電容觸控板和具有所述電容觸控板的電容觸控裝置的製作方法
2023-07-14 20:57:06 2

本發明的示例性實施例涉及一種電容觸控板和一種具有所述電容觸控板的電容觸控裝置。更具體地,本發明的示例性實施例涉及具有在觸摸區域降低了布線複雜性的電容觸控板以及具有所述電容觸控板的電容觸控裝置。
背景技術:
通常,觸摸傳感器是一種檢測物體的存在的設備,所述物體例如為在指定輸入區域內的手指或觸控筆。觸摸傳感器的一種常見形式為觸控螢幕,其感測手指或觸控筆在視覺顯示器上的存在和位置。此類觸控螢幕可以在各種各樣的電子設備中找到,略舉數例,如ATM,家用電器,電視,蜂窩電話,可攜式媒體播放器,個人數字助理和電子書。觸控螢幕以各種不同的形式存在,包括電阻式觸控螢幕,表面聲波觸控螢幕,紅外觸控螢幕和電容式觸控螢幕。
電阻式觸控螢幕包括多層電阻材料,所述電阻材料形成於基板上,如玻璃板或透明塑料板。其中,物體與電阻式觸控螢幕接觸,它改變了跨一個或多個層的電流,而電流的改變被用於檢測觸摸事件。
表面聲波觸控螢幕包括超聲波發生器,所述超聲波發生器穿過該觸控螢幕的表面發送超聲波。其中,物體接近該觸控螢幕的表面時,超聲波的一部分會被吸收或偏轉,從而使得觸摸事件被檢測到。
紅外觸控螢幕包括發光二極體(LED),所述發光二極體穿過該觸控螢幕的表面發射紅外光束,並包括檢測光束的光電探測器。其中,當物體接近該觸控螢幕的表面時,所述光電探測器檢測到一些紅外光束的中斷。中斷光束的模式使得所述紅外觸控螢幕檢測到觸摸事件。電容式觸控螢幕包括諸如玻璃的絕緣體和形成於該絕緣體上的透明導體,如氧化銦錫(ITO)。其中,當如手指之類的物體觸摸電容式觸控螢幕時,它扭曲導體的靜電場,其可作為電容的變化來測量。電容的變化被用於檢測觸摸事件。
在現有的觸控螢幕技術中,電阻式觸控螢幕是最常見的,這是由於其價格相對較低。然而,電阻式觸控螢幕的一個缺點是,它們通常每次只能感測一個觸摸事件。因此,由於研究是在多點觸摸用戶界面上進行的,電容式觸控螢幕越來越受歡迎。
一種用於連接電容測量電路和觸摸傳感器的連接布線一般可以通過印刷含銀顆粒的導電油墨製造,或者通過蒸發金屬材料的布線製造,從而製造出觸控螢幕裝置。觸摸解析度的提高,有可能增加連接布線的數量。特別是,大量連接布線被設置在觸摸區域上,從而增加了布線複雜性而降低了觸摸靈敏度。
技術實現要素:
本發明的這個方面旨在解決現有技術的問題,本發明的一個目的是提供一種電容觸控板,實現在單層結構中的多點觸控,以在觸摸區域裡具有降低的布線複雜性。
本發明的另一個目的是提供一種減少測量的觸摸時間的失真的電容觸控板,通過補償觸摸傳感器和電容式觸摸裝置的兩終端之間的電阻差以準確測量觸摸位置。
本發明的另一個目的是提供一種電容式觸控裝置,其具有上述電容觸控板。
根據本發明的一個方面,電容觸控板包括多個主傳感器和多個子傳感器。主傳感器被設置在觸摸區域上。子傳感器沿著與每個主傳感器相鄰的線上被設置。子傳感器以一對多的方式設置而對應於一個主傳感器。在此,設置在垂直於主傳感器的長度方向的假想線上的子傳感器彼此連接。
在一個示例性實施例中,沿一條線設置的所述主傳感器和所述子傳感器可以交替布置。
在一個示例性實施例中,與所述主傳感器並聯設置的子傳感器可僅沿著一條線設置。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括多個主連接布線,所述主連接布線分別連接到主傳感器的第一側。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括多個子連接布線,所述子連接布線連接到設置在垂直於主傳感器的長度方向的假想線上的子傳感器。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括設置在與主傳感器相鄰的子連接布線和該主傳感器之間的接地構件。
在一個示例性實施例中,所述主傳感器和所述子傳感器可包括金屬網,銀納米線,碳納米管和氧化銦錫(ITO)中的至少一種。
在一個示例性實施例中,設置在最外側區域的子傳感器的寬度可基本上等於設置在剩餘區域的子傳感器的寬度。
在一個示例性實施例中,設置在最外側區域的子傳感器的寬度比設置在剩餘區域的子傳感器的寬度更窄。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括多個次旁路布線,所述次旁路布線以一對一的對應關係設置在周邊區域,以連接至所述子傳感器的每個最外側子傳感器。
在一個示例性實施例中,每個主傳感器可具有條形形狀,而每個子傳感器可具有矩形形狀。
在一個示例性實施例中,每個主傳感器可具有使多個菱形在其上彼此串聯連接的形狀,而每個子傳感器可具有菱形形狀。
在一個示例性實施例中,設置在彼此串聯連接的子傳感器構成的同一行上的每個子傳感器可以連接到電容測量電路的不同埠,從而以自電容法感測到觸摸位置。
一個示例性實施例中,設置在彼此串聯連接的子傳感器構成的同一行上的每個子傳感器可以共同連接到電容測量電路,從而以互電容法感測到觸摸位置。
根據本發明的另一方面,一種電容觸控板包括多個主傳感器和多個子傳感器,所述多個主傳感器沿著觸摸區域的第一方向延伸以沿第二方向布置,與所述主傳感器並聯的所述多個子傳感器以一對多的對應方式沿著第一方向布置。所述主傳感器和與所述主傳感器並聯設置的所述子傳感器被交替布置。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括連接到主傳感器的第一側的多個第一主連接布線和連接到主傳感器的第二側的多個第二主連接布線。在本文中,第一主連接布線和主傳感器彼此連接於其上的一部分與第二主連接布線和主傳感器彼此連接於其上的一部分,面對著彼此。
在一個示例性實施例中,子傳感器的每個寬度可從觸摸區域的中心部分朝著觸摸區域的周邊部分逐漸減小。
在一個示例性實施例中,可通過最外側子傳感器在子傳感器之間形成狹縫部分,所述子傳感器設置在彼此相鄰的主傳感器之間。
在一個示例性實施例中,設置在垂直於主傳感器長度方向的假想線上的多個子傳感器可以彼此並聯連接。
在一個示例性實施例中,設置在垂直於主傳感器長度方向的假想線上的多個子傳感器可以彼此串聯連接。
在一個示例性實施例中,設置在彼此相鄰的主傳感器之間的子傳感器可具有相同的寬度,並且當從平面圖觀察時,每個子傳感器可被轉移到其上設置。
在一個示例性實施例中,設置在垂直於主傳感器長度方向的假想線上的多個子傳感器可以彼此並聯連接。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括多個第一子連接布線,多個第二子連接布線,多個第一次旁路布線以及多個第二次旁路布線。所述第一子連接布線被連接至子傳感器的一部分,當從平面圖觀察時,所述子傳感器的該部分沿著第一方向布置並且沿著向上方向延伸。所述第二子連接布線被連接至子傳感器或剩餘的子傳感器的一部分,並且當從平面圖觀察時,該部分沿著較低方向延伸。所述第一次旁路布線設置在圍繞觸摸區域的周邊區域上,以一對一的對應關係被連接到每個第一子連接布線。所述第二次旁路布線設置在周邊區域上,以一對一的對應關係被連接到每個第二子連接布線。
在一個示例性實施例中,第一旁路布線和第一子連接布線可以設置在彼此不同的層上。
在一個示例性實施例中,第二旁路布線和第二子連接布線可以設置在彼此不同的層上。
在一個示例性實施例中,主傳感器可被設置以感測第一軸的觸摸位置,而子傳感器可被設置以感測第二軸的觸摸位置。
在一個示例性實施例中,所述第一軸可以為X軸和Y軸中的至少一種,而所述第二軸則可為剩下的那個軸。
在一個示例性實施例中,當假設垂直於主傳感器的長度方向且穿過主傳感器的中心區域的一條線是一條假想線的時候,所述第一子連接布線可被連接至相對於假想線設置在上部區域的子傳感器的第一和第二側,並且所述第二子連接布線可被連接至相對於假想線設置在下部區域的子傳感器的第一和第二側。
在一個示例性實施例中,設置在與主傳感器長度方向垂直的線上的子傳感器的第一側可被連接到第一子連接布線,並且設置在與主傳感器長度方向垂直的線上的子傳感器的第二側可被連接到第二子連接布線。
在一個示例性實施例中,所述第一子連接布線可被設置在連接到第一子連接布線的子傳感器與設置在相應的子傳感器左側的主傳感器之間。所述第二子連接布線可被設置在連接到第二子連接布線的子傳感器與設置在相應的子傳感器右側的主傳感器之間。
根據本發明的另一方面,一種電容式觸控裝置包括電容觸控板和電容測量電路。所述電容觸控板包括設置在觸摸區域上的多個主傳感器和沿著與每個主傳感器相鄰的一條線設置的多個子傳感器。所述子傳感器以一對多的方式設置而對應於一個主傳感器。電容測量電路分別連接到主傳感器的兩個終端和子傳感器的兩個終端,以感測主傳感器和子傳感器的電容變化,從而測量觸摸位置。在此,設置在垂直於主傳感器長度方向的假想線上的子傳感器彼此連接。
在一個示例性實施例中,所述電容測量電路可基於主傳感器測量觸摸位置的第一軸值,並且可基於子傳感器測量觸摸位置的第二軸值。
在一個示例性實施例中,所述第一軸值可以是Y軸的值,而所述第二軸值可以是X軸的值。
在一個示例性實施例中,設置在彼此串聯連接的子傳感器構成的同一行上的每個子傳感器可以連接到電容測量電路的不同埠,從而以自電容法感測到觸摸位置。
在一個示例性實施例中,設置在彼此串聯連接的子傳感器構成的同一行上的每個子傳感器可以共同連接到電容測量電路,從而以互電容法感測到觸摸位置。
根據本發明的另一方面,一種電容式觸控裝置包括電容觸控板和電容測量電路。所述電容觸控板包括沿著觸摸區域的第一方向延伸的以沿著第二方向布置的多個主傳感器和以一對多的方式沿著第一方向與主傳感器並聯布置的多個子傳感器。所述電容測量電路分別連接到主傳感器的兩個終端和子傳感器的兩個終端,以感測主傳感器和子傳感器的電容變化,從而測量觸摸位置。在此,所述主傳感器和與所述主傳感器並聯設置的子傳感器交替布置。
在一個示例性實施例中,所述電容測量電路可基於主傳感器測量觸摸位置的第一軸值,並且可基於子傳感器測量觸摸位置的第二軸值。
在一個示例性實施例中,所述第一軸值可以是X軸的值,而所述第二軸值可以是Y軸的值。
在一個示例性實施例中,所述第一軸值可以是Y軸的值,而所述第二軸值可以是X軸的值。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括多個第一主連接布線,多個第二主連接布線,多個第一子連接布線以及多個第二子連接布線。所述第一主連接布線分別連接到主傳感器的第一側。所述第二主連接布線分別連接到主傳感器的第二側。所述第一子連接布線被連接至子傳感器的一部分,當從平面圖觀察時,所述子傳感器的該部分沿著第一方向布置並且沿著向上方向延伸。所述第二子連接布線被連接至子傳感器或剩餘的子傳感器的一部分,並且當從平面圖觀察時,該部分沿著較低方向延伸。
在一個示例性實施例中,所述電容觸控板還可包括多個第一次旁路布線和多個第二次旁路布線。所述第一次旁路布線設置在圍繞觸摸區域的周邊區域上,以一對一的對應關係被連接到每個第一子連接布線。所述第二次旁路布線設置在周邊區域上,以一對一的對應關係被連接到每個第二子連接布線。
根據所述電容觸控板和具有該電容觸控板的電容式觸控裝置,由於主傳感器,子傳感器,主連接布線,子連接布線,第一次旁路布線和第二次旁路布線設置在同一平面中,其可獲得單層結構的電容觸控板。
進一步地,主傳感器和子傳感器彼此獨立地連接以獲得一種電容觸控板,使得其可實現多點觸控。
進一步地,一條主連接布線被連接到主傳感器,並且與主傳感器相鄰的子傳感器彼此串聯連接以連接到電容測量電路,從而可以降低觸摸區域中布線的複雜性。
進一步地,配置一種電容測量電路,其被設置用於將參考信號施加到觸摸傳感器的第一側,並且在通過該觸摸傳感器的第二側產生觸摸的時候接收具有變化電壓的參考信號,所述變化電壓由於在觸摸傳感器中形成的電阻和電容而產生。電容測量電路與觸摸傳感器之間的電阻差被補償,以使得其可減少測量的觸摸時間的失真,從而精確測量電壓變化。
附圖說明
本發明的上述和其它技術特徵以及各方面,通過其詳細的示例性實施例與參考附圖的描述會變得更加清楚,其中:
圖1為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖2為一幅框圖,示意性地示出了圖1中所示的電容測量電路;
圖3為一幅框圖,示意性地示出了圖2中所示的電容測量電路;
圖4為一幅電路圖,示出了圖2中所示的充/放電電路部分的一個實施例;
圖5為一幅電路圖,示出了圖2中所示的充/放電電路部分的另一個實施例;
圖6為一幅示意圖,示意性地解釋了通過圖1中所示的電容觸控板的電容感測;
圖7為一幅曲線圖,示意性地解釋了感測信號沿圖6中所示的第一感測方向和第二感測方向的延遲;
圖8為一幅示意圖,解釋了圖2中所示的複合開關;
圖9A和9B為示意圖,解釋了電容感測信號的路徑;
圖10為一幅平面圖,示意性地示出了圖1中所示的電容觸控板的一個實施例;
圖11A-11C為平面圖,示出了圖10中所示的電容觸控板的製造方法;
圖12為一幅平面圖,示意性地示出了圖1中所示的電容觸控板的另一個實施例;
圖13為一幅平面圖,示意性地示出了圖1中所示的電容觸控板的另一個實施例;
圖14為一幅示意圖,示出了通過圖1中所示的電容觸控板的觸摸感測;
圖15為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖16為一幅示意圖,示出了通過圖15中所示的電容觸控板的觸摸感測;
圖17為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖18為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖19為一幅示意圖,示出了通過圖18中所示的電容觸控板的觸摸感測;
圖20為一幅平面圖,示意性地示出了圖18中所示的電容觸控板的一個變形例;
圖21為一幅平面圖,示意性地示出了圖18中所示的電容觸控板的一個變形例;
圖22為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖23為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖24為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;
圖25為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置;和
