CN105302355A - 触控面板及其触控控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控面板及其触控控制单元，其包括基板、电极阵列以及多个第三电极。基板具有主动区以及周边区。电极阵列位于主动区且包括多个第一电极以及多个第二电极，其中第二电极与第一电极彼此电性绝缘且彼此相交。第三电极分别位于周边区的不同侧，且电性绝缘于电极阵列。

Description

触控面板及其触控控制单元

技术领域

本发明涉及一种触控面板及其触控控制单元。

背景技术

接触式电子产品由于操作方便、直观性高，因此深受消费者喜爱，而逐渐成为市场上的主流趋势。然而，随着电子产品的功能越来越多，直接碰触屏幕的操作方式(以下简称二维触控)已逐渐无法满足使用者操作上的需求。近年来发展出多种非接触式电子产品，其通过额外设置相机、麦克风或其他传感装置让使用者能够在屏幕外隔空操作(以下简称三维触控)非接触式电子产品。

由于非接触式电子产品需额外设置传感装置，以实现远距离操控的功能，因此其面临高成本及高功耗等问题。此外，上述非接触式电子产品并未兼具二维触控的功能。在二维触控及三维触控的需求与日俱增的情况下，电子产品势必被要求能够兼具二维触控及三维触控的功能，以提升使用者操作上的便利性与直观性。

发明内容

本发明提供一种触控面板，其兼具二维触控及三维触控的功能。

本发明提供一种用于上述触控面板的触控控制单元，其可令触控面板实现二维触控及三维触控的功能。

本发明的一种触控面板，其包括基板、电极阵列以及多个第三电极。基板具有主动区以及周边区。电极阵列位于主动区且包括多个第一电极以及多个第二电极，其中第二电极与第一电极彼此电性绝缘且彼此相交。第三电极分别位于周边区的不同侧，且电性绝缘于电极阵列。

本发明的一种用于上述触控面板的触控控制单元，其包括驱动控制单元以及信号处理单元。驱动控制单元包括接触驱动单元、非接触驱动单元以及选择器。接触驱动单元用以提供接触驱动信号至各接触驱动电极。非接触驱动单元用以提供非接触驱动信号至非接触驱动电极。选择器耦接于接触驱动单元以及非接触驱动单元。驱动控制单元依据选择器的选择而输出接触驱动信号或非接触驱动信号。信号处理单元用以接收来自接触式读出电极以及非接触式读出电极的信号，以判别目标物的触控信息。

本发明的一种用于上述触控面板的触控控制单元，其包括驱动控制单元以及信号处理单元。驱动控制单元包括接触驱动单元以及非接触驱动单元。接触驱动单元用以提供接触驱动信号至各接触驱动电极。非接触驱动单元用以提供非接触驱动信号至各非接触驱动电极。信号处理单元用以接收来自接触式读出电极以及非接触式读出电极的信号，以判别目标物的触控信息。

基于上述，本发明的上述实施例将用于三维触控的第三电极整合于接触式触控面板中，且对应设计触控面板的触控控制单元。因此，本发明的上述实施例的触控面板可兼具二维触控及三维触控的功能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明的第一实施例的一种触控面板的俯视示意图；

