CN104808877B - 电容式触控面板的主动阵列及相关的电容式触控面板 - Google Patents

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Abstract

电容式触控面板的主动阵列及相关的电容式触控面板。盖电容式触控面板的一主动阵列包含了多个第一电极、多个第二电极及多个第一辅助电极，其中这些第一电极连接到该电容式触控面板的一扫描信号传送电路，且分别用来接收多个扫描信号；这些第二电极连接到该电容式触控面板的一检测电路；以及这些第一电极与这些第一辅助电极是使用同一金属层来制作，且这些第一电极与这些第一辅助电极没有相互连接。

Description

电容式触控面板的主动阵列及相关的电容式触控面板
技术领域
本发明涉及电容式触控面板，尤其涉及一种电容式触控面板的电极图样设计。
背景技术
在可挠式显示器或是其他的可穿戴装置中，显示器中每个电容式感应电极的参考接地电平很难被设定的完全相同，因而导致这些电容式感应电极很容易被环境因素所影响。此外，为了解决制造成本的问题，触控面板与液晶显示器模块(Liquid CrystalModule，LCM)会使用口字贴合/边缘贴合(edge lamination，或称air gap、air bonding)的方式组合在一起，然而，使用口字贴合来粘合触控面板与液晶显示器模块会造成触控面板与液晶显示器模块之间有空隙，且当有一按压施加于触控面板时，触控面板的挠曲会导致触控面板中的电容有不均匀的分布，也影响到了感测信号。
请同时参考图1、图2及图3，图1是一触控面板100的一主动阵列的示意图；图2为触控面板100与一液晶显示器模块210的剖面图，以及触控面板100与液晶显示器模块210中所存在的电容的示意图；图3描述了为当一按压施加于触控面板100时，触控面板100与液晶显示器模块210的剖面图，及触控面板100与液晶显示器模块210中电容的变化的示意图。如图1所示，主动阵列包含多个第一电极TX1～TX4与多个第二电极RX1～RX4，其中第一电极TX1～TX4是用来接收扫描信号，而第二电极RX1～RX4则是连接到一检测电路(未绘示)，其中检测电路会检测第二电极RX1～RX4上电压的变化以得到电容变化信息以进一步判断按压位置。
图2绘示了电容存在于触控面板100与液晶显示器模块210中的电容CTX、CRX、CM，其中CTX是每一个第一电极TX1～TX4与液晶显示器模块210中的一薄膜晶体管阵列(Thin FilmTransistor Array，TFT Array)212之间的电容，CRX是每一个第二电极RX1～RX4与薄膜晶体管阵列212之间的电容，而CM是每一个第一电极TX1～TX4与其相邻的第二电极RX1～RX4之间的互容(mutual capacitor)，其中需注意的是，第2、3图所示的电容CTX、CRX、CM是寄生电容(parasitic capacitor)，而非是刻意安排的电容。如图2所示，电容CTX、CRX具有较低的电容值，而CM具有相对较高的电容值，亦即多数的电荷是存在于电容CM之中。
在图3中，当一按压施加于触控面板100时，触控面板100会变形且中间的空隙也会减少，此时一些电容的电容值会因此而改变(例如，图3所示的CRX’、CTX’、CM’)，详细来说，电荷会被传送到电容CTX与CRX，亦即电容CTX与CRX的电容执会增加，而电容CM的电容值则会减少，因此，由于电容CM的电容值不正常地改变，检测电路所检测到的电压值也会被影响，导致检测错误。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种电容式触控面板，其可以减轻触控面板变形所造成的影响，以解决现有技术中的问题。
依据本发明一实施例，一电容式触控面板的一主动阵列包含了多个第一电极、多个第二电极及多个第一辅助电极，其中这些第一电极连接到该电容式触控面板的一扫描信号传送电路，且分别用来接收多个扫描信号；这些第二电极连接到该电容式触控面板的一检测电路；以及这些第一电极与这些第一辅助电极是使用同一金属层来制作，且这些第一电极与这些第一辅助电极没有相互连接。
