CN102799332B - 一种嵌入式单层电容触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式单层电容触摸屏，从上到下包括：保护玻璃层，偏光板，上玻璃，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃。还包括单层ITO电极层，可以形成于偏光板的下表面或者上玻璃的上表面或者上玻璃的下表面或者滤光片的上表面或者滤光片的下表面或者液晶层的上表面或者下玻璃的上表面。形成于单层ITO电极层上的多个电极是形状互补但是相互隔离、无电连接的。可以按照互电容模式也可以按照自电容模式形成所述电极。可以通过检测触摸前后，电极之间形成互电容的变化，也可以通过检测触摸引起的电极自电容变化来确定触摸的位置。

Description

一种嵌入式单层电容触摸屏

技术领域：

本发明涉及触摸屏，尤其涉及嵌入式单层电容触摸屏的结构。

背景技术：

目前，市场上采用的触摸屏基本都是分离式触摸屏，所谓分离式触摸屏，就是触摸面板与液晶面板分开生产，然后组装到一起。这样就造成了液晶面板的厚度增加，分开制造触摸面板与液晶面板也造成了成本的增高。

如果能使原本外置的触摸面板部件与液晶面板实现一体化，便有可能实现面板的薄型化和轻量化。另外，在将触摸面板外置于液晶的原方式中，液晶和触摸面板之间存在物理空间，因此，在液晶面板的上面和触摸面板的下面之间会反射外来光线等，导致在室外等明亮的环境下的可视性降低。如果外置的触摸面板部件能实现一体化，便可抑制在室外等的可视性降低现象。很多厂商都在积极开发一体化触摸屏，也叫嵌入式触摸屏，即在液晶面板内部嵌入触摸传感器。

当前最常用的是嵌入式电容触摸屏，通过在液晶面板内加入两层铟锡氧化物(ITO)电极实现，通过检测两层电极之间的互电容变化，确定用户触摸屏幕的位置。但是，这样的嵌入式双层电容触摸屏，由于需要在液晶面板内部形成两层互相绝缘的铟锡氧化物(ITO)电极，使得原本就复杂的嵌入式制造工艺更加复杂，造成成品率的低下，难以量产。而常用的单面ITO搭桥式电容触摸屏需要对位于同一平面上的电极进行搭桥连接，搭桥工艺也非常复杂，生产成本较高的同时，成品率较低。因此，急需一种简单的、使用单层ITO电极实现嵌入式电容触摸屏幕的方法。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种仅使用单层ITO电极的，不使用传统的电极搭桥方式的嵌入式电容触摸屏幕。

本发明的嵌入式单层电容触摸屏幕通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种嵌入式单层电容触摸屏，包括：

保护玻璃层，偏光板，单层ITO电极层，上玻璃，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃；以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；单层ITO电极层可以形成在偏光板的下表面或者上玻璃的上表面。

或者包括：保护玻璃层，偏光板，上玻璃，单层ITO电极层，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃；以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；单层ITO电极层可以形成在上玻璃的下表面或者滤光片的上表面。

或者包括：保护玻璃层，偏光板，上玻璃，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，单层ITO电极层，下玻璃；以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；单层ITO电极层形成在下玻璃的上表面。

或者包括：保护玻璃层，偏光板，上玻璃，滤光片，单层ITO电极层，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃；以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；单层ITO电极层形成在滤光片的下表面或液晶层的上表面。

单层ITO电极层是由多组重复电极单元组成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列；每个重复电极单元由驱动电极和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极组成。

位于同一列的重复电极单元中的感应电极直接相连，从而形成多个列感应电极；每个重复电极单元中的驱动电极都具有一条引出线，位于同一行的重复电极单元中的驱动电极通过引出线在柔性电路板或印刷电路板上连接，从而形成多个行驱动电极。

驱动电极可以是由多个上方连接起来的第一条状电极组成，而每个第一条状电极的外形如同多个上下连接起来的“中”字；感应电极是由与多个第一条状电极形状互补的多个第二条状电极下方连接在一起构成的。

驱动电极还可以是由长方形三条边组成的边框，以及与位于其他两条边之间的那条边共同形成一个“K”字形的电极组成的。

对每个行驱动电极，分别依次加载驱动信号，通过检测触摸时列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容，并与触摸前列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容进行比较，得到互电容变化的点为触摸点，并确定多个触摸点的位置。

还可以采用自电容感应方式，此方式下单层ITO电极层上相邻两个电极以互补的形状咬合在一起，每个电极都比较狭长，可以从触摸屏的一端延伸到另一端。

所述单层ITO电极层使用三角形电极，三角形电极的一个底与相邻三角形电极的一个顶点位于触摸屏一端的一条直线上，三角形电极的一个顶点与另一个三角形电极的一个底位于触摸屏另一端的另一条直线上；在每个三角形电极位于触摸屏两端的底边上分别具有一条引出线，引出线可以通过柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)与触摸数据处理计算单元连接。

