CN103092397B - 具静电放电保护的触控面板及使用其的电子装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种触控面板及一种电子装置。触控面板包括一感测电极阵列、一触控控制器以及一静电放电(ESD)保护电路。感测电极阵列被排列成n列与m行的二维阵列，用以响应于触控面板上的一碰触来产生一感测信号。触控控制器电连接至感测电极阵列，用以接收感测信号并确认触控面板上的碰触。ESD保护电路包括多个ESD保护单元，每个ESD保护单元电连接至感测电极阵列的一对应列或行与触控控制器以供静电放电保护用。

Description

具静电放电保护的触控面板及使用其的电子装置
技术领域
本发明一般是有关于一种触控面板与一种电子装置，且特别是有关于一种触控面板与一种具有静电放电(ESD)保护的电子装置。
背景技术
触控屏幕为一种电子视频显示器，其可检测在触控式区域或显示区域之内的碰触的存在与位置。碰触的专门用语一般表示以手指或手碰触装置的显示器。触控屏幕亦可感测其它物体(例如触控笔)。触控屏幕作为多个电子应用(例如手提式装置或平板计算机)装置的一使用者界面。
触控屏幕具有两个主要优点。首先，其可让使用者直接与所显示的信息交互作用。其次，其可让使用者在不需要任何例如鼠标或实体键盘的中间装置(其将需要手中握有)的情况下这样做。这样的显示器可被装设至计算机，或装设至网络以作为终端机。它们亦在数字设备(例如个人数字助理(PDA)、卫星导航装置、移动电话以及视频游戏)的设计上扮演一种卓越角色。触控屏幕因为它们简易以及多用途的操作而逐渐变得普遍。
目前现行有一种电容式触控屏幕，其包括一个例如涂布有透明性导体(例如由氧化铟锡(ITO)所构成的感测电极)的玻璃的绝缘体，以及一个与感测电极电连接的触控感测器集成电路(IC)。因为人体亦为导电体，所以碰触屏幕的表面导致屏幕的电场的改变，与感测电极上的电容的改变。这种电容变化量可被转换成一感测信号。然后，触控感测器IC可接收感测信号并标出碰触所在的位置。
有鉴于此，感测电极可表现为一种用以检测电场或电容的变化量的触控感测器。然而，感测电极的作用情形亦可被视为供触控感测器IC用的天线，如果静电电荷累积在感测电极上且瞬间放电或电流流向触控感测器IC，则其会损坏感测电极及/或触控感测器IC。这种情况在一种内嵌式触控屏幕(in-celltouchscreen)的情况下变得更糟，其乃因为感测电极是在屏幕的单元间隙内部，且通常是浮动的或与接地端绝缘。
发明内容
本发明是有关于一种触控面板及一种电子装置，于此一静电放电(ESD)保护电路可被使用以保护触控屏幕免受静电放电损坏。
依据本发明的一个方面，提供一种触控面板。触控面板包括一感测电极阵列、一触控控制器以及一静电放电(ESD)保护电路。感测电极阵列排列成n列与m行的二维阵列，用以响应于触控面板上的一碰触来产生一感测信号。触控控制器电连接至感测电极阵列，用以接收感测信号并确认触控面板上的碰触。ESD保护电路包括ESD保护单元，每个ESD保护单元电连接至感测电极阵列的一对应列或行与触控控制器以供静电放电保护用。
依据本发明的另一个方面，提供一种电子装置。电子装置包括一触控面板以及一处理器。触控面板包括一感测电极阵列、一触控控制器以及一静电放电(ESD)保护电路。感测电极阵列排列成n列与m行的二维阵列，用以响应于触控面板上的一碰触来产生一感测信号。触控控制器电连接至感测电极阵列，用以接收感测信号并确认触控面板上的碰触。ESD保护电路包括ESD保护单元，每个ESD保护单元电连接至感测电极阵列的一对应列或行与触控控制器以供静电放电保护用。处理器与触控面板电连接，用以控制其操作。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为显示依据本发明的一实施例的一电子装置的方块图。
图2为显示图1中的电子装置的触控面板的示意图。
