触控传感器与相关方法

专利名称：触控传感器与相关方法
技术领域：
本发明有关一种触控传感器与相关方法，尤指一种在预定方向上以绝缘的两电极 增进坐标分辨率并能有效减少误差的电容式触控传感器与相关方法。
背景技术：
触控屏幕组合了触控传感器的触控感测功能与显示面板的显示功能，能为使用者 提供友善、直觉的操控界面，已经成为现代社会最受欢迎的人机界面之一。如何以较低的成 本实现性能佳的触控屏幕，也成为现代信息厂商的研发重点。电容式触控传感器是在感测区域中设置多个电极来感应由使用者触控所引起的 电容变化，进而计算/分析出受触控的触控位置。在触控传感器中，其触控位置的分辨率与 正确性会和其成本有关。要增加触控位置的分辨率，可以在感测区域中增设相互绝缘的电 极，独立地感测各电极上的电容变化以解析触控位置。不过，此种技术下的触控传感器(与 相关的控制电路)都需要以较多的脚位来支持增设的电极，会大幅增加触控感测机制的成 本。另一种技术是以双导体层上分别沿不同方向排列的电极来交织出触控感测的分辨率。 不过，此种技术不仅脚位多，还需要另一层导体层，成本更高，良率也会因导体层增加而降 低。

发明内容
本发明的目的之一是提出一种较佳的单一导体层电容式触控传感器，其能以较低 的脚位数提供较佳的分辨率。根据本发明一方面提供一种触控传感器，其是沿感测区域的X方向(亦可视为一 水平方向)设置多个相互绝缘的感测群组，每一感测群组中进一步细分出多个第一电极、 多个第二电极与多个第三电极，各第一电极、各第二电极与各第三电极设置于同一导体层 但彼此相互绝缘(彼此不会导通电流)。在各感测群组中，另设有一第一导线、一第二导线 及一第三导线；第一导线耦接于各感测群组中的多个第一电极，使这些第一电极能彼此导 通电流(即电荷的流动)。同理，各感测群组中的第二导线将其多个第二电极相互耦接在一 起，第三导线则将多个第三电极相互耦接为一体。在前述触控传感器中，各第一电极、第二电极与第三电极沿感测区域的y方向(亦 可视为一垂直方向)延伸，且各第一电极/第二电极与各第三电极沿X方向交错排列，使 各第一电极/第二电极沿X方向邻接于各第三电极。在一实施例中，每一第一电极与一对 应的第二电极分别位于一 X方向对称轴的相异两侧，两者的形状与位置即沿此对称轴相互 对称，中间则有一绝缘隙将两者分隔。相对地，第三电极则沿y方向延伸跨越此对称轴的两 侧，其形状亦是沿此对称轴对称。若以y = 0与y = H(H为一定值)来定义感测区域在y 方向的下边界与上边界，前述对称轴即对应于y = H/2，第一电极与对应的第二电极分别延 伸于y = H/2至y = H与y = 0至y = H/2的两范围中，第三电极则延伸于y = 0至y = H的范围内。
针对χ方向的分辨率，由于本发明在X方向排列的各感测群组中又再细分出多个 第一电极/第二电极与第三电极，故可改善X方向上的触控位置感测误差。此外，虽然各感 测群组中有多个第一电极、多个第二电极与多个第三电极，然而这多个第一电极已彼此耦 合，故只需一个脚位；同理，同一感测群组中多个第二电极亦只需一个脚位，多个第三电极 也仅需一个脚位。同一感测群组总计仅需三个脚位即可。针对y方向的分辨率，本发明基本上只将感测区域分成y = H/2至y = H与y = 0至y = H/2的两范围，再利用各第一电极、第二电极与第三电极的形状使不同y坐标的触 控位置会耦合不同的电容变化量，以此来增进y方向坐标的分辨率。譬如说，第一 /第二电 极在χ方向的截面尺寸会随着y方向改变，在不同的y坐标有不同的截面尺寸；相对地，在 第三电极与第一 /第二电极邻接的对应部份中，其χ方向截面尺寸则沿y方向以相反的趋 势改变。由于各第三电极系沿y = H/2的对称轴对称，故第三电极的χ方向截面尺寸会沿 着y方向改变且于该对称轴达到极值(极大值或极小值)。因为本发明在y方向上划分了 第一电极与第二电极，本发明在决定触控位置的y坐标时就可在y = H/2至y = H与y = 0至y = H/2的两范围间进行加权平均，增进y方向的分辨率。由于电极形状的配合，即使 同一感测群组只有三个脚位的输出，本发明还是能够精细地决定触控位置的y坐标。