CN102314272A - 一种双层结构电容式触摸屏 - Google Patents

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本发明公开了一种双层结构电容式触摸屏，包括驱动层和感应层，所述的驱动层包括复数根相互平行的驱动线，所述的感应层包括复数根相互平行的ITO感应线，所述的驱动线与ITO感应线相互垂直；所述的驱动线为宽度不变的驱动线，所述的ITO感应线为串珠形，由复数个相同的感应单元串联构成，所述的感应单元为沙漏形或橄榄形。同传统的菱形驱动线与菱形感应线的屏体结构相比，本发明通过改变上层感应线的图形，在不牺牲电容触摸性能的前提下，减小了感应线电阻，提高有效电容率，同时改善触摸的空间均匀性。

Description

一种双层结构电容式触摸屏
[技术领域]
本发明涉及触摸屏技术，尤其涉及一种双层结构电容式触摸屏。 
[背景技术]
触摸屏可以有多种实现方式，流行的实现方式包括电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面红外触摸屏等等。其中，电阻式触摸屏因为其低成本、易实现、控制简单等优点流行多年。近来，电容式触摸屏以其透光率高、耐磨损、耐环境(温度、湿度等)变化、寿命长、可实现高级复杂功能(如多点触摸)而受到大众的欢迎。 
利用电容变化作为传感原理已经由来已久。为使触摸屏有效工作，需要一个透明的电容传感阵列。当人体接近或触摸电容的电极，如ITO(氧化铟锡)线时，会改变控制电路检测到的电容值的大小，根据屏幕上的电容值该变量的分布，就可以判断出触摸的情况。按照电容形成的方式，有自电容和互电容两种。自电容是利用电极与一个直流电平电极形成的电容；互电容是利用两个电极形成的电容。有时也把互电容称为投射电容。 
图1为投射电容形成的示意图。下层导线为驱动线，上层导线为感应线。驱动线发出的电场线经由介质到达感应线，因而在驱动线和电场线之间形成电容C。电场线可以根据其在感应线的位置大致分为两种，一种是电场线进入(或出发)于感应线的下表面，一种是电场线进入(或出发)于感应线的上表面。当人体距离感应线上表面很近时，会吸走一部分感应线上表面的电场线，而感应线下表面的电场线基本不变。这样，投射电容C可以分为两部分，一部分是由可以被处在感应线上表面的人体吸收的感应线形成的电容，记做上电容CT；另 一部分是由无法被被处在感应线上表面的人体吸收的感应线形成的电容，记做下电容CB。有C＝CT+CB。CT是投射电容当中可以被改变的部分，也就是说，在投射电容C中，有0～CT范围内的有效量可以表征触摸的强度，这也可以理解为手指吸收电场线的数量，与手指与感应线上表面的贴近程度成递增关系，即手指与感应线上表面越近但不接触，电容改变值越接近CT。CT在C中所占的比例称为有效电容率。 
现有的技术主要使用3层薄膜结构的电容屏，感应和驱动线的图案采用菱形。这种结构，第一层为感应层，第二层为驱动层；或者第一层驱动层，第二层为感应层。主要功能在第一层和第二层上面，第三层为屏蔽层，用于屏蔽显示器传来的噪声。由于是三层的结构，每层都有一定的空间厚度，特别是为了减少驱动层、感应层到屏蔽层的电容，通常第二层到第三层的距离较大。而系统对总厚度是有要求的。因此，通常都是减少第一层和第二层的厚度来减少总厚度。层与层之间用光学胶粘连，层与层之间的厚度就是光学胶的厚度，这个厚度通常是25μm或50μm。在互电容的构成中，驱动层线感应线的重叠部分形成的电容CO，侧面形成的电容CS，触摸引起的电容变化为CT。则触摸变化率为CT/(CO+CS)。而CO是触摸无法改变的。这个电容越大，根据变化率公式，则触摸变化率越小。触摸变化率越小，则触摸越难以检测。在设计中，都想尽办法提高这个变化率，这就要求减少重叠部分的面积。比如现在通常的设计时重叠部分的面积是300μm×300μm。众所周知，线宽越小，则电阻越大。电阻大，则会造成系统响应不够快，对于触摸屏来说，驱动线与感应线短的部分区域电阻小，驱动线和感应线长的部分区域电阻大。从系统看，触摸屏任一个驱动线和感应线，都可以看成一个低通滤波器。如果有N条驱动线，M条感应线，则有N×M个低通滤波器。并且，把这N×M个滤波器中带宽最小的滤波器的带宽称为 这个触摸屏的特征带宽。只要信号在特征带宽以内，则各个滤波器对信号的衰减都是一致的。如果电阻大过一个临界点，造成特征带宽比信号小，则触摸屏的各个滤波器对信号的衰减程度是不一致的。因此，减少电阻是触摸屏设计的一个关键。但是，传统菱形驱动线与菱形感应线的屏体结构，防水性能差，感应线电阻大，有效电容率小，触摸的空间均匀性不够好。 
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种防水性能好，感应线电阻小的双层结构电容式触摸屏。 
本发明进一步要解决的技术问题是提供一种有效电容率高和触摸的空间均匀性好的双层结构电容式触摸屏。 
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种双层结构电容式触摸屏，包括驱动层和感应层，所述的驱动层包括复数根相互平行的驱动线，所述的感应层包括复数根相互平行的ITO感应线，所述的驱动线与ITO感应线相互垂直，所述的驱动线为宽度不变的驱动线，所述的ITO感应线为串珠形，由复数个相同的感应单元串联构成；所述的感应单元为沙漏形或橄榄形。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，串联感应单元的数量与驱动线数量相同，感应单元之间的节距等于所述驱动线的线间节距；感应单元中间的窄部位于驱动线的中线部位，2个感应单元之间的连接部位位于相邻驱动线的间隙处。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，相邻两根ITO感应线之间包括哑ITO带，所述的哑ITO带同ITO感应线之间相互绝缘。