一种结合了电容式触控传感器的装置及其制造方法制造方法及图纸

一种结合了电容式触控传感器的装置及其制造方法，其中装置包括一组交叉X和Y电极，其交叉点形成限定触敏区域的二维节点阵列。除了交叉的主电极脊，称为第零阶电极分支，所述电极还有更高阶分支，其中一些分支相互交错。通过改变诸如宽度和长度的电极分支的尺寸，可以相对独立地改变X和Y电极的总体面积。于是，可以制造其中X和Y电极的自电容具有一定比例（例如 1）的电极图案，从而补偿触敏区域的宽高比和/或具有一定的绝对值，例如以免使传感器要连接的触控传感控制器过载。

A device combining capacitive touch sensor and its manufacturing method

A device combining a capacitive touch sensor and a manufacturing method thereof comprise a set of crossed X and Y electrodes whose crosspoints form a two-dimensional node array defining the touch sensitive region. In addition to the crossed ridge of the main electrode, called the zero-order electrode branch, the electrode has higher-order branches, some of which are interlaced. By changing the size of electrode branches such as width and length, the overall area of X and Y electrodes can be changed relatively independently. Thus, an electrode pattern in which the self-capacitance of the X and Y electrodes is proportional (e.g., 1) can be fabricated to compensate for the width-to-height ratio of the touch-sensitive region and/or certain absolute values, such as to avoid overloading the touch-sensitive controller to which the sensor is connected.

