CN103403656A

CN103403656A - 触摸面板传感器

Info

Publication number: CN103403656A
Application number: CN2011800629126A
Authority: CN
Inventors: 南东植
Original assignee: Samwon ST Co Ltd
Current assignee: Samwon ST Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2013-11-20
Also published as: US20120098782A1; WO2012057409A1; KR20120043499A; KR101224419B1

Abstract

一种利用电容的变化来检测身体部分的接触位置的触摸面板传感器，包括：下部透明基板，所述下部透明基板包括多个平行排列的下部透明电极，以及上部透明基板，所述上部透明基板包括多个彼此平行排列的并且与所述下部透明电极交叉的上部透明电极，以及在每个上部透明电极之间形成的多个虚设透明图案，其中所述上部透明电极中的两个和两个以上在上端和/或下端电气连接以形成组，从而每组中所述上部透明电极的其余部分保持均匀的线间距彼此分开。

Description

触摸面板传感器

技术领域

本发明涉及一种触摸面板传感器，具体涉及一种利用电容变化来检测身体部分的接触位置的触摸面板传感器。

背景技术

图1为用于说明传统的电容式触摸面板传感器的透视图。

参考图1，传统的触摸面板传感器1包括下部绝缘片10和上部绝缘片20，上部绝缘片20覆盖在下部绝缘片10上，并以预定的间隙与下部绝缘片10分隔开。在下部绝缘片10和上部绝缘片20相对的表面上，分别形成有下部ITO（铟锡氧化物）电极30和上部ITO电极40，二者彼此垂直交叉。详细地说，下部ITO电极30水平地排列在下部绝缘片10的顶部，而上部ITO电极40垂直地排列在上部绝缘片20的底部。

在下部ITO电极30和上部ITO电极40交叉的地方有很多交叉区域，以便在每个交叉区域产生预定量的电容。当身体部分触摸所述触摸面板传感器1上，以部分覆盖上部ITO电极40时，可能会有电容的变化。

此时，为具有相对宽的宽度的下部ITO电极30供给频率电流作为驱动系，并且上部ITO电极40具有受到电气影响的电特性，对所述频率电流做出回应。也就是，根据身体的接近，下部ITO电极30和上部ITO电极40之间的电容发生变化，从而所述传感器可利用电容的变化来检测身体的接触位置。

此外，为了电气连接上部ITO电极40和外电路基板50的电极52，金属线48从上部ITO电极40的端部延伸到上部绝缘片20的下部，其他金属线从下部ITO电极30的端部延伸，与外电路基板50连接。

传统的使用ITO的电极每隔约5mm排列，并形成有300μm或以上的较宽的宽度。由于所述ITO是透明的，具有相对高的面电阻，因此，如果形成的ITO电极厚度小于约300μm，电阻会急剧增加，显着降低触摸面板的灵敏度和反应速度。此外，虽然ITO和IZO是透明的，仍期望形成薄的透明电极，因为通过电极的光会轻微地扭曲。

如上所述，ITO，IZO，碳纳米管等诸如此类通常是透明的，但由于折射率等诸如此类的差异，它们可能会扭曲光，而当不完全透明时，由于有透明电极或没有的差异，它们也可能扭曲光。

此外，由于触摸面板传感器暴露在终端或其它电子设备的外部，可能会受到外部电磁波的影响。尽管还没有清楚地阐明原因，但即使在相同条件下，无论何时测量，信号灵敏度会轻微变化的问题仍可能会发生。

发明内容

技术问题

本发明提供一种触摸面板传感器，如果使用透明电极，如ITO，所述触摸面板传感器可以提高触摸面板传感器的灵敏度。

本发明提供一种触摸面板传感器，可以最大限度地减少亮度的变化以及透明电极的存在对光的干涉，并减少测量的信号灵敏度的偏差。

本发明提供一种触摸面板传感器，如果使用透明电极，如ITO，可以提高透明电极的反应速度，并且减少光的扭曲。

技术方案

根据本发明的一个示例性实施例，利用电容的变化来检测身体部分的接触位置的触摸面板传感器，包括下部透明基板和上部透明基板，所述下部透明基板包括多个平行排列的下部透明电极，所述上部透明基板包括上部透明电极和虚设透明图案。

