CN104571746A - 触摸屏、触摸面板和其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种触摸屏、触摸面板和其驱动方法。所述描述面板识别用户的触摸且包括多个在第一方向上布置的驱动线。多个传感线被布置在与所述第一方向交叉的方向上。像素位于所述驱动线和所述传感线彼此交叉的位置上。所述像素中的一些包括通过互电容识别所述用户的触摸的互电容型像素，且所述像素中剩余部分中的至少一部分包括通过自电容识别所述用户的触摸的自电容型像素。

Description

触摸屏、触摸面板和其驱动方法

相关申请案的交叉参考

本申请根据美国法典第35编第119条和美国法典第35编第365条要求申请号为10-2013-0123768(于2013年10年17日提交)的韩国专利的优先权，其以全文引用方式并入本文。

背景技术

本发明涉及一种触摸屏、触摸面板和使用其的方法。

通常，触摸面板用于输入装置，如个人计算机、膝上型计算机和平板电脑；以及移动通信装置，如智能手机和个人数字助理(PDA)中。

近来，由于触摸面板很简单且不会频繁地发生故障，因此其用于各种信息处理装置中，且用户可容易地携带这种信息处理装置、不需使用其他输入装置来输入信息和字符，如字母等、以及容易知道如何使用触摸面板。

作为一种用于实现这种触摸面板的技术，主要使用电容性装置的阵列。电容性装置可被分为自电容型装置和互电容型装置。

首先，自电容为一种用于通过测量因在导线和形成触摸面板的电极板的电极之间的距离变化感应出的电容变化而传感用户所触摸的坐标的技术。即使当用户的触摸不是直接在导线上或在导线上方，但却靠近导线时，自电容也可传感用户的触摸(有时，这也被称为“接近传感”)。然而，由于易受噪音和低触摸分辨率的影响，自电容有时对精确触摸坐标的识别有限制。

与此相反，互电容为这样一种技术，其通过在形成触摸面板的导电膜上形成等电位线，且根据在导电膜和导体之间的距离减少的面积来感测导电膜中的电容值变化，来识别用户的触摸。

互电容具有高触摸分辨率，但接近传感的能力也有限。

近来，由于接近传感变得越来越重要，因此建议一种将额外的自电容型垫堆叠在互电容型触摸面板上的方法。然而，该方法会导致触摸面板的厚度和生产成本的增加。此外，自电容型装置和互电容型装置在单一触摸面板中是分开运作的。

发明内容

本发明的实施例提供了一种混合型触摸面板，其包括自电容和互电容装置。

在一个或多个实施例中，识别用户触摸的触摸面板包括多个在第一方向上布置的驱动线；多个在与第一方向交叉的第二方向上布置的传感线；以及位于驱动线和传感线彼此交叉的位置上的像素，其中像素中的一些包括互电容型像素(例如，通过互电容识别用户触摸的那些)，且像素中剩余部分中的至少一部分包括自电容型像素(例如，通过自电容识别用户触摸的那些)。在一个实施例中，像素中剩余部分中的全部均为自电容型像素。

在附图和下面的描述中阐明了一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及权利要求，其他特性将变得显而易见。

附图说明

图1为触摸屏面板显示装置的横截面视图。

图2为典型的触摸面板的平面图。

图3示意性地示出根据本发明的一个或多个实施例的触摸面板的平面。

图4为示出根据本发明的一个或多个实施例的形成触摸面板单元的一组像素的平面图。

图5为示出根据本发明的一个实施例的驱动线的图案发生变化的一组像素的平面图。

图6示出说明根据本发明的实施例的当用户触摸或未触摸互电容型触摸面板时所传感的电荷数量的图。

图7示出说明根据本发明的实施例的当用户触摸或未触摸自电容型触摸面板时所传感的电荷数量的图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，其中的实例均在附图中进行说明。

