TWI421748B

TWI421748B - 觸控面板

Info

Publication number: TWI421748B
Application number: TW099147047A
Authority: TW
Inventors: Hung Wen Chou; Min Feng Chiang; jian shen Yu; Po Yuan Liu
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2014-01-01
Also published as: CN102200871A; US20120169630A1; TW201227448A; CN102200871B; US8669954B2

Description

觸控面板

本發明是有關於一種操控裝置，且特別是有關於一種觸控面板。

隨著電子科技的發展與進步，各式各樣的人機介面已廣泛地應用於電子裝置中。其中，觸控面板使用上更較其他人機介面人性化，且具有直觀、節省體積等優點，所以觸控面板的應用已愈來愈普及。目前市面上常見的觸控面板有電阻式、電容式、表面音波式以及紅外線式等。電容式觸控面板除了具有防水、防靜電、抗強光、抗刮、抗反射、抗指紋等優點外，更可實現多點觸控感應，所以具有強大的競爭力。此外，電容式觸控面板更可分為表面電容式與投射電容式兩種，又投射電容式觸控面板更較表面電容式觸控面板具有耐用性高、漂移現象較表面電容式觸控面板小等優點，被視為是未來電容式觸控面板的主流技術。

圖1是習知一種觸控面板的示意圖，圖2為使用者手指觸摸圖1之觸控面板的示意圖，圖3為圖1之觸控面板內部的感測模組之示意圖，其中為了清楚顯示感測電極之間的關係，在此省略部分感應電極。請參照圖1、圖2與圖3，習知觸控面板100包含表面面板110、多個感測電極120、多條掃描線S1、多條資料傳輸線DL1以及控制器210。感測電極120位於表面面板110之底面112，且感測電極120包含多個感應電極120s及多個驅動電極120d。控制器210送出掃描訊號並藉由掃描線S1將掃描訊號傳遞至驅動電極120d，資料傳輸線DL1則負責將感應電極120s上的感測訊號傳回控制器210做運算。當人體進行觸控動作時，手指與感應電極120s之間的電容值增加。因此，根據感應電極120s的靜電容值變化，便可知道觸碰的位置。

然而，由於觸控面板100是由驅動端串聯感應端之感應電極120s，所以末端訊號輸出容易因負載效應造成訊號嚴重衰減。因此，現行設計的感應電極120s無法做到太小，以避免感應電極120s的靜電容值變化太小，導致觸控訊號強度不足而無法判別觸控動作。

本發明提供一種觸控面板，以提高感測解析度。

為達上述目的，本發明提出一種觸控面板，其包括基板、多條掃描線、多條資料輸出線、訊號處理單元以及多個觸碰感測單元。掃描線與資料輸出線配置於基板上，且這些掃描線與資料輸出線於基板上劃分出多個感測區。觸碰感測單元則配置於這些感測區中相對應的一個內，且每一觸碰感測單元電性耦接至相對應的一條掃描線以及相對應的一條資料輸出線，藉此，每一觸碰感測單元藉由相對應的掃描線控制是否進行觸碰感測。觸碰感測單元中有至少一者包括感應電極、第一導線段、參考電容、第二導線段、輸出電路以及重置電路。感應電極配置於基板上，且此感應電極具有缺口。第一導線段、參考電容、第二導線段、輸出電路與重置電路亦配置於基板上，且皆位於缺口內。第一導線段從參考電容的一端連接至感應電極，並從第一導線段中取一點為參考點。第二導線段從參考電容的另一端連接至相對應的掃描線。另外，輸出電路與重置電路電性耦接至參考點。輸出電路用以輸出觸碰訊號至相對應的資料輸出線，而重置電路在觸碰感測單元不進行觸碰感測時，可將參考點重置至預設電位。除此之外，訊號處理單元電性耦接至資料輸出線以取得資料輸出線上的電位並將所得的結果進行對應處理。

在本發明之一實施例中，上述之輸出電路在相對應的掃描線控制觸碰感測單元進行觸碰感測時，輸出電路根據參考點之電位以決定是否將相對應的掃描線上的電位傳輸至相對應的資料輸出線。

在本發明之一實施例中，上述之輸出電路包括第一電晶體與第二電晶體，第一電晶體與第二電晶體皆具有閘極、第一汲/源極與第二汲/源極。第一電晶體的閘極電性耦接至參考點，且第一電晶體的第一汲/源極電性耦接至相對應的掃描線。另外，第二電晶體的閘極電性耦接至相對應的掃描線，此第二電晶體的第一汲/源極電性耦接至相對應的資料輸出線，且第二電晶體的第二汲/源極電性耦接至第一電晶體的第二汲/源極。