图1B及图1C分别是沿图1A中的剖线A-A’及剖线B-B’的剖面示意图；

图1D是图1A中的第四电极的局部俯视示意图；

图2是用于图1A的触控面板的触控控制单元的示意图；

图3A是依照本发明的第二实施例的一种触控面板的俯视示意图；

图3B及图3C分别是沿图3A中的剖线C-C’及剖线D-D’的剖面示意图；

图4是用图3A的触控面板的触控控制单元的示意图；

图5A是依照本发明的第三实施例的一种触控面板的俯视示意图；

图5B及图5C分别是沿图5A中的剖线E-E’及剖线F-F’的剖面示意图；

图6A是依照本发明的第四实施例的一种触控面板的俯视示意图；

图6B及图6C分别是沿图6A中的剖线G-G’及剖线H-H’的第一种剖面示意图；

图7A及图7B分别是沿图6A中的剖线G-G’及剖线H-H’的第二种剖面示意图；

图8A及图8B分别是沿图6A中的剖线G-G’及剖线H-H’的第三种剖面示意图。

附图标记说明：

10、20：触控控制单元；

12、22：驱动控制单元；

12a：接触驱动单元；

12b：非接触驱动单元；

14：信号处理单元；

24：选择器；

100、200、300、400：触控面板；

110：基板；

120：电极阵列；

122、122A：第一电极；

124、124A：第二电极；

130：第三电极；

140、140A、140B：绝缘层；

150：第四电极；

A1：主动区；

A2：周边区；

C1：第一连接部；

C2：第二连接部；

D1：第一方向；

D2：第二方向；

O、W：开口；

P1：第一电极垫；

P2：第二电极垫；

S：触控信息；

TD：接触驱动信号；

TLD：非接触驱动信号；

TS、TLS：信号；

U：目标物；

X：相交处；

A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’、F-F’、G-G’、H-H’：剖线。

具体实施方式

图1A是依照本发明的第一实施例的一种触控面板的俯视示意图。图1B及图1C分别是沿图1A中的剖线A-A’及剖线B-B’的剖面示意图。图1D是图1A中的第四电极的局部俯视示意图。请参照图1A至图1D，本实施例的触控面板100包括基板110、电极阵列120以及多个第三电极130。

基板110可以是显示面板中的元件基板或是设置在显示面板外的盖板(Coverlens)。元件基板例如是液晶显示面板的对向基板、有机发光二极体显示面板的封装盖板等，但不以此为限。基板110具有主动区A1以及周边区A2。周边区A2位于主动区A1的至少一侧，且周边区A2例如环绕主动区A1，但不以此为限。

电极阵列120位于主动区A1且包括多个第一电极122以及多个第二电极124，其中第二电极124与第一电极122彼此电性绝缘且彼此相交。详细而言，本实施例的各第一电极122以及各第二电极124例如分别为条状电极，其中第一电极122沿第一方向D1排列，且分别沿第二方向D2延伸。第二电极124沿第二方向D2排列，且分别沿第一方向D1延伸。第一方向D1与第二方向D2相交，且第一方向D1与第二方向D2例如是彼此垂直，但不以此为限。

第一电极122与第二电极124设置在基板110的同一表面上。为避免第一电极122与第二电极124相接触而短路，触控面板100可进一步在第一电极122与第二电极124之间设置绝缘层140，以将第一电极122与第二电极124分隔开来。在本实施例中，绝缘层140例如连续状绝缘薄膜，其覆盖主动区A1且曝露出周边区A2，且绝缘层140设置在第一电极122与第二电极124之间，使第一电极122与第二电极124可通过绝缘层140而彼此电性绝缘。

进一步而言，第一电极122设置在基板110上。绝缘层140覆盖第一电极122以及主动区A1中被第一电极122所曝露出来的基板110，且提供第二电极124一平坦的承载面。第二电极124设置在绝缘层140上。然而，本发明不限于上述。绝缘层140的型态或其所覆盖的范围不限于图1A所示出的。在另一实施例中，绝缘层140也可进一步覆盖周边区A2。或者，绝缘层140也可以是多个彼此分离的岛状的绝缘图案，且绝缘图案设置在第一电极122与第二电极124的相交处。

第三电极130电性绝缘于电极阵列120，且例如与电极阵列120设置在基板110的同一侧上。如图1A所示，第三电极130分别位于周边区A2的不同侧，且例如分别邻近基板110的四边设置，使得电极阵列120位于第三电极130所环设出的区域内，但不限于此。举例而言，第三电极130也可设置在基板110的四个角落。或者，第三电极130也可设置在基板110的一对边或一对角。

第三电极130与电极阵列120可采用相似或相同的材料，且第三电极130与第一电极122或第二电极124可用同一道制程制作而成。举例而言，电极阵列120与第三电极130的材料例如分别为透明导电材料，如金属氧化物，但不限于此。所述金属氧化物包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物或铟锗锌氧化物，但不以此为限。

触控面板100可进一步包括第四电极150。第四电极150至少位于主动区A1，且例如是进一步延伸至周边区A2中，使得第四电极150的侧壁与第三电极130的侧壁相互切齐。也就是说，第四电极150在基板110上的正投影重叠于第一电极122、第二电极124以及第三电极130在基板110上的正投影，但不限于此。由于第四电极150的面积近似于基板110的面积，因此本实施例将第四电极150设置在基板110上与电极阵列120以及第三电极130相对的一侧，以使电极阵列120、第三电极130以及第四电极150维持独立的电性。在另一实施例中，第四电极150的面积也可小于或等于主动区A1的面积，使得第四电极150在基板110上的正投影不重叠于第三电极130在基板110上的正投影。如此，则可以不用考虑第四电极150与第三电极130位于同一表面时两者相接触而造成短路的问题。从而，第四电极150与第三电极130可以位于基板110上与电极阵列120相对的一侧。或者，第三电极130与电极阵列120可以位于基板110的同一侧，而第四电极150位于基板110上与第三电极130以及电极阵列120相对的一侧。