本发明的又一目的是提供一种感测触控的方法，应用于前述的本发明触控传感器。本发明的感测触控的方法其主要步骤可简述如下感测各第一电极所耦合的电容 变化量以取得一第一变化值；感测各第二电极所耦合的电容变化量以取得一第二变化值； 感测各第三电极耦合的电容变化量以取得一第三变化值；根据第一变化值与第二变化值的 差异获得一增益值；而在计算触控位置的y坐标时，就可根据增益值补偿y坐标，计算该y 坐标与一基准坐标间的差异，以决定触控位置的y坐标。由于第一电极与第二电极间有一 绝缘隙隔离两者，此绝缘隙可能会在计算触控位置的y坐标时引入误差。而前述的增益值 就是用来降低此绝缘隙引发的误差。此增益值会随第一变化值与第二变化值间的差异缩小 而变小；更具体地说，这个增益值会符合下列条件当第一变化值与第二变化值相互趋近 时，增益值亦趋近于零；当第一变化值与第二变化值间的差异增大时，增益值则趋近于一固 定值。在计算触控位置的y坐标时，本发明可根据第一变化值、第二变化值与第三变化 值决定一坐标偏移量，再根据坐标偏移量与增益值的乘积决定触控位置y坐标与一基准坐 标间的差异；事实上，此基准坐标即y = H/2。由以上叙述可知，本发明可在单一导体层上实现出脚位数低但分辨率高的触控传 感器。由于仅需单一导体层，故本发明触控传感器可以方便地和显示面板整合在一起。在 现行技术中，触控传感器与显示面板通常是由不同的厂商用不同的工序分别制造，再组合 在一起以形成一触控屏幕。此种技术会增加制造、加工、组装的成本与时间，不利于触控屏 幕的普及。相较之下，在本发明中，实现触控传感器的导体层与显示面板的像素电极导体层 是以相同工序整合于同一触控显示面板，故在显示面板完成后，触控感测功能就已经内建 于其中，可降低触控屏幕的制造成本与时间。本发明的又一目的是提供一种整合有触控传感器的触控显示面板。本发明的触控显示面板设有一第一偏极片、一上玻璃基板、一第一导体层、一滤色片、一第二导体层、一显示单元结构、一下玻璃基板及一第二偏极片。第一偏极片用以使一 第一极化方向的光线得以穿透，而第二偏极片则用以使一第二极化方向的光线得以穿透。 第一极化方向与第二极化方向可以是相同或相异的。第一导体层设置有多个电极，用以传 输电子信号以反应在该显示面板上的触控。第二导体层则设置显示面板的像素电极。显示 单元结构用以形成多个显示单元。滤色片用以使不同显示单元可呈现多个色彩。在一实施例中，第一导体层亦用来传输共同电压，其是以多个绝缘隙划分出各电 极。在另一实施例中，第一导体层与第二导体层间可增设一第三导体层，用以传输共同电 压。又一实施例中，此第三导体层以多个绝缘隙划分出多个电极，并与第一导体层上的电极 搭配交织出触控感测的分辨率，实现双导体层的触控传感器。再一实施例中，第三导体层不 设绝缘隙，另增设一第四导体层并设置电极，以和第一导体层的电极一起实现双导体层触 控传感器。本发明的再一目的是提供一种制造上述触控显示面板的方法。本发明的制造触控显示面板的方法其主要步骤可描述如下在上玻璃基板上，以 一导体工序形成一第一导体层，并设置多个相互绝缘的电极；形成滤色片，并在下玻璃基板 以该导体工序形成一第二导体层并设置像素电极。另外，亦可以该预设工序在第一导体层 与第二导体层之间形成第三、第四导体层。在形成第一或第三导体层时，亦可用多个绝缘隙 划分出多个电极。为了使能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说 明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。


本发明得通过下列附图及说明，可获得一更深入的了解图1示意的是本发明触控传感器的一实施例。图2是以平面图来示意图1中的触控传感器。图3及图4示意的是图1触控传感器在感测触控位置y坐标时的情形。图5示意的是图1触控传感器在未导入增益值前针对触控位置计算得出的感测y 坐标与实际y坐标，并示意了修正用的增益值。图6示意的是图1触控传感器在根据图5中增益值进行修正后使触控位置的感测 y坐标趋近实际y坐标的情形。图7示意的是应用图1触控传感器计算触控位置y坐标的流程。图8为本发明触控传感器另一实施例的示意图。图9至图14示意的是本发明显示面板的实施例。图15示意的是制作本发明显示面板的流程。
