触摸面板及触摸面板装置的制作方法

本发明涉及一种触摸面板和一种触摸面板装置。

背景技术：

近年来，随着智能手机和平板终端的普及，触摸面板已被广泛认为是用户友好用户界面。触摸面板安装在各种电子装置的显示模块上。

例如，jp2013-167953a公开了一种触摸面板和在不改变触摸面板的布线设计的情况下获得更高灵敏度的显示装置。具体地，电容耦合型触摸面板在透明基板的一侧上包括沿第一方向延伸的多个平行x电极和沿第二方向延伸的多个平行y电极，所述y电极与所述x电极交叉，并且绝缘体介于所述y电极与所述x电极之间，该电容耦合型触摸面板在透明基板的另一侧上包括由透明导电材料制成的浮动电极，每个浮动电极设置为覆盖x电极和y电极的交叉点。

同时，已经开发出使用静电力在触摸面板的表面上提示纹理的技术。例如，wo2014/002405a公开了一种提示纹理的触觉装置。根据wo2014/002405a的触觉装置在同一平面上具有多个电极；它提供用于在一个周期内检测触摸多个电极的触摸点的电压，并提供用于在另一个周期中向所述多个电极提示纹理的电压。

技术实现要素：

对更薄显示装置的需求产生了对更薄触摸面板的另一种需求。然而，发明人的研究表明，减薄投射电容式触摸面板引起的问题是：在多点触摸的情况下，不能将真实的触摸点与假性触摸点区分开。因此，需要一种技术来实现减薄投射电容式触摸面板并同时实现对触摸面板的多点触摸感测。

本发明的一个方面是一种触摸面板，包括：支撑基板；多个x电极，所述多个x电极设置在所述支撑基板上；多个y电极，所述多个y电极设置在所述支撑基板上，使得所述多个y电极中的每一个与所述多个x电极交叉并与所述多个x电极绝缘；多个x浮动电极，所述多个x浮动电极在与所述多个x电极相对的位置处层叠在第一绝缘层上；多个y浮动电极，所述多个y浮动电极在与所述多个y电极相对的位置处层叠在所述第一绝缘层上；以及第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述多个x浮动电极和所述多个y浮动电极。在由所述多个x电极和所述多个y电极形成的晶格的单元晶格区域中，x电极的面积小于x浮动电极的面积，并且y电极的面积小于y浮动电极的面积。当通过指示体触摸所述第二绝缘层的表面时，在x电极和y电极之间产生的互电容减小。

本发明的一个方面实现了减薄的投射电容式触摸面板以及同时实现对触摸面板的多点触摸感测。

应当理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，而不是对本发明的限制。

附图说明

图1a是示意性地示出触摸面板的俯视图；

图1b示意性地示出了沿图1a中的线b-b剖切的触摸面板的横截面结构；

图1c是示意性地示出触摸面板的俯视图；

图1d示意性地示出了沿图1a中的线b-b剖切的触摸面板的横截面结构；

图1e是示意性地示出触摸面板的俯视图；

图2a示意性地示出了包括x浮动电极和y浮动电极的触摸面板的电路模型；

图2b示出了未包括x浮动电极和y浮动电极的比较例的触摸面板的电路模型；

图3a示意性地示出了未被触摸时的图2b中的比较例的等效电路；

图3b示意性地示出了被触摸时的图2b中的比较例的等效电路；

图4提供了关于图3a和图3b中所示模型中的绝缘膜厚度与接收器电极处的信号电流之间的关系的计算结果；

图5a提供了单点触摸中触摸点处的电荷量的变化、两点触摸中的一个实际触摸点处的电荷量的变化以及两点触摸中的假性触摸点处的电荷量的变化；

图5b提供了在触摸面板未被触摸时的点、单点触摸中的触摸点以及假性触摸点处的电荷量；

图5c提供了对图2b的比较例进行与图5b中相同模拟的结果；

图5d提供了关于使得图2b中的比较例具有更薄的绝缘层的结构上的电荷量变化的实验结果；

图6a示意性地示出了当手指与触摸面板接触时图2a中的结构例的电路模型；

图6b示意性地示出了图6a中的模型的等效电路；

图7示意性地示出了显示装置的结构例；以及

图8示意性地示出了显示装置中包括的触觉触摸面板装置的逻辑结构。

具体实施方式

在下文中，将结合附图描述实施方式。实施方式仅是实现本发明的示例，并不限制本发明的技术范围。附图中共有的元件由相同的附图标记表示。为了清楚说明，附图可夸大元件的尺寸和形状。

参考图1a、图1b和图1c，描述触摸面板(触摸板面板)100的结构。图1a和图1c是示意性地示出触摸面板100的俯视图；图1b示意性地示出了沿图1a中的线b-b剖切的触摸面板100的横截面结构。

触摸面板100包括支撑基板101，并且还包括设置在支撑基板101上的x电极x0至x4以及y电极y0至y4。尽管图1a中的示例包括五个x电极和五个y电极，但是x电极的数量和y电极的数量取决于触摸面板100的设计。通常，x电极和y电极由诸如ito或izo的透明导体制成。

x电极x0至x4平行于矩形支撑基板101的一个边延伸，并且设置为彼此平行地间隔开。y电极y0至y4平行于支撑基板101的另一边延伸，并且设置为彼此平行地彼此间隔开。x电极x0至x4中的每一个x电极与y电极y0至y4相交。y电极y0至y4在交叉处通过绝缘膜与x电极x0至x4绝缘。

