CN103677467B

CN103677467B - 触控敏感装置

Info

Publication number: CN103677467B
Application number: CN201310435965.9A
Authority: CN
Inventors: 胡师贤; 周永展
Original assignee: Touchplus Information Corp
Current assignee: Touchplus Information Corp
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2033-09-23
Also published as: US9240782B2; US20140083834A1; CN103677467A; TW201413549A; TWI467458B

Abstract

本发明公开了一种触控敏感装置，包括具有至少两个电极的电容式触控面板、透过感测线路而电性连接至电极的驱动及感测电路、及至少一导电组件。导电组件设置为与感测线路正交并交叉而没有接触，并且与该驱动及感测电路电性连接。本发明应用于一维电容触控面板的稳定耦合电容，以改善触控性能。

Description

触控敏感装置

技术领域

本发明涉及一种触控敏感装置，特别涉及一种基于电容触控面板的装置。

背景技术

众所周知，每一移动电话或计算装置具有指令输入面板装设于其上。电子应用程序提供用于人机互动的用户接口。一种相关技术称为触控敏感显示器（亦称为「触控屏幕」或「触控面板」），因为本能式和易于使用的缘故，愈来愈受到欢迎。触控敏感显示器广泛用于电子应用程序。透过讯号分析，讯号处理器决定用户在触控敏感显示器上的接触位置，并根据用户接触位置而执行一或更多对应的操作。当用户接触操作面板时，接触的图像产生控制讯号输出至电子装置的主板，藉此执行对应该讯号的动作。触控敏感装置可透过数个不同的机制来侦测触控，包括但不限于光学、电阻、和电容机制。决定用于显示文字或影像于装置上的手指方位是实用的，以允许用户利用手指滑过图像而控制触控敏感装置上的图像。可使用不同的方式决定手指在触控敏感装置上的方位。

参照图1，绘示具有差动形式数字至模拟转换器（ADC）的传统二维电容触控敏感装置（亦可使用单端型ADC）；其中触控面板80主要是透过电镀或印模法形成于诸如玻璃或PMMA的膜或基板上，数个水平电极（下称X电极）X1至X9和数个垂直电极（下称Y电极）Y1至Y9，两类型的电极以交叉关系设置。

上述电极透过导电线路81电性连接至驱动及感测电路82，驱动及感测电路82电性连接至微控制器单元（MCU）83。微控制器单元83用于控制驱动及感测电路82，以连续地传送频繁讯号至Y电极，驱动及感测电路82透过X电极（例如图中的X1和X2）取得X电极和Y电极产生的耦合电容C+和C-，然后以ADC821处理经耦合的仿真讯号。处理产生的结果进一步转换成数字讯号。

上述的数字讯号传送至微控制器单元83以根据特定算法而进一步处理，以输出XY坐标数据。一旦触控敏感装置成功地读取坐标数据，透过手指定位触控的目的即已达成。

参照图2，其无手指触控的图1中面板的同等电路图和讯号比较（单端型ADC亦可使用），参照图3，其手指触控的图1中面板的同等电路图和讯号比较（单端型ADC亦可使用）；因为现今二维触控面板的处理技术相当稳定，两个耦合电容C+与C-之间的差很小，因此由驱动及感测电路所取得的感测讯号V+与V-亦如图2所示具有些微差异（假设V->V+），致使比较器产生结果「0」。图3绘示当手指接触面板左侧上电极的第一栏X1时，使得手指的同等电容加入至比较器的负极作为至接地C_finger的电容，讯号V-改变为大大低于V+，因此由比较器产生结果「1」。

然而，上述的差动驱动技术对于特征为低成本和简化处理的一维电容触控面板并非如此适用。因为一维电容触控面板缺乏Y电极，它需要使用相邻的X电极来产生耦合电容91和92。这种耦合电容不仅易受电极的布局和清除所影响，并且易受周围环境和能源的干扰，导致不稳定结果的输出。

发明内容

本发明的一目的是利用差动驱动技术来解决传统一维电容接触面板中导因于不稳定耦合电容的不稳定结果的问题。

本发明的另一目的是提供改善的结构用于触控敏感装置，其允许讯号分辨率的调整，以取得更为准确的结果。

为了达到上述及其它目的，本发明的触控敏感装置包括电容触控面板、驱动及感测电路、及至少一导电组件，其中电容触控面板包括透过感测线路与驱动及感测电路电性连接的至少两个电极。

导电组件设置以正交方式交叉感测线路而没有与其接触，并透过例如驱动线路而电性连接至驱动及感测电路。

本发明的触控敏感装置具有讯号稳定的优点，导因于导电组件与感测线路之间的耦合电容，并非存在于触控面板内，而是存在于载有感测线路的载具上，例如柔性扁平电缆（FFC）、柔性印刷电路板（FPC）或印刷电路板（PCB）。