圖26為一幅平面圖,示意性地示出了圖25中所示的電容觸控板的一個變形例。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施例進行了詳細描述,但其只是作為範例,本發明並不限制於以下描述的具體實施例。對於本領域技術人員而言,任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的範疇之中。因此,在不脫離本發明的精神和範圍下所作的均等變換和修改,都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
應當理解的是,當元件或層被稱為在另一元件或層「上」時,或「連接到」或「偶聯至」另一元件或層時,其可直接處於另一元件或層之上、或直接連接、偶聯至另一元件或層,或者可以存在中間元件或層。與此不同,當元件被稱為「直接在另一元件或層上」,「直接連接到」或「直接偶聯到」另一元件或層的時候,則不存在中間元件或層。相同的附圖標記始終表示相同的元件。如本文所使用的,術語「和/或」包括一個或多個相關聯的列出項目的任何和所有組合。
應當理解的是,雖然術語第一、第二、第三等在此可被用於描述各種元件,部件,區域,層和/或部分,但是這些元件,部件,區域,層和/或部分並不應受這些術語的限制。這些術語僅用於區分一個元件、部件、區域、層或部分和另一個區域、層或部分。因此,下文所述的第一元件,部件,區域,層或部分可被稱為第二元件,部件,區域,層或部分,而沒有脫離本發明的教導。
表示空間相對位置的術語,如「在……之下」,「下面」,「低於」,「在……之上」,「上面」等等,在本文中被用於易於描述如圖所示的一個元件或特徵與另一元件或特徵之間的關係。應當理解的是,表示空間相對位置的術語,除了圖中所示的取向之外,還旨在涵蓋裝置使用或操作時的不同取向。例如,如果圖中的裝置翻轉,被描述為處於其它元件或特徵「之下」或「下方」的元件將被定向為在該其它元件或特徵「上方」。於是,示例性術語「在……之下」可以包括上方和下方的取向。該裝置可以另外取向(旋轉90度或在其它方向旋轉),而本文所使用的空間相對描述符可以得到相應地解釋。
本文使用的術語旨在僅描述特定示例性實施例,而並不旨在限制本發明。可進一步理解的是,術語「包含」和/或「包括」,當在說明書中被使用時,指定所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在,但是並不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或添加。
本發明的示例性實施例,在本文中參考橫截面圖示來描述,所述橫截面圖是本發明的理想化的示例性實施例(以及中間結構)的示意圖。因此,例如,圖示的形狀的變化,作為製造技術和/或公差的結果,是可以預期的。因此,本發明的示例性實施例不應被解釋為限於此處所示區域的特定形狀,而應當被理解為包括在形狀上的偏差,例如,由製造所導致的偏差。例如,示為矩形的注入區域將通常具有圓形或彎曲的特徵和/或在其邊緣的注入濃度的梯度,而非從注入區到非注入區的二進位變化。同樣地,通過注入形成的掩埋區可導致在掩埋區域和表面之間的區域中的一些注入,通過此,發生注入。於是,圖中所示的區域是示意性的,並且它們的形狀並不旨在示出設備的區域的實際形狀,並且不意欲限制本發明的範圍。
在下文中,本發明將結合附圖進行詳細解釋。
圖1為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖1,根據本發明的一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置100包括:電容觸控板110和設置在電容觸控板110上的電容測量電路120。
所述電容觸控板110包括:基底111,多個主傳感器112,多個子傳感器113,所述子傳感器以一對多的方式設置而與主傳感器112並聯,多個第一主連接布線114,多個第二主連接布線115,多個第一子連接布線116和多個第二子連接布線117。所述主傳感器112,所述子傳感器113,所述第一和第二主連接布線114和115,以及所述第一和第二子連接布線116和117可由銀材料、金屬材料、石墨烯材料等形成。在此示例性實施例中,為了描述的方便,顯示出了主傳感器112的數量為3,而子傳感器113的數量為6;然而並不限於此。
所述基底111包括觸摸區域TA和圍繞該觸摸區域TA的周邊區域PA。在此示例性實施例中,所述基底111具有由長邊和短邊限定的矩形形狀。
所述主傳感器112被設置在觸摸區域TA上以感測第一軸的觸摸位置。每個主傳感器112都具有條形形狀以沿著第一方向延伸(例如,Y軸方向)並且沿著第二方向布置(例如,X軸方向)。每個主傳感器112具有均勻的寬度。
子傳感器513以一對多的方式設置而與主傳感器512並聯,以感測第二軸的觸摸位置。每個子傳感器513被設置在彼此相鄰的主傳感器512之間,並且沿著Y軸方向延伸,以沿著X軸方向布置。為了保持與不同的子傳感器的電阻值相同,可通過最外側子傳感器在子傳感器113之間形成狹縫部分,所述子傳感器113設置在彼此相鄰的主傳感器112之間。狹縫部分的寬度和滑動部分的長度可以由電容觸控板的設計者設計。所述子傳感器113可以設置在一個主傳感器附近。所述子傳感器113的每個寬度可從電容觸控板的邊緣部分朝著電容觸控板的中心部分逐漸增加。
在本示例性實施例中,當第二軸是Y軸時,第一軸可為X軸;當第一軸是X軸時,第二軸可為Y軸。
所述第一主連接布線114連接到主傳感器112的每個第一端部。所述第一主連接布線114可包括與主傳感器112相同的材料。此外,所述第一主連接布線114可在形成主傳感器112的時候被形成。
所述第二主連接布線115連接到主傳感器112的每個第二端部。所述第二主連接布線115可包括與主傳感器112相同的材料。此外,所述第二主連接布線115可在形成主傳感器112的時候被形成。
所述第一子連接布線116被連接至某些子傳感器113,當從電容觸控板110的平面圖觀察時,所述某些子傳感器113沿著第一方向布置並且在向上方向延伸。所述第一子連接布線116可包括與子傳感器113相同的材料。此外,所述第一子連接布線116可在形成子傳感器113的時候被形成。
所述第二子連接布線117被連接至沿著第一方向布置的子傳感器113的剩餘部分,並且當從電容觸控板110的平面圖觀察時,該部分沿著較低方向延伸。所述第二子連接布線117可包括與子傳感器113相同的材料。此外,所述第二子連接布線117可在形成子傳感器113的時候被形成。
在本示例性實施例中,當假設垂直於主傳感器112的長度方向且穿過主傳感器112的中心區域的一條線是一條假想線的時候,所述第一子連接布線116被連接至相對於假想線設置在上部區域的子傳感器的第一和第二側,並且所述第二子連接布線117被連接至相對於假想線設置在下部區域的子傳感器的第一和第二側。
所述電容觸控板110可進一步包括多個第一次旁路布線118和多個第二次旁路布線119。第一次旁路布線118和第二次旁路布線119中的每一種可以由銀材料、金屬材料、石墨烯材料等形成。
所述第一次旁路布線118設置在周邊區域PA上,以一對一的對應關係被分別連接至每個第一子連接布線116。在此示例性實施例中,每個第一次旁路布線118可經由第一子連接布線116發揮出將從電容測量電路120輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器113的作用,並且可經由第一子連接布線116發揮出接收在每個子傳感器113那裡感測到的感測信號的作用,從而將感測信號遞送至電容測量電路120。
所述第二次旁路布線119設置在周邊區域PA上,以一對一的對應關係被連接至每個第二子連接布線117。在此示例性實施例中,每個第二次旁路布線119可經由第二子連接布線117發揮出將從電容測量電路120輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器113的作用,並且可經由第二子連接布線117發揮出接收在每個子傳感器113那裡感測到的感測信號的作用,從而將感測信號遞送至電容測量電路120。例如,當第一次旁路布線118發揮將從電容測量電路120輸出的感測信號傳遞至子傳感器113的作用的時候,第二次旁路布線119則發揮將在子傳感器113那裡感測到的感測信號傳遞至電容測量電路120的作用。同時,當第一次旁路布線118發揮將在子傳感器113那裡感測到的感測信號傳遞至電容測量電路120的作用的時候,第二次旁路布線119則發揮將從電容測量電路120輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器113的作用。
所述電容測量電路120被連接到每個主傳感器112和子傳感器113的兩個端部,以通過感測主傳感器112和子傳感器113的電容變化來測量觸摸位置。特別是,所述電容測量電路120通過第一主連接布線114和第二主連接布線115被連接至主傳感器112,並且通過第一次旁路布線118和第二次旁路布線119被連接至子傳感器113,以通過感測主傳感器112和子傳感器113的電容變化測量觸摸位置。
圖2為一幅框圖,示意性地示出了圖1中所示的電容測量電路120。圖3為一幅框圖,示意性地示出了圖2中所示的電容測量電路120。
參見圖1、圖2和圖3,電容測量電路120包括參考電壓產生部1410,電壓比較部1420,控制部1430,計時器部1440,充電/放電部1450和複合開關1460。電容測量電路120被連接至多個觸摸傳感器TCS以施加恆定電流到所述觸摸傳感器TCS。電容測量電路120測量相應的觸摸傳感器TCS的電容,通過測量由觸摸傳感器TCS和人體產生的放電電容所需的整個放電時間。在此示例性實施例中,觸摸傳感器TCS可以是圖1中所示的主傳感器112和子傳感器113。或者,觸摸傳感器TCS可以是圖1中所示的主傳感器112。
特別地,充電/放電電路部1450在一預定周期內連續進行充電和放電N次。當從連接到複合開關1466的觸摸傳感器TCS輸入電容時,在預定周期內產生了時間差。計時器部1440在N次期間測量累積的差異以確定電容是否被輸入。隨著充電/放電次數增加,當通過觸摸傳感器TCS測量電容時,充電和放電的時間增加。
所述參考電壓產生部1410包括彼此串聯連接的第一電阻器R1、第二電阻器R2和第三電阻器R3,並且產生第一參考電壓「refh」和第二參考電壓「refl」,以提供所述第一和第二參考電壓refh和refl給電壓比較部1420。在此示例性的實施例中,第一至第三電阻器R1、R2和R3中的每一個都是可變電阻器。可變電阻器的電阻可以通過程序來改變。於是,第一參考電壓「refh」和第二參考電壓「refl」中的每一個都是可變電壓。
當應用於電容測量電路的電源噪聲很大的時候,或者從外側提供的噪聲很大的時候,第一參考電壓「refh」和第二參考電壓「refl」通過使用程序來改變,以使得可以設置不受噪聲影響的參考電壓。
尤其是,隨著形成以感測電容的觸摸傳感器的尺寸的增大,由於外部環境,噪聲會更多流入,以使得電容的靈敏度降低。但是,當第一參考電壓「vrefh」和第二參考電壓「vrefl」之間的差值被控制為具有小的值的時候,從而更多地降低噪聲特性。當第一參考電壓「refh」和第二參考電壓「refl」之間的差值被設置為具有小的值的時候,用於測量結果的信噪比(SNR)被增強;然而,用於電容的感測信號被減小了。因此,用於第一參考電壓「refh」和第二參考電壓「refl」的適當的電壓值被選擇。
所述電壓比較部1420將在參考電壓產生部1410中產生的電壓與由觸摸傳感器TCS提供的感測電壓進行比較,響應於外部設備(未示出)提供的第一控制信號。例如,所述電壓比較部1420包括第一電壓比較器COM1和第二電壓比較器COM2。在此示例性實施例中,第一控制信號啟用或禁用第一和第二電壓比較器COM1和COM2。也就是說,H電平的第一控制信號啟用第一和第二電壓比較器COM1和COM2,而L電平的第一控制信號禁用第一和第二電壓比較器COM1和COM2。
響應於H電平的第一控制信號,所述第一電壓比較器COM1將在參考電壓產生部1410中產生的第一參考電壓「refh」與來自觸摸傳感器TCS的輸入的感測電壓進行比較,以輸出第一比較信號O_up。當在第一電壓比較器COM1中進行比較的信號的電壓大於或等於第一參考電壓「refh」的時候,所述第一比較信號O_up被產生以具有H電平,並且當在第一電壓比較器COM1中進行比較的信號的電壓小於第一參考電壓「refh」的時候,其被產生以具有L電平。當H電平的第一比較信號O_up被輸出時,在正常操作時間間隔(例如,第二控制信號為H的間隔)的預定延遲時間內,從控制部1430輸出的充電/放電信號「ctl」被控制以從H電平變化到L電平。
響應於H電平的第一控制信號,所述第二電壓比較器COM2將在參考電壓產生部1410中產生的第二參考電壓「refl」與來自觸摸傳感器TCS的輸入的感測電壓進行比較,以輸出第二比較信號O_dn。當在第二電壓比較器COM2中進行比較的信號的電壓小於或等於第二參考電壓「refl」的時候,所述第二比較信號O_dn被產生以具有H電平,並且當在第二電壓比較器COM2中進行比較的信號的電壓大於第二參考電壓「refl」的時候,其被產生以具有L電平。當H電平的第二比較信號O_dn被輸出時,在正常操作時間間隔(例如,第二控制信號為H的間隔)的預定延遲時間內,從控制部1430輸出的充電/放電信號「ctl」被控制以從L電平變化到H電平。
在此示例性實施例中,第一和第二電壓比較器COM1和COM2中的每一個均可包括具有滯後現象的電壓比較器。所述具有滯後現象的電壓比較器被稱為具有施密特觸發器的比較器。通過使用具有滯後現象的電壓比較器,它可防止比較器被敏感地操作,當電源電壓的噪聲被施加至電容測量電路或者接地電壓的噪聲被施加其上的時候。當基於本申請開發的半導體真正在應用電路中被操作的時候,信噪比(SNR)可以從電源電壓的噪聲中增強。
所述控制部1430,接收從第一電壓比較器COM1輸出的第一比較信號O_up,從第二電壓比較器COM2輸出的第二比較信號O_dn以及由外部設備提供的第二控制信號,並且控制充電/放電電路部1450的運行以及計時器部1440的運行。例如,所述控制部1430為所述充電/放電電路部1450提供一充電/放電控制信號「ctl」,以控制所述充電/放電電路部1450的運行。當第二控制信號從L電平轉換為H電平的時候,所述充電/放電控制信號「ctl」從L電平轉變為H電平,並且,當第一比較信號從L電平轉換為H電平的時候,所述充電/放電控制信號「ctl」從H電平轉變為L電平。此外,當第二比較信號從L電平轉換為H電平的時候,所述充電/放電控制信號「ctl」從L電平轉變為H電平,並且,當第一比較信號從L電平轉換為H電平的時候,所述充電/放電控制信號「ctl」從H電平轉變為L電平。也就是說,在通過第二控制信號將所述充電/放電控制信號「ctl」轉變為H電平之後,通過第一控制信號將所述充電/放電控制信號「ctl」轉變為L電平,然後,通過第二控制信號將所述充電/放電控制信號「ctl」轉變為H電平。