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，所述的哑ITO带包括复数列哑ITO单元，所述的哑ITO单元之间相互绝缘。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，所述的沙漏形感应单元两侧的边线为 内凹的折线。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，所述的哑ITO带包括3列哑ITO单元，3列哑ITO单元中，紧靠ITO感应线的哑ITO单元为两端切角的菱形哑ITO单元，中间一列哑ITO单元的两端为端部切角的三角形哑ITO单元，2个端部切角的三角形哑ITO单元中间为两端切角的菱形哑ITO单元，2个相邻菱形哑ITO单元之间的节距等于驱动线的线间节距。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，所述两端切角的菱形哑ITO单元的宽度等于沙漏形感应单元两端宽部的宽度。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，哑ITO单元之间的绝缘间隙、哑ITO单元与ITO感应线之间的绝缘间隙为10μm-500μm；驱动层和感应层之间的间距为0.15mm-0.3mm。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，所述的沙漏形感应单元两侧的边线为弧形曲线。 
以上所述的双层结构电容式触摸屏，所述的弧形曲线为正弦曲线的一部分。 
本发明提出一种新结构的双层结构电容式触摸屏，这种双层结构电容式触摸屏只有两层，分别是驱动层和感应层。驱动层图案为矩形，感应层采用沙漏形(菱形)电极图层串联构成感应线，同传统的菱形驱动线与菱形感应线的屏体结构相比，本发明的双层结构电容式触摸屏防水性能好，感应线电阻小。 
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 
图1是现有技术投射电容形成的示意图。 
图2是本发明双层结构电容式触摸屏实施例1的结构示意图。 
图3是图2中A部位的局部放大图。 
图4是图3中的双层结构电容式触摸屏感应层结构示意图。 
图5是图3中的双层结构电容式触摸屏驱动层结构示意图。 
图6是本发的双层结构电容式触摸屏实施例2感应层的结构示意图。 
[具体实施方式]
如图1至图4所示的本发明双层结构电容式触摸屏的实施例1为两层ITO结构，包括驱动层和感应层，驱动层和感应层分别做在两层ITO薄膜上面，两层薄膜没有ITO的一面紧密贴合。驱动层包括许多根相互平行、宽度不变的驱动线1，感应层许多根相互平行的ITO感应线2，驱动线1与ITO感应线2相互垂直。ITO感应线2为串珠形，由许多个相同的感应单元201串联构成，在每根感应线2中，串联感应单元201的数量与驱动线1数量相同，这些感应单元201为相同的沙漏形(或橄榄形)，本实施例中，沙漏形感应单元201两侧的边线为内凹的折线。 
感应单元201之间的节距等于驱动线1的线间节距T，沙漏形感应单元201中间的窄部位于驱动线1的中线部位，2个感应单元201之间的连接部位(宽部)位于相邻驱动线1的间隙处。 
在本实施例中，沙漏形感应单元201两端宽部的宽度B为感应单元201中间窄部宽度b的5倍；驱动线的线间节距T为感应单元201中间窄部宽度b的15倍。 
相邻两根ITO感应线2之间包括哑ITO带3，哑ITO带3同ITO感应线2隔开，两者之间相互绝缘。本实施例中，哑ITO带3由3列哑ITO单元组成，哑ITO单元之间也相互绝缘。 
3列哑ITO单元中，紧靠ITO感应线2的哑ITO单元为两端切角的菱形哑ITO单元301，中间一列哑ITO单元的两端为端部切角的三角形哑ITO单元302， 2端端部切角的三角形哑ITO单元302的中间为多个两端切角的菱形哑ITO单元301，2个相邻菱形哑ITO单元301之间的节距等于驱动线的线间节距T。 
两端切角的菱形哑ITO单元301的宽度B1等于沙漏形感应单元201两端宽部的宽度B。 
哑ITO单元之间的绝缘间隙δ、哑ITO单元与ITO感应线2之间的绝缘间隙β为10μm-500μm。 
如图7所示，沙漏形感应单元201两侧的边线也可以为弧形曲线，本发明双层结构电容式触摸屏的实施例2沙漏形感应单元201两侧的边线为正弦曲线的一部分。 
本实施例感应线面积小防水性好。相对于原来感应线和驱动线都是菱形的屏体结构。本实施例感应线面积小了，当屏体上有水滴时，而又由于通常的水滴都是导电的，感性线受水的影响就会减小。确切来说是因为感性线面积变小了，导致感应线和驱动线之间的电力线发生了变化，而相对于原来的屏体结构，水对新屏体设计的电力线影响会变小，因此感应线和驱动线之间的耦合电容变化就比较小，比较利于IC检测，防水性得到增强。 
感应层的图案在整个屏幕均匀分布，可以保证空间一致性好，透光率一致，从而增大有效电容率，并且使得触摸感应更加均匀、灵敏。 
ITO图形的电阻与ITO图形的长度成正比和宽度成反比，相比原来感应线和驱动线都是菱形的屏体结构，本实施例的屏体结构将重叠部分的宽度大幅增加，只是稍微的减小了菱形的面积，这样总体得到电阻比感应线和驱动线都是菱形的电阻会小。 
本实施例增加了哑ITO，有利于提高有效电容率和改善触摸的空间均匀性。由于增加了哑ITO，必然增加了投射式电容中驱动线与感应线之间可以被人体改 变的电容CT两个极板之间的介电常数，导致驱动线与感应线之间可以被人体改变的电容CT增加，当人触摸后，电容的改变率将增加。同时由于有哑ITO，根据同一个导电物体的电势保持一致的原理，每个哑ITO的电势将保持一致，而且由于分有多个哑ITO，这样每个哑ITO的面积内，电势一致，这样将使原来离散分布的电场线分布改变成多块小区域内的均匀的电场线分布，与邻近的感应线ITO之间形成的电场分布将更加均匀。均匀分布的电场线，在人体触摸后，电容变化率将更加均匀。 
感应线感应单元之间的节距等于驱动线的节距，在透光率一致的基础上可以进一步增大有效电容率。 

