CN102473044A

CN102473044A - 电容式触控面板

Info

Publication number: CN102473044A
Application number: CN2010800293765A
Authority: CN
Inventors: 韩相贤
Original assignee: Pointchips Co Ltd
Current assignee: Pointchips Co Ltd
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2012-05-23
Also published as: US8605055B2; KR101076236B1; WO2011002175A3; WO2011002175A2; US20120098790A1; KR20110000985A

Abstract

本发明提供一种电容式触控面板，在通过触摸时在电极产生的电容变化检测触摸位置的电容式触控面板中，包括：一个以上的电极，在基板上沿一个方向具有均匀的电阻成分并使基准信号从一侧部向另一侧部纵贯；位置检测部，向上述电极一侧部施加基准信号，并通过电极的另一侧部接收纵贯电极并通过触摸时在电极所产生的电阻和电容变形的基准信号，而且，通过相互比较上述基准信号和所接收的变形基准信号判定触摸位置。因此，可实现较之现有技术的触控面板能更精确地测量电压变化的电容式触控面板，而且，可应用于大型触摸屏装置等。

Description

电容式触控面板

技术领域

本发明涉及电容式触控面板，尤其涉及使具备于触控面板的位置检测部件，在电极的一侧部施加基准信号，并使电极的另一侧部接收通过触摸时在电极形成的电阻和电容纵贯电极而产生电压变化的基准信号，从而较之现有技术的面板，更精准地测量电压变化的电容式触控面板。

背景技术

随着电子工业技术和信息技术的大幅发展，在包括业务环境在内的日常生活中，电子仪器所占据的比例日渐增加。

进来，电子仪器的种类也变得多种多样，尤其在笔记本电脑、手机、PMP(portable multimedia player)等便携式电子仪器领域，涌现出具备各种新型功能和设计的仪器。

随着日常生活中所接触的电子仪器的种类变得多样，且各电子仪器的功能高度复杂，需要能使用户容易掌握且可直观操作的用户界面。

而作为能够满足这样的需求的输入装置，触摸屏装置越来越受人们的青睐并已广泛应用于各种电子仪器中。

触摸屏装置检测显示画面上用户的接触位置并以所检测到的接触位置相关信息作为输入信息，完成包括显示画面控制在内的电子仪器的各种控制。

触摸屏装置的接触位置检测方法大致分为离散位置检测方式和连续位置检测方式。

离散位置检测方式(discrete location detecting)即是所谓的矩阵方式，是将面板上的二维平面划分为多个区域并检测对各区域的接触/非接触与否。

而连续位置检测方式(continuous location detecting)不把接触检测区域划分为有限数量的区域，而作为连续的值识别二维平面上的接触位置。

连续位置检测方式的触摸屏装置，为了从通过有线数量的电极测得的值计算出连续的坐标而使用特定的算法。

图1为现有技术的连续位置检测方式电容式触控面板示意图。

如图1所示，连续位置检测方式的电容式触控面板，通过检测触摸时在电极10所形成的电阻Rf和电容Cf所产生的电压变化掌握接触位置。

作为检测上述电压变化的部件，电容式触控面板具备检测部20。

在现有技术的电容式触控面板中，在电极的一侧部具备通过一条连接导线相连的施加检测部20所形成的基准信号的输入通道21和接收通过电极10发生电压变化的基准信号的接收通道22。

此时，因所施加的基准信号和流过电极10之后接收的信号使用一条连接导线，在测量对所接收的信号的电压变化时，容易发生错误，从而导致无法精确检测的问题。

在此，上述电压变化的测量错误，随电极10变长而所形成的电阻成分越大变得越大。

因此，现有技术的电容式触控面板无法应用于电极10的长度变长的大型触摸屏装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种使具备于触控面板的位置检测部件，在电极的一侧部施加基准信号，并使电极的另一侧部接收通过触摸时在电极形成的电阻和电容纵断电极而产生电压变化的基准信号，从而较之现有技术的面板，更精准地测量电压变化的电容式触控面板。