将参照附图详细描述根据一个或多个实施例的一种触摸面板。然而，本发明可通过许多不同的形式而具体化且不应被解释为仅局限于本文所提出的实施例；恰恰相反，可通过添加、修改和/或改变所发明的实施例而得到在其他溯源发明中包括的或落在本发明的精神和范围中的替代实施例。所发明的实施例向本领域的技术人员充分地传达了本发明的概念。

此外，可选择性地或可交换地使用术语“第一”和“第二”以用于一组或多个单独的构件。在图中，可放大每个元件的一个或多个尺寸以便进行清楚的说明，且其尺寸可不同于该元件的实际尺寸。不是在附图中的所有元件都是需要的或用于限制本发明；恰恰相反，可添加或删除除了本发明的基本特性以外的所发明的元件。此外，在各实施例中的描述中，当层(或膜)、区域、图案或结构被称之为在基板或另一层(或膜)、区域、垫或图案的“上面/上/上方/之上”时，其可直接位于基板、另一层(膜)、区域、垫或图案上，或也可存在有一个或多个中间层。进一步地，当层(或膜)、区域、图案或结构被称之为在另一层(膜)、区域、图案或结构的“下面/下方”时，其可直接位于其他层(膜)、区域、垫、图案或结构的下面，或也可存在有一个或多个中间层。术语“上”和“下”(及其语法变化)是指相应层(膜)、区域、垫、图案或结构相对于另一层(膜)、区域、垫、图案或结构的地点或位置。因此，可根据本发明的精神判断其含义。

本发明的实施例涉及一种混合型触摸面板，其同时包括自电容型和互电容型装置。

在一些实施例中，描述了一种实现混合型触摸面板的方法，其中将自电容型装置添加至包括两层(例如，在相同的两个电活性层内的)互电容触摸面板。然而，本发明的精神和/或概念也可应用至包括单层的触摸面板(例如，其中的电容性装置包括并排或水平设置的电极)。

图1为示出触摸屏面板显示装置的横截面视图，且图2为示出典型的互电容型触摸面板的平面图。

图1中的触摸屏面板显示装置为玻璃-膜-膜(GFF)类型。触摸屏面板显示装置包括显示器10、位于显示器10顶部上的氧化铟锡(ITO)膜200、位于ITO膜200的X轴线的顶部上的垂直ITO膜100以及位于ITO膜100上的窗玻璃70。此外，光学透明粘合剂(OCA)20、40和60分别位于显示器10和ITO膜100之间、ITO膜200和ITO膜100之间以及ITO膜100和窗玻璃70之间。第一触摸传感器图案210(例如，沿X轴线)位于ITO膜200上，且第二触摸传感器图案110(例如，沿Y轴线)位于ITO膜100上。

本发明的实施例也可被应用至玻璃-玻璃(GG)型的触摸屏面板，与具有上述结构的触摸屏面板相比，其允许金属图案更容易地成形在ITO膜上。

在该触摸屏面板中，ITO膜200、第一触摸传感器图案210、ITO膜100和第二触摸传感器图案110被认为是用于形成触摸面板。即，由于第一图案210和第二图案110在不同的层中相互定向，因此触摸面板可具有网格或矩阵结构。

在下文中，为方便起见，第一图案210被认为是驱动线且第二图案110被认为是传感线。

关于图2对触摸面板进行详细描述。典型的互电容型触摸面板被配置成包括网格或矩阵形式的驱动线210和传感线110，从而用于表示坐标。

在驱动线210中每一个的一端分别形成有接触单元310且接触单元310通过各迹线320和被连接至迹线320的端口400而被连接至驱动单元(未示出)。

驱动单元通过将周期性信号(例如，源自参考时钟)施加至驱动线210中的每一个而驱动触摸面板，从而电容性地耦合驱动线210和传感线110。

驱动线210沿X轴线按预定间隔隔开，且传感线110在不同于驱动线210的层中沿Y轴线按预定间隔隔开。

传感接触单元330位于传感线110中每一个的一端，且传感接触单元330中的每一个均通过类似于迹线320的迹线和被连接至迹线的端口(类似于端口400)而被连接至传感单元(未示出)。