所述充電/放電電路部1450分別連接至控制部1430和複合開關1460。響應於充電/放電控制信號「ctl」,所述充電/放電電路部1450通過複合開關1460從第一參考電壓「refh」到第二參考電壓「refl」對感測信號「signal_in」輸入充電,或者從第二參考電壓「refl」到第一參考電壓「refh」對感測信號「signal_in」放電。在此示例性實施例中,開關SW響應於充電/放電控制信號「ctl」而被開啟/關閉,該開關SW被連接在對應於該感測信號的節點VN和接地端之間。也就是說,當開關SW關閉的時候,充電/放電電路部1450為所述節點提供基於電源電壓終端的電源電壓產生的充電電流「i1」,以對觸摸傳感器TCS充電。當開關SW開啟的時候,充電/放電電路部1450通過接地端釋放對應於觸摸傳感器TCS的放電電流「i2」。
所述複合開關1460切換感測信號的輸入和輸出方向,響應於外部設備提供的第三控制信號。在此示例性實施例中,第三控制信號可發揮確定複合開關1460的信號傳遞路徑作用。換言之,所述複合開關1460可以設置電容感測信號的路徑,所述電容感測信號從充電/放電電路部1450輸出。所述複合開關1460可以設置電容感測信號的路徑,以使得所述電容感測信號從觸摸傳感器的上部(或左部)傳輸至觸摸傳感器的下部(或右部)。或者,所述複合開關1460可以設置電容感測信號的路徑,以使得所述電容感測信號從觸摸傳感器的下部(或右部)傳輸至觸摸傳感器的上部(或左部)。
所述計時器部1440測量響應於源自外部設備的第四控制信號的充電/放電電路部1450的充電時間和放電時間。進一步地,所述計時器部1440測量整個充電時間和整個放電時間,並且輸出對應於測量結果的測量信號。在此示例性實施例中,所述第四控制信號控制計時器部1440的運行。例如,在所述第四控制信號是H電平的第一邊緣的一個間隔內,所述計時器部1440開始計算對應於感測信號「signal」的預定周期的時鐘數。在L電平的邊緣間隔內,其在第一H電平的邊緣間隔之後產生,計時器部1440的運行停止以保持計時器部1440的值,並且所述計時器部1440起到發送測量結果的作用。
在第二控制信號為H電平的間隔內時,上述操作被連續地重複。計時器部1440的值被第三控制信號識別為每個墊的電容值。
初始啟動在充電/放電電路部1450的輸出信號中開始,即電容感測信號的接地電平。在此情況下,所述輸出信號具有比第一參考電壓「vrefh」和第二參考電壓「vrefl」更低的較低值。第二參考電壓「vrefl」是比接地電壓「GND」的0V更高的電壓。例如,所述第二參考電壓「vrefl」可被設置為大約30mV。所述第二參考電壓「vrefl」可被設置為約1/2VDD至VDD-300mV。
將要說明的是,電容測量電路在正常狀態下被操作。當輸出信號的電壓低於vref的時候,控制部1430的輸出充電/放電控制信號「ctl」為0V,以使得比較部1420和控制部1430運行,以從第二參考電壓「vrefl」到第一參考電壓「vrefh」具有三角形內的上升斜率的直線形狀。與此同時,當輸出信號的電壓達到第一參考電壓「vrefh」的時候,所述開關SW連接到控制部1430的輸出終端,以使得比較部1420和控制部1430運行,以具有三角形內的下降斜率的直線形狀。
充電/放電電路部1450的感測信號「signal」基於充電電流「i1」和放電電流「i2」發揮出將電荷充電和放電至連接至墊的觸摸傳感器TCS的操作的作用,根據增加或減少的波形可為直線形狀。
圖4為一幅電路圖,示出了圖2中所示的充電/放電電路部1450的一個實施例。
參見圖4,充電/放電電路部1450包括:充電部1452,輸出充電電流,用於給觸摸傳感器TCS充電;放電部1454,接收放電電流,用於使觸摸傳感器TCS放電;以及充電/放電開關SW,切換充電部1452和觸摸傳感器TCS之間的連接,或觸摸傳感器TCS與放電部1454之間的連接。
所述充電部1452包括第一PMOS電晶體P0和第二PMOS電晶體P1。第一PMOS電晶體P0的源極與第二PMOS電晶體P1的源極被連接到提供電源電壓VDD的電源電壓終端,而所述第一PMOS電晶體P0的柵極和漏極通常彼此連接。進一步地,第一和第二PMOS電晶體P0和P1的柵極通常彼此連接,以便構成電流鏡。也就是說,第一PMOS電晶體P0和第二PMOS電晶體P1定義第一電流鏡。第二PMOS電晶體P1的漏極連接至觸摸傳感器TCS和充電/放電開關SW。
所述放電部1454包括可變恆流源VI,第一NMOS電晶體N0,第二NMOS電晶體N1和第三NMOS電晶體N2。第一NMOS電晶體N0,第二NMOS電晶體N1和第三NMOS電晶體N2可定義第二電流鏡。
所述可變恆流源VI確定第二電流鏡的電流量。所述可變恆流源VI可包括可變電阻器,用於確定所述第一NMOS電晶體N0的偏置電流量。漏極與第一NMOS電晶體N0的源極'GND'之間的電流量由該可變電阻器的電阻值確定。
在第一NMOS電晶體N0中,源極連接至可變恆流源VI,漏極連接至接地端,而柵極連接至第二NMOS電晶體N1的柵極。
在第二NMOS電晶體N1中,源極連接至第一NMOS電晶體N0的漏極,柵極通常連接到第一NMOS電晶體N0的柵極與源極,並且漏極連接至接地端GND。
在第三NMOS電晶體N2中,源極連接至充電/放電開關SW,柵極連接至第二NMOS電晶體N1的柵極,並且漏極連接至接地端GND。
第一NMOS電晶體N0的源極與柵極通常彼此連接,並且第二NMOS電晶體N1的柵極連接到第三NMOS電晶體N2,以便被配置為定義一電流鏡。也就是說,第一NMOS電晶體N0,第二NMOS電晶體N1與第三NMOS電晶體N2可定義第二電流鏡。
所述充電/放電開關SW包括連接至充電部1452的第一終端,連接至放電部1454的第二終端,以及觸摸傳感器TCS和控制終端,所述控制終端用於從外部設備接收充電/放電控制信號「ctl」。所述充電/放電開關SW通過所述充電/放電控制信號「ctl」被開啟或關閉。
當充電/放電開關SW開啟時,在充電部1452和觸摸傳感器TCS之間形成電通路,以便從充電部1452輸出的充電電流被提供給觸摸傳感器TCS,以對觸摸傳感器TCS充電。
當充電/放電開關SW關閉時,在充電部1452和觸摸傳感器TCS之間的電通路被阻斷,並且觸摸傳感器TCS與放電部1454之間的電通路形成,以便充入觸摸傳感器TCS中的電流被提供給放電部1454,以使觸摸傳感器TCS放電。
如上所述,第一PMOS電晶體P0和第二NMOS電晶體N1正在鏡像第二PMOS電晶體P1的電流。
第二PMOS電晶體P1和第三NMOS電晶體N2用於對觸摸傳感器TCS充電或放電電容,可以執行提供基本上等於由可變恆流源VI確定的第一NMOS電晶體N0的電流的功能。
在此示例性實施例中,它被設計成這樣:充電電流「i1」不等於放電電流「i2」,且該放電電流「i2」大於該充電電流「i1」。此外,為了實現,感測信號的三角波的上升時間等於三角波的下降時間,放電電流「i2」被設計為充電電流「i1」的兩倍。
【等式1】
N0=N1
【等式2】
N2=N0*2
可選地,第一PMOS電晶體P0和第二PMOS電晶體P1可被設計為具有相等大小的信道寬度。在此情況下,人們認為所有FET電晶體的信道長度彼此相等。
於是在間隔期間,當響應於充電/放電控制信號「ctl」操作的充電/放電開關SW處於「OFF」狀態時,感測信號的電壓增加以具有直型的斜率,因為它由充電電流「i1」充電。
與此同時,在間隔期間,當充電/放電開關SW處於「ON」狀態時,它由對應於i2-i1=i1(此處,i2=i1*2)的電流放電,即放電電流「i2」;然而,充電操作也由充電電流「i1」執行,該充電電流「i1」對應於充電電流「i2」的一半。於是,通過觸摸傳感器信號「signal」施加的最終放電電流被放電到充電電流「i1」的電流量,以便信號的電壓線性減小。
當使用i2=i1*2的電流方程和充電/放電開關SW的操作的時候,電流為0的間隔,在信號線感測電容中不會在任何時刻產生,使得它相對於外部噪聲很強,以增強電容的靈敏度。
在示例性實施例中,當第一和第二PMOS電晶體P0和P1與第一至第三NMOS電晶體N0、N1和N2的每個信道長度、第一PMOS電晶體P0的信道寬度與第二PMOS電晶體P1的信道寬度彼此相等的時候,第一NMOS電晶體N0的信道寬度和第二NMOS電晶體N1的信道寬度彼此相等,並且第三NMOS電晶體N2的信道寬度是第一NMOS電晶體N0的信道寬度的兩倍。可選地,對於本領域技術人員而言是顯而易見的是,FET的信道長度和信道寬度可以變化,以執行電流鏡像操作。
例如,當第一和第二PMOS電晶體P0和P1以及第一和第三NMOS電晶體N0,N1與N2的每個信道長度基本上彼此相等的時候,第一PMOS電晶體P0的信道寬度與第二PMOS電晶體P1的信道寬度的比例可為1:N(『N』為自然數),第一NMOS電晶體N0的信道寬度與第二NMOS電晶體N1的信道寬度的比例可為1:N,並且,第一NMOS電晶體N0的信道寬度與第三NMOS電晶體N2的信道寬度的比例可為1:N*M(『M』為2*N)。
例如,當N為1且M為2時,FET之間的信道寬度關係表示為以下等式3:
【等式3】
P0:P1=1:1,
N0:N1:N3=1:1:2
與此同時,當N為4且M為2時,FET電晶體之間的信道寬度關係表示為以下等式4:
【等式4】
P0:P1=1:4,
N0:N1:N2=1:4:8
圖5為一幅電路圖,示出了圖2中所示的充電/放電電路部1450的另一個實施例。
參見圖5,充電/放電部1550包括:充電/放電開關1610,第一電流鏡1620,第二電流鏡1630,放電控制部1640,放電部1650,第三電流鏡1660,充電控制部1670和充電部1680。
所述充電/放電開關1610根據外部設備提供的充電/放電控制信號開或關(未示出)。所述充電/放電開關1610包括根據通過柵極接收的充電/放電控制信號開啟或關閉的NMOSN11。當接收到H電平的充電/放電控制信號的時候,NMOS N11開啟;並且,當接收到L電平的充電/放電控制信號的時候,NMOS N11關閉。
所述第一電流鏡1620提供對應於電源電壓的第一偏置電流。所述第一電流鏡1620包括PMOS P21,PMOS P22,PMOS P23和PMOS P24。在此示例性實施例中,PMOS P21和PMOS P22彼此串聯連接,而PMOS P23和PMOS P24彼此串聯連接。PMOS P21的柵極與PMOS P23的柵極通常彼此連接,並且PMOS P22的柵極與PMOS P24的柵極通常彼此連接。PMOS P21的源極PMOS P23的源極通常連接到電源電壓終端,以接收電源電壓VDD,而PMOS P22的漏極連接到接地端。
所述第二電流鏡1630被第一偏置電流鏡像,以輸出第二偏置電流。所述第二電流鏡1630包括PMOS電晶體P31,PMOS電晶體P32,PMOS電晶體P33與PMOS電晶體P34。在此示例性實施例中,PMOS電晶體P31和PMOS電晶體P32彼此串聯連接,並且PMOS電晶體P33與PMOS電晶體P34彼此串聯連接。PMOS電晶體P31的源極與PMOS電晶體P33的源極分別連接到電源電壓端以接收電源電壓VDD。PMOS電晶體P31的柵極和PMOS電晶體P33的柵極分別連接到所述第一電流鏡1620的PMOS電晶體P21的柵極和源極。PMOS電晶體P32的柵極和PMOS電晶體P34的柵極分別連接到所述第一電流鏡1620的PMOS電晶體P22的柵極和源極。
所述放電控制部1640基於第二偏置電流輸出放電控制信號。所述放電控制部1640包括NMOS電晶體N41,NMOS電晶體N42和NMOS電晶體N43。在此示例性實施例中,NMOS電晶體N41的源極與柵極共同連接以連接到第二電流鏡1630的PMOS電晶體P32的漏極,而NMOS電晶體N41的漏極連接到接地端。NMOS電晶體N42的源極連接至第二電流鏡1630的PMOS電晶體P34的漏極,並且NMOS電晶體N42的漏極連接至NMOS電晶體N41的源極和柵極。NMOS電晶體N43的源極連接到NMOS電晶體N42的漏極,NMOS電晶體N43的柵極連接至PMOS電晶體P34的漏極,並且NMOS電晶體N43的漏極連接至接地端。
所述放電部1650電連接到觸摸傳感器,以響應於放電控制信號來釋放觸摸傳感器的電荷。所述放電部1650包括NMOS電晶體N51和NMOS電晶體N52。在此示例性實施例中,NMOS電晶體N51和NMOS電晶體N52彼此串聯連接。NMOS電晶體N51的柵極連接至所述放電控制部1640的NMOS電晶體N42的柵極,並且NMOS電晶體N52的柵極連接至所述放電控制部1640的NMOS電晶體N43的柵極。NMOS電晶體N51的源極連接到觸摸傳感器。NMOS電晶體N52的漏極連接到接地端。
當充電開關1610關閉的時候,所述第三電流鏡1660鏡像對應於第一偏置電流的電流。所述第三電流鏡1660包括NMOS電晶體N61,NMOS電晶體N62,NMOS電晶體N63,NMOS電晶體N64,NMOS電晶體N65和NMOS電晶體N66。在此示例性實施例中,NMOS電晶體N61和NMOS電晶體N63彼此串聯連接,NMOS電晶體N62和NMOS電晶體N64彼此串聯連接,並且NMOS電晶體N65和NMOS電晶體N66彼此串聯連接。NMOS電晶體N61的源極和漏極共同連接到彼此以連接至所述第一電流鏡1620的PMOS電晶體P24的漏極、NMOS電晶體N62的柵極以及NMOS電晶體N65的柵極。NMOS電晶體N62的源極連接至所述充電控制部1670。NMOS電晶體N63的的源極和柵極共同連接到彼此以連接至NMOS電晶體N61的漏極、NMOS電晶體N64的柵極以及NMOS電晶體N66的柵極。NMOS電晶體N63的漏極連接到接地端,NMOS電晶體N64的漏極連接到接地端並且NMOS電晶體N66的漏極連接到接地端。
