CN105320350A - 触摸传感器 - Google Patents

Abstract

讨论了一种在in-cell型触摸传感器面板中使用的触摸传感器，该触摸传感器包括：多个传感器元件，其中，各个传感器元件具有这样的形状，即，该形状使得能够在所述传感器元件中被内切的圆的最大直径比在具有与所述传感器元件相同的面积的正方形中内切的圆的直径小。

Description

触摸传感器

技术领域

本发明涉及在in-cell型触摸传感器面板中使用的触摸传感器。

背景技术

最近，智能手机和平板电脑发展为具有薄的外形，并且电容式触摸面板发展为这样的方式，即，触摸传感器被安装在液晶显示器(LCD)中(参照例如下面的日本公开)。

图8是例示了根据背景技术的具有in-cell型触摸面板的触摸传感器嵌入式显示装置的横截面图。

参照图8，显示装置10包括第一偏光板11、TFT(薄膜晶体管)玻璃基板12、公共电极13、滤色器玻璃基板14、第二偏光板15、粘合剂16和盖玻璃17，它们按层层叠。

in-cell型触摸面板使用用于操作液晶的公共电极13作为触摸传感器。换句话说，当LCD***作时，感测触摸电压被施加到公共电极13。此外，尽管在附图中未被示出，然而液晶被注入在TFT玻璃基板12和公共电极13之间。另外，滤色器和配向膜未被示出。

图9是例示了根据背景技术的应用到in-cell型触摸面板的触摸传感器的形状的图。图9的(a)示出了具有正方形形状的触摸传感器，并且图9的(b)示出了具有菱形形状的触摸传感器。图9的(a)和图9的(b)中示出的形状是市场中的产品中的常见产品。

日本专利申请公开No.2006-201084讨论了具有根据背景技术的触摸传感器的LCD。

然而，在背景技术中，存在以下问题。

当使用针对触摸传感器具有小的接触面积的物品(例如，触摸笔等)来触摸应用于背景技术的in-cell型触摸面板的正方形形状的触摸传感器或者菱形形状的触摸传感器时，接触区域不跨多个传感器元件延伸，而是落入一个传感器元件的范围内。

在接触区域落入一个传感器元件的范围内的情况下，与实际的触摸位置的中心不同，即使触摸位置在传感器元件中改变，各自指示触摸位置的接触区域的中心的触摸坐标也被一致地表示为传感器元件的中心。因此，问题在于触摸性能被显著地劣化。

换句话说，按照根据各个传感器元件的输出值和各个传感器元件的中心坐标的关系的中心计算，使用下式(1)来计算触摸坐标。另外，在式(1)中，Di指示各个传感器元件的输出值，Xi指示各个传感器元件的中心的X坐标(在X轴方向上)，并且Yi指示各个传感器元件的中心的Y坐标(在Y轴方向上)。

式(1)：

图10是例示了在针对触摸传感器的接触面积比各个传感器元件的传感器面积小的情况下接触区域和传感器元件之间的关系以及该关系中的触摸坐标的图。图10的(a)示出了接触区域落入一个传感器元件的范围内的情况，并且图10的(b)示出了接触区域跨两个传感器元件延伸的情况。

假定在垂直方向上的触摸坐标在各个传感器元件的垂直方向的中心线上。另外，假定触摸传感器是各条边为6.4mm的正方形形状的触摸传感器，并且接触区域是直径为4.0mm的圆。

在图10的(a)中，在接触区域落入一个传感器元件的范围内的情况下，来自其它传感器元件的输出值为0，并且因此按照式(1)的触摸坐标被一致地表示为传感器元件的中心，而不管传感器元件内的触摸位置。因此，无法计算出正确的触摸坐标。

在图10的(b)中，在接触区域跨两个传感器元件延伸的情况下，基于来自这两个传感器元件的输出值，可以根据来自这两个传感器元件的输出值的比来通过式(1)计算触摸坐标。这样，当接触区域跨多个传感器元件延伸时，无法计算出正确的触摸坐标。