第四电极150的材料也可以是上述的透明导电材料，且其型态可以是如图1D所示出的由多条相互交叉的电极所形成的网格状电极，其中网格状电极的线宽及开口O的大小可端视实际的设计需求而定。此外，开口O的形状除了四边形之外，也可以是其他的多边形。

在完成第四电极150的制作之后，可在基板110制作有第四电极150的表面上接续显示面板的制程，以形成触控显示面板。或者，也可通过未示出的黏着层将触控面板100与显示面板接合。

触控面板100具有接触模式以及非接触模式，用以分别在目标物U(如使用者的手指、触控笔或其他导电物体)进行二维触控或三维触控时，判别目标物U的触控信息，如触控坐标或目标物的移动信息等。在本实施例中，电极阵列120例如为用于二维触控的电极，而第三电极130以及第四电极150例如为用于三维触控的电极。也就是说，用于二维触控的电极与用于三维触控的电极是彼此独立设置的。

在接触模式下，第一电极122以及第二电极124的其中一个作为接触驱动电极，且第一电极122以及第二电极124的其中另一个作为接触式读出电极。在本实施例中，较靠近目标物U的第二电极124例如作为接触式读出电极，而较远离目标物U的第一电极122作为接触驱动电极，但不限于此。在另一实施例中，第二电极124也可作为接触驱动电极，而第一电极122可作为接触式读出电极。在非接触模式下，第四电极150作为非接触驱动电极，且第三电极130作为非接触式读出电极。

以下搭配图2说明触控面板100判别触控信息的方法。图2是用于图1A的触控面板的触控控制单元的示意图。请参见图1A、图1B及图2，触控控制单元10电性连接于触控面板100，用以传递驱动信号至对应的接触驱动电极以及非接触驱动电极，且接收来自接触式读出电极以及非接触式读出电极的信号，以判别目标物U的触控信息。

触控控制单元10包括驱动控制单元12以及信号处理单元14。驱动控制单元12包括接触驱动单元12a以及非接触驱动单元12b。接触驱动单元12a电性连接于接触驱动电极，用以提供接触驱动信号TD至各接触驱动电极。非接触驱动单元12b电性连接于非接触驱动电极，用以提供非接触驱动信号TLD至各非接触驱动电极。在本实施例中，用于二维触控以及三维触控的驱动电极是彼此独立设置的，因此，非接触驱动电极以及接触驱动电极可以是同步驱动。

信号处理单元14电性连接于接触式读出电极以及非接触式读出电极，用以接收来自接触式读出电极以及非接触式读出电极的信号TS、TLS，以判别目标物的触控信息S，使触控面板100执行对应于触控信息S的功能。

具体地，在接触模式下，接触驱动电极(如第一电极122)分别被依序地提供接触驱动信号TD，使得接触驱动电极(如第一电极122)与接触式读出电极(如第二电极124)之间形成边际电场。当目标物U接触电极阵列120时，电极阵列120对应接触的区域的边际电场发生变化，接触式读出电极接收发生变化的信号TS且将信号TS传送至信号处理单元14，如此即可检测目标物U的触控位置。

同理，在非接触模式下，非接触驱动电极(如第四电极150)被提供非接触驱动信号TLD，使得非接触驱动电极(如第四电极150)与非接触式读出电极(如第三电极130)之间形成边际电场。在此，用于三维触控的电极之间所形成的边际电场大于用于二维触控的电极之间所形成的边际电场，以确保目标物U在接近但未接触到非接触式读出电极时，非接触式读出电极能够感测到三维触控的电极之间的边际电场的变化量且将发生变化的信号TLS传送至信号处理单元14，以利信号处理单元14判别目标物U的移动或手势等。

由上述，本实施例将用于三维触控的第三电极130以及第四电极150与用于二维触控的电极阵列120整合在基板110上，且对应设计触控面板100的触控控制单元。因此，触控面板100可兼具二维触控及三维触控的功能，而有助于提升使用者操作上的便利性与直观性。

图3A是依照本发明的第二实施例的一种触控面板的俯视示意图。图3B及图3C分别是沿图3A中的剖线C-C’及剖线D-D’的剖面示意图。图4是用于图3A的触控面板的触控控制单元的示意图。请参照图3A至图3C，本实施例的触控面板200大致相同于图1A至图1C的触控面板100，且相同的元件以相同的标号表示，在此便不再赘述。触控面板200与触控面板100的主要差异在于，本实施例的电极阵列120除了作为二维触控的电极之外，还作为非接触模式下的非接触驱动电极，因此，本实施例可省略触控面板100中作为非接触驱动电极的第四电极150的设置，而具有相对简化的制程。此外，由于本实施例的非接触驱动电极没有被导电膜层所遮蔽，因此可避免信号被屏蔽的问题，而使触控面板200在非接触模式下也具有良好的触控灵敏度。