本发明亦具有装置结构相当简单而非复杂的优点，以及并不需要做太多的努力以改变为新的结构。

在至少两导电组件的例子中，取决于讯号差异的要求，组件可为不同宽度。

导电组件可以诸如碳、银膏、铜或铝箔制成。在一实施例中，导电组件可包括网目配置。

至少一导电组件可设置于感测线路上及包围感测线路的载具的覆盖层上。或者，在没有覆盖层的情况下，至少一导电组件可被设置在感测线路之下且直接在柔性扁平电缆之下。或者，至少一导电组件可以设置于印刷电路板的覆盖层上并且在多个感测线路之上。或者，当感测线在相对侧上时，至少一导电组件可设置于印刷电路板的一侧。

至少两个电极可配置为六边形并可整体设置成蜂窝图案。

导电组件可指设置成交叉感测线路的单一导电组件。或者，导电组件可指设置成交叉同组感测线路的多个导电组件。或者，导电组件可包括第一导电组件和第二导电组件，第一导电组件设置成交叉第一组感测线路，第二导电组件设置成交叉第二组感测线路，其中第一组和第二组不具有共同感测线路。或者，导电组件可包括第一导电组件和第二导电组件，第一导电组件设置成交叉第一组感测线路，第二导电组件设置成交叉第二组感测线路，其中第一组和第二组具有至少一共同感测线路。

附图说明

本发明的原始目的和优点在阅读下面的描述和参考附图后将变得显而易见：

图1绘示传统的二维电容式触控面板；

图2绘示在没有手指触控情况下的等效电路图和图1中面板的讯号比较；

图3绘示在手指触控情况下的等效电路图和图1中面板的讯号比较；

图4绘示传统的一维电容式触控面板；

图5是根据本发明第一实施例的一维电容式触控感测装置的示意图；

图6绘示图5的一维电容式触控面板；

图7绘示根据本发明第二实施例的二维电容式触控敏感装置的示意图；

图8绘示加入另外两个导电组件的电容性触控敏感装置的等效电路图；

图9绘示根据本发明第三实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置；

图10绘示根据本发明第四实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置；

图11绘示根据本发明第五实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置；

图12绘示根据本发明第六实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置；

图13绘示根据本发明第七实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置；

图14-17绘示相对于与其相关的感测线路和讯号传输的导电组件的四种设置；

图18绘示根据本发明的触控敏感装置的蜂巢图案的面板电极。

主要组件符号说明

具体实施方式

为了充分理解根据本发明上述细节及其它优点和目的的取得方式，本发明的更详细描述将参考其最佳模式和特定实施例而呈现。本发明的以下描述是为了说明本发明的一般原则，不应被视为具有限制意义；它是为了说明本发明的各种实施例。因此，所讨论的具体修改不被解释为对本发明范围的限制。在不脱离本发明范围的情况下，作出不同的等效实施例、更改和修改对于本领域的技术人员而言是显而易见的，应当理解，这种等效实施例是包括在此的。在下面的描述中所使用的术语目的是以其最广泛的合理方式来解释，即使它被用在本发明的某些特定实施例的详细描述。某些术语甚至可能在下文强调；但是，欲以任何受限制的方式来解释任何术语时，将在实施方式部分揭示和具体定义。此外，除非明确限制「或」字是指两个或多个项目列表中其它项目的单一项目，则在此列表中「或」的用法是被解释为包括（a）清单中的任何单一项目、（b）列表中的所有项目、或（c）列表中任何项目的组合。将描述本发明的优选实施例和态样以解释本发明的范围、结构和程序。除了本说明书中的优选实施例，本发明可以广泛地应用在其它实施例中。

本发明提出了一种具有一维电容式触控敏感装置的触控敏感装置的改善结构，其可提供稳定的耦合电容且不需要太多的结构变化。此外，适用于一维或二维的装置版本，本发明还建议调整导电组件的数量、宽度和电压以提高讯号分辨率。

参照图5和6，分别为根据本发明第一实施例的一维电容式触控敏感装置的示意图及图5的一维电容式触控面板；本范例绘示一维触控敏感装置包括一维触控面板11、驱动及感测电路12、导电组件13、和微控制器单元14。一维触控面板11包括基板上数组形式的数个X电极X1到X16（图中未绘示），基板的材料可为但不限于玻璃、聚碳酸酯（PC）、PMMA、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或三醋酸纤维素（TCA）。