【技术实现步骤摘要】
一种结合了电容式触控传感器的装置及其制造方法
本专利技术涉及位置敏感的电容式触控传感器，尤其是，但并不仅仅，涉及与显示器集成以形成触控屏的电容式触控传感器。
技术介绍
以下简称为触控传感器的电容式触控传感器可以在表面上检测物体(诸如用户的手指或触笔)的接近或触控的存在和位置。触控传感器通常与显示器组合以产生触控屏。在其它设备中，触控传感器不与显示器组合，例如，笔记本电脑的触控板。触控屏使用户能够通过图形用户界面(GUI)直接与屏幕上显示的内容互动，而不是间接使用鼠标或触控板进行互动。例如，触控传感器可以附接到或者作为移动电话，平板电脑或笔记本电脑的一部分。触控传感器可以分为网格和矩阵类型。在矩阵类型中，电极阵列被布置在彼此电隔离的表面上，使得阵列中的每个电极提供其自身的触控信号。因此，矩阵式触控传感器自然地适合于需要触敏按钮阵列的情况，例如在控制界面，数据输入界面或计算器中。在网格类型中，有两组一般配置为彼此正交的平行电极，通常称为X和Y电极。多个节点由X和Y电极对的交叉点(如平面图所示)所定义，其中节点的数量是X电极和Y电极的数量的乘积。网格式触控传感器通常用于移动电话，绘图板等的触控屏。在早先的设计中，X和Y电极被布置在介电层的两侧，因此它们彼此垂直地偏移了介电层的厚度，垂直的意义为正交于堆叠层的平面。在较近期的设计中，为了减小堆叠厚度，X和Y电极被沉积在介电层的同一侧，即在单一层中，以在交叉点处局部沉积的介电材料薄膜来避免在X和Y电极之间短路。在US2010/156810A1中公开了这种单电极层设计，其全部内容通过引用纳入了本文。触控传感器还可以分为自电容和互电容类型。在自电容的测量中，被测量的电容在介电触控面板下方的电极与触控手指，触笔等之间，或者更确切地说，所述触控增加所述电极的电容对形成该触控IC测量电路的一部分的测量电容器的充电的影响。因此，所述手指和电极可以被认为是作为以所述触控面板为介电的电容器的极板。在互电容的测量中，相邻的电极对被布置在触控面板的下方，并形成名义上的电容器极板。触控者以触控物，其可以是有效的介电材料(例如干的手指或塑料触笔)，或在某些情况下可能是导电的(例如湿手指或金属触针)通过替换环境(即在大多数情况下是空气，但可能是水或某些其它气体或液体)来改变与电极对相关的电容。电极对中的一个由驱动信号(例如脉冲串)驱动，并且该对的另一个电极感测该驱动信号。触控的效应是衰减或放大在感测电极处接收到的驱动信号，即影响在感测电极处收集的电荷量。驱动电极和感测电极之间的互电容的变化提供了测量信号。要注意的是，在互电容网格传感器中，存在将驱动电极标记为X电极和感测电极作为Y电极的惯例，尽管该选择是随意的。一个也许是较为清晰的经常使用的标记是类似于电信符号，将驱动电极标记为传输的“Tx”，并将感应电极标记为“Rx”，尽管该标签当然是特定于互电容的测量。目前用于手机的工业标准触控屏依赖于操作相同的触控传感器以进行自电容和互电容测量，因为两者都有利于获得关于触控的可以用于后期处理的附加信息以提高诠释的可靠性。例如，互电容测量具有较高的抗噪声能力，而自电容测量更易于诠释，并可直接测量湿气的存在。目前，最常见的与触控传感器集成以形成触控屏的显示技术是薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器，并且触控传感器设计是网格设计，其被操作以进行自电容和互电容测量。X和Y电极的网格设计图案以某些方式设计，以最合适地取捨竞逐的要求，例如位置灵敏度，横向场均匀性(互电容测量)，快速充电时间等。特别是，互电容在X和Y线交叉处是最大的。为了使该电容尽可能地低，通常的做法是使X和Y线交叉处变细，以便使交叉所形成的电容器的面积尽可能小。然而，这是有代价的，这些捏点形成最大的电阻元件，因此会成为充电时间速率的限制因素。远离XY交叉点，电极延伸至或多或少地覆盖与节点相关联的整个面板的子区域是有利的。这些电极的延伸区域可以被称为电极焊盘。具有较大面积的焊盘可提高自电容测量的信号强度，并且对于互电容测量，意味着可以通过节点子区域的触控获得信号。于是，电极图案惯常会结合了细的交叉点和在交叉点之间延伸的电极焊盘。附图中的图30以平面图示出了当前流行的用于混合自/互电容传感器的电极图案设计，其在本领域中被称为菱形图案。US2010/156810A1公开了这种类型的菱形图案触控传感器。该电极图案包括平行X线列X2，X3，X4，X5(阴影线)和与其正交的平行Y线行Y3，Y4，Y5，Y6，Y7(交叉阴影线)。X和Y线在节点28处交叉，X线位于Y线上方，其中X线和Y线被修窄到相应的宽度WSX和WSY。在交叉点处X和Y电极之间存在由介电层或膜提供的垂直分隔。该交叉点的面积就是WSX·WSY。每个X电极可以被看作具有脊30，每个Y电极可以被看作具有脊32。远离桥梁，电极延伸成因与X和Y成45度角的正方形而被称为菱形的正方形焊盘。于是，每个电极就是与短的桥接条相互连接的一系列菱形焊盘。一个特定的节点具有相关联的面板子区域，其在图中以框27所示的节点(X3，Y5)。在菱形图案中，用作性能测试中的基准的触控位置如下：在节点上(OnNode)：触控脊交叉点28；在X上(OnX)：触控以X电极脊30为据点的一个菱形的中间，即在X电极脊上距离两个相邻交叉点的最远点，图中标记为31；在Y上(OnY)：触控以Y电极脊32为据点的一个菱形的中间，即在Y电极脊上距离两个相邻交叉点的最远点，图中标记为33；在非节点上(OffNode)：触控距离两个相邻的X脊和两个相邻的Y脊的最远点，标记为图中的29。对于菱形图案，“OnX”或“OnY”触控表示用于互电容测量的最低电场强度，即最低灵敏度的区域。对于其他图案，这个说法可以概括为远离成对的驱动和感测电极之间的间隙的触控在电极内部的电场强度，即灵敏度是最低的。图31A是通过触控面板垂直于该堆叠平面的平面中的示意横截面，展示了涉及一对个别的X(驱动)和Y(感测)电极：Xn，Yn的互电容测量。电场线以箭头曲线示意地展示。从示意图可以看出，接触表面的电场强度在与X电极和Y电极之间的间隙邻近的区域中最高，并且朝向每个电极的内部减小。图31B是通过与图31A相同的触控面板的同一平面中的示意横截面，展示了涉及同一对X和Y电极Xn，Yn的自电容测量。电场线用箭头线示意地展示。从示意图可以看出，横跨节点区域的电场强度基本上是恒定的。换句话说，不存在或只有微小的横向电场不均匀。还要注意的是，在自电容模式中，完全局限在X电极焊盘(或Y电极焊盘)其中之一之内的小面积触控OnX(或OnY)，例如在点31(或33)，将不会为任何Y电极(或X电极)提供信号，因此该Y方向(或X方向)的位置信息将完全不存在于信号中。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供了一种结合了电容式触控传感器的装置，所述装置包括：触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成；一组X电极，布置于所述触控面板下方，具有沿x方向延伸的第零阶分支；一组Y电极，布置于所述触控面板下方，具有沿不同于x方向的y方向延伸的第零阶分支，使得所述X电极的第零阶分支和所述Y电极的第零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合了电容式触控传感器的装置，其特征在于，所述装置包括：触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成；一组X电极，布置于所述触控面板下方，具有沿x方向延伸的零阶分支；以及一组Y电极，布置于所述触控面板下方，具有沿不同于x方向的y方向延伸的零阶分支，使得所述X电极的零阶分支和所述Y电极的零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了所述触控面板上的触敏区域，其中，所述触敏区域的宽高比等于或大于4:3、3:2、8:5、16:9及8:3中的至少一个，其中，每一所述X电极覆盖的面积与每一所述Y电极覆盖的面积的比率被匹配为在所述触敏区域的宽高比的20%之内，使得每一所述X电极的自电容和每一所述Y电极的自电容至少大致相同。

