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TW201342442A - 觸控面板 - Google Patents

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TW201342442A
TW201342442A TW101112650A TW101112650A TW201342442A TW 201342442 A TW201342442 A TW 201342442A TW 101112650 A TW101112650 A TW 101112650A TW 101112650 A TW101112650 A TW 101112650A TW 201342442 A TW201342442 A TW 201342442A
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TW
Taiwan
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sensing
touch panel
connecting portion
sensing electrode
pads
Prior art date
Application number
TW101112650A
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English (en)
Inventor
Sheng-Fan Yang
Jui-Ni Lee
Yaw-Guang Chang
Shen-Feng Tai
Original Assignee
Himax Tech Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Himax Tech Ltd filed Critical Himax Tech Ltd
Priority to TW101112650A priority Critical patent/TW201342442A/zh
Priority to CN2012104508589A priority patent/CN103365508A/zh
Priority to US13/745,344 priority patent/US20130265247A1/en
Publication of TW201342442A publication Critical patent/TW201342442A/zh

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Abstract

一種觸控面板，其包括一基板以及配置於基板上之一感測陣列，其中感測陣列包括多個感測單元。各感測單元包括交錯排列且電性絕緣之一第一感測電極以及一第二感測電極。第一感測電極包括兩個平行配置的第一感測墊以及一第一連接部。第一感測墊及第一連接部的形狀為矩形，其中第一連接部之兩短邊分別電性連接第一感測墊之長邊的中間部。第二感測電極包括兩個平行配置的第二感測墊以及一第二連接部。第二感測墊及第二連接部的形狀為矩形，其中第二連接部之兩短邊分別電性連接第二感測墊之長邊的中間部。第二連接部與第一連接部彼此相交。

Description

觸控面板
本發明是有關於一種觸控面板，且特別是關於一種電容式觸控面板。
隨著資訊技術、無線行動通訊和資訊家電的快速發展與應用，為了達到攜帶便利、體積輕巧化以及操作人性化的目的，許多資訊產品已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸碰面板(Touch Panel)作為輸入裝置。
目前，觸控面板大致可區分為電阻式、電容式、光學式、聲波式及電磁式等觸控面板，其中以電阻式觸控面板與電容式觸控面板為最常見的產品。
以電容式觸控面板為例，電容式觸控面板具有多個感測電極、多條訊號線以及一控制器。在使用者未觸碰觸控面板下，感測電極間具有一電容初始值。而當使用者觸碰觸控面板時，被碰觸的感測電極會產生一交互電容，因而改變原本的電容初始值。此時，控制器藉由判別改變的電容值位置去判定使用者觸碰的位置。其中，交互電容與電容初始值之變異程度即為觸控靈敏度。
觸控面板除了要能夠正確判定使用者觸碰位置外，更須具備足以流暢地使用觸控面板的觸控靈敏度。習知的電容式觸控面板由於電容初始值較大，導致觸控靈敏度無法達到使用者的需求。隨著觸控面板的需求量漸增以及使用者對於使用流暢度的渴求，如何提升觸控靈敏度實為未來的趨勢。
本發明提供一種觸控面板，其具有高觸控靈敏度。
