CN107562247A - 触控屏以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了触控屏以及电子设备。该触控屏包括：保护盖板；压力感应层，所述压力感应层位于所述保护盖板下方；以及接地层，所述接地层耦接至所述压力感应层，所述接地层与所述压力感应层之间形成有可压缩间隙；其中，所述压力感应层包括基板、至少一个驱动电极以及至少一个感应电极，所述驱动电极及感应电极位于所述基板的同一侧，所述驱动电极以及所述感应电极呈梳状或锯齿状，并且相互嵌合，所述驱动电极以及所述感应电极形成感应电容。由此，可以有效得增大感应电极之间的正对面积，但又不增大压力感应层中感应电极所占据的面积；压力检测更为灵敏和精确。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，具体地涉及触控屏以及电子设备。
背景技术
触控屏因具有易操作性、直观性和灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端如平板电脑和智能手机、超级笔记本电脑等的主要人机交互手段。触控屏根据不同的触控原理可分为电阻触控屏、电容触控屏、红外触控屏和表面声波(SAW)触控屏等四种主要类型。其中电容触控屏具有多点触控的功能，反应时间快、使用寿命长和光透过率较高，用户使用体验优越，同时随着工艺的逐步成熟，良品率得到显著提高，电容屏价格日益降低，目前已成为中小尺寸信息终端触控交互采用的主要技术。目前的电容触控屏，不仅能感知屏体所在平面(X，Y轴二维空间)的触摸位置，对于垂直于屏体平面(Z轴)的触摸参数，也能够进行感知，即能够对电容触控屏的触摸压力进行感应。
然而，目前具有压力感应功能的触控屏仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种三维多点式触控屏。
本发明提出了一种触控屏，该触控屏包括：保护盖板；压力感应层，所述压力感应层位于所述保护盖板下方；以及接地层，所述接地层耦接至所述压力感应层，所述接地层与所述压力感应层之间形成有可压缩间隙；其中，所述压力感应层包括基板、至少一个驱动电极以及至少一个感应电极，所述驱动电极及感应电极位于所述基板的同一侧，所述驱动电极以及所述感应电极呈梳状或锯齿状，并且相互嵌合，所述驱动电极以及所述感应电极形成感应电容。该触控屏具有以下优点的至少之一：可以有效得增大感应电极之间的正对面积，增大压力传感的电容值，使感应电容值处于IC的合适检测范围，但又不增大压力感应层中感应电极所占据的面积；压力检测更为灵敏和精确；通过互容式结构实现压力传感，仅需设置一层具有感应电极的结构，成本低并能够更好的避免外界电磁场对电容检测的干扰。
根据本发明的实施例，在所述压力感应层中，所述一个驱动电极与一个感应电极嵌合、 所述一个驱动电极与多个感应电极嵌合、或者所述一个感应电极与多个驱动电极嵌合。由此，可以进一步提高压力检测的灵敏度和准确程度。
根据本发明的实施例，所述驱动电极包括第一主体部及多个平行连接至第一主体部的第一支部；所述感应电极包括第二主体部及多个平行连接至第二主体部的第二支部，并且，所述第一支部与所述第二支部嵌合。由此，便于进一步节约压力感应层中感应电极所占的空间，可以进一步提高压力检测的灵敏度和准确程度。
根据本发明的实施例，相邻的所述第一支部以及所述第二支部的面对面线长为100～400mm。由此，可以使感应电容的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，相邻的所述第一支部以及所述第二支部之间的距离为0.03～0.15mm。由此，可以使感应电容的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，所述第一支部的厚度为10～100nm，所述第二支部的厚度为10～100nm。由此，可以使感应电容的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，所述第二支部的厚度与第一支部的厚度相同。由此，有利于提高压力感应层的平整程度，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，所述第一主体部及所述第二主体部之间的距离为0.02-0.5mm。由此，可以使感应电容的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种电子设备，所述电子设备包括触控屏及用以支撑所述触控屏的中框，所述触控屏包括：保护盖板；压力感应层，所述压力感应层位于所述保护盖板下方；以及接地层，所述接地层耦接至所述压力感应层形成感应电容，所述接地层与所述压力感应层之间形成有可压缩间隙；其中，所述压力感应层包括基板、至少一个驱动电极以及至少一个感应电极，所述驱动电极及感应电极位于所述基板的一侧，所述驱动电极以及所述感应电极呈梳状或锯齿状，并且相互嵌合，所述接地层位于所述中框上。由此，无需额外设置接地层，有利于降低该电子设备的厚度。
