控面板，本发明的触控面板的感测结构所需的输入/输出的数量较公知的触控面板减少约50％。以图3为例，输入/输出621、622、623仅沿着X轴方向设置在控制电路38和感测条40、42、44之间。

图6到图8绘示本发明的触控面板的感测结构判断触碰输入位置的数个实施例，其中图6a、图7a及图8a为触碰输入接触感测结构的位置示意图，图6b、图7b以及图8b则以条状图表示各感测条所传入的接触信号的强弱。首先请参考图6a，使用者以手指进行一触碰输入64时，触碰输入64的接触范围大部分与感测条68的导电块681重迭，而少部分与感测条66、70的导线661、701重迭，因此，进行触碰输入64的手指会和导电块681及导线661、701各产生一对应的触碰电容，且触碰电容的大小会和导体(进行触碰输入64的手指及导电块)间的面积成正比，然后各感测条66、68、70会将触碰电容转换为对应的接触信号并传入控制电路72，触碰电容的电容值愈大对应的接触信号愈强；如图6b所示，感测条66、68、70中以感测条68的接触信号强度最强，感测条70的接触信号强度居次，而感测条66的接触信号强度最弱，根据接触信号强度来判断，触碰输入64的中心位置应在接触信号最强的感测条68上，之后再依接触信号值或其对应的触碰电容的电容大小，计算得知触碰输入64的中心位置是落在导电块681上。同理，请见图7，若触碰输入74的接触面积涵盖感测条76、78、80的导电块761、781、801，且如图7b所示传入控制电路82的接触信号大小相同，即可得知触碰输入74的中心位置应落在导电块761、781、801之间的区域。另外请参考图8，触碰输入84的接触面积与感测条86、90的导电块861、901有部分重迭且与感测条88位于导电块861、901之间的导线881重迭，如图8b所示，传入控制电路92的强度相同，而来自感测条88的接触信号强度最弱，根据接触信号值的大小可判断出触碰输入84应是在导电块861或导电块901上，另考虑来自感测条88的微弱接触信号，即可推算出触碰输入84的中心位置应落在导电块861、901之间且涵盖导线881的区域。

然而本发明的触控面板的感测结构并不限于前述的第一较佳实施例，如图9及图10所示的一第二较佳实施例以及一第三较佳实施例。如图9所示，触控面板的感测结构98的复数条感测条及其对应的输入/输出是沿X轴方向排列，以感测条94为例，感测条94的复数个导电块941、942、943亦沿X轴方向排列，并由导线944电性连接该等导电块，且由沿X轴方向设置的输入/输入96电性连接至一控制电路97。接着请参考图10的第三较佳实施例，触控面板的感测结构100是将第一较佳实施例的方形导电块置换为菱形导电块，且第三较佳实施例的电路连接关系及导电块的排列方式与第一较佳实施例相同，于此不在重复。然而，导电块的态样并不限于本发明所绘示的方形导电块或菱形导电块，导电块的态样亦可以是三角形、矩形、平行四边形、多边形或其它可紧密排列于基板表面的形状。

如上所述，本发明的触控面板的感测结构是将感测条设置在基板同一侧，根据触碰信号的来源及触碰电容的大小即可定位出触碰输入的X、Y坐标，不仅简化触控面板的制程，且可大幅度的减少所需的输入/输出的数量，以降低整体的生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种触控面板的感测结构，其特征在于，包含：

一基板；

复数条感测条设于该基板的一表面，各该感测条是包含复数个沿一第一方向排列的导电块以及连接该些导电块的一导线，其中，任一感测条的该些导电块与相邻的感测条的该些导电块是错位排列，且前述的两相邻感测条的该些导电块在第一方向上有部分重迭；以及

一控制电路，电性连接该些感测条，该控制电路可接收来自该些感测条中的某一特定感测条的一接触信号，其中该接触信号是归因于该特定感测条的某一特定导电块因一触碰输入所产生的一触碰电容，该控制电路可藉由该触碰电容的电容值大小判断出该触碰输入的位置，且距该控制电路较近的一该导电块的触碰电容是大于距该控制电路较远的另一导电块的触碰电容。

2.如权利要求1所述的感测结构，其特征在于，还包含一保护层覆盖该些感测条以及该基板。

3.如权利要求1所述的感测结构，其特征在于，该些导电块或该些导线的材料是包含一透明导电材料。

4.如权利要求3所述的感测结构，其特征在于，该透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌或前述的组合。

5.如权利要求1所述的感测结构，其特征在于，各该导电块为一方形导电块或菱形导电块。

6.如权利要求1所述的感测结构，其特征在于，两个左右相邻的该导电块的间距约为0.2毫米至0.5毫米之间。

7.一种触控面板的接触信号判断方法，其特征在于，还包含：

提供一触控面板的感测结构，该触控面板的感测结构包含一基板、复数条感测条设于该基板的一表面、一控制电路电性连接该些感测条以及一保护层覆盖该些感测条，其中各该感测条包含复数个沿一第一方向排列的导电块，以及一导线连接该些导电块；

该控制电路接收来自该些感测条中的某一特定感测条的一接触信号，该接触信号归因于该保护层的一触碰输入，该触碰输入与该特定感测条的某一特定导电块产生的一触碰电容，并由该特定感测条传递该接触信号至该控制电路；

判断该接触信号来自该特定感测条；以及

根据该接触信号的该触碰电容的电容值大小，判断该触碰输入的位置。

8.如权利要求7所述的接触信号判断方法，其特征在于，距该控制电路较近的一该导电块的触碰电容是大于距该控制电路较远的另一导电块的触碰电容。

9.如权利要求7所述的接触信号判断方法，其特征在于，该些导电块的材料包含一透明导电材料。

10.如权利要求9所述的接触信号判断方法，其特征在于，该透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌或前述的组合。