具体实施例方式请参考图1与图2，其所示意的是本发明触控传感器一实施例10的示意图。如图 1所示，本发明触控传感器10可用多个电极U(I)至U(M*N)、多个电极L(I)至L(M*N)与多 个电极D(I)至D(M*N)来实现；其中M、N为整数定值，M可以大于或等于1，N则可以大于1。 这些电极可设置于单一导体层ITOl内的一感测区域SA中；此导体层可为氧化铟锡(indiumtin oxide, IT0)透明导体层。在感测区域SA中，各电极可耦合使用者因触控所导致的电 荷与电容变化；而感测区域SA的外则可用其它构造(未绘出)与触控操作隔离。在实现触 控屏幕时，感测区域SA也可视为一可视区域，让显示面板的影像能穿透感测区域SA以呈现 予使用者。感测区域SA可定义出一个xy平面，触控传感器10就是要在感测区域SA的范 围中感测触控位置的χ坐标与1坐标，而图2进一步示意本发明触控传感器10的各电极在 xy平面上的配置。如图2所示，各电极U (1)至U (M*N)的形状相同、电极L (1)至L (M*N)的形状相同， 而电极D(I)至D(M*N)的形状亦相同。以第k个电极U(k)、L(k)与D(k)为例来说明(其 中k可为1至M*N)，各电极U(k)、L(k)与D(k)沿感测区域SA的y方向(亦可视为一垂直 方向)呈指状延伸。在图2的实施例中，电极U(k)对应于电极L(k)，两者分别位于一 χ方 向对称轴A3的相异两侧，两者的形状与位置即沿对称轴A3相互对称，中间则有一绝缘隙将 两者分隔。相对地，电极D(k)则沿y方向延伸跨越此对称轴A3的两侧，其形状亦是沿此对 称轴A3对称。若以y = 0与y = H来定义感测区域SA在y方向的下边界与上边界，对称 轴A3即对应于y = H/2，电极U(k)延伸于y = H/2至y = H的范围中，电极L(k)在y = 0 至y = H/2的范围中延伸，电极D(k)则延伸于y = 0至y = H的范围内。基于电极U(k)与L(k)的排列对称性，以下将以电极U(k)为例来说明电极U(k)/ L(k)与电极D(k)的排列、形状与相对关系。在y = H/2至y = H的范围中，电极U(k)与 电极D(k)沿χ方向交错排列，使各电极U(k)沿χ方向邻接于电极D(k)。电极U(k)的侧 边uR与电极D(k)的侧边dL可以是相互平行的，两侧边间隔距离dO;电极D(k)的另一侧 边dR和次一电极U(k+1)的侧边uL也可以是相互平行的，间隔距离dl (其可和距离dO相 同或不同)。换句话说，电极U(k)、D(k)与U(k+1)是相互绝缘且沿χ方向交错排列。如图 2所示，电极U(k)在χ方向上的截面宽度(截面尺寸)w会沿着y方向改变，在不同的y坐 标有不同的截面宽度w ；相对地，在y = H/2至y = H的范围中，对于电极D (k)与电极U (k) 邻接的对应部份来说，其χ方向截面宽度则沿y方向以相反的趋势改变。在图2的实施 例中，随着电极U(k)的截面宽度w由宽度w2减少(譬如说是线性地递减)至宽度wl时，电 极D(k)的截面宽度则相对地增加(譬如说是线性地递增)。由于电极U (k)系沿y = H/2 的对称轴A3对称，故电极U (k)的截面宽度w会在y = H至y = H/2的范围间沿着y方向 改变，且于对称轴A3达到极值(在图2的例子中是一极大值)。另外，电极U(k)/L(k)可以 是沿着y方向对称轴Al对称的(呈一等腰三角形或等腰梯形)，电极D (k)则可以是沿着y 方向对称轴A2呈左右对称的。于另一实施例中，电极U(k)/L(k)也不一定要是等腰三角形 /梯形，同理，电极D (k)也不一定要左右对称。在电极U(I)至U(M*N)、电极L(I)至L(M*N)与电极D(I)至D(M*N)中，前M个电 极U(I)至U(M)、电极L(I) ML(M)与电极D(I) MD(M)形成一感测群组；在此感测群组中， 电极U(I)至U(M)以一导线12A耦合在一起，以使电极U(I)至U(M)间能彼此导通电流，并 将各电极U(I)至U(M)耦合到的总电容变化值反应于电子信号dCU(l)；同理，电极L(I)至 L(M)以导线12B耦合在一起以在信号dCL(l)中反应电极L(I)至L(M)耦合到的电容变化 值，电极D(I)至D(M)也以导线12C耦合在一起以将其感应到的电容变化值反应至对应的 信号dCD⑴。