電容觸控螢幕及具有該電容觸控螢幕的觸控裝置的製作方法
2023-06-18 16:57:41
專利名稱：電容觸控螢幕及具有該電容觸控螢幕的觸控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及觸控技術領域，特別涉及一種改進的電容觸控螢幕及具有該電容觸控螢幕的觸控裝置。
背景技術：
隨著科技的進步，互電容式觸控螢幕越來越廣泛的應用於各種設備，例如手機觸控螢幕、筆記本touchpacUPDA、鍵盤等領域。激勵部件(TX)與檢測部件(RX)之間形成互電容結構，當手指接觸或者接近屏幕時，激勵部件(TX)會吸收手指上的負電荷，相應吸收檢測部件(RX)的負電荷會減少，因此互電容會變小，採用信號檢測技術，將微小電容變化量轉換成與之成線性關係的直流電壓信號輸出，通過微型計算機處理，確定導體在觸控螢幕上的準確坐標，實現人機對話和交流。圖1為現有的雙層結構的互電容式印刷電路板結構的平面圖。縱向黑色條為頂層的檢測部件200』(RX)，橫向為激勵部件100』(TX)，二者相互垂直。當觸摸物體(如手指) 未觸控螢幕幕時，激勵部件100』主要吸收檢測部件200』的負電荷，兩者形成的電容值為Cl。 當觸摸物體(如手指)觸控螢幕幕時，由於很大一部分激勵部件100』距離信號檢測部件200』 較遠且手指較近，因此會轉而吸收手指上的負電荷，相應地檢測部件200』的電荷就會減少， 因此信號檢測部件200』和激勵部件100』之間形成的互電容會減小。通過相應的檢測電路檢測互電容變化量的大小，可以判斷接觸是否為有效接觸，並通過相應的計算方法可以計算出手指在屏幕上的坐標，實現定位。如圖加和2b所示，為現有電容觸控螢幕的正電荷和負電荷分布示意圖。從圖中可以看出，當手指300』觸摸到觸控螢幕時，手指300』可以提供更多的負電荷，因此激勵部件100』能充進更多的正電荷，但是由於距離關係，離檢測部件200』 遠的部分吸收的是手指的負電荷，所以檢測部件200』提供的負電荷變少了(互電容變小)， 手指提供更多的負電荷(自電容變大)。根據激勵部件和檢測部件的排列可以把互電容分為單層、雙層甚至多層。根據成本等考慮，單層結構將會成為互電容觸控螢幕的主要走線方式。然而在單層結構之中，激勵部件和檢測部件距離非常近，因此互電容很大，從而導致互電容變化量很小，達到飛法級，因此導致無法有效檢測電容變化量。
實用新型內容本實用新型的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決無法有效檢測電容變化量的缺陷。為達到上述目的，本實用新型第一方面提出一種電容觸控螢幕，包括透明基板；多個第一部件，所述多個第一部件彼此平行且間隔開地設在所述透明基板上；和多個第二部件，所述多個第二部件彼此平行且間隔開設置，所述多個第二部件與所述多個第一部件成預定角度，且每個所述第二部件的一部分與相鄰的所述第一部件的一部分相互構成互電容；和形成在所述多個第一部件和多個第二部件之間的一級或多級浮島結構，所述一級或多級浮島結構為導體以增加觸摸前後所述第一部件和第二部件之間互電容的變化量。在本實用新型的一個實施例中，所述第一部件為激勵部件，所述第二部件為檢測部件。根據本實用新型實施例的電容觸控螢幕，通過增加的一級或多級浮島結構能夠增大互電容容值的可調範圍，增大激勵部件吸收手指負電荷的電荷量，從而使互電容的變化量增大。因此通過本實用新型實施例的浮島結構可以解決互電容單層走線情況下手指觸摸前後電容變化小的問題。此外，在本實用新型的實施例中，浮島結構的級數(即個數)可調， 因此可以通過調節浮島結構的級數使得容值達到便於信號檢測的範圍。並且，在本實用新型實施例中，由於浮島結構的增加，可以增加第一部件和第二部件之間的距離，從而能夠在晶片I/O接口數量相同的情況下可以拓寬整個屏幕。本實用新型第二方面提出一種觸控裝置，包括觸控螢幕，所述觸控螢幕為根據本實用新型第一方面所述的電容觸控螢幕；第一 I/O接口組，所述第一 I/O接口組中的每一個I/O接口與一個所述第一部件相連；第二 I/O接口組，所述第二 I/O接口組中的每一個I/O接口與一組第二部件相連；和控制器，所述控制器分別與所述第一 I/O接口組和第二 I/O接口組相連，根據所述第一部件和所述第二部件之間互電容的變化量檢測所述觸控螢幕被觸摸的位置。本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型上述的和/或附加的方面和優點從
