CN103530010A - 一种互电容式的触摸屏 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种互电容式的触摸屏包括：触摸式基板；金属支架层，其设于触摸式基板的下方，包括横向支架和纵向支架；绝缘层，其设于横向支架与纵向支架的之间；至少两块透明导电薄膜层，包括横向透明导电薄膜层和纵向透明导电薄膜层，横向支架与横向透明导电薄膜层相互电连接形成横向电极，纵向支架与纵向透明导电薄膜层相互电连接形成纵向电极；所述横向透明导电膜沿所述横向支架设置，且所述横向透明导电膜在垂直于所述横向支架的方向上的宽度大于所述横向支架的宽度。通过金属支架层进行信号传递，减小了RC加载，可使得横向透明导电薄膜层和纵向透明导电薄膜层可做得更大，适用于大尺寸的互电容式的触摸屏。

Description

一种互电容式的触摸屏
技术领域
本发明涉及一种触摸屏，尤其是特指一种可适用于大尺寸屏幕的互电容式触摸屏。
背景技术
随着科技的发展，目前电脑、手机、数码相机、MP3等各种电子装置的显示屏已逐渐被触摸屏所替代。
在触摸屏领域，分为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。电容式触摸屏的工作原理是利用人体的电流感应工作，当导体触摸屏幕上时，由于人体电场，用户与触摸屏表面形成耦合电容，对于高频电流而言，电容是直接导体，导体从接触点吸走一个很小的电流，这个电流从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与导体到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的计算，获得触摸点的位置。
传统的电容式触摸屏采用导电薄膜层作为电极传导层，受限于薄膜层的硬度，难于制备大尺寸的电容式触摸屏，整体受力弯曲变形时，容易出现界面的分离，导致电极断路，触摸失效，触摸感应部件损坏；而采用金属作为电极传导层，又带来透光率下降的缺陷。
因此，亟待于提供一种既可以提高触控灵敏度、触摸屏支撑度、又可以提高透光率的互电容式的触摸屏。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种既可以提高触控灵敏度，又可以减小内部电阻，提高透光率的互电容式的触摸屏。
本发明提供了一种互电容式的触摸屏，其包括：
触摸式基板；
金属支架层，其设于触摸式基板的下方，包括相互垂直且不在同一水平面的横向支架和纵向支架；
绝缘层，其设于横向支架与纵向支架的之间；
至少两块透明导电薄膜层，包括横向透明导电薄膜层和纵向透明导电薄膜层，横向支架与横向透明导电薄膜层相互电连接形成横向电极，纵向支架与纵向透明导电薄膜层相互电连接形成纵向电极；且所述横向透明导电膜沿所述横向支架设置，且所述横向透明导电膜在垂直于所述横向支架的方向上的宽度大于所述横向支架的宽度，以加宽横向电极的接触面积。所述透明导电薄膜层由氧化铟锡制成；所述绝缘层的材料为氮化硅或二氧化硅。
优选地，所述纵向透明导电膜层沿所述纵向支架设置，且所述纵向透明导电膜层在垂直于所述纵向支架的方向上的宽度大于所述纵向支架的宽度，以同样地加宽纵向电极的接触面积。
优选地，所述绝缘层可有两种不同的设置方式，其中一种设置方式是将绝缘层整面地设置于所述横向支架和所述触摸式基板上，这时，位于所述横向支架上的所述绝缘层设置有通孔，所述横向透明导电膜层通过所述通孔与所述横向支架连接，而所述纵向透明导电膜层直接与所述纵向支架连接；另一种设置方式是将绝缘层设置于所述横向支架和所述纵向支架交错的位置，以保证在两者交接处相绝缘。
优选地，在所述横向支架和纵向支架交错处的四周，所述透明导电薄膜层设有四块，包括两块横向透明导电薄膜层和两块纵向透明导电薄膜层，所述四块透明导电薄膜层设于同一水平面上。
优选地，所述横向支架或纵向支架为若干条，通过相互垂直交错的横向支架和纵向支架形成若干块触控片区，各触控片区上的透明导电薄膜层相互绝缘。通过设置多块触控区域，提高触摸屏的灵敏度。
当导体未触摸于触摸式基板上时，互电容两端的电压为V2＝V1×C1/(C1+C3)；
当导体触摸于触摸式基板上时，互电容两端的电压为V2’＝V1*C1/(C1+C2+C3)；
抗噪比为V2-V2’；
其中，V1为触摸屏的输入电压值，C1为横向电极与纵向电极之间的互电容，C2为导体与横向电极和纵向电极之间的导体电容，C3为横向电极或纵向电极与承载基板之间的寄生电容。
与现有技术相比，本发明一种互电容式的触摸屏采用金属支架层与透明导电薄膜层相结合的结构，采用金属支架层作为电极的发射端和接收端，金属支架层的电阻值小，RC加载较小，为了解决金属不透光且会反射外来光的缺陷，在金属支架层的上方电镀透明导电薄膜层，以加宽导体触控面积，又保证了触摸屏的透光度，通过金属支架层进行信号传递，减小了RC加载，可使得横向透明导电薄膜层和纵向透明导电薄膜层可做得更大，适用于大尺寸的互电容式的触摸屏。
附图说明
图1为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的纵向侧视图；
图2为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的实施例一的横向侧视图；