依循类似的架构，次M个电极U (M+1)至U (2M)、L (M+1)至L (2M)与D (M+1)至D(2M)亦形成次一感测群组，分别提供信号dCW2)、dCLQ)与dCDQ)。最后M个电极 U((N-1)*M+1)至 U(N*M)、L((N-1)*M+1)至 L(N*M)与 D((N-I)*M+1)至 D(N*M)贝丨J形成第 N 个感测群组，提供信号d⑶(N)、dCL (N)与d⑶(N)。换句话说，本发明是沿感测区域SA的χ方向设置N个感测群组，每一感测群组中 进一步细分出M个电极U(k)、M个电极L(k)与M个电极D(k)；虽然各感测群组中有三组的 多个电极U(k)、L(k)与D(k)，但因为同类的电极是相互耦合的，故同一感测群组总计仅需 三个脚位以传输三个信号dCU(n)、dCL(n)与dCD(n)(其中η等于1到N)。当要根据本发明触控传感器10的感测结果来分析触控位置的χ坐标时，就是根据 各感测群组的X坐标与各感测群组的信号d⑶(n)、dCL(n)与d⑶(η)来进行加权平均以求 出触控位置的χ坐标。由于本发明在χ方向排列的各感测群组中又再细分出M个电极U(k)、 L(k)与D (k)，可以改善χ方向上的触控位置感测误差。在分析触控位置的y坐标时，本发明运作的原理则可用图3来示意说明。当触控 位置分别落在IPa与IPb时，触控位置IPa与电极L(m)的重叠部份较少，触控位置IPb与 电极L(m)的重叠部份则较多。因此，在触控位置TPb，电极L(m)所耦合到的电容变化量会 较大。相对地，在触控位置TPb，电极D(m)所耦合到的电容变化量则较少。相较之下，不论 在触控位置IPa或TPb，电极U(m)所耦合到的电容变化量则极少(或几近于无)。根据各 感测群组在信号dCU(n)、dCL(n)与dCD(n)的大小相对关系，就可决定触控位置的y坐标。 因为本发明在y方向上划分了电极U(k)与L(k)，本发明在决定触控位置的y坐标时就可 在y = H/2至y = H与y = 0至y = H/2的两范围间进行加权平均，增进y方向的分辨率。 由于电极形状的配合，即使同一感测群组只有三个脚位的输出，本发明还是能够精细地解 析触控位置的1坐标。另一方面，由于电极U(k)与L(k)间有绝缘隙来隔绝两者，当触控位置的y坐标 接近H/2时，此绝缘隙容易导入y坐标的误差。关于此情形，请参考图4。当触控位置落在 TPc时，由于电极U(k)与L(k)间的绝缘隙会减少触控位置TPc所接触到的电极面积，故电 极U (m)、L (m)与D (m)在触控位置TPc上所反应的电容变化量与在触控位置IPb (图3)上 所反应的电容变化量可能差不多，即使触控位置TPc的y坐标比触控位置TPb的y坐标更 接近H/2。由电极U(k)与L(k)间的绝缘隙所引起的y坐标误差可进一步由图5来说明。 图5的横轴代表触控位置实际的y坐标，纵轴代表由各电极感测到的电容变化量所决定的 y坐标。在理想的情形下，触控位置的实际y坐标应该和感测的y坐标一致。然而，就如前 面讨论过的，虽然触控位置IPb与TPc的实际y坐标有异，但因为绝缘隙的存在，在这两个 触控位置感测的y坐标会相当接近，导致y坐标解析的误差。于此实施例中，为了改善前述的误差，在分析触控位置的y坐标时引入一增益补 偿以进行误差的修正。可比较各电极U(k)所反应的电容变化量与各电极L(k)所反应的电 容变化量，根据两者间的差异来计算增益值。图5中亦示意了本发明所设计的增益值；当电 极U (k)、L (k)的电容变化量相互趋近时，代表触控位置的y坐标接近H/2，此时，增益值可以 趋近于一固定值CO (譬如说是0)，以消除绝缘隙导致的误差。当电极U(k)与L(k)所反应 的电容变化量有较大的差异时，代表触控位置的1坐标已经倾向y = H或y = 0而离开绝 缘隙所在的y = H/2，故增益值可趋近另一固定值Cl (譬如说是1)，不必再进行修正。