以下結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為現有的雙層結構的互電容式印刷電路板結構的平面圖；圖加和2b為現有電容觸控螢幕的正電荷和負電荷分布示意圖；圖3a_3c為在平行板電容之間增加導體的示意圖；圖如和4b為本實用新型實施例具有浮島結構的雙層電容觸控螢幕的正電荷和負電荷分布示意圖；圖5為本實用新型實施例的具有浮島結構的單層電容觸控螢幕的正電荷和負電荷分布示意圖；圖6為本實用新型實施例的在單層電容觸控螢幕中增加浮島結構的示意圖；圖7為本實用新型一個實施例的在單層電容觸控螢幕中增加浮島結構的示意圖；圖8為本實用新型另一個實施例的在單層電容觸控螢幕中增加浮島結構的示意圖； 和圖9為本實用新型實施例的觸控裝置結構圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。[0021]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、 「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附
圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。根據本實用新型實施例的電容觸控螢幕包括透明基板、多個第一部件和多個第二部件。多個第一部件彼此平行且間隔地設在透明基板上。多個第二部件彼此平行且間隔開設置，多個第二部件與多個第一部件成預定角度，且每個第二部件的一部分與相鄰的第一部件的一部分相互構成電容。該電容觸控螢幕還包括形成在所述多個第一部件和多個第二部件之間的一級或多級浮島結構，其中，一級或多級浮島結構為導體以增加所述第一部件和第二部件之間互電容的變化量。在本實用新型的一個實施例中，第一部件為激勵部件，所述第二部件為檢測部件。在本實用新型的一個實施例中，一級或多級浮島結構為氧化銦錫(ITO)。在本實用新型的一個實施例中，電容觸控螢幕為單層結構，且第一部件和第二部件位於同一平面，且第一部件或第二部件在第一部件與第二部件交匯處斷開，並通過跳線將斷開的部分連接。在本實用新型的一個實施例中，所述第一部件和所述第二部件之間具有間隙，所述一級或多級浮島結構設置在所述間隙內。在本實用新型的一個實施例中，所述電容觸控螢幕為雙層結構，且所述第一部件和所述第二部件分別位於不同平面。在本實用新型的一個實施例中，在所述第一部件所屬的平面和/或所述第二部件所屬的平面內設置所述一級或多級浮島結構，或者在所述第一部件和所述第二部件之間的玻璃層內設置所述一級或多級浮島結構。在本實用新型的一個實施例中，第一部件和所述第二部件相互垂直。在本實用新型的一個實施例中，第二部件包括多個信號增強部，所述信號增強部包括多個枝形結構，所述一級或多級浮島結構設置在所述多個枝形結構之中。根據本實用新型實施例的電容觸控螢幕，通過增加的一級或多級浮島結構能夠增大互電容容值的可調範圍，增大激勵部件吸收手指負電荷的電荷量，從而使觸摸前後互電容的變化量增大。因此通過本實用新型實施例的浮島結構可以解決互電容單層走線情況下手指觸摸前後電容變化小的問題。此外，在本實用新型的實施例中，浮島結構的級數(即個數)可調，因此可以通過調節浮島結構的級數使得容值達到便於信號檢測的範圍。並且，在本實用新型實施例中，由於浮島結構的增加，可以增加第一部件和第二部件之間的距離，從而能夠在晶片I/O接口數量相同的情況下可以拓寬整個屏幕。如圖3a_3c所示，為在平行板電容之間增加導體的示意圖。如圖3a，假設平行板電容的兩極板面積為S，間距為d，此平行板電容的容值C= eS/4KJid0當在兩極板中間插入一個導體，且極板間距不變時，如圖北所示。此時平板電容的容值Cl = ε S/4KJI (dl+d2)， 因為d》dl+d2由此可以得出C《Cl，根據以上原理，可以在互電容的兩極TX與RX之間填充浮島結構(即導體)從而達到使互電容初始值變大的目的。如圖3c所示，為當增大電容兩極板距離並在中間添加兩個獨立導體時的情況。