在图1a的示例中，x电极x0至x4沿图的水平方向延伸。y电极y0至y4沿图的竖直方向延伸。x电极与y电极正交。x电极x0至x4不必彼此平行或平行于支撑基板101的一个边。y电极y0至y4不必彼此平行或平行于支撑基板101的一个边。x电极不必与y电极正交。

在图1a所示的示例中，x电极x0至x4中的每一个具有下述形状，该形状使得多个菱形单元通过连接器连接成串。也就是说，x电极通过用连接器电连接水平相邻的菱形单元来形成，并沿水平方向延伸。类似地，y电极y0至y4中的每一个具有下述形状，该形状使得多个菱形单元通过连接器连接成串。也就是说，y电极通过用连接器电连接竖直相邻的菱形单元来形成，并沿竖直方向延伸。在图1a的示例中，每个x电极和每个y电极在两端处具有三角形单元。

当在与支撑基板101的主表面垂直的方向上观察时(在俯视图中)，x电极x0至x4的菱形单元的连接器与y电极y0至y4的菱形单元的连接器重叠，并且绝缘膜夹设在x电极x0至x4的菱形单元的连接器与y电极y0至y4的菱形单元的连接器之间。x电极x0至x4的菱形单元不与y电极y0至y4的菱形单元重叠。换句话说，x电极的菱形单元和y电极的菱形单元设置在同一平面上。

x电极的每个菱形单元位于相邻的y电极之间，并且每个x电极的菱形单元的间距pxd等于y电极y0至y4的间距pye。y电极的每个菱形单元位于相邻的x电极之间，并且每个y电极的菱形单元的间距pyd等于x电极x0至x4的间距pxe。

支撑基板101的形状取决于设计，并且不需要是矩形。例如，支撑基板101的形状可以是具有多于四个角的多边形，或者支撑基板101的边可以是弯曲的。x电极和y电极的形状取决于设计。例如，每个电极可以成形为条状(矩形)或通过将具有特定形状(图1a的示例中的菱形)的多个单元的宽部分经由窄连接器连接成串而形成。

触摸面板100还包括多个x浮动电极fx以及多个y浮动电极fy，每个x浮动电极fx均面向x电极，每个y浮动电极fy均面向y电极。x浮动电极fx和y浮动电极fy设置在支撑基板101上。浮动电极是没有被供给特定电位的电浮动电极。在图1a中，只有一个x浮动电极用附图标记fx表示，并且只有一个y浮动电极用附图标记fy表示。通常，x浮动电极fx和y浮动电极fy由诸如ito或izo的透明导体制成。

在图1a的示例中，x浮动电极fx和y浮动电极fy中的每一个被像岛一样的绝缘层包围并且远离其它电极(包括x电极、y电极和其它x浮动电极和y浮动电极)且与该其它电极绝缘。在图1a的示例中，沿周边设置的x浮动电极fx和y浮动电极fy具有相同的三角形形状；内部区域中的x浮动电极fx和y浮动电极fy具有相同的矩形形状。x浮动电极fx和y浮动电极fy的形状取决于设计，并且这些电极可以具有不同的形状。

在俯视图中，x浮动电极fx大部分与x电极重叠，绝缘层插设在x浮动电极fx与x电极之间。换句话说，x浮动电极fx与一个或多个x电极之间的重叠区域大于该x浮动电极与一个或多个y电极之间的重叠区域。在图1a的示例中，每个x浮动电极与x电极的一个完整菱形单元和该菱形单元两端的连接器的一部分重叠。在图1a的示例中，每个x浮动电极fx面对一个x电极的由y电极夹置的一部分，并且不面对其它x电极。

尽管在图1a的示例中x浮动电极fx与y电极之间没有重叠区域，但x浮动电极fx可以与y电极重叠。x浮动电极fx设置在比x电极和y电极的层靠上的层上；在这些层之间插设绝缘层。

在俯视图中，y浮动电极fy大部分与y电极重叠，绝缘层插设在y浮动电极fy与y电极之间。换句话说，y浮动电极fy与一个或多个y电极之间的重叠区域大于该y浮动电极与一个或多个x电极之间的重叠区域。在图1a的示例中，每个y浮动电极与y电极的一个完整菱形单元和该菱形单元两端的连接器的一部分重叠。在图1a的示例中，每个y浮动电极fy面对一个y电极的由x电极夹置的一部分，并且不面对其它y电极。

尽管在图1a的示例中y浮动电极fy与x电极之间没有重叠区域，但y浮动电极fy可以与x电极重叠。y浮动电极fy设置在比x电极和y电极的层靠上的层上；在这些层之间插设绝缘层。

在图1a的示例中，水平设置为行的x浮动电极fx设置在与一个x电极延伸的方向相同的方向上，使得x浮动电极在俯视图中覆盖x电极。x浮动电极fx的中心与x电极的菱形单元的中心重合。竖直设置为列的y浮动电极fy设置在与一个y电极延伸的方向相同的方向上，使得y浮动电极在俯视图中覆盖一个y电极。y浮动电极fy的中心与y电极的菱形单元的中心重合。

参考图1b，x电极x1至x3、y电极y1至y3、x浮动电极fx和y浮动电极fy设置在支撑基板101上。x电极x1至x3以及y电极y1至y3被第一绝缘层102覆盖；x浮动电极fx和y浮动电极fy被第二绝缘层103覆盖。第二绝缘层103的表面105是要由指示体(例如手指或手指握住的导体)触摸的触摸表面。在下文中，触摸表面105相对于支撑基板101的侧被称为前侧或上侧。指示体不仅可以是手指，还可以是触控笔(笔)。触控笔，即所谓的无源指示体，由导电材料制成；它与手指电耦合以起到与手指触摸触摸表面相同的作用。

