CN101916154A - 一种投射式电容触摸屏 - Google Patents

Abstract

一种投射式电容触摸屏，包括透明基板，透明基板上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，其特征是：所述触摸感应部件的外侧设置有四分之一波片和偏光层，偏光层处于四分之一波片的外侧，并且偏光层的吸收轴与四分之一波片的光轴之间的夹角为45°。本发明使用时，偏光层使入射的环境光线成为线偏振光，而四分之一波片将线偏振光的偏振方向旋转45°；光线在通过四分之一波片后侧的各层结构后，部分反射回去的偏振光由四分之一波片再旋转45°，其偏振方向垂直于偏光层的光轴方向，不能通过偏光层，反射光被消除，从而消除了触摸屏不同区域反射光强度的差异。

Description

一种投射式电容触摸屏

技术领域

本发明涉及用于人机之间交互的输入装置，具体地说，涉及一种投射式电容触摸屏。

背景技术

近年来，随着信息技术、无线移动通讯和信息家电的快速发展与应用，人们对电子产品的依赖性与日俱增。为了达到更便利、体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多信息产品已由传统的键盘或鼠标作为输入装置，转变为使用触摸屏作为输入装置。现有的触摸屏大致可分为电容式、电阻式、感光式等类型，由于电容触摸屏具有反应时间快、可靠度佳以及耐用度高等优点，因此，电容触摸屏被广泛地使用于电子产品中。

电容触摸屏中，投射式电容触摸屏可实现多点和准确的坐标感应，而且结构简单、透光率高，是当前显示触控技术发展的主流方向。投射式电容触摸屏的触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列；各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接。当使用者以手指接触触摸屏时，接触发生点处的第一感测电极与第二感测电极之间的互电容发生变化，通过电路测量该互电容变化，就可以判断触摸存在，并计算接触发生点的坐标。

上述第一感测电极和第二感测电极一般都设置在同一片透明基板上，触摸感应部件一般采用以下三种膜层结构之一实现：(1)单面双层结构，触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜和第二导电膜位于透明基板的同一面(可以是透明基板的外侧面或内侧面)，并且在第一导电膜与第二导电膜之间设有绝缘层，以防止第一感测电极与第二感测电极短路；(2)双面结构，触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极分别设置在分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜和第二导电膜分处于透明基板的两面上，因而由透明基板将第一感测电极与第二感测电极自然地隔开；(3)单面单层结构，触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极都设置在位于透明基板一面上(可以是透明基板的外侧面或内侧面)的同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通。

第一感测电极与第二感测电极无论采用上述哪种膜层结构，其图形一般都按照以下方式进行设计：第一感测电极、第二感测电极分别都由多个电极块连接而成，并且第一感测电极的电极块与第二感测电极的电极块相互包围，形成类似于国际象棋棋盘的图形，使得每个第一感测电极的电极块都被四个第二感测电极的电极块包围起来，同样，每个第二感测电极的电极块都被四个第一感测电极的电极块包围起来。这种方式保证每个第一感测电极的电极块在四个方向上都可以与第二感测电极形成互电容，每个第二感测电极的电极块在四个方向上也都可以与第一感测电极形成互电容。上述电极块一般都设计为毫米以上尺度。

一般，为了提高触摸的灵敏度，还需要在第一感测电极与第二感测电极之间保留一定宽度的间隔，其宽度一般大于30μm。

按照上述的图形设计，第一感测电极与第二感测电极在除了交错点之外的区域不重叠，因而，对于单面双层结构和双面结构，在这些区域中要么只有第一导电膜，要么只有第二导电膜。而在第一感测电极与第二感测电极的间隔区域，无论单面双层结构、双面结构还是单面单层结构，都没有导电膜。因此，在一片投射式电容触摸屏的不同区域，存在不同的膜层组合。

上述第一感测电极和第二感测电极的材料为透光导电材料，如铟锡氧化物(ITO)，其折射率一般大于1.9。而绝缘层的材料采用有机树脂，透明基板的材料通常采用玻璃，这两种材料的折射率都为1.4～1.6。