所述充電控制部1670通過第三電流鏡1660的鏡像輸出充電控制信號。所述充電控制部1670包括PMOS電晶體P71,PMOS電晶體P72和PMOS電晶體P73。在此示例性實施例中,PMOS電晶體P71與PMOS電晶體P72彼此串聯連接。PMOS電晶體P71的源極連接到電源電壓終端,以接收電源電壓,並且PMOS電晶體P71的柵極通常連接到PMOS電晶體P72的漏極,以連接至充電部1680。進一步地,PMOS電晶體P72的漏極連接至第三電流鏡1660的NMOS電晶體N62的源極。PMOS電晶體P73的源極連接至電源電壓終端,以接收電源電壓,並且,PMOS電晶體P73的柵極通常連接到PMOS電晶體P72的柵極,以連接到充電部1680。PMOS電晶體P73的漏極連接至第三電流鏡1660的NMOS電晶體N65的源極。
所述充電部1680電氣連接至觸摸傳感器,以響應於充電控制信號向所述觸摸傳感器充入電荷。所述充電部1680包括PMOS電晶體P81,PMOS電晶體P82,PMOS電晶體P83與PMOS電晶體P84。在此示例性實施例中,PMOS電晶體P81與PMOS電晶體P82彼此串聯連接,而PMOS電晶體P83與PMOS電晶體P84彼此串聯連接。PMOS電晶體P81的源極通常連接至PMOS電晶體P83的源極,以連接至電源電壓終端,以接收電源電壓VDD。PMOS電晶體P81的柵極和PMOS電晶體P83的柵極共同連接以被連接至PMOS電晶體P71的柵極和充電控制部1670的PMOS電晶體P72的漏極。PMOS電晶體P82的柵極和PMOS電晶體P84的源極共同連接以被連接至充電控制部1670的PMOS電晶體P72的柵極。PMOS電晶體P82的漏極與PMOS電晶體P84的漏極共同連接以被連接至觸摸傳感器和放電部1650的NMOS電晶體N51的源極。
下面將簡要描述圖5中所示的充電/放電部1550的運行。
當L電平的充電/放電控制信號「ctl」被提供給充電/放電開關1610的時候,由NMOS電晶體構成的充電/放電開關1610被關閉。第二電流鏡1630由第一鏡像電流激活,所述第一鏡像電流是從第一電流鏡1620輸出的,以使得第二電流鏡1630給放電控制部1640提供第二鏡像電流。第二放電控制部1640基於第二鏡像電流激活放電部1650。由放電控制部1640激活的所述放電部1650通過接地端釋放在觸摸傳感器處充電的電荷。在此情況下,從第一電流鏡1620輸出的第一電流鏡被提供給第三電流鏡,以起偏置電流的作用。
當H電平的充電/放電控制信號「ctl」被提供給充電/放電開關1610的時候,由NMOS電晶體構成的充電/放電開關1610被開啟。當充電/放電開關1610被開啟時,從第一電流鏡1620輸出的第一鏡像電流也被提供給所述充電/放電開關1610,以使第三電流鏡1660鏡像具有相對電平的低電流。由於第三電流鏡1660鏡像具有相對電平的低電流,由PMOS電晶體構成的充電控制部1670被激活以激活充電部1680。當充電部1680被激活時,所述充電部1680給觸摸傳感器提供電荷以對觸摸傳感器充電。在此情況下,由充電部1680充電的電壓大於由放電部1650放電的觸摸傳感器的電壓。因此,當充電部1680未激活時,在觸摸傳感器處充電的電荷被放電;然而,當充電部1680被激活時,對應於電源電壓VDD的電流被提供給觸摸傳感器,以對觸摸傳感器充電。
圖6為一幅示意圖,示意性地解釋了通過圖1中所示的電容觸控板的電容感測。
參見圖1和圖6,多個觸摸傳感器TCS被設置在電容觸控板100上。所述觸摸傳感器TCS是通過圖案化導電材料形成的,如氧化銦錫(ITO)或碳納米管(CNT),每個特定正方形具有均勻的電阻。在這個示例性實施例中,所述觸摸傳感器TCS以單層形式形成。
所述觸摸傳感器TCS具有沿著左右方向均勻的電阻元件「r」,並具有在空中或虛擬接地的微小寄生電容「c」。
假設對人體的觸摸在『f』位置產生。在沿左右方向(即第一感測方向)施加感測信號的情況下,會產生5*(r//c)+Cf的信號延遲效應。在沿右左方向(即第二感測方向)施加感測信號的情況下,會產生3*(r//c)+Cf的信號延遲效應。
產生觸摸的觸摸傳感器上的物理位置可通過使用延遲時間的差值被計算出來。
為了歸納上述內容,當人體手指的觸摸「Cf」在a,b,c,d,e,f,g,h和i的每個位置發生時,用於感測第一感測方向和第二感測方向的信號的延遲現象將表示為如下圖8所示。
圖7為一幅曲線圖,示意性地解釋了感測信號沿圖6中所示的第一感測方向和第二感測方向的延遲。
參見圖7,隨著觸摸位置從『a』前進到『i』,感測信號的延遲時間在第一感測方向上增加。隨著觸摸位置從『i』前進到『a』,感測信號的延遲時間在第二感測方向上降低。
在第一感測方向上測量的延遲時間與在第二感測方向上測量的延遲時間之間的差值對應於每個觸摸傳感器上的物理位置。
根據第一和第二感測方向的時間延遲效應沒有在如圖7中所示的具有均勻的斜率的直線上示出。但是,它的形狀在形狀上類似於直線形狀,以使它表示在一條直線上。
圖8為一幅示意圖,解釋了圖2中所示的複合開關。
參見圖2和圖8,複合開關1460包括第一開關1462和第二開關1464。
所述第一開關1462被連接至充電/放電電路部1450,觸摸傳感器的每個第一終端,以及電壓比較部1420,以將經過所述觸摸傳感器的感測信號切換到第一路徑,響應於從外部設備提供的第三控制信號。
所述第二開關1464被連接至充電/放電電路部1450,觸摸傳感器的每個第二終端,以及電壓比較部1420,以將經過所述觸摸傳感器的感測信號切換到第二路徑,響應於從外部設備提供的第三控制信號。
當第三控制信號具有第一電平時,第一開關1462連接至充電電路部1450與觸摸傳感器的第一終端,並且第二開關1464連接至觸摸傳感器的第二終端和電壓比較部1420。
當第三控制信號具有第二電平時,第二開關1464連接至充電電路部1450與觸摸傳感器的第二終端,並且第一開關1462連接至觸摸傳感器的第一終端和電壓比較部1420。
圖9A和9B為示意圖,解釋了電容感測信號的路徑。特別是,圖9A顯示了從觸摸傳感器的左側傳輸至觸摸傳感器的右側的電容感測信號的路徑,並且圖9B顯示了從觸摸傳感器的右側傳輸至觸摸傳感器的左側的電容感測信號的路徑。
參見圖9A,感測信號從觸摸傳感器的左側傳輸至觸摸傳感器的右側,並且傳輸的信號通過觸摸傳感器的右側輸出,以便電容的變化量被感測到。
當第三控制信號為0時,從充電/放電電路部450輸出的感測信號「signal_out」通過SW0和PAD L被施加到觸摸傳感器的上側,而穿過觸摸傳感器的信號通過PAD R和SW1經由觸摸傳感器的下側被施加至電壓比較部420。在此情況下,第一感測路徑可被定義。
參見圖9B,感測信號從觸摸傳感器的右側傳輸至觸摸傳感器的左側,並且傳輸的信號通過觸摸傳感器的左側輸出,以便電容的變化量被被感測到。
當第三控制信號為1時,從充電/放電電路部450輸出的感測信號「signal_out」通過SW1和PAD R被施加到觸摸傳感器的下側,而穿過觸摸傳感器的信號通過PAD L和SW0經由觸摸傳感器的上側被施加至電壓比較部420。在此情況下,第二感測路徑可被定義。
在常規技術中,電容測量電路分別連接到觸摸傳感器的兩個終端。換言之,由於兩個電容測量電路在其中被使用,在半導體IC內的矽尺寸被消耗。進一步地,測量值不收斂於一個統一的值,由於兩個電路之間的偏差。
然而,根據本發明,由於第一感測路徑的流動和第二感測路徑的流動彼此相對,感測路徑通過複合開關1460被控制,通過使用一個電容測量電路以獲得測量值,以使得由於半導體內部電路的偏差導致的錯誤率可被降低。
圖10為一幅平面圖,示意性地示出了圖1中所示的電容觸控板的一個實施例。特別是,其示出了孔是通過絕緣層形成的。
參見圖10,電容觸控板110包括限定在基底111上的觸摸區域TA,以及圍繞該觸摸區域TA的周邊區域PA。所述基底111可以是脊型透明材料,如玻璃或強化玻璃,或者柔性型透明材料,如膜。
所述電容觸控板110包括:主傳感器112,子傳感器113,絕緣層130,第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117,以及第一和第二次旁路布線118和119。
在此示例性實施例中,主傳感器112,子傳感器113,第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117,以及第一和第二次旁路布線118和119可包括光學透明且導電的材料,如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。
同時,主傳感器112,子傳感器113,第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117可包括光學透明且導電的材料,如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO),並且,第一和第二次旁路布線118和119可包括具有優異導電性的材料,如銅(Cu)或銀(Ag)。在此情況下,主傳感器112,子傳感器113,第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117可包括同樣的材料通過同樣的方法形成在同一層中。
所述主傳感器112被設置在觸摸區域TA上,以沿著Y軸方向延伸。在本示例性實施例中,為了描述方便,顯示了所述主傳感器112的數量為3;然而,並不限於此。
所述子傳感器113被設置在觸摸區域TA上,以沿著Y軸方向延伸。在本示例性實施例中,為了描述方便,顯示了與主傳感器112相鄰的所述子傳感器113的數量為4;然而,並不限於此。
所述第一和第二主連接布線114和115從主傳感器112延伸以設置在周邊區域PA上,且以連接到電容測量電路120。當形成主傳感器112時,所述第一和第二主連接布線114和115可以被圖案化。
每個所述第一和第二子連接布線116和117的第一端部被連接至子傳感器113的兩個端部,以沿著Y軸方向(或X軸方向)在周邊區域PA延伸。當形成子傳感器113時,每個所述第一和第二子連接布線116和117可以被圖案化。
第一子連接布線116的第二端部被彎曲以限定第一子墊構件116a。所述第一子墊構件116a在周邊區域PA上朝向X軸方向彎曲。所述第一子墊構件116a的寬度可基本上等於第一子連接布線116的寬度。或者,所述第一子墊構件116a的寬度可大於第一子連接布線116的寬度。在該示例性實施例中,顯示了從由一個子傳感器113延伸的兩個第一子連接布線116彎曲的第一子墊構件116a被形成以彼此面對;然而,所述第一子墊構件116a可以朝向不同的方向彎曲而被形成。此外,從由一個子傳感器113延伸的兩個第一子連接布線116彎曲的所述第一子墊構件116a可沿著相同的方向彎曲。
第二子連接布線117的第二端部被彎曲以限定第二子墊構件117a。所述第二子墊構件117a在周邊區域PA上朝向X軸方向彎曲。所述第二子墊構件117a的寬度可基本上等於第二子連接布線117的寬度。或者,所述第二子墊構件117a的寬度可大於第二子連接布線117的寬度。在該示例性實施例中,顯示了從由一個子傳感器113延伸的兩個第二子連接布線117彎曲的第二子墊構件117a被形成以彼此面對;然而,所述第二子墊構件117a可以朝向不同的方向彎曲而被形成。此外,從由一個子傳感器113延伸的兩個第二子連接布線117彎曲的第二子墊構件117a可沿著相同的方向彎曲。
所述絕緣層130在周邊區域PA上形成,以暴露第一和第二子墊構件116a和117a。在此示例性實施例中,所述絕緣層130僅在剩餘區域中形成,除了對應於第一和第二子墊構件116a和117a的區域和觸摸區域TA,以使得可以省略形成通孔的額外步驟,所述通孔用於暴露所述第一和第二子墊構件116a和117a。
所述第一和第二次旁路布線118和119在周邊區域PA上形成。所述第一和第二次旁路布線118和119在X軸方向上形成,以在Y軸方向上彎曲,隨後在X軸方向上彎曲以連接到電容測量電路120。每個第一和第二次旁路布線118和119與由絕緣層130暴露的第一子墊構件116a和第二子墊構件117a接觸。
如上所述,根據該示例性實施例,子墊構件基於子傳感器長度方向垂直地彎曲,以使得可確保子連接布線和子墊構件之間的接觸面積,即使所述子墊構件的寬度較窄。因此,其可減少子連接布線與子墊構件之間接觸失敗的可能性。
進一步地,所述子墊構件基於子傳感器長度方向垂直地彎曲,以使得它可以減小設置子墊構件的區域的寬度。設置子墊構件的區域可對應於電容觸控板一個邊框。因此,其可減少電容觸控板的邊框的寬度。
進一步地,所述子墊構件彼此並聯設置,以便其可降低次旁路布線的布線複雜性,所述次旁路布線與每個子墊構件接觸。因此,其可增強通過次旁路布線傳送的信號的信噪比(SNR)並可提高工作效率。
此外,,在拉延工藝期間,除了對應於每個次旁路布線和每個子墊構件的區域,所述絕緣層僅在剩餘區域中形成,以省略在所述絕緣層上形成通孔的額外步驟,以使得它可降低電容觸控板的製造成本。
圖11A-11C為平面圖,示出了圖10中所示的電容觸控板的製造方法。
參見圖11A,在基底111上形成沿著Y軸方向延伸的主傳感器112,從主傳感器112的兩個端部延伸的第一和第二主連接布線114和115,與主傳感器112相鄰的子傳感器113,從子傳感器113延伸的第一和第二子連接布線116和117,以及分別從第一子連接布線116和第二子連接布線117延伸的第一子墊構件116a和第二子墊構件117a。
主傳感器112和子傳感器113形成於觸摸區域TA上,而第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117以及第一和第二子墊構件116a和117a形成於周邊區域PA上。
在圖11A中,形成彼此面對的第一子墊構件116a,其從兩個第一子連接布線116彎曲,所述子連接布線116從一個子傳感器113延伸;然而,所述第一子墊構件116a可以在不同的方向上彎曲。此外,第一子墊構件116a,其從兩個第一子連接布線116彎曲,所述子連接布線116從一個子傳感器113延伸,可以沿著相同的方向彎曲。
所述主傳感器112,所述第一和第二主連接布線114和115,所述子傳感器113,所述第一和第二子連接布線116和117以及第一和第二子墊構件116a和117a可以通過各種成形工藝形成。例如,其可在沉積光學透明且導電的材料之後,如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO),通過光刻工藝形成。光學透明且導電的材料,如ITO或IZO可通過通過噴墨印刷,溼式塗布,乾式塗布等等以薄膜的形式被塗布在基底111上。