在本發明之一實施例中，上述之重置電路包括單向導通元件。此單向導通元件具有第一端與第二端，且此單向導通元件允許電流從第一端流向第二端。又此單向導通元件的第一端電性耦接至參考點，第二端電性耦接至相對應的掃描線。

在本發明之一實施例中，上述之單向導通元件為採用二極體連接形式的電晶體。

在本發明之觸控面板中，由於輸出電路可根據參考點之電位決定輸出之訊號大小，因此可縮小感應電極面積，提高感測解析度。此外，由於感應電極面積縮小，可以改善無法以觸控筆作為觸控元件的缺點。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖4是本發明一實施例之一種觸控面板示意圖，圖5是圖4中單一感測區的局部放大示意圖，而圖6是圖4中單一感測區的等效電路圖。請參照圖4至圖6，本實施例之觸控面板300包括基板310、多條掃描線320、多個觸碰感測單元330、多條資料輸出線340以及訊號處理單元350。掃描線320、觸碰感測單元330與資料輸出線340配置於基板310上。這些掃描線320與資料輸出線340於基板310上劃分出多個感測區316，每一觸碰感測單元330配置於這些感測區316中相對應的一個內，且每一觸碰感測單元330電性耦接至相對應的一條掃描線320以及相對應的一條資料輸出線340。除此之外，訊號處理單元350電性耦接至資料輸出線340以取得資料輸出線340上的電位並將所得的結果做對應處理。

上述之觸碰感測單元330中有至少一者包括感應電極332、第一導線段L1、參考電容334、第二導線段L2、輸出電路336以及重置電路338。參考電容334的一端P1藉由第一導線段L1連接至感應電極332，並從第一導線段L1中取一點為參考點R1。又，第二導線段L2從參考電容334的另一端P2連接至相對應的掃描線320。具體而言，參考電容334包括彼此重疊的金屬層335a與金屬層335b，且金屬層335a與金屬層335b之間隔有絕緣層(圖未示)。金屬層335a的一端P1藉由第一導線段L1連接至感應電極332，而金屬層335b的一端P2藉由第二導線段L2連接至相對應的掃描線320。此外，每一感應電極332具有缺口332a，且第一導線段L1、參考電容334、第二導線段L2、輸出電路336與重置電路338皆位於缺口332a內，亦即，感應電極332與第一導線段L1、參考電容334、第二導線段L2、輸出電路336及重置電路338等元件垂直投影於基板310上時不會重疊。

每一觸碰感測單元330藉由相對應的掃描線320控制是否進行觸碰感測。在相對應的掃描線320控制觸碰感測單元330進行觸碰感測時，輸出電路336根據參考點R1之電位決定是否將相對應的掃描線320上的電位傳輸至相對應的資料輸出線340。而在觸碰感測單元330不進行觸碰感測時，重置電路338將參考點R1重置至預設電位。

在本實施例中，感應電極332例如為透明電極，其材質可為銦錫氧化物，但不以此為限。本實施例之感應電極332的形狀例如是矩形，感應電極332上的缺口332a亦可為矩形，且缺口332a可設置於感應電極332的角落。但在其他實施例中，感應電極332的形狀、缺口332a的形狀或缺口332a設置於感應電極332的位置亦可視設計需求而變更。此外，上述之輸出電路336例如包括第一電晶體336a與第二電晶體336b，第一電晶體336a與第二電晶體336b皆具有閘極G1、G2、第一汲/源極D11、D21與第二汲/源極D12、D22。第一電晶體336a的閘極G1電性耦接至參考點R1，且此第一電晶體336a的第一汲/源極D11藉由第二導線段L2電性耦接至相對應的掃描線320。參考點R1的電位可改變第一電晶體336a的開關狀態。另外，第二電晶體336b的閘極G2電性耦接至相對應的掃描線320，此第二電晶體336b的第一汲/源極D21電性耦接至相對應的資料輸出線340，且第二電晶體336b的第二汲/源極D22電性耦接至第一電晶體336a的第二汲/源極D12。

此外，在本實施例中，重置電路338例如是單向導通元件，下文將以標號338表示單向導通元件。此單向導通元件338具有第一端與第二端，且此單向導通元件338允許電流從第一端流向第二端。又單向導通元件338的第一端電性耦接至參考點R1，第二端電性耦接至相對應的掃描線320，且此單向導通元件338可為二極體或如圖6所示般採用二極體連接形式的電晶體。掃描線320為控制訊號輸入端，其用以控制第一電晶體336a、第二電晶體336b以及單向導通元件338。

