CN102117157B - 具有高感度的电容式触控面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高感度的电容式触控面板，其包含多个第一导体线、及多个第二导体线。该多个第一导体线分布于第一方向，用以感测一物体的接触。该多个第二导体线分布于第二方向，其与该多个第一导体线绝缘地相交，进而使每一第一导体线与每一第二导体线之间形成一相迭处，该第二导体线与每一第一导体线之间的相迭处形成一电容；其中，每一第一导体线在每一相迭处上形成有至少一个空洞。

Description

具有高感度的电容式触控面板

技术领域

本发明涉及触控面板的技术领域，尤其涉及一种具有高感度的电容式触控面板。

背景技术

现代消费性电子装置多配备触控板作为其输入装置之一。为符合轻、薄、短、小，触控板亦多与面板整合成为触控面板，以方便使用者输入。触控板根据感测原理的不同可分为电阻式、电容式、音波式、及光学式等四种。

触控面板的技术原理是当手指或其它介质接触到屏幕时，依据不同感应方式，侦测电压、电流、声波或红外线等，以此测出触压点的坐标位置。例如电阻式即为利用上、下电极间的电位差，计算施压点位置检测出触控点所在。电容式触控面板是利用排列的透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的电流或电压来检测其坐标。

图1为美国第4,550,221号专利公告的电容式触控面板的结构的示意图。导电板(conductive plate)30以细金属布置于一基板28上，并以蚀刻方式形成一特定形状(如钻石形状)。如图1所示，导电板30在水平方向形成一第一阵列并分别具有导体线X1，X2，X3，…，X12，在垂直方向形成一第二阵列并分别具有导体线Y1-Y12。每一导体线X1-X12，Y1，Y2，Y3，…，Y12具有多个电极板，所述电极板交错地、没有重迭地布置于基板上。每一导体线Y1-Y12钻石形状金属板具有至少二个边缘与导体线X1-X12金属板相邻近，至多有四个边缘与导体线X1-X12金属板相邻近。同时，每一导体线X1-X12钻石形状金属板具有至少二个边缘与导体线Y1-Y12金属板相邻近，至多有四个边缘与导体线Y1-Y12金属板相邻近。当一驱动电路(图未示)产生一驱动信号时，一侦测电路(图未示)通过侦测导体线Y1-Y12及导体线X1-X12之间的侧边感应电容的电场变化量，用以检测坐标。

图2为另一现有电容式触控面板的结构的示意图，导电板(conductive plate)以金属布置于一基板的上下方。如图2所示，导电板在该基板的下方以水平方向形成一第一阵列并分别具有导体线X1，X2，X3，…，导电板并在基板的上方以垂直方向形成一第二阵列并分别具有导体线Y1，Y2，Y3，…。每一导体线X1，X2，X3，…，Y1，Y2，Y3，…交错地且重迭地布置。当一驱动电路140产生一驱动信号时，一侦测电路150通过侦测电极板120及电极板130之间的外围感应电容的电场变化量，用以检测坐标。

图3为美国第2009/0002337号专利公开的电容式触控面板的结构的示意图。电容式触控面板包含一透明基板3、多条第一导体41依一第一方向布值于该基板3上，多条第二导体42依一第二方向布值于该基板3上，所述多条第二导体42与所述多条第一导体41绝缘地相交。每一的第一导体41与第二导体42相交，并被第二导体42分割成一序列的第一电极区411。每一第二导体42与第一导体41相交，并被第一导体41分割成一序列的第二电极区421。当电流施加于第一导体41及第二导体42时，第二导体42与所述多条第一导体41形成一电容区域的矩阵。一控制器70经由导电性连接线61，62分别电气连接至该第一导体41及第二导体42，用以侦测电容区域的电容。

图4为图2现有电容式触控面板的驱动的示意图。该驱动电路140依序在导体线X1，X2，X3，…上产生一驱动信号，经由导体线X1，X2，X3，…及导体线Y1，Y2，Y3，…之间的互感电容Cm，耦合电荷进入导体线Y1，Y2，Y3，…。侦测电路150通过多个感测电路151通过量测电荷量来推算互感电容Cm大小，其中，假设无接触时大小为Cm0。