支撑基板101是绝缘基板，并且通常由透明的绝缘材料(例如树脂或玻璃)制成。支撑基板101可以是柔性或非柔性的。

x电极x1至x3和y电极y1至y3沿图中的水平方向以相等的间距设置。x电极与y电极交替设置。尽管图1b的示例中的x电极x1至x3和y电极y1至y3直接设置在支撑基板101上(与支撑基板101接触)，但是可以在支撑基板101与x电极x1至x3和y电极y1至y3之间插设绝缘层。

如图1b所示，在该示例中，在除x电极x1至x3和y电极y1至y3的交叉点之外的区域中，x电极x1至x3和y电极y1至y3设置在同一平面上。x电极x1至x3和y电极y1至y3被第一绝缘层102覆盖。第一绝缘层102由一个或多个绝缘层构成。第一绝缘层102的示例是丙烯酸树脂层。

x浮动电极fx设置在x电极x1至x3上方，使得x浮动电极覆盖x电极x1至x3。第一绝缘层102插设在x浮动电极fx与x电极x1至x3之间。x浮动电极fx与x电极x1至x3之间的距离相同。

y浮动电极fy设置在y电极y1至y3上方，使得y浮动电极覆盖y电极y1至y3。第一绝缘层102插设在y浮动电极fy与y电极y1至y3之间。y浮动电极fy与y电极y1至y3之间的距离相同。如图1b所示，x浮动电极fx和y浮动电极fy设置在同一平面上。

x浮动电极fx和y浮动电极fy被第二绝缘层103覆盖。第二绝缘层103由一个或多个绝缘层构成。例如，第二绝缘层103可以由下部丙烯酸树脂层和上部盖玻璃、下部氧化硅膜和上部硬涂层或者下部丙烯酸树脂层和上部硬涂层构成。如上所述，第二绝缘层103的上表面105是指示体要触摸的触摸表面。

在图1a和图1b的示例中，x浮动电极fx和y浮动电极fy中的每一个是与其它导体绝缘的岛状电极。在另一个示例中，多个x浮动电极fx可以通过导电连接器连接。例如，一行中的与一个x电极相对的x浮动电极fx可以连接成串。通过连接器连接的所述多个x浮动电极可以被视为一个x浮动电极。

类似地，多个y浮动电极fy可以通过导电连接器连接。例如，一列中的与一个y电极相对的y浮动电极fy可以连接成串。通过连接器连接的所述多个y浮动电极可以被视为一个y浮动电极。通过使用与其它导体绝缘的岛状导体，可以便于形成x浮动电极fx和y浮动电极fy的过程。

x电极x1至x3和y电极y1至y3形成平面晶格。如图1b和图1c所示，该平面晶格由多个晶格单元110组成。晶格单元110是晶格的重复单元。晶格单元110可以采用多种不同的结构；图1b和图1c提供了晶格单元的一种结构。在俯视图中，由围绕晶格单元110的线限定的区域111被称为晶格单元区域。

在图1b和图1c的示例中，晶格单元110(晶格单元区域111)在俯视图中具有矩形形状，并且包括一个x电极x1的一部分和一个y电极y1的一部分。限定晶格单元110的晶格单元区域111还包括在俯视图中面对x电极x1的一个x浮动电极fx和面对y电极y1的一个y浮动电极fy。每个x浮动电极fx和每个y浮动电极fy包括在一个晶格单元区域111中。由晶格单元区域111中的x电极、y电极、x浮动电极和y浮动电极形成的图案对于触摸面板100是共同的。

图1c中的晶格单元110是基本晶格单元。换句话说，该基本晶格单元110是在晶格单元中具有最小面积的晶格单元。晶格单元区域111是基本晶格单元区域。换句话说，图1c中的触摸面板的基本晶格单元区域包括面对x电极x1的一个x浮动电极fx以及与x浮动电极fx不同的面对y电极y1的一个y浮动电极fy。

在晶格单元区域111内，x电极x1的面积小于x浮动电极fx的面积。y电极y1的面积小于y浮动电极fy的面积。在每个晶格单元区域111中，x电极的面积小于x浮动电极的面积，并且y电极的面积小于y浮动电极的面积。根据晶格单元的构造改变一个晶格单元区域中包括的x电极的数量、y电极的数量、x浮动电极的数量和y浮动电极的数量。

图1d和图1e示出了晶格单元的另一个结构例。图1d示意性地示出了沿图1a中的线b-b剖切的触摸面板100的横截面结构；图1e是示意性地示出触摸面板100的俯视图；在图1d和图1e的示例中，晶格单元110(晶格单元区域111)在俯视图中具有方形形状，并且包括两个x电极x2和x3的一部分以及两个y电极y2和y3的一部分。

限定晶格单元110的晶格单元区域111在俯视图中还包括面对x电极x2的一个x浮动电极fx的一部分和面对x电极x3的一个x浮动电极fx的一部分、面对y电极y2的一个y浮动电极fy的一部分和面对y电极y3的一个y浮动电极fy的一部分。由晶格单元区域111中的x电极、y电极、x浮动电极和y浮动电极形成的图案对于触摸面板100是共同的。