图3为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的实施例二的横向侧视图；
图4为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的绝缘层的实施例一的俯视图；
图5为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的绝缘层的实施例二的俯视图；
图6为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的实施例一的俯视图；
图7为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的实施例二的俯视图；
图8为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的实施例一的局部放大图；
图9为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的实施例二的局部放大图；
图10为本发明一种新型的互电容式的触摸屏的电容分布状况图；
具体实施方式
参照图1至图3以及图6所示，在触摸屏的纵向侧视图和横向侧视图中，为了提高触摸屏的灵敏度和透光率，本发明提供了一种新型的互电容式的触摸屏，其包括：触摸式基板1，设于触摸屏的表面；金属支架层2，其设于触摸式基板1的下方，起支撑触摸式基板1，并传导电流的作用，包括相互垂直且不在同一水平面的横向支架20和纵向支架22，通过横向支架20和纵向支架22交错组成网状的金属支架结构，至少两块透明导电薄膜层3，包括横向透明导电薄膜层30和纵向透明导电薄膜层32，其通过镀膜或粘贴的方式覆盖于金属支架层2上，两者相互电导通，横向支架20与横向透明导电薄膜层30相互电连接形成横向电极，纵向支架22与纵向透明导电薄膜层32相互电连接形成纵向电极，横向电极与纵向电极之间形成互电容；所述透明导电膜层3由氧化铟锡(ITO)制成。绝缘层4，其设于横向支架20与纵向支架22的之间，用于阻隔横向支架20与纵向支架22，避免其相互导通。当导体靠近于触摸式基板时，在导体与横向电极和纵向电极之间产生导体电容，当导体触摸于基板上时，通过导体电容所产生的变化，致使互电容两端的电压发生变化，通过计算所述电压的变化来测定导体触摸的位置。
其中，所述横向透明导电膜30沿所述横向支架20设置，且所述横向透明导电膜30在垂直于所述横向支架20的方向上的宽度大于所述横向支架20的宽度，以加宽横向电极的接触面积。所述纵向透明导电膜层32沿所述纵向支架22设置，且所述纵向透明导电膜层32在垂直于所述纵向支架22的方向上的宽度大于所述纵向支架22的宽度，以同样地加宽纵向电极的接触面积，以加宽纵向电极的接触面积。从而增加整个横向电极和纵向电极的触摸面积，以适用于大尺寸触摸屏制备的需要。
结合参照图4、图6和图8所示，金属支架层2包括若干条相互垂直的支架：横向支架20和纵向支架22，在实施例一中，结合参照图3所示，所述横向支架20为两根，所述纵向支架22为四根，横向支架20相互平行，纵向支架22亦相互平行，所述绝缘层4设置于所述横向支架20和所述纵向支架22交错的位置，以保证在两者交接处相绝缘。这时，横向支架20与横向透明导电薄膜层30相导通，纵向支架22与纵向导电薄膜层32在绝缘层4的外周相导通，而横向支架20与纵向支架22之间相互电绝缘。横向支架20沿横向方向对称延仲，纵向支架22以横向支架20的中心点为支点，沿纵向方向对称延仲，组成方形或长方形的立体支架，增大了导电的面积，可适用于制备更大尺寸的触摸屏。
在实施例二中，参照图3、图7和图9所示，所述绝缘层4设于横向支架20与纵向透明导电薄膜层32之间，绝缘层4整面地设置于所述横向支架20和所述触摸式基板1上，这时，在横向方向上，横向支架20与横向透明导电薄膜层30直接相互导通，以形成横向电极；在纵向方向上，纵向支架22通过绝缘层4与纵向透明导电薄膜层32相阻隔。位于所述纵向支架22上的所述绝缘层4设置有通孔6，所述纵向透明导电薄膜层32通过所述通孔6与所述纵向支架22连接，而所述横向透明导电薄膜层30直接与所述横向支架20连接，通过贯穿所述导电通孔6的引线或引脚将纵向透明导电薄膜层32与纵向支架22相互导通，以形成纵向电极。
在本实施例中，参照图6和图7所示，所述透明导电薄膜层设有四块，包括两块横向透明导电薄膜层30和两块纵向透明导电薄膜层32。所述四块透明导电薄膜层3设于同一水平面上。所述横向支架20或纵向支架22为若干条，通过相互垂直交错的横向支架20和纵向支架22形成若干块触控片区，各触控片区上的透明导电薄膜层3相互绝缘。当手指触碰于某一触控片区时，该触控片区的横向电极和纵向电极分别导通，通过电容的变化获得电压的变化，以得知手指触摸的位置。通过划分多个触控片区，提高触摸屏的灵敏度。
在本发明中，所述导体可为人的手指，通过手指触摸所产生的电容变化，计算出电压变化，以获知手指触摸的位置；所述透明导电薄膜层由氧化铟锡(ITO)制成；所述绝缘层的材料为氮化硅或二氧化硅。