在本實施例中，第二導線段L2、參考電容334的金屬層335b與掃描線320例如是屬於第一金屬層。單向導通元件338、第一電晶體336a與第二電晶體336b的閘極G3、G1、G2及其導線段LG3、LG1、LG2也是屬於第一金屬層。此外，第一導線段L1、參考電容334的金屬層335a與資料輸出線340例如是屬於第二金屬層。而且，單向導通元件338、第一電晶體336a與第二電晶體336b的第一汲/源極D31、D11、D21與第二汲/源極D32、D12、D22及其導線段LD3、LD1、LD2、LD也是屬於第二金屬層。

承上述，由於第一金屬層與第二金屬層之間以及第二金屬層與感應電極332之間設有絕緣層(圖未示)，故藉由透明電極371與多個導通孔O1，使第一電晶體336a與單向導通元件338的閘極G1、G3電性耦接至第一導線段L1上的參考點R1，進一步使參考電容334之一端P1與第一電晶體336a及單向導通元件338的閘極G1、G3電性耦接。同理，藉由透明電極372與多個通孔O2使導線段LD與掃描線320相連之第二導線段L2電性連接，進一步使單向導通元件338的第二汲/源極D32、第一電晶體336a的第一汲/源極D11、以及參考電容334之另一端P2電性耦接至掃描線320。

除此之外，透明電極371、372例如是與感應電極332同時形成。而且，第一導線段L1靠近感應電極332的一端設有金屬層333，且金屬層333例如也是屬於第二金屬層。感應電極332經由通孔O3而與金屬層333電性連接，進而使感應電極332電性耦接至參考點R1。如此，感應電極332可視為一端連接至參考點R1的調變電容332’，且調變電容332’的電容值會隨使用者的手指或觸控筆是否觸碰感應電極332而變化。

掃描線320送出掃描訊號以進行觸碰感測。觸碰感測單元330尚未接受到觸控動作時，參考點R1的電位為高電位，此時第一電晶體336a為開啟狀態。第一電晶體336a的第一汲/源極D11將相對應的掃描線320上的電位傳輸至第一電晶體336a的第二汲/源極D12，促使第一電晶體336a的第二汲/源極D12的電位提升。此外，透過第二電晶體336b的開啟，將第二電晶體336b的第二汲/源極D22的電位傳輸至第二電晶體336b的第一汲/源極D21，以對第二電晶體336b的第一汲/源極D21與資料輸出線340連接的輸出端做電位拉升動作，輸出一個高電位至資料輸出線340。

若觸碰感測單元330受到物體觸控時，感應電極332與物體間的電容效應會造成參考點R1的電位下降，導致第一電晶體336a關閉。因此，第一電晶體336a的第二汲/源極D12的電位無法獲得提升，進而導致第二電晶體336b的第一汲/源D21與第二汲/源極D22持續處於低電位而最終輸出低電位至資料輸出線340。

訊號處理單元350用以取得資料輸出線340上的電位，並將所得的結果進行對應處理後輸出至控制器(圖未示)。此外，掃描線320送出掃描訊號控制觸碰感測單元330不進行觸碰感測時，重置電路338將參考點R1重置至預設電位。

在本實施例之觸控面板300中，由於可藉由參考點R1的電位決定是否將相對應的掃描線320上的電位傳輸至相對應的資料輸出線340，所以此輸出電路336運作上類似類比轉數位電路。亦即，使用者觸碰感應電極332時，參考點R1的電位下降，造成輸出電路336中的第一電晶體336a關閉，而輸出電路336輸出低電位。反之，感應電極332未感測到觸控動作時，參考點R1的電位為高電位，輸出電路336中的第一電晶體336a開啟，輸出電路336輸出高電位於資料輸出線340。經由訊號處理單元350取得資料輸出線340上的電位，且進行對應處理並將處理後的結果輸出至控制器以進行運算，判斷感測位置。

綜上所述，由於本發明之觸控面板在感應電極之缺口內設置輸出電路，藉此輸出電路放大輸出訊號之差異，因此即使縮小感應電極，亦可達到觸碰感測目的。再者，感應電極縮小，觸控面板的感測解析度提高。此外，感應電極面積縮小，即使觸碰感應電極所造成的電容變化量微小，亦可藉由輸出電路放大輸出訊號差異，改善無法以觸控筆作為觸控元件的缺點。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300‧‧‧觸控面板