由於兩極板之間的距離變大因此電容會減小，但是加入浮島以後又使電容的容值變大，因此可以通過模擬實驗調整距離，找到電容增大和減小的平衡點，從而將整個電容的容值調整到有效的檢測範圍，提高檢測的精確度。如圖如和4b所示，為本實用新型實施例具有浮島結構的雙層電容觸控螢幕的正電荷和負電荷分布示意圖。當TX 100吸收電荷時，浮島結構400就可作為TX 100與RX200 之間的橋梁，通過浮島結構400的橋接就等於拉近了 TX 100和RX 200之間的距離，使TX 100和RX 200之間的互電容變大。當手指300觸摸時大部分的TX 100因為與手指300的距離比與RX 200的距離近，因此TX 100會轉而吸收手指300上的負電荷，所以大部分的負電荷來自手指300，RX 200提供的電荷非常少，所以互電容將變得很小，從而增大互電容的變化值。如圖5所示，為本實用新型實施例的具有浮島結構的單層電容觸控螢幕的正電荷和負電荷分布示意圖。在TX 100和RX 200之間的間隙內設置一級或多級浮島結構400，在該單層電容觸控螢幕之上設有玻璃500。下面將以具體的檢測試驗證明本實用新型實施例的效果。在該試驗之中，電容觸控螢幕的上下均設置有玻璃，其中頂層玻璃厚度為0. 9mm,底層玻璃的厚度為0. 4mm,其為單層互電容觸控螢幕，一級浮島。其中，在無浮島結構的情況下，無觸摸時互電容容值為1.0747 皮法，手指有效觸摸後的互電容容值為0.725M皮法。在TX和RX之間添加浮島結構以後， 無觸摸時互電容容值為1.6815皮法，手指有效觸摸後的互電容容值為1.3189皮法。由以上數據可知，在TX和RX之間填充浮島結構之後，可以增大互電容初始值和變化值，從而便於檢測。如圖6所示，為本實用新型實施例的在單層電容觸控螢幕中增加浮島結構的示意圖。其中，TX(激勵部件)100和RX(檢測部件)200位於同一平面內，且RX 200在TX100與 RX 200交匯處斷開，並通過跳線將RX 200的斷開部分連接。當然在本實用新型的其他實施例中，也可以是TX 100在TX 100與RX 200交匯處斷開，並通過跳線將斷開部分連接。在 RX 200與TX 100之間具有多個間隙，在本實用新型實施例中，可在該間隙之內設置一級或多級浮島結構400。如圖7所示，為本實用新型一個實施例的在單層電容觸控螢幕中增加浮島結構的示意圖。其中，TX 100和RX 200位於不同的平面，在該實施例中，一級或多級浮島結構400與 RX 200位於同一平面內。當然在本實用新型的其他實施例中，一級或多級浮島結構400也可以與TX 100位於同一平面內，或者，一級或多級浮島結構400位於TX 100和RX 200之間的玻璃層內。在該實施例中，多個RX之間相互交錯設置，從而能夠進一步提高互電容的變化量，並且在晶片I/O接口數量相同的情況下可以拓寬整個屏幕。如圖8所示，為本實用新型另一個實施例的在單層電容觸控螢幕中增加浮島結構的示意圖。其中，TX 100和RX 200位於不同的平面，在該實施例中，RX 200還包括有多個信號增強部，每個信號增強部包括多個枝形結構700，在該實施例中，一級或多級浮島結構 400設置在多個枝形結構700之中。通過多個枝形結構700可以進一步提高互電容的變化量，增加檢測的準確性。下面參考圖9描述根據本實用新型實施例的觸控裝置。如圖9所示，根據本實用新型實施例的觸控裝置包括本實用新型上述實施例提供的電容觸控螢幕1、第一 I/O接口組2、第二 I/O接口組3和控制器4，其中第一 I/O接口組2 中的每一個I/O接口與一個第一部件100相連，第二 I/O接口組3中的每一個I/O接口與一組第二部件200相連，控制器4分別與所述第一 I/O接口組2和第二 I/O接口組3相連， 根據第一部件100和第二部件200之間互電容的變化量檢測所述觸控螢幕被觸摸的位置。在觸摸物體(如手指)靠近電容觸控螢幕1時，增加了第一部件100和第二部件200 電容之間的介電常數，從而增加了觸摸前後第一部件100和第二部件200之間的電容量。控制器4通過第一 I/O接口組2和第二 I/O接口組3採集第一部件100和第二部件200的電荷，並計算第一部件100和第二部件200之間的互電容的變化量，然後根據互電容的變化量可以計算觸摸物體的觸摸點和觸摸動作。