传感单元感测用户触摸所产生的电容变化。根据各实施例的传感单元可通过测量传感线110所转移的电荷数量和/或变化而感测电容变化。

详细地，当没有用户触摸时，互电容可被表示为在驱动线210和传感线110分别平行相交的点处的寄生电荷的数量与驱动线210和传感线110未平行相交的其他点处的电荷数量的总和。

当用户触摸面板时，在驱动线210和传感线110未平行相交的点处的电荷可通过用户的触摸而被耦合且被转移至地电位，从而使互电容可能发生变化(更精确地，其可下降)。

通过感测互电容变化而感测用户的触摸坐标可被称为互电容。

相反地，在传感线110和用户之间生成自电容。即，当用户触摸位于传感线110上方的特定位置上的窗玻璃70时，测量在传感线110和用户之间所感生的电容且识别触摸坐标的技术也被称为自电容。

在自电容中，当接地的用户访问或被电容性地耦合至特定传感线110时，通过耦合的传感线110和自电容流至用户的额外电荷则可增加。自电容测量自电容并感测用户的触摸坐标。

此外，在图2中，由于传感线110和驱动线310交叉处的像素510中的每一个均具有互电容，因此传感单元可扫描出互电容型触摸面板中每个具有变化电容的像素的所有触摸坐标。

在所公开的实施例中，可通过使像素510中的一些形成为互电容型像素以及使像素510中剩余部分中的至少一些形成为自电容型像素而提供一起实现两种电容类型的触摸面板。在一个实施例中，像素510中剩余部分中的全部均为自电容型像素。

在下文中，描述了一种混合型触摸面板，其使用互电容扫描组500中的一些像素的触摸坐标以及使用自电容扫描用于该组500中剩余像素的触摸坐标。

图3示意性地示出根据本发明的实施例的触摸面板的平面。

参照图3，根据一个或多个实施例的触摸面板包括多个组500，其中的每一组包括多个像素510。通常，以x×y的阵列布置多个组500，其中x和y中的每一个均独立地为至少为2(例如，3、4、5、10、20、100等)的整数，以及以m×n的阵列布置多个像素510，其中m和n中的每一个均独立地为至少为2的整数(例如，3、4、5等)。

在实施例中，彼此邻近的9个像素510(例如，3×3的阵列)被指定为一组，但也可通过各种方法对n个像素510进行分组。例如，像素510可采用2×2阵列、2×3的阵列、3×4阵列、4×4阵列等。此外，在一组500中1或2个像素可以是自电容型像素，最多达到像素510的50％，且自电容型像素可位于该组中的任何位置上，但通常，自电容型像素是隔开的，从而没有两个自电容型像素是彼此相邻的。

此外，邻近组500不一定包含相同的像素布置，然而他们却通常在阵列中包含相同数量的行和列。例如，第一组500可包含显示有中心自电容型像素的3×3的布置，在第一组500上方、下方、左面和右面的相邻组可包含具有在相对的角上的两个自电容型像素的3×3的布置(例如，如果一个自电容型像素在右上角，那么另一个像素则在左下角)。本领域的技术人员可以很容易地想到几乎为无限数量的实例。

参照其中将该组500放大的图，该组500包括其中通过互电容传感触摸坐标的8个互电容型像素M以及其中通过自电容传感触摸坐标的1个自电容型像素S。即，在位于该组500的中心通过在自电容型像素S中的自电容识别用户的触摸，且通过围绕自电容型像素S的8个互电容型像素M中的互电容识别用户的触摸。

如上面所讨论的，除了图3所示的实施例外，也可通过以各种方式布置自电容型像素S和互电容型像素M而形成混合型触摸面板。

在下文中，描述了一种以自电容型像素S和互电容型像素M实现像素510的方法。

为了在用户触摸时精确地观察互电容的变化，图2所示的典型的互电容型触摸面板包括宽度很窄的传感线110。由于这些窄宽度的传感线110导致像素具有一个区域，在该区域中人的手指与传感线110相重叠，从而导致相邻线110之间的感生电容的变化非常小，因此难于在这种阵列中实现自电容型像素S。