參見圖11B,暴露第一和第二子墊構件116和117的絕緣層130形成於周邊區域PA上。所述絕緣層130可以是氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx),也可以是其它合適的絕緣材料。介電係數為2-4的材料可被用作絕緣層130。進一步地,透光油墨可被用作絕緣層130,並且遮光葫蘆的絕緣材料可被用作絕緣層130。絕緣層130的形成方法可以通過各種方法來實現。
參見圖11C,與被所述絕緣層130暴露的第一和第二子墊構件116a和117a接觸的第一和第二次旁路布線118和119被形成,其沿著X軸方向延伸。所述第一和第二次旁路布線118和119可以包括導電材料。所述導電材料可為:鉻(Cr),鉻合金,鉬(Mo),氮化鉬(MoN),鉬-鈮(MoNb),鉬合金,銅,銅合金,銅-鉬(CuMo)合金,鋁(Al),鋁合金,銀(Ag),銀合金等。第一和第二次旁路布線118和119的形成方法可以通過各種方法來實現。例如,它可以通過光刻方法形成,或者可以通過印刷方法形成。
在圖11A至11C中,描述的是,當主傳感器112形成的時候,接觸主傳感器112的第一和第二主連接布線114和115被形成;但是,第一和第二主連接布線114和115可以在形成第一和第二次旁路布線118和119的方法中形成。在此情況下,通過所述絕緣層130形成了孔,以便主傳感器112與第一和第二主連接布線114和115相接觸。
圖12為一幅平面圖,示意性地示出了圖1中所示的電容觸控板的另一個實施例。特別是,其示出了,該電容觸控板具有板狀的結構,在其上沒有形成孔。
參見圖12,該電容觸控板210包括:主傳感器112,子傳感器113,絕緣層130,第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117,以及第一和第二次旁路布線118和119。圖12中所示的電容觸控板210與圖10中所示的電容觸控板110相同。於是,相同的附圖標記將用於指代那些圖10中描述的相同或相似的部件,並且,關於上述元件的任何進一步的解釋將被省略。
絕緣層230具有板狀的結構,在其上沒有形成孔,所述絕緣層230形成於周邊區域PA上,以暴露第一和第二子墊構件116a和117a。在本示例性實施例中,所述絕緣層230僅在剩餘區域中形成,除了對應於第一和第二子墊構件116a和117a的區域和觸摸區域TA,以使得用於暴露所述第一和第二子墊構件116a和117b而形成通孔的額外步驟可被省略。
如上所述,根據此示例性實施例,子墊構件基於子傳感器長度方向垂直地彎曲,以使其可確保子連接布線和子墊構件之間的接觸面積,即使所述子墊構件的寬度較窄。因此,其可減少子連接布線與子墊構件之間接觸失敗的可能性。
進一步地,所述子墊構件基於子傳感器長度方向垂直地彎曲,以使得它可以減小設置子墊構件的區域的寬度。設置子墊構件的區域可對應於電容觸控板一個邊框。因此,其可減少電容觸控板的邊框的寬度。
進一步地,所述子墊構件彼此並聯設置,以便其可降低次旁路布線的布線複雜性,所述次旁路布線與每個子墊構件接觸。因此,其可增強通過次旁路布線傳送的信號的信噪比(SNR)並可提高工作效率。
此外,在拉延工藝期間,除了對應於每個次旁路布線和每個子墊構件的區域,所述絕緣層僅在剩餘區域中形成,以省略在所述絕緣層上形成通孔的額外步驟,以使得它可降低電容觸控板的製造成本。
圖13為一幅平面圖,示意性地示出了圖1中所示的電容觸控板的另一個實施例。特別是,顯示出了在絕緣層上形成孔的一個實施例。
參見圖13,電容觸控板310包括:主傳感器112,子傳感器113,絕緣層130,第一和第二主連接布線114和115,第一和第二子連接布線116和117,以及第一和第二次旁路布線118和119。圖13中所示的電容觸控板310與圖10中所示的電容觸控板110相同。於是,相同的附圖標記將用於指代那些圖10中描述的相同或相似的部件,並且,關於上述元件的任何進一步的解釋將被省略。
絕緣層330形成於周邊區域PA上,以暴露第一和第二子墊構件116a和117a。在此示例性實施例中,絕緣層330僅在剩餘區域中形成,除了對應於第一和第二子墊構件116a和117a的區域和觸摸區域TA,以使得形成通孔的額外步驟可被省略,所述通孔用於暴露所述第一和第二子墊構件116a和117b。
如上所述,根據此示例性的實施例,子墊構件基於子傳感器長度方向垂直地彎曲,以使其可確保子連接布線和子墊構件之間的接觸面積,即使所述子墊構件的寬度較窄。因此,其可減少子連接布線與子墊構件之間接觸失敗的可能性。
進一步地,所述子墊構件基於子傳感器長度方向垂直地彎曲,以使得它可以減小設置子墊構件的區域的寬度。設置子墊構件的區域可對應於電容觸控板一個邊框。因此,其可減少電容觸控板的邊框的寬度。
進一步地,所述子墊構件彼此並聯設置,以便其可降低次旁路布線的布線複雜性,所述次旁路布線與每個子墊構件接觸。因此,其可增強通過次旁路布線傳送的信號的信噪比(SNR)並可提高工作效率。
此外,在拉延工藝期間,,除了對應於每個次旁路布線和每個子墊構件的區域,所述絕緣層僅在剩餘區域中形成,以省略在所述絕緣層上形成通孔的額外步驟,以使得它可降低電容觸控板的製造成本。
圖14為一幅示意圖,示出了通過圖1中所示的電容觸控板的觸摸感測。
參見圖14,用於感測觸摸坐標的X軸坐標值的操作通過使用主傳感器X0,X1,X2和X3被實施。具體地,在感測信號(例如,圖9A的Signal_out)被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第一側之後,其通過相應的主傳感器X0的第二側接收感測信號(例如,圖9A的Signal_in),以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第二側之後,其通過相應的主傳感器X0的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X1的第一側之後,其通過相應的主傳感器X1的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X1的第二側之後,其通過相應的主傳感器X1的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號被輸出到布置在第三列的主傳感器X2的第一側之後,其通過相應的主傳感器X2的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第三列的主傳感器X2的第二側之後,其通過相應的主傳感器X2的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號被輸出到布置在第四列的主傳感器X3的第一側之後,其通過相應的主傳感器X3的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第四列的主傳感器X3的第二側之後,其通過相應的主傳感器X3的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過布置在所有列中的主傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以經由主傳感器通過所述主傳感器的第二側接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的X軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
然後,用於感測觸摸坐標的Y軸坐標值的操作通過使用子傳感器被實施。特別地,在感測信號輸出到子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第一側之後,所述子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)被設置在第一行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第二側之後,所述子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)被設置在第一行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號輸出到子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第一側之後,所述子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)被設置在第二行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第二側之後,所述子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)被設置在第二行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號輸出到子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第一側之後,所述子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)被設置在第三行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第二側之後,所述子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)被設置在第三行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過布置在所有行中的子傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以經由子傳感器通過主傳感器的第二側接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的Y軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
圖15為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖15,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置500包括一電容觸控板510與一設置在該電容觸控板510上的電容測量電路520。
所述電容觸控板510包括:基底511,多個主傳感器512,以一對多的對應關係設置而與主傳感器512並聯的多個子傳感器513,多個第一主連接布線514,多個第二主連接布線515,多個第一子連接布線516以及多個第二子連接布線517。主傳感器512,子傳感器513,第一和第二主連接布線514與515,以及第一和第二子連接布線516與517可以由銀材料、金屬材料,石墨烯材料等製成。在此示例性實施例中,為了方便描述,顯示出了主傳感器512的數量為3並且子傳感器513的數量為6;然而,並不限於此。
所述基底511包括觸摸區域TA和圍繞該觸摸區域TA的周邊區域PA。在此示例性實施例中,所述基底511具有由長邊和短邊限定的矩形形狀。
所述主傳感器512被設置在觸摸區域TA上以感測第一軸的觸摸位置。每個主傳感器512都具有條形形狀以沿著Y軸方向延伸並且沿著X軸方向布置。每個主傳感器512具有均勻的寬度。
所述子傳感器513以一對多的方式設置而與主傳感器512並聯,以感測第二軸的觸摸位置。每個子傳感器513被設置在彼此相鄰的主傳感器512之間,並且沿著Y軸方向延伸,以沿著X軸方向布置。為了保持與不同的子傳感器的電阻值相同,可通過最外側子傳感器在子傳感器113之間形成狹縫部分,所述子傳感器113設置在彼此相鄰的主傳感器112之間。狹縫部分的寬度和滑動部分的長度可以由電容觸控板的設計者設計。所述子傳感器113可以設置在一個主傳感器附近。所述子傳感器113的每個寬度可從電容觸控板的邊緣部分朝著電容觸控板的中心部分逐漸增加。
在本示例性實施例中,當第二軸是Y軸時,第一軸可為X軸;當第一軸是X軸時,第二軸可為Y軸。
所述第一主連接布線514連接到主傳感器512的每個第一端部。所述第一主連接布線514可包括與主傳感器512相同的材料。此外,所述第一主連接布線514可在形成主傳感器512的時候被形成。
在本示例性實施例中,每個所述第一主連接布線514可發揮傳遞從電容測量電路520輸出的感測信號到每個主傳感器512的作用,並且發揮傳遞在每個主傳感器512處感測到的感測信號到電容測量電路520的作用。
所述第二主連接布線515連接到主傳感器512的每個第二端部。所述第二主連接布線515可包括與主傳感器512相同的材料。此外,所述第二主連接布線515可在形成主傳感器512的時候被形成。
在本示例性實施例中,每個所述第二主連接布線515可發揮將從電容測量電路520輸出的感測信號傳遞至每個主傳感器512的作用,並且發揮將在每個主傳感器512處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路520的作用。
所述第一子連接布線516被分別連接至布置在第一方向(例如,Y軸方向)上的子傳感器513的一部分和電容測量電路520。所述第一子連接布線516可包括與子傳感器513相同的材料。此外,所述第一子連接布線516可在形成子傳感器513的時候被形成。
所述第二子連接布線517被分別連接至沿著第一方向布置的子傳感器513的剩餘部分和電容測量電路520。所述第二子連接布線517可包括與子傳感器513相同的材料。此外,所述第二子連接布線517可在形成子傳感器513的時候被形成。
在本示例性實施例中,當假設垂直於主傳感器512的長度方向且穿過主傳感器512的中心區域的一條線是一條假想線的時候,所述第一子連接布線516被連接至基於假想線設置在上部區域的子傳感器的第一側和第二側中的每一個,並且所述第二子連接布線517被連接至基於假想線設置在下部區域的子傳感器的第一側和第二側中的每一個。