另外，提供一种可通过上述结构应用于大型触摸屏装置等的电容式触控面板。

本发明的目的是这样实现的：提供一种电容式触控面板，在通过触摸时在电极产生的电容变化检测触摸位置的电容式触控面板中，包括：一个以上的电极，在基板上沿一个方向具有均匀的电阻成分并使基准信号从一侧部向另一侧部纵贯；位置检测部，向上述电极一侧部施加基准信号，并通过电极的另一侧部接收纵贯电极并通过触摸时在电极所产生的电阻和电容变形的基准信号，而且，通过相互比较上述基准信号和所接收的变形基准信号判定触摸位置。

在此，上述位置检测部，包括：输入检测通道，产生上述基准信号并向上述电极的一侧部施加基准信号；接收检测通道，通过上述电极的另一侧部接收纵贯电极而变形的基准信号以产生位置判定信号；计时器，测量上述基准信号和位置判定信号的对一定周期的时间；比较部，相互比较通过上述计时器测量的基准信号和位置判定信号的对一定周期的时间，以到处相对于基准信号的位置判定信号的时间差；中央处理部，通过上述时间差判定位置。

另外，上述接收检测通道包括复用器(MUX)，以结合上述基准信号和上述变形基准信号产生上述位置判定信号。

在此，上述基准信号由在一定周期内重复电压的上升下降的脉冲信号构成。

较佳地，上述基准信号由三角波形的脉冲信号构成。

另外，上述位置检测部，包括：第一位置检测部，向上述电极的一侧施加基准信号并通过电极的另一侧接收上述变形基准信号；第二位置检测部，相对于上述第一位置检测部，向上述电极的另一侧施加基准信号并通过上述电极的一侧接收变形基准信号。

在此，上述中央处理部参考表示上述电极的一端及另一端中的任何一个的接触距离和电荷充放电特性的关系的查找表格计算接触位置。

另外，上述电极由作为透明导电物质的ITO(indium tin oxide)构成。

另外，上述电极呈电极的宽度相对于长度长的形状，并沿上述基板的一个方向等间距具备多个。

在此，上述电极呈矩形形状。

在此，几何形状的弯曲图案均匀重复。

另外，上述几何形状选自“”形状、“”形状或“”形状中的任何一种。

因此，本发明可通过上述结构实现较之现有技术的触控面板更精确地测量电压变化的电容式触控面板。

另外，通过上述结构提供一种可应用于大型触摸屏装置等的电容式触控面板。

附图说明

图1为现有技术的电容式触控面板的接触位置检测方法示意图；

图2为本发明一实施例的电容式触控面板的概略结构示意图；

图3为本发明另一实施例的电容式触控面板的概略结构示意图；

图4为本发明又一实施例的电容式触控面板的概略结构示意图；

图5为本发明还一实施例的电容式触控面板的概略结构示意图；

图6为与电极连接以判断接触与否及接触位置的位置检测部的内部结构概略电路图；

图7为本发明一实施例的电容式触控面板的基准信号的流动图；

图8为本发明另一实施例的电容式触控面板的接触位置检测方法示意图；

图9为本发明一实施例的电容式触控面板的经过变化的基准信号的波形示意图。

附图标记

100：电极 150：基板

200：位置检测部 210：输入检测通道

230：接收检测通道 250：比较部

270：中央处理部 300：导线

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的电容式触控面板进行详细说明。

图2为本发明一实施例的电容式触控面板的概略结构示意图。

如图2所示，本发明的电容式触控面板，包括：一个以上的电极100，在基板150上沿一个方向具有均匀的电极100；位置检测部200，向上述电极100的一侧部施加基准信号，并通过电极100的另一侧部接收纵贯电极并通过触摸时在电极100所产生的电阻和电容变形的基准信号。

在此，上述位置检测部200，包括：第一位置检测部200a，向上述电极100的一侧施加基准信号并通过电极100的另一侧接收上述变形基准信号；第二位置检测部200b，相对于上述第一位置检测部200a，向上述电极100的另一侧施加基准信号并通过上述电极100的一侧接收变形基准信号。

