CN101872272A - 一种表面电容式触摸屏及电子设备 - Google Patents

一种表面电容式触摸屏及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种表面电容式触摸屏及电子设备，该表面电容式触摸屏，包括：一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；多个导电电极，设置于所述电极设置区；所述多个导电电极中包括至少一个电极集合；所述电极集合包括：第一条形电极；第二条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；第三条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；第四条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；第五条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接。本发明提高了施加于电阻膜的电场的线性化程度，进而提高了定位精度。

Description

一种表面电容式触摸屏及电子设备
技术领域
本发明涉及触摸屏技术，特别是一种表面电容式触摸屏及电子设备。
背景技术
电容式触摸屏的优点在于灵敏度高，不需要施加压力就能感应，能提供很好的用户体验。
目前，电容式触摸屏主要有两种：投射式电容触摸屏(Projected Capacitive Touch Panel)和表面电容式触摸屏(Surface Capacitive Touch Panel)。其中，表面电容式触摸屏只支持单点触控，不支持多点触控；而投射式电容触摸屏支持多点触控。表面电容式触摸屏可以具有单层ITO(Indium-Tin Oxide，氧化铟锡)的结构，其成本比电阻式触摸屏更有优势，因此，表面电容式触摸屏极有可能在未来替代电阻式触摸屏，成为用于中低端电子产品的主流触摸屏。
如图1所示，为一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括设置在电阻膜上的多个电极，这些电极中可以包括如：
阶梯状电极11；
第一长度的条状电极12；
第二长度的条状电极13；
......
位于4个角的直角电极14。
当然，还可以有Z形电极，三角形电极等。
发明人在实现本发明实施例的过程中发现，现有技术的表面电容式触摸屏至少存在以下问题。
在表面电容式触摸屏中，检测精度取决于施加于电阻膜上的电场的线性，因此，为了提高定位精度，就需要得到更加均匀、线性化程度越高的电场。目前现有的表面电容式触摸屏的解决方案都是在触摸屏的触摸区域外分布线性化图案来实现线性电场，但通过现有的电极图案得到的电场的线性化程度无法满足高精确定位要求，极大的限制了表面电容式触摸屏的应用，这种现象在宽触摸屏上尤为明显。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种表面电容式触摸屏及电子设备，提高施加于电阻膜的电场的线性化程度。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种表面电容式触摸屏，包括：
一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；
多个导电电极，设置于所述电极设置区；
所述多个导电电极中包括至少一个电极集合；
所述电极集合包括：
第一条形电极；
第二条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
第三条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；
第四条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；
第五条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接。
上述的表面电容式触摸屏，其中，所述第二条形电极和第三条形电极位于同一层。
上述的表面电容式触摸屏，其中，所述电极集合为轴对称结构。
上述的表面电容式触摸屏，其中，所述第二条形电极和第三条形电极长度相同。
上述的表面电容式触摸屏，其中，所述第二条形电极相对于所述第四条形电极所在的直线呈轴对称，所述第三条形电极相对于所述第五条形电极所在的直线呈轴对称。
上述的表面电容式触摸屏，其中，所述第四条形电极和第五条形电极与第一条形电极、第二条形电极和第三条形电极所形成的连接中，至少有一个“丁”字形连接。
为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括电路板和表面电容式触摸屏，该表面电容式触摸屏包括：
一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；
多个导电电极，设置于所述电极设置区；
所述多个导电电极中包括供电电极；
所述多个导电电极中包括至少一个电极集合；
所述电极集合包括：
第一条形电极；
第二条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
第三条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；
第四条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；
第五条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接；
触摸屏驱动模块，与所述供电电极和所述主板连接。
上述的电子设备，其中，所述第二条形电极和第三条形电极位于同一层。
上述的电子设备，其中，所述电极集合为轴对称结构。
上述的电子设备，其中，所述第二条形电极和第三条形电极长度相同。
上述的电子设备，其中，所述第二条形电极相对于所述第四条形电极所在的直线呈轴对称，所述第三条形电极相对于所述第五条形电极所在的直线呈轴对称。
上述的电子设备，其中，所述第四条形电极和第五条形电极与第一条形电极、第二条形电极和第三条形电极所形成的连接中，至少有一个“丁”字形连接。
上述的电子设备，其中，所述表面电容式触摸屏为宽触摸屏。
本发明实施例具有以下的有益效果：
本发明实施例的表面电容式触摸屏及电子设备中，通过在电极设置区设置∏形电极，在该电极中，两个方向上都有电流的流动，如果在垂直方向上设置本发明实施例中提出的电极，能显著影响水平方向的电压梯度，而在水平方向上设置本发明实施例中提出的电极，能显著影响垂直方向的电压梯度，提高施加于电阻膜的电场的线性化程度，进而提高了定位精度。
附图说明
图1为现有的表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图2-图10为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式；