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對於本領域的普通技術人員而言， 可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求1.一種電容觸控螢幕，其特徵在於，包括透明基板；多個第一部件，所述多個第一部件彼此平行且間隔開地設在所述透明基板上；和多個第二部件，所述多個第二部件彼此平行且間隔開設置，所述多個第二部件與所述多個第一部件成預定角度，且每個所述第二部件的一部分與相鄰的所述第一部件的一部分相互構成互電容；和形成在所述多個第一部件和多個第二部件之間的一級或多級浮島結構，所述一級或多級浮島結構為導體以增加觸摸前後所述第一部件和第二部件之間互電容的變化量。
2.根據權利要求1所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述第一部件為激勵部件，所述第二部件為檢測部件。
3.根據權利要求1所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述電容觸控螢幕為單層結構，且所述第一部件和所述第二部件位於同一平面，且所述第一部件或所述第二部件在所述第一部件與所述第二部件交匯處斷開，並通過跳線將斷開的部分連接。
4.根據權利要求3所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述第一部件和所述第二部件之間具有間隙，所述一級或多級浮島結構設置在所述間隙內。
5.根據權利要求1所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述電容觸控螢幕為雙層結構，且所述第一部件和所述第二部件分別位於不同平面。
6.根據權利要求5所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，在所述第一部件所屬的平面和/或所述第二部件所屬的平面內設置所述一級或多級浮島結構，或者在所述第一部件和所述第二部件之間的玻璃層內設置所述一級或多級浮島結構。
7.根據權利要求1所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述第一部件和所述第二部件相互垂直。
8.根據權利要求1所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述一級或多級浮島結構為氧化銦錫I TO。
9.根據權利要求1所述的電容觸控螢幕，其特徵在於，所述第二部件包括多個信號增強部，所述信號增強部包括多個枝形結構，所述一級或多級浮島結構設置在所述多個枝形結構之中。
10.一種觸控裝置，其特徵在於，包括觸控螢幕，所述觸控螢幕為如權利要求1-9任一項所述的電容觸控螢幕；第一 I/O接口組，所述第一 I/O接口組中的每一個I/O接口與一個所述第一部件相連；第二 I/O接口組，所述第二 I/O接口組中的每一個I/O接口與一組第二部件相連；和控制器，所述控制器分別與所述第一 I/O接口組和第二 I/O接口組相連，根據所述第一部件和所述第二部件之間互電容的變化量檢測所述觸控螢幕被觸摸的位置。
專利摘要本實用新型公開了一種電容觸控螢幕，包括透明基板；多個第一部件，所述多個第一部件彼此平行且間隔開地設在所述透明基板上；和多個第二部件，所述多個第二部件彼此平行且間隔開設置，所述多個第二部件與所述多個第一部件成預定角度，且每個所述第二部件的一部分與相鄰的所述第一部件的一部分相互構成互電容；和形成在所述多個第一部件和多個第二部件之間的一級或多級浮島結構，所述一級或多級浮島結構為導體以增加觸摸前後所述第一部件和第二部件之間互電容的變化量。根據本實用新型實施例的電容觸控螢幕，通過增加的一級或多級浮島結構能夠增大互電容容值的可調範圍，增大激勵部件吸收手指負電荷的電荷量，從而使互電容的變化量增大。
文檔編號G06F3/044GK202142039SQ201120191108
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者張榮斌, 李振剛, 楊雲, 黃臣 申請人:比亞迪股份有限公司