所述单层ITO电极层还可以使用梯形电极，梯形电极的上底与相邻互补的梯形电极的下底位于触摸屏一端的一条直线上，梯形电极的下底与相邻互补的梯形感应电极的上底位于触摸屏另一端的另一条直线上；在每个梯形电极位于触摸屏两端的下底上分别具有一条引出线，引出线可以通过柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)与触摸数据处理计算单元连接。

通过测量每个电极在触碰前后造成的自电容的变化，计算得出触摸位置。

附图说明：

图1A、1B、1C、1D为本申请的嵌入式单层电容触摸屏幕的剖面层叠结构图；

图2为单层“中”字形结构重复电极的结构图；

图3为单层“K”字形结构重复电极的结构图；

图4为“中”字形驱动电极的结构图；

图5为“K”字形驱动电极以及感应电极的结构图；

图6为单层三角形结构重复电极的结构图；

图7为单层梯形结构重复电极的结构图。

具体实施例：

图1A、1B、1C示出了本申请嵌入式单层电容触摸屏幕的剖面层叠结构。本申请嵌入式单层电容触摸屏幕包括：单层ITO电极层10，保护玻璃层11，偏光板12，上玻璃13，滤光片14，液晶层15，薄膜场效应晶体管(TFT)层16，下玻璃17。

根据实际需要不同，可以采用不同的方法将触摸ITO电极嵌入到液晶面板中。在本申请中采用以下两种技术，将ITO电极嵌入液晶面板的四个不同位置，从而形成4种不同层叠结构的嵌入式触摸面板：

1.采用“on-cell”技术：可以将单层ITO电极层10形成在上玻璃13的上表面，或偏光板12的下表面(如图1A所示)。将单层ITO电极层10形成在偏光板12的下表面时，可以不使用上玻璃13，这样可以进一步减少嵌入式触摸屏的厚度，这里没有在图中略去上玻璃13，但是本领域技术人员可以根据图1A中的层叠结构，直接根据文字描述得出具体结构。

2.采用“in-cell”技术：可以将单层ITO电极层10形成在上玻璃13的下表面，或者形成在滤光片14的上表面(如图1B所示)；还可以将单层ITO电极层10形成在下玻璃17的上表面(如图1C所示)；还可以将单层ITO电极层10形成在滤光片14的下表面或液晶层15的上表面(如图1D所示)。

本申请中使用单层ITO电极层，而不采用双层ITO电极层，可以有效减小嵌入式电容触摸屏的厚度，而且本申请中的单层ITO电极层不是传统的单层电极搭桥工艺制成的，而是以下列方式构成的：

如图2、3所示：

本申请的单层ITO电极层是由多组重复电极单元组成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列。每个重复电极单元由驱动电极和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极组成。每个重复电极单元中的驱动电极具有一条引出线，每条引出线都引向触摸屏的上方。位于同一列的重复电极单元中的感应电极直接相连，从而形成多个列感应电极；将位于同一行的重复电极单元中的驱动电极通过引出线在柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)上连接(未在图中示出)，从而形成多个行驱动电极。

驱动电极和感应电极的形状可采用不同形状：

1.图2显示了四个完整的重复电极单元4(图2的圆圈中就是一个重复电极单元)。其中1为地隔离线，2为感应电极，3为驱动电极。每个重复电极单元中的驱动电极3，是由多个上方连接起来的第一条状电极组成，而每个第一条状电极的外形如同多个“中”字上下连接起来的。而每个重复电极单元中的感应电极2，是由与多个第一条状电极形状互补的多个第二条状电极下方连接在一起。每个重复电极单元中的驱动电极3在最右侧具有一条引出线，每条引出线都引向触摸屏的上方。位于同一列的每个重复电极单元中的感应电极2是直接相连的。

2.图3显示了几个重复电极单元。21为地隔离线，22为感应电极，每一列感应电极连接在一起，23、24、23’、24’为驱动电极；23与23’通过外部柔性电路板(FPC)连接组成第一行驱动电极；24与24’通过外部FPC连接组成第二行驱动电极。每个重复电极单元中的驱动电极，是由长方形三条边组成的边框，以及与位于其他两条边之间的那条边共同形成一个“K”字形的电极组成的。而每个重复电极单元中的感应电极，是由与驱动电极形状互补的电极构成的。

图4示出了单层“中”字形结构重复电极单元中驱动电极的结构图。可以看出驱动电极是由多个上方连接起来的第一条状电极组成，而每个第一条状电极的外形如同多个“中”字上下连接起来的。同理，每个重复电极单元中的感应电极，是由与多个第一条状电极形状互补的多个第二条状电极下方连接在一起构成的。