图11为本发明实施例的一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图12为本发明实施例的一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图13为现有的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图；
图14为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图15为具有图14所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图；
图16为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图17为具有图16所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图；
图18为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图19为具有图18所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图；
图20为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图21为具有图20所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图；
图22为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图23为具有图22所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图；
图24为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图；
图25为具有图24所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的仿真示意图。
图26和图27为本发明实施例的∏形电极可能的设置情况的举例说明示意图。
具体实施方式
本发明实施例的表面电容式触摸屏及电子设备中，通过在电极设置区设置∏形电极，以提高施加于电阻膜的电场的均匀性。
在本发明具体实施例中，表面电容式触摸屏包括：
一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；电阻膜至少由ITO、ATO中的一种材料组成；
多个导电电极，设置于所述电极设置区；
其中，所述多个导电电极中包括至少一个电极集合，所述电极集合包括：
第一条形电极，设置于所述电极设置区；
第二条形电极，设置于所述电极设置区，与所述第一条形电极平行，且不同层；
第三条形电极，设置于所述电极设置区，与所述第一条形电极平行，且不同层；
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；
第四条形电极，设置于所述电极设置区，所述第四条形电极的两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；
第五条形电极，设置于所述电极设置区，所述第五条形电极的两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接。
所述电极集合的个数可以为1个或多个，同时，可以相对于电极设置区的对称轴对称分布。
下面对本发明实施例中的电极集合的排列方式详细说明如下。
排列方式一
如图2所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，其中：第二条形电极与第三条形电极分布在同一层，电极集合形成的图案为轴对称图案。
第二条形电极相对于第四条形电极所在的直线呈轴对称；
第五条形电极相对于第三条形电极所在的直线呈轴对称；
排列方式二
如图3所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，其中：第二条形电极与第三条形电极也分布在不同的层。
排列方式三
如图4所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图3所示的排列方式的不同之处在于，第四条形电极与第二条形电极的相对位置发生了变化。
排列方式四
如图5所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图4所示的排列方式的不同之处在于，第二条形电极与第三条形电极分布在同一层。
排列方式五
如图6所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图5所示的排列方式的不同之处在于，第五条形电极与第三条形电极的相对位置发生了变化。
排列方式六
如图7所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图6所示的排列方式的不同之处在于，第二条形电极与第三条形电极的长度不同。
排列方式七
如图8所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图7所示的排列方式的不同之处在于，第四条形电极与第五条形电极与第一条形电极的相对位置发生了变化。
排列方式八
如图9所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图8所示的排列方式的不同之处在于，第四条形电极与第二条形电极的相对位置发生了变化。
排列方式九
在前面的各种排列方式中，第四和第五条形电极与第一、第二和第三条形电极所形成的连接中，至少有一个“丁”字形连接，也就是说，第四和第五条形电极与第一、第二和第三条形电极所形成的连接点中，至少有一个连接点不是两个条形电极的端点和端点连接形成的。
如图2和图3中，所有都形成了“丁”字形连接。
如图10所示，为本发明实施例中的电极集合的一种排列方式，与图8所示的排列方式的不同之处在于，第四条形电极/第五条形电极与第二条形电极/第三条形电极的相对位置发生了变化，而且所有的连接都不是“丁”字形连接，也就是都是端点与端点连接。
当然，还有其他各种的组合方式都可以，在此不一一列举。
总体而言，只需要满足前面所提到的条件，即：
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧，且所述第二条形电极和第三条形电极均与所述第一条形电极位于不同层；
所述第二条形电极与所述第一条形电极通过第四条形电极连接，所述第三条形电极与所述第一条形电极通过第五条形电极连接。
也就是以下关系是不固定的：
第二条形电极/第三条形电极与第一条形电极之间的距离，可以在相邻层，也可以中间隔一层或多层；
第二条形电极和第三条形电极的长度不一定相等；
五者可以形成轴对称图形，也可以不是；
第四/五条形电极与第一条形电极之间的连接位置不确定；
第四条形电极与第二条形电极之间的连接位置不确定；
第五条形电极与第三条形电极之间的连接位置不确定。
如图11所示，为本发明实施例的一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括设置在电阻膜上的多个电极，这些电极中可以包括如：
阶梯状电极11；
第一长度的条状电极12；
第二长度的条状电极13；
......
