电容式触控探测构件及探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种探测如人体的手指或具有与手指类似的导电特性的触控输入构 件等触控输入构件的电容型触控输入的构件及方法，且更具体而言，涉及一种用于对在感 测垫与非感测垫间形成的感测等效电容器的一侧施加交流驱动电压并根据触控来探测自 触控探测器产生的电压差以取得触控信号的电容型触控探测构件及探测方法。
【背景技术】
[0002] 一般而言，触控屏面板附装于例如液晶显示器（liquidcrystaldisplay，LCD)、 等离子体显示面板（plasmadisplaypanel，PDP)、有机发光二极管（organiclight emittingdiode，OLED)、有源矩阵式有机发光二极管（activematrixorganiclight emittingdiode，AM0LED)等显示元件上，且是产生与例如手指及笔等物体所触控的位置相 对应的信号的输入元件中的一种。触控屏面板已用于许多种应用中，例如用于小型便携式 终端、工业终端、数字信息元件（digitalinformationdevice，DID)等。
[0003] 通常，已公开了各种类型的触控屏面板。然而，最广泛使用的是制造工艺简单且制 造成本低的电阻型触控屏面板。然而，由于电阻型触控屏面板具有低的透射率且需要施加 非常大的压力，因而电阻型触控屏面板不便于使用、在实现多点触控(multitouch)及手势 识别方面存在困难、会导致探测错误等。
[0004] 相反，电容型触控屏面板可具有高的透射率，能识别软输入（softtouch)，且能实 现更好的多点触控及手势识别，因此其市场份额已逐渐扩大。
[0005] 图1说明现有电容型触控屏面板的实例。参照图1，在由塑料、玻璃等制成的透明 基板2的上表面及下表面上形成透明导电层，且在透明基板2的四个角上分别形成电压施 加金属电极4。所述透明导电层是由例如氧化铟锡（indiumtinoxide，ΙΤ0)及氧化锑锡 (antimonytinoxide，AT0)等透明金属制成。此外，在透明导电层的四个角上形成的金属 电极4是通过被印刷具有低电阻率的导电金属（例如银（Ag))而形成。在金属电极4周围形 成电阻网络。电阻网络被形成为直线化图案，以向透明导电层的整个表面等同地发出控制 信号。此外，包括金属电极4的透明导电层的上部被涂布以保护层（passivationlayer)。
[0006] 在上述电容型触控屏面板中，对金属电极4施加高频交流电压，且因此高频交流 电压施加于透明基板2的整个表面上。在此种情形中，当透明基板2的上表面上的透明导 电层被手指8或导电触控输入构件轻轻地触控时，在预定量的电流被吸收进身体并计算所 述四个金属电极4中每一者处的电流量的同时，嵌置于控制器6中的电流传感器感测电流 的变化，从而识别到触控点。
[0007] 然而，如图1所说明的电容型触控屏面板是基于用于探测微电流的量值的方法。 因而，电容型触控屏面板需要使用价格高昂的探测装置，因此电容型触控屏面板的价格升 高且电容型触控屏面板难以实现用于识别多个触控的多点触控。
[0008] 为克服上述问题，如图2所说明的电容型触控屏面板主要在近年使用。图2的触 控屏面板被配置成包括横向线性触控探测传感器5a、纵向线性触控探测传感器5b、及用于 分析触控信号的触控驱动集成电路（integratedcircuit，IC)7。所述触控屏面板是基于 用于探测在线性触控探测传感器5与手指8间形成的电容的量值（图1)的方法，且扫描横 向线性触控探测传感器5a及纵向线性触控探测传感器5b来探测信号，从而识别多个触控 点。
[0009] 然而，当上述触控屏面板安装于例如液晶显示器等显示元件上时，触控屏面板会 由于噪声而难以探测信号。例如，液晶显示器使用共用电极。在某些情形中，对共用电极施 加交流共用电压Vcom。此外，在探测触控点时，共用电极的共用电压Vcom起到噪声的作用。