图4为示出根据本发明的一个或多个实施例一组像素的平面图，多组像素或者像素阵列形成触摸面板。

参照图4，该组500包括在自电容型像素511的区域或范围中具有较大宽度的自电容型像素S。

详细地，当像素阵列被组织成一行和一列(分别沿X轴线和Y轴线)时，在该组500的第二行和第二列中的传感线100的宽度增加以形成自电容型像素511，且传感线110的剩余部分的宽度保持不变和/或变窄以形成互电容型像素M。

由于传感线110的宽度增加以使能够被用户触摸的传感线110的表面积增加，因此在像素511中的传感线和用户之间可感应的自电容也可增加。换句话说，可通过增加在自电容型像素511的区域中的传感线110的宽度可形成自电容型像素511，从而在用户的手指接近自电容型像素511中的加宽的传感线110时，所生成的自电容的变化量增加。

然而，当传感线110的宽度增加时，在自电容型像素511的传感线和驱动线210之间的互电容变得非常大。

当自电容型像素511的互电容值变大时，通过自电容型像素S确定驱动信号的最大值，且互电容型像素M的传感信号则相对较小。因此，坐标扫描可能不如期望的那么准确。

图5为示出根据本发明的一个实施例，其中驱动线的图案发生变化的一组像素的平面图。参照图5，在加宽的传感线111下的驱动线211的图案发生变化。详细地，自电容型像素511具有驱动线211的变化的图案。

也就是说，当自电容型像素511中的驱动线211的面积减小时，在传感线111下交叉的驱动线211的面积减小且其互电容值也可减小。

在各种实施例中，可通过在第一区域中线性减少驱动线211的宽度、在第二区域中使其保持不变并随后在第三区域中再次使其增加(例如，返回至原始宽度)而减少表面积。然而，除了在图5中所示的实施例外，驱动线211可具有减少在传感线111下交叉的区域的任何一种形状。例如，驱动线211的宽度在该区域中从第一个相对较高的值到第二相对较低的值为逐步减少可能是有效的。从10％至90％的宽度减少或其中的任何值或值的范围则在几乎所有这样的实施例均是有效的。

在自电容型像素511中减少重叠区域的结果是，在自电容型像素511中的驱动线211和传感线111之间的互电容的值减小。也就是说，当在自电容型像素511中的驱动线211和传感线111之间的重叠区域减小时，自电容型像素511具有类似于互电容型像素M的互电容值的互电容值。

在该构造中，自电容型像素511具有类似于互电容型像素M的互电容值的互电容值，且同时具有增加的自电容值。

关于图6和7描述在用户触摸具有上述配置的自电容型像素511以及互电容型像素M期间的典型操作和变化的操作。

图6示出说明当用户触摸或未触摸该触摸面板时，通过传感单元中互电容测量到的电荷数量的图。

图7示出说明当用户触摸或未触摸该触摸面板时，通过传感单元中自电容测量到的电荷数量的图。

图6示出互电容型像素M的操作，且相继示出通过驱动线210从驱动单元至互电容型像素M的驱动信号、当用户未触摸该触摸面板时通过互电容型像素M的传感线110输入至传感单元的电荷、以及当用户触摸该触摸面板时通过传感线110输入至传感单元的电荷。

如上所述，驱动单元按预定时间间隔将驱动信号输入至每个驱动线210。

在各种实施例中，尽管预定频率的脉冲信号被用作驱动信号，但高频信号、AC信号或DC信号也可被用作驱动信号且只要其是能够驱动驱动线210的信号，该信号就没有特别限制。

当预定频率的脉冲信号被输入至互电容型像素M的驱动线210时，互电容型像素M的传感线110则被电容性耦合至驱动线210且预定或预期数量的电荷被转移至传感单元。

详细地，当用户不触摸该触摸面板时，具有预定幅度Y1(该幅度根据驱动信号周期而呈指数地降低)的电荷值被转移至传感单元，且传感单元将该值积分以计算出电荷数量A1。

然而，在用户触摸该触摸面板的时候，互电容的数量减少且被电容性耦合至传感线110的电荷数量也减少。即，由于用户的触摸，小于预定幅度Y1的幅度Y2的传感信号被转移至传感单元，且由传感单元积分的电荷数量A2减少。