依据本发明另一实施例，一电容式触控面板的一主动阵列包含了多个第一电极、多个第二电极及多个辅助电极，其中这些第一电极连接到该电容式触控面板的一扫描信号传送电路，且分别用来接收多个扫描信号；这些第二电极连接到该电容式触控面板的一检测电路；以及这些第二电极与这些辅助电极是使用同一金属层来制作，且这些第二电极与这些辅助电极没有相互连接。
依据本发明另一实施例，一电容式触控面板包含了一用来产生多个扫描信号的扫描信号传送电路、一检测电路以及一主动阵列。该主动阵列包含了多个第一电极、多个第二电极及多个第一辅助电极，其中这些第一电极连接到该扫描信号传送电路，且分别用来接收这些扫描信号；这些第二电极连接到该检测电路；以及这些第一电极与这些第一辅助电极是使用同一金属层来制作，且这些第一电极与这些第一辅助电极没有相互连接。
依据本发明另一实施例，一电容式触控面板包含了一用来产生多个扫描信号的扫描信号传送电路、一检测电路以及一主动阵列。该主动阵列包含了多个第一电极、多个第二电极及多个辅助电极，其中这些第一电极连接到该扫描信号传送电路，且分别用来接收这些扫描信号；这些第二电极连接到该检测电路；以及这些第二电极与这些辅助电极是使用同一金属层来制作，且这些第二电极与这些辅助电极没有相互连接。
附图说明
图1是一触控面板的一主动阵列的示意图。
图2为触控面板与液晶显示器模块的剖面图，以及触控面板与液晶显示器模块中所存在的电容的示意图。
图3描述了为当一按压施加于触控面板时，触控面板与液晶显示器模块的剖面图，及触控面板与液晶显示器模块中电容的变化的示意图。
图4为一电容式触控面板的示意图。
图5为依据本发明一实施例的电容式触控面板的示意图。
图6为触控面板与液晶显示器模块的剖面图，以及触控面板与液晶显示器模块中所存在的电容的示意图。
图7描述了为当一按压施加于触控面板时，触控面板与液晶显示器模块的剖面图，及触控面板与液晶显示器模块中电容的变化的示意图。
图8为依据本发明另一实施例的电容式触控面板的示意图。
【符号说明】
100 触控面板
210、600 液晶显示器模块
212、612 薄膜晶体管阵列
400、500、800 电容式触控面板
410、510、810 扫描信号传送电路
420、520、820 检测电路
430、530、830 主动阵列
CRX、CTX、CM、CL、CRX’、CTX’、 电容CM’、CL’
TX1～TX4 第一电极
RX1～RX4 第二电极
TA1～TA5 辅助电极/第一辅助电极
RA1～RA5 第二辅助电极
具体实施方式
请参考图4，图4为一电容式触控面板400的示意图。如图4所示，电容式触控面板400包含一扫描信号传送电路410、一检测电路420以及一主动阵列430，其中主动阵列430包含多个第一电极TX1～TX4及多个第二电极RX1～RX4。一般来说，在电容式触控面板400中，第一电极TX1～TX4可被称为驱动线或是扫描线，而第二电极RX1～RX4则被称为感测线。此外，扫描信号传送电路410用来循序地产生多个扫描信号VS1～VS4至第一电极TX1～TX4中，检测电路420则会检测第二电极RX1～RX4上电压的变化以得到电容变化信息以进一步判断是否有一按压施加于主动阵列430之上，并判断该按压的位置。
图4所示的电容式触控面板400是用来提供一个与后续第5、8图所示的本发明的电容式触控面板的比对参考。请参考以下所示的表1.1与表1.2，表1.1是当一按压施加于电容式触控面板400时(假设没有变形弯曲产生)的模拟结果，且表1.2所示为在不同的弯曲深度下按压点的周边区域的模拟结果，其中电容CTX、CRX、CM的定义可参见上述有关于图2及图3的说明书内容：
CRX 39
CTX 59
CM 110
表1.1
弯曲深度(毫米) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
CRX 0 -1 3 8 46 210
CTX 0 7 29 63 157 255
CM 0 20 35 60 95 170
表1.2