[0010] 图3说明其中现有电容型触控屏面板安装于液晶显示器上的实施例。显示元件 200具有其中将液晶密封于薄膜晶体管（thinfilmtransistor，TFT)基板205与设置于 薄膜晶体管基板205上的彩色滤光片215之间以形成液晶层210的结构。为对液晶进行密 封，通过密封剂230将薄膜晶体管基板205的外部与彩色滤光片215的外部相互结合于一 起。尽管图中未说明，然而将偏光板附装至液晶面板的上部及下部并另外将背光单元（back lightunit，BLU)安装至偏光板。
[0011] 如图中所说明，触控屏面板安装于显示元件200上。触控屏面板具有其中将线性 触控探测传感器5置于基板1上的结构。用于保护线性触控探测传感器5的保护面板3附 装于基板1上。触控屏面板通过例如双面胶带（doubleadhesivetape，DAT)等粘台部件 9而结合至显示元件200的边缘部并在粘合部件9与显示元件200之间形成气隙9a。
[0012] 在此种构造中，当如图3所说明产生触控时，会在手指8与线性触控探测传感器5 之间形成电容（例如Ct)。然而，如图中所说明，会在线性触控探测传感器5与在显示元件 200的彩色滤光片215的下表面上形成的共用电极220之间形成电容（例如共用电极电容 Cvcom)，且由于图案之间的电容親合、制造工艺因素等，未知的寄生电容Cp也会施加于线 性触控探测传感器5。因此，构成如图4的等效电路一样的电路。
[0013] 此处，现有触控屏面板探测触控电容Ct的变化来识别触控，且在探测Ct的过程中 例如Cvcom及Cp等组件起到噪声的作用。具体而言，由图案之间的电容親合引起的Cp为 触控电容Ct的十倍大，因此触控灵敏度可能会因Cp而降低。
【发明内容】
[0014] 技术问题
[0015] 本发明的目的是提供一种电容型触控探测构件及探测方法，电容型触控探测构件 及探测方法能够通过对在连接至触控探测器的感测垫与邻近感测垫的非感测垫之间形成 的通常起到寄生电容器作用的感测等效电容器的一侧施加交流驱动电压并利用如下现象 取得触控信号来将寄生电容的影响最小化并稳定地取得触控信号：当在触控输入构件（例 如手指）与感测垫之间形成触控电容时，由触控探测器所探测的电压的量值会因应于触控 电容的量值而出现差异。
[0016] 技术手段
[0017] 如上文，本发明的特性配置如下以实现本发明的上述目的以及本发明的具体效 果。
[0018] 根据本发明的示例性实施例，提供一种触控探测构件，触控探测构件包括：多个触 控探测传感器；多个传感器信号线，用以对触控探测传感器施加信号或接收自触控探测传 感器取得的信号；以及触控探测器14,用以基于所取得的信号来探测触控输入构件是否产 生触控，其中触控探测传感器被分类成至少一个感测垫及至少一个非感测垫，且触控的产 生是基于多个等效电容器Ceq的电压变化来探测，多个等效电容器形成在连接至感测垫的 至少一个感测垫传感器信号线与连接至非感测垫的至少一个非感测垫传感器信号线之间。 [0019] 触控的产生可在其中对等效电容器施加交流电压的状态下进行探测，且交流电压 是经由非感测垫传感器信号线进行施加。
[0020] 触控探测构件还可包括：三端子式开关元件，被配置成充电构件以在探测是否产 生触控之前对触控探测传感器充电，其中三端子式开关元件将由被供应至控制端子的控制 信号输入至输入端子的充电信号供应至与输出端子连接的触控探测传感器，以对触控探测 传感器充电。
[0021] 输入端子可保持等于或大于100kQ的高阻抗状态，且在触控探测器探测是否产 生触控时，输出端子可保持等于或大于l〇〇kΩ的高阻抗状态。
[0022] 可通过调整三端子式开关元件的控制信号的接通时间来确定充电时间。
[0023] 等效电容器可根据等效电容器的电容的量值而被分类成线之间的第一电容与线 之间的第二电容中的至少一个。
[0024] 触控探测构件还可包括：充电构件，用以在探测是否产生触控之前，对线之间的第 一电容及线之间的第二电容以具有相同电压的预充电信号进行充电。
[0025] 线之间的第二电容可大于线之间的第一电容。