在本实施例中，电极阵列120除了作为二维触控的电极之外，还作为非接触模式下的非接触驱动电极。也就是说，用于二维触控以及三维触控的电极不是彼此独立设置的而是共用的，因此，非接触驱动电极以及接触驱动电极需采用分时驱动。请参照图4，用于触控面板200的触控控制单元20大致相同于用于触控面板100的触控控制单元10，且相同的元件以相同的标号表示，于此便不再赘述。触控控制单元20与触控控制单元10的主要差异在于，驱动控制单元22还包括选择器24，其中选择器24耦接于接触驱动单元12a以及非接触驱动单元12b，且驱动控制单元22依据选择器24的选择而输出接触驱动信号TD或非接触驱动信号TLD。也就是说，在同一时序下，驱动控制单元22仅输出接触驱动信号TD与非接触驱动信号TLD的其中一个。

在上述实施例中，电极阵列120与第三电极130皆设置在基板110的同一侧，但本发明不限于此。图5A是依照本发明的第三实施例的一种触控面板的俯视示意图。图5B及图5C分别是沿图5A中的剖线E-E’及剖线F-F’的剖面示意图。请参照图5A至图5C，本实施例的触控面板300大致相同于图3A至图3C的触控面板200，且相同的元件以相同的标号表示，于此便不再赘述。触控面板300与触控面板200的主要差异在于，本实施例的电极阵列120与第三电极130分别设置在基板110的相对两侧上。在本实施例中，第一电极122比第二电极124更靠近目标物U，因此，在接触模式下，第一电极122例如作为接触式读出电极，且第二电极124接触驱动电极。也就是说，第一电极122与图4中的接触驱动单元12a电性连接，而第二电极124与信号处理单元14电性连接。

在上述实施例中，各第一电极122以及各第二电极124皆示出为条状电极，但本发明不用以限定各第一电极122以及各第二电极124的形状。图6A是依照本发明的第四实施例的一种触控面板的俯视示意图。图6B及图6C分别是沿图6A中的剖线G-G’及剖线H-H’的第一种剖面示意图。请参照图6A至图6C，本实施例的触控面板400大致相同于图3A至图3C的触控面板200，且相同的元件以相同的标号表示，在此便不再赘述。触控面板400与触控面板200的主要差异在于，本实施例的各第一电极122A包括多个第一电极垫P1以及多个第一连接部C1，其中各第一连接部C1将相邻两个第一电极垫P1沿第二方向D2串接。此外，各第二电极124A包括多个第二电极垫P2以及多个第二连接部C2，其中各第二连接部C2将相邻两个第二电极垫P2沿第一方向D1串接。

第一电极122A与第二电极124A相交于第一连接部C1以及第二连接部C2，且第一电极122A与第二电极124A通过绝缘层140而彼此电性绝缘。在本实施例中，第一电极122A与第二电极124A分别设置在绝缘层140的相对两侧。具体地，第一电极122A设置在基板110上。绝缘层140覆盖第一电极122A以及主动区A1中被第一电极122A所曝露出来的基板110，且提供第二电极124A一平坦的承载面。第二电极124A设置在绝缘层140上。然而，绝缘层140的型态，或者绝缘层140、第一电极122A以及第二电极124A之间的相对设置关系不限于图6B及图6C所示。以下以图7A至图8B说明绝缘层140、第一电极122A以及第二电极124A之间的其他种相对设置关系。

图7A及图7B分别是沿图6A中的剖线G-G’及剖线H-H’的第二种剖面示意图。请参照图7A及图7B，本实施例的绝缘层140A、第一电极122A以及第二电极124A之间的相对设置关系大致相同于图6B及图6C中的绝缘层140、第一电极122A以及第二电极124A之间的相对设置关系。主要差异在于，本实施例的第一电极垫P1与第二电极124A一起设置在基板110上。绝缘层140A覆盖第一电极垫P1、第二电极124A以及主动区A1中被第一电极垫P1与第二电极124A所曝露出来的基板110。此外，绝缘层140A具有多个开口W，各开口W曝露出对应的第一电极垫P1的部分区域。第二连接部C2设置在绝缘层140A上，且通过开口W而与对应的第一电极垫P1接触。

