TW202115538A - 觸控結構、觸控裝置及觸控結構的驅動方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種觸控結構包括複數自電容式的觸控電極、複數輔助電極以及驅動電路。所述驅動電極用於驅動所述觸控電極並根據所述觸控電極的自電容的變化以確定觸控位置。所述驅動電路還被配置為用與所述觸控電極相同的驅動訊號來驅動所述輔助電極。本發明還提供一種觸控裝置以及一種觸控結構的驅動方法。

Description

觸控結構、觸控裝置及觸控結構的驅動方法
本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種觸控結構、應用該觸控結構的觸控裝置及該觸控結構的驅動方法。
自容式觸控裝置中，當導電物體（如手指）接近觸控電極時，觸控電極的自電容為手指對地的電容及觸控電極對地的電容並聯的結果。
然，觸控電極對地的電容常常因環境的影響而非一固定值，例如觸控裝置因人手握的方式不同、行徑的環境不同、附近電路訊號的電磁輻射的干擾等都會使觸控電極對地的電容的值不斷變化，形成驅動電路（觸控晶片）接收的訊號的雜訊之一，影響手指對地的電容的值偵測的精確度，同時因為較大的雜訊而必須將判斷觸控訊號的閾值提高而造成靈敏度變差。
本發明一方面提供一種觸控結構，其包括： 絕緣層，包括相對的第一表面及第二表面； 觸控電極層，位於所述第一表面，所述觸控電極層包括間隔且絕緣設置的複數自電容式的觸控電極； 輔助電極層，位於所述第二表面，所述輔助電極層包括間隔且絕緣設置的複數輔助電極；以及 驅動電路，用於驅動所述觸控電極，檢測所述觸控電極的自電容的變化，並根據所述自電容的變化以確定觸控位置； 其中，所述驅動電路還被配置為用與所述觸控電極相同的驅動訊號來驅動所述輔助電極。
在觸控結構中，藉由設置與單層自電容式的觸控電極絕緣間隔設置的輔助電極，並藉由用與觸控電極相同的驅動訊號來驅動輔助電極，使得驅動電路讀取的觸控電極的自電容不包括觸控電極與地之間的電容，進而可以減小環境對觸控電極的自電容的干擾，降低了雜訊，從而提高信噪比以及觸控的靈敏度。
本發明另一方面還提供一種觸控裝置，其包括上述的觸控結構，所述觸控結構用於供使用者觸摸以實現觸控感測操作。
由於該觸控裝置採用上述的觸控結構，其相應具有高的信噪比以及觸控的靈敏度。
本發明再一方面還提供上述觸控結構的驅動方法，其包括： 所述觸控電極及所述輔助電極同時被所述驅動電路施加相同的驅動訊號；以及 所述驅動電路藉由檢測所述觸控電極的自電容的變化以確定觸控位置。
該觸控結構的驅動方法，檢測的觸控電極的自電容不包括觸控電極與地之間的電容，進而可以減小環境對觸控電極的自電容的干擾，降低了雜訊，從而提高了信噪比以及觸控的靈敏度。
觸控結構：
第一實施例
如圖1所示，觸控結構10包括絕緣層120、觸控電極層110、多條第一引線15、多條第二引線17以及驅動電路140。絕緣層120具有第一表面120a。觸控電極層110及多條第一引線15位於絕緣層120的第一表面120a。觸控電極層110包括間隔且絕緣設置的複數自電容式的觸控電極11。複數觸控電極11呈矩陣排佈，沿第一方向X排佈成多行，沿第二方向Y排佈成多列，第一方向X與第二方向Y交叉。每個觸控電極11藉由一條第一引線15電性連接至驅動電路140。其中，與每列內的觸控電極11電性連接的第一引線15不等長。沿第一方向X上，第一引線15的長度逐漸減短。每一第一引線15電性連接一個觸控電極11後，先沿第一方向X延伸，然後再沿第二方向Y延伸至與驅動電路140連接。於其他實施例中，電性連接第一行的觸控電極11的第一引線15亦可以沿觸控結構10的周邊走線，而非是在相鄰的兩列觸控電極11之間走線。
如圖2所示，觸控結構10還包括輔助電極層130。絕緣層120具有與第一表面120a相對的第二表面120b。輔助電極層130及多條第二引線17位於第二表面120b。輔助電極層130包括間隔且絕緣設置的複數輔助電極13。複數輔助電極13呈矩陣排佈，沿第一方向X排佈成多行，沿第二方向Y排佈成多列。每個輔助電極13藉由一條第二引線17電性連接至驅動電路140。其中，與每列內的輔助電極13電性連接的第二引線17不等長。沿第一方向X上，第二引線17的長度逐漸減短。每一第二引線17電性連接一個輔助電極13後，先沿第一方向X延伸，然後再沿第二方向Y延伸至與驅動電路140連接。於其他實施例中，電性連接第一行的輔助電極13的第二引線17亦可以沿觸控結構10的周邊走線，而非是在相鄰的兩列輔助電極13之間走線。