本發明提供一種觸控面板，其包括一基板以及一感測陣列。感測陣列配置於基板上，其中感測陣列包括多個感測單元，且各感測單元包括一第一感測電極以及一第二感測電極。第一感測電極包括兩個平行配置的第一感測墊以及一第一連接部，且第一感測墊及第一連接部的形狀為矩形，其中第一連接部之兩短邊分別電性連接第一感測墊之長邊的中間部。第二感測電極與第一感測電極交錯排列，且第二感測電極與第一感測電極彼此電性絕緣，其中第二感測電極包括兩個平行配置的第二感測墊以及一第二連接部，且第二感測墊及第二連接部的形狀為矩形，其中第二連接部之兩短邊分別電性連接第二感測墊之長邊的中間部，且第二連接部與第一連接部彼此相交。
在本發明之一實施例中，前述之感測單元之第一感測墊與第一連接部位於一第一平面上，而第二感測墊與第二連接部位於一第二平面上，且第一平面異於第二平面。
在本發明之一實施例中，前述之感測單元之第一感測墊與第一連接部垂直配置，而第二感測墊與第二連接部垂直配置。
在本發明之一實施例中，前述之第一連接部與第二連接部彼此垂直相交，而第一感測墊與第二感測墊彼此不重疊。
在本發明之一實施例中，前述之第一感測墊與第二感測墊之間存在多個第一間隙，而第一感測墊與第二連接部之間存在多個第二間隙。
在本發明之一實施例中，前述之第一間隙的寬度為0.3mm。
在本發明之一實施例中，前述之第一感測墊的長度為3.7mm。
在本發明之一實施例中，前述之第二感測墊的寬度為0.5mm。
在本發明之一實施例中，前述之第二連接部的寬度為1mm。
在本發明之一實施例中，前述之觸控面板，更包括多條訊號線以及一控制器，第一感測電極與第二感測電極分別由訊號線電性連接至控制器。
在本發明之一實施例中，前述之第二連接部具有一孔洞，且第二連接部與第一連接部彼此相交於孔洞。
基於上述，本發明之實施例的觸控面板可利用縮減第二感測電極與第一感測電極彼此重疊之面積，降低電容初始值，使觸控靈敏度得以提升。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為觸控面板之感測陣列的範例示意圖。請參照圖1，直立式(Bar type)觸控面板的感測陣列120包括多個感測單元，而這些感測單元各自包括第一感測電極132以及第二感測電極134。第一感測電極132以及第二感測電極134交錯排列且彼此絕緣。具體而言，第一感測電極132以及第二感測電極134的材質為可以是任何導電材質，例如銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)等透光導電材質，或金屬等不透光導電材質。第一感測電極132以及第二感測電極134之間具有一介電層，以使第一感測電極132與第二感測電極134彼此電性絕緣。
在此實施例中，第一感測電極132的寬度L132可以是4.5公厘(mm)，而第二感測電極134的寬度W134可以是1mm。第一感測電極132與第二感測電極134重疊處具有一重疊面積AB。具體而言，此處重疊面積AB=L132*W134=4.5mm2。第一感測電極132與第二感測電極134在重疊面積AB處形成一平行板電容。依據平行板電容公式：電容C=ε*A/d，其中ε為兩平行板(此處即為第一感測電極132與第二感測電極134)間之介電層的介電常數，A為第一感測電極132與第二感測電極134的重疊面積AB，而d為第一感測電極132與第二感測電極134的間隔距離。在使用者未觸碰觸控面板時，此平行板電容具有第一電容初始值。重疊面積AB越大者，感測單元具有較大之第一電容初始值。
圖2為本發明一實施例之觸控面板的上視示意圖。請參照圖2，本實施例之觸控面板200包括一基板210以及配置於基板210上之十字架型(Crucifix type)感測陣列220，其中感測陣列220包括多個具有陣列排列之感測單元230，以達成面的感測。具體而言，各感測單元230包括一第一感測電極232以及一第二感測電極234，其中第二感測電極234與第一感測電極232交錯排列，且第二感測電極234與第一感測電極232彼此電性絕緣。
此處，為清楚說明，並避免標示線重疊，圖1中對稱的構件僅標示一半邊，另一半邊的相同構件不再標示。第一感測電極232包括兩個平行配置的第一感測墊232a以及一第一連接部232b。此外，第一感測墊232a及第一連接部232b的形狀為矩形。如圖1所示，第一連接部232b之兩短邊S1分別電性連接第一感測墊232a之長邊L1的中間部M1。在本實施例中，第一連接部232b與第一感測墊232a例如是垂直配置，但本發明不以此為限。
第二感測電極234包括兩個平行配置的第二感測墊234a以及一第二連接部234b。此外，第二感測墊234a及第二連接部234b的形狀為矩形。如圖1所示，第二連接部234b之兩短邊S2分別電性連接第二感測墊234a之長邊L2的中間部M2。在本實施例中，第二連接部234b與第二感測墊234a例如是垂直配置，但本發明不以此為限，第二連接部234b與第二感測墊234a之間的夾角端視產品需求而定。