此外，在图10的(a)和图10的(b)中，在垂直方向上的触摸坐标在各个传感器元件的垂直方向的中心线上。然而，在接触区域落入一个传感器元件的范围内的状态下，即使当在垂直方向上的触摸坐标偏离各个传感器元件的垂直方向的中心线时，也无法计算出在垂直方向上的正确的触摸坐标。

图11是例示了当触摸位置在针对触摸传感器的接触面积比各个传感器元件的传感器面积小的情况下以特定速度移动时的仿真结果的图。图11的(a)示出了接触区域和各个传感器元件的位置关系，并且图11的(b)示出了绘制计算出的针对一个传感器元件的触摸坐标的结果。

具体地，在相对于在中心的传感器元件从左上侧到右下侧在水平方向和垂直方向上移动特定量的触摸位置以及所计算出的触摸坐标被绘制如图11的(b)中所示的同时，通过式(1)计算触摸坐标。此外，在图11的(b)中，当所绘制的数目增加时，对应的颜色变成白色。

从图11的(a)和图11的(b)，如以上解释的，在接触区域跨中心传感器元件延伸并且其它传感器元件围绕该中心传感器元件的情况下，能够计算出正确的触摸坐标，并且在接触区域落入一个传感器元件的情况下，触摸坐标被一致地表示为传感器元件的中心，进而无法计算出正确的触摸坐标并且在传感器元件的中心处绘制的数目增加。

换句话说，在图11的(b)中，触摸坐标应当被均匀地绘制，并且在接触区域落入一个传感器元件的范围内的情况下，触摸坐标被绘制在传感器元件的中心处。因此在计算出的触摸坐标和真实的触摸坐标之间会存在误差，进而出现松弛和密集。因此，触摸性能被显著地劣化。

此外，可以认为，通过减小各个传感器元件的传感器面积来增加传感器元件的数目，接触区域跨多个传感器元件延伸。然而，如以上解释的，由于in-cell型触摸面板使用公共电极作为触摸传感器，因此难以形成具有复杂的形状的传感器元件。

发明内容

因此，本发明致力于一种应用于in-cell型触摸面板的触摸传感器，与和背景技术关联的触摸传感器相比，即使当使用针对触摸传感器具有小的接触面积的物品进行触摸时，该触摸传感器也能够利用多个传感器来改进触摸性能并且增加传感器面积。

本公开的另外的特征和优点将在随后的描述中阐述，并且从所述描述部分地将显而易见，或者可以通过本公开的实践而得知。本公开的优点将通过在书面的说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些和其它优点，并且根据本发明的目的，如在本文中具体实现并且广泛地描述的，一种在in-cell型触摸传感器面板中使用的触摸传感器包括多个传感器元件，其中，各个传感器元件具有这样的形状，即，能够在所述传感器元件中被内切的圆的最大直径比在具有与所述传感器元件相同的面积的正方形中内切的圆的直径小。

附图说明

附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入本说明书且构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的实施方式，并且与本说明书一起用来解释本公开的原理。在附图中：

图1是例示了根据本发明的实施方式的触摸传感器的构造的图；

图2包括(a)和(b)，分别示出将图1的触摸传感器的边缘部分和角部分放大的图；

图3是将接触区域和使用图1的触摸传感器的传感器元件之间的关系与接触区域和使用背景技术的触摸传感器的传感器元件之间的关系进行比较的图；

图4是将使用图1的触摸传感器的多传感器冗余率与使用背景技术的触摸传感器的多传感器冗余率进行比较的图；

图5是将计算出的触摸坐标和使用图1的触摸传感器的真实的触摸坐标之间的平均误差与计算出的触摸坐标和使用背景技术的触摸传感器的真实的触摸坐标之间的平均误差进行比较的图；