图1e中的晶格单元110是基本晶格单元。换句话说，该基本晶格单元110是在晶格单元中具有最小面积的晶格单元。晶格单元区域111是基本晶格单元区域。图1e中的触摸面板的基本晶格单元区域包括两个x浮动电极半体和两个y浮动电极半体。换句话说，图1e中的触摸面板的基本晶格单元区域包括x浮动电极的部分和y浮动电极的部分，该x浮动电极的部分具有等于一个整体x浮动电极的面积的面积，该y浮动电极的部分具有等于一个整体y浮动电极的面积的面积。

触摸面板100用作采用互电容感测方案的投射电容式触摸面板。当指示体触摸触摸面板100的触摸表面105时，在与指示体相对(位于指示体下方)的x电极和y电极之间产生的互电容减小。如稍后将描述的，即使两个点被一起触摸，该减小也能够精确检测实际触摸点。

在该结构中的x浮动电极fx和y浮动电极fy使得x电极与y电极之间的互电容响应于指示体的触摸而减小，并且允许减薄绝缘层102和103。在下文中，与比较例相比较，描述了该结构中的x浮动电极fx和y浮动电极fy的功能。

图2a示意性地示出了该实施方式中的包括x浮动电极和y浮动电极的触摸面板100的电路模型。浮动电极是没有被供给特定电位的电浮动电极。图2b示出了未包括x浮动电极fx和y浮动电极fy的比较例的触摸面板的电路模型。在以下描述中，假设指示体是手指。

在图2a中的本实施方式的结构例中，在x电极x2与x浮动电极fx之间存在电容cx-fx；在x浮动电极fx与手指之间存在电容cfx-f；在y电极y3与y浮动电极fy之间存在电容cy-fy；在y浮动电极fy与手指之间存在电容cfy-f。

设置在x浮动电极fx和y浮动电极fy上面的绝缘层103的厚度d(浮动电极的顶面和手指之间)例如是10μm。设置在x浮动电极fx和y浮动电极fy下面的绝缘层102的厚度(浮动电极的底面与x电极x2和y电极y3的顶面之间)也是例如10μm。

在图2b所示的比较例中，在x电极x2r和手指之间存在电容cx-f，并且在y电极y3r和手指之间存在电容cy-f。x电极x2r和y电极y3r上的绝缘层的厚度d例如是500μm。

在图2a和图2b的结构例中，x电极可以是驱动电极，y电极可以是接收电极。在图2a和图2b中的两种结构中，由x电极和y电极产生的互电容响应于指示体的触摸而减小。

图2a中的该实施方式中的绝缘膜厚度d远小于图2b中的比较例中的绝缘膜厚度。如果比较例中的绝缘膜厚度d减小，则x电极和y电极之间的电容响应于触摸而增大。在触摸使x电极和y电极之间的互电容增大的结构中，响应于两点触摸而发生假性触摸(ghost)。假性触摸是互电容在与实际触摸点不同的点处增大的现象。参考图3a、图3b和图4描述比较例的该问题。

图3a和图3b示意性地示出了图2b中的比较例的等效电路。图3a表示当手指未触摸触摸面板时的电路，图3b表示当手指触摸触摸面板时的电路。参考图3a，电极e1和e2分别是x电极x2r和y电极y3r。在电极e1和e2之间存在电容cnt。向驱动电极e1提供驱动电压vtx。在接收电极e2处测量的信号电流是irx。

参考图3b，手指用由电极e3和e4以及电阻器rf1和rf2组成的电路表示。人体具有电阻rb和电容cb。电容cf1存在于驱动电极e1与手指中的电极e3之间，并且电容cf2存在于接收电极e2与手指中的电极e4之间。电容cf1和cf2的值可以相同。

图4提供了关于在图3a和图3b所示的模型中的绝缘膜厚度d与接收电极e2处的信号电流irx之间的关系的计算结果。该计算假定驱动电压vtx是1v和100khz的正弦波(signwave)，电极e1、e2、e3和e4是3mm方形导体，并且电路中电极e1与e2之间的距离是3mm。计算进一步假定人体电容cb是100pf，人体电阻rb是1.5kω，并且指尖处的电阻rf1和rf2均是25ω。

如图4中所示，当电极与手指之间的绝缘膜厚度d小于50μm时，响应于触摸，待检测的信号电流增大，换句话说，x电极与y电极之间的互电容增大。对于图2b中的没有浮动电极的比较例，绝缘膜厚度d需要大于或等于50μm，以正确地检测两个触摸点。

图3a和图3b中的模型表明，由触摸引起的互电容的变化(或δq)是正还是负取决于手指与电极e1和e2之间的电容cf的阻抗与人体的阻抗的关系。

通过增大绝缘膜厚度d，可以减小手指与电极e1之间的电容cf1以及手指与电极e2之间的电容cf2，使其阻抗高于人体的阻抗。考虑到极端示例，当电容cf1和cf2的阻抗充分高于人体的阻抗，则人体的阻抗可以视为零。在那种情况下，手指的电阻器rf1与rf2之间的中点处的电位固定为接地，并且信号电流irx不流动。因此，触摸减小了信号电流irx或减小了x电极与y电极之间的互电容。

相反，当绝缘膜厚度d减小时，手指与电极e1之间的电容cf1以及手指与电极e2之间的电容cf2变大，从而它们的阻抗变得低于人体的阻抗。在一个极端示例中，人体的阻抗可以被认为是无穷大。插入手指中的电极e3和e4增大了电极e1与e2之间的电容，并且接收电极e2处的信号电流irx增大。以这种方式，触摸增大了信号电流irx，或者增大了x电极与y电极之间的互电容。