[0026] 可通过调整感测垫传感器信号线与非感测垫传感器信号线之间的距离来改变线 之间的第二电容及线之间的第一电容。
[0027] 触控可在探测是否产生触控时利用线之间的第一电容与线之间的第二电容中的 仅任一个来探测。
[0028] 在利用线之间的第一电容探测触控的产生时，参与形成线之间的第二电容的非感 测垫传感器信号线可保持浮动状态或高阻抗状态。
[0029] 触控探测传感器、感测垫传感器信号线、及非感测垫传感器信号线可使用同一掩 模形成。
[0030] 传感器信号线的宽度可根据触控探测传感器的位置而不同地形成。
[0031] 在对探测传感器充电之后，可对等效电容器施加交流电压。
[0032] 触控探测构件还可包括：用以改变交流电压的量值的构件。
[0033] 触控探测构件还可包括：用以改变交流电压的上升沿或下降沿的梯度的构件。
[0034] 触控探测构件还可包括：触控电容器Ct，被配置成由触控探测传感器及触控输入 构件的触控形成；以及共用电极电容器Cvcom，被配置成形成于触控探测传感器与对包括 触控探测传感器的显示元件施加共用电压的共用电极之间。
[0035] 在触控探测传感器未感测到触控时，触控探测器所感测的电压可由以下方程式1 计算。
[0036]以下方程式 1 可为 .说 厂 + ]·???-叫 ο
[0037] 在上述方程式1中，Vsensor_t_h可代表在未进行触控时由触控探测器14探测的 电压，Vpra可代表触控探测传感器的充电电压，Vh可代表对非感测垫传感器信号线施加的交 流电压的高电平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线施加的交流电压的低电平电压， Cvcom可代表共用电极电容器的电容，Cp可代表由触控探测构件产生的寄生电容，Ct可代 表触控电容器的电容，在交流电压自低变为高时，Vh-Vj^极性可为正的，且在交流电压自 高变为低时，Vh-Vi的极性可为负的。
[0038] 在触控探测传感器感测到触控时，触控探测器所感测的电压可由以下方程式2计
算。
[0039] 以下方程式2可）
[0040] 在上述方程式2中，VsenS〇rt_h可代表在产生触控时由触控探测器14探测的电 压，vpra可代表触控探测传感器的充电电压，vh可代表对非感测垫传感器信号线施加的交 流电压的高电平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线施加的交流电压的低电平电压， Cvcom可代表共用电极电容器的电容，Cp可代表由触控探测构件产生的寄生电容，Ct可代 表触控电容器的电容，在交流电压自低变为高时，Vh-Vj^极性可为正的，且在交流电压自高 变为低时，Vh-Vi的极性可为负的。
[0041] 关于触控探测器是否产生触控的判断可基于由以上方程式1所取得的电压与由 以上方程式2所取得的电压之间的差。
[0042] 以上方程式1可为
[0044] 在以上方程式1及方程式2中，Vsensorncitt_h可代表在未进行触控时由触控探测 器14探测的电压，VsenS〇rt_h可代表在产生触控时由触控探测器14探测的电压，V可代 表触控探测传感器的充电电压，Vh可代表对非感测垫传感器信号线施加的交流电压的高电 平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线施加的交流电压的低电平电压，Cvcom可代表共 用电极电容器的电容，Cp可代表由触控探测构件产生的寄生电容，Ct可代表触控电容器的 电容，在交流电压自低变为高时，Vh-Vj^极性可为正的，且在交流电压自高变为低时，Vh-Vi 的极性可为负的。
[0045] 触控探测传感器可被排列成阵列，且触控探测器可探测每一行中的信号。
[0046] 触控探测构件还可包括：补偿电容器，用以补偿线之间的第一电容与线之间的第 二电容之间的差。
[0047] 补偿电容器的一侧可连接至触控探测器并可接收与经过补偿电容器的另一侧的 交流电压相同的交流电压。
[0048] 补偿电容器的一侧可连接至触控探测器并可接收与经过补偿电容器的另一侧的 交流电压不同的交流电压。