图6是例示了图5中的平均误差的曲线的图；

图7是例示了根据本发明的实施方式的触摸传感器的传感器元件的形状的示例的图；

图8是例示了具有根据背景技术的in-cell型触摸面板的触摸传感器嵌入式显示装置的横截面图；

图9是例示了根据背景技术的应用于in-cell型触摸面板的触摸传感器的形状的图；

图10是例示了在针对触摸传感器的接触面积比根据背景技术的各个传感器元件的传感器面积小的情况下接触区域和传感器元件之间的关系以及该关系中的触摸坐标的图；以及

图11是例示了当触摸位置在针对触摸传感器的接触面积比根据背景技术的各个传感器元件的传感器面积小的情况下以特定速度移动时的仿真结果的图。

具体实施方式

现在将详细地参照实施方式，在附图中例示了这些实施方式的示例。可以在全部附图中使用相同或相似的附图标记来指代相同或相似的部件。此外，即使根据本发明的实施方式的触摸传感器被应用于in-cell型触摸面板，具有in-cell型触摸面板的触摸传感器嵌入式显示装置的构造(除了触摸传感器的构造以外)也与图8中所示的构造大致相同，并且其说明可以被省略。

<实施方式>

图1是例示了根据本发明的实施方式的触摸传感器1的构造的图。图2的(a)和图2的(b)分别是将根据本发明的实施方式的图1的触摸传感器的边缘部分和角部分放大的图。

在图1和图2中，通过布置具有十字形状的传感器元件2来构造触摸传感器1。关于各个传感器元件2，传感器元件2具有这样的形状，即，能够在传感器元件2中被内切的圆的最大直径看起来变得比在具有与传感器元件2相同的面积的正方形中内切的圆的直径小。

另外，通过布置具有“L”形状和/或“凸”形状来构造各个传感器元件2的边缘部分和角部分。因此，即使在边缘部分和角部分处，传感器元件2也能够被布置成无间隙。

图3是将接触区域和使用根据本发明的图1的触摸传感器的传感器元件之间的关系与接触区域和使用背景技术的触摸传感器的传感器元件之间的关系进行比较的图。图3的(a)示出了接触区域和本发明的十字形状的传感器元件之间的关系。图3的(b)示出了接触区域和背景技术的正方形形状的传感器元件之间的关系。假定图3的(a)和图3的(b)的接触区域具有相同的尺寸，并且十字形状的传感器元件和正方形形状的传感器元件具有相同的传感器面积。

在针对触摸传感器的接触区域比各个传感器元件的传感器面积小的情况下，从图3的(a)和图3的(b)看出，与背景技术的正方形形状的传感器元件相比，本发明的十字形状的传感器元件具有跨多个传感器元件延伸的接触区域的高的概率。因此，能够计算出正确的触摸坐标。

这样，通过使用本发明的十字形状的传感器元件，即使在针对触摸传感器的接触面积比各个传感器元件的传感器面积小的情况下，接触区域落入仅一个传感器元件的范围内并且指示触摸位置处的接触区域的中心的触摸坐标被一致地表示为传感器元件的中心的概率减小，并且触摸性能可以得到改进。

图4是将使用根据本发明的图1中的触摸传感器(十字形状的触摸传感器)的多传感器冗余率与使用背景技术中的触摸传感器(正方形形状的触摸传感器)的多传感器冗余率进行比较的图。所述多传感器冗余率被限定为当通过渐渐地移动整个触摸传感器来进行触摸时，接触区域跨多个传感器延伸的概率。

图4示出了在多个传感器元件被固定为12*20并且接触区域具有直径为5.0mm的圆的情况下，当触摸面板的面板尺寸从4.5英寸改变到8.0英寸时的每一个传感器元件的传感器面积以及多传感器冗余率。

在使用本发明的(“十字”)的图1的触摸传感器的情况下，即使该触摸传感器具有与背景技术的触摸传感器(“正方形”)相同的数目的传感器元件和相同的传感器面积，从图4看出，多传感器冗余率上升。换句话说，通过仅改变传感器元件的形状，接触区域跨多个传感器元件延伸的概率增加，并且触摸性能能够得到改进。另外，即使当面板尺寸增加，触摸精度也能够被确保。