在计 算触控位置的y坐标时，本发明可根据各电极U(k)、L(k)与D(k)所反应的电容变化量计算一 y坐标偏移量Dy，再根据y坐标偏移量Dy与增益值的乘积计算触控位置y坐标与一基准 坐标间的差异；事实上，此基准坐标即y = H/2，代表绝缘隙的位置。也就是说，当触控位置 的y坐标接近H/2时，即使y坐标偏移量Dy有所误差，但因为增益值也会减少以降低y坐 标偏移量Dy的影响，故感测到的y坐标就会接近实际的y坐标。经由增益值的修正后，本 发明感测触控位置y坐标的情形就如图6所示；在修正后，感测到的y坐标可以正常地符合 触控位置的实际y坐标。本发明应用触控传感器10决定触控位置y坐标的运作可由图7的流程700加以 说明。流程700的主要步骤可简述如下步骤702 感测各感测群组中由各电极U(k)所耦合的电容变化量、各电极L(k)所 耦合的电容变化量与各电极D (k)所耦合的电容变化量。步骤704 根据电极U(k)的电容变化量与电极L(k)的电容变化量计算两者间的 差异以获得增益值，就如图5中所示。步骤706 根据各感测群组中由各电极U (k)、电极L (k)与电极D(k)反应的电容变 化量决定一 ι坐标偏移量。此y坐标偏移量代表触控位置y坐标与H/2间的偏移量。如图 5中讨论过的，由于电极U(k)与L(k)间的绝缘隙，根据此y坐标偏移量计算出来的感测y 坐标会有所误差。步骤708 根据增益值来修正步骤706中的y坐标偏移量，得出一个补偿后的y坐 标偏移量。譬如说，可将步骤706中的y坐标偏移量与步骤704中的增益值相乘，根据其乘 积来决定修正后的y坐标偏移量，并据此来决定触控位置的y坐标。在流程700中，各步骤的顺序可在适当的情形下加以改变。譬如说，步骤704与 706的顺序可以调换，或者，步骤704与706可同步进行。请参考图8，其所示意的是本发明触控传感器另一实施例20的示意图。类似于 图2中的触控传感器10，图8中的触控传感器20包含M*N个电极U(I)至U(M*N)、L(1)至 L_)与D(I)至D(M*N)，以M个电极U(k)、L(k)与D(k)为一感测群组以形成N个感测群 组。于此实施例中，图8中各电极U(k)、L(k)与D(k)的形状已经有所改变。譬如说，在图 8中的电极D(k)，其沿χ方向的截面宽度是在y = H/2的地方达到极大值。至于触控传感 器20的运作情形与原理与触控传感器10相似，于此不再赘述。由于本发明能以单一导体层实现的电极来制造低成本、高分辨率的触控传感器， 进一步地可以将本发明触控传感器整合在显示面板的工序中；当本发明触控显示面板完成 后，内部就已经内建触控传感器的电极，可以直接实现触控屏幕的功能。请参考图9，其系 以一剖面结构来示意本发明触控显示面板一实施例30A。触控显示面板30A可以是一液晶 显示面板。在触控显示面板30A中，设有一覆镜层(COVerlens)32、一胶合层34、一偏极片 36、一胶合层38、一上玻璃基板(top glaSS)40、一导体层IT01、一保护膜(overcoat)42、一 滤色片44、另一导体层VC0M_IT0、显示单元结构46、导体层TFT_IT0、一下玻璃基板(bottom glass)48、一胶合层50及另一偏极片52。覆镜层32可以是玻璃或压克力塑料(聚甲基丙 烯酸甲酯，即Polymethylmethacrylate，简称PMMA)；偏极片36用以使一第一极化方向的光 线得以穿透，而偏极片52则用以使一第二极化方向的光线得以穿透。第一极化方向与第二 极化方向可以是相同或相异的。胶合层34胶合覆镜层32与偏极片36，胶合层38则用以将 偏极片36黏着于上玻璃基板40的一面；而在上玻璃基板40的另一面，即是用来实现本发明触控传感器的导体层IT01，其可为一氧化铟锡(indiumtin oxide, ΙΤ0)透明导体层。在导体层ITOl上，本发明可依据图2或图8的实施例来设置各电极U(k)、L(k)与 D(k)，以实现本发明触控传感器10或20。除此的外，图9右侧也以平面图来示意本发明触 控传感器又一实施例的电极。在图9的实施例中，导体层ITOl同样可定义出一个xy平面 的感测区域SA，其内则设置多个形状相同的电极T(I)、TQ)至T(k)等等，以及多个形状相 同的电极B(1)、B(2)至B(k)等等。