CN104423755B - 触摸检测组件、触控装置以及便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸检测组件，包括：基板；驱动层，驱动层位于基板之下，驱动层包括多个沿第一方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的激励电极，相邻两个激励电极之间设有镂空部或浮岛部；感应层，感应层位于基板之上，感应层包括多个沿第二方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的接收电极，其中，第一方向和第二方向与基板平行并且第一方向与第二方向互相垂直。该触摸检测组件具有抗充电器干扰能力强，信噪比高，用户体验好，隐蔽美观、成本低等优点。本发明还公开了一种触控装置和便携式电子设备。

Description

触摸检测组件、触控装置以及便携式电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备设计及制造技术领域，尤其涉及一种触摸检测组件、具有所述触摸检测组件的触控装置以及便携式电子设备。

背景技术

目前触摸检测组件（触摸屏）在手机，PDA（个人数字助理），GPS（全球定位系统），PMP（MP3，MP4等），甚至平板电脑等电子设备中得到了应用。触摸屏具有触控操作简单、便捷、人性化的优点，因此触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而在便携式设备中得到了广泛应用。

实现真实多点触摸一般需要互电容屏，其中双层互电容屏是目前主流的互电容屏。该互电容屏的结构如图1a所示，包括驱动层保护膜600、驱动层200、基板100、感应层300，感应层保护膜为700，EL表示电场线。该互电容屏的工作原理如图1b所示，Tx表示驱动层200中的激励端，Rx表示感应层300中的接收端，R1和C1表示驱动层200中导电通路部分的电阻及电容，R2和C2表示感应层300中导电通路部分的电阻及电容，C3表示驱动层200和感应层300之间的互电容。Tx发出的激励信号（一般为方波）需要穿过R1和C1组成的网络才能激励到互电容C3，而C3收到的激励信号需要再穿过R2和C2组成的网络才能被Rx接收到。由于接收端一般为固定电平信号，因此Tx的激励信号频率就会受到C1、C3和电阻R1的限制。通常C1电容量是C3电容量十倍以上，而且互电容屏尺寸越大，C1和C3的电容比例越大，所以频率限制主要来自C1和R1。R1和C1越大，Tx的频率越低。

频率过低会带来很多问题。首先是帧频问题。如果激励频率低就会直接降低帧频，影响用户体验，行业标准要求电容屏的帧频至少为80Hz。其次是充电器干扰问题。充电器噪声频率大约是100KHz到150KHz，与互电容屏的扫描频率接近，一旦充电器和电容屏太接近就会相互耦合，造成互电容屏乱跳点。现有技术中一般是采用频率规避的方法，在出厂前参照产品标配充电器调一次频率，但这只规避了标配充电器的频率，一旦客户使用中更换了另一个频率的充电器就有可能出问题。

发明内容

本申请基于发明人对以下事实的认识：如果电容屏的激励频率可以跳出常见充电器噪声频率区间（100～150KHz），将激励频率提高到170KHz左右，基本就不会受到干扰了。互电容屏激励端的发射频率受到R1和C1的限制，特别在大尺寸的触摸屏中此现象更为明显。R1一般由工艺决定（例如ITO方阻），在工艺一定的情况下R1基本确定，不容易减小。如果可以减少C1，就可以提高Tx发射频率，从而避免充电器给电容屏带来的干扰，提高互电容屏尤其是大尺寸互电容屏的抗干扰效果，提高发射频率还可以提高单位时间内电容屏驱动极的激励次数，以及提高信噪比。经过仿真和相关测试，发现C1电容的大小主要来自与相邻的两个Tx之间的耦合。如果改变激励电极之间的图案，就能明显减小C1。

本发明的旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，尤其是旨在至少解决或避免出现传统互电容式触摸检测组件中的上述缺点之一。

本发明实施例的第一方面提出了一种触摸检测组件，包括：基板；驱动层，所述驱动层位于所述基板之下，所述驱动层包括多个沿第一方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的激励电极，相邻两个所述激励电极之间设有镂空部或浮岛部；感应层，所述感应层位于所述基板之上，所述感应层包括多个沿第二方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的接收电极，其中，所述第一方向和第二方向与所述基板平行并且所述第一方向与第二方向互相垂直。

根据本发明实施例的触摸检测组件，通过在激励电极上设置镂空部或浮岛部，可使得整个激励电极的电流导通部略变细、电阻略变大，但是相邻激励电极之间距离明显变大、电容明显变小，因此使得激励电极上的导电通路的频率明显增加，提高了电容屏的抗充电器干扰能力，提高信噪比，给用户的体验更好。此外，由于镂空部或浮岛部位于基板之下，肉眼观察时不易被发现，该触摸检测组件具有隐蔽美观的优点。最后，该触摸检测组件还不增加成本，利于大规模生产的优点。

另外，根据本发明实施例的触摸检测组件还具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述相邻两个所述激励电极之间设有多个均匀地间隔开排列的所述镂空部或浮岛部。