各电极在面板上形成感测结构的单元，而且虽然在图中显示为正方形的形状，它不是一种限制，例如，诸如菱形、矩形、六角形、圆形之其它形状是可能的。每个电极透过感测线路111连接到驱动及感测电路12。如图所示，两个电极X3和X4作为比较器121的两个输入端。电极的材料可以是但不限于氧化铟锡（ITO）、锑锡氧化物（ATO）、铟锌氧化物（IZO）、氧化锌（ZnO）等。

字段形式的导电组件13置于柔性印刷电路板15的覆盖层151上，而每个感测线路111的至少一部分是包围在柔性印刷电路板15的覆盖层内，因此使导电组件13不与任何感测线路111接触。导电组件13也是透过驱动线路16电性连接至驱动及感测电路12，并以正交配置交叉感测线路111。

驱动及感测电路12和微控制器单元14彼此电性连接，微控制器单元14控制驱动及感测电路12以透过驱动线路16发送讯号至导电组件13。因此，当装置用户用他的手指在触控面板上触控时，触控事件可以被感测到且触控位置可以由先前技术中的相同差动驱动技术所决定。

本发明结构克服一维触控面板不稳定耦合电容的缺点，该缺点强烈地影响感测效果。与先前技术相比，现有技术中稳定的耦合电容是提供于柔性印刷电路板上，并且它可以很容易地调整。例如，透过调整导电组件的数量、宽度、甚至电压，可以按需要改变耦合电容，以达到对耦合电容稳定度的控制，在下文中将详细描述。

参照图7，其根据本发明第二实施例的电容性触控敏感装置的示意图；透过调节导电组件的数量、宽度、或电压，本发明的新颖结构设计能够提高讯号分辨率。上述的优点不仅适用于一维的电容性触控敏感装置，亦适用于二维版本。如图所示，电容式触控敏感装置主要包括触控面板21、驱动及感测电路22、两个导电组件23a和23b、和微控制器单元24。触控面板21的电极透过各自的感测线路211而连接到驱动及感测电路22，。

宽度W1和W2的导电组件23a和23b（可以相同或不同）设置于感测线路211的上方并彼此间隔开。导电组件23a和23b亦透过驱动线路25a和25b电性连接至驱动及感测电路22，并具有相对于感测线路211的横向和正交关系。

驱动及感测电路22和微控制器单元24彼此电性连接，以使微控制器单元24控制驱动及感测电路22以同时驱动两个导电组件23a和23b。

图8绘示具有另外两个导电组件的电容触控敏感装置的等效电路图。图中显示，由于加入导电组件，两个输入端子V+和V-设置有平行的电容器，其后，等效电容适度提高，导致节点A和V+之间（以及节点A和V-之间）的电压降低。较大的电压差发生于透过手指触控感测的耦合电容C_Finger，因此，在两个输入端V+和V-之间的电压差被放大，驱动及感测电路22的探测因此变得更加敏感。应当指出的是，不恰当地大或小的等效电容将导致不利影响，最佳解决方案可透过调整导电组件23a和23b的相对面积而取得。

图14绘示单一导电组件和相关讯号传输的设置。单一导电组件520设置成交叉多个感测线路SL_1至SL_8，并且透过驱动线路DL电性连接至驱动及感测电路（图中未绘示）。该图显示驱动讯号是在驱动线路DL上传送，且多个感测讯号s_s1至s_s8是在感测线路SL_1至SL_8上传送作为响应。

另一方面，当涉及多个导电组件时，图15-17显示三种可能的设置。在图15，导电组件520_1至520_q交叉相同群组的感测线路SL_1至SL_8，并电性连接到各驱动线路DL_1至DL_q以接收各自的驱动讯号s_d1至s_dq，其中q是一个由设计师决定的正整数。在本实施例中，驱动讯号s_d1至s_dq可随意为相同或不同的讯号，没有施加限制。在相同的讯号的情况下，所有导电组件520_1至520_q可配置以透过单一驱动线路而电性连接到驱动及感测电路，虽然它并非限制本发明。

在多个导电组件的情况下，每一导电组件可以被配置为交叉各组感测线路。各组感测线路可以没有共同的感测线路，或者是，具有至少有一共同感测线路，图16绘示了前者的例子。在这里，交叉四个感测线路的每一导电组件是作为范例，虽然数目4不应该被视为限制本发明。

在图16中，导电组件520_1交叉一组感测线路SL_1至SL_4，而另一导电组件520_2交叉另一组感测线路SL_5至SL_8。导电组件520_1和520_2分别与驱动线路DL_1和DL_2电性连接，用于接收各自的驱动讯号s_d1和s_d2。可以看出，由导电组件520_1交叉的所有感测线路SL_1至SL_4不同于由导电组件520_2交叉的那些感测线路SL_5至SL_8，也就是说，感测线路的各群组没有共同的感测线路。很明显地，该配置是二维电容式触控面板的典型应用。