各电极T(k)与B(k)间相互绝缘；各电极T(k)与电极 B(k)皆沿y方向呈指状延伸，并沿χ方向交错排列。为了提供y方向的分辨率，各电极T(k) 的χ方向截面尺寸(宽度)会沿y方向改变，各电极B(k)的χ方向截面尺寸则沿y方向以 相反趋势改变。譬如说，电极T(k)的χ方向截面宽度可以是朝着+y方向由极小值线性递 增至极大值；相对地，电极B(k)的χ方向截面宽度则是沿+y方向由极大值线性递减至极小 值。类似图2与图8中的感测群组，图9中也可设有M*N个电极T(k)与M*N个电极 B (k)，以划分为N个感测群组；在每一感测群组中有M个电极T (K)以导线相互连接以提供 一对应的信号来反应这些电极T(k)所耦合的总电容变化量，亦有M个相互连接的电极B(k) 以提供另一信号来反应其所耦合的总电容变化量。根据各感测群组提供的两个信号，实现 于导体层ITOl的触控传感器即可决定触控位置的χ坐标与y坐标。在导体层ITOl下的保护膜42可用以保护导体层ITOl，此保护膜42亦可另包括一 隔离层(insulation layer，未图标)。滤色片44下的导体层VC0M_IT0用来传输/维持一 共同电压。如图9的右侧所示，此导体层VC0M_IT0可以是延伸一整个平面的电极。导体层 ITOl可以和导体层VC0M_IT0—样以相同的导体工序与材料制作，也就是说，导体层ITOl可 以直接整合在显示面板的生产流程中。显示单元结构46中可以设有框胶(sealant)、间隔物(spacer)、液晶等，用以形成 多个显示单元。导体层TFT_IT0上则设置多个矩阵排列的像素电极，各像素电极对应于一 显示单元，可在薄膜晶体管(未示于图9)的控制下传输驱动电力(驱动电压)，以便和导体 层VC0M_IT0的共同电压一起驱动显示面板的各个显示单元。而滤色片44则为不同的显示 单元滤去不同的色光，以使不同显示单元能呈现多个不同的色彩；譬如说，某些显示单元为 红色，某些显示单元为绿色。某些显示单元则为蓝色。胶合层50则将偏极片52黏着于下 玻璃基板48的另一面。图10以剖面结构来示意本发明触控显示面板另一实施例30B。触控显示面板30B 中同样设有覆镜层32、胶合层34、偏极片36、胶合层38、导体层IT01、上玻璃基板40、滤色 片44、导体层VC0M_IT0、显示单元结构46、导体层TFT_IT0、下玻璃基板48、胶合层50及另 一偏极片52。与图9实施例不同的是，图10触控显示面板30B中用来实现触控传感器的导 体层ITOl与传输共同电压的导体层VC0M_IT0分别设于上玻璃基板40的相异两侧；胶合层 38用来保护导体层ITOl并固着偏极片36。另外，如图10图右所示，不仅导体层ITOl设有 多个相互绝缘的直条状电极，导体层VC0M_IT0也被细长的绝缘隙SLT划分为多个横条。在 此实施例中，导体层VC0M_IT0不仅用来维持驱动显示单元的共同电压，也和导体层ITOl的 电极一起实现双层电极的触控传感器，以两层导体层的纵横电极交织出触控传感器的触控 位置分辨率。为了保持导体层VC0M_IT0传输共同电压的完整性，可将绝缘隙SLT的宽度维 持在一适当值的内。
请参考图11，其是以剖面结构来示意本发明触控显示面板另一实施例30C。触控 显示面板30C类似于图9中的触控显示面板30A，但图11中的触控显示面板30C在保护膜 42与滤色片44之间另增设一导体层ITOl，与一保护膜42，。导体层ITOl与ITOl，用来架 构双导体层的触控传感器。如图11图右所示，导体层ITOl上设置了多个沿χ轴延伸的长 条电极，导体层ΙΤ0Γ上则设有多个沿y轴延伸的长条电极。请参考图12，其所示意的是本发明触控显示面板又一实施例30D。触控显示面板 30D类似于图10中的触控显示面板30B，但在上玻璃基板40与滤色片44之间额外增设另 一导体层ΙΤ0Γ与保护膜42，。导体层ITOl与ΙΤ0Γ用来架构双导体层的触控传感器。如 图12图右所示，导体层ITOl上设置有多个沿y轴延伸的长条电极，导体层ΙΤ0Γ上则设有 多个沿χ轴延伸的长条电极。在此实施例中，由于导体层ΙΤ0Γ与ITOl即可实现触控传感 器，故导体层VC0M_IT0就可维持为一平面延伸的电极，不需以绝缘隙划分出不同的电极。