上部透明电极平行并与下部透明电极交叉而形成，可以与下部透明电极一起用于检测身体部分的接触位置。此外，所述虚设透明图案可能形成在所述透明基板上的所述上部透明电极的相同或相反侧上，并且使用导电的透明材料形成，且与所述上部透明电极电气分离。

所述虚设透明图案可以用与所述上部透明电极相同或不同的材料形成，并形成在所述上部透明基板上不存在所述上部透明电极的区域。所述虚设透明图案可以光学地补偿所述上部透明电极之间的空间，并且可以防止通过所述传感器的光被扭曲。

所述虚设透明图案可以用与所述上部透明电极相同或不同的导电材料形成在所述上部透明电极之间的空间，与没有虚设图案的情况相比，保持了无偏差的信号灵敏度。特别是，如下所述，如果两个或两个以上保持均匀线间距的所述上部透明电极形成电极组，所述触摸面板传感器可具有改进的信号灵敏度。此外，如果在每个上部透明电极之间形成所述虚设透明图案，所述触摸面板传感器会得到无偏差的改进的信号灵敏度。

所述无偏差的信号灵敏度可意味着，所述传感器可以在操作程序时快速准确地检测身体的接触，并且对于驱动程序有改进的速度和触摸灵敏度。

由于所述下部透明电极相对所述上部透明电极较宽，由导电材料制成的所述下部电极能屏蔽电磁波，如EMI（电磁干扰）的影响。

根据本发明的另一个示例性实施例，利用电容的变化来检测身体部分的接触位置的触摸面板传感器，下部透明基板包括多个平行排列的下部透明电极，其中，所述上部透明电极在上端和/或下端电气连接以形成组，而每组中所述上部透明电极的其余部分保持均匀的线间距彼此分开。

不同于传统的单行透明电极，可由多个透明电极构成一组，以对应于传统的单行透明电极。例如，在传统的传感器中，宽度约为300μm的ITO电极以大约5mm的间距放置，然而根据本发明的实施例，宽度约为300μm的ITO电极，优选宽度约100μm，能够以约1.7mm-1.0mm的均匀间距放置，其中3-5个电极可以构成平行排列的一组。

也就是说，由于将多个上部透明电极分成一组，可以直接计算手指的精确位置而无需复杂的计算，并且可将依靠手指的接触面积的作用应用于触摸感应以大大提高灵敏度。另外，由于每组中多个上部透明电极并联连接以减小电阻，因此能够降低电极的宽度，或对于大面积的显示装置来说能够延长电极的长度。

