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，在电容式触控传感器装置中，为了避免浮动触控在互电容测量中导致信号反转，使用了其互电容主要是由以间隙G隔开的驱动和感测电极的共同延伸的电极部分产生的电极图案。该图案的尺寸使得共同延伸的驱动和感测电极部分之间的间隙G和感测电极的宽度Wy的总和足够小以避免信号反转。即是，宽度Wy加上间隙G小于或等于从触控传感器电极到触控表面的距离的4、3或2倍中的其中一个，该距离为触控面板厚度h。

A device combining capacitive touch sensor and its manufacturing method

In order to avoid the signal inversion caused by floating touch in the measurement of mutual capacitance, a device combining capacitive touch sensor and its manufacturing method is used. The mutual capacitance is mainly produced by the drive separated by gap G and the electrode part jointly extended by the sensing electrode. . The size of the pattern makes the sum of the gap G between the driving and sensing electrodes, which extends together, and the width Wy of the sensing electrodes, small enough to avoid signal inversion. That is, one of the four, three, or two times the distance from the contact sensor electrode to the contact surface, Wy plus gap G, is the thickness of the touch panel H.

【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。对于触控屏，目前最常见的显示技术是薄膜晶体管(TFT)液晶(LCD)显示器和有机发光二极管(OLED)显示器。在其它设备中，触控传感器并非与显示器组合，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。多个节点以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层的平面。在较近期的设计中，为了减小整体厚度，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。图1A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：X，Y的互电容测量。电场线以箭头曲线示意地展示。图1B是通过与图1A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X，Y的自电容测量。电场线用箭头线示意地展示。在触控屏设计中，存在使显示器和传感器堆叠更薄的持续趋势，使得整个手机，平板电脑等可以尽可能薄。通常，较薄的堆叠意味着显示层，特别是显示驱动电极更靠近触控传感器层，特别是触控传感器电极。还存在使触控面板更薄的需求，尽管这是受降低成本(因为触控面板材料昂贵)或提供显示器堆叠的灵活性的愿望所激发。使显示器更靠近触控传感器电极的副作用是触控传感器电极和显示电极之间存在更大的自电容。显示电极靠近触控传感器电极的不想要的后果是在互电容测量中接地不良的触点的信号反转。当从并非良好地接地到系统接地的手指或其他触控物体接收到触控时，这被称为浮动触控，而不是接地触控。浮动触控被定义为具有对系统接地的低自电容的触控，并且接地触控被定义为具有对系统接地的高自电容的触控。在移动电话或其他手携设备中，系统接地可以由设备底盘或外壳和/或由显示电极构成。如果用户正手持着设备，则可以预期用户以及他或她的触控可以很好地接地。然而，如果设备不是被手持着，例如躺在一个绝缘良好的物体，如木的桌面或织物汽车座椅上，那么该设备本身就是电隔离的，因此触控的接地将依赖于该触控能够找到该设备本身的接地。浮动触控可以导致触控传感器层中的驱动电极和感测电极之间的互电容的不期望的增加，而不是正常預期的减小。因此触控信号的符号会被反转。具体实例具有一个触控传感器电极结构，其中在显示电极的0.12毫米(即mm)之上布置了共平面的X和Y电极。该X和Y电极具有相同的6×3mm尺寸，并且布置为沿其以间隔0.135mm分隔的6mm的边彼此相邻。触控面板的厚度为0.1mm。对于包括触控面板的各种介电层，所有介电常数都被认为是3.5或4.0。其他参数设置为典型代表值。在这个例子中，我们发现当直径为4mm的接地触控触控该触控表面时，互电容减小到无触控值的大约一半。更具体地，当存在大约200fF的无触控互电容时，其接地触点减小到大约100fF。另一方面，对于相同尺寸的浮动触控，互电容增加到约600fF，即增加到无触控的值的3倍。在任何给定的触控传感器和显示器组合(即触控屏堆叠)中，模拟或测试可以用于基于触控的尺寸和接地状态来确定互电容变化是正还是负。由于其可预测性和可重复性，这种效果可以通过触控传感控制器芯片的后期处理来处理。自电容测量可以被用来检测触控的接地程度，并且在分析互电容测量数据时，该信息可以作为辅助。然而，在薄的传感器和显示器堆叠中，执行自电容测量的能力会被削弱，因为显示电极与触控传感器电极的接近可导致触控物体和触控传感器电极之间的电容变得远小于显示电极和触控传感器电极之间的电容。因此，可能没有准确的自电容测量在互电容测量中用作为检测信号反转的后期处理辅助。
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并具有厚度h为少于或等于400微米(即μm)；驱动和感测触控传感器电极，分别标记为X和Y，布置于所述触控面板下方以便在交叉点彼此交叉以形成二维节点阵列，每一节点的X和Y电极包括互为共同延伸的各自宽度为Wx和Wy的X和Y电极部分，所述X和Y电极部分以间隙G分隔，其适合于对触控物体在触控表面上的碰击进行互电容测量；其中，所述共同延伸的Y电极部分的宽度Wy加上所述在共同延伸的X和Y电极部分之间的间隙G少于或等于所述触控面板的厚度h的4、3或2倍中的其中一个。在一些实施例中，于每一节点所述共同延伸的以间隙G分隔的X和Y电极部分被布置成组，每一组以所述间隙G的2、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，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并具有厚度h为少于或等于400µm；驱动和感测触控传感器电极，X和Y，其布置于所述触控面板下方使得在交叉点彼此交叉以形成二维节点阵列，每一节点的X和Y电极包括互为共同延伸的各自宽度为Wx和Wy的X和Y电极部分，所述X和Y电极部分以间隙G分隔，其适合于对触控物体在触控表面上的碰击进行互电容测量；其中，所述共同延伸的Y电极部分的宽度Wy加上所述在共同延伸的X和Y电极部分之间的间隙G少于或等于所述触控面板的厚度h的4倍。

