CN104111758A - 电容触摸屏和触摸显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电容触摸屏和触摸式显示器，其中电容触摸屏包括基板及电容传感器，所述电容传感器包括多个第一电极和多个第二电极，各所述第一电极沿第一方向设置，各所述第二电极沿第二方向设置，所述第一电极和第二电极相互交叉且保持绝缘，每个所述第一电极和每个所述第二电极相互交叉的邻近区域构成感应单元，且各感应单元互不交叠；至少一个所述感应单元中的第一电极和/或第二电极延伸至相邻的感应单元，与所述相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容。本发明提供的电容触摸屏和触摸式显示器能够应用各种尺寸的传感器感应单元，并且能够提高电容触摸屏中传感器感应的线性度和精确度。

Description

电容触摸屏和触摸显示器

技术领域

本发明涉及触摸屏技术，尤其涉及一种电容触摸屏和触摸显示器。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电容触摸屏在各种电子产品中的应用越来越广泛。电容触摸屏具有透光率高、耐磨损、耐温度变化及支持多点触摸等优点取代了传统按键式的输入方式，推动了电子产品朝着大屏幕、多功能及智能化的方向发展。实现电容屏功能的主要部分是氧化铟锡（IndiumTin Oxide，ITO）传感器，从结构上主要分为单层ITO传感器和多层ITO传感器，其中单层ITO传感器主要分为架桥式和多点式，其厚度较低，生产良率较高以及生产工序较少，逐步成为触摸屏结构的主流。

目前，触摸屏的传感器结构有很多种，主流的触摸屏的传感器结构通常将驱动电极和感应电极设置成相互交叉且相互绝缘，感应单元中的驱动电极和感应电极之间形成互感电容，当手指触摸到屏幕时，由于人体的触碰使得互感电容发生变化，使得感应电极发出的电信号发生变化，从而通过检测电信号的变化来识别触摸点，实现了简单的触点识别功能。当手指在屏幕上滑动时，有多个相邻的感应电极发出的电信号发生变化，进而实现了触摸手势识别功能。

现有ITO传感器的感应单元尺寸通常在6*6mm²以下。但是为了满足用户对大屏幕电子产品的需要，触摸屏尺寸在逐渐增加，在传感器电极的数量一定的前提下，相邻电极之间的距离增大，感应单元的尺寸逐渐增加。对于较大尺寸的感应单元，例如大于6*6mm²的感应单元，其触摸点所在的感应单元中的驱动电极和感应电极之间的互感电容发生变化，且感应电极输出的电信号也发生相应的变化，但相邻感应单元中的驱动电极和感应电极由于距离触摸点较远，电极之间的互感电容并不能发生明显变化，进而使得感应电极输出的电信号也基本保持不变。例如当手指在触摸屏上划动时，若触点始终在一个感应单元中，则相邻感应单元中的驱动电极和感应电极之间的互感电容不发生相应的变化，进而无法检测到划动动作，使得传感器响应触点动作的线性度和精确度下降，尤其当感应单元的尺寸大于7*7mm²时，线性度和精确度严重下降，若触点面积较小，则无法进行正常的触点划线或手势检测。

发明内容

本发明提供一种电容触摸屏和触摸显示器，能够应用各种尺寸的传感器感应单元，并且能够提高电容触摸屏中传感器感应的线性度和精确度。

本发明实施例提供一种电容触摸屏，包括基板及电容传感器，所述电容传感器包括多个第一电极和多个第二电极，各所述第一电极沿第一方向设置，各所述第二电极沿第二方向设置，所述第一电极和第二电极相互交叉且保持绝缘，每个所述第一电极和每个第二电极相互交叉的邻近区域构成感应单元，且各感应单元互不交叠；

至少一个所述感应单元中的第一电极和/或第二电极延伸至相邻的感应单元，与所述相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容。

本发明实施例提供一种触摸式显示器，包括显示屏，还包括上述的电容触摸屏。

本发明实施例中提供的电容传感器的结构通过将至少一个感应单元中的第一电极和/或第二电极延伸至相邻的感应单元，并与该相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容，能够适用于各种尺寸的传感器感应单元，避免了因感应单元的尺寸过大而导致相邻感应单元中的驱动电极和感应电极之间的互感电容不发生相应的变化，进而导致传感器响应触点动作的线性度和精确度降低的问题，提高了电容传感器检测结果的线性度和精确度，应用上述电容传感器的电容触摸屏能够应用各种尺寸的传感器感应单元，并且能够提高电容触摸屏中传感器感应的线性度和精确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电容触摸屏中电容传感器的图案结构示意图；

