互电容触控传感器及触控终端
技术领域
本发明属于触控领域,尤其涉及一种互电容触控传感器及触控终端。
背景技术
现阶段,全面屏或窄边框的手机已经成为一种流行趋势,手机制造商都在尽可能地缩窄手机边框,尤其是手机左右两侧的边框。
目前,手机主要采用互电容触摸屏,横向、纵向均需排布电极,图1-2示意性的示出了触摸屏内各通道的分布和走线情况。如图1所示,每行由横向排布的电极所构成的横向通道TX分别与每列由纵向排布的电极所构成的纵向通道RX两两交叉,形成电容耦合。每行横向通道TX和每列纵向通道RX分别设置一条信号线,如图2所示,所有纵向通道RX的信号线从屏幕10的短边引出,布设于屏幕10上方短边的前端区域11内,所有横向通道TX的信号线从屏幕10的长边引出,布设于屏幕10两侧长边的边框区域12内,并沿着长边走线到达所述前端区域11。以一个5.99寸18:9显示屏为例,通常需要约28条横向通道和约14条纵向通道,即有28条信号线需要从屏幕的长边引出,有14条信号线需要从屏幕的短边引出。
其中,从长边引出的信号线,走线时需要占用两侧的边框空间,并且被占用的边框空间必须设置成不透明的,致使边框不能用作显示区域。也就是说,从长边引出信号线的数量越多,走线时占用的边框空间就越大,致使两侧的边框不能进一步缩窄,无法满足全面屏或窄边框手机的发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中因信号线数量过多占用边框空间而导致手机边框无法缩窄的缺陷,提供一种互电容触控传感器及触控终端。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
一种互电容触控传感器,包括:沿横向延伸且平行设置的N条第一通道和沿纵向延伸且平行设置的M列第二通道,N和M均为正整数;
每条所述第一通道包括T条分支通道,T为大于或等于2的整数,M为T的整数倍;所述T条分支通道平行设置且共用一条信号线,所述T条分支通道中的每条分支通道分别与所述M列第二通道中的X列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合,其中,X=M/T。
可选的,对所述N条第一通道按纵向顺序编号为1至N,对所述M列第二通道按横向顺序编号为1至M,M=kT,k为正整数;
第2a-1条第一通道的第i条分支通道与第b×T+i列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合;
第2a条第一通道的第i条分支通道与第(b+1)×T-i+1列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合;
i为1到T之间的正整数,b为0到k-1之间的正整数;若N为偶数,则a为1到N/2之间的正整数,若N为奇数,则a为1到N/2+1之间的正整数。
可选的,T=2,所述T分支通道分别为第一分支通道和第二分支通道;
第2a-1条第一通道的第一分支通道与第2b+1列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合,第2a-1条第一通道的第二分支通道与第2b+2列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合;
第2a条第一通道的第一分支通道与第2b+2列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合,第2a条第一通道的第二分支通道与第2b+1列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合。
可选的,所述N条第一通道和所述M列第二通道布置于矩形的区域内,所述T条分支通道所共用的信号线均从所述区域的长边引出,每列第二通道分别具有一条信号线,并均从所述区域的短边引出。
可选的,所述T条分支通道所共用的信号线分别从所述区域的两侧的长边引出,和/或,所述M列第二通道的信号线从所述区域的同侧的短边引出。
可选的,每列所述第二通道包括N个第二传感部,所述N个第二传感部相互连通;
每条所述分支通道包括X个第一传感部,所述X个第一传感部相互连通,每个第一传感部还分别与所述X列第二通道中的一个第二传感部一一对应,相对应的第一传感部和第二传感部形成电极间的电容耦合。
可选的,所述M列第二通道中,相邻的T列第二通道相互嵌套且互不连通;
每条分支通道中,相邻的两个第一传感部之间的间距等于对应的第二传感部所在的第二通道之间的横向距离;
每列第二通道中,相邻的两个第二传感部之间的间距等于对应的第一传感部所在的分支通道之间的纵向距离。
可选的,每个所述第二传感部内形成有挖空区域,对应的第一传感部位于所述挖空区域内。
可选的,所述第一通道中,每条所述分支通道的第j个第一传感部桥连,j为1到X之间的正整数。
可选的,所述N条第一通道位于第一传感层,所述M列第二通道位于第二传感层,所述第一传感层叠加于所述第二传感层之上,或所述第二传感层叠加于所述第一传感层之上。
可选的,所述第一通道用作驱动通道,所述第二通道用作感应通道;或,所述第一通道用作感应通道,所述第二通道用作驱动通道。
一种触控设备,所述触控设备包括上述各可选条件任意组合的互电容触控传感器。
可选的,所述触控设备还包括:显示模组;