位于4个角的直角电极14。
但相对于现有技术的表面电容式触摸屏，其中还包括：电极集合15，其中第二条形电极与第三条形电极分布在同一层，且与第一条形电极之间间隔了一层。
如图12所示，为本发明实施例的另外一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括设置在电阻膜上的多个电极，这些电极中可以包括如：
阶梯状电极11；
第一长度的条状电极12；
第二长度的条状电极13；
......
位于4个角的直角电极14。
但相对于现有技术的表面电容式触摸屏，其中还包括：电极集合15’，其中第二条形电极与第三条形电极也分布在同一层，但与第一条形电极位于相邻层。
当然，图2到图10所示的各种排列方式都可以应用，在此不一一举例说明。
下面以具体的仿真结果对本发明实施例的表面电容式触摸屏的电场的线性化程度进行说明。
仿真条件如下所述：
分别给触摸屏的四个角加上电压，其中左上角和右上角分别加+5V电压；左下角和右下角分别加0V电压。
图13所示为图1所示的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线(即垂直方向的电场)的示意图，从图中可以看出，其等电位线水平方向的等电位线存在明显的非线性畸变，尤其是图12中上方和下方的等电位线畸变非常明显。
如图14所示，为本发明实施例的一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括轴对称的∏形电极，图15为具有图14所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的示意图，从图15中可以看出，相对于图13的仿真结果，图15中，处于顶部和顶部的水平方向等电位线的非线性畸变得到了减小。
如图16所示，为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括轴对称的∏形电极，相对于图13所示的∏形电极，其底部短的电极位置有了变化，图17为具有图16所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的示意图，从图17中可以看出，相对于图13的仿真结果，水平方向的所有等电位线的非线性畸变得到了明显改善。
如图18所示，为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括轴对称的∏形电极，相对于图14和16所示的∏形电极，该多个∏形电极每个的长度不一致，图19为具有图18所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的示意图，从图19中可以看出，相对于图13的仿真结果，水平方向的所有等电位线的非线性畸变得到了明显改善。
如图20所示，为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括轴对称的∏形电极，相对于图18所示的∏形电极，∏形电极中底部的短电极的位置发生了变化，图21为具有图20所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的示意图，从图21中可以看出，相对于图13的仿真结果，水平方向的所有等电位线的非线性畸变得到了明显改善。
如图22所示，为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括轴对称的∏形电极，但两个方向上分布的∏形电极的数量不一致，图32为具有图22所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的示意图，从图23中可以看出，相对于图13的仿真结果，水平方向的所有等电位线的非线性畸变得到了明显改善。
如图24所示，为本发明实施例的另一种表面电容式触摸屏的一个角的电极分布示意图，其中包括轴对称的∏形电极，但两个方向上分布的∏形电极的数量不一致，且相对于图22所示的∏形电极，∏形电极中底部的短电极的位置发生了变化，图25为具有图24所示的电极排布方式的表面电容式触摸屏的水平方向等电位线的示意图，从图25中可以看出，相对于图13的仿真结果，水平方向的所有等电位线的非线性畸变得到了明显改善。
当然，还有其他的多种可能的情况，仿真不能一一列举，但从上述的多种排布方式的仿真结果来看，其相对于现有技术的表面电容式触摸屏，等电位线的非线性畸变得到了明显的改善，因此可以提高定位精度。
本发明实施例中提出的电极图案，能改善触摸区域四周的电场的非线性畸变，在该电极组合中，两个方向上都有电流的流动。
同时，应当了解的是，如果在垂直方向上设置本发明实施例中提出的电极，能显著影响水平方向的电压梯度，而在水平方向上设置本发明实施例中提出的电极，能显著影响垂直方向的电压梯度，通过电压梯度的改善，提高了定位精度。
对于表面电容式触摸屏，只有当电场的线性度小于1.5％时，才达到实用的要求，而采用了本发明实施例中提出的电极图形之后，电场的线性度下降到1％以下。
在上述的实施例和仿真中，电极集合是单独存在，当然该集合也可以是存在于一个更大的电极集合中，以图26和27为例进行说明。
如图26所示，一个大的电极集合(包括7个条形电极)中，包括了虚线框所示的∏形电极，当然，该∏形电极还可以包括在一个更大的电极集合中，在此不一一列举。