图2为图1中的A区域及相邻区域中的各电极结构示意图；

图3为图2中的第一电极的结构示意图；

图4为图2中的第二电极的结构示意图；

图5为图1中的A区域中的电极结构示意图。

具体实施方式

电容触摸屏通常包括基板和电容传感器，其中电容传感器包括驱动电极和感应电极，驱动电极和感应电极之间能形成互感电容。电容触摸屏在通电后，向驱动电极上施加一定的电压，通过检测感应电极中电荷的变化量来辨别触摸位置。基板可以设置在电容传感器的上表面，具有传导电荷的作用，当导电物体（例如人的手指）触摸到基板时，基板将人体所带的电荷传导至感应电极，改变感应电容，从而将电容信号转换成为电信号。

图1本发明实施例提供的电容触摸屏中电容传感器的图案结构示意图。如图1所示，本实施例提供的电容触摸屏中的电容传感器包括多个第一电极1和多个第二电极2，各第一电极1沿第一方向设置，各第二电极2沿第二方向设置，其中第一电极1具体可以为驱动电极，则第二电极2为感应电极，第一方向可以为竖直方向，第二方向可以为水平方向，则各第一电极1分别沿竖直方向设置，形成多列，每一列的第一电极1分别引出接线端，用于接收驱动电信号。各第二电极2分别沿水平方向设置，形成多行，每一行的第二电极2分别引出接线端，用于输出电信号。第一电极1和第二电极2相互交叉且保持绝缘。交叉且保持绝缘的方式可以为，在第二方向同一行中的第二电极2为分段设置，在与第一电极1交叉处断开，第二电极2中的每一段可以采用柔性电路板连接在一起，并引出接线端。每个第一电极1和第二电极2相互交叉的邻近区域构成感应单元，且各感应单元互不交叠。感应单元的形状可以设置为矩形，则感应单元在第一方向的长度可以与相邻两个第二电极2之间的距离相等，感应单元在第二方向的长度可以与相邻两个第一电极1之间的距离相等。该邻近区域覆盖的面积可根据电容触摸屏的尺寸以及电容传感器中驱动电极和感应电极的尺寸及数量具体设定，例如感应单元的面积可以为10×8mm²。A区域、B区域、C区域、D区域和E区域均为电容传感器中的第一电极1和第二电极2在相互交叉的邻近区域构成的感应单元，其中A区域分别与B区域、C区域、D区域和E区域相邻，且互相没有发生交叠。

在本发明实施例中，至少一个感应单元中的第一电极1和/或第二电极2延伸至相邻的感应单元，与该相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容。具体可参照图2，图2为图1中的A区域及相邻区域中的各电极结构示意图。设置在A区域中对应列的第一电极1（可视为A区域中的第一电极1），延伸至下方相邻的C区域、右侧相邻的D区域以及上方相邻的E区域，与各相邻区域中的第二电极2产生互感电容。设置在A区域中对应行的第二电极2（可视为A区域中的第二电极2），延伸至左侧的B区域、下方的C区域和上方的E区域，与各相邻区域中的第一电极1产生互感电容。同样，设置在B区域对应列的第一电极1（可视为B区域中的第一电极1），延伸至相邻的A区域，与A区域中的第二电极2产生互感电容。设置在C区域对应行的第二电极2（可视为C区域中的第二电极2），延伸至A区域，与A区域中的第一电极1产生互感电容。设置在E区域对应行的第二电极2（可视为E区域的第二电极2），延伸至A区域，与A区域的第一电极1产生互感电容。

其中第一电极和/或第二电极可采用弯折或弯曲的方式，将现有技术中常用的条状、线状及块状等形状的电极进行形状的改变，形成折线形、曲线形、封闭环路或其它的形状，以延伸至相邻的感应单元，具体的形变方式以及形变后的形状可由本领域技术人员自行设计实现，本实施例对此均不限定，另外，本领域技术人员也可以据此原理设计出其他各种复杂的形状及图案，以将各电极延伸至相邻的感应单元中。