图3为显示图2的触控面板的一例子的示意图。
图4A至4F为电路图，每个电路图显示图2的一ESD保护单元的一例子。
图5为显示依据本发明的一实施例的一内嵌式触控面板的分解图。
图6为显示依据本发明的一实施例的一外挂式触控面板(on-celltouchpanel)的分解图。
[主要元件标号说明]
A1：有源区域A2：非有源区域
Sd1：外表面Sd2：内表面
Sd3：内表面T1至T4：晶体管
Vdd：功率信号Vss：功率信号
10：电子装置14：触控面板
16：处理器50：内嵌式触控面板
60：外挂式触控面板142：感测电极阵列
142x：列142x1：列电极单元
142y：行142y1：行电极单元
142y2：行导电配线144：触控控制器
146：静电放电(ESD)保护电路148：信号线
180：节点181：功率轨
182：功率轨521：第一基板
522：第二基板542：感测电极阵列
544：触控控制器546：ESD保护电路
621：第一基板622：第二基板
642：感测电极642：感测电极阵列
644：触控控制器646：ESD保护电路
1462：ESD保护单元1462A：ESD保护单元
1462B：ESD保护单元1462C：ESD保护单元
1462D：ESD保护单元1462E：ESD保护单元
1462F：ESD保护单元5462：ESD保护电路
5464、5466：第二连接焊垫5468：导电层
5468A：导电球6462：ESD保护电路
具体实施方式
以下提供一种触控面板与一种电子装置的多个实施例。在一实施例中，触控面板具有一静电放电(ESD)保护电路，其用以保护感测电极阵列与一触控控制器，俾能使触控面板或电子装置可具有对于静电放电损坏的提高的免疫力。以下参考附图提供更进一步的说明。
图1为显示依据本发明的一实施例的一电子装置的方块图。电子装置10可能是携带式装置，例如PDA、数字照相机、笔记本型计算机、平板计算机、移动电话、显示监视器装置或其它类似的装置。电子装置10包括一触控面板14与一处理器16。处理器16可操作地与触控面板14连接，用以控制它们的操作。
图2为显示图1中的电子装置的触控面板的示意图。触控面板14包括感测电极阵列142、一触控控制器144以及一静电放电(ESD)保护电路146。在某些实施例中，感测电极阵列142被配置在一有源区域A1之内。参考图3提供数个例子以供更进一步的图例说明。
图3为显示图2的触控面板的一例子的示意图。感测电极阵列142排列成n列142x与m行142y的二维阵列，用以响应于触控面板14上的一碰触来产生一感测信号。触控控制器144连接至感测电极阵列142，用以接收感测信号并确认触控面板14上的碰触。ESD保护电路146包括至少n+m个ESD保护单元1462。每个ESD保护单元1462被配置于一非有源区域A2。每个ESD保护单元1462电连接至感测电极阵列142的一对应列142x或行142y与触控控制器144以供静电放电保护用。
依此方式，当异常高的静电电荷被累积在感测电极阵列142上时，一对应的ESD保护单元1462可被启动以将放电电流导引到接地端。因此，可保护感测电极阵列142与触控控制器144免于静电放电损坏，从而提供具有对于静电放电损坏的提高的免疫力的触控面板14。
列142x沿着X轴向而排列在触控面板14上，而行142y沿着Y轴向而排列在触控面板14上。每个列142x包括多个列电极单元142x1与多个列导电配线142x2，且邻近两个列电极单元142x1是通过相对应的列导电配线142x2而电连接。每行142y包括多个行电极单元142y1与多个行导电配线142y2，且邻近两个行电极单元142y1是通过相对应的行导电配线142y2而电连接。每列导电配线142x2是通过一绝缘层(未显示)而与相对应的行导电配线142y2隔开，用以避免列142x与行142y的电性连接。列电极单元142x1与行电极单元142y1可能由例如一ITO的一透明性导体所制成。列导电配线142x2与行导电配线142y2可能由一金属或ITO所制成。