图5是将计算出的触摸坐标和使用根据本发明的图1的触摸传感器(十字形状的触摸传感器或“十字”)的真实的触摸坐标之间的平均误差与计算出的触摸坐标和使用背景技术的触摸传感器(正方形形状的触摸传感器或“正方形”)的真实的触摸坐标之间的平均误差进行比较的图。图6是例示了图5中的平均误差的曲线的图。

图5示出了在传感器元件的数目被固定为12*20并且接触区域具有直径为5.0mm的圆的情况下，当触摸面板的面板尺寸从4.5英寸改变到8.0英寸时的每一个传感器元件的传感器面积以及平均误差。在图5中，边缘部分处的误差增加，因为接触区域延伸跨过的传感器元件的数目在边缘部分减小。

在使用根据本发明的图1的触摸传感器的情况下，即使该触摸传感器具有与背景技术的触摸传感器相同的数目的传感器元件和相同的传感器面积，从图5看出，计算出的触摸坐标和真实的触摸坐标之间的平均误差减小。换句话说，通过仅改变传感器元件的形状，触摸坐标的平均误差减小，并且触摸性能能够得到提高。另外，即使当面板尺寸增加，触摸精度也能够被确保。

如上所述，根据本发明的实施方式，构成触摸传感器的传感器元件中的每一个具有这样的形状，即，该形状使得能够在所述传感器元件中被内切的圆的最大直径看起来变得比在具有与所述传感器元件相同的面积的正方形中内切的圆的直径小。

因此，即使在使用针对触摸传感器具有小的接触面积的物品进行触摸的情况下，能够获得被施加到in-cell型触摸面板的触摸传感器，该触摸传感器能够利用与背景技术的触摸传感器相同的传感器数目和传感器面积来改进触摸性能。

此外，在以上实施方式中，描述了传感器元件具有十字形状，但是不限于此。例如，如果传感器元件的形状使得在所述传感器元件中被内切的圆的最大直径看起来变得比在具有与所述传感器元件相同的面积的正方形中内切的圆的直径小，则图7的(a)至图7的(d)中所示的形状中的任何一种是可用的并且能够用作根据本发明的传感器元件的形状。例如，传感器元件可以具有至少五个边的形状。

图7是例示了根据本发明的实施方式的触摸传感器的传感器元件的形状的各种示例的图。图7的(a)示出了在两个传感器元件被配对的情况下，经配对的传感器元件之间的接触部分具有凹凸形状，并且图7的(b)至图7的(d)示出了在两个传感器元件被配对的情况下，经配对的传感器元件之间的接触部分具有台阶的形状。

对于本领域技术人员显而易见的是，能够在不脱离本公开的精神或范围的情况下对本发明的显示装置进行各种修改和变型。因此，本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下能够对本发明做出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入在所附权利要求和它们的等同物的范围内的本公开的修改和变型。

本申请要求于2014年8月1日在日本提交的日本专利申请No.2014-157820的优先权利益，为了所有目的，该日本专利申请通过引用方式全部并入本文，如同在此充分阐述一样。

Claims (8)

1.一种在触摸传感器面板中使用的触摸传感器，该触摸传感器包括：

多个传感器元件，

其中，各个传感器元件具有这样的形状，即，能够在所述传感器元件中被内切的圆的最大直径比在具有与所述传感器元件相同的面积的正方形中内切的圆的直径小。

2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述多个传感器元件中的至少一个具有十字形状。

3.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述多个传感器元件当中的彼此接触的传感器元件之间的接触部分具有凹凸形状。

4.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述多个传感器元件当中的彼此接触的传感器元件之间的接触部分具有台阶形状。

5.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述触摸传感器的边缘部分和角部分具有L形状或者凸形状。

6.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述多个传感器元件中的每一个具有至少五个边。

7.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述圆是在具有所述多个传感器元件的屏幕被触摸时生成的触摸圆。

8.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述触摸传感器面板是嵌入有所述触摸传感器的in-cell型触摸传感器面板。