在图10中，示出互电容式的触摸屏的电容分布状况图。当导体未触摸于触摸式基板上时，互电容两端的电压为V2＝V1×C1/(C1+C3)；当导体触摸于触摸式基板上时，互电容两端的电压为V2’＝V1*C1/(C1+C2+C3)；抗噪比(SNR，signal to noise ratio)为V2-V2’。其中，V1为触摸屏的输入电压值，C1为横向电极与纵向电极之间的互电容，C2为导体与横向电极和纵向电极之间的导体电容，C3为横向电极或纵向电极与承载基板之间的寄生电容，所述承载基板设置于透明导电薄膜层3的下方。当V2和V2’之间的差异越大，触控IC越容易感知导体触控的位置。这样，若导体电容C2较大，抗噪比较好。采用金属支架层2后，由金属代替透明导电薄膜来做为电极的发射端和接收端，金属支架层的电阻值小，RC加载较小，为了解决金属不透光且会反射外来光的缺陷，在金属支架层2的上方电镀透明导电薄膜层3，以加宽导体触控面积，又保证了触摸屏的透光度，通过金属支架层2进行信号传递，减小了RC加载，可使得横向透明导电薄膜层和纵向透明导电薄膜层可做得更大，适用于大尺寸的互电容式的触摸屏。
以下列出原有触摸屏的结构与本发明的触摸屏的结构的C1和C2的变化值：
原触摸屏的结构：C1：1.77e-12；C2：1.3e-14；本发明触摸屏结构：C1：1.97e-12；C2：1.5e-12。
导体与透明导电薄膜层之间的导体电容C2增大，增强了触控的灵敏度。
参照图11所示，横向支架和纵向支架通过绝缘层相互隔离，其在两者交界处相互隔离，也可以整面隔离，金属支架层2与透明导电薄膜层3之间相互导通，仅在交界处相互隔离，或整面隔离，通过穿过导电通孔的引脚或引线将两者导通，形成电容结构。当有导体触摸于基板时，引起导体电容C2的大小发生变化，增大了导体电容C2，使得触控的灵敏度增强，采用金属支架层2代替透明导电薄膜层3作为横向的电极和纵向的电极，提高了电容式触摸屏的透光率，从而更好地适用于大尺寸的触摸屏。

Claims (10)

1.一种互电容式的触摸屏，其特征在于包括：
触摸式基板；
金属支架层，其设于触摸式基板的下方，包括相互垂直且不在同一水平面的横向支架和纵向支架；
绝缘层，其设于横向支架与纵向支架的之间；
至少两块透明导电薄膜层，包括横向透明导电薄膜层和纵向透明导电薄膜层，横向支架与横向透明导电薄膜层相互电连接形成横向电极，纵向支架与纵向透明导电薄膜层相互电连接形成纵向电极；所述横向透明导电膜沿所述横向支架设置，且所述横向透明导电膜在垂直于所述横向支架的方向上的宽度大于所述横向支架的宽度。
2.根据权利要求1所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：所述纵向透明导电膜层沿所述纵向支架设置，且所述纵向透明导电膜层在垂直于所述纵向支架的方向上的宽度大于所述纵向支架的宽度。
3.根据权利要求2所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：所述绝缘层整面设置于所述横向支架和所述触摸式基板上。
4.根据权利要求2所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：所述绝缘层设置于所述横向支架和所述纵向支架交错的位置。
5.根据权利要求3所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：位于所述横向支架上的所述绝缘层设置有通孔，所述横向透明导电膜层通过所述通孔与所述横向支架连接。
6.根据权利要求5所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：所述纵向透明导电膜层直接与所述纵向支架连接。
7.根据权利要求1所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：在所述横向支架和纵向支架交错处的四周，所述透明导电薄膜层设有四块，包括两块横向透明导电薄膜层和两块纵向透明导电薄膜层。
8.根据权利要求7所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：所述四块透明导电薄膜层设于同一水平面上。
9.根据权利要求7所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：所述横向支架或纵向支架为若干条，通过相互垂直交错的横向支架和纵向支架形成若干块触控片区，各触控片区上的透明导电薄膜层相互绝缘。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的互电容式的触摸屏，其特征在于：
当导体未触摸于触摸式基板上时，互电容两端的电压为V2＝V1×C1/(C1+C3)；
当导体触摸于触摸式基板上时，互电容两端的电压为V2’＝V1*C1/(C1+C2+C3)；
抗噪比为V2-V2’；
其中，V1为触摸屏的输入电压值，C1为横向电极与纵向电极之间的互电容，C2为导体与横向电极和纵向电极之间的导体电容，C3为横向电极或纵向电极与承载基板之间的寄生电容。
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