请参考图13，其所示意的是本发明触控显示面板再一实施例30E。触控显示面板 30E的构造类似于图10中的触控显示面板30B，但在胶合层38与上玻璃基板40间的导体 层ITOl则已省去；如图13图右所示，导体层VC0M_IT0是以各绝缘隙隔离出各电极T(I)至 T(k)、B(l)至B (k)，来实现单一导体层的触控传感器。另外，此种架构也可用来实现本发明 于图2与图8的实施例。请参考图14，其所示意的是本发明触控显示面板另一实施例30F。触控显示面板 30F类似于图9中的触控显示面板30A。不过，在触控显示面板30F中，传输共同电压的导 体层VC0M_IT0被划分为相邻交错排列的各电极SR与SK，导体层ITOl则设置多个电极SG。 在触控显示面板30F中，当要感测触控位置时，是依据电极SG与电极SK之间的互耦电容 (mutual capacitance)来进行触控位置的定位。电极SK亦用以传输共同电压，电极SR维 持于固定电压，可用来驱动像素并大幅减少背景电容。较佳地，在导体层VC0M_IT0上划分 电极的绝缘隙可以隐藏在显示面板中不需透光的部份(例如用来形成黑色矩阵的部份)； 也就是说，绝缘隙的位置和显示面板不透光部份的平面投影可以重合。在此实施例中，电极 SG在导体层ITOl的图案(pattern)与电极SR在导体层VC0M_IT0的图案可说是相互重合； 电极SG的菱形部份平面投影被涵盖在电极SR的菱形部份平面投影中。请参考图15 ；图15示意的是制造本发明触控显示面板的流程1500。流程1500的 主要步骤可简述如下步骤1502 在上玻璃基板40上以一导体工序形成导体层IT01，并在此导体层 ITOl上制作出各个电极，作为本发明触控传感器的基础。另外，亦可形成保护膜42来保护 导体层ITOl上的电极。若有需要(如图11与图12的实施例)，可继续依循前述的导体工序 形成另一导体层ΙΤ0Γ并设置电极，并形成相关的保护膜42’。在此步骤中，就可将触控传 感器的电极内建于显示面板中了。另外，若要实现图13中的实施例，则可省略导体层ITOl 的相关导体工序。步骤1504 形成滤色片44。步骤1506 以前述的导体工序形成共同电压导体层VC0M_IT0。若要实现图10、图 13与图14的实施例，则可进一步在导体层VC0M_IT0内分隔出各电极。步骤1508:形成显示单元结构46中的部份结构，像是配向膜/配向工序 (rubbing)、框胶的涂布等等。
步骤1510 在下玻璃基板48上形成控制显示单元的薄膜晶体管。步骤1512 以前述的导体工序形成导体层TFT_IT0，并为各个显示单元划分出像 素电极。步骤1514 形成显示单元结构46中的部份结构，像是配向膜/配向工序与银胶、 间隔物的涂布等。步骤1516 组合步骤1508与1514的完成品，注入液晶，并进行面板切割等相关工序。步骤1518 贴附偏极片36与52，以完成显示面板的制作。总结来说，相较于现有技术，本发明的触控传感器可用单一导体层或双导体层实 现，并在有限的脚位数下改善信号品质与触控位置的感测分辨率。本发明触控传感器可以 低成本地整合在显示面板的工序中，以显示面板既有的导体层工序即可将触控传感器内建 在显示面板内。综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，而然其并非用以限定本发明，任 何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换，因此本 发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种触控传感器，其特征在于，包含有多个相互绝缘的感测群组，每一感测群组中包含有多个第一电极，形成于一导体层；一导线，耦接于这些第一电极，用以在这些第一电极间导通电流；多个第二电极，形成于该导体层；以及多个第三电极，形成于该导体层；其中，这些第一电极、这些第二电极与这些第三电极彼此绝缘，且每一该第一电极与每 一该第三电极沿一第一方向排列。