110‧‧‧表面面板

112‧‧‧底面

120‧‧‧感測電極

120d‧‧‧驅動電極

120s‧‧‧感應電極

210‧‧‧控制器

310‧‧‧基板

320‧‧‧掃描線

330‧‧‧觸碰感測單元

316‧‧‧感測區

332‧‧‧感應電極

332’‧‧‧調變電容

332a‧‧‧缺口

333、335a、335b‧‧‧金屬層

334‧‧‧參考電容

336‧‧‧輸出電路

336a‧‧‧第一電晶體

336b‧‧‧第二電晶體

338．．．重置電路(單向導通元件)

340．．．資料輸出線

350．．．訊號處理單元

371、372．．．透明電極

D11、D21、D31．．．第一汲/源極

D12、D22、D32．．．第二汲/源極

DL1．．．資料傳輸線

G1、G2、G3．．．閘極

L1．．．第一導線段

L2．．．第二導線段

LG1、LG2、LG3、LD、LD1、LD2、LD3．．．導線段

O1、O2、O3．．．通孔

P1、P2．．．參考電容的一端

R1．．．參考點

S1．．．掃描線

圖1是習知一種觸控面板的示意圖。

圖2為使用者手指觸模圖1之觸控面板的示意圖。

圖3為圖1之觸控面板內部的感測模組之示意圖。

圖4是本發明一實施例之一種觸控面板的示意圖。

圖5是圖4中單一感測區的局部放大示意圖。

圖6是圖4中單一感測區的等效電路圖。

300．．．觸控面板

310．．．基板

320．．．掃描線

316．．．感測區

330．．．觸碰感測單元

332．．．感應電極

332a．．．缺口

334．．．參考電容

336．．．輸出電路

338．．．重置電路(單向導通元件)

340．．．資料輸出線

350．．．訊號處理單元

L1．．．第一導線段

L2．．．第二導線段

Claims

一種觸控面板，包括：一基板；多條掃描線，配置於該基板上；多條資料輸出線，配置於該基板上，且該些掃描線與該些資料輸出線於該基板上劃分出多個感測區；一訊號處理單元，電性耦接至該些資料輸出線以取得該些資料輸出線上的電位，並進行對應處理且將處理後的結果輸出；以及多個觸碰感測單元，每一該些觸碰感測單元配置於該些感測區中相對應的一個內，每一該些觸碰感測單元電性耦接至該些掃描線中相對應的一條以及該些資料輸出線中相對應的一條，藉此，每一該些觸碰感測單元藉由該相對應的掃描線控制是否進行觸碰感測，該些觸碰感測單元中有至少一者包括：一感應電極，配置於該基板上，且該感應電極具有一缺口；一參考電容，配置於該基板上，且位於該缺口內；一第一導線段，從該參考電容的一端連接至該感應電極，並從該第一導線段中取一點為參考點；一第二導線段，從該參考電容的另一端連接至該相對應的掃描線；一輸出電路，配置於該基板上，且位於該缺口內，電性耦接至該參考點，用以輸出觸碰訊號至該相對應的資料輸出線；以及一重置電路，配置於該基板上，且位於該缺口內，該重置電路電性耦接至該參考點以在該觸碰感測單元不進行觸碰感測時將該參考點重置至一預設電位。
如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該輸出電路在該相對應的掃描線控制該觸碰感測單元進行觸碰感測時，根據該參考點之電位以決定是否將該相對應的掃描線上的電位傳輸至該相對應的資料輸出線。
如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該輸出電路包括：一第一電晶體，具有閘極、第一汲/源極與第二汲/源極，該第一電晶體的閘極電性耦接至該參考點，該第一電晶體的第一汲/源極電性耦接至該相對應的掃描線；以及一第二電晶體，具有閘極、第一汲/源極與第二汲/源極，該第二電晶體的閘極電性耦接至該相對應的掃描線，該第二電晶體的第一汲/源極電性耦接至該相對應的資料輸出線，該第二電晶體的第二汲/源極電性耦接至該第一電晶體的第二汲/源極。
如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該重置電路包括：一單向導通元件，具有第一端與第二端，該單向導通元件允許電流從第一端流向第二端，且該單向導通元件的第一端電性耦接至該參考點，第二端電性耦接至該相對應的掃描線。
如申請專利範圍第4項所述之觸控面板，其中該單向導通元件為採用二極體連接形式的電晶體。