图5示出了单层“K”字形结构重复电极单元中驱动电极和感应电极的结构图。可以看出驱动电极是由长方形三条边组成的边框，以及与位于其他两条边之间的那条边共同形成一个“K”字形的电极组成的；而感应电极，是由与驱动电极形状互补的电极构成的。驱动电极和与感应电极之间是无电性连接的，二者中间是感应通道。

在实际制造中，可以在下玻璃17上表面，或者上玻璃13的上表面，或者上玻璃13的下表面，或者滤光片的下表面或者液晶层的上表面使用溅镀工艺形成一层ITO镀膜层，再对ITO镀膜层进行蚀刻处理，形成多个驱动电极及其引出线和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极，从而构成了单层ITO电极层10。每个驱动电极和与驱动电极形状互补的感应电极构成了一个重复电极单元。单层ITO电极层由多个重复电极单元排列构成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列。每个重复电极单元中的驱动电极具有一条引出线。位于同一列的重复电极单元中的感应电极直接相连，从而形成多个列感应电极；位于同一行的重复电极单元中的驱动电极通过引出线在柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)上连接，从而形成多个行驱动电极。

在形成位于玻璃一面的单层ITO电极层10后，将保护玻璃层11，偏光板12，上玻璃13，滤光片14，液晶层15，薄膜场效应晶体管(TFT)层16，下玻璃17按照从上到下的顺序层叠结合在一起，形成本申请实现的嵌入式单层电容触摸屏。

本申请实现的嵌入式单层电容触摸屏采用互电容式电极排布时，如附图2-5所示，可以实现多点触摸：在检测多点触摸时，对每个行驱动电极，分别依次加载驱动信号，通过检测触摸时列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容，并与触摸前列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容进行比较，得到互电容变化的点为触摸点，并确定多个触摸点的位置。

附图6和附图7示出了本申请的单层ITO上的电极利用自电容模式排布时，采用其他形状的电极，如三角形、梯形实现的方式：相邻两个电极以互补的形状“咬合”在一起，每个电极都比较狭长，可以从触摸屏的一端延伸到另一端。如附图6使用三角形电极时，三角形电极61的一个底与相邻三角形电极62的一个顶点位于触摸屏一端的一条直线上，三角形电极的61一个顶点与另一个三角形电极62的一个底位于触摸屏另一端的另一条直线上；在每个三角形电极位于触摸屏两端的底边上分别具有一条引出线63，引出线63可以通过柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)与触摸数据处理计算单元连接。如附图7使用梯形电极时，梯形电极71的上底与相邻互补的梯形电极72的下底位于触摸屏一端的一条直线上，梯形电极71的下底与相邻互补的梯形感应电极72的上底位于触摸屏另一端的另一条直线上；在每个梯形电极位于触摸屏两端的下底上分别具有一条引出线73，引出线73可以通过柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)与触摸数据处理计算单元连接。此时，还可以通过测量每个电极在触碰前后造成的自电容的变化，计算得出触摸位置。

综上所述，可以看出，本申请的嵌入式单层电容触摸屏具有以下优点：

1.仅使用单层ITO电极层就可实现多点触摸。有效地减小了液晶触摸面板的厚度，更适用于手持电子设备。

2.相比使用两层ITO电极层分别作为X轴电极和Y轴电极才能实现多点触摸，本申请极大地减小了将ITO电极层嵌入液晶面板的制造工艺的难度、提高了成品率。

相对于单层搭桥结构减少了搭桥工艺，因此简化了工艺，减少了工序，有效降低了成本。

3.可使用“on-cell”技术，也可使用“in-cell”技术实现ITO电极层的嵌入。仅使用单层ITO电极层，使得ITO电极层可在多个位置形成，非常灵活，可以根据生产需要选择在哪个位置实现ITO电极。

4.感应通道电极和驱动通道电极相邻面积更大，两者侧壁之间形成的互电容更大，手触摸后电容变化更大。因此，本申请的嵌入式单层电容触摸屏的触摸灵敏度更高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种嵌入式单层电容触摸屏，包括：

保护玻璃层，偏光板，单层IT0电极层，上玻璃，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃；

以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；

单层IT0电极层形成在偏光板的下表面或者上玻璃的上表面；

采用互电容方式的单层IT0电极层是由多组重复电极单元组成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列；每个重复电极单元由驱动电极和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极组成；驱动电极和感应电极二者中间形成感应通道；所述单层IT0电极层还包括地隔离线；或者