讨论了假性触摸(ghost)的原因。当人体的阻抗被认为是无穷大时，图3b中的手指的电位是电压源vtx的电位的1/2。由于电压源vtx输出ac电压、脉冲电压或阶跃电压，因此手指的电位以从vtx输出的电压幅度的1/2幅度振荡。由于人体的阻抗是无穷大，所以与电极e1接触的手的电位变为接近vtx电位的1/2。

然后，除了与电极e1接触的手指之外的手指的电位也变得接近vtx的电位的1/2。在两点触摸的情况下，除了与电极e1接触的手指之外的手指的电位变得接近vtx的电位的1/2，并因此，电流在除与电极e1接触的手指之外的手指相对的接收电极中流动，使得在与接收电极连接的电流表处观察到的电流irx增大。

在绝缘膜厚度d大的情况下，可以将人体的阻抗视为零，并因此，与电极e1接触的手指和另一个手指的电位为零。由于这个原因，在与除了与电极e1接触的手指之外的手指相对的接收电极中没有电流流动，使得在与接收电极连接的电流表处观察到的电流irx不会变化。

如上所述，在x电极与手指之间的阻抗以及y电极与手指之间的阻抗大的情况下，互电容响应于触摸而减小，从而允许在两点触摸中正确检测触摸点。为了使x电极与手指之间的阻抗以及y电极与手指之间的阻抗保持在大的值，并且为了减小绝缘膜厚度d，x电极和y电极需要较小。因此，即使绝缘膜厚度d小，在x电极与手指之间以及y电极与手指之间也获得小电容和高阻抗。

然而，减小x电极和y电极的尺寸可能降低检测触摸点的精度。本发明中的触摸面板100包括x浮动电极fx和y浮动电极fy，并且还具有晶格单元区域，在该晶格单元区域中，x浮动电极的面积大于x电极的面积，y浮动电极的面积大于y电极的面积。

因此，由触摸引起的信号电流的变化或灵敏度增加。换句话说，由触摸引起的x电极与y电极之间的互电容的变化或灵敏度增大，从而允许检测精确的触摸点。特别是在x电极和y电极与手指之间的绝缘膜厚度d小于50μm的结构中，触摸面板100可以精确地检测触摸点。

图5a和图5b提供了对于本发明中的包括浮动电极的触摸面板100的模拟结果。x浮动电极和y浮动电极具有方形形状，其边长基本上为1200μm。浮动电极之间的间隙基本上为10μm。x电极的间距和y电极的间距为1700μm。第一绝缘层102是厚度基本上为10μm的丙烯酸层。第二绝缘层103由下部丙烯酸层和上部硬涂层构成；丙烯酸层的厚度基本上为2μm，硬涂层的厚度基本上为10μm。驱动信号的幅度为10v，频率为100khz。

图5a提供了单点触摸中触摸点处的电荷量的变化、两点触摸中的一个实际触摸点处的电荷量的变化以及两点触摸中的假性触摸点处的电荷量的变化。假性触摸点是一个实际触摸点的x电极与另一个实际触摸点的y电极相交的点。

如图5a所示，单点触摸减小了触摸点处的电荷量(信号电流)。类似地，两点触摸减小了两个触摸点中的每一个触摸点处的电荷量(信号电流)。电荷量(信号电流)的变化在单点触摸和两点触摸之间基本上相同。在两点触摸中的假性触摸点处，电荷量(信号电流)增大。如图5a所示，即使触摸面板具有薄的表面绝缘膜，本发明中的包括浮动电极的触摸面板也可以正确地检测两点触摸的触摸点。

图5b提供了在触摸面板未被触摸时的一点处、单点触摸中的触摸点处和假性触摸点处的电荷量q。图5b还提供了由单点触摸引起的电荷量相对于无触摸时的电荷量的变化δq。图5c提供了对图2b中所示的比较例相同的模拟结果。

如图5b和图5c所示，电荷量q响应于单点触摸而减小并且假性触摸点处的电荷量增大。从图5b与图5c的比较中可以理解，与比较例相比，在本发明中的触摸面板100中，由触摸引起的电荷量的变化δq与未触摸时电荷量q的比率大。这意味着本发明中的触摸面板100中的变化δq占信号电流测量的动态范围的较大比例。因此，s/n比提高。

图5d提供了使得图2b中的比较例具有较薄的绝缘层(d＝10μm)的结构上的电荷量变化的实验结果。具体而言，图5d提供单点触摸中触摸点处的电荷量的变化和两点触摸中的假性触摸点处的电荷量的变化。单点触摸增大了触摸点处的互电容，从而信号电荷量增大。另一方面，假性触摸点处的信号电荷量也增大。

如图5d所示，当比较例中的绝缘膜厚度d减小时，x电极与y电极之间的电容响应于触摸而增大。在x电极和y电极之间的互电容响应于触摸而增大的情况下，响应于两点触摸而发生假性触摸。假性触摸是在与实际触摸点不同的点处，互电容增大的现象。在实际触摸和假性触摸的情况下，信号电荷量几乎相同；实际触摸不能与具有阈值的假性触摸区分开。

在下文中，用公式描述本发明中的触摸面板100的结构。以下描述使用图2a中的结构例。图6a示意性地示出了当手指与触摸面板100接触时图2a中的结构例的电路模型。图6b示意性地示出了图6a中的模型的等效电路。