Claims (10)

1.一种双层结构电容式触摸屏，包括驱动层和感应层，所述的驱动层包括复数根相互平行的驱动线，所述的感应层包括复数根相互平行的ITO感应线，所述的驱动线与ITO感应线相互垂直，其特征在于，所述的驱动线为宽度不变的驱动线，所述的ITO感应线为串珠形，由复数个相同的感应单元串联构成；所述的感应单元为沙漏形或橄榄形。
2.根据权利要求1所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，串联感应单元的数量与驱动线数量相同，感应单元之间的节距等于所述驱动线的线间节距；感应单元中间的窄部位于驱动线的中线部位，2个感应单元之间的连接部位位于相邻驱动线的间隙处。
3.根据权利要求1所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，相邻两根ITO感应线之间包括哑ITO带，所述的哑ITO带同ITO感应线之间相互绝缘。
4.根据权利要求3所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，所述的哑ITO带包括复数列哑ITO单元，所述的哑ITO单元之间相互绝缘。
5.根据权利要求4所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，所述的沙漏形感应单元两侧的边线为内凹的折线。
6.根据权利要求5所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，所述的哑ITO带包括3列哑ITO单元，3列哑ITO单元中，紧靠ITO感应线的哑ITO单元为两端切角的菱形哑ITO单元，中间一列哑ITO单元的两端为端部切角的三角形哑ITO单元，2个端部切角的三角形哑ITO单元中间为两端切角的菱形哑ITO单元，2个相邻菱形哑ITO单元之间的节距等于驱动线的线间节距。
7.根据权利要求5所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，所述两端切角的菱形哑ITO单元的宽度等于沙漏形感应单元两端宽部的宽度。
8.根据权利要求4所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，哑ITO单元之间的绝缘间隙、哑ITO单元与ITO感应线之间的绝缘间隙为10μm-500μm；驱动层和感应层之间的间距为0.15mm-0.3mm。
9.根据权利要求4所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，所述的沙漏形感应单元两侧的边线为弧形曲线。
10.根据权利要求9所述的双层结构电容式触摸屏，其特征在于，所述的弧形曲线为正弦曲线的一部分。
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