当如上所述的减少的电荷数量A2小于预定参考值Aref1时，互电容型像素M被确定为被用户所触摸，且互电容型像素M的位置被计算或确定为触摸坐标。当用户未触摸该触摸面板时，参考值Aref1小于通过传感单元计算出的电荷数量A1。

相反地，图7示出自电容型像素S/511的操作且相继示出从驱动单元至自电容型像素S/511的驱动信号、当用户未触摸该触摸面板时从自电容型像素S/511的传感线输入至传感单元的电荷、以及当用户触摸该触摸面板时从自电容型像素S/511的传感线110输入至传感单元的电荷。

预定频率的脉冲信号被输入至自电容型像素S/511的驱动线211，自电容型像素S/511的传感线111则被电容性耦合至驱动线211，且预定或预期数量的电荷被转移至传感单元。即，当用户不触摸该触摸面板时，具有预定幅度且根据驱动信号呈指数降低的电荷值(传感信号)被转移至传感单元，且传感单元将该值积分以计算或确定电荷数量A3。

然而，当用户在接近自电容型像素S处触摸该触摸面板时，如上所述，自电容增加且延迟传感信号的转移时间。因此，在驱动时间(例如，将驱动信号施加至驱动线210的时间)内耦合的电荷并未被完全转移至传感单元，且一些电荷Y3仍留在传感线111上。因此，通过传感单元积分的电荷数量A4也减少。

详细地，由于呈指数降低的传感信号的时间常数与自电容成正比，因此时间常数也根据随用户触摸或在用户触摸期间增加的自电容而增加。

由于传感信号的时间常数的增加，被电容性耦合至传感线111的电荷在驱动时间内并未被完全转移至传感单元，且一些电荷Y3仍留在传感线111上。

因此，当用户触摸该触摸面板时测量到的减少的电荷数量A4小于预定参考值Aref2时，自电容型像素S的位置可被计算或确定为触摸坐标。当用户未触摸该触摸面板时，参考值Aref2可小于通过传感单元计算出的电荷数量A3。

当修改或设计传感线110和/或驱动线210的区域以使当用户触摸或未触摸互电容型像素M时，各自积分的电荷数量A1和A2具有类似于当用户触摸或未触摸自电容型像素S时各自积分的电荷数量A3和A4的值时，传感单元可使用单个参考值感测触摸坐标(例如，Aref1＝Aref2＝Aref)。

因此，由于上述实施例的触摸面板能通过在共同层或阵列的层中一起应用自电容和互电容而识别触摸坐标，因此触摸面板具有高触摸分辨率、抗噪声性以及接近传感。

根据一个或多个实施例的触摸面板能通过同时使用互电容和自电容而扫描用户触摸的坐标。因此，本触摸面板具有高触摸分辨率和抗噪声性且能进行接近传感。

此外，由于本触摸面板能同时驱动互电容型和自电容型装置，因此用于每秒的其中触摸坐标可被扫描的帧数增加。

在本说明书中参考“一个实施例”、“实施例”、“实例实施例”等表示结合该实施例描述的特定特性、结构或特征被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书的多个地方出现的这类短语不一定都是指相同的实施例。进一步地，当结合任何实施例描述特定特性、结构或特征时，结合其他实施例影响这种特性、结构或特征则在本领域的技术人员的职权范围内。

尽管已参照其多个说明性实施例描述了实施例，可由将落在本发明的原则的精神和范围中的本领域的技术人员设计许多其他修改和实施例。更特别地，在本发明、附图和所附权利要求的范围中的实施例的组成部分和/或布置可进行变化和修改。除了在组成部分和/或布置中的变化和修改外，对于本领域的技术人员来说，替代用途也将变得显而易见。

Claims (20)