如圖1及圖2所示，觸控電極11的數量、位置與輔助電極13的數量、位置為一一對應的。其中，輔助電極13與觸控電極11的形狀均為矩形。於其他實施例中，輔助電極13與觸控電極11的形狀亦可為菱形、鋸齒形狀或三角形等。
如圖3所示，每一個觸控電極11對應一個輔助電極13，且每一個觸控電極11在絕緣層120上的投影及與其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影完全重疊。於一實施例中，觸控電極層110及輔助電極層130的材料可為氧化銦錫、金屬網格、奈米銀、石墨烯、銅或鋁等金屬單質、或金屬合金等導電材料。
於一實施例中，絕緣層120為複合基材。複合基材可為聚碳酸酯（polycarbonate，PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymeric methyl methacrylate，PMMA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene glycol terephthalate，PET）或透明聚醯亞胺（Colorless Polymide，CPI）等。於另一實施例中，絕緣層120還可為空氣，以實現懸浮觸控。
於一實施例中，絕緣層120的厚度可為20um、50um、1mm、1.2mm、5mm、10mm、15mm等，輔助電極13及觸控電極11例如可為邊長為20mm、60mm等的正方形。
於一實施例中，觸控電極層110的外層還可以設置非導體的保護層，以保護觸控電極11避免觸控電極11氧化或被導電物體（如，手指）刮傷。同樣，輔助電極層130的外層還可以設置非導體的保護層，以保護輔助電極13避免輔助電極13氧化或被導電物體（如，手指）刮傷。
觸控結構10中，複數觸控電極11構成單層自容式觸控電極，驅動電路140用於驅動觸控電極11，檢測觸控電極11的自電容的變化，並根據該自電容的變化以確定觸控位置。例如，當對應觸控結構10的某一觸控電極11的位置有導電物體（例如手指）觸摸時，該區域的觸控電極11的自電容感應訊號出現差異，該電容感應訊號經驅動電路140處理、換算即可得到觸摸點的相對位置。
於一實施例中，驅動電路140還被配置為用與觸控電極11相同的驅動訊號來驅動輔助電極13，但不用於讀取輔助電極13的訊號。即，驅動電路140以相同的驅動訊號驅動觸控電極11以及與觸控電極11相對應的輔助電極13，然驅動電路140僅讀取觸控電極11的自電容的變化，而不會讀取輔助電極13的訊號。觸控位置的判斷僅與觸控電極11的訊號有關，而與輔助電極13的訊號無關。於一實施例中，驅動電路140可為觸控晶片。
如圖4所示，在觸控時間段，驅動電路140以相同的驅動訊號（例如，方形波）驅動觸控電極11及輔助電極13。當導電物體（例如，手指）接近觸控電極11時，觸控電極11的自電容C為手指對地的電容Cf及觸控電極11及輔助電極13之間的電容C1二者並聯的結果，即C=Cf+C1。輔助電極13的訊號為輔助電極13對地的電容C2。其中，輔助電極13對地的電容C2常常因環境的影響而非一固定值，例如應用觸控結構10的觸控裝置因人手握的方式不同、行徑的環境不同、附近電路訊號的電磁輻射的干擾等都會使輔助電極13對地的電容C2的值不斷變化，形成驅動電路140接收的訊號的雜訊之一，影響觸控電極11的自電容的值偵測的精確度，同時因為較大的雜訊而必須將判斷觸控訊號的閾值提高而造成靈敏度變差。