在本发明的一个实施例中，所述镂空部或浮岛部为正方形。

在本发明的一个实施例中，所述浮岛部由ITO构成。

在本发明的一个实施例中，所述激励电极和所述接收电极为条状电极。

在本发明的一个实施例中，相邻两个所述接收电极之间设有感应层浮岛部。

在本发明的一个实施例中，还包括：驱动层保护膜，所述驱动层保护膜位于所述驱动层之下；和感应层保护膜，所述感应层保护膜位于所述感应层之上。

本发明实施例的第二方面还提出了一种触控装置，包括：触摸检测组件，所述触摸检测组件为如上所述的触摸检测组件；和控制芯片，所述控制芯片与所述激励电极和接收电极相连，所述控制芯片被配置为用于向所述激励电极施加电平信号并检测所述接收电极的电平信号，以及根据检测结果判断所述触摸检测组件被触摸的触摸位置。

根据本发明实施例的触控装置，通过控制芯片激励触摸检测组件的激励电极并检测触摸检测组件的接收电极的信号，判断触摸位置，实现触摸控制。

本发明实施例的第三方面本发明还提出了一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括如上所述的触控装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a为双层互电容屏的结构示意图；

图1b为双层互电容屏的工作原理图；

图2a为现有双层互电容式触摸检测组件的驱动层与感应层的结构示意图；

图2b为图2a所示的现有双层互电容式触摸检测组件中驱动层的结构示意图；

图2c为图2a所示的现有双层互电容式触摸检测组件中感应层的结构示意图；

图2d为图2a所示的现有双层互电容式触摸检测组件中相邻激励电极之间的电场示意图；

图3a为本发明实施例的触摸检测组件的驱动层与感应层的结构示意图；

图3b为图3a所示的本发明实施例的触摸检测组件中驱动层的结构示意图；

图3c为图3a所示的本发明实施例的触摸检测组件中感应层的结构示意图；

图3d为图3a所示的本发明实施例的具有镂空部的触摸检测组件中驱动层相邻激励电极之间的电场示意图；

图3e为图3a所示的本发明实施例的具有浮岛部的触摸检测组件中相邻激励电极之间的电场示意图；

图4为本发明实施例的触控装置的结构框图；和

图5为本发明实施例的便携式电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，首先结合图2a至图2d进一步说明现有双层互电容式触摸检测组件的缺点。如图2a至图2c所示，该双层互电容式触摸检测组件的驱动层200中，包括多个沿列方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的激励电极210。感应层300中，包括多个沿行方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的接收电极310。如图2d所示，该双层互电容式触摸检测组件的一个激励电极210a正在激励互电容，其电压升至工作电压VCC，而其相邻的激励电极210b电压保持0V。由于通常两个激励电极210a和210b间距很小，因此激励电极210a和210b之间电场强度较强，故电容C1较大，激励频率较低。如果能够改变激励电极之间的电场分布，有望减小C1、提高激励频率,这是本发明的核心思想。

本发明实施例的第一方面提出了一种触摸检测组件，可以包括：基板100、驱动层200和感应层300。驱动层200位于基板100之下，包括多个沿第一方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的激励电极210。相邻两个激励电极210之间设有镂空部410或浮岛部420。感应层300位于基板100之上，包括多个沿第二方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的接收电极310。其中，第一方向和第二方向与基板100平行并且第一方向与第二方向互相垂直。

根据本发明实施例的触摸检测组件，通过在激励电极上设置镂空部或浮岛部，可使得整个激励电极的电流导通部略变细、电阻略变大，但是相邻激励电极之间距离明显变大、电容明显变小，因此使得激励电极上的导电通路的频率明显增加，提高了电容屏的抗充电器干扰能力，提高信噪比，给用户的体验更好。此外，由于镂空部或浮岛部位于基板之下，肉眼观察时不易被发现，该触摸检测组件具有隐蔽美观的优点。最后，该触摸检测组件还不增加成本，利于大规模生产的优点。

在本发明的一个实施例中，相邻两个激励电极210之间可以设有多个均匀地间隔开排列的镂空部410或浮岛部420。多个均匀地间隔开排列的镂空部410或浮岛部420比单个镂空部410或浮岛部420更有利于均匀地降低相邻两个激励电极210之间的电场强度。

在本发明的一个实施例中，镂空部410或浮岛部420可以为正方形。正方形的镂空部410或浮岛部420较易加工，适于大规模生产。需要说明的是，镂空部410或浮岛部420也可以为其他形状，具体可以根据需要灵活选择。

在本发明的一个实施例中，浮岛部410可以由ITO（氧化铟锡）构成。浮岛部410采用ITO材料具有导电性良好、电阻小、透明隐蔽、廉价易得的优点。

在本发明的一个实施例中，激励电极210和接收电极310可以为条状电极。条状的激励电极210和接收电极310较易加工，适于大规模生产。需要说明的是，激励电极210和接收电极310也可以为其他形状，具体可以根据需要灵活选择。

在本发明的一个实施例中，相邻两个接收电极310之间可以设有感应层浮岛部500。感应层浮岛部500可以作为电场线的“桥梁”，有效提高距离RX较远的TX部分的电场的强度。需要说明的是，该感应层浮岛部510为可选的而非必须的。