[0049] 在触控探测传感器未感测到触控时，触控探测器所感测的电压可由以下方程式5 计算。
[0050] 以下方程式5可关
[0051] 在以上方程式5中，VSenS〇r_t_h可代表在未进行触控时由触控探测器14探测 的电压，可代表触控探测传感器的充电电压，Vh可代表对非感测垫传感器信号线及补偿 电容器施加的交流电压的高电平电压，Vi可代表对非感测垫传感器信号线及补偿电容器 Cbal施加的交流电压的低电平电压，Cvcom可代表在触控探测传感器与对包括触控探测传 感器的显示元件施加共用电压的共用电极之间形成的共用电极电容器的电容，Cp可代表由 触控探测构件产生的寄生电容，Ct可代表由触控探测传感器与触控输入构件的触控形成的 触控电容器的电容，在交流电压自低变为高时，Vh-Vj^极性可为正的，且在交流电压自高变 为低时，Vh-Vi的极性可为负的。
[0052] 在触控探测传感器感测到触控时，触控探测器所感测的电压可由以下方程式6计 算。
[0053] 以下方程式6可，
[0054] 在以上方程式6中，Vsensort_h可代表在产生触控时由触控探测器14探测的电 压，\"可代表触控探测传感器的充电电压，Vh可代表对非感测垫传感器信号线及补偿电容 器施加的交流电压的高电平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线及补偿电容器Cbal 施加的交流电压的低电平电压，Cvcom可代表在触控探测传感器与对包括触控探测传感器 的显示元件施加共用电压的共用电极之间形成的共用电极电容器的电容，Cp可代表由触控 探测构件产生的寄生电容，Ct可代表由触控探测传感器与触控输入构件的触控形成的触控 电容器的电容，在交流电压自低变为高时，Vh-Vj^极性可为正的，且在交流电压自高变为低 时，Vh-Vi的极性可为负的。
[0055] 关于触控探测器是否产生触控的判断可基于由以上方程式5所取得的电压与由 以上方程式6所取得的电压之间的差。
[0056] 以上方程式5可为
[0058]在以上方程式5及方程式6中，VsenS〇r_t_h可代表在未进行触控时由触控探测 器14探测的电压，VsenS〇rt_h可代表在产生触控时由触控探测器14探测的电压，V可代 表触控探测传感器的充电电压，Vh可代表对非感测垫传感器信号线及补偿电容器施加的交 流电压的高电平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线及补偿电容器Cbal施加的交流 电压的低电平电压，Cvcom可代表在触控探测传感器与对包括触控探测传感器的显示元件 施加共用电压的共用电极之间形成的共用电极电容器的电容，Cp可代表由触控探测构件产 生的寄生电容，Ct可代表由触控探测传感器与触控输入构件的触控形成的触控电容器的电 容，在交流电压自低变为高时，极性可为正的，且在交流电压自高变为低时，Vh-V^ 极性可为负的。
[0059] 触控探测器可探测是否与交流电压的上升沿或交流电压的下降沿同步地产生触 控。
[0060] 触控探测器可探测是否与交流电压的上升沿或交流电压的下降沿相距预定时间 间隔产生触控。
[0061] 产生交流电压的交流电压产生器可具有笔的形状，且所产生的交流电压可经由笔 的前端传送。
[0062] 触控探测传感器之间的结合部可面对彼此，具有带有至少一个拐点或弯曲部的几 何形状。
[0063] 触控探测传感器可被划分成多个区域，仅被划分区域的一部分可设有预定图案， 且所形成的图案可连接至彼此。
[0064] 在传感器信号线穿过显示元件的黑色矩阵部时，传感器信号线的宽度可被形成得 宽。
[0065] 根据本发明的另一实施例，提供一种触控探测方法，包括：使用三端子式开关元件 以预定充电电压对多个触控探测传感器进行充电；将多个触控探测传感器分类成至少一个 传感器垫及至少一个非感测垫，在连接至感测垫的至少一个感测垫传感器信号线与连接至 非感测垫的至少一个非感测垫传感器信号线之间形成多个等效电容器Ceq;以及由触控探 测器经由非感测垫传感器信号线对等效电容器施加交流电压，并根据触控输入构件是否产 生触控而基于等效电容器中所产生的电压变化来探测触控。