所述单层IT0电极层上相邻的两个电极以互补的形状咬合在一起，通过测量每个电极在触碰前后造成的自电容的变化，计算得出触摸位置；

其中，每个重复电极单元中的驱动电极在最右侧具有一条引出线，每条引出线都引向触摸屏的上方，位于同一列的每个重复电极单元中的感应电极是直接相连的，从而形成多个列感应电极；将位于同一行的重复电极单元中的驱动电极通过引出线在柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)上连接，从而形成多个行驱动电极；在检测多点触摸时，对每个行驱动电极，分别依次加载驱动信号，通过检测触摸时列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容，并与触摸前列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容进行比较，得到互电容变化的点为触摸点，并确定多个触摸点的位置。

2.一种嵌入式单层电容触摸屏，包括：

保护玻璃层，偏光板，上玻璃，单层IT0电极层，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃；

以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；

单层IT0电极层形成在上玻璃的下表面或者滤光片的上表面；

采用互电容方式的单层IT0电极层是由多组重复电极单元组成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列；每个重复电极单元由驱动电极和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极组成；驱动电极和感应电极二者中间形成感应通道；所述单层IT0电极层还包括地隔离线；或者

所述单层IT0电极层上相邻的两个电极以互补的形状咬合在一起，通过测量每个电极在触碰前后造成的自电容的变化，计算得出触摸位置；

其中，每个重复电极单元中的驱动电极在最右侧具有一条引出线，每条引出线都引向触摸屏的上方，位于同一列的每个重复电极单元中的感应电极是直接相连的，从而形成多个列感应电极；将位于同一行的重复电极单元中的驱动电极通过引出线在柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)上连接，从而形成多个行驱动电极；在检测多点触摸时，对每个行驱动电极，分别依次加载驱动信号，通过检测触摸时列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容，并与触摸前列感应电极和相应行驱动电极侧壁之间互电容进行比较，得到互电容变化的点为触摸点，并确定多个触摸点的位置。

3.一种嵌入式单层电容触摸屏，包括：

保护玻璃层，偏光板，上玻璃，滤光片，液晶层，薄膜场效应晶体管层，单层IT0电极层，下玻璃；

以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；

单层IT0电极层形成在下玻璃的上表面；

采用互电容方式的单层IT0电极层是由多组重复电极单元组成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列；每个重复电极单元由驱动电极和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极组成；驱动电极和感应电极二者中间形成感应通道；所述单层IT0电极层还包括地隔离线；或者

所述单层IT0电极层上相邻的两个电极以互补的形状咬合在一起，通过测量每个电极在触碰前后造成的自电容的变化，计算得出触摸位置。

4.一种嵌入式单层电容触摸屏，包括：

保护玻璃层，偏光板，上玻璃，滤光片，单层IT0电极层，液晶层，薄膜场效应晶体管层，下玻璃；

以上各层按照从上到下的顺序层叠结合在一起；

单层IT0电极层形成在滤光片的下表面或液晶层的上表面；

采用互电容方式的单层IT0电极层是由多组重复电极单元组成，重复电极单元按列状重复排列，并形成多个列；每个重复电极单元由驱动电极和与驱动电极形状互补但是相互隔离的无电连接的感应电极组成；驱动电极和感应电极二者中间形成感应通道；所述单层IT0电极层还包括地隔离线；或者

所述单层IT0电极层上相邻的两个电极以互补的形状咬合在一起，通过测量每个电极在触碰前后造成的自电容的变化，计算得出触摸位置。

5.如权利要求1-4任意一项所述的嵌入式单层电容触摸屏，其特征在于：

驱动电极是由多个上方连接起来的第一条状电极组成，而每个第一条状电极的外形如同多个上下连接起来的“中”字；感应电极是由与多个第一条状电极形状互补的多个第二条状电极下方连接在一起构成的。

6.如权利要求1-4任意一项所述的嵌入式单层电容触摸屏，其特征在于：

驱动电极是由长方形三条边组成的边框，以及与位于其他两条边之间的那条边共同形成一个“K”字形的电极组成的。

7.如权利要求1-4任一项所述的嵌入式单层电容触摸屏，其特征在于：

所述单层IT0电极层使用三角形电极，三角形电极的一个底与相邻三角形电极的一个顶点位于触摸屏一端的一条直线上，三角形电极的一个顶点与另一个三角形电极的一个底位于触摸屏另一端的另一条直线上；在每个三角形电极位于触摸屏两端的底边上分别具有一条引出线，引出线通过柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)与触摸数据处理计算单元连接。

8.如权利要求1-4任一项所述的嵌入式单层电容触摸屏，其特征在于：

所述单层IT0电极层使用梯形电极，梯形电极的上底与相邻互补的梯形电极的下底位于触摸屏一端的一条直线上，梯形电极的下底与相邻互补的梯形感应电极的上底位于触摸屏另一端的另一条直线上；在每个梯形电极位于触摸屏两端的下底分别具有一条引出线，引出线通过柔性电路板(FPC)或印刷电路板(PCB)与触摸数据处理计算单元连接。