在此示例性實施例中,每個所述第一子連接布線516可發揮將從電容測量電路520輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器513的作用,並且發揮將在每個子傳感器513處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路520的作用。例如,當所述第一子連接布線516發揮將從電容測量電路520輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器513的作用時,所述第二子連接布線517發揮將在每個子傳感器513處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路520的作用。與此同時,當所述第一子連接布線516發揮將在每個子傳感器513處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路520的作用時,所述第二子連接布線517發揮將從電容測量電路520輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器513的作用。
所述電容測量電路520被連接至每個主傳感器512和子傳感器513的兩個端部,以通過感測主傳感器512和子傳感器513的電容變化來測量觸摸位置。
尤其是,所述電容測量電路520通過第一主連接布線514和第二主連接布線515被連接至主傳感器512,並且通過第一子連接布線516和第二子連接布線517被連接至子傳感器513,以通過感測主傳感器512和子傳感器513的電容變化來測量觸摸位置。
圖16為一幅示意圖,示出了通過圖15中所示的電容觸控板的觸摸感測。
參見圖16,用於感測觸摸的X軸坐標值的操作通過使用主傳感器X0,X1,X2和X3被實施。具體地,在感測信號(例如,圖9A的Signal_out)被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第一側之後,其通過相應的主傳感器X0的第二側接收感測信號(例如,圖9A的Signal_in),以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第二側之後,其通過相應的主傳感器X0的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X1的第一側之後,其通過相應的主傳感器X1的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X1的第二側之後,其通過相應的主傳感器X1的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號被輸出到布置在第三列的主傳感器X2的第一側之後,其通過相應的主傳感器X2的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第三列的主傳感器X2的第二側之後,其通過相應的主傳感器X2的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號被輸出到布置在第四列的主傳感器X3的第一側之後,其通過相應的主傳感器X3的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第四列的主傳感器X3的第二側之後,其通過相應的主傳感器X3的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過布置在所有列中的主傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以經由主傳感器通過主傳感器的第二側接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的X軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
然後,用於感測觸摸坐標的Y軸坐標值的操作通過使用子傳感器被實施。特別地,在感測信號輸出到子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第一側之後,所述子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)被設置在第一行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第二側之後,所述子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)被設置在第一行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號輸出到子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第一側之後,所述子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)被設置在第二行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第二側之後,所述子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)被設置在第二行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號輸出到子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第一側之後,所述子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)被設置在第三行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第二側之後,所述子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)被設置在第三行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過彼此串聯連接的子傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以經由彼此串聯連接的子傳感器通過主傳感器的第二側接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的Y軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
圖17為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖17,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置600包括電容觸控板610與設置在該電容觸控板610之上的電容測量電路620。
所述電容觸控板610包括:基底611,多個主傳感器612,以一對多的對應關係設置而與主傳感器612並聯的多個子傳感器613,多個第一主連接布線614,多個第二主連接布線615,多個第一子連接布線616以及多個第二子連接布線617。主傳感器612,子傳感器613,第一和第二主連接布線614與615,以及第一和第二子連接布線616與617可以由銀材料、金屬材料、石墨烯材料等製成。在此示例性實施例中,為了方便描述,顯示出了主傳感器612的數量為3並且子傳感器613的數量為6;然而,並不限於此。
所述基底611包括觸摸區域TA和圍繞該觸摸區域TA的周邊區域PA。在此示例性實施例中,所述基底611具有由長邊和短邊限定的矩形形狀。
所述主傳感器612被設置在觸摸區域TA上以感測第一軸的觸摸位置。每個主傳感器612都具有條形形狀以沿著Y軸方向延伸並且沿著X軸方向布置。每個主傳感器612具有均勻的寬度。
所述子傳感器613以一對多的方式設置而與主傳感器612並聯,以感測第二軸的觸摸位置。每個子傳感器613被設置在彼此相鄰的主傳感器612之間,並且沿著Y軸方向延伸,以沿著X軸方向布置。設置在彼此相鄰的主傳感器612之間的所述子傳感器613具有相同的寬度。當從所述電容式觸控裝置600平面圖觀察時,每個子傳感器613被移動到在其上設置。
雖然在圖17中未示出,為了保持與不同的子傳感器的電阻值相同,可通過最外側子傳感器在子傳感器613之間形成狹縫部分,所述子傳感器613設置在彼此相鄰的主傳感器612之間。狹縫部分的寬度和滑動部分的長度可以由電容觸控板的設計者設計。所述子傳感器613可以設置在一個主傳感器附近。所述子傳感器613的每個寬度可從電容觸控板的邊緣部分朝著電容觸控板的中心部分逐漸增加。
在本示例性實施例中,當第二軸是Y軸時,第一軸可為X軸;當第一軸是X軸時,第二軸可為Y軸。
所述第一主連接布線614連接到主傳感器612的每個第一端部。所述第一主連接布線614可包括與主傳感器612相同的材料。此外,所述第一主連接布線614可在形成主傳感器612的時候被形成。
在本示例性實施例中,每個所述第一主連接布線614可發揮傳遞從電容測量電路620輸出的感測信號到每個主傳感器612的作用,並且發揮傳遞在每個主傳感器612處感測到的感測信號到電容測量電路620的作用。
所述第二主連接布線615連接到主傳感器612的每個第二端部。所述第二主連接布線615可包括與主傳感器612相同的材料。此外,所述第二主連接布線615可在形成主傳感器612的時候被形成。
在本示例性實施例中,每個所述第二主連接布線615可發揮將從電容測量電路620輸出的感測信號傳遞至每個主傳感器612的作用,並且發揮將在每個主傳感器612處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路620的作用。
所述第一子連接布線616被連接至每個子傳感器613的第一端部和電容測量電路620。所述第一子連接布線616可包括與子傳感器613相同的材料。此外,所述第一子連接布線616可在形成子傳感器613的時候被形成。
所述第二子連接布線617被連接至每個子傳感器613的第二端部和電容測量電路620。所述第二子連接布線617可包括與子傳感器613相同的材料。此外,所述第二子連接布線617可在形成子傳感器613的時候被形成。在本示例性實施例中,第一子連接布線616的延伸方向與第二子連接布線617的延伸方向彼此相對。也就是說,當所述第一子連接布線616沿著Y軸方向延伸時,所述第二子連接布線617沿著-Y軸方向延伸。
在此示例性實施例中,設置在與主傳感器長度方向垂直的線上的子傳感器的第一側連接到第一子連接布線616,並且設置在與主傳感器長度方向垂直的線上的子傳感器的第二側連接到第二子連接布線617。在此情況下,第一子連接布線616設置在連接到第一子連接布線616的子傳感器和設置在相應的子傳感器左側的主傳感器之間。此外,第二子連接布線617設置在連接到第二子連接布線617的子傳感器和設置在相應的子傳感器右側的主傳感器之間。
在此示例性實施例中,每個所述第一子連接布線616可發揮將從電容測量電路620輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器613的作用,並且發揮將在每個子傳感器613處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路620的作用。例如,當所述第一子連接布線616發揮將從電容測量電路620輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器613的作用時,所述第二子連接布線617發揮將在每個子傳感器613處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路620的作用。與此同時,當所述第一子連接布線616發揮將在每個子傳感器613處感測到的感測信號傳遞至電容測量電路620的作用時,所述第二子連接布線617發揮將從電容測量電路620輸出的感測信號傳遞至每個子傳感器613的作用。
所述電容測量電路620被連接至每個主傳感器612和子傳感器613的兩個端部,以通過感測主傳感器612和子傳感器613的電容變化來測量觸摸位置。
尤其是,所述電容測量電路620通過第一主連接布線614和第二主連接布線615被連接至主傳感器612,並且通過第一子連接布線616和第二子連接布線617被連接至子傳感器613。所述電容測量電路620通過感測主傳感器612和子傳感器613的電容變化來測量觸摸位置。
如上所述,根據本發明,電容測量電路被構成,用於將參考信號施加至觸摸傳感器的第一側並且用於接收具有變化電壓的參考信號,所述變化電壓是由於通過觸摸傳感器的第二側產生觸摸的時候在觸摸傳感器中形成的電阻和電容導致的。電容測量電路和觸摸傳感器之間的電阻差被補償,以使其可減少測量的觸摸時間的失真,從而精確測量電壓變化。
圖18為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。具體地,其描述了:具有對應於電容觸控板的第一側的長度的主傳感器,以及沿著一條線與主傳感器並聯設置的子傳感器,被交替地布置以限定感測組。
參見圖18,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置2100包括一電容觸控板2110和設置在該電容觸控板2110上的一電容測量電路2120。
所述電容觸控板2110包括:基底2111,多個主傳感器2112,沿著在每個主傳感器2112附近的一條線設置的多個子傳感器2113。所述子傳感器2113基於一個主傳感器2112以一對多的對應關係設置。在此示例性實施例中,主傳感器2112與沿著一條線設置的子傳感器2113被交替布置。換言之,多個子傳感器2113沿著在一個主傳感器2112附近的一條線設置的這一結構被不斷重複。在此示例性實施例中,設置在垂直於主傳感器2112長度方向的假想線上的子傳感器2113彼此連接。
所述基底2111包括觸摸區域TA和圍繞該觸摸區域TA的周邊區域PA。在此示例性實施例中,所述基底2111具有由長邊和短邊限定的矩形形狀。所述基底2111可以是脊型材料或者柔性型材料。
所述主傳感器2112被設置在觸摸區域TA上以感測第一軸的觸摸位置。在此示例性實施例中,當第二軸是Y軸時,第一軸可為X軸;當第一軸是X軸時,第二軸可為Y軸。每個主傳感器2112都具有條形形狀以沿著Y軸方向延伸並且沿著X軸方向布置。每個主傳感器2112具有均勻的寬度。
所述子傳感器2113以一對多的對應方式設置而與主傳感器2112並聯,以感測第二軸的觸摸位置。每個子傳感器2113被設置在彼此相鄰的主傳感器2112之間,並且沿著Y軸方向延伸,以沿著X軸方向布置。所述子傳感器2113被設置在一個主傳感器2112附近。