当有接地导体或手指靠近触控面板时，会干扰导体线X1，X2，X3，…及导体线Y1，Y2，Y3，…之间的电力线，所以会影响互感电容Cm的大小，进而通过互感电容Cm的变化比例(Cm0-Cm1)/Cm0，可以判断出接触的位置。

图5A及图5B为图2现有电容式触控面板的电力线变化的示意图。如图5A所示，当该驱动电路140在导体线X1上产生一驱动信号时，在导体线X1及导体线Y1重迭处(A，A’)产生电力线，此时互感电容Cm大小为Cm0。如图5B所示，当有接地导体或手指靠近导体线X1及导体线Y1重迭处时，手指可视为一接地导体，因此没被重迭处A屏蔽(shielding)的电力线受手指靠近而影响，此时互感电容Cm大小为Cm1，其中，Cm1小于Cm0，因此互感电容Cm的变化比例为(Cm0-Cm1)/Cm0，感测电路151借着互感电容Cm的变化，可以判断出接触的位置。然而由于有许多电力线被被重迭处A所屏蔽(shielding)，因此互感电容Cm的变化比例并不是很大，需提高感测电路151的灵敏度，并增加侦测时间以累积足够电荷用以供感测电路151侦测。因此，现有电容式触控面板感测电容变化的技术，仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种高感度电容式触控面板，以改善信号噪声比(SNR)，同时，可屏蔽噪声并提供较佳的等效阻抗。

依据本发明的一特点，本发明提出一种具有高感度的电容式触控面板，其包含多个第一导体线、及多个第二导体线。该多个第一导体线分布于第一方向，用以感测一物体的接触。该多个第二导体线分布于第二方向与该多个第一导体线绝缘地与交错地布置，使得该多个第一导体线与该多个第二导体线之间分别形成一相迭处，前述相迭处形成一第一互感电容，其中，该多个第二导体线用以周期性地接收一驱动信号，以及；其中，该多个第一导体线分别在该相迭处上形成有至少一个空洞。

附图说明

图1为一现有电容式触控面板的结构的示意图。

图2为另一现有电容式触控面板的结构的示意图。

图3为又一现有电容式触控面板的结构的示意图。

图4为图2现有电容式触控面板的驱动的示意图。

图5A及图5B为图2现有电容式触控面板的电力线变化的示意图。

图6为本发明的一种具有高感度的电容式触控面板的侧视图。

图7为本发明的一种具有高感度的电容式触控面板的示意图。

图8及图9为本发明的电容式触控面板的电力线变化的示意图。

图10为本发明的一种具有高感度的电容式触控面板另一实施例的侧视图。

图11为本发明的一种具有高感度的电容式触控面板又一实施例的示意图。

图12为本发明的相迭处580的放大示意图。

图13为本发明的互感电容Cm的模拟示意图。

图14为本发明的信号位准的模拟示意图。

【主要组件符元说明】

电极板120，130             驱动电路140

侦测电路150                感测电路151

透光基板510                第一导体线520

第二导体线530              控制器540

空洞550                    第一组导线560

第二组导线570              相迭处580

第一表面511                第二表面513

侦测电路541                驱动电路543

具体实施方式

图6为本发明一种具有高感度的电容式触控面板的侧视图，图7为本发明一种具有高感度的电容式触控面板的示意图。请一并参阅图6及图7，该电容式触控面板包含一透光基板510、多个第一导体线520、多个第二导体线530、及一控制器540。

该透光基板510具有一第一表面511及相对于第一表面的第二表面513，在该第一表面511上布置有该多个第一导体线520，在该第二表面513上布置有该多个第二导体线530。

该透光基板510为下列组的其中之一：玻璃(glass)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丙烯(polypropylene)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚碳酸酩(polycarbonate)、粘合剂(adhesive)、树脂(resin)、光致抗蚀剂(photoresist)、二氧化硅(silicondioxide)、二氧化钛(titanium dioxide)、氧化锌(zinc oxide)、氮化硅(siliconnitride)、氮化铝(aluminum nitride)、氧化钽(tantalum oxide)、或其组合。

该多个第一导体线520分布于第一方向，用以感测一物体的接触。该多个第二导体线530分布于第二方向，其绝缘地与该多个第一导体线520相交，而使每一第一导体线520与每一第二导体线530之间形成一相迭处580，其相迭处580形成一电容，其中，每一第一导体线520于每一相迭处580上形成有至少一个空洞550。