上述实施例中提到的电容传感器的结构通过将至少一个感应单元中的第一电极和/或第二电极延伸至相邻的感应单元，并与该相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容，能够适用于各种尺寸的传感器感应单元，避免了因感应单元的尺寸过大而导致相邻感应单元中的驱动电极和感应电极之间的互感电容不发生相应的变化，进而导致传感器响应触点动作的线性度和精确度降低的问题，提高了电容传感器检测过程的线性度和精确度，应用上述电容传感器的电容触摸屏能够应用各种尺寸的传感器感应单元，并且能够提高电容触摸屏中传感器感应的线性度和精确度。

图3为图2中的第一电极的结构示意图，图4为图2中的第二电极的结构示意图，图5为图1中的A区域中的电极结构示意图。在上述技术方案的基础上，能实现电极延伸至相邻感应单元的一种优选的电极形状图案为：第一电极1的主干（不妨称之为第一主干11）可以设置有第一分支12，该第一分支12延伸至相邻的感应单元，与该相邻的感应单元中的第二电极2产生互感电容；和/或第二电极2的主干（不妨称之为第二主干21）设置有第二分支22，该第二分支22延伸至相邻的感应单元，与该相邻的感应单元中的第一电极1产生互感电容。具体还可以参考图3至图5，第一电极1的第一主干11为在该电极所在的列上跨过所有第二电极2的那部分电极，第一电极1上设置的第一分支12连接在弯曲的第一主干11的凸点13处。当然，第一电极1的弯曲的第一主干11上有多个凸点13，可以设置多个第一分支12，本实施例中设置的第一电极1和第二电极2呈规则排布，因此第一分支12的数量可以与第二方向上的行数一致。第一分支12弯曲为折线形或曲线形，与对应的第一主干11的弯曲形状匹配。位于A区域中的第一分支12延伸至相邻的C区域，能够与C区域中的第二电极2产生互感电容。同样，位于E区域中的第一分支12延伸至相邻的A区域，能够与A区域中的第二电极2产生互感电容。

第二电极2的第二主干21设置有第二分支22，该第二分支22延伸至相邻的感应单元，与该相邻的感应单元中的第一电极1产生互感电容。第二电极2的第二主干21为与第二方向平行设置的那部分电极，第二主干21上设置的第二分支22从第二主干21的上下两侧，等间隔交错地与第二主干21相连，具体可以连接至第二主干21的两个端点。第二主干21上可以设置多个第二分支22，其数量可根据本领域技术人员在设计电极图案的过程中具体设置。第二分支22可以设置为折线形或曲线形，根据各电极整体排布的规则，可以设置为与第一电极的第一主干11的形状匹配，且位于第一分支12和第一主干11之间的第二电极2与该第一分支12和第一主干11之间的间隙相等，也即第二分支22伸入第一主干11和第一分支12之间的空隙中，且与第一主干11和第一分支12之间的间隙相等。位于A区域的第二分支22延伸至上方相邻的E区域，与E区域的第一电极1产生互感电容，并且也可以延伸至下方的C区域，与C区域的第一电极1产生互感电容。

可选的，电容触摸屏还可以包括控制器，与电容触摸屏的各第一电极1和第二电极2分别相连，向第一电极1提供驱动电压，接收第二电极2发出的电信号，用于根据接收到的电信号来检测触摸位置。

本实施例提供的电容触摸屏的工作原理可参照图5进行具体说明：根据上述内容可知A区域中不仅包含自身感应单元的第一电极1和第二电极2，还包含A区域上方相邻的E区域的第二电极2、左侧相邻的B区域的第一电极1，以及下方相邻的C区域的第二电极2。具体而言，A区域中包括自身感应单元的第一电极1的第一主干11（不妨称之为第一电极块31）和第一分支12（称之为第二电极块32），第二电极2的第二主干21（称之为第三电极块33）和第二分支22（称之为第四电极块34）。A区域中还包括E区域中第一电极1的第一分支12（称之为第五电极块35）和第二电极2的第二分支22（称之为第六电极块36），B区域中第一电极1的第一主干11（称之为第七电极块37），以及C区域中第二电极2的第二分支22（称之为第八电极块38）。