[0066] 感测垫及非感测垫的分类可基于所定义次序而依序确定。
[0067] 触控探测器可探测是否与交流电压的上升沿或交流电压的下降沿同步地产生触 控。
[0068] 触控探测器可探测是否与交流电压的上升沿或交流电压的下降沿相距预定时间 间隔产生触控。
[0069] 三端子式开关元件可将由被供应至控制端子的控制信号输入至输入端子的充电 信号供应至与输出端子连接的触控探测传感器，以对触控探测传感器充电。
[0070] 输入端子可保持等于或大于100kΩ的高阻抗状态，且在触控探测器探测是否产 生触控时，输出端子可保持等于或大于l〇〇kΩ的高阻抗状态。
[0071] 可通过调整三端子式开关元件的控制信号的接通时间来确定充电时间。
[0072] 等效电容器可根据等效电容器的电容的量值而被分类成线之间的第一电容与线 之间的第二电容中的至少一个。
[0073] 触控探测方法还可包括：在探测是否产生触控之前，对线之间的第一电容及线之 间的第二电容以具有相同电压的预充电信号进行充电。
[0074] 线之间的第二电容可大于线之间的第一电容。
[0075] 可通过调整感测垫传感器信号线与非感测垫传感器信号线之间的距离来改变线 之间的第二电容及线之间的第一电容。
[0076] 触控可在探测是否产生触控时利用线之间的第一电容与线之间的第二电容中的 仅任一个来探测。
[0077] 在利用线之间的第一电容探测触控的产生时，参与形成线之间的第二电容的非感 测垫传感器信号线可保持浮动状态或高阻抗状态。
[0078] 触控探测传感器、感测垫传感器信号线、及非感测垫传感器信号线可使用同一掩 模形成。
[0079] 传感器信号线的宽度可根据触控探测传感器的位置而不同地形成。
[0080] 触控探测方法还可包括：改变交流电压的量值。
[0081] 触控探测方法还可包括：改变交流电压的上升沿或下降沿的梯度。
[0082] 在触控探测传感器未感测到触控时，触控探测器所感测的电压可由以下方程式1 计算。
[0083] 方程式1可为
?.
[0084] 在以上方程式1中，Vsensor_t_h可代表在未进行触控时由触控探测器探测的电 压，Vpra可代表触控探测传感器的充电电压，Vh可代表对非感测垫传感器信号线施加的交 流电压的高电平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线施加的交流电压的低电平电压， Cvcom可代表在触控探测传感器与对包括触控探测传感器的显示元件施加共用电压的共 用电极之间形成的共用电极电容器的电容，Cp可代表由触控探测构件产生的寄生电容，Ct 可代表由触控探测传感器及触控输入构件的触控形成的电容，在交流电压自低变为高时， \，的极性可为正的，且在交流电压自高变为低时，Vh-L的极性可为负的。
[0085] 在触控探测传感器感测到触控时，触控探测器所感测的电压可由以下方程式2计 算。
[0086] 以下方程式2可）
[0087] 在以上方程式2中，Vsensort_h可代表在产生触控时由触控探测器14探测的电 压，vpra可代表触控探测传感器的充电电压，vh可代表对非感测垫传感器信号线施加的交 流电压的高电平电压，％可代表对非感测垫传感器信号线施加的交流电压的低电平电压， Cvcom可代表在触控探测传感器与对包括触控探测传感器的显示元件施加共用电压的共 用电极之间形成的共用电极电容器的电容，Cp可代表由触控探测构件产生的寄生电容，Ct 可代表由触控探测传感器及触控输入构件的触控形成的电容，在交流电压自低变为高时， \，的极性可为正的，且在交流电压自高变为低时，Vh-L的极性可为负的。
[0088] 关于触控探测器是否产生触控的判断可基于由以上方程式1所取得的电压与由 以上方程式2所取得的电压之间的差。
[0089]
[0090] a
[0091] 在以上方程式1及方程式2中，Vsensorncitt_h可代表在未进行触控时