如图27所示，三个∏形电极(每个虚线框对应一个∏形电极)相互连接在一起，形成一个大的电极集合。当然，该∏形电极的个数可以更多，当然也可以是两个。
同时，图26和27中，∏形电极是图2所示的轴对称图形，当然，其也可以是前面图3到图10中的任意一种，或其他可能的结构。
虽然上述的仿真是针对宽触摸屏作的仿真，应当了解的是，本发明实施例中的∏形电极应用到普通触摸屏也同样具有改善电压梯度，提高定位精度的优点。
本发明实施例还有一种电子设备，包括电路板和表面电容式触摸屏，该表面电容式触摸屏包括：
一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；
多个导电电极，设置于所述电极设置区；
所述多个导电电极中包括供电电极；
所述多个导电电极中包括至少一个电极集合；
其特征在于，所述电极集合包括：
第一条形电极；
第二条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
第三条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；
第四条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；
第五条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接；
触摸屏驱动模块，与所述供电电极和所述主板连接。
所述供电电极为直角型电极。
该电子设备可以是笔记本电脑、ATM机等各种使用表面电容式触摸屏进行触摸控制的电子设备。
所述触摸屏为宽触摸屏，如16:9、16:10的触摸屏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种表面电容式触摸屏，包括：
一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；
多个导电电极，设置于所述电极设置区；
所述多个导电电极中包括至少一个电极集合；
其特征在于，所述电极集合包括：
第一条形电极；
第二条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
第三条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；
第四条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；
第五条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接。
2.根据权利要求1所述的表面电容式触摸屏，其特征在于，所述第二条形电极和第三条形电极位于同一层。
3.根据权利要求1或2所述的表面电容式触摸屏，其特征在于，所述电极集合为轴对称结构。
4.根据权利要求1或2所述的表面电容式触摸屏，其特征在于，所述第二条形电极和第三条形电极长度相同。
5.根据权利要求1或2所述的表面电容式触摸屏，其特征在于，所述第二条形电极相对于所述第四条形电极所在的直线呈轴对称，所述第三条形电极相对于所述第五条形电极所在的直线呈轴对称。
6.根据权利要求1或2所述的表面电容式触摸屏，其特征在于，所述第四条形电极和第五条形电极与第一条形电极、第二条形电极和第三条形电极所形成的连接中，至少有一个“丁”字形连接。
7.一种电子设备，包括电路板和表面电容式触摸屏，该表面电容式触摸屏包括：
一电阻膜，所述电阻膜上设置有分为至少两层的电极设置区；
多个导电电极，设置于所述电极设置区；
所述多个导电电极中包括供电电极；
所述多个导电电极中包括至少一个电极集合；
其特征在于，所述电极集合包括：
第一条形电极；
第二条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
第三条形电极，与所述第一条形电极平行，且不同层；
所述第二条形电极和第三条形电极位于所述第一条形电极的同侧；
第四条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第二条形电极连接；
第五条形电极，两端分别与所述第一条形电极和所述第三条形电极连接；
触摸屏驱动模块，与所述供电电极和所述主板连接。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述第二条形电极和第三条形电极位于同一层。
9.根据权利要求7或8所述的电子设备，其特征在于，所述电极集合为轴对称结构。
10.根据权利要求7或8所述的电子设备，其特征在于，所述第二条形电极和第三条形电极长度相同。
11.根据权利要求7或8所述的电子设备，其特征在于，所述第二条形电极相对于所述第四条形电极所在的直线呈轴对称，所述第三条形电极相对于所述第五条形电极所在的直线呈轴对称。
12.根据权利要求7或8所述的电子设备，其特征在于，所述第四条形电极和第五条形电极与第一条形电极、第二条形电极和第三条形电极所形成的连接中，至少有一个“丁”字形连接。
13.根据权利要求7或8所述的电子设备，其特征在于，所述表面电容式触摸屏为宽触摸屏。
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