优选地，所述上部透明电极和所述下部透明电极基于显示器水平地或垂直地形成，以垂直交叉，但是在某些情况下，所述电极交叉的角度可能不是90度。

技术效果

本发明的触摸面板传感器，尽管使用了透明电极，例如ITO，但是可以提高触摸面板传感器的灵敏度，缩短所述图案的反应时间，并减少光的扭曲。

此外，由于使用虚设透明图案，每次测量的信号灵敏度的偏差可以显着降低，并且，由于信号灵敏度的偏差几乎完全消失，可以提高使用触摸感应的程序的驱动速度和灵敏度。

附图说明

通过下面的详细说明，并结合附图，本发明的上述和/或其它方面和优点将变得明显并且更易于理解，附图中：

图1为用于说明传统的电容式触摸面板传感器的透视图；

图2为用于说明本发明的一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图；

图3为用于说明图2的上部透明基板的前视图；

图4为用于说明本发明的一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图；

图5为用于说明图4的上部透明基板的前视图；

图6为用于说明本发明的另一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图；

图7为用于说明图6的上部透明基板的前视图；

图8至图10为示出实验结果的图表和表格，用于说明以均匀间距分开的分组的上部透明电极的效果；

图11至图14为作为对照组的示出实验结果的图表和表格，用于说明以非均匀间距分开的上部透明电极的效果；

图15为用于说明本发明的另一个示例性实施例的触摸面板传感器的上部透明基板的前视图；

图16为用于说明另一个示例性实施例的触摸面板传感器的层结构的截面视图；

图17和图18为说明形成在透明电极上的金属线的局部放大图；

图19为用于说明本发明的一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图；

图20为用于说明触摸面板传感器的层结构的截面视图；以及

图21为用于说明触摸面板传感器的屏蔽层的透视图。

具体实施方式

下面参考附图，对一个优选的本发明的示例性实施例进行详细描述，但本发明并不限制于或限定于本发明的此示例性实施例。为了便于参考，相同的数字实际上意味着相同的元件，其中根据此规则可以说明引用了另一个附图提到的内容，并且对于技术人员可跳过明显的和重复的内容。

图2为用于说明本发明的一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图，图3为用于说明图2的上部透明基板的前视图。

参考图2和图3，触摸面板传感器100包括下部透明基板110和上部透明基板120，下部透明基板110上形成有下部透明电极112，上部透明基板120上形成有上部透明电极122和虚设透明图案126。多个下部透明电极112可以在下部透明基板110上以均匀的间距水平地形成，并且多个上部透明电极122可以在上部透明基板120上以均匀的间距垂直地形成。此外，虚设透明图案126可以像上部透明电极122一样用ITO材料制成，并且与上部透明电极122电气分离。

下部透明基板110和上部透明基板120可以使用透明电介质膜，如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚碳酸酯（PC），聚丙烯（PP），聚乙烯（PE）制成，在某些情况下，两个基板中至少一个可以使用玻璃材料制成。

此外，可在下部透明基板110和上部透明基板120之间提供光学粘合装置130，如OCA（光学透明胶粘剂）膜，以光学地粘合两个透明基板。在某些情况下，可能使用膜以外的光学增强粘合剂，以隔离并彼此结合。

下部透明电极112形成在下部透明基板110的顶表面上，例如，以大约5mm的宽度彼此紧密排列。可以期望使用紧密排列的下部透明电极112带来电磁波的屏蔽效果，以除去显示器或终端装置的主电路产生的噪声。

上部透明电极122可以形成在上部透明基板120的底表面上。上部透明电极122也可以使用透明导电材料，如ITO，IZO或CNT（碳纳米管）制成。

上部透明电极122和下部透明电极112可以通过连接图案128和118连接到触摸面板传感器100的下部，连接图案128和118使用银膏或金属沉积分别形成。连接图案128和118通过端子电极与基板110和120之间***的FPCB（柔性印刷电路板）电气连接。触摸面板传感器100可以通过FPCB140连接到外部主控制器，以传输透明电极的相互作用所产生的触摸信号。

可以在上部透明电极122之间规律地或不规律地提供虚设透明图案126，并且虚设透明图案126相互电气分离。可以使用与上部透明电极122具有相同或类似的折射率的材料提供虚设透明图案126，以防止光被扭曲。

此外，如果虚设透明图案126用导电材料制成，则能够防护透明电极122和112的内部，屏蔽来自上层透明基板120外部的噪声，从而在电极122和112之间形成稳定的场，并保持无偏差的恒定的信号灵敏度。

虚设透明图案126的尺寸可等于或小于上部透明电极122的宽度。在本实施例中，虚设透明图案126的宽度和高度与上部透明电极122的宽度基本相等。所述虚设透明图案可以伸长地，即垂直地形成，具有比上部透明电极122细的宽度，然而如图所示，优选的是为了稳定的信号灵敏度，虚设透明图案126周围都是分开的。如果虚设透明图案126比上部透明电极122大或宽，身体覆盖的虚设透明图案126可能会影响周围其他的没有被身体覆盖的上部透明电极122。因此，期望提供的虚设透明图案126比所述上部透明电极小而密。