【技术特征摘要】
2017.02.09 GB 1702116.31.一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并具有厚度h为少于或等于400µm；驱动和感测触控传感器电极，X和Y，其布置于所述触控面板下方使得在交叉点彼此交叉以形成二维节点阵列，每一节点的X和Y电极包括互为共同延伸的各自宽度为Wx和Wy的X和Y电极部分，所述X和Y电极部分以间隙G分隔，其适合于对触控物体在触控表面上的碰击进行互电容测量；其中，所述共同延伸的Y电极部分的宽度Wy加上所述在共同延伸的X和Y电极部分之间的间隙G少于或等于所述触控面板的厚度h的4倍。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，于每一节点所述共同延伸的以间隙G分隔的X和Y电极部分被布置成组，每一组以所述间隙G的2、3、4或5倍的至少一个距离分隔，使得组之间的互电容小于组之内的互电容。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述共同延伸的X电极部分的宽度Wx在所述共同延伸的Y电极部分的宽度Wy的1/5至5倍、1/4至4倍、1/2至2倍的至少一个范围之内。4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述触控面板的厚度，h少于或等于350、300、250、200、150或100µm的至少一个。5.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。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述显示器具有电极层并且被布置为使得所述显示电极层的最顶层与所述X和Y电极层的较低层以少于或等于600、500、400、300、200和100µm的其中之一的距离分隔。7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述X和Y电极还包括共同延伸的更高阶X和Y电极部分，其分别包括X和Y电极之一的第一阶、第二阶和第三阶分支中的至少一个，以及Y和X电极之一的第一阶、第二阶和第三阶分支中的至少一个。8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述触控面板的厚度，所述共同延伸的X和Y电极部分的宽度和所述共同延伸的X和Y电极部分之间的间隙被选择以使得在互电容测量中，覆盖至少25个邻近阵列节点的大面积触控不论所述触控的接地条件如何都会引致X和Y电极之间所测量的互电容中相同符号的改变。9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述触控面板的厚度，所述共同延伸的X和Y电极部分的宽度和所述共同延伸的X和Y电极部分之间的间隙被选择以使得在互电容测量中，覆盖少于由4个紧邻阵列节点的四边形所限定的面积的小面积触控不论所述触控的接地条件如何都会引致X和Y电极之间所测量的互电容中相同符号的改变。10.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述X和Y电极由导电材料造成并且表示宏观结构，其中在所述X和Y电极的至少部分之内的导电材料具有微结构，所述微结构由具有缺少导电材料的微区域的网线组成。11.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：所述X电极包括沿x方向延伸的零阶分支；所述Y电极包括沿y方向延伸的零阶分支，使得正是所述X和Y电极的零阶分支彼此交叉，并使得任何两个紧邻的X电极和任何两个紧邻的Y电极的零阶分支包围了一个子区域；并且所述X和Y电极还各自包括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，从而于远离节点阵列的边缘之处，每个节点与四个子区域相关联，另外，在每一子区域中，所述共同延伸的X和Y电极部分至少由所述更高阶X电极分支的至少其中一些和所述更高阶Y电极分支的至少其中一些形成一部分。12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，在每一子区域中，至少四个更高阶X和至少四个更高阶...

【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