于此例子中，触控面板14包括8条信号线148。每条信号线148用以将感测电极阵列142的一对应列142x或行142y电连接至触控控制器144，俾能传送感测信号。
于此例子中，触控面板14包括配置于一非有源区域A2的8个ESD保护单元1462。换言之，每个ESD保护单元1462可被配置于靠近或邻接于有源区域A1外部的边缘或边境的一地点。如图3所示，每个ESD保护单元1462可譬如被配置于与一信号线148和感测电极阵列142的一列或行连接之处邻接的一地点。此外，触控面板14可还包括另一种配置在非有源区域A2之内的8个ESD保护单元1462。非有源区域A2譬如是一外引脚结合(OLB)区域，于此一信号线148与触控控制器144连接。
依此方式，当异常高的静电电荷被累积在感测电极阵列142上时，一对应的ESD保护单元1462可被启动以将放电电流导引至接地端。因此，可保护感测电极阵列142与触控控制器144免于静电放电损坏，从而提供具有对于静电放电损坏的提高的免疫力的触控面板14。
参考图2。在某些实施例中，ESD保护电路146为轨道式，于此ESD电流被导引至一功率轨(powerrail)，然后被转入至接地端。参考图4A至4F提供数个例子如下。
图4A为显示图2的一ESD保护单元的一例子的电路图。于此例子中，设有一ESD保护单元1462A。ESD保护单元1462A包括两个二极管连接晶体管T1与T2。晶体管T1连接于用以接收一功率信号Vdd的一功率轨181与用以检测感测信号的一电平的一节点180之间。晶体管T2连接于用以接收一功率信号Vss的一功率轨182与节点180之间。晶体管T1譬如为一P型薄膜晶体管，而晶体管T2譬如为一N型薄膜晶体管。
图4B为显示图2的一ESD保护单元的另一例子的电路图。于此例子中，设有一ESD保护单元1462B。ESD保护单元1462B与ESD保护单元1462A不同之处在于ESD保护单元1462B具有连接于功率轨182与节点180之间的P型晶体管T1，以及连接于功率轨181与节点180之间的N型晶体管T2。
图4C为显示图2的一ESD保护单元的另一例子的电路图。于此例子中，设有一ESD保护单元1462C。ESD保护单元1462C包括四个二极管连接晶体管T1至T4。晶体管T1与T3串联连接在功率轨181与节点180之间。晶体管T2与T4串联连接在功率轨182与节点180之间。晶体管T2与T4譬如是N型薄膜晶体管。晶体管T1与T3譬如是P型薄膜晶体管。
图4D为显示图2的一ESD保护单元的另一例子的电路图。于此例子中，设有一ESD保护单元1462D。ESD保护单元1462D与ESD保护单元1462C不同之处在于ESD保护单元1462D具有串联连接在功率轨182与节点180之间的P型晶体管T1与T3，以及串联连接在功率轨181与节点180之间的N型晶体管T2与T4。
图4E为显示图2的一ESD保护单元的另一例子的电路图。于此例子中，设有一ESD保护单元1462E。ESD保护单元1462E包括四个二极管连接晶体管T1至T4。N型晶体管T1与P型晶体管T4是串联连接在功率轨181与节点180之间。N型晶体管T2与P型晶体管T3是串联连接在功率轨182与节点180之间。P型晶体管T1与T3是串联连接在N型晶体管T2与T4之间。
图4F为显示一ESD保护单元的另一例子的电路图。于此例子中，设有图2的一ESD保护单元1462F。ESD保护单元1462F与ESD保护单元1462E不同之处在于ESD保护单元1462F具有串联连接在P型晶体管T1与T3之间的N型晶体管T2与T4。
在上述例子中，例示每个ESD保护单元是通过二极管连接晶体管而被实施，但本发明并未受限于此。在其它例子中，一ESD保护单元可通过一双定态触发电路、一缓冲电路及/或一箝位电路而被实施。在实际例子中，一ESD保护单元可包括例如二极管、电容器、电阻的元件，及/或例如闸流体与晶体管的主动装置。