觸控結構10中，驅動電路140僅讀取觸控電極11的自電容C（即，Cf+C1），而不讀取輔助電極13的訊號C2，即輔助電極13的訊號C2不屬於觸控電極11的自電容C的一部分；而且，觸控結構10中，由於輔助電極13及觸控電極11接收到的驅動訊號為完全相同的，使得在任何時間，觸控電極11及與其對應的輔助電極13處於等電位狀態。即，在任何時間，觸控電極11及與其對應的輔助電極13之間的電壓差為零，觸控電極11及與其對應的輔助電極13之間的電容C1為零。故，驅動電路140偵測到的觸控電極11的自電容C=Cf+C1=Cf+0=Cf。即，觸控結構10中，驅動電路140讀取的觸控電極11的自電容C完全為手指對地的電容Cf，而不包括輔助電極13對地的電容C2這一雜訊的成分。故，觸控結構10之驅動電路140讀取的完全為手指對地的電容的變化，而不包括輔助電極13對地的電容這一雜訊，使得輔助電極13對地的電容不會影響自電容的檢測結果，觸控結構10具有更高的精確度。另，由於觸控結構10之驅動電路140讀取的訊號中雜訊變小了，可以將判斷觸控訊號的閾值降低，進而觸控結構10亦具有更高的靈敏度。
第二實施例
如圖5及圖6所示，觸控結構20與第一實施例的觸控結構10的區別在於：第一實施例中，每一個觸控電極11在絕緣層120上的投影及與其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影完全重疊；第二實施例中，每一個觸控電極11在絕緣層120上的投影及與其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影部分重疊，每一觸控電極11的面積小於其對應的輔助電極13的面積，每一觸控電極11在絕緣層120上的投影完全落入其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影範圍內。
第三實施例
如圖7及圖8所示，觸控結構30與第一實施例的觸控結構10的區別在於：第一實施例中，每一個觸控電極11在絕緣層120上的投影及與其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影完全重疊；第三實施例中，每一個觸控電極11在絕緣層120上的投影及與其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影部分重疊，每一觸控電極11的面積大於其對應的輔助電極13的面積，每一觸控電極11在絕緣層120上的投影完全覆蓋其對應的輔助電極13在絕緣層120上的投影。
本發明一實施例中，還提供觸控結構10（20、30）的驅動方法。該驅動方法包括在觸控時間段，驅動電路140以自電容的方式掃描複數觸控電極11，並藉由檢測觸控電極11的自電容的變化以確定觸控位置。其中，驅動電路140向一觸控電極11施加驅動訊號時，與該正在被驅動的觸控電極11相對應的輔助電極13同時被驅動電路140施加相同的驅動訊號，然驅動電路140不讀取輔助電極13的訊號。該驅動方法中，驅動電路140讀取的完全為導電物體（如，手指）對地的電容的變化，而不包括輔助電極13對地的電容這一雜訊，使得輔助電極13對地的電容不會影響自電容的檢測結果，使得讀取的觸控結構10（20、30）的訊號具有更高的精確度。另，由於觸控結構10（20、30）之驅動電路140讀取的訊號中雜訊變小了，可以將判斷觸控訊號的閾值降低，進而使得讀取的觸控結構10（20、30）的訊號具有更高的靈敏度。
觸控裝置：
第一實施例
如圖9所示，觸控裝置100包括蓋板40、顯示面板50以及設置於蓋板40與顯示面板50之間的觸控結構10（20、30）。觸控電極層110位於蓋板40靠近顯示面板50的表面，輔助電極層130相交於觸控電極層110更靠近顯示面板50。即，蓋板40及觸控結構10（20、30）可以組合構成一體式觸控面板（One Glass Sloution，OGS）。
顯示面板50用於顯示圖像。觸控結構10（20、30）用於供使用者觸摸以實現觸控感測操作。當蓋板40上對應觸控結構10（20、30）的位置有導電物體（例如手指）觸摸時，該區域的自電容感應訊號出現差異，該電容感應訊號經處理，換算即可得到觸摸點的相對位置。於一實施例中，顯示面板50可為液晶顯示面板、微型發光二極體（Light Emitting Diode，LED）顯示面板或有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）顯示面板等。觸控裝置100可為手機、平板電腦、筆記型電腦、導航儀等。
第二實施例