如图6a和图6b所示，电压源vtx的幅度为v，角频率为ω。x电极x2与手指之间的组合电容(combinedcapacitance)以及y电极y3与手指之间的组合电容都由cf2表示。这些值是相同的。x电极x2与手指之间的阻抗z1以及y电极y3与手指之间的阻抗z1处于相同的值，并由下式表示：

其中j表示虚数。

手指和人体可以通过参考图3a和图3b描述的特定电路来表述。假定手指的电阻rf1和rf2的阻抗为零；那么，手指和人体的阻抗z2可以用下面的公式表示：

图6b中的电路的关于电压源vtx的组合阻抗zt可以由下式表示：

图6b中电路中的总电流it可以用下式表示：

因此，信号电流irt由下式表示：

使cnt为当触摸面板未被触摸时x电极x2和y电极y3之间的电容，触摸面板未被触摸时的信号电流int由下式表示：

int＝jωcntv(6)

互电容响应于触摸而减小的现象是指满足由下式表示的条件：

irx＜int(7)

也就是说，建立了下式：

从公式8获得下式：

此外，使用公式1和公式2获得下式：

根据日本工业标准(jis)中的人体模型，rb＝1.5kω，cb＝100pf。触摸面板的典型驱动频率为100khz；角频率ω为2π×100×103弧度/秒。因此，阻抗z2可以如下计算：

z2＝1.5kω-j16kω(11)

阻抗z2可以近似为-j16kω。也就是说，rb可近似为0。定义z3＝1/jωcb，通过用z3代入公式8中的z2得到下式：

通过将公式12中的z1和z3分别重写为1/(jωcf2)和1/jωcb，可以得到下式：

从公式13获得下式：

在式14中，(cnt–(cnt)^1/2(cb+cnt)^1/2)取负值。因此，获得下式：

基于实施方式提供并描述了在以上公式中使用的变量的值的示例。该实施方式中的触摸面板通常具有与图1a和图1b中所示的结构相同的结构。当俯视观察本实施方式中的触摸面板时，x浮动电极fx和y浮动电极fy为边长为1180μm的方形，并且彼此相邻的x浮动电极fx与y浮动电极fy之间的间隙为9μm。x电极的间距pxe和y电极的间距pye均为1680μm。

每个x电极具有使得菱形单元通过条状连接器连接成串的形状；每个菱形单元是边长为230μm的方形，并且条状连接器的宽度为50μm。每个y电极具有使得菱形单元通过条状连接器连接成串的形状；每个菱形单元是边长为230μm的方形，并且条状连接器的宽度为50μm。

第一绝缘层102是介电常数为3和厚度大致为10μm的丙烯酸层。第二绝缘层103由下部丙烯酸层和上部硬涂层构成。丙烯酸层的介电常数为3，厚度基本上为1.5μm。硬涂层的介电常数为5.3，厚度基本上为10μm。驱动信号的频率为100khz。

参考图2a，基于该结构例，x电极与一个x浮动电极fx之间的电容cx-fx的值是0.5pf，并且该x浮动电极fx和手指之间的电容cfx-f的值是5.2pf。此外，y电极与一个y浮动电极fy之间的电容cy-fy的值是0.5pf，并且该y浮动电极fy与手指之间的电容cfy-f的值是5.2pf。

参考图6a，手指与x电极之间的电容cf2是通过将电容cx-fx和cfx-f串联连接而获得的电容，其值为0.456pf，其中一个x浮动电极插设在该手指与该x电极之间。手指和y电极之间电容值同样为0.456pf，并用相同的附图标记cf2表示，其中一个y浮动电极插设在该手指和该y电极之间。当手指未触摸触摸面板时，具有x浮动电极的x电极与具有y浮动电极的y电极之间产生互电容；x电极和y电极交叉处的互电容用cnt表示，其值为0.288pf。该值通过测量或三维电容模拟获得。

假设根据人体模型rb＝1.5kω并且cb＝100pf并且将前述值分配给公式8，则公式8的左侧值是1.31×10^-9西门子并且公式8的右侧值是1.81×10^-7西门子。因此，该实施方案满足公式8。使用rb＝1.5kω且cb＝100pf，公式8可表示如下：

公式10的左侧值是4.28×10^-30f²，并且公式10的右侧值是8.32×10^-26f²，因此，该实施方式满足公式10。使用rb＝1.5kω和cb＝100pf，公式10可以表示如下：

公式15中的cf2的值为4.56×10^-13f，公式15的右侧值为5.66×10^-12f，因此，该实施方式满足公式15。使用rb＝1.5kω，cb＝100pf，公式15可以表示如下：

在下文中，描述了控制触摸面板100的方法。在下文描述的示例中，触摸面板100还用作触觉面板(tactilepanel)。触觉面板使用在x电极与y电极之间产生的以预定频率振动的静电力为手指提供纹理。

也就是说，x电极和y电极用于提供纹理以及检测触摸点。对触摸面板100的控制使触摸点定位在触摸表面105上，并且进一步在用户触摸触摸表面105时向手指提供纹理。在下文中，用作触觉面板的触摸面板100也被称为触觉触摸面板。触摸面板100可仅用于检测触摸点。

除了x电极和y电极之外，触摸面板100还包括x浮动电极和y浮动电极。如上所述，在晶格单元区域中，x浮动电极的面积大于x电极的面积，并且y浮动电极的面积大于y电极的面积。即使覆盖x浮动电极和y浮动电极的绝缘层102薄，本实施方式中的触摸面板100在两点触摸中也能区分实际触摸点和假性触摸点，以精确地定位两个触摸点。

