CN102200871A - 触控面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控面板，该触控面板包括基板、多个触碰感测单元、多条扫描线、多条数据输出线与信号处理单元。触碰感测单元包括感应电极、参考电容、输出电路及重置电路。感应电极具有缺口，参考电容、输出电路与重置电路配置于缺口内且位于基板上。输出电路、重置电路、参考电容与感应电极电性耦接于参考点。输出电路用以输出触碰信号至相对应的数据输出线。信号处理单元用以取得数据输出线上的电位并进行对应处理。重置电路在触碰感测单元不进行触碰感测时，将参考点重置至预设电位。本发明的触控面板可缩小感应电极面积，提高感测解析度。

Description

触控面板
技术领域
本发明涉及一种操控装置，且尤其涉及一种触控面板。
背景技术
随着电子科技的发展与进步，各式各样的人机介面已广泛地应用于电子装置中。其中，触控面板使用上更较其他人机介面人性化，且具有直观、节省体积等优点，所以触控面板的应用已愈来愈普及。目前市面上常见的触控面板有电阻式、电容式、表面音波式以及红外线式等。电容式触控面板除了具有防水、防静电、抗强光、抗刮、抗反射、抗指纹等优点外，更可实现多点触控感应，所以具有强大的竞争力。此外，电容式触控面板更可分为表面电容式与投射电容式两种，又投射电容式触控面板更较表面电容式触控面板具有耐用性高、漂移现象较表面电容式触控面板小等优点，被视为是未来电容式触控面板的主流技术。
图1是公知一种触控面板的示意图，图2为使用者手指触摸图1的触控面板的示意图，图3为图1的触控面板内部的感测模组的示意图，其中为了清楚显示感测电极之间的关系，在此省略部分感应电极。请参照图1、图2与图3，公知触控面板100包含表面面板110、多个感测电极120、多条扫描线S1、多条数据传输线DL1以及控制器210。感测电极120位于表面面板110的底面112，且感测电极120包含多个感应电极120s及多个驱动电极120d。控制器210送出扫描信号并借由扫描线S1将扫描信号传递至驱动电极120d，数据传输线DL1则负责将感应电极120s上的感测信号传回控制器210做运算。当人体进行触控动作时，手指与感应电极120s之间的电容值增加。因此，根据感应电极120s的静电容值变化，便可知道触碰的位置。
然而，由于触控面板100是由驱动端串联感应端的感应电极120s，所以末端信号输出容易因负载效应造成信号严重衰减。因此，现行设计的感应电极120s无法做到太小，以避免感应电极120s的静电容值变化太小，导致触控信号强度不足而无法判别触控动作。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种触控面板，以提高感测解析度。
为达上述目的，本发明提出一种触控面板，其包括基板、多条扫描线、多条数据输出线、信号处理单元以及多个触碰感测单元。扫描线与数据输出线配置于基板上，且这些扫描线与数据输出线于基板上划分出多个感测区。触碰感测单元则配置于这些感测区中相对应的一个内，且每一触碰感测单元电性耦接至相对应的一条扫描线以及相对应的一条数据输出线，借此，每一触碰感测单元借由相对应的扫描线控制是否进行触碰感测。触碰感测单元中有至少一者包括感应电极、第一导线段、参考电容、第二导线段、输出电路以及重置电路。感应电极配置于基板上，且此感应电极具有缺口。第一导线段、参考电容、第二导线段、输出电路与重置电路亦配置于基板上，且皆位于缺口内。第一导线段从参考电容的一端连接至感应电极，并从第一导线段中取一点为参考点。第二导线段从参考电容的另一端连接至相对应的扫描线。另外，输出电路与重置电路电性耦接至参考点。输出电路用以输出触碰信号至相对应的数据输出线，而重置电路在触碰感测单元不进行触碰感测时，可将参考点重置至预设电位。除此之外，信号处理单元电性耦接至数据输出线以取得数据输出线上的电位并将所得的结果进行对应处理。
在本发明的一实施例中，上述的输出电路在相对应的扫描线控制触碰感测单元进行触碰感测时，输出电路根据参考点的电位以决定是否将相对应的扫描线上的电位传输至相对应的数据输出线。