在本实施例中，上部透明电极122和虚设透明图案126使用相同的材料形成，并且形成在基板120的同一表面上，然而，所述电极和所述图案可以使用不同的材料形成在相对表面上。

图4为用于说明本发明的一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图，图5为用于说明图4的上部透明基板的前视图。

参考图4和图5，触摸面板传感器200包括下部透明基板210和上部透明基板220，下部透明基板210上形成有下部透明电极212，上部透明基板220上形成有上部透明电极222。上部透明电极222之间形成有虚设透明图案126。

在本实施例中，上部透明电极222中彼此相邻的三个形成一个电极组，其中每组中的电极的顶端和底端电气连接。在某些情况下，可以只电气连接顶端和底端中的一个。

下部透明基板210和上部透明基板220可以使用透明电介质膜或玻璃制成，并且可在下部透明基板210和上部透明基板220之间提供光学粘合装置，如OCA膜。

下部透明电极212可以形成在下部透明基板210的顶表面上，上部透明电极222可以形成在上部透明基板220的底表面上。上部透明电极222和下部透明电极212可以使用透明导电材料，如ITO和IZO制成，其中上部透明电极222中的三个或三个以上可构成电气连接的一组。

此外，在本实施例中，可以在上部透明电极222之间规律地或不规律地提供虚设透明图案226，并且虚设透明图案226的尺寸可以等于或小于上部透明电极222的宽度。虚设透明图案226可以为大致正方形或长方形的形状，在某些情况下，也可以为各种各样的形状，例如圆形，三角形，菱形或六边形等。

虚设透明图案226可由导电材料制成，可以阻止来自上部透明电极222外部的噪声，并且由于在上部透明电极222和下部透明电极212之间形成了稳定的场，虚设透明图案226可以帮助提供无偏差的恒定的信号灵敏度。

虚设透明图案226的尺寸可等于或小于上部透明电极222的宽度。在本实施例中，虚设透明图案226的宽度和高度与上部透明电极222的宽度基本相等。虚设透明图案226可以为小尺寸，不破坏所述上部和下部透明电极222和212之间的相互作用，并且期望虚设透明图案226比所述上部透明电极小而密。

一组上部透明电极222可诱导更加增强的电容变化，从而增强的电容变化可进一步提高触摸面板传感器的灵敏度。事实上，由于使用了分组的上部透明电极222，触摸面板传感器的灵敏度可以得到提高。

此外，在多个上部透明电极222的宽度等于或小于约300μm的情况下，将所述透明电极中的三个或三个以上进行分组并且并联连接，以降低电阻。理想的是，能够形成约100μm或更小的上部透明电极。

上部透明电极222彼此平行并以均匀的线间距分开，可以精确地检测手指的位置。

图6为用于说明本发明的另一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图，图7为用于说明图6的上部透明基板的前视图。

参考图6和图7，触摸面板传感器包括下部透明基板210和上部透明基板220，下部透明基板210上形成有下部透明电极212，上部透明基板220上形成有上部透明电极222。与前面的实施例不同，上部透明电极222之间没有虚设透明图案。

在本实施例中，上部透明电极222中彼此相邻的三个形成一个电极组224，其中每组中的电极的顶端和底端电气连接。在某些情况下，可以只电气连接顶端和底端中的一个。对照有虚设透明图案的情况，本实施例中的触摸面板传感器可能具有相对高的偏差，但是可具有高的信号灵敏度，不像使用未分组的电极的传感器。

下部透明基板210和上部透明基板220可以由透明电介质膜或玻璃制成，并且可在下部透明基板210和上部透明基板220之间提供光学粘合装置，如OCA膜。

图8至图10为示出实验结果的图表和表格，用于说明以均匀间距分开的分组的上部透明电极的效果，图11至图14为作为对照组的示出实验结果的图表和表格，用于说明以非均匀间距分开的上部透明电极的效果。