当触摸位置位于A区域中时，首先，第一电极块31和第三电极块33之间产生互感电容，第一电极块31和第四电极块34之间产生互感电容，第二电极块32和第三电极块33之间产生互感电容，第二电极块32和第四电极块34之间也产生互感电容。其次，第一电极块31和C区域的第八电极块38之间产生互感电容。E区域的第五电极块35和第三电极块33之间产生互感电容，第五电极块35和第四电极块34之间也产生互感电容，E区域的第六电极块36和第五电极块35之间产生互感电容，且第六电极块36与B区域的第七电极块37也会产生互感电容，同时，第七电极块37与第四电极块34之间同样也可以产生互感电容。因此，由上述原理可知，A区域中自身的各电极之间会产生互感电容，同时也会与相邻感应单元延伸进来的各相应电极之间产生互感电容，故A区域的感应电极向控制器发出电信号的同时，相邻感应单元的感应电极也会发出电信号，但与A区域相比，电信号的强度会稍弱一些，供控制器进行分析和计算，进而得到触摸发生的具体位置。控制器根据接收到的电信号进行触摸位置判断的具体算法及程序可由本领域技术人员根据现有技术设定，或根据本实施例提供的方案进行具体设计，本实施例对此不作限定。

上述技术方案中提供的电容传感器通过将至少一个感应单元中的第一电极和/或第二电极延伸至相邻的感应单元，并与该相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容，能够适用于各种尺寸的传感器感应单元，避免了因感应单元的尺寸过大而导致相邻感应单元中的驱动电极和感应电极之间的互感电容不发生相应的变化，进而导致传感器响应触点动作的线性度和精确度降低的问题，提高了电容传感器检测结果的线性度和精确度。且第一电极和/或第二电极设置了多个分支，延伸至相邻的感应单元，与该相邻的感应单元中的对应电极的主干和/或分支产生感应电容，进一步提高了电容传感器检测过程的线性度和精确度。应用上述电容传感器的电容触摸屏能够应用各种尺寸的传感器感应单元，并且能够提高电容触摸屏中传感器感应的线性度和精确度。

本实施例中的第一电极1和第二电极2可互换，即第一电极1也可以为感应电极，第二电极2也可以为驱动电极，其具体结构和工作原理可参照上述实施例，此处不再赘述。

本实施例所提到的第一方向和第二方向也可以不为相互垂直的关系，可以适当改变某个电极的排布方向，以使各电极延伸至相邻的感应单元，且与相邻的感应单元中的对应电极产生互感电容。

本实施例还提供一种触摸式显示器，包括显示屏，还包括本发明任意实施例所提供的电容触摸屏，其中电容触摸屏作为输入器件，将在触摸事件发生时各感应电极发出的电信号发送给电容触摸屏中的控制器，控制器根据该电信号计算得出具体的触摸位置，经分析得到用户通过触摸屏输入的具体命令，产生控制信号，并控制显示屏进行相应的显示操作等。本实施例提供的触摸式显示器能够应用各种尺寸的传感器感应单元，并且能够提高电容触摸屏中传感器感应的线性度和精确度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电容触摸屏，包括基板及电容传感器，所述电容传感器包括多个第一电极和多个第二电极，各所述第一电极沿第一方向设置，各所述第二电极沿第二方向设置，所述第一电极和第二电极相互交叉且保持绝缘，每个所述第一电极和每个第二电极相互交叉的邻近区域构成感应单元，且各感应单元互不交叠，其特征在于：

至少一个所述感应单元中的第一电极和/或第二电极延伸至相邻的感应单元，与所述相邻的感应单元中的第二电极或第一电极产生互感电容。

2.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于：

所述第一电极的主干设置有第一分支，所述第一分支延伸至相邻的感应单元，与所述相邻的感应单元中的第二电极产生互感电容；和/或

所述第二电极的主干设置有第二分支，所述第二分支延伸至相邻的感应单元，与所述相邻的感应单元中的第一电极产生互感电容。

3.根据权利要求1或2所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极弯曲为折线形或曲线形，以延伸至相邻的感应单元。

4.根据权利要求3所述的电容触摸屏，其特征在于：

所述第二分支弯曲为折线形或曲线形；

所述第一分支连接在弯曲主干的凸点处；

所述第一分支弯曲为折线形或曲线形，与对应的主干的弯曲形状匹配，且位于第一分支和主干之间的第二电极与所述第一分支和主干之间的间隙相等。

5.根据权利要求4所述的电容触摸屏，其特征在于：

所述第二分支从所述第二电极主干的两侧，等间隔交错地与所述主干相连。

6.根据权利要求5所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第一电极为驱动电极，第二电极为感应电极。

7.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，还包括：控制器，与所述电容触摸屏的各第一电极和第二电极分别相连，用于根据接收到的电信号检测触摸位置。

8.一种触摸式显示器，包括显示屏，其特征在于，还包括：权利要求1-7任一所述的电容触摸屏。