需要注意的是，上述表1.1与表1.2中所描写的数值仅是用来表示电容CTX、CRX、CM的改变，而这些数值本身并不具有物理单位。参考上述表1.1与表1.2，当一按压施加于电容式触控面板400时，其周边区域的电容CTX、CRX、CM的电容值也会跟着改变，特别是当弯曲深度到达0.4毫米或是0.5毫米时，其周边区域的电容CTX、CRX、CM的电容值会因为太大而使得检测电路420错误地判断其周边区域上面也有按压点。
请参考图5，图5为依据本发明一实施例的电容式触控面板500的示意图，如图5所示，电容式触控面板500包含一扫描信号传送电路510、一检测电路520以及一主动阵列530，其中主动阵列530包含多个第一电极TX1～TX4、多个第二电极RX1～RX4以及多个辅助电极TA1～TA5。此外，扫描信号传送电路510用来循序地产生多个扫描信号VS1～VS4至第一电极TX1～TX4中，检测电路520则会检测第二电极RX1～RX4上电压的变化以得到电容变化信息以进一步判断是否有一按压施加于主动阵列530之上，并判断该按压的位置。需注意的是，图5所示的第一电极、第二电极与辅助电极的数量仅为范例说明，本领域技术人员应能了解这些电极的数量可以依据设计者考虑而有所改变。
在本实施例中，第一电极TX1～TX4与辅助电极TA1～TA5是使用第一金属层来制作，而第二电极RX1～RX4是使用异于第一金属层的第二金属层来制作，其中第一金属层与第二金属层可以是任何的导电薄膜材料，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)、或纳米银…等等。此外，第一电极TX1～TX4与辅助电极TA1～TA5彼此之间没有相互连接(亦即，第一电极TX1～TX4与辅助电极TA1～TA5在主动阵列530中彼此电性隔绝)，且从图5所示的主动阵列530的俯视图(或是主动阵列530的仰视图)来看，辅助电极TA1～TA5设置于第一电极TX1～TX4与第二电极RX1～RX4之间。
在本实施例中，辅助电极TA1～TA5被施加一偏压(直流电压)，且该偏压可以是电容式触控面板500中一电路所提供的系统接地电压，因此，辅助电极TA1～TA5可以被视为电荷锁定(charge-locked)电极，以在电容式触控面板500弯曲时帮助维持互容(亦即，电容CM)中的电荷稳定。请参考图6及图7，其中图6为触控面板500与一液晶显示器模块610的剖面图，以及触控面板500与液晶显示器模块610中所存在的电容的示意图；图7描述了为当一按压施加于触控面板500时，触控面板500与液晶显示器模块610的剖面图，及触控面板500与液晶显示器模块610中电容的变化的示意图。
图6绘示了电容存在于触控面板500与液晶显示器模块610中的电容CTX、CRX、CL、CM，其中CTX是每一个第一电极TX1～TX4与液晶显示器模块210中的一薄膜晶体管阵列612之间的电容，CRX是每一个第二电极RX1～RX4与薄膜晶体管阵列612之间的电容，CL是每一个辅助电极与第一/第二电极之间的电容，而CM是每一个第一电极TX1～TX4与其相邻的第二电极RX1～RX4之间的互容(mutual capacitor)，其中需注意的是，第6、7图所示的电容CTX、CRX、CM是寄生电容，而非是刻意安排的电容。如图2所示，电容CTX、CRX、CM具有较低的电容值，而CL具有相对较高的电容值，亦即多数的电荷是存在于电容CL之中。
在图7中，当一按压施加于触控面板500时，触控面板500会变形且中间的空隙也会减少，此时一些电容的电容值会因此而改变(例如，图7所示的CRX’、CTX’、CM’、CL’)，然而，由于电容CL持有大部分的电荷，故电容CM的改变量会很小，因此，检测电路520所检测到的电压值并不会有太大的影响。
详细来说，请参考以下所示的表2.1与表2.2，表2.1是当一按压施加于电容式触控面板500时(假设没有变形弯曲产生)的模拟结果，且表2.2所示为在不同的弯曲深度下按压点的周边区域的模拟结果，其中电容CTX、CRX、CM的定义可参见图6及图7：
CRX 17
CTX 41
CM 70
表2.1
弯曲深度(毫米) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
CRX 0 4 7 14 29 75
CTX 0 9 27 57 129 255
CM 0 0 5 5 15 45