当环境光入射时，由于不同材料的折射率存在差别，光线在各个界面都会发生反射。由于不同区域存在不同的膜层组合，因而具有不同的膜层界面情况，膜层界面情况的差别造成容易被肉眼所观察的反射光强度的差别。

另一方面，当入射光线穿过导电膜时，在导电膜的两个表面都可以发生界面反射并产生干涉，导致反射光最终出现由导电膜厚度及折射率决定的干涉色，干涉色非常容易为肉眼所观察到。

单面双层结构和双面结构投射式电容触摸屏的第一导电膜、第二导电膜不仅所处的膜层位置、界面情况不一样，而且需要分别通过两次成膜工艺形成，因而容易出现由于工艺条件不同导致的折射率和/或厚度的差别；按照上述的反射与干涉原理，这种界面情况不一致，以及折射率和/或厚度的差别，会导致其反射光强度及干涉色的差别，由于电极块具有毫米以上尺度，因而这种反射光强度及干涉色的不一致很容易被肉眼觉察，使得由肉眼看来，触摸屏呈现出由两种亮度、颜色反射光的块相间而成的国际象棋棋盘状反光外观。单面单层结构投射式电容触摸屏中，由于第一感测电极和第二感测电极处于同一导电膜，所以不存在上述问题，但是，在相邻感测电极的间隔处，依然可以观察到由感测电极之间的间隔区域由于缺少导电膜造成的反射光亮度差别，因此，仍然可以观察到感测电极的轮廓。

另外，当触摸屏在亮环境下使用时，触摸屏中的膜层界面反射光，都会干扰使用者对透过触摸屏的显示画面的观看。

目前，针对单面双层结构和双面结构投射式电容触摸屏，有人提出一种减弱的反射光强度及干涉色的不一致性的方法，采用的方案是在单面双层结构或双面结构投射式电容触摸屏的基础上，在每一个感测电极的对应位置设置与另外一个方向的感测电极共层的填充电极(也就是说，在第一感测电极所在的导电膜上，与各第二感测电极对应的位置设有填充电极；同样，在第二感测电极所在的导电膜上，与各第一感测电极对应的位置也设有填充电极)，使得所有感测电极区域都存在两个电极层面，达到所有感测电极区域层面结构的一致性，因而可以达到消除反射光强度及干涉色的不一致的目的。但是这种方法增加了电极的层面，会导致反射光的增加，同样也会使得电极轮廓更加明显，因而不能够彻底地改善触摸屏的外观特性。

总而言之，上述各种投射式电容触摸屏因环境光入射，其不同区域将会产生由图案化的感测电极导致的反射光强度的差别，以致使用者观看触摸屏时，触摸屏的表面出现电极影(即电极的形状及轮廓)，触摸屏的显示效果和视觉均匀性欠佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种投射式电容触摸屏，这种投射式电容触摸屏能够有效消除由入射的环境光产生的反射光，从而消除投射式电容触摸屏表面的电极影，具有较佳的显示效果和视觉均匀性。采用的技术方案如下：

一种投射式电容触摸屏，包括透明基板，透明基板上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，其特征是：所述触摸感应部件的外侧设置有四分之一波片和偏光层，偏光层处于四分之一波片的外侧，并且偏光层的吸收轴与四分之一波片的光轴之间的夹角为45°。

在一种具体方案中，可以将带有偏光层和四分之一波片的偏振片(也就是说，采用的偏振片含有偏光层和四分之一波片这两层结构)贴附于上述设置有触摸感应部件的透明基板的外侧，形成上述结构的投射式电容触摸屏。上述四分之一波片和偏光层也可以是相互独立的两个部件，依次贴附于上述设置有触摸感应部件的透明基板的外侧。

通常，在透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，使得触摸屏使用时，触摸感应部件与触摸体之间由覆盖板隔离，覆盖板起到容性隔离作用；另外，覆盖板还具有保护作用和遮掩作用。在设有覆盖板的情况下，可以采用下述方式设置偏光层和四分之一波片：(1)偏光层和四分之一波片均贴附在覆盖板的内侧面上，或者偏光层和四分之一波片均贴附在覆盖板的外侧面上，实际制造时，可采用带有偏光层与四分之一波片的偏振片贴附在覆盖板的内侧面或外侧面上；或(2)将偏光层贴附在覆盖板的外侧面，而将四分之一波片贴附于覆盖板的内侧面上；或(3)采用偏光玻璃制作覆盖板，覆盖板兼作偏光层，而四分之一波片贴附于覆盖板的内侧。