参考图8，其中每组都是由微透明电极的三条组成的，所述上部透明电极以大约1.633mm的间距均匀排列。在这种情况下，SNR约为43，比传统传感器的相对较高。为了便于参考，SNR是指信噪比，其中，所述SNR越高，传感器的测量值越精确，没有噪声。因此，SNR的值可以是评判是否能够提高触摸感应的速度的标准，例如当SNR高时。

参考图9，其中每组都是由微透明电极的五条组成的，所述上部透明电极以大约0.98mm的间距均匀排列。在这种情况下，SNR约为42-45，比传统传感器的相对较高。

参考图10，其中每组都是由微透明电极的三条组成的，所述透明电极以大约1.633mm的间距均匀排列。然而，所述透明电极的宽度约为0.15mm，比图8的图案的相对较大。在这种情况下，SNR约为42-46，相对较高。

参考图11，其中每组都是由微透明电极的五条组成的，所述图案的间距不是均匀的，作为对照组，所述微透明电极处于混合状态，其中波形线和直线相混合。在这种情况下，SNR约为20，较低，为图8至图10的结果的一半。

参考图12和图13，其中每组都是由微透明电极的五条组成的，所述图案的间距不是均匀的，并且所述微透明电极处于混合状态，其中波形线和直线相混合。在这种情况下，SNR约为20-22，相对较低。

参考图14，其中一个透明电极广泛扩展，与另一个相邻的透明电极部分相交，所述透明电极之间的距离是不均匀的。在这种情况下，SNR约为25-29，远低于图8至图10。

图15为用于说明本发明的另一个示例性实施例的触摸面板传感器的上部透明基板的前视图。

参考图15，在上部透明基板320上垂直地形成有多个呈波形线形状的上部透明电极322，并且在每个上部透明电极322之间形成有彼此分开的虚设透明图案326。

多个，例如三个上部透明电极322形成一个电极组324，其中顶端和底端电气连接。在本实施例中，上部透明电极322呈波形线形状，另外也可以呈反复折叠线的形状。

在上部透明电极322呈波形线的情况下，可能有扩展的接触面积电容，因为基于相同的距离，波形线的路径比直线的路径长。由于沿相对长的路径发生电容的变化，波形透明电极322相对于直电极可具有改进的灵敏度。

虚设透明图案326可以防止光被扭曲，并且由于低数量的SNR，可以帮助触摸面板传感器具有无偏差的基本恒定的信号灵敏度。

图16为用于说明另一个示例性实施例的触摸面板传感器的层结构的截面视图。为了便于参考，图16的触摸面板传感器的结构和相互作用可以参考关于图4和图5的触摸面板传感器的结构和描述。

参考图16（a），下部透明基板210的下部透明电极212面对上部透明基板220的上部透明电极222和虚设透明图案226，然而，参考图16（b），下部透明电极212形成在下部透明基板210的底部，同样地上部和虚设透明电极222和226形成在上部透明基板220的底部。在下部透明电极212形成在下部透明基板210的底部的情况下，可在下部透明电极212的底部形成保护膜214或保护层。

图17和图18为说明形成在透明电极上的金属线的局部放大图。

参考图17，金属线229可以形成在上部透明电极222上，宽度小于约30μm。金属线229可以形成在所述透明电极的顶部或底部，并且由于其相对于所述透明电极电阻较低，可以帮助电流很容易地流动。由于在大面积显示器中屏幕的水平和垂直长度很长，在该显示器中所述透明电极的电阻也非常高。但是，如果使用金属线229，所述透明电极和金属线的总电阻得到下降。

另外，金属线229可以使用金属如铝、钨、及其合金等诸如此类形成，并且可以通过各种方法形成，如沉积、喷墨印刷、丝网印刷、光致抗蚀剂等诸如此类。该金属线229的宽度可以为约30μm，优选为10μm左右，以使外部不可见。