在本发明的一实施例中，上述的输出电路包括第一晶体管与第二晶体管，第一晶体管与第二晶体管皆具有栅极、第一漏/源极与第二漏/源极。第一晶体管的栅极电性耦接至参考点，且第一晶体管的第一漏/源极电性耦接至相对应的扫描线。另外，第二晶体管的栅极电性耦接至相对应的扫描线，此第二晶体管的第一漏/源极电性耦接至相对应的数据输出线，且第二晶体管的第二漏/源极电性耦接至第一晶体管的第二漏/源极。
在本发明的一实施例中，上述的重置电路包括单向导通元件。此单向导通元件具有第一端与第二端，且此单向导通元件允许电流从第一端流向第二端。又此单向导通元件的第一端电性耦接至参考点，第二端电性耦接至相对应的扫描线。
在本发明的一实施例中，上述的单向导通元件为采用二极管连接形式的晶体管。
在本发明的触控面板中，由于输出电路可根据参考点的电位决定输出的信号大小，因此可缩小感应电极面积，提高感测解析度。此外，由于感应电极面积缩小，可以改善无法以触控笔作为触控元件的缺点。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是公知一种触控面板的示意图。
图2为使用者手指触摸图1的触控面板的示意图。
图3为图1的触控面板内部的感测模组的示意图。
图4是本发明一实施例的一种触控面板的示意图。
图5是图4中单一感测区的局部放大示意图。
图6是图4中单一感测区的等效电路图。
其中，附图标记说明如下：
100、300：触控面板
110：表面面板
112：底面
120：感测电极
120d：驱动电极
120s：感应电极
210：控制器
310：基板
320：扫描线
330：触碰感测单元
316：感测区
332：感应电极
332’：调变电容
332a：缺口
333、335a、335b：金属层
334：参考电容
336：输出电路
336a：第一晶体管
336b：第二晶体管
338：重置电路(单向导通元件)
340：数据输出线
350：信号处理单元
371、372：透明电极
D11、D21、D31：第一漏/源极
D12、D22、D32：第二漏/源极
DL1：数据传输线
G1、G2、G3：栅极
L1：第一导线段
L2：第二导线段
LG1、LG2、LG3、LD、LD1、LD2、LD3：导线段
O1、O2、O3：通孔
P1、P2：参考电容的一端
R1：参考点
S1：扫描线
具体实施方式
图4是本发明一实施例的一种触控面板示意图，图5是图4中单一感测区的局部放大示意图，而图6是图4中单一感测区的等效电路图。请参照图4至图6，本实施例的触控面板300包括基板310、多条扫描线320、多个触碰感测单元330、多条数据输出线340以及信号处理单元350。扫描线320、触碰感测单元330与数据输出线340配置于基板310上。这些扫描线320与数据输出线340于基板310上划分出多个感测区316，每一触碰感测单元330配置于这些感测区316中相对应的一个内，且每一触碰感测单元330电性耦接至相对应的一条扫描线320以及相对应的一条数据输出线340。除此之外，信号处理单元350电性耦接至数据输出线340以取得数据输出线340上的电位并将所得的结果做对应处理。
上述的触碰感测单元330中有至少一者包括感应电极332、第一导线段L1、参考电容334、第二导线段L2、输出电路336以及重置电路338。参考电容334的一端P1借由第一导线段L1连接至感应电极332，并从第一导线段L1中取一点为参考点R1。又，第二导线段L2从参考电容334的另一端P2连接至相对应的扫描线320。具体而言，参考电容334包括彼此重叠的第一金属层335a与第二金属层335b，且第一金属层335a与第二金属层335b之间隔有绝缘层(图未示)。第一金属层335a的一端P1借由第一导线段L1连接至感应电极332，而第二金属层335b的一端P2借由第二导线段L2连接至相对应的扫描线320。此外，每一感应电极332具有缺口332a，且第一导线段L1、参考电容334、第二导线段L2、输出电路336与重置电路338皆位于缺口332a内，亦即，感应电极332与第一导线段L1、参考电容334、第二导线段L2、输出电路336及重置电路338等元件垂直投影于基板310上时不会重叠。