该至少一个空洞550为圆形、长方形、正方形、六角形、八角形、多边形、或是其组合，在本优选实施例中，该至少一个空洞550为正方形。

在前述实施例中，前述的该第一方向垂直于该第二方向。且于每一第一导体线520与每一第二导体线530之间的相迭处580所形成的电容为第一互感电容。前述第一互感电容与一孔径比值成反比关系，该孔径比值为该空洞550的边长与该第一导体线520的线宽的比值。

该控制器540经由一第一组导线560及一第二组导线570分别连接至该多个第一导体线520及该多个第二导体线530，该控制器540用以产生该驱动信号，并侦测每一第二导体线530与每一第一导体线520之间的相迭处所产生的电容的大小。

该控制器540包含一侦测电路541及一驱动电路543。该驱动电路543经由该第二组导线570连接至每一第二导体线530，并周期性地产生一驱动信号。该侦测电路541经由该第一组导线560连接至每一第一导体线520，用以侦测每一第二导体线530与每一第一导体线520之间的相迭处580所产生的第一互感电容的大小。由于第二导体线530当作驱动线使用，因此在布线时，其线径都比较粗，故第二导体线530可几乎完整覆盖该透光基板510下方达到屏蔽噪声的效果。

在本发明的电容式触控面板中，每一第一导体线520在每一相迭处580上形成有至少一个空洞550，由此镂空第一导体线520。

图8及图9为本发明电容式触控面板的电力线变化的示意图。如图8所示，当该驱动电路543在一第二导体线530上产生一驱动信号时，在一第二导体线530及导体线第一导体线520相迭处580产生电力线。由于第一导体线520在相迭处580的部分面积已被空洞550所镂空，故第二导体线530及导体线第一导体线520的重迭面积缩小，将会使的本发明的第一互感电容(Cm0)相较现有技术的互感电容(Cm0)为小，同时裸露在第一导体线520覆盖外的电力线会增加(如图8中A，B所示)。

当手指或接地导体碰触面板时，其所处碰的相迭处产生一第二互感电容(Cm1)，该侦测电路541通过前述第一互感电容(Cm0)及前述第二互感电容(Cm1)的变化量，用以判断该手指或接地导体触碰该电容式触控面板的坐标。前述第一互感电容(Cm0)及前述第二互感电容(Cm1)的变化量与一孔径比值成正比关系，该孔径比值为该空洞550的边长与该第一导体线520的线宽的比值。由于第一导体线520在相迭处580的部分面积被空洞550所镂空的缘故，原先裸露在第一导体线520覆盖外的电力线，较易受到手指碰触的接地效应干扰，如图9所示，因此互感电容的变化量(Cm0-Cm1)会比图5大。由于互感电容下降、而互感电容的变化量(Cm0-Cm1)上升，因此互感电容的变化比例(Cm0-Cm1)/Cm0会有大幅提升，进而获得较高的信号噪声比(SNR)。

图1的现有电容式触控面板的导电板(conductive plate)的线宽时大时小，因此其阻抗很大。而本发明与图1现有电容式触控面板相比，第二导体线530的拉线从头到尾等宽度，故其等效阻抗较低。

图10为本发明一种具有高感度的电容式触控面板另一实施例的侧视图，其与图6所示的实施例的主要区别在于：该透光基板510具有一表面511，该表面511布置有该多个第二导体线530，而该多个第一导体线520布置于该多个第二导体线530之上，且该多个第一导体线520与该多个第二导体线530之间具有一绝缘层910。该多个第二导体线530具有噪声屏蔽功能。

图11为本发明一种具有高感度的电容式触控面板又一实施例的示意图。其与图7主要区别在位于该第一方向的第一导体线520与在该第二方向的第二导体线530形成一角度θ，且0°≤θ＜90°。同时，空洞为圆形。