具體而言，本實施例之第二連接部234b與第一連接部232b彼此相交(交疊)，且交會處有一重疊面積AC，而第一感測墊232a與第二感測墊234a彼此不重疊。此外，在本實施例中，第一感測墊232a與第二感測墊234a之間存在多個第一間隙G1，而第一感測墊232a與第二連接部234b之間存在多個第二間隙G2。在本實施例中，第一間隙G1的寬度為0.1mm或0.3mm，但本發明不以此為限。
第一感測電極232以及第二感測電極234的材質為可以是任何導電材質，例如透光導電材質，或是金屬等不透光導電材質。在本實施例中，第一感測電極232與第二感測電極234可為同一種透明導電材質或是不同的透明導電材質。在本實施例中，第一感測電極232與第二感測電極234的材質例如是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)。此外，第一感測電極232與第二感測電極234例如是由雙層透明導電層所構成。具體而言，第一感測電極232之第一感測墊232a與第一連接部232b位於一第一平面上，而第二感測電極234之第二感測墊234a與第二連接部234b位於一第二平面上。在本實施例中，第二平面例如是配置於第一平面上，但本發明不以此為限，在其他實施例中，第一平面可以配置於第二平面上。
另外，在本實施例中，第二感測電極234與第一感測電極232之間可選擇性地配置一介電層，藉由此介電層使第二感測電極234與第一感測電極232彼此電性絕緣。然而，本發明不以此為限，在其他實施例中，第一感測墊232a、第一連接部232b與第二感測墊234a亦可為單層透明導電層所構成，而第二連接部234b利用另一導電層來跨越第一連接部232b，並於第二連接部234b與第一連接部232b之間設置一介電層，使第二連接部234b與第一連接部232b彼此電性絕緣。當然，熟知此技術領域者亦可以將第一感測墊232a、第一連接部232b、第二感測墊234a與第二連接部234b的配置稍做變化，故本發明不限定第一感測墊232a、第一連接部232b、第二感測墊234a與第二連接部234b的配置、相對位置及/或材質。
此外，本實施例之觸控面板200更包括多條訊號線240以及一控制器250，第一感測電極232與第二感測電極234分別由不同的訊號線240電性連接至控制器250。值得一提的是，圖2僅示意性地標示出每一訊號線240與第一感測電極232以及第二感測電極234的相對電性連接關係。在實際應用上，訊號線240確切的拉線位置可視需求而隱藏於其他適當位置，而不限定必須與圖1所示的佈局型態相同。在實際的運作機制上，當使用者觸碰感測陣列220而使觸碰處產生電容變化時，感測陣列220隨即透過訊號線240將感測陣列220所輸出之電容變化訊號傳給控制器250，以判斷使用者觸碰位置。
本實施例之第一感測電極232以及第二感測電極234彼此相交。具體而言，第一感測電極232之第一連接部232b與第二感測電極234之第二連接部234b彼此相交。在本實施例中，第二連接部234b與第一連接部232b例如是垂直相交，且交會處有一重疊面積AC。第一感測電極232以及第二感測電極234的外觀形狀、尺寸與間距可以視實際產品的設計需求來決定。例如，第一感測墊232a的長度L232a可以是3.7mm，第二感測墊234a的寬度W234a可以是0.2mm或0.5mm，而第二連接部234b的寬度W234b可以是0.8mm或1mm。在此外觀條件下，此處重疊面積AC=1mm*1mm=1mm2。第二連接部234b與第一連接部232b在重疊面積AC處形成一平行板電容，且此平行板電容具有一第二電容初始值。
以下將以圖1所示觸碰面板與圖2所示觸碰面板200作比較，並將比較結果列示於表1。依據平行板電容公式：電容C=ε*A/d，可知重疊面積大者具有較大之電容。此處，由於圖1所示重疊面積AB大於圖2所示重疊面積AC，故可推測圖1所示觸碰面板之第一電容初始值會大於圖2所示觸碰面板之第二電容初始值。
表1：圖1所示觸碰面板與圖2所示觸碰面板之比較。
請參照表1，電容初始值為使用者未觸碰觸控面板前，由前述第一感測電極以及第二感測電極所形成的電容值，此電容值的單位為皮可法拉(pico farad,pF)。感測電容值為使用者觸碰觸控面板後，由控制器所偵測到第一感測電極以及第二感測電極所形成的電容值。電容變異值為使用者觸碰觸控面板所引發之電容變化量。具體而言，例如，控制器所偵測到使用者未觸碰觸控面板時感測單元230的電容值為2.71pF。使用者觸碰觸控面板時感測單元230的電容值為2.50pF。因此，此感測單元230的電容變異值為2.71pF-2.50pF=0.21pF，而此感測單元230的變異程度為(-0.21/2.71)*100%=-7.7%。