如圖10所示，觸控裝置200包括蓋板40、位於蓋板40一側的顯示面板50。觸控結構10（20、30）內嵌於顯示面板50中。即，觸控裝置200採用In Cell觸控技術。顯示面板50用於顯示圖像。觸控結構10（20、30）用於供使用者觸摸以實現觸控感測操作。當蓋板40上對應觸控結構10（20、30）的位置有導電物體（例如手指）觸摸時，該區域的自電容感應訊號出現差異，該電容感應訊號經處理，換算即可得到觸摸點的相對位置。
顯示面板50可為液晶顯示面板、微型發光二極體顯示面板或有機發光二極體顯示面板等。例如，當顯示面板50為液晶顯示面板時，顯示面板50可包括陣列基板（圖未示）及彩色濾光片基板（圖未示），觸控結構10（20、30）可內嵌於陣列基板中。觸控裝置200可為手機、平板電腦、筆記型電腦、導航儀等。
第三實施例
觸控結構10（20、30）不限於用於具有顯示功能的觸控裝置中。例如，其可以用於觸控旋鈕等，以提高觸控旋鈕的靈敏度。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神及範圍。
10、20、30:觸控結構觸控結構 110:觸控電極層觸控電極層 11:觸控電極觸控電極 120:絕緣層絕緣層 120a:第一表面第一表面 120b:第二表面第二表面 130:輔助電極層輔助電極層 13:輔助電極輔助電極 140:驅動電路驅動電路 15:第一引線第一引線 17:第二引線第二引線 X:第一方向第一方向 Y:第二方向第二方向 40:蓋板蓋板 50:顯示面板顯示面板 100、200:觸控裝置觸控裝置
圖1為本發明第一實施例的觸控結構的俯視圖。
圖2為圖1所示的觸控結構的仰視圖。
圖3為圖1沿剖面線III-III剖開的剖視圖。
圖4為圖1所示的觸控結構的驅動原理圖。
圖5為本發明第二實施例的觸控結構的平面示意圖。
圖6為圖5沿剖面線VI-VI剖開的示意圖。
圖7為本發明第三實施例的觸控結構的平面示意圖。
圖8為圖7沿剖面線VIII-VIII剖開的示意圖。
圖9為本發明第一實施例的觸控裝置的剖面示意圖。
圖10為本發明第二實施例的觸控裝置的剖面示意圖。
110:觸控電極層
11:觸控電極
120:絕緣層
120a:第一表面
120b:第二表面
130:輔助電極層
13:輔助電極

Claims (10)

  1. 一種觸控結構，其改良在於，包括： 絕緣層，包括相對的第一表面及第二表面； 觸控電極層，位於所述第一表面，所述觸控電極層包括間隔且絕緣設置的複數自電容式的觸控電極； 輔助電極層，位於所述第二表面，所述輔助電極層包括間隔且絕緣設置的複數輔助電極；以及 驅動電路，用於驅動所述觸控電極，檢測所述觸控電極的自電容的變化，並根據所述自電容的變化以確定觸控位置； 其中，所述驅動電路還被配置為用與所述觸控電極相同的驅動訊號來驅動所述輔助電極。
  2. 如請求項1所述的觸控結構，其中，每一個所述觸控電極對應一個所述輔助電極。
  3. 如請求項2所述的觸控結構，其中，每一個所述觸控電極在所述絕緣層上的投影及與其對應的所述輔助電極在所述絕緣層上的投影至少部分重疊。
  4. 如請求項3所述的觸控結構，其中，所述輔助電極的形狀與所述觸控電極的形狀相同。
  5. 如請求項1所述的觸控結構，其中，所述絕緣層為複合基材或空氣。
  6. 如請求項1所述的觸控結構，其中，所述觸控電極層及所述輔助電極層的材料為銦錫氧化物、金屬網格、奈米銀線、石墨烯、碳奈米管、銅或鋁。
  7. 一種觸控裝置，其中，包括如請求項1至6中任意一項所述的觸控結構，所述觸控結構用於供使用者觸摸以實現觸控感測操作。
  8. 如請求項7所述的觸控裝置，其中，還包括用於顯示圖像的顯示面板。
  9. 如請求項8所述的觸控裝置，其中，所述觸控結構內嵌於所述顯示面板中。
  10. 一種如請求項1至6中任意一項所述的觸控結構的驅動方法，其包括： 所述觸控電極及所述輔助電極同時被所述驅動電路施加相同的驅動訊號；以及 所述驅動電路藉由檢測所述觸控電極的自電容的變化以確定觸控位置。
TW108136886A 2019-10-10 2019-10-14 觸控結構、觸控裝置及觸控結構的驅動方法 TW202115538A (zh)

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