【技术特征摘要】
2017.02.09 GB 1702111.41.一种结合了电容式触控传感器的装置，其特征在于，所述装置包括：触控面板，其于上侧具有触控表面、于下侧具有内表面，所述触控面板由介电材料制成；一组X电极，布置于所述触控面板下方，具有沿x方向延伸的零阶分支；以及一组Y电极，布置于所述触控面板下方，具有沿不同于x方向的y方向延伸的零阶分支，使得所述X电极的零阶分支和所述Y电极的零阶分支彼此交叉于交叉点，以形成二维节点阵列，其定义了所述触控面板上的触敏区域，其中，所述触敏区域的宽高比等于或大于4:3、3:2、8:5、16:9及8:3中的至少一个，其中，每一所述X电极覆盖的面积与每一所述Y电极覆盖的面积的比率被匹配为在所述触敏区域的宽高比的20%之内，使得每一所述X电极的自电容和每一所述Y电极的自电容至少大致相同。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电极面积比符合为所述触敏区域的宽高比的±2%、±4%、±6%、±8%、±10%、±12%、±14%、±16%和±18%中的至少一个。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个节点与由相邻的零阶X和Y电极分支限定的子区域相关联，在每个子区域中，所述X电极覆盖的面积与所述Y电极覆盖的面积的比值至少大致相同于所述触敏区域的宽高比的倒数。4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述零阶分支于X和Y具有不同的宽度；X和Y零阶分支中的至少一个具有内部微结构，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围；和/或X和Y零阶分支具有内部微结构，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围，其中，在第零阶X和Y分支中的微区域的比例不同。5.如权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于，X电极和Y电极各自还包括n阶的更高阶分支，其中每一分支限于其发展的子区域，其中阶数n为正整数，并且第n阶分支为从第n-1阶分支发展而得，从而远离节点阵列的边缘，每个节点与四个子区域相关联。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述更高阶分支于X和Y具有不同的宽度；所述更高阶分支于X和Y具有不同的长度；所述更高阶分支于X和Y具有不同的数量；所述X和Y的更高阶分支中的至少一个具有内部微结构，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围；和/或所述X和Y的更高阶分支具有内部微结构，所述内部微结构包括缺少导电材料的微区域，所述微区域被导电材料所包围，其中，在所述更高阶X和Y分支中的微区域的比例不同。7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，在每个子区域中，所述更高阶X和Y分支的至少一些彼此并排地由间隙分隔延伸，其间隙适合于对一个碰击所述触控表面的触控物体进行互电容测量。8.如权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，共同扩展的更高阶X和Y分支分别包括X和Y之一的第一阶、第二阶和第三阶分支中的至少一个，以及Y和X之一的第一阶、第二阶和第三阶分支中的至少一个。9.如权利要求5-8中任一项所述的装置，其特征在于，第零阶和更高阶分支表示了X和Y电极在导电材料中形成的整体电极图案的宏观结构，其中所述导电材料的另外区域设置为填充所述电极图案的间隙，使得所述导电材料的另外区域保持与X和Y电极电隔离。10.如前述权利要求中任一项所述的装置，还包括配置为与所述电容式触控传感器一起操作并由此形成触控屏的显示器。11.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯汀·安东尼·察尔其，大卫·布伦特·咖尔德，
申请(专利权)人：晶门科技中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32