根据本发明的实施例，所述触控屏进一步包括显示模组，所述显示模组包括滤光片，所述压力感应层设置于所述滤光片的上表面上。由此，可以提高压力感应层的平整程度，从而可以进一步提高检测的灵敏程度以及精确程度。
根据本发明的实施例，所述压力感应层和所述中框之间的距离为0.1～1.3mm。由此，可以使感应电容的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，所述触控屏进一步包括显示模组，所述显示模组包括背光单元， 所述背光单元具有反射片，所述压力感应层设置于所述反射片的下表面上。由此，可以提高压力感应层的平整程度，从而可以进一步提高检测的灵敏程度以及精确程度。
根据本发明的实施例，所述压力感应层和所述中框的距离为0.1～0.4mm。由此，可以使感应电容的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的触控屏的结构示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的驱动电极以及感应电极结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的压力感应层结构示意图；
图4显示了根据本发明另一个实施例的压力感应层结构示意图；
图5A以及图5B显示了根据本发明一个实施例的驱动电极以及感应电极结构示意图；
图6显示了根据本发明另一个实施例的驱动电极以及感应电极结构示意图；
图7A以及图7B显示了根据本发明一个实施例的第一支部以及第二支部的结构示意图；
图8显示了根据本发明另一个实施例的支部的结构示意图；
图9显示了根据本发明一个实施例的触控屏的结构示意图；
图10显示了根据本发明另一个实施例的触控屏的结构示意图；
图11显示了根据本发明又一个实施例的触控屏的结构示意图；以及
图12显示了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：
100：保护盖板；200：显示模组；210：液晶显示单元；220：滤光片；230：背光单元；240：反射片
300：压力感应层；330：基板；310：感应电极；320：驱动电极；10：第一支部；20：第二支部；30：第一主体部；40：第二主体部；3：第一上升段；4：第一下降段；5：第二上升段
500：接地层
400：中框
600：可压缩间隙
1000：电子设备；1100：触控屏。
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，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、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而不是要求本发明必须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。在本发明中，触控屏、电子设备、保护盖板或者压力感应层等结构的“上表面”、“上方”等术语特指在实际使用中，触控屏等设备或结构朝向用户的一侧，即用户通过触摸或压力触控对触控屏或者电子设备实施操作的一侧。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种触控屏。具体地，参考图1，该触控屏包括：保护盖板100、压力感应层300以及接地层500。压力感应层300设置在保护盖板100下表面，接地层500耦接至压力感应层300，并与压力感应层300之间形成有可压缩间隙600。其中，参考图3以及4，压力感应层300包括基板330、至少一个驱动电极320以及至少一个感应电极310，驱动电极320及感应电极310位于基板330的同一侧，驱动电极320以及感应电极310呈梳状(参考图6)或锯齿状，并且相互嵌合，驱动电极320以及感应电极310形成感应电容。该触控屏具有以下优点的至少之一：可以有效增大感应电极之间的正对面积，增大压力传感的电容值，使感应电容值处于IC的合适检测范围，但又不增大压力感应层中感应电极所占据的面积、压力检测更为灵敏和精确、通过互容式结构实现压力传感，仅需设置一层具有感应电极的结构，成本低并能够更好的避免外界电磁场对电容检测的干扰。