在本发明的一个实施例中，还包括：位于驱动层200之下的驱动层保护膜600，和位于感应层300之上的感应层保护膜700。驱动层保护膜600和感应层保护膜700能够有效保护驱动层200和感应层300不受外界污染或破坏。

图3a至图3c示出了本发明实施例的触摸检测组件的驱动层200与感应层300的结构。本发明实施例的触摸检测组件的驱动层200中，包括多个沿列方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的激励电极210，并且相邻两个激励电极210之间设有镂空部410或浮岛部420。感应层300中，包括多个沿行方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的接收电极310。如图3d所示，本发明实施例的包括镂空部410的触摸检测组件的一个激励电极210a正在激励互电容，其电压升至工作电压VCC，而其相邻的激励电极210b电压保持0V，此时激励电极210a和210b间距较大，电场强度较弱，故电容C1较小，激励频率较高。如图3e所示，本发明实施例的包括浮岛部420的触摸检测组件中，浮岛部420在激励电极210a和210b形成的电场中产生了感应电荷，减弱了浮岛部420与激励电极210a间隙的电场强度以及浮岛部420与激励电极210b间隙的电场强度，故电容C1较小，激励频率较高。

本发明实施例的第二方面提出了一种触控装置。如图4所示，该触控装置可以包括：上述的触摸检测组件10和和控制芯片20。其中控制芯片20与触摸检测组件10中的激励电极210和接收电极310相连。该控制芯片20被配置为用于向激励电极210施加电信号并检测接收电极310的电信号，以及根据检测结果得到每一个交叉点的矩阵数据，数据和交叉点的互电容大小有一个函数关系，然后利用数据判断触摸检测组件10被触摸的触摸位置。

本发明实施例的触控装置具有干扰能力好，信噪比高，视觉效果好，用户体验佳、制造成本低等优点。

本发明实施例的第三方面提出了一种触控装置。如图5所示，根据本发明实施例的便携式电子设备E可以包括参考上述实施例描述的触控装置1。根据本发明实施例的便携式电子设备的其他构成例如框架结构和控制组成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

基于与触控装置相似的结构，本发明实施例的触控装置具有干扰能力好，信噪比高，视觉效果好，用户体验佳、制造成本低等优点。

发明人还对本发明实施例的触摸检测组件进行了仿真实验，具体如下：

原本采用7mm宽、间距为0.03mm的列方向的激励电极作为Tx通道，现在每组相邻激励电极之间增加单列排列的多个0.3mm×0.3mm的镂空部，多个镂空部的整体长度与激励电极长度一致。此时，Tx通道的宽度变为6.7mm，电阻R1变为以前的7/6.7=1.0448倍。电容C1由相邻两个Tx通道的耦合来确定，即与相邻激励电极的情况相关。根据基础电容公式C=εS/4πKd，相邻激励电极的间距d由0.03mm变为0.33mm，理论上C1会缩小十倍。但由于相邻激励电极的极板并不是正对放置的，故C1实际变化量就没有理论值高，但是仿真实验结果说明也能减小最少40%。由于可以极大提高发射频率。综上，电阻R1略变大，电容C1明显变小，因此仿真实验测得激励电极上的导电通路的激励频率增加了30%，能够满足大尺寸触摸屏的帧频要求和避开充电器的干扰。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种触摸检测组件，其特征在于，包括：

基板；

驱动层，所述驱动层位于所述基板之下，所述驱动层包括多个沿第一方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的激励电极，相邻两个所述激励电极之间设有用于降低相邻连两个所述激励电极之间电容的镂空部或浮岛部；

感应层，所述感应层位于所述基板之上，所述感应层包括多个沿第二方向延伸的、相互平行的、均匀地间隔开排列的接收电极，其中，

所述第一方向和第二方向与所述基板平行并且所述第一方向与第二方向互相垂直。

2.如权利要求1所述的触摸检测组件，其特征在于，所述相邻两个所述激励电极之间设有多个均匀地间隔开排列的所述镂空部或浮岛部。

3.如权利要求1或2所述的触摸检测组件，其特征在于，所述镂空部或浮岛部为正方形。

4.如权利要求1所述的触摸检测组件，其特征在于，所述浮岛部由ITO构成。

5.如权利要求1所述的触摸检测组件，其特征在于，所述激励电极和所述接收电极为条状电极。

6.如权利要求1所述的触摸检测组件，其特征在于，相邻两个所述接收电极之间设有感应层浮岛部。

7.如权利要求1所述的触摸检测组件，其特征在于，还包括：

驱动层保护膜，所述驱动层保护膜位于所述驱动层之下；和

感应层保护膜，所述感应层保护膜位于所述感应层之上。

8.一种触控装置，其特征在于，包括：

触摸检测组件，所述触摸检测组件为如权利要求1-7中任一项所述的触摸检测组件；和

控制芯片，所述控制芯片与所述激励电极和接收电极相连，所述控制芯片被配置为用于向所述激励电极施加电平信号并检测所述接收电极的电平信号，以及根据检测结果判断所述触摸检测组件被触摸的触摸位置。

9.一种便携式电子设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的触控装置。