表2.2
需要注意的是，上述表2.1与表2.2中所描写的数值仅是用来表示电容CTX、CRX、CM的改变，而这些数值本身并不具有物理单位。参考上述表2.1与表2.2，当一按压施加于电容式触控面板500时，虽然其周边区域的电容CM的电容值会跟着改变，但是其改变是很小的。与图4所示的电容式触控面板400与表1.2的内容相比，当一按压施加于面板上时，图5所示的电容式触控面板500确实可以降低电容CM的改变量，且由于电容CM是检测单元520在做判断时影响最重要的因素，因此，即使在弯曲深度大于0.4毫米时，检测单元520也可以更准确地判断出按压位置。
请参考图8，图8为依据本发明另一实施例的电容式触控面板800的示意图，如图8所示，电容式触控面板800包含一扫描信号传送电路810、一检测电路820以及一主动阵列830，其中主动阵列830包含多个第一电极TX1～TX4、多个第二电极RX1～RX4、多个第一辅助电极TA1～TA5以及多个第二辅助电极RA1～RA5。此外，扫描信号传送电路810用来循序地产生多个扫描信号VS1～VS4至第一电极TX1～TX4中，检测电路820则会检测第二电极RX1～RX4上电压的变化以得到电容变化信息以进一步判断是否有一按压施加于主动阵列830之上，并判断该按压的位置。需注意的是，图8所示的第一电极、第二电极、第一辅助电极与第二辅助电极的数量仅为范例说明，本领域技术人员应能了解这些电极的数量可以依据设计者的考虑而有所改变。
在本实施例中，第一电极TX1～TX4与第一辅助电极TA1～TA5是使用第一金属层来制作，而第二电极RX1～RX4与第二辅助电极RA1～RA5是使用异于第一金属层的第二金属层来制作，其中第一金属层与第二金属层可以是任何的导电薄膜材料，例如氧化铟锡、氧化铟锌、或纳米银…等等。此外，第一电极TX1～TX4与辅助电极TA1～TA5彼此之间没有相互连接(亦即，第一电极TX1～TX4与辅助电极TA1～TA5在主动阵列830中彼此电性隔绝)，第二电极RX1～RX4与第二辅助电极RA1～RA5彼此之间没有相互连接(亦即，第二电极RX1～RX4与第二辅助电极RA1～RA5在主动阵列830中彼此电性隔绝)，且从图8所示的主动阵列830的俯视图(或是主动阵列830的仰视图)来看，辅助电极TA1～TA5设置于第一电极TX1～TX4与第二电极RX1～RX4之间。
在本实施例中，第一辅助电极TA1～TA5与第二辅助电极RA1～RA5被施加一偏压(直流电压)，且该偏压可以是电容式触控面板800中一电路所提供的系统接地电压，因此，辅助电极TA1～TA5与第二辅助电极RA1～RA5可以被视为电荷锁定(charge-locked)电极，以在电容式触控面板800弯曲时帮助维持互容(亦即，电容CM)中的电荷稳定。在另一实施例中，第一辅助电极TA1～TA5可以被施加一第一偏压，而第二辅助电极RA1～RA5可以被施加异于第一偏压的一第二偏压。
请参考以下所示的表3.1与表3.2，表3.1是当一按压施加于电容式触控面板800时(假设没有变形弯曲产生)的模拟结果，且表3.2所示为在不同的弯曲深度下按压点的周边区域的模拟结果，其中电容CTX、CRX、CM的定义可参见图6及图7：
CRX 17
CTX 34
CM 60
表3.1
弯曲深度(毫米) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
CRX 0 2 6 14 27 75
CTX 0 7 20 41 97 255
CM 0 0 5 5 10 40
表3.2
需要注意的是，上述表3.1与表3.2中所描写的数值仅是用来表示电容CTX、CRX、CM的改变，而这些数值本身并不具有物理单位。参考上述表3.1与表3.2，当一按压施加于电容式触控面板800时，虽然其周边区域的电容CM的电容值会跟着改变，但是其改变是很小的。与图4所示的电容式触控面板400与表1.2的内容相比，当一按压施加于面板上时，图8所示的电容式触控面板800确实可以降低电容CM的改变量，且由于电容CM是检测单元820在做判断时影响最重要的因素，因此，即使在弯曲深度大于0.4毫米时，检测单元820也可以更准确地判断出按压位置。