1.一种触摸面板，其包括：

多个在第一方向上布置的驱动线；

多个在与所述第一方向交叉的第二方向上布置的传感线；以及

位于所述驱动线和所述传感线彼此交叉的位置上的像素，

其中所述像素中的一些包括互电容型像素，且所述像素中剩余部分中的至少一部分包括自电容型像素。

2.根据权利要求1所述的触摸面板，其中所述互电容型像素通过互电容识别用户的触摸，且所述自电容型像素通过自电容识别所述用户的触摸。

3.根据权利要求2所述的触摸面板，其中形成所述自电容型像素的所述传感线的宽度大于形成所述互电容型像素的所述传感线的宽度。

4.根据权利要求3所述的触摸面板，其中形成所述自电容型像素的所述驱动线的宽度小于形成所述互电容型像素的所述驱动线的宽度。

5.根据权利要求4所述的触摸面板，其中形成所述自电容型像素的所述驱动线的所述宽度在第一区域中从第一个值减少至第二个值、在第二区域中具有所述第二个值且在第三个区域中从所述第二个值增加至第三个值。

6.根据权利要求5所述的触摸面板，其中所述自电容型像素的面积等于所述互电容型像素的面积。

7.根据权利要求2所述的触摸面板，其中形成所述自电容型像素的所述驱动线的所述宽度在第一区域中从第一个值减少至第二个值、在第二区域中具有所述第二个值且在第三个区域中从所述第二个值增加至第三个值，所述第三个值等于或不同于所述第一个值。

8.根据权利要求2所述的触摸面板，其中形成所述自电容型像素的所述驱动线的宽度小于形成所述互电容型像素的所述驱动线的宽度。

9.根据权利要求1所述的触摸面板，其中所述像素中剩余部分都为自电容型像素。

10.根据权利要求1所述的触摸面板，其还包括被连接至所述驱动线的驱动单元，其被配置成将驱动信号施加至所述驱动线。

11.根据权利要求10所述的触摸面板，其还包括被连接至所述传感线的传感单元，其被配置成测量来自所述传感线的传感信号。

12.一种识别用户何时触摸触摸面板的方法，其包括：

从驱动单元将驱动信号输入至所述触摸面板中的驱动线；

通过传感单元检测源自在所述触摸面板中的传感线的传感信号，其中所述驱动线和所述传感线彼此交叉以形成像素；以及

通过所述传感单元识别所述像素中的哪一个或哪一些输出了变化的传感信号，从而确定触摸坐标。

13.根据权利要求12所述的方法，其中检测所述传感信号包括：

响应于所述驱动信号通过所述传感单元接收在所述传感线上的电荷；以及

使用所述传感单元整合所述电荷以确定电荷数量。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，当源自所述改变的传感信号的电荷数量小于预定的参考值时，确定所述触摸坐标。

15.一种触摸屏，其包括：

被配置成显示图像的显示单元；以及

位于所述显示单元的顶部或最上表面之上或上方的触摸面板，其被配置成识别用户的触摸，

其中所述触摸面板包括多个在第一方向上的驱动线、多个在与所述第一方向交叉的第二方向上的传感线、以及位于所述驱动线和所述传感线彼此交叉的位置上的像素，其中所述像素中的一些包括互电容型像素，且所述像素中剩余部分中的至少一部分包括自电容型像素。

16.根据权利要求15所述的触摸屏，其中所述像素中剩余部分都为自电容型像素。

17.根据权利要求15所述的触摸屏，其中所述互电容型像素通过互电容识别用户的触摸，且所述自电容型像素通过自电容识别所述用户的触摸。

18.根据权利要求15所述的触摸屏，其中形成所述自电容型像素的所述传感线的宽度大于形成所述互电容型像素的所述传感线的宽度。

19.根据权利要求18所述的触摸屏，其中形成所述自电容型像素的所述驱动线的宽度小于形成所述互电容型像素的所述驱动线的宽度。

20.根据权利要求19所述的触摸屏，其中所述自电容型像素的面积等于所述互电容型像素的面积。