图5为显示依据本发明的一实施例的一内嵌式触控面板的分解图。在图5中，显示一内嵌式触控面板50。
内嵌式触控面板50还包括一第一基板521与一第二基板522。第一基板521与第二基板522彼此面对。第一基板521具有一内表面Sd3，而第二基板522具有一外表面Sd1与一内表面Sd2。第二基板522的内表面Sd2面向第一基板521的内表面Sd3。外表面Sd1面向远离第一基板521的内表面Sd3。
第一基板521可以是一像素阵列玻璃基板。第一基板521可包括排列成一矩阵的多个像素元件，其每一个包括线、电极、薄膜、焊垫、绝缘或导电层、通道、开关，或其它形成于玻璃上的半导体装置。第一基板521可具有例如图4A至4F所显示的功率轨181与182的功率轨，其连接至例如一印刷电路板的一外部电路板，用以接收例如功率信号Vdd与Vss或未显示在附图中的一接地信号的电源。
第二基板522可以是一彩色滤光片玻璃基板或一透明玻璃基板。内嵌式触控面板50具有：感测电极阵列542，其被配置在靠近第一基板521的第二基板522的一内表面Sd2上；以及一触控控制器544，其被配置在第一基板521上，或在未显示于图中的一柔性印刷电路板上。
感测电极阵列542响应于碰触而产生一感测信号。感测电极阵列542可以通过塑形或蚀刻例如涂布在一绝缘体(例如玻璃或第二基板522)上的氧化铟锡(ITO)层的一透明性导体而形成。
触控控制器544可以是一集成电路(IC)。触控控制器544可操作地与感测电极阵列542连接。触控控制器544接收来自感测电极阵列542的感测信号并确认碰触。于此例子中，例示触控控制器544被配置在第一基板521上，但本发明并未受限于此。如果一放电路径设置在触控控制器544与感测电极阵列542之间，则触控控制器544位于何处就不会有差异，并可保护它们免于静电放电损坏。
ESD保护电路546包括ESD保护单元5462、连接焊垫5464与5466以及一导电层5468。ESD保护单元5462被配置在第一基板521的内表面Sd3上。每个连接焊垫5464被配置在第一基板521的内表面Sd3上并连接至一对应的ESD保护单元5462。每个第二连接焊垫5466被配置在第二基板522的内表面Sd2上并连接至感测电极阵列542的一对应列(未显示)或行(未显示)。导电层5468配置于第一基板521与第二基板522之间并连接至第二连接焊垫5464与5466。
导电层5468可包括多个导电球5468A。导电球5468A可被分配在第一基板521与第二基板522之间。整体看来，导电球5468A可以由例如金(Au)或镍(Ni)的金属所构成，或由覆盖或涂布有导电粉末的一柔性或可持续橡胶或聚合物微粒所构成。在制造第一基板521之后及在将第二基板522配置在第一基板521上之前，导电球5468A可均匀地被喷洒在第一基板521上面。导电球5468A可具有类似于或大于一光间隙(photospacer)的尺寸，两个基板521与522被光间隙所隔开。这确保导电球5468A可坚稳地并稳定地介设在两个基板521与522之间。依此方式，导电层5468不仅作为一条用以放电的放电路径，而且作为一个用以支持第二基板522的固持器。
如此，ESD保护单元5462、连接焊垫5464与5466以及导电层5468可形成一条放电路径，其为一条低欧姆路径，用以放电累积在感测电极阵列542上的静电电荷，或用以避免电压或电荷增加至潜在地损坏等级。依此方式，当异常高的静电电荷被累积在感测电极阵列542上时，一对应的ESD保护单元5462可被启动以将放电电流导引至第一基板521的接地端路径。因此，可保护感测电极阵列542或触控控制器544免于静电放电损坏，藉以提供对于静电放电损坏的提高的免疫力。
图6为显示依据本发明的一实施例的一外挂式触控面板的分解图。在图6中，显示一外挂式触控面板60。