本实施方式中的触摸面板100被配置为使得从手指到x浮动电极和y浮动电极的距离短，并且与手指相对的x浮动电极和y浮动电极大于x电极和y电极。因此，在手指与x浮动电极和y浮动电极之间产生可以提示强纹理的大静电力。

图7示意性地示出了显示装置10的结构例。显示装置10包括用于显示图像的显示面板200、设置在显示面板200的前面(用户侧)的触摸面板100以及与显示面板200和触摸面板100连接以控制显示面板200和触摸面板100的显示装置控制器300。

例如，显示面板200可以是液晶显示面板或有机发光二极管(oled)显示面板。显示装置控制器300基于从外部输入的图像数据来控制显示面板200以显示图像。显示装置控制器300控制触摸面板100以检测触摸面板100上的手指的触摸点。显示装置控制器300控制触摸面板100在与按钮(例如，显示在显示面板200上的按钮)对应的区域中提示纹理。

例如，显示装置控制器300包括处理器、内存、存储器和与外部的接口。这些部件通过内部线路互连。处理器根据存储在内存中的程序进行操作以实现预定功能。处理器要执行的程序和要引用的数据可以从存储器加载到内存。除了处理器之外，显示装置控制器300还可以包括用于实现预定功能的逻辑电路，或者显示装置控制器300可以包括代替处理器的用于实现预定功能的逻辑电路。

图8示意性地示出了包括在显示装置10中的触觉触摸面板装置15的逻辑结构的示例。触觉触摸面板装置15包括触觉触摸面板100和用于控制触觉触摸面板100的触觉触摸面板控制器350。触觉触摸面板控制器350是显示装置控制器300的一部分。

触觉触摸面板控制器350包括触摸面板驱动器351。触摸面板驱动器351控制x电极(在图1a的示例中，x电极x0至x4)和y电极(在图1a的示例中，y电极y0至y4)的操作，以检测物体与触摸表面105的接触。触摸面板驱动器351是用于实现触摸面板的功能的电路，以使用x电极和y电极检测指示体在触摸表面105上的触摸。

触觉触摸面板控制器350包括：x电极驱动器352，用于控制x电极的操作以在触摸表面105上提示纹理；以及y电极驱动器353，用于控制y电极的操作以在触摸表面105上提示纹理。x电极驱动器352和y电极驱动器353是使用x电极和y电极在触摸表面105上提示纹理的电路。

触觉触摸面板控制器350包括与多个x电极连接的开关(sw)354和与多个y电极连接的开关355。开关354能够将x电极的一部分连接到触摸面板驱动器351并将其它x电极连接到x电极驱动器352，并且还能够将每个x电极的连接在触摸面板驱动器351与x电极驱动器352之间切换。开关355能够将y电极的一部分连接到触摸面板驱动器351并将其它y电极连接到y电极驱动器353，并且还能够将每个y电极的连接在触摸面板驱动器351与y电极驱动器353之间切换。

触觉触摸面板控制器350包括主控制器356。主控制器356与触摸面板驱动器351、x电极驱动器352、y电极驱动器353以及开关354和355连接。主控制器356从触觉触摸面板控制器350的外部接收控制信号，并控制触觉触摸面板控制器350中的其它部件。

触觉触摸面板装置15根据x电极驱动器352和y电极驱动器353的操作在触摸表面105上提示纹理。当用户用手指触摸触摸表面105时，手指相当于以下这样的电极：该电极与x电极或y电极相对并接地，并且绝缘体夹置在所述电极与该x电极或y电极之间。当向x电极或y电极施加电压时，由于静电，在x电极或y电极与手指之间产生吸引力(静电力)。

在施加ac电压的情况下，静电力周期性地改变。由于静电力的变化，触摸表面105与手指之间的摩擦力周期性地改变。当用户在触摸表面105上滑动手指时，手指感觉到的摩擦力周期性地改变，使得用户感知纹理。当ac电压的频率高于5hz且低于500hz时，感觉到触感；当频率超出该范围时，不会感觉到触感。

在将具有第一频率f1的ac电压施加到x电极并且将具有第二频率f2的ac电压施加到y电极的情况下，静电力以第一频率f1和第二频率f2变化并且进一步，发生拍振。拍振是静电力以第一频率f1和第二频率f2之间的差的频率改变的现象。当拍振的频率高于10hz且低于1000hz时，感觉到由拍振引起的纹理；当拍振的频率超出该范围时，不会感觉到由拍振引起的纹理。

在一个示例中，确定第一频率f1和第二频率f2，使得第一频率f1和第二频率f2大于或等于500hz，并且第一频率f1和第二频率f2之差的绝对值超过10赫兹且低于1000赫兹。例如，第一频率f1是1000hz，第二频率f2是1240hz。

x电极驱动器352根据主控制器356的控制向与x电极驱动器352连接的x电极的一部分供应第一ac电压，并将其它x电极接地。y电极驱动器353根据主控制器356的控制向与y电极驱动器353连接的y电极的一部分供应第二ac电压，并将其它y电极接地。

假定触摸面板100具有五个x电极x0至x4和六个y电极y0至y5，向x电极x1提供第一ac电压，向y电极y1提供第二ac电压，并且x电极x2至x4和y电极y2至y5接地。在上述条件下，在触摸表面105上的x电极x1与y电极y1的交叉点处发生240hz的拍振。用户可以用手指感知纹理。在x电极x1与y电极y2至y5的交叉点处，静电力以1000hz变化，但是用户感觉不到纹理。