如表1所示，圖2所示之觸控面板200相較於圖1所示之直立式觸控面板具有較小之電容初始值，此差異主要來自於第一感測電極與第二感測電極的重疊面積。具體而言，由於圖2所示觸控面板200之重疊面積AC小於圖1所示觸控面板之重疊面積AB，因此，依據平行板電容公式可得到本實施例之電容初始值小於習知技術之電容初始值。如此一來，在相等之電容變異值的條件下，圖2所示觸控面板200之變異程度較為顯著。也就是說，圖2所示之觸控面板200具有較佳之觸控靈敏度。
要註明的是，本發明不限定調變第一感測電極與第二感測電極之重疊面積的方法，或是第一感測電極與第二感測電極的製作順序。舉例而言，圖3為本發明另一實施例之觸控面板的上視示意圖。圖3所示實施例可以參照圖2的相關說明。圖3所示感測單元230’的外觀形狀、尺寸與間距可以依照實際產品的設計需求來決定。例如，感測單元230’的外觀形狀、尺寸與間距可以參照圖2所示感測單元230的相關說明而類推之。又例如，第一感測墊232a與第二感測墊234a之間的間隙寬度為0.1mm，第二感測墊234a的寬度可以是0.2mm，第二連接部234b’的寬度可以是0.8mm，而第二感測墊234a邊緣至感測單元230’邊緣的距離可以是0.5~2mm。
不同於圖2所示實施例之處，在於圖3所示實施例之觸控面板300的第二感測電極234’製作於第一感測電極之前，且第二感測電極之第二連接部234b’在與第一連接部232b彼此相交處具有一孔洞V。藉由適當地調變孔洞V的尺寸，可以降低第二連接部234b’與第一連接部232b之重疊面積AC’，進而可有效地降低第一感測電極232與第二感測電極234’之間的耦合電容(即互容，mutual-capacitance)，進而使感測單元230’的電容初始值降低。
再者，藉由適當地調變孔洞V的尺寸，可以降低第二感測電極234’的電極面積，也就是有效地降低第二感測電極234’的自容(self-capacitance)。第二感測電極234’的自容值與互容值減少，意味著降低了第二感測電極234’的RC(電阻電容)負載。因此，當觸控面板300的驅動電路施加掃描信號至第二感測電極234’時，自容值減少的第二感測電極234’可以減少掃描信號的損耗，進而改善觸控靈敏度。
另外，即使第一感測電極232以及第二感測電極234’的材質是透光材料，第一感測電極232以及第二感測電極234’還是會影響觸控面板300的透光率。適當地增加孔洞V的尺寸亦可增加觸控面板300的透光率。如此一來，當觸控面板300搭配顯示面板使用時，可減少背光因第一感測電極232以及第二感測電極234’之光耗損量，進而增加顯示面板出光亮度，亦可維持優良之觸控靈敏度。本實施例雖將孔洞V配置在第二感測電極234’的第二連接部234b’上，然而實際實施方式不應以此為限。例如，在一些實施例中，孔洞V可以被移至第二感測電極234’的第二感測墊234a中。又例如，在另一些實施例中，第二感測電極234’的第二感測墊234a與第二連接部234b’中分別配置了一個或多個孔洞V。再例如，在其他實施例中，第一感測電極232可以參照第二感測電極234’的相關說明而配置了一個或多個孔洞V，也就是第一感測電極232及/或第二感測電極234’中可以依照實際產品的設計需求而配置一個或多個孔洞V。
以下將以圖3所示觸碰面板300與圖2所示觸碰面板200作比較，並將比較結果列示於表2。
表2：圖2所示觸碰面板與圖3所示觸碰面板之比較。
請參照表2，圖3所示之觸控面板300相較於圖2觸控面板200具有較小之電容初始值，觸控面板300的互容值亦小於觸控面板200。此差異主要來自於第一感測電極與第二感測電極的重疊面積。具體而言，由於圖3所示觸控面板300之重疊面積AC’小於圖2所示觸控面板200之重疊面積AC，因此，依據平行板電容公式可得到本實施例之電容初始值小於習知技術之電容初始值。如此一來，在相等之電容變異值的條件下，圖3所示觸控面板300之變異程度較為顯著。也就是說，圖3所示之觸控面板300可進一步提升觸控靈敏度。
表3：圖2所示觸碰面板與圖3所示觸碰面板之比較。
請參照表3，在此假設圖3所示第一感測電極232做為掃描電極(或稱TX電極)，而第二感測電極234’做為讀取電極(或稱RX電極)。圖3所示之觸控面板300相較於圖2觸控面板200,除了掃描電極與感測電極之間的互容值減少至1.98pF之外，觸控面板300的掃描電極自容值減少27%，而觸控面板300的感測電極自容值減少30%。如此一來，圖3所示觸控面板300之感測單元230’的觸控靈敏度可以被提升。