理想的是金属线229是不可见的。对此，金属线229可以使用深色的金属形成，或者可使用防反射层或扩散层使其黑暗，以防止光被镜面反射。

参考图18，可以在下部透明电极212的顶部或底部形成另一种金属线219，以降低所述透明电极的电阻。如图所示，金属线219不连续，并且不规则地排列在透明电极上。当然，也可在上部透明电极222上形成不连续的和/或不规则的金属线。

图19为用于说明本发明的一个示例性实施例的触摸面板传感器的分解透视图，图20为用于说明触摸面板传感器的层结构的截面视图。

参考图19和图20，在下部透明电极212的下方可以形成屏蔽层250。屏蔽层250可以屏蔽来自所述触摸屏下方的噪声，并且可以使用透明导电材料形成，也可以接地。

参考图20，可以在下部透明基板210的底部形成屏蔽层250，保护层214可以位于屏蔽层250的底部（见（a））。在下部透明电极212形成在基板210的底部的情况下（见（b）），可以依次形成光学粘合剂层232如OCA、屏蔽层250和保护层214。

如图21所示，可以在屏蔽层250上形成金属网格252。金属网格252在屏蔽层250上可以是连续的或不连续的，给层250提供均匀的电气特性。

然而如上所述，说明部分是指本发明的优选示例性实施例，对本领域技术人员来说可以理解的是，本发明可在权利要求声明的理念和范围内进行修改和变形。

Claims

1.一种触摸面板传感器，所述触摸面板传感器利用电容的变化来检测身体部分的接触位置，所述触摸面板传感器包括：

下部透明基板，所述下部透明基板包括多个平行排列的下部透明电极；以及

上部透明基板，所述上部透明基板包括多个彼此平行排列的并且与所述下部透明电极交叉的上部透明电极，以及在每个上部透明电极之间形成的多个虚设透明图案；

其特征在于所述上部透明电极中的两个和两个以上在上端和/或下端电气连接以形成组，而每组中所述上部透明电极的其余部分保持均匀的线间距彼此分开。

2.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述虚设透明图案使用透明导电材料形成。

3.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述虚设透明图案的宽度和高度小于所述上部透明电极的宽度，并且所述虚设透明图案彼此电气分离。

4.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述虚设透明图案的宽度小于所述上部透明电极的宽度，并且所述虚设透明图案彼此电气分离。

5.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述上部透明电极的宽度小于100μm。

6.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述上部透明电极呈直线、波形线或折叠线的形状。

7.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，其特征在于，在所述上部透明电极和所述下部透明电极中的至少一个上形成有金属线。

8.根据权利要求7所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述金属线是连续的或不连续的。

9.根据权利要求1所述的触摸面板传感器，进一步包括：形成在所述下部透明基板下方的透明屏蔽层。

10.根据权利要求9所述的触摸面板传感器，其特征在于，在所述屏蔽层上形成有金属网格。

11.一种触摸面板传感器，所述触摸面板传感器利用电容的变化来检测身体部分的接触位置，所述触摸面板传感器包括：

上部透明基板，所述上部透明基板包括多个彼此平行排列的并且与所述下部透明电极交叉的上部透明电极；

12.根据权利要求11所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述上部透明电极的宽度小于100μm。

13.根据权利要求11所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述上部透明电极呈直线、波形线或折叠线的形状。

14.根据权利要求11所述的触摸面板传感器，其特征在于，在所述上部透明电极和所述下部透明电极中的至少一个上形成有金属线。

15.根据权利要求14所述的触摸面板传感器，其特征在于，所述金属线是连续的或不连续的。

16.根据权利要求11所述的触摸面板传感器，进一步包括：形成在所述下部透明基板下方的透明屏蔽层。

17.根据权利要求16所述的触摸面板传感器，其特征在于，在所述屏蔽层上形成有金属网格。