图17绘示具有共同感测线路的各个感测线路群组的范例。在图17中，导电组件520_1交叉一组感测线路SL_1至SL_5，而另一导电组件520_2交叉另一组感测线路SL_4至SL_8。两个导电组件520_1和520_2分别与驱动线路DL_1和DL_2电性连接，用于接收各自的驱动讯号s_d1和s_d2。在导电组件520_1交叉的感测线路SL_1至SL_5中，感测线路SL_4和SL_5亦由导电组件520_2交叉，也就是说，感测线路的各组具有共同的感测线路。同样地，在上面例子中的共同线路的数量不应该被视为限制本发明。

类似于图15的范例，图16和17的范例中的驱动讯号s_d1和s_d2可随意为相同或不同的讯号，当驱动讯号s_d1和s_d2一样时，两个导电组件520_1和520_2可透过单一驱动线路而电性连接到驱动及感测电路，虽然它并不限制本发明。另外，也可以透过改变导电组件的宽度而改变讯号的分辨率。

参照图9，其根据本发明第三实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置。参照图10，其根据本发明第四实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置。如图9所示，导电组件30是配置于感测线路32上且是在诸如包围感测线路32的柔性扁平电缆31的载具的覆盖层上，在图10中，导电组件30设置于感测线路32下，且在没有覆盖层的情况下是直接在柔性扁平电缆31下。

参照图11，其绘示根据本发明第五实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置。导电组件36设置在印刷电路板37的覆盖层371上且在多个感测线路38上面。

参照图12，其绘示根据本发明第六实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置；这个例子中绘示了导电组件43设置在印刷电路板42的一侧，而感测线路44在相对侧上。

参照图13，其绘示根据本发明第七实施例的电容性触控敏感装置的导电组件设置，本实施例主要是提供具有网状配置41的导电组件40。这种网状配置41允许等效耦合电容的调整并预防剥落事故。

图18绘示电容式触控面板的电极50配置为六边形，每一电极被其它六个电极所包围，以整体形成蜂窝图案。这种配置提供了用户操作更好的识别分辨率。

在根据本发明的触控敏感装置实施例中，导电组件的材料包括但不限于银膏、铜、或铝箔。为了解释的目的，前面的描述是呈现于优选实施例的具体细节中，以提供对本发明的透彻理解。但是，不需要具体的细节便能够实施本发明，这对本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，上述本发明具体实施例的描述仅用于说明和描述的目的，并不应该被解释为以任何方式限制本发明的范围。它们并非旨在穷举或将本发明限制为所揭示的精确形式；显然，根据上述教示，许多改进和变化都是可能的。选择和描述这些实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，因此使本领域技术人员能够以适合于预期的特定用途的各种变更最好地利用本发明和各种实施方式。以下的申请专利范围及其均等物定义本发明的范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种触控敏感装置，其特征在于包括：

一电容式触控面板，包括至少两个电极；

一驱动及感测电路，透过至少两个感测线路而电性连接至该电容式触控面板的至少两个电极；及

至少一导电组件，配置以交叉感测线路而不与其接触，并且与该驱动及感测电路电性连接，其中该驱动及感测电路透过至少该导电组件输出一驱动讯号到该电容式触控面板，并透过该些感测线路接收感测讯号，使至少一该导电组件与该些感测线路间产生耦合电容。

2.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件设置于感测线路上及包围感测线路的载具的一覆盖层上。

3.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件设置于感测线路之下，且在缺乏一覆盖层的情况下直接设置在一柔性扁平电缆之下。

4.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件设置于一印刷电路板的一覆盖层上并且在感测线路上。

5.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于当感测线路在一相对侧上时，该导电组件设置于一印刷电路板的一侧。

6.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件由碳、银膏、铜或铝箔所制成。

7.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件包括一网状配置。

8.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该电容式触控面板是指一维电容式触控面板。

9.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件与感测线路正交。

10.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该电极配置为六边形且整体设置为一蜂巢图案。

11.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件是指设置为交叉所述至少两个感测线路的一单一导电组件。

12.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该至少一导电组件是指设置以交叉同组感测线路的至少两个导电组件。

13.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件包括设置成交叉一第一组感测线路的一第一导电组件，及设置成交叉一第二组感测线路的一第二导电组件，其中该第一组和该第二组没有共同感测线路。

14.如权利要求1的触控敏感装置，其特征在于该导电组件包括设置成交叉一第一组感测线路的一第一导电组件及设置成交叉一第二组感测线路的一第二导电组件，其中该第一组及该第二组具有至少一共同感测线路。