上述投射式电容触摸屏设置在显示器的画面前，构成显示触控系统，通过画面显示与触摸感应相互配合的显示触控方式，具有极强的交互性。

投射式电容触摸屏与显示器的组合可采用外挂方式，也就是说，投射式电容触摸屏与显示器是相互独立的器件，而只是简单地将投射式电容触摸屏固定在显示器前方，形成触控显示系统。

投射式电容触摸屏与显示器的组合也可采用内嵌方式，将投射式电容触摸屏结合在显示器中，形成“内嵌式”的触控显示系统，即内嵌触控显示装置，其基本结构特征是，采用显示器的最外层基板兼作投射式电容触摸屏中的透明基板。投射式电容触摸屏中触摸感应部件、偏光层、四分之一波片与显示器的最外层基板之间的位置关系，则可参考独立的投射式电容触摸屏中触摸感应部件、偏光层、四分之一波片与透明基板之间的位置关系进行设计。

本发明在触摸感应部件的外侧由内到外依次设置有四分之一波片和偏光层，当环境光线入射后，偏光层首先使得入射在投射式电容触摸屏上的环境光线偏振化而形成为线偏振光，而四分之一波片将线偏振光的偏振方向旋转45°；光线在通过四分之一波片后侧的各层结构后，部分被反射，这部分反射回去的偏振光再次通过四分之一波片后，进一步旋转45°，从而使反射光线的偏振方向垂直于偏光层的光轴方向，不能通过偏光层，因此，触摸屏各个层界面的反射光基本上被消除，即入射到投射式电容触摸屏的环境光产生的反射光被消除，从而消除了投射式电容触摸屏不同区域反射光强度的差异，进而消除投射式电容触摸屏表面的电极影，使投射式电容触摸屏具有较佳的显示效果和视觉均匀性。

附图说明

图1是本发明优选实施例1的结构示意图；

图2是本发明优选实施例2的结构示意图；

图3是本发明优选实施例3的结构示意图；

图4是本发明优选实施例4的结构示意图；

图5是本发明优选实施例5的结构示意图；

图6是本发明优选实施例6的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，这种投射式电容触摸屏包括透明基板11，透明基板11上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极12以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极13，第一感测电极12与第二感测电极13相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极12之间互相电性不连接，各个第二感测电极13之间互相电性不连接，第一感测电极12与第二感测电极13之间电性不连接。本实施例的投射式电容触摸屏的触摸感应部件为单面双层结构，也就是说，触摸感应部件的第一感测电极12和第二感测电极13分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜和第二导电膜位于透明基板11的内侧面，第二导电膜处于第一导电膜内侧，并且在第一导电膜与第二导电膜之间设有绝缘层14。第二导电膜内侧附着有第二绝缘层15。

本实施例中，透明基板11的外侧面上贴附有偏振片16(显然，偏振片16处于触摸感应部件的外侧)，偏振片16含有四分之一波片17和偏光层18，偏光层18处于四分之一波片17的外侧，并且偏光层18的吸收轴与四分之一波片17的光轴之间的夹角为45°。

另一种触摸感应部件为单面双层结构的投射式电容触摸屏中，触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜和第二导电膜位于透明基板的外侧面，第二导电膜处于第一导电膜外侧，并且在第一导电膜与第二导电膜之间设有绝缘层；第二导电膜外侧附着有第二绝缘层；第二绝缘层的外侧贴附有偏振片，偏振片含有四分之一波片和偏光层，偏光层处于四分之一波片的外侧，并且偏光层的吸收轴与四分之一波片的光轴之间的夹角为45°。