为了方便理解，下面首先对根据本发明实施例的触控屏工作的原理进行简要说明。根据式I所示的电容计算公式：
C＝εS/4πkd 式I
电容C与组成该电容的两个极板(即第一支部10以及第二支部20，参考图2)之间介质的介电常数ε、极板面积S以及极板之间的距离d有关(k为与真空电容率相关的常数)。当触控屏受触摸按压时，压力感应层300会随着保护盖板100等结构一起发生形变，因此，压力感应层300上的相邻的驱动电极320及感应电极310之间的间距、第一支部10以及第二支部20之间的距离也随之发生变化，而相对于压力感应层300的形变，接地层500的形变可以忽略不计。当第一支部10以及第二支部20之间距离发生变化(即式I中的d值)时，上述两电极之间形成的压力感应电容也发生变化，而上述距离的变化与施加在触控屏上的压力有关。因此，可以建立电容变化信息与触控屏的受力信息的相互关系数据库。由此，可以实现对垂直于屏体平面的触摸参数(即触摸压力)进行感知。此时，可以利用接 地层500作为参考，采用单层自容式检测实现压力的触控。
下面对根据本发明的触控屏的各个单元进行详细描述。
根据本发明的实施例，保护盖板100设置在触控屏的最上方，以便为根据本发明实施例的触控屏的其他部件提供保护。根据本发明的实施例，保护盖板100的具体材料不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况对构成保护盖板100的材料进行选择。例如，根据本发明的具体实施例，保护盖板100可以为玻璃、蓝宝石、以及透明有机膜(如聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物有机膜)构成的。上述材料来源广泛、容易获得，能够为触控屏提供具有足够强度的保护，且透光性能良好，不会影响该触控屏的显示功能。
需要说明的是，上述驱动电极320与感应电极310之间的相互嵌和的具体方式不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需求，对上述嵌和方式进行设计。例如，根据本发明的具体实施例，可以采用一个驱动电极320与一个感应电极310嵌合(参考图2)、一个驱动电极320与多个感应电极310嵌合(参考图4)、或者一个感应电极310与多个驱动电极320嵌合(参考图5B)。此外，在压力感应层300上，驱动电极320与感应电极310的数量也不受特别限制。例如，根据本发明的实施例，参考图3，可以将呈锯齿状或者梳状(图中未示出)的多个感应电极310与一个驱动电极320互相嵌和组成一个电极图案，在压力感应层300之中设置多个上述电极图案。或者，参考图5A，也可以采用多组纵向成列排列的、一一嵌和的驱动电极320与感应电极310。由此，可以进一步提高压力检测的灵敏度和准确程度。
根据本发明的实施例，参考图2，驱动电极320包括第一主体部30及多个平行连接至第一主体部30的第一支部10；感应电极310包括第二主体部40及多个平行连接至第二主体部40的第二支部20。并且，第一支部10与第二支部20相互嵌合。多个第一支部10之间以及多个第二支部20之间均平行设置并连接至相应的主体部(即第一主体部30以及第二主体部40)，有利于节约压力感应层中感应电极所占的空间，从而可以进一步提高压力检测的灵敏度和准确程度。
根据本发明的实施例，参考图2以及图6，驱动电极320以及感应电极310呈梳状或锯齿状，并且相互嵌合。可以根据IC检测范围的不同，通过选择第一支部10以及第二支部20的形状，控制驱动电极320以及感应电极310的形状，从而利用较小的占用面积，实现较大的嵌和面积。也即是说，在不增加驱动电极320以及感应电极310占用的面积的前提下，提高第一支部10以及第二支部20的正对面积，从而可以提高驱动电极320以及感应电极310之间形成的感应电容的初始电容值，从而提高压力感应灵敏程度。例如，根据本发明的具体实施例，参考图2～图5，可以采用具有三角形的第一支部10以及第二支部20，构成锯齿状的驱动电极320以及感应电极310；参考图6，也可以采用具有类似正玄曲线形 状的第一支部10以及第二支部20，驱动电极320以及感应电极310。由此，可以节省空间，尽量增大两电极之间的正对面积，从而可以提高该触控屏的压力感应灵敏程度。