图8A及图8B分别是沿图6A中的剖线G-G’及剖线H-H’的第三种剖面示意图。请参照图8A及图8B，本实施例的绝缘层140B、第一电极122A以及第二电极124A之间的相对设置关系大致相同于图7A及图7B中的绝缘层140A、第一电极122A以及第二电极124A之间的相对设置关系。主要差异在于，本实施例的绝缘层140B是设置在第一电极122A与第二电极124A的相交处X的多个岛状的绝缘图案。详细而言，第一电极垫P1与第二电极124A一起设置在基板110上。绝缘层140B覆盖位于相交处X的第一电极122A，例如覆盖第一连接部C1以及与第一连接部C1连接的第一电极垫P1的部分区域。第二连接部C2跨越绝缘层140B上，且将相邻的第一电极垫P1串接。

综上所述，本发明的上述实施例将用于三维触控的第三电极整合于接触式触控面板中，且对应设计触控面板的触控控制单元。因此，本发明的上述实施例的触控面板可兼具二维触控及三维触控的功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种触控面板，其特征在于，包括：

一基板，具有一主动区以及一周边区；

一电极阵列，位于该主动区且包括多个第一电极以及多个第二电极，其中该些第二电极与该些第一电极彼此电性绝缘且彼此相交；以及

多个第三电极，分别位于该周边区的不同侧，且电性绝缘于该电极阵列。

2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该触控面板具有一接触模式以及一非接触模式，在该接触模式下，该些第一电极以及该些第二电极的其中一个作为接触驱动电极，且该些第一电极以及该些第二电极的其中另一个作为接触式读出电极，在该非接触模式下，该电极阵列作为非接触驱动电极，且该些第三电极作为非接触式读出电极。

3.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该电极阵列以及该些第三电极设置在该基板的同一侧上。

4.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该电极阵列与该些第三电极分别设置在该基板的相对两侧上。

5.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，还包括一第四电极，至少位于该主动区，该第四电极电性绝缘于该电极阵列以及该些第三电极，且该第四电极与该电极阵列分别设置在该基板的相对两侧上，其中该触控面板具有一接触模式以及一非接触模式，在该接触模式下，该些第一电极以及该些第二电极的其中一个作为接触驱动电极，且该些第一电极以及该些第二电极的其中另一个作为接触式读出电极，在该非接触模式下，该第四电极作为非接触驱动电极，且该些第三电极作为非接触式读出电极。

6.根据权利要求5所述的触控面板，其特征在于，该第四电极设置在该基板上与该电极阵列以及该些第三电极相对的一侧。

7.根据权利要求5所述的触控面板，其特征在于，该第四电极为网格状电极，且该第四电极在该基板上的正投影重叠于该些第一电极、该些第二电极以及该些第三电极在该基板上的正投影。

8.根据权利要求1所述的触控面板，还包括一绝缘层，其中该些第一电极与该些第二电极通过该绝缘层而彼此电性绝缘。

9.根据权利要求8所述的触控面板，其特征在于，该绝缘层包括设置在该些第一电极与该些第二电极的相交处的多个岛状的绝缘图案，或者该绝缘层是位于该些第一电极与该些第二电极之间的连续状的绝缘薄膜。

10.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，各该第一电极以及各该第二电极分别为条状电极。

11.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，各该第一电极包括多个第一电极垫以及多个第一连接部，各该第一连接部将相邻两个第一电极垫串接，各该第二电极包括多个第二电极垫以及多个第二连接部，各该第二连接部将相邻两个第二电极垫串接。

12.一种用于如权利要求2所述的触控面板的触控控制单元，其特征在于，包括：

一驱动控制单元，包括：

一接触驱动单元，用以提供一接触驱动信号至各该接触驱动电极；

一非接触驱动单元，用以提供一非接触驱动信号至该非接触驱动电极；以及

一选择器，耦接于该接触驱动单元以及该非接触驱动单元，该驱动控制单元依据该选择器的选择而输出该接触驱动信号或该非接触驱动信号；以及

一信号处理单元，用以接收来自该些接触式读出电极以及该些非接触式读出电极的信号，以判别一目标物的触控信息。

13.一种用于如权利要求5所述的触控面板的触控控制单元，其特征在于，包括：

一驱动控制单元，包括：

一接触驱动单元，用以提供一接触驱动信号至各该接触驱动电极；以及

一非接触驱动单元，用以提供一非接触驱动信号至各该非接触驱动电极；以及

一信号处理单元，用以接收来自该些接触式读出电极以及该些非接触式读出电极的信号，以判别一目标物的触控信息。