实施例2

如图2所示，这种投射式电容触摸屏的触摸感应部件为双面结构，触摸感应部件的第一感测电极22和第二感测电极23分别设置在第一导电膜和第二导电膜上(触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极22以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极23，第一感测电极22与第二感测电极23相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极22之间互相电性不连接，各个第二感测电极23之间互相电性不连接，第一感测电极22与第二感测电极23之间电性不连接)，第一导电膜处于透明基板21的内侧面上，第二导电膜处于透明基板21的外侧面上；第一导电膜的内侧附着有绝缘层24，第二导电膜的外侧附着有第二绝缘层25；第二绝缘层25的外侧贴附有偏振片26，偏振片26含有四分之一波片27和偏光层28，偏光层28处于四分之一波片27的外侧，并且偏光层28的吸收轴与四分之一波片27的光轴之间的夹角为45°。

实施例3

如图3所示，这种投射式电容触摸屏的触摸感应部件为单面单层结构，触摸感应部件的第一感测电极32和第二感测电极33都设置在位于透明基板31内侧面上的同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通；整个触摸感应部件的内侧覆盖有绝缘层35；透明基板31的外侧面上贴附有偏振片36(显然，偏振片36处于触摸感应部件的外侧)，偏振片36含有四分之一波片37和偏光层38，偏光层38处于四分之一波片37的外侧，并且偏光层38的吸收轴与四分之一波片37的光轴之间的夹角为45°。在第一感测电极32与第二感测电极33的交错点通过一定的架桥结构，将第一感测电极32与第二感测电极33隔开并保证其在各自的方向上导通，其特点为：第一感测电极32在导电膜上连续设置；第二感测电极33在导电膜上以第一感测电极32为间隔分成若干电极块34；在交错点上，通过导电桥39将第二感测电极33中相邻两电极块34连接，形成连续的第二感测电极33，并且导电桥39与第一感测电极32之间由绝缘垫衬310分隔。

另一种触摸感应部件为单面单层结构的投射式电容触摸屏中，触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极都设置在位于透明基板外侧面上的同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通；整个触摸感应部件的外侧覆盖有绝缘层；绝缘层的外侧贴附有偏振片，偏振片含有四分之一波片和偏光层，偏光层处于四分之一波片的外侧，并且偏光层的吸收轴与四分之一波片的光轴之间的夹角为45°。

实施例4

如图4所示，这种投射式电容触摸屏包括透明基板41，透明基板41上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极42以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极43，第一感测电极42与第二感测电极43相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极42之间互相电性不连接，各个第二感测电极43之间互相电性不连接，第一感测电极42与第二感测电极43之间电性不连接。

在透明基板41及触摸感应部件的外侧设有覆盖板44，覆盖板44的内侧贴附有偏振片45(显然，偏振片45处于触摸感应部件的外侧)，偏振片45含有四分之一波片46和偏光层47，偏光层47处于四分之一波片46的外侧，并且偏光层47的吸收轴与四分之一波片46的光轴之间的夹角为45°。

图4所示的投射式电容触摸屏的触摸感应部件为单面双层结构，触摸感应部件的第一感测电极42和第二感测电极43分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜和第二导电膜位于透明基板41的内侧面，第二导电膜处于第一导电膜内侧，并且在第一导电膜与第二导电膜之间设有绝缘层48；第二导电膜内侧附着有第二绝缘层49。

偏振片45通过粘结层410与透明基板41的外侧面连接。

另外，在透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，覆盖板的内侧贴附有含四分之一波片和偏光层的偏振片的情况下，触摸感应部件也可采用单面单层结构或双面结构。

实施例5

如图5所示，这种投射式电容触摸屏包括透明基板51，透明基板51上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极52以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极53，第一感测电极52与第二感测电极53相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极52之间互相电性不连接，各个第二感测电极53之间互相电性不连接，第一感测电极52与第二感测电极53之间电性不连接。

在透明基板51及触摸感应部件的外侧设有覆盖板54，覆盖板54的外侧面贴附有偏光层55，覆盖板54的内侧面上贴附有四分之一波片56，偏光层55的吸收轴与四分之一波片56的光轴之间的夹角为45°。