根据本发明的实施例，参考图8，驱动电极320以及感应电极310呈梳状时，第一支部以及第二支部的形状为弧形。例如，根据本发明的具体实施例，上述弧形可以具有第一上升段3、第一下降段4以及第二上升段5，其中，第一支部10与第二支部10的上述上升段、下降段对应设置，也即是说，第一支部10的第一上升段3和与第一支部10相邻的第二支部20的第一上升段3相对设置，第一支部10的第一下降段4和第二支部20的第一下降段4相对设置，且第一支部10的第二上升段5和第二支部20的第二上升段5相对设置。由此，便于第一支部10以及第二支部20之间交错设置形成梳状的驱动电极320以及感应电极310，有利于利用最小的面积实现电极之间正对面积的增大，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，相邻的第一支部10以及第二支部20之间的面对面线长为100～400nm。参考图图7A，本发明中，“面对面线长”指相邻的第一支部10以及第二支部20之间，相对且用于形成压力感应电容的两个导电面的长度。对于具有规则直线形状的导电面，该线长为图中所示出部分的直线长度，如图7A中所示出的L；对于弧形的导电面，该线长为相邻的第一支部10以及第二支部20之间相对且用于形成压力感应电容的两个导电面上的弧长。由此，可以使第一支部10以及第二支部20之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，参考图2，第一主体部30及第二主体部40(驱动电极320以及感应电极310之间的距离)，即图中所示出的D1可以为0.02～0.5mm。由此，可以使第一支部以及第二支部之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，参考图7B，相邻的第一支部10以及第二支部20之间的距离(图中所示出的D2)可以为0.04～0.15nm。由此，可以使第一支部以及第二支部之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，第一支部10的厚度为10～40nm，第二支部20的厚度为10～40nm。由此，可以使第一支部10以及第二支部20之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。需要说明的是，此处电极的厚度指第一支部10以及第二支部20在垂直于压力感应层300的方向上的厚度。例如，当第一支部10以及第二支部20是由金属镀膜技术形成时，该厚度为镀膜过程中金属图案的溅射或者蒸镀厚度。为了形成较为平整的压力感应层300，第一支部10以及第二支部20的厚度可以相等。
需要说明的是，在本发明中，该压力感应层的具体位置不受特别限制。例如，根据本发明的实施例，该压力感应层300可以位于保护盖板100以及显示模组之间，可以位于显示模组内部，也可以位于显示模组的下方。本领域技术人员可以根据实际情况，对压力感应层300的具体位置进行选择。接地层500的具体位置也不受特别限制，只要能够使接地层500接地，并与压力感应层300耦接，以自容式电容实现压力感应功能即可。例如，可以采用背光单元的铁框或者触控屏中的其余接地屏蔽结构作为接地层500。此时，可以适当调整接地层500以及压力感应层300之间的距离，使接地层500以及压力感应层300之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
此外，显示模组的具体组成也不受特别限制。例如，参考图9，显示模组200可以含有液晶显示单元，本领域技术人员可以根据实际需求，选择IPS、TN、STN等方式的显示屏幕。根据本发明的另一些实施例，可以采用有机发光显示单元作为显示模组，如可以选择主动式有机发光显示器(AMOLED)或者被动式有机发光显示器(PMOLED)。
根据本发明的实施例，该触控屏还可以进一步包括触摸感应层。触摸感应层可以具有本领域常用的触控屏结构，例如可以为外挂式(包括但不限于OGS、GF、GFF、GF2等)、on-cell、in-cell等方式的触控屏结构。由此，可以实现该触控屏的触摸感应功能。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例，参考图12，该电子设备1000包括触控屏1100以及用于支撑该触控屏1100的中框(图中未示出)。其中，参考图1，该触控屏包括：保护盖板100、压力感应层300以及接地层500。压力感应层300设置在保护盖板100下表面，接地层500耦接至压力感应层300，并与压力感应层300之间形成有可压缩间隙600。其中，参考图3以及4，压力感应层300包括基板330、至少一个驱动电极320以及至少一个感应电极310，驱动电极320及感应电极310位于基板330的同一侧，驱动电极320以及感应电极310呈梳状(参考图6)或锯齿状，并且相互嵌合，驱动电极320以及感应电极310形成感应电容。参考图9，接地层500位于中框400上。由此，无需额外在该电子设备中设置接地层500，从而可以降低该电子设备的厚度。