2.根据权利要求1所述的触控传感器，其特征在于，每一该第一电极沿该第一方向的 截面尺寸沿一第二方向改变，每一该第三电极沿该第一方向的截面尺寸亦沿该第二方向改 变，而该第二方向垂直于该第一方向。
3.根据权利要求1所述的触控传感器，其特征在于，每一该第二电极对应于一个该第 一电极并与该对应的第一电极分别位于一对称轴的相异两侧，而每一该第三电极延伸跨越 该对称轴。
4.根据权利要求3所述的触控传感器，其特征在于，每一该第二电极与其对应的该第 一电极沿该对称轴对称，而每一该第三电极亦沿该对称轴对称。
5.根据权利要求3所述的触控传感器，其特征在于，每一该第一电极沿该第一方向邻 接于一个该第三电极的对应部份，而该第一方向平行于该对称轴；每一该第一电极沿该第 一方向的截面尺寸沿一第二方向改变，而在该邻接的第三电极的对应部份中，其沿该第一 方向的截面尺寸则沿该第二方向以相反的趋势改变，而该第二方向垂直于该第一方向。
6.根据权利要求3所述的触控传感器，其特征在于，每一该第三电极沿该第一方向的 截面尺寸沿一第二方向改变且于该对称轴达到极值，该第一方向平行于该对称轴，而该第 二方向垂直于该第一方向。
7.根据权利要求1所述的触控传感器，其特征在于，每一该感测群组中有多个第三电 极，且每一该感测群组还包含有另一导线，耦接于这些第三电极，用以在这些第三电极间导 通电流。
8.根据权利要求1所述的触控传感器，其特征在于，这些第一电极与这些第三电极沿 该第一方向交错排列。
9.一种感测触控的方法，应用于一触控传感器，用以决定该触控传感器受触控的触控 位置；其特征在于，该触控传感器包含有多个第一电极与多个第二电极，这些第一电极与这 些第二电极分别位于一对称轴的相异两侧且相互绝缘；该方法包含有感测该第一电极所耦合的电容变化量以取得一第一变化值；感测该第二电极所耦合的电容变化量以取得一第二变化值；根据该第一变化值与该第二变化值获得一增益值；根据该增益值补偿一预定方向的坐标，以决定该触控位置在该预定方向的坐标，其中 该预定方向垂直于该对称轴。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该增益值随该第一变化值与该第二变化 值间的差异缩小而变小。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该增益值符合下列条件当该第一变化值趋近于该第二变化值时，该增益值亦趋近于零；以及 当该第一变化值与该第二变化值间的差异增大时，该增益值趋近于一固定值。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当决定该触控位置在该预定方向的坐标 时，包含有下列步骤根据该第一变化值与该第二变化值决定一坐标偏移量；以及 根据该坐标偏移量与该增益值的乘积决定该坐标与一基准坐标间的差异。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包含有 依据该对称轴于该预定方向的坐标决定该基准坐标。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于该触控传感器还包含有多个第三电极， 每一该第三电极延伸至该对称轴的相异两侧。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包含有感测该第三电极所耦合的电容变化量以取得一第三变化值；以及根据该第一变化值、该第二变化值与该第三变化值决定该坐标偏移量。
全文摘要
本发明是一种触控传感器与相关方法。该触控传感器在同一导体层设置多个相互绝缘的感测群组，各感测群组细分出多个互耦的第一电极、多个互耦的第二电极与多个第三电极。各第一电极与第三电极彼此绝缘且水平交错排列。第一电极与第二电极相互绝缘且位于一水平对称轴的相异两侧，根据第一电极与第二电极的电容变化量引入一增益，以补偿触控位置的垂直坐标。
文档编号G06F3/044GK102147687SQ201010118530
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者何闿廷, 洪国强, 潘宣亦 申请人:晨星半导体股份有限公司, 晨星软件研发(深圳)有限公司