每一触碰感测单元330借由相对应的扫描线320控制是否进行触碰感测。在相对应的扫描线320控制触碰感测单元330进行触碰感测时，输出电路336根据参考点R1的电位决定是否将相对应的扫描线320上的电位传输至相对应的数据输出线340。而在触碰感测单元330不进行触碰感测时，重置电路338将参考点R1重置至预设电位。
在本实施例中，感应电极332例如为透明电极，其材质可为铟锡氧化物，但不以此为限。本实施例的感应电极332的形状例如是矩形，感应电极332上的缺口332a亦可为矩形，且缺口332a可设置于感应电极332的角落。但在其他实施例中，感应电极332的形状、缺口332a的形状或缺口332a设置于感应电极332的位置亦可视设计需求而变更。此外，上述的输出电路336例如包括第一晶体管336a与第二晶体管336b，第一晶体管336a与第二晶体管336b皆具有栅极G1、G2、第一漏/源极D11、D21与第二漏/源极D12、D22。第一晶体管336a的栅极G1电性耦接至参考点R1，且此第一晶体管336a的第一漏/源极D11借由第二导线段L2电性耦接至相对应的扫描线320。参考点R1的电位可改变第一晶体管336a的开关状态。另外，第二晶体管336b的栅极G2电性耦接至相对应的扫描线320，此第二晶体管336b的第一漏/源极D21电性耦接至相对应的数据输出线340，且第二晶体管336b的第二漏/源极D22电性耦接至第一晶体管336a的第二漏/源极D12。
此外，在本实施例中，重置电路338例如是单向导通元件，下文将以标号338表示单向导通元件。此单向导通元件338具有第一端与第二端，且此单向导通元件338允许电流从第一端流向第二端。又单向导通元件338的第一端电性耦接至参考点R1，第二端电性耦接至相对应的扫描线320，且此单向导通元件338可为二极管或如图6所示般采用二极管连接形式的晶体管。扫描线320为控制信号输入端，其用以控制第一晶体管336a、第二晶体管336b以及单向导通元件338。
在本实施例中，第二导线段L2、参考电容334的第二金属层335b与扫描线320例如是属于第一金属层。单向导通元件338、第一晶体管336a与第二晶体管336b的栅极G3、G1、G2及其导线段LG3、LG1、LG2也是属于第一金属层。此外，第一导线段L1、参考电容334的第一金属层335a与数据输出线340例如是属于第二金属层。而且，单向导通元件338、第一晶体管336a与第二晶体管336b的第一漏/源极D31、D11、D21与第二漏/源极D32、D12、D22及其导线段LD3、LD1、LD2、LD也是属于第二金属层。
承上述，由于第一金属层与第二金属层之间以及第二金属层与感应电极332之间设有绝缘层(图未示)，故借由透明电极371与多个导通孔O1，使第一晶体管336a与单向导通元件338的栅极G1、G3电性耦接至第一导线段L1上的参考点R1，进一步使参考电容334的一端P1与第一晶体管336a及单向导通元件338的栅极G1、G3电性耦接。同理，借由透明电极372与多个通孔O2使导线段LD与扫描线320相连的第二导线段L2电性连接，进一步使单向导通元件338的第二漏/源极D32、第一晶体管336a的第一漏/源极D11、以及参考电容334的另一端P2电性耦接至扫描线320。
除此之外，透明电极371、372例如是与感应电极332同时形成。而且，第一导线段L1靠近感应电极332的一端设有金属层333，且金属层333例如也是属于第二金属层。感应电极332经由通孔O3而与金属层333电性连接，进而使感应电极332电性耦接至参考点R1。如此，感应电极332可视为一端连接至参考点R1的调变电容332’，且调变电容332’的电容值会随使用者的手指或触控笔是否触碰感应电极332而变化。
扫描线320送出扫描信号以进行触碰感测。触碰感测单元330尚未接受到触控动作时，参考点R1的电位为高电位，此时第一晶体管336a为开启状态。第一晶体管336a的第一漏/源极D11将相对应的扫描线320上的电位传输至第一晶体管336a的第二漏/源极D12，促使第一晶体管336a的第二漏/源极D12的电位提升。此外，透过第二晶体管336b的开启，将第二晶体管336b的第二漏/源极D22的电位传输至第二晶体管336b的第一漏/源极D21，以对第二晶体管336b的第一漏/源极D21与数据输出线340连接的输出端做电位拉升动作，输出一个高电位至数据输出线340。