需要说明的是，在该电子设备中，触控屏1100可以具有前面描述的触控屏所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。此外，为了实现该电子设备的使用功能，该电子设备还可以具有例如主板等结构以及部件。
根据本发明的具体实施例，参考图10，压力感应层300可以设置于显示模组200的滤光片220的上表面上。由此，可以提高该压力感应层的平整程度，从而可以进一步提高检测的灵敏程度以及精确程度。此时，压力感应层300和中框400(即图中所示出接地层500)之间的距离可以为0.1～1.3mm。由此，可以使接地层500以及压力感应层300之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
根据本发明的实施例，参考图11，压力感应层300可以设置在背光单元230之下，也可以设置在背光单元230之上或集成设置在背光单元内部(图中未示出)。具体的，背光单元230具有反射片240，压力感应层300可以设置于反射片240的下表面上。由此，可以 提高该压力感应结构的平整程度，从而可以进一步提高检测的灵敏程度以及精确程度。此时压力感应层300和接地层500的距离可以为0.1～0.4mm。由此，可以使接地层500以及压力感应层300之间的电容值处于IC的合适检测范围，使检测更为灵敏和精确。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种触控屏，其特征在于，包括：
保护盖板；
压力感应层，所述压力感应层位于所述保护盖板下方；以及
接地层，所述接地层耦接至所述压力感应层，所述接地层与所述压力感应层之间形成有可压缩间隙；
其中，所述压力感应层包括基板、至少一个驱动电极以及至少一个感应电极，所述驱动电极及感应电极位于所述基板的同一侧，所述驱动电极以及所述感应电极呈梳状或锯齿状，并且相互嵌合，所述驱动电极以及所述感应电极形成感应电容。
2.根据权利要求1所述的触控屏，其特征在于，在所述压力感应层中，所述一个驱动电极与一个感应电极嵌合、所述一个驱动电极与多个感应电极嵌合、或者所述一个感应电极与多个驱动电极嵌合。
3.根据权利要求1或2所述的触控屏，其特征在于，所述驱动电极包括第一主体部及多个平行连接至第一主体部的第一支部；
所述感应电极包括第二主体部及多个平行连接至第二主体部的第二支部，
并且，所述第一支部与所述第二支部嵌合。
4.根据权利要求3所述的触控屏，其特征在于，相邻的所述第一支部以及所述第二支部的面对面线长为100～400mm。
5.根据权利要求3所述的触控屏，其特征在于，相邻的所述第一支部以及所述第二支部之间的距离为0.03～0.15mm。
6.根据权利要求3所述的触控屏，其特征在于，所述第一支部的厚度为10～100nm，所述第二支部的厚度为10～100nm，
任选地，所述第二支部的厚度与第一支部的厚度相同。
7.根据权利要求3所述的触控屏，其特征在于，所述第一主体部及所述第二主体部之间的距离为0.02-0.5mm。
8.一种电子设备，所述电子设备包括触控屏及用以支撑所述触控屏的中框，其特征在于：所述触控屏包括：保护盖板；压力感应层，所述压力感应层位于所述保护盖板下方；以及接地层，所述接地层耦接至所述压力感应层形成感应电容，所述接地层与所述压力感应层之间形成有可压缩间隙；
其中，所述压力感应层包括基板、至少一个驱动电极以及至少一个感应电极，所述驱动电极及感应电极位于所述基板的一侧，所述驱动电极以及所述感应电极呈梳状或锯齿状，并且相互嵌合，所述接地层位于所述中框上。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述触控屏进一步包括显示模组，所述显示模组包括滤光片，所述压力感应层设置于所述滤光片的上表面上。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述压力感应层和所述中框之间的距离为0.1～1.3mm。
11.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述触控屏进一步包括显示模组，所述显示模组包括背光单元，所述背光单元具有反射片，所述压力感应层设置于所述反射片的下表面上。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述压力感应层和所述中框的距离为0.1～0.4mm。
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