外挂式触控面板60还包括一第一基板621与一第二基板622，其譬如分别是一像素阵列玻璃基板与一彩色滤光片玻璃基板。基板621与622类似于基板521与522，且为了简洁起见，并未重复它们的详细说明。
外挂式触控面板60包括：感测电极阵列642，其被配置在远离第一基板621的第二基板622的一外表面Sd1上；以及一触控控制器644，其被配置在第二基板622上，或在未显示于图中的一挠性印刷电路板上。
ESD保护电路646包括多个ESD保护单元6462。ESD保护单元6462被配置在第二基板622的外表面Sd1上。每个ESD保护单元6462是电连接至感测电极642的一对应列(未显示)或行(未显示)与触控控制器644以供静电放电保护用。
依此方式，当异常高的静电电荷累积在感测电极阵列642上时，相对应的ESD保护单元6462可被启动以将放电电流导引至接地端。因此，可保护感测电极阵列642与触控控制器644免于静电放电损坏，从而提高对于静电放电损坏的免疫力。
依据触控面板与电子装置的例示实施例，ESD保护电路用以保护感测电极阵列与触控面板的触控控制器，俾能使触控面板或电子装置可提高对于静电放电损坏的免疫力。
综上所述，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。本发明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，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种触控面板，包括：
一感测电极阵列，排列成n列与m行的二维阵列，用以响应该触控面板上的一碰触来产生一感测信号；
一触控控制器，可操作地连接至该感测电极阵列，用以接收该感测信号并确认该触控面板上的该碰触；以及
一静电放电保护电路，包括多个静电放电保护单元，每个静电放电保护单元电连接至该感测电极阵列的一对应列或行与该触控控制器以达静电放电保护；
其中该触控面板还包括：
一第一基板，具有一内表面；以及
一第二基板，面对该第一基板，其中该第二基板具有面向该第一基板的该内表面的一内表面以及面向远离该第一基板的该内表面的一外表面，用以接收该碰触；
其中，该些感测电极被配置在该第二基板的该内表面上；
其中，该些静电放电保护单元被配置在该第一基板的该内表面上。
2.根据权利要求1所述的触控面板，其中该静电放电保护电路具有至少n+m个静电放电保护单元。
3.根据权利要求1所述的触控面板，其中该感测电极阵列被配置在一有源区域之内，且每个静电放电保护单元被配置于一非有源区域。
4.根据权利要求1所述的触控面板，其中每个静电放电保护单元包括：
一第一二极管连接晶体管，连接于一第一功率轨与一节点之间，用以检测该感测信号的一电平；以及
一第二二极管连接晶体管，连接于一第二功率轨与该节点之间。
5.根据权利要求1所述的触控面板，其中该触控面板为一内嵌式触控面板。
6.根据权利要求1所述的触控面板，其中该触控面板为一外挂式触控面板。
7.根据权利要求1所述的触控面板，其中该第一基板是一像素阵列玻璃基板，而该第二基板是一彩色滤光片玻璃基板。
8.根据权利要求1所述的触控面板，还包括：
一第一连接焊垫，配置在该第一基板的该内表面上并连接至一对应的静电放电保护单元；
一第二连接焊垫，配置在该第二基板的该内表面上并连接至该感测电极阵列的一对应列或行；以及
一导电层，配置于该第一基板与该第二基板之间并电连接至该第一连接焊垫与该第二连接焊垫。
9.根据权利要求8所述的触控面板，其中该导电层包括多个导电球。
10.根据权利要求9所述的触控面板，其中该些导电球被分配在该第一基板与该第二基板之间。
11.一种电子装置，包括：
如权利要求1所述的触控面板；以及
一处理器，可操作地与该触控面板连接，用以控制其操作。
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