若触碰感测单元330受到物体触控时，感应电极332与物体间的电容效应会造成参考点R1的电位下降，导致第一晶体管336a关闭。因此，第一晶体管336a的第二漏/源极D12的电位无法获得提升，进而导致第二晶体管336b的第一漏/源D21与第二漏/源极D22持续处于低电位而最终输出低电位至数据输出线340。
信号处理单元350用以取得数据输出线340上的电位，并将所得的结果进行对应处理后输出至控制器(图未示)。此外，扫描线320送出扫描信号控制触碰感测单元330不进行触碰感测时，重置电路338将参考点R1重置至预设电位。
在本实施例的触控面板300中，由于可借由参考点R1的电位决定是否将相对应的扫描线320上的电位传输至相对应的数据输出线340，所以此输出电路336运行上类似模拟转数字电路。亦即，使用者触碰感应电极332时，参考点R1的电位下降，造成输出电路336中的第一晶体管336a关闭，而输出电路336输出低电位。反之，感应电极332未感测到触控动作时，参考点R1的电位为高电位，输出电路336中的第一晶体管336a开启，输出电路336输出高电位于数据输出线340。经由信号处理单元350取得数据输出线340上的电位，且进行对应处理并将处理后的结果输出至控制器以进行运算，判断感测位置。
综上所述，由于本发明的触控面板在感应电极的缺口内设置输出电路，借此输出电路放大输出信号的差异，因此即使缩小感应电极，亦可达到触碰感测目的。再者，感应电极缩小，触控面板的感测解析度提高。此外，感应电极面积缩小，即使触碰感应电极所造成的电容变化量微小，亦可借由输出电路放大输出信号差异，改善无法以触控笔作为触控元件的缺点。
虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种触控面板，包括：
一基板；
多条扫描线，配置于该基板上；
多条数据输出线，配置于该基板上，且所述多个扫描线与所述多个数据输出线于该基板上划分出多个感测区；
一信号处理单元，电性耦接至所述多个数据输出线以取得所述多个数据输出线上的电位，并进行对应处理且将处理后的结果输出；以及
多个触碰感测单元，每一所述多个触碰感测单元配置于所述多个感测区中相对应的一个内，每一所述多个触碰感测单元电性耦接至所述多个扫描线中相对应的一条以及所述多个数据输出线中相对应的一条，借此，每一所述多个触碰感测单元借由该相对应的扫描线控制是否进行触碰感测，所述多个触碰感测单元中有至少一者包括：
一感应电极，配置于该基板上，且该感应电极具有一缺口；
一参考电容，配置于该基板上，且位于该缺口内；
一第一导线段，从该参考电容的一端连接至该感应电极，并从该第一导线段中取一点为参考点；
一第二导线段，从该参考电容的另一端连接至该相对应的扫描线；
一输出电路，配置于该基板上，且位于该缺口内，电性耦接至该参考点，用以输出触碰信号至该相对应的数据输出线；以及
一重置电路，配置于该基板上，且位于该缺口内，该重置电路电性耦接至该参考点以在该触碰感测单元不进行触碰感测时将该参考点重置至一预设电位。
2.如权利要求1所述的触控面板，其中该输出电路在该相对应的扫描线控制该触碰感测单元进行触碰感测时，根据该参考点的电位以决定是否将该相对应的扫描线上的电位传输至该相对应的数据输出线。
3.如权利要求2所述的触控面板，其中该输出电路包括：
一第一晶体管，具有栅极、第一漏/源极与第二漏/源极，该第一晶体管的栅极电性耦接至该参考点，该第一晶体管的第一漏/源极电性耦接至该相对应的扫描线；以及
一第二晶体管，具有栅极、第一漏/源极与第二漏/源极，该第二晶体管的栅极电性耦接至该相对应的扫描线，该第二晶体管的第一漏/源极电性耦接至该相对应的数据输出线，该第二晶体管的第二漏/源极电性耦接至该第一晶体管的第二漏/源极。
4.如权利要求1所述的触控面板，其中该重置电路包括：
一单向导通元件，具有第一端与第二端，该单向导通元件允许电流从第一端流向第二端，且该单向导通元件的第一端电性耦接至该参考点，第二端电性耦接至该相对应的扫描线。
5.如权利要求3所述的触控面板，其中该单向导通元件为采用二极管连接形式的晶体管。
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