电极100利用ITO(indium tin oxide)等具有均匀的电阻成分的透明导电物质，通过真空沉积法等在基板150上以均匀的厚度涂布而成。

在此，上述基板150由可使ITO等电极100涂布在上面的透明薄膜(Film)或玻璃(Glass)构成。

上述电极100根据本发明电容式触控面板的各实施例具有不同的形状，而基本上沿上述基板150的一个方向以一定间距形成。

在此，上述相邻的电极100相互电气分离，而以在基板150上沿特定轴方向延长的形状形成。

如作为本发明第一实施例的图2所示，这样的形状呈较之电极100的宽度长度更长的形状，因此，可定义为具有沿表示上下方向的周反向延长的形状。

在此，如作为本发明第一实施例的图2所示，上述电极100可呈具备一定宽度和长度的正四边形形状，但这样的电极100形状作为本发明的另一实施例包括向一轴延长的各种形状的电极100形状。

即，除如图2所示的正四边形形状之外，如图3至图5所示，上述电极100可使几何形状的弯曲图案均匀重复。

具有如图3使图5所示形状的电极100，不仅较之现有的电阻值增加纵贯电阻，而且，可通过减少几何形状的基本单位维持其均匀性。

在此，上述几何形状可具有如图3所示的“”形状或如图4所示的“”形状或如图5所示的“”形状。

若实现上述几何形状的电极100，则左右间的纵贯电阻越大，通过R-C的信号的迟延效果更大，因此，检测电极100的纵贯电阻值根据左右长度具有均匀状态的值。

在上述各电极100的一侧端及另一侧端连接导线300。

在此，各电极100通过导线300与上述位置检测部200电连接，而位置检测部200通过利用导线300的接触接收电极100产生的检测信号，以判断接触与否及接触位置。

这样，将为检测对各电极100的接触而连接各电极100和维持检测部200以施加、接收电信号的物理、逻辑连接结构定义为检测通道(sensingchannel)。

下面，将包括导线300在内的电信号的施加部件和接收部件统称为检测通道。

在本发明中，与现有技术的电容式触控面板的视线方法不同，将上述检测通道分为与上述电极100的一侧部连接的输入检测通道210，及连接在位于与上述电极100的一侧部对应的位置的另一侧部的接收检测通道230。

图6为与透明电极100连接以判断接触与否及接触位置的位置检测部200的内部结构概略电路图。

如图6所示，上述位置检测部200，包括：输入检测通道210，产生上述基准信号并向上述电极100的一侧部施加基准信号；接收检测通道230，通过上述电极100的另一侧部接收纵贯电极100而变形的基准信号以产生位置判定信号；计时器260，测量上述基准信号和位置判定信号的对一定周期的时间；比较部250，相互比较通过上述计时器260测量的基准信号和位置判定信号的对一定周期的时间，以到处相对于基准信号的位置判定信号的时间差；中央处理部150，通过上述时间差判定位置。

在此，上述输入检测通道210及接收检测通道230可相对于上述电极100的数量(N)而设，而通过N个检测通道中的一个连接于N各电极100中的一个。

上述基准信号由在一定周期内重复电压的上升下降的脉冲信号构成，而为了产生这样的信号而具备包括切换电路的基准信号产生部220。

上述基准信号可由具备一定周期的各种脉冲波构成，而较佳地，可由容易表现对信号的充放电特性的三角波形脉冲信号构成。

这样的基准信号通过上述输入检测通道210施加，并在通过电极100的过程中，产生通过触摸时在电极100产生的电阻和电容的电压变化所导致的对时间应答的时间差(Δt)，而这样变形的基准信号被接收检测通道230接收，而在本发明中，利用这些判定触摸于电极100的位置。