主傳感器2112和子傳感器2113可以由金屬網、氧化銦錫(ITO)、銀納米線、碳納米管等形成,所述金屬網具有每單位面積的恆定電阻。進一步地,所述主傳感器2112與所述子傳感器2113可以由銀材料,金屬材料,石墨烯材料等形成。在此示例性實施例中,為了方便描述,顯示出了主傳感器2112的數量為2並且沿線設置的子傳感器2113的數量為4;然而,並不限於此。
所述電容觸控板2110還可包括多個子連接布線2114。每個所述子連接布線2114連接到設置在垂直於主傳感器2112的長度方向的假想線上的子傳感器2113。例如,當從圖1觀察時,設置在第一行的子傳感器通過第一子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接,設置在第二行的子傳感器通過第二子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接,設置在第三行的子傳感器通過第三子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接,以及設置在第四行的子傳感器通過第四子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接。
所述電容觸控板2110還可包括多個第一次旁路布線2116以及設置在周邊區域PA上的多個第二次旁路布線2117。
第一次旁路布線2116連接到分別設置在電容觸控板2110的左側區域和電容測量電路2120的最外側子傳感器。
第二次旁路布線2117連接到分別設置在電容觸控板2110的右側區域和電容測量電路2120的最外側子傳感器。
所述電容觸控板2110可進一步包括多個主連接布線2118,其連接到每個主傳感器2112第一端部和電容測量電路2120。
電容測量電路2120連接到每個主傳感器2112和子傳感器2113的兩個端部,以通過感測主傳感器2112和子傳感器2113的電容變化來測量觸摸位置。
在圖18中的設置在同一行的子傳感器這一結構中,左側最外面的子傳感器通過第一次旁路布線2116連接至電容測量電路2120,而右側最外面的子傳感器通過第二次旁路布線2117連接至電容測量電路2120。
然而,第一次旁路布線2116與第二次旁路布線2117可以省略或者可以不連接到電容測量電路2120,以物理和電氣浮動。當第一次旁路布線2116或第二次旁路布線2117未連接到電容測量電路2120且其為物理和電氣浮動的時候,相應的次旁路布線可以在鄰近最外側子傳感器的區域中省略,並且在鄰近電容測量電路2120的區域中省略。
如上所述,根據本發明,由於主傳感器,子傳感器,主連接布線,子連接布線,第一次旁路布線和第二次旁路布線被設置在同一平面中,其可獲得單層結構的電容觸控板。
進一步地,主傳感器和子傳感器彼此獨立地連接以獲得電容觸控板,使得其可實現多點觸控。
此外,一個主連接布線連接至主傳感器以及鄰近所述主傳感器的子傳感器彼此串聯連接以連接到電容測量電路,以使得其可降低接觸區域內的布線複雜性。
圖19為一幅示意圖,示出了通過圖18中所示的電容觸控板的觸摸感測。
參見圖19,用於感測觸摸部分的X軸坐標值的操作通過使用主傳感器X0和X1而被實施。
例如,在感測信號被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第一側之後,其通過子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X0的第一側之後,其通過子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過布置在所有列中的主傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以通過經由子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的X軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
然後,用於感測觸摸坐標的Y軸坐標值的操作通過使用子傳感器被實施。
例如,在感測信號輸出到子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第一側之後,所述子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)被設置在第一行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第二側之後,所述子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)被設置在第一行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y0(1),Y0(2)和Y0(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號輸出到子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第一側之後,所述子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)被設置在第二行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第二側之後,所述子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)被設置在第二行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y1(1),Y1(2)和Y1(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
然後,在感測信號輸出到子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第一側之後,所述子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)被設置在第三行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第二側之後,所述子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)被設置在第三行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y2(1),Y2(2)和Y2(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y3(1),Y3(2)和Y3(3)的第一側之後,所述子傳感器Y3(1),Y3(2)和Y3(3)被設置在第四行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y3(1),Y3(2)和Y3(3)的第二側接收感測信號,以感測電容變化。隨後,在感測信號輸出到子傳感器Y3(1),Y3(2)和Y3(3)的第二側之後,所述子傳感器Y3(1),Y3(2)和Y3(3)被設置在第四行以彼此串聯連接,它通過相應的子傳感器Y3(1),Y3(2)和Y3(3)的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過彼此串聯連接的子傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以經由彼此串聯連接的子傳感器通過主傳感器的第二側接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的Y軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
在圖19中,它描述了觸摸位置的X坐標在以下結構中被檢測,其中,主傳感器的第一側連接到電容測量電路。可選地,它也可檢測以下結構中的觸摸位置的X坐標,其中,主傳感器的第一和第二側連接到電容測量電路。
例如,在感測信號被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第一側之後,其通過相應的主傳感器X0的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第一列的主傳感器X0的第二側之後,其通過相應的主傳感器X0的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
隨後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X1的第一側之後,其通過相應的主傳感器X1的第二側接收感測信號,以感測電容變化。然後,在感測信號被輸出到布置在第二列的主傳感器X1的第二側之後,其通過相應的主傳感器X0的第一側接收感測信號,以感測電容變化。
以這種方式,通過布置在所有列中的主傳感器的第一側輸出感測信號後,它可以經由主傳感器通過主傳感器的第二側接收所述感測信號檢測對應於一個或多個觸摸坐標的X軸值,以感測主傳感器的電容變化量。
圖20為一幅平面圖,示意性地示出了圖18中所示的電容觸控板的一個變形例。
參見圖20,所述電容觸控板2200包括第一感測組2210和與第一感測組2210鏡像對稱的第二感測組2220。當觀察圖20時,第一感測組2210設置在電容觸控板2200的左側區域,而第二感測組2220設置在電容觸控板2200的右側區域。
所述第一感測組2210包括:沿Y軸方向延伸以沿著X軸方向設置的多個主傳感器,以及沿著與每個主傳感器相鄰的線布置的多個子傳感器。當觀察圖20時,設置在相同的X坐標的子傳感器通過子連接布線彼此連接。主傳感器和子傳感器的描述如圖18中所描述的一樣,以便省略其詳細描述。
所述第二感測組2220包括:沿Y軸方向延伸以沿著X軸方向設置的多個主傳感器,以及沿著與每個主傳感器相鄰的線布置的多個子傳感器。設置在第二感測組2220中的主傳感器和子傳感器的設置結構與設置在第一感測組2210中的主傳感器和子傳感器的設置結構是左右對稱的。
在此示例性實施例中,第一次旁路布線2216分別連接至檢測相同的X坐標的第一感測組2210的最外側子傳感器,而第二次旁路布線2226分別連接至第二感測組2220的最外側子感測器,所述第一次旁路布線2216和所述第二次旁路布線2226可以獨立地連接到電容測量電路2120(如圖18中所示)。可選地,第一次旁路布線2216分別連接至檢測相同的X坐標的第一感測組2210的最外側子傳感器,而第二次旁路布線2226分別連接至第二感測組2220的最外側子感測器,所述第一次旁路布線2216和所述第二次旁路布線2226可以共同地彼此連接,以連接到電容測量電路2120(如圖18中所示)。
在本示例性的實施例中,第一主旁路布線2218分別連接至檢測相同的Y坐標的第一感測組2210的主傳感器,而第二主旁路布線2228分別連接至第二感測組2220的主傳感器,所述第一主旁路布線2218與所述第二主旁路布線2228可以獨立地連接到電容測量電路2120(如圖18中所示)。可選地,第一主旁路布線2218分別連接至檢測相同的Y坐標的第一感測組2210的主傳感器,而第二主旁路布線2228分別連接至第二感測組2220的主傳感器,第一主旁路布線2218和所述第二主旁路布線2228可以共同地彼此連接,以連接到電容測量電路2120(如圖18中所示)。
在圖20中,顯示了用於檢測電容式觸控面板2200的左側區域的觸摸位置的第一感測組2210和用於檢測電容式觸控面板2200的右側區域的觸摸位置的第二感測組2220是左右對稱的。
但是,四個感測組可以設置在電容觸控板上。例如,用於檢測對應於電容觸控板的第一象限區域的觸摸位置的第一感測組可被設置在第一象限上,用於檢測對應於電容觸控板的第二象限區域的觸摸位置的第二感測組可被設置在第二象限上,用於檢測對應於電容觸控板的第三象限區域的觸摸位置的第三感測組可被設置在第三象限上,以及用於檢測對應於電容觸控板的第四象限區域的觸摸位置的第四感測組可被設置在第四象限上。
在圖20裡,顯示了第一次旁路布線分別連接至設置在左側區域的第一感測組2210的最外側子傳感器,並且第二次旁路布線分別連接至設置在右側區域的第二感測組2220的最外側子傳感器,所述第一次旁路布線與第二次旁路布線被設置為連接到電容測量電路(未示出)。
但是,對應於第一感測組2210的第一次旁路布線或者對應於第二感測組2220的第二次旁路布線沒有連接到電容測量電路,以從所述電容測量電路電氣地或物理地浮動。當所述第一次旁路布線或者所述第二次旁路布線沒有連接到電容測量電路,以從所述電容測量電路電氣地或物理地浮動的時候,相應的次旁路布線可以在一個相鄰於相應的最外側子傳感器的區域中被省略,或者在一個相鄰於電容測量電路的區域中被省略。
圖21為一幅平面圖,示意性地示出了圖18中所示的電容觸控板的一個變形例。
參見圖21,電容觸控板2300包括第一感測組2310,第二感測組2320,第三感測組2330和第四感測組2340。當觀察圖21時,第一感測組2310設置在電容觸摸板2300的上部區域的上部,第二感測組2320設置在電容觸摸板2300的上部區域的下部,第三感測組2330設置在電容觸摸板2300的下部區域的上部,以及第四感測組2340設置在電容觸摸板2300的下部區域的下部。
主傳感器,子傳感器,主連接布線,子連接布線和次旁路布線以圖18中所示的布置結構被設置在第二感測組2320和第四感測組2340中的每個之上。
主傳感器,子傳感器,主連接布線,子連接布線和次旁路布線被設置在布置結構中的第一感測組2310和第三感測組2330中的每個之上,該布置結構基於圖18中所示的布置結構為水平對稱設置。
圖22為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖22,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置2400包括電容觸控板2110和設置在該電容觸控板2110上的電容測量電路2120。