图5所示的投射式电容触摸屏的触摸感应部件为双面结构，触摸感应部件的第一感测电极52和第二感测电极53分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜处于透明基板51的内侧面上，第二导电膜处于透明基板51的外侧面上；第一导电膜的内侧附着有绝缘层57，第二导电膜的外侧附着有第二绝缘层58。

四分之一波片56通过粘结层59与第二绝缘层58连接。

另外，在透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，覆盖板的外侧面贴附有偏光层、内侧面上贴附有四分之一波片的情况下，触摸感应部件也可采用单面单层结构或单面双层结构。

实施例6

如图6所示，这种投射式电容触摸屏包括透明基板61，透明基板61上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极62以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极63，第一感测电极62与第二感测电极63相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极62之间互相电性不连接，各个第二感测电极63之间互相电性不连接，第一感测电极62与第二感测电极63之间电性不连接。

在透明基板61及触摸感应部件的外侧设有覆盖板64，覆盖板64的外侧贴附有偏振片65(显然，偏振片65处于触摸感应部件的外侧)，偏振片65含有四分之一波片66和偏光层67，偏光层67处于四分之一波片66的外侧，并且偏光层67的吸收轴与四分之一波片66的光轴之间的夹角为45°。

图6所示的投射式电容触摸屏的触摸感应部件为单面单层结构，触摸感应部件的第一感测电极62和第二感测电极63都设置在位于透明基板61内侧面上的同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构(架桥结构可参考实施例3，包括导电桥68和绝缘垫衬69)保证其在各自方向上的导通。整个触摸感应部件的内侧覆盖有绝缘层611。

覆盖板64通过粘结层610与透明基板61连接。

另外，在透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，覆盖板的外侧贴附有含四分之一波片和偏光层的偏振片的情况下，触摸感应部件也可采用单面双层结构或双面结构。

在其它实施方案中，在透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板的情况下，也可采用偏光玻璃制作覆盖板，覆盖板兼作偏光层，而四分之一波片贴附于覆盖板的内侧。

Claims (7)

1.一种投射式电容触摸屏，包括透明基板，透明基板上设置有触摸感应部件，触摸感应部件包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，其特征是：所述触摸感应部件的外侧设置有四分之一波片和偏光层，偏光层处于四分之一波片的外侧，并且偏光层的吸收轴与四分之一波片的光轴之间的夹角为45°。

2.根据权利要求1所述的投射式电容触摸屏，其特征是：所述透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，偏光层和四分之一波片均贴附在覆盖板的内侧面上。

3.根据权利要求1所述的投射式电容触摸屏，其特征是：所述透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，偏光层和四分之一波片均贴附在覆盖板的外侧面上。

4.根据权利要求1所述的投射式电容触摸屏，其特征是：所述透明基板及触摸感应部件的外侧设有覆盖板，偏光层贴附在覆盖板的外侧面上，四分之一波片贴附于覆盖板的内侧面上。

5.根据权利要求1所述的投射式电容触摸屏，其特征是：所述触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上，第一导电膜和第二导电膜位于透明基板的内侧面，第二导电膜处于第一导电膜内侧，并且在第一导电膜与第二导电膜之间设有绝缘层；偏光层和四分之一波片均贴附在透明基板的外侧面上。

6.根据权利要求1所述的投射式电容触摸屏，其特征是：所述第一导电膜处于透明基板的内侧面上，第二导电膜处于透明基板的外侧面上；第一导电膜的内侧附着有绝缘层，第二导电膜的外侧附着有第二绝缘层；偏光层和四分之一波片均贴附于第二绝缘层的外侧。

7.根据权利要求1所述的投射式电容触摸屏，其特征是：所述触摸感应部件的第一感测电极和第二感测电极都设置在位于透明基板内侧面上的同一导电膜上，第一感测电极在导电膜上连续设置，第二感测电极在导电膜上以第一感测电极为间隔分成若干电极块；在第一感测电极与第二感测电极的交错点上，通过导电桥将第二感测电极中相邻两电极块连接，形成连续的第二感测电极，并且导电桥与第一感测电极之间由绝缘垫衬分隔；触摸感应部件的内侧覆盖有绝缘层；偏光层和四分之一波片均贴附于透明基板的外侧面上。

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