在y电极y1与x电极x2至x4的交叉点处，静电力以1240hz变化，但是用户感觉不到纹理。在其余区域中，静电力不会改变并且使用者感觉不到纹理。以这种方式，触觉触摸面板装置15可以在触摸表面105上的期望位置处提示纹理。x电极驱动器352和y电极驱动器353可以将x电极和y电极连接到预定的dc电压源，而不是接地。

触摸面板驱动器351向x电极按顺序提供驱动信号，并在将驱动信号提供给x电极的期间按顺序或同时测量y电极处的信号电流。触摸面板驱动器351可以以组为单元按顺序提供驱动信号，该每个单元由一些连续的x电极组成；或者触摸面板驱动器351以以组为单元测量y电极的信号电流，该每个单元由一些连续的y电极组成。

在x电极和y电极的每个交叉点处，在x电极与y电极之间产生电容。当触摸面板驱动器351将ac信号输入到一个x电极时，ac电流在x电极和所选择的y电极之间流动，使得触摸面板驱动器351检测ac电流。

当用户的手指在与x电极和y电极的交叉点相对的点处触摸触摸表面105时，在x电极或y电极与手指之间产生电容，并且在x电极和y电极之间的电容减小。作为响应，y电极处的信号电流(ac电流)减小。

主控制器356向触摸面板驱动器351指定提供驱动信号的x电极和测量信号电流的y电极。主控制器356将由触摸面板驱动器351测量的信号电流与预定阈值进行比较，以检测到与触摸面板驱动器351连接的x电极和y电极之间的电容减小。

当电容减小时，主控制器356确定与触摸面板驱动器351连接的x电极和y电极，以定位用户手指接触的点。接触点是触摸表面105的点，该点与和触摸面板驱动器351连接的x电极和y电极的交叉点相对。

接下来，描述触觉触摸面板装置15检测触摸点并同时提示纹理的过程。主控制器356控制开关354应将每个x电极连接到触摸面板驱动器351和x电极驱动器352中的哪一个驱动器。类似地，主控制器356控制开关355应将每个y电极连接到触摸面板驱动器351和y电极驱动器353中的哪一个驱动器。

主控制器356指示开关354将x电极的一部分连接到触摸面板驱动器351并将其它x电极连接到x电极驱动器352，并进一步顺序地改变与触摸面板驱动器351连接的x电极。

为了改变与触摸面板驱动器351连接的x电极，开关354将已经与触摸面板驱动器351连接的x电极重新连接到x电极驱动器352，并将已经与x电极驱动器352连接的x电极的一部分重新连接到触摸面板驱动器351。

例如，开关354将x电极x0与触摸面板驱动器351连接且x电极x1至x4与x电极驱动器352连接的状态改变为x电极x1与触摸面板驱动器351连接且x电极x0和x2到x4与x电极驱动器352连接的状态。开关354以相同的方式顺序地改变与触摸面板驱动器351连接的x电极。

主控制器356指示开关355将y电极的一部分连接到触摸面板驱动器351并将其它y电极连接到y电极驱动器353，并且进一步指示开关355顺序地改变与触摸面板驱动器351连接的y电极。为了改变与触摸面板驱动器351连接的y电极，开关355将已经与触摸面板驱动器351连接的y电极重新连接到y电极驱动器353，并将已经与y电极驱动器353连接的y电极的一部分重新连接到触摸面板驱动器351。

例如，开关355将y电极y0与触摸面板驱动器351连接且y电极y1至y5与y电极驱动器353连接的状态改变为y电极y1与触摸面板驱动器351连接且y电极y0和y2到y5与y电极驱动器353连接的状态。开关355以相同的方式顺序地改变与触摸面板驱动器351连接的y电极。

主控制器356控制x电极驱动器352以将第一ac电压施加到用于提示纹理的区域的x电极并将其它x电极接地。主控制器356控制y电极驱动器353以将第二ac电压施加到用于提示纹理的区域的y电极并将其它y电极接地。

主控制器356执行顺序控制以将x电极和y电极依次连接到触摸面板驱动器351，以便检测触摸表面105上的触摸。扫描触摸表面105以检测触摸点。在完成扫描整个触摸表面105之后，主控制器356重复将x电极和y电极依次连接到触摸面板驱动器351的过程。结果，重复扫描并且当用户触摸触摸表面105上的某个点时，检测到触摸点。

向指定的一个或多个连续的x电极供应第一ac电压，并且向指定的一个或多个连续的y电极供应第二ac电压，此时该指定的一个或多个连续的x电极和该指定的一个或多个连续的y电极未与触摸面板驱动器351连接。其它x电极和其它y电极接地。结果，在触摸表面105中的特定区域中提示纹理。

作为前述x电极和y电极的控制的结果，触摸表面105的一部分用于触摸检测，而另一部分用于提示纹理，而用于触摸检测的部分被连续地重新定位。触摸表面105的每个部分在某个时段中用于触摸检测并且用于在另一个时段中提示纹理。

如上所述，已经描述了本发明的实施方式；然而，本发明不限于前述实施方式。本领域技术人员可以在本发明的范围内容易地修改、添加或转换前述实施方式中的每个元件。一个实施方式的结构的一部分可以用另一个实施方式的结构代替，或者一个实施方式的结构可以结合到另一个实施方式的结构中。