在此，为了对上述时间差的比较，需对施加至电极100的基准信号和上述变形基准信号进行同步。

为此，包括与上述接收检测通道230连接并结合同步上述基准信号和变形基准信号以产生上述位置判定信号的复用器(MUX)240。

即，如说明本发明一实施例的触控面板检测方法的图8所示，通过触摸时在电极100产生的上述电阻和通过触摸的手指等触摸物所产生电容产生对上述基准信号的充放电特性，而通过这样的根据充放电特性的对基准信号的电压的时间变化，掌握在电极100的对轴方向成分的触摸位置。

具体而言，触摸形成于基板150上的电极100而与形成于基板150上的电极100产生接触，则在接触面通过手指等接触物形成电容C1，而在上述电极100上，以所接触的位置为准形成与电极100接触的位置为准的距离成比例的电阻R1和R2。

上述电阻R1和R2取决于距离和电阻100的面电阻(sheet resistance)值。

一般而言，上述电阻100采用作为透明导电物质的ITO时，可取得约10Ω/sq～1kΩ/sq范围的面电阻值。

若发生如上所述的通过触摸的接触，则因形成于电极100的电阻和电容的RC等价电路，在施加于上述电极100的基准信号中产生电压变化。

在此，上述决定随时间变化的电压变化的时间常数(time constant：τ)取决于在电极100中产生的电阻成分中，对流到施加上述基准信号产生电容的接触位置为止的部分的电阻成分R1及电容C1，可用下式表示：

数学式1

τ＝R₁×C₁

另外，通过与上述数学式1相同的时间常数，对触摸时根据接触的电荷再分布之后的随时间变化的电压变化量(V(t))可用下式表示：

数学式2

V (t) = V_{f} + (V_{0} - V_{f}) e^{- \frac{t}{τ}}

在上述数学式2中，V0表示基准信号的初始基准电压，Vf表示根据接触的电荷再分布完成之后的最终电压。

通过上述数学式2可知，随时间变化的电压变化量根据时间常数(τ)有所不同。

另外，通过上述数学式1可知，上述时间常数(τ)与在电极100中根据触摸的接触位置为止的电阻成分R1和通过触摸形成的电容C1成正比。

在此，上述电容C1可随触摸的物体的种类或触摸的强度变化，但因其变化量很小，因此，上述时间常数(τ)的值主要取决于根据被触摸的位置线性变化的上述电阻成分R1。

因此，若掌握随上述时间常数(τ)的值的变化量变化的随时间变化的电压变化量(V(t))，则可从电极100的一端掌握触摸的接触位置。

即，若比较随时间变化的电压变化量(V(t))引起的根据电压的充放电特性的基准信号对脉冲周期的时间差(Δt)，即可计算出上述被触摸的接触位置。

这可通过表示不同触摸位置的变化了的基准信号波形的图9可知。

图9是触摸如图8所示的电极100的各接触点(a1、a2、a3、...、a9)时，通过上述接收检测通道检测到的波形曲线图，被触摸的点离电极100的端部越远，对基准波形的脉冲周期的时间差越大。

这样的时间差在每个对基准信号的脉冲的周期都累积充放电，因此，较佳地，较之对基准信号的一个周期的脉冲进行测量，以多个周期为单位进行测量。

基于上述原理，说明在电极100上产生用户的接触时，寻找接触位置的过程。

多个电极100的各一端通过导线300连接于输入检测通道210，而与接收检测通道230的相应电极100对应的各另一侧端连接于接受检测通道230。

如作为本发明一实施例的图2及图8所示，上述输入检测通道210和接收检测通道230连接于位置检测部200。

上述位置检测部200具备可对应于上述电极100的一侧和另一侧各驱动基准信号的第一位置检测部200a和第二位置检测部200b。

在此，第一位置检测部200a和第二位置检测部200b的各输入检测通道210和接收检测通道230相互交叉连接。

即，如图8所示，第一位置检测部200a的输入检测通道210与第二位置检测部200b的接收检测通道230连接，而第二位置检测部200b的输入检测通道210与第一位置检测部200a的接收检测通道230连接。