圖22中所示的電容式觸控裝置2400與圖18中所示的電容式觸控裝置2400基本上相同,除了連接到電容測量電路2120的第一和第二次旁路布線2416和2417的結構以外。於是,圖22中使用的相同的附圖標記表示相同的元件或與圖18中所示的那些元件相似的元件,因此,將省略其詳細描述。也就是說,類似於圖18中所示的電容觸控板2110,在圖22中所示的電容觸控板2110中,主傳感器2112和沿著一條線設置的子傳感器2113被交替布置。換言之,多個子傳感器2113沿著在一個主傳感器2112附近的一條線設置的這一結構被不斷重複。
在圖18中,第一和第二次旁路布線2116和2117中的每一個被獨立地連接到電容測量電路2120,以自電容法感測到觸摸位置。也就是說,彼此串聯連接的子傳感器的第一個子傳感器和最後一個子傳感器是電容測量電路2120的不同埠,以自電容法感測到觸摸位置。
可選地,在圖22中,第一次旁路布線2416和第二次旁路布線2417通常彼此連接且被連接到電容測量電路2120,以互電容法感測到觸摸位置。例如,連接到對應於第一行的左側子傳感器的第一次旁路布線和連接到對應於第一行的右側子傳感器的第二次旁路布線通常彼此連接且連接到電容測量電路2120。連接到對應於第二行的左側子傳感器的第一次旁路布線和連接到對應於第二行的右側子傳感器的第二次旁路布線通常彼此連接且連接到電容測量電路2120。連接到對應於第三行的左側子傳感器的第一次旁路布線和連接到對應於第三行的右側子傳感器的第二次旁路布線通常彼此連接且連接到電容測量電路2120。連接到對應於第四行的左側子傳感器的第一次旁路布線和連接到對應於第四行的右側子傳感器的第二次旁路布線通常彼此連接且連接到電容測量電路2120。
換言之,彼此串聯連接的子傳感器的列的方向的第一個和最後一個子傳感器共同連接到電容測量電路2120,以互電容法來感測觸摸位置。
圖23為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖23,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置2500包括電容觸控板2110和設置在該電容觸控板2110上的電容測量電路2120。
圖23中所示的電容式觸控裝置2500與圖18中所示的電容式觸控裝置2100相同,除了接地構件2518不同以外。於是,相同的附圖標記將用於指代與如圖18中所述的那些相同或相似的部件,而關於以上元件的任何進一步的解釋將被省略。
所述接地構件2518被設置在最接近主傳感器2112的子連接布線2114與主傳感器2112之間。所述接地構件2518防止在主傳感器2112和子連接布線2114之間產生耦合電容。因此,它可增強電容觸控板的觸摸靈敏度。在此示例性實施例中,所述接地構件2518可由每單位面積具有恆定電阻的金屬網、氧化銦錫(ITO)、銀納米線、碳納米管等製成。此外,所述接地構件2518可由銀材料,金屬材料,石墨烯材料等製成。
進一步地,所述接地構件2518被設置在第一次旁路布線2116和子連接布線2114之間,所述子連接布線2114設置在電容觸控板2110的左側區域。所述接地構件2518防止在第一次旁路布線2116和設置在其左側區域的子連接布線2114之間產生耦合電容。因此,它可提高電容觸控板的觸摸靈敏度。
此外,所述接地構件2518被設置在第二次旁路布線2116和子連接布線2114之間,所述子連接布線2114設置在電容觸控板2110的右側區域。所述接地構件2518防止在第二次旁路布線2117和設置在其右側區域的子連接布線2114之間產生耦合電容。因此,它可提高電容觸控板的觸摸靈敏度。
所述接地構件2518從電容測量電路2120接收接地電壓。在圖23中描述了,所述接地構件2518連接到電容測量電路2120的兩個埠以接收接地電壓。或者,所述接地構件2518可連接到電容測量電路2120的一個埠。
圖24為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖24,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置2600包括電容觸控板2110與設置在該電容觸控板2110上的電容測量電路2120。
圖23中所示的電容式觸控裝置2600與圖18中所示的電容式觸控裝置2100相同,除了設置在電容式觸控裝置2600的最外側區域的子傳感器2613的寬度比設置在電容式觸控裝置2100的最外側區域的子傳感器2113的寬度更窄以外。於是,相同的附圖標記將被用於表示相同的元件或與圖18中所示的那些元件相似的元件,而關於以上元件的任何進一步的解釋將被省略。
在此示例性實施例中,設置在最外側區域的子傳感器2613的寬度基本上是設置在剩餘區域的子傳感器2613的寬度的一半。
也就是說,設置在左側區域的最外側區域的子傳感器對應於一個主傳感器,而設置在右側區域的最外側區域的子傳感器對應於一個主傳感器。另一方面,設置在剩餘區域上的子傳感器對應於兩個主傳感器。
圖25為為一幅平面圖,示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置。
參見圖25,根據本發明的另一個示例性實施例所述的電容式觸控裝置2700包括電容觸控板2710和設置在該電容觸控板2710之上的電容測量電路2720。
所述電容觸控板2710包括:基底2711,多個主傳感器2712和多個子傳感器2713,所述多個子傳感器2713沿著在每個主傳感器2712附近的一條線設置。所述子傳感器2713基於一個主傳感器2712以一對多的對應關係設置。在此示例性實施例中,布置在垂直於主傳感器2712的長度方向的假想線上的子傳感器2713彼此連接。換言之,在圖25中,對應於相同的Y坐標值的子傳感器彼此連接。
所述基底2711包括觸摸區域TA和圍繞該觸摸區域TA的周邊區域PA。在此示例性實施例中,所述基底2711具有由長邊和短邊限定的矩形形狀。所述基底2711可以是脊型材料或者柔性型材料。
所述主傳感器2712被設置在觸摸區域TA上以感測第一軸的觸摸位置。當第二軸是Y軸時,第一軸可為X軸;當第一軸是X軸時,第二軸可為Y軸。在此示例性實施例中,主傳感器2712檢測X坐標值。所述主傳感器2712具有使多個菱形在其上彼此串聯連接的形狀。與此同時,鄰近周邊區域PA的主傳感器2712可以具有三角形形狀。
所述子傳感器2713以一對多的對應方式設置而與主傳感器2712並聯,以感測第二軸的觸摸位置。在此示例性實施例中,子傳感器2713檢測Y坐標值。每個子傳感器2713被設置在彼此相鄰的主傳感器2712之間,並且沿著Y軸方向延伸,以沿著X軸方向布置。所述子傳感器2713被設置在一個主傳感器2712附近。所述子傳感器2713具有菱形形狀。與此同時,鄰近周邊區域PA的子傳感器2713可具有三角形形狀。
主傳感器2712和子傳感器2713可以由氧化銦錫(ITO)、金屬網、銀納米線、碳納米管等形成。進一步地,所述主傳感器2712與所述子傳感器2713可以由銀材料,金屬材料,石墨烯材料等形成。在此示例性實施例中,為了方便描述,顯示出了主傳感器2712的數量為2並且沿線設置的子傳感器2713的數量為4;然而,並不限於此。
所述電容觸控板2710還可包括多個子連接布線2714。每個所述子連接布線2714連接到設置在垂直於主傳感器2712的長度方向的假想線上的子傳感器2713。例如,當從圖1觀察時,設置在第一行的子傳感器通過第一子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接,設置在第二行的子傳感器通過第二子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接,設置在第三行的子傳感器通過第三子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接,以及設置在第四行的子傳感器通過第四子連接布線(未示出附圖標記)彼此連接。
所述電容觸控板2710還可包括多個第一次旁路布線2716以及設置在周邊區域PA上的多個第二次旁路布線2717。
第一次旁路布線2716連接到分別設置在電容觸控板2710的左側區域和電容測量電路2720的最外側子傳感器。
第二次旁路布線2717連接到分別設置在電容觸控板2710的右側區域和電容測量電路2720的最外側子傳感器。
所述電容觸控板2710可進一步包括多個主連接布線2718,其連接到每個主傳感器2712第一端部和電容測量電路2720。
電容測量電路2720連接到每個主傳感器2712和子傳感器2713的兩個端部,以通過感測主傳感器2712和子傳感器2713的電容變化來測量觸摸位置。
如上所述,根據本發明,由於具有使多個菱形在其上彼此串聯連接的形狀的主傳感器被布置在與具有菱形形狀的子傳感器相同的層,使得防止雲紋現象成為可能,所述雲紋現象可由電容觸控板和設置在電容觸控板下方的顯示面板之間的錯位引起。
進一步地,由於具有使多個菱形在其上彼此串聯連接的形狀的主傳感器,具有菱形形狀的子傳感器,主連接布線,子連接布線,第一次旁路布線和第二次旁路布線設置在同一平面中,其可獲得單層結構的電容觸控板。
進一步地,具有使多個菱形在其上彼此串聯連接的形狀的主傳感器與具有菱形形狀的子傳感器彼此獨立地連接,以獲得電容觸控板,以使得它可以實現多點觸控。
此外,一個主連接布線被連接到主傳感器和與彼此串聯連接的主傳感器相鄰的子傳感器,以連接到電容測量電路,以使其可在觸摸區域內降低布線複雜性。
圖26為一幅平面圖,示意性地示出了圖25中所示的電容觸控板的一個變形例。
參見圖26,所述電容觸控板2800包括沿-Y軸方向依次設置的第一感測組2810,第二感測組2820,第三感測組2830和第四感測組2840。
所述第一感測組2810包括:如圖25所示,交替布置的主傳感器與沿著一條線布置的子傳感器。也就是說,主傳感器被限定為彼此串聯連接的菱形形狀並且與Y軸方向平行地設置,並且每個所述子傳感器由與Y軸方向平行設置的每個菱形形狀限定。
在連接到主傳感器的每個上側的主連接布線中,設置在左側區域的主連接布線在左側方向上延伸,而設置在右側區域的主連接布線在右側方向上延伸。
在連接到沿著較低方向延伸的每個子傳感器的子連接布線中,設置在左側區域的子連接布線在左側方向上延伸,而設置在右側區域的子連接布線在右側方向上延伸。
第二感測組2820包括:交替布置的主傳感器與沿著一條線布置的子傳感器。也就是說,多個子傳感器沿著在一個主傳感器附近的一條線設置的這一結構被不斷重複。在此示例性的實施例中,設置在垂直於主傳感器的長度方向的假想線上的子傳感器彼此連接。
此外,所述第二感測組2320包括主連接布線和子連接布線。設置在第二感測組上2820上的主傳感器,子傳感器,主連接布線和子連接布線的一種布置結構相對於設置在第一感測組2810上的主傳感器,子傳感器,主連接布線和子連接布線的一種布置結構為水平對稱布置。
設置在第三感測組上2830上的主傳感器,子傳感器,主連接布線和子連接布線的一種布置結構相對於設置在第二感測組2820上的主傳感器,子傳感器,主連接布線和子連接布線的一種布置結構為水平對稱布置。於是,關於第三感測組2830的詳細說明將被省略。
設置在第四感測組上2840上的主傳感器,子傳感器,主連接布線和子連接布線的一種布置結構相對於設置在第三感測組2830上的主傳感器,子傳感器,主連接布線和子連接布線的一種布置結構為水平對稱布置。於是,關於第四感測組2840的詳細說明將被省略。
如上所述,根據本發明,由於主傳感器,子傳感器,主連接布線,子連接布線,第一次旁路布線和第二次旁路布線被布置在同一平面中,其可獲得單層結構的電容觸控板。
進一步地,主傳感器和子傳感器彼此獨立地連接以獲得電容觸控板,使得其可實現多點觸控。
此外,一個主連接布線連接至主傳感器和鄰近主傳感器的子傳感器,彼此串聯連接以連接到電容測量電路,以使得其可降低接觸區域內的布線複雜性。
已經描述了本發明的示例性實施例,進一步值得注意的是,對於本領域的技術人員是顯而易見的是,在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以進行的各種修改,其由所附權利要求的邊界和界限限定。
如上所述,根據本發明,電容測量電路將參考信號施加到觸摸傳感器的第一側並且接收具有變化的參考電壓的信號,所述變化的參考電壓是由於通過觸摸傳感器的第二側產生觸摸的時候在觸摸傳感器中形成的電阻和電容導致的。電容測量電路和觸摸傳感器之間的電阻差被補償,以使其可減少測量的觸摸時間的失真,從而精確測量電壓變化。
進一步地,根據本發明所述的電容觸控板可以安裝在各種產品上,如感測觸摸位置的感測裝置可被適用。觸控螢幕類產品被廣泛應用於各個行業領域並且由於其優越的空間特性而正在迅速取代按鍵式設備。最具爆炸性的需求是在手機領域內。具體地,在手機中,方便性和終端的大小非常重要,因此,不包括附加鍵的觸屏手機或者最小化鍵的數量的手機最近成為了焦點。於是,具有安裝在其上的根據本發明所述的電容型觸控模式的感測裝置,可以在手機中使用並且也可廣泛應用於包括觸控螢幕的電視(TV),自動服務現金提款和銀行匯款的異步傳輸模式(ATM)設備,電梯,在地鐵中使用的售票機,可攜式多媒體播放器(PMP),電子書,導航設備,等等。除此之外,觸摸顯示裝置在需要用戶界面的所有領域中取代了一般的按鈕式界面。
附圖標記的描述
110,310,510,610,2110,2710:電容觸控板
111,511,611,2111,2111:基底
112,512,612,2112,2712:主傳感器
113,513,613,2113,2713:子傳感器
114,514,614:第一主連接布線
115,515,615:第二主連接布線
116,516,616:第一子連接布線
117,517,617:第二子連接布線
118,2116,2416:第一次旁路布線
119,2117,2417:第二次旁路布線
120,520,620,2120,2720:電容測量電路
1410:參考電壓產生部 1420:電壓比較部
1430:控制部 1440:計時器部
1450,1550:充電/放電部 1452:充電部
1454:放電部 1460:複合開關
1462:第一開關 1464:第二開關
1640:放電控制部 1610,SW:充電/放電開關
1620:第一電流鏡 1630:第二電流鏡
1650:放電部 1660:第三電流鏡
1670:充電控制部 1680:充電部
TA:觸摸區域 PA:周邊區域
2210,2310,2810:第一感測組 2220,2320,2820:第二感測組
2218:第一主旁路布線 2228:第二主旁路布線
2330,2830:第三感測組 2340,2840:第四感測組
2518:接地構件。