在本发明的另一实施例中，第一辅助电极TA1～TA5可以自电容式触控面板800中移除，亦即主动阵列830中只包含了第一电极TX1～TX4、第二电极RX1～RX4以及第二辅助电极RA1～RA5，这些设计上的变化均应隶属于本发明的范围。
在上述图5及图8所示的实施例中，辅助电极TA1～TA5、RA1～RA5被作为电荷锁定电极，以使得电容CL可以持有多数电荷，而当一按压施加且电容式触控面板产生弯曲时，电容CM的电容值也比较不会因为电容式触控面板产生弯曲而大幅改变。然而，另一方面，辅助电极TA1～TA5、RA1～RA5也可以降低来自液晶显示器模块的干扰，请参考以下所示的表4.1、表4.2及表4.3，表4.1为图4所示的主动阵列430中的第一电极TX1～TX4与第二电极RX1～RX4受到来自液晶显示器模块的干扰的模拟结果；表4.2为图5所示的主动阵列530中的第一电极TX1～TX4与第二电极RX1～RX4受到来自液晶显示器模块的干扰的模拟结果；表4.3为图8所示的主动阵列830中的第一电极TX1～TX4与第二电极RX1～RX4受到来自液晶显示器模块的干扰的模拟结果。
表4.1
表4.2
表4.3
在上述的表4.1、表4.2及表4.3中，Cs所表示的是第一电极TX或是第二电极RX的全部电容值，而Cc指的是由液晶显示器模块的信号所引起的耦合电容，参考上述的表格内容，图4所示的主动阵列430的第二电极RX所对应到的比值Cc/Cs是12.01％，而图5所示的主动阵列530(或是图8所示的主动阵列830)的第二电极RX所对应到的比值Cc/Cs则是6.36％，因此，图5及图8所示的实施例确实可以降低来自液晶显示器模块的干扰，且电容式触控面板500/800的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)也会是电容式触控面板400的信噪比的两倍。
简要归纳本发明，在本发明的电容式触控面板中，主动阵列包含了额外的辅助电极，这些辅助电极被作为电荷锁定电极，以使得电容CL可以持有多数电荷，而当一按压施加且电容式触控面板产生弯曲时，电容CM的电容值也比较不会因为电容式触控面板产生弯曲而大幅改变。另外，这些辅助电极同时也可降低来自液晶显示器模块的干扰以提升信噪比。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种电容式触控面板的主动阵列，包含有：
多个第一电极，连接到该电容式触控面板的一扫描信号传送电路，用以分别接收多个扫描信号；
多个第二电极，连接到该电容式触控面板的一检测电路；
多个第一辅助电极，被施加一偏压；
多个第二辅助电极，被施加一偏压；
其中这些第一电极与这些第一辅助电极是使用金属层来制作，且这些第一电极与这些第一辅助电极没有相互连接，并且
其中这些第二电极与这些第二辅助电极是使用异于第一金属层的同一第二金属层来制作，且这些第二电极与这些第二辅助电极没有互相连接。
2.如权利要求1所述的主动阵列，其中针对该电容式触控面板的该主动阵列的一俯视图或是一仰视图，该第一辅助电极设置于该第一电极与该第二电极之间。
3.如权利要求1所述的主动阵列，其中这些第二辅助电极与这些第二电极平行。
4.一种电容式触控面板，包含有：
扫描信号传送电路，用以产生多个扫描信号；
检测电路；以及
主动阵列，包含有：
多个第一电极，连接到该扫描信号传送电路，用以分别接收这些扫描信号；
多个第二电极，连接到该检测电路；
多个第一辅助电极，被施加一偏压；
多个第二辅助电极，被施加一偏压；
其中这些第一电极与这些第一辅助电极是使用同一第一金属层来制作，且这些第一电极与这些第一辅助电极没有相互连接，并且
其中这些第二电极与这些第二辅助电极是使用异于第一金属层的同一第二金属层来制作，且这些第二电极与这些第二辅助电极没有互相连接。
5.如权利要求4所述的电容式触控面板，其中针对该电容式触控面板的该主动阵列的一俯视图或是一仰视图，该第一辅助电极设置于该第一电极与该第二电极之间。
6.如权利要求4所述的电容式触控面板，其中这些第二辅助电极与这些第二电极平行。
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