图12为图7中相迭处580的放大示意图，其中，A/B为一孔径比(aperture ratio)，其为该空洞550的边长A与该第一导体520的线宽B之比。图13为本发明互感电容Cm的模拟示意图，图14为本发明信号位准的模拟示意图，其使用Laker软件进行布局，再使用Star-RC软件进行电阻电容萃取(RC-extract)。在图13中，Cm0表示无接触时互感电容Cm的大小，Cm1表示接触时互感电容Cm的大小。由图13中可明显看到，Cm0及Cm1随着孔径比增加而减少，而Cm0-Cm1则随着孔径比增加而增加。由图14中可知，而对应于信号位准(Signal Level)的(Cm0-Cm1)/Cm0易随着孔径比增加而增加。亦即，随着空洞550的边长的增加，信号位准(Signal Level)的(Cm0-Cm1)/Cm0也会增加，使的互感电容的变化更明显，该控制器540因而更容易侦测每一第二导体线530与每一第一导体线520之间的相迭处所产生的电容的大小。

由前述说明可知，本发明镂空第一导体线520与第二导体线530相迭处580的第一导体线520，因此可大幅增加接地导体或手指触控时对互感电容的影响幅度，使得互感电容的变化更明显，进而达到增强信号而改善信号噪声比(SNR)的目的。同时，第二导体线530可几乎完整覆盖该透光基板510达到屏蔽噪声的效果。本发明的优点可罗列如下：

1.改善信号噪声比(SNR)。

2.第二导体线530具接地效果，可屏蔽透光基板510下方来的噪声。

3.第二导体线530布线时，其线径从头到尾等宽，等效阻抗较低。

由上述可知，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于现有技术的特征，极具实用价值。但是应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围应以权利要求书为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (15)

1.一种具有高感度的电容式触控面板，包含：

多个第一导体线，其分布于第一方向，用以感测一接地导体的接触；以及

多个第二导体线，其分布于第二方向与该多个第一导体线绝缘地与交错地布置，使得该多个第一导体线与该多个第二导体线之间分别形成一相迭处，其中，该多个第二导体线用以周期性地接收一驱动信号；

其中，前述相迭处形成互感电容，当没有该接地导体触碰该电容式触控面板时，前述相迭处的互感电容为一第一互感电容，当有该接地导体触碰该电容式触控面板时，其所触碰的相迭处产生一第二互感电容，该多个第一导体线分别在该相迭处上形成有至少一个空洞。

2.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其还包含一控制器，该控制器包含：

一驱动电路，连接至该多个第二导体线，用以产生该驱动信号；以及

一侦测电路，连接至该多个第一导体线，用以侦测前述互感电容的大小，其中，该侦测电路通过前述第一互感电容变化到前述第二互感电容的变化量，用以判断该接地导体触碰该电容式触控面板的坐标。

3.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其中，该至少一个空洞为正方形。

4.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其中，该至少一个空洞为长方形。

5.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其中，该至少一个空洞为圆形。

6.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其中，该至少一个空洞为六角形。

7.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其中，该至少一个空洞为八角形。

8.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其中，该至少一个空洞为多边形。

9.根据权利要求2所述的电容式触控面板，其中，该第一方向垂直于该第二方向。

10.根据权利要求2所述的电容式触控面板，其中，该第一方向与该第二方向形成一角度，该角度位于0度至90度之间。

11.根据权利要求3所述的电容式触控面板，其中，前述第一互感电容与一孔径比值成反比关系，该孔径比值为该空洞的边长与该第一导体线的线宽的比值。

12.根据权利要求2所述的电容式触控面板，其还包含：

一透光基板，其具有一第一表面及相对于该第一表面的一第二表面，在该第一表面上布置有该多个第一导体线，该第二表面上布置有该多个第二导体线。

13.根据权利要求2所述的电容式触控面板，其还包含：

一透光基板，其具有一表面，该表面上布置有该多个第二导体线，其中，该多个第一导体线布置于该多个第二导体线之上，且该多个第一导体线与该多个第二导体线之间具有一绝缘层。

14.根据权利要求13所述的电容式触控面板，其中，该多个第二导体线在布线时，其线径粗到可覆盖该透光基板下方，该多个第二导体线对该多个第一导体线形成噪声屏蔽。

15.根据权利要求2所述的电容式触控面板，其中，前述第一互感电容及前述第二互感电容的变化量与一孔径比值成正比关系，该孔径比值为该空洞的边长与该第一导体线的线宽的比值。

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