这是为了使第一位置检测部200a和第二位置检测部200b，在电极100的对称端部以一定周期间隔相互驱动基准信号。

另外，上述多个电极100维持等间距并一字排列，从而通过触摸时接触的排列电极100的位置，识别作为接触位置的一轴方向的Y轴方向的位置。

上述Y轴方向的触摸位置识别，通过具备于位置检测部200的中央处理部150完成。

X轴方向的触摸位置的识别如下：如上所述，根据产生于电极100的电阻和电容的充放电特性，通过基准信号对脉冲周期的时间差(Δt)判断。

对时间差(Δt)的判断，是通过具备于上述比较部250的比较器，比较经过上述接收检测通道230和复用器产生的位置判定信号和上述基准信号完成。

如上所述，上述基准信号和位置判定信号的比较，利用基准时间之内的电压变化量或电压变化至基准电压为止所消耗的时间。

中央处理部150通过上述比较计算从电极100的一端到接触位置的距离。

在此，上述中央处理部150可参考用于距离计算的查找表。

在此，查找表是指表示电极的一端及另一端中一个的接触距离和电荷充放电特性的关系的图表。

因此，在上述查找表中预先记录距离和电荷充放电特性的相关关系，并在中央处理部150参考查找表从电荷充放电特性计算距离，从而提高计算速度，降低电路的复杂性。

用于本说明书及权利要求书的术语或词汇不受通常或词典中的意思的限制，而根据发明人可为了用最好的方法说明自己的发明而适当定义术语的概念的原则，需以符合本说明的技术思想的意思和概念解释。

上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种电容式触控面板，在通过触摸时在电极产生的电容变化检测触摸位置的电容式触控面板中，包括：

一个以上的电极，在基板上沿一个方向具有均匀的电阻成分并使基准信号从一侧部向另一侧部纵贯；

位置检测部，向上述电极一侧部施加基准信号，并通过电极的另一侧部接收纵贯电极并通过触摸时在电极所产生的电阻和电容变形的基准信号，而且，通过相互比较上述基准信号和所接收的变形基准信号判定触摸位置。

2.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：

上述位置检测部，包括：

输入检测通道，产生上述基准信号并向上述电极的一侧部施加基准信号；

接收检测通道，通过上述电极的另一侧部接收纵贯电极而变形的基准信号以产生位置判定信号；

计时器，测量上述基准信号和位置判定信号的对一定周期的时间；

比较部，相互比较通过上述计时器测量的基准信号和位置判定信号的对一定周期的时间，以到处相对于基准信号的位置判定信号的时间差；

中央处理部，通过上述时间差判定位置。

3.根据权利要求2所述的电容式触控面板，其特征在于：上述接收检测通道包括复用器(MUX)，以结合上述基准信号和上述变形基准信号产生上述位置判定信号。

4.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：上述基准信号由在一定周期内重复电压的上升下降的脉冲信号构成。

5.根据权利要求4所述的电容式触控面板，其特征在于：上述基准信号由三角波形的脉冲信号构成。

6.根据权利要求1或2所述的电容式触控面板，其特征在于：

上述位置检测部，包括：

第一位置检测部，向上述电极的一侧施加基准信号并通过电极的另一侧接收上述变形基准信号；

第二位置检测部，相对于上述第一位置检测部，向上述电极的另一侧施加基准信号并通过上述电极的一侧接收变形基准信号。

7.根据权利要求6所述的电容式触控面板，其特征在于：上述中央处理部参考表示上述电极的一端及另一端中的任何一个的接触距离和电荷充放电特性的关系的查找表格计算接触位置。

8.根据权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：上述电极由作为透明导电物质的ITO(indium tin oxide)构成。

9.根据权利要求8所述的电容式触控面板，其特征在于：上述电极呈电极的宽度相对于长度长的形状，并沿上述基板的一个方向等间距具备多个。

10.根据权利要求9所述的电容式触控面板，其特征在于：上述电极呈矩形形状。

11.根据权利要求9所述的电容式触控面板，其特征在于：几何形状的弯曲图案均匀重复。

12.根据权利要求11所述的电容式触控面板，其特征在于：上述几何形状选自

形状、

形状或

形状中的任何一种。