綜上所述，本發明的實施例所提出的觸控面板之第一感測電極與第二感測電極由多個矩形的感測墊與連接部排列成交叉之I字型結構。並藉由調變第一感測電極與第二感測電極的重疊面積及/或感測電極的面積去降低電容初始值，以提升觸控面板之觸控靈敏度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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。
120、220．．．感測陣列
132、232．．．第一感測電極
134、234、234’．．．第二感測電極
200、300．．．觸控面板
210．．．基板
230、230’．．．感測單元
232a．．．第一感測墊
232b．．．第一連接部
234a．．．第二感測墊
234b、234b’．．．第二連接部
240．．．訊號線
250．．．控制器
S1、S2．．．短邊
L1、L2．．．長邊
M1、M2．．．中間部
L132、L232a．．．長度
W134、W234a、W234b．．．寬度
AB、AC、AC’．．．重疊面積
G1．．．第一間隙
G2．．．第二間隙
V．．．孔洞
圖1為觸控面板之感測陣列的範例示意圖。
圖2為本發明一實施例之觸控面板的上視示意圖。
圖3為本發明另一實施例之觸控面板的上視示意圖。
200．．．觸控面板
210．．．基板
220．．．感測陣列
230．．．感測單元
232．．．第一感測電極
232a．．．第一感測墊
232b．．．第一連接部
234．．．第二感測電極
234a．．．第二感測墊
234b．．．第二連接部
240．．．訊號線
250．．．控制器
S1、S2．．．短邊
L1、L2．．．長邊
M1、M2．．．中間部
L232a．．．長度
W234a、W234b．．．寬度
AC．．．重疊面積
G1．．．第一間隙
G2．．．第二間隙

Claims (11)

  1. 一種觸控面板，包括：一基板；以及一感測陣列，配置於該基板上，其中該感測陣列包括多個感測單元，且各該感測單元包括：一第一感測電極，其包括兩個平行配置的第一感測墊及一第一連接部，且該些第一感測墊及該第一連接部的形狀為矩形，其中該第一連接部之兩短邊分別電性連接該些第一感測墊之長邊的中間部；以及一第二感測電極，其中該第二感測電極與該第一感測電極交錯排列，且該第二感測電極與該第一感測電極彼此電性絕緣，其中該第二感測電極包括兩個平行配置的第二感測墊及一第二連接部，且該些第二感測墊及該第二連接部的形狀為矩形，其中該第二連接部之兩短邊分別電性連接該些第二感測墊之長邊的中間部，且該第二連接部與該第一連接部彼此相交。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該感測單元之該些第一感測墊與該第一連接部位於一第一平面上，而該些第二感測墊與該第二連接部位於一第二平面上，且該第一平面異於該第二平面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該感測單元之該些第一感測墊與該第一連接部垂直配置，而該些第二感測墊與該第二連接部垂直配置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中各該第一連接部與各該第二連接部彼此垂直相交，而各該第一感測墊與各該第二感測墊彼此不重疊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中各該第一感測墊與各該第二感測墊之間存在多個第一間隙，而各該第一感測墊與該第二連接部之間存在多個第二間隙。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板，其中各該第一間隙的寬度為0.3mm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中各該第一感測墊的長度為3.7mm。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中各該第二感測墊的寬度為0.5mm。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中各該第二連接部的寬度為1mm。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括：多條訊號線；以及一控制器，各該第一感測電極與各該第二感測電極分別由該些訊號線電性連接至該控制器。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第二連接部具有一孔洞，且該第二連接部與該第一連接部彼此相交於該孔洞。
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