所述显示模组设置于所述互电容触控传感器之下,且所述互电容触控传感器的触控感应区域大于所述显示模组的显示区域。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:本发明的互电容触控传感器及触控终端中,通过将第一通道划分分支通道并且各分支通道共用一条信号线,缩减了横向引出的信号线数量,减小了走线时占用的空间,使得边框可以缩窄。
附图说明
图1为现有技术中触摸屏内各通道的分布示意图。
图2为现有技术中触摸屏内各通道的走线示意图。
图3为本发明实施例2的互电容触控传感器的一种结构示意图。
图4为本发明实施例2的互电容触控传感器的另一种结构示意图。
图5为本发明实施例2的互电容触控传感器的一条第一通道的示意图。
图6为本发明实施例2的互电容触控传感器的6条第一通道排列后的示意图。
图7为本发明实施例2的互电容触控传感器的两条第二通道的示意图。
图8为本发明实施例2的互电容触控传感器的12条第二通道排列后的示意图。
图9为本发明实施例2的互电容触控传感器的第一通道与第二通道交叉的示意图。
图10为本发明实施例2的互电容触控传感器计算第一通道与第二通道尺寸时的标注示意图。
图11为本发明实施例2的互电容触控传感器的第一通道桥连时的示意图。
图12为本发明实施例2的互电容触控传感器的第一通道桥连时与第二通道交叉的示意图。
图13为本发明实施例2的互电容触控传感器的一种层叠结构示意图。
图14为本发明实施例2的互电容触控传感器的另一种层叠结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一种互电容触控传感器,包括:沿横向延伸且平行设置的N条第一通道和沿纵向延伸且平行设置的M列第二通道,N和M均为正整数;每条所述第一通道包括T条分支通道,T为大于或等于2的整数,M为T的整数倍;所述T条分支通道平行设置且共用一条信号线,所述T条分支通道中的每条分支通道分别与所述M列第二通道中的X列第二通道交叉,以形成电极间的电容耦合,其中,X=M/T。
本实施例中,一条分支通道对应X列第二通道,T条分支通道对应全部第二通道,其中,N、M、T的取值可以根据互电容触控传感器的触控区域大小、触控精度等需求确定,原则上讲,在M的取值不变的情况下,T的取值越大,第一通道的信号线的总数就越少,那么第一通道的信号线走线时占用的边框空间就越小,达到缩窄边框的效果。
实施例2
本实施例的互电容触控传感器是在实施例1的互电容触控传感器上的进一步改进。图3-4示出了本实施例的互电容触控传感器的结构。所述互电容触控传感器的中间区域为触控感应区域20,所述N条第一通道P和所述M列第二通道Q布设于所述触控感应区域20内,即当用户触摸所述触控感应区域20时位于被触摸位置的第一通道P和第二通道Q形成电容耦合,产生触控信号。当然触控感应区域20的位置不局限于所述互电容触控传感器的中间,还可以位于其他位置,具体依据实际需求而定。区域30为显示模组的显示区域,触控感应区域20大于显示区域30,通常可以设置为触控感应区域20比显示区域30单边外扩0mm~0.5mm。
所述第一通道P包括的T条分支通道,分别表示为T1、T2、……、TT。图3、4中示出的触控感应区域20可以为矩形的区域,所述T条分支通道T1、T2、……、TT所共用的信号线均从所述区域的长边引出,每列第二通道Q的信号线均从所述区域的短边引出。
所述T条分支通道T1、T2、……、TT所共用的信号线从长边引出时,可以从所述区域的两侧的长边引出,具体可以如图3所示,前一部分第一通道P的信号线从左侧的长边引出,后一部分第一通道P的信号线从右侧的长边引出;也可以如图4所示,所有第一通道P的信号线交替地从左右两侧的长边引出。当然,出于其他考虑,所有第一通道P的信号线也可以从同侧的长边引出。
所述M列第二通道Q的信号线从短边引出时,可以如图3-4所示的从所述区域的同侧的短边引出。当然,出于其他考虑,所述M列第二通道Q的信号线也可以从两侧的短边引出。
当然,所述触控感应区域20的形状也可以为矩形以外的其它形状,如正方形、圆形、椭圆形或其它不规则形状等,各信号线的引出位置依实际需求而定,本发明对此不作限定。
本实施例中,第一通道P的分支通道与第二通道Q交叉时,可以遵循以下规律:
对所述N条第一通道P按纵向顺序编号为1至N,分别表示为P1至PN,对所述M列第二通道Q按横向顺序编号为1至M,分别表示为Q1至QM,M=kT,k为正整数。其中,所述纵向顺序编号可以是如图3-4所示的由上而下编号,当然也可以是由下而上编号;所述横向顺序编号可以是如图3-4所示的由左到右编号,当然也可以是由右到左编号。
第2a-1条第一通道P的第i条分支通道与第b×T+i列第二通道Q交叉,以形成电极间的电容耦合;
第2a条第一通道P的第i条分支通道与第(b+1)×T-i+1列第二通道Q交叉,以形成电极间的电容耦合;
i为1到T之间的正整数,b为0到k-1之间的正整数;若N为偶数,则a为1到N/2之间的正整数,若N为奇数,则a为1到N/2+1之间的正整数。
以N=9、M=27且T=3、k=9为例进一步说明,对第一通道P的分支通道与第二通道Q的交叉进行说明:
a取1时,i取1、2、3,b取0、1、2……8,则:
P1的第1条分支通道与Q1、Q4、Q7、……Q25交叉,P1的第2条分支通道与Q2、Q5、Q8、……Q26交叉,P1的第3条分支通道与Q3、Q6、Q9、……Q27交叉;
P2的第1条分支通道与Q3、Q6、Q9、……Q27交叉,P2的第2条分支通道与Q2、Q5、Q8、……Q26交叉,P2的第3分支通道与Q1、Q4、Q7、……Q25交叉;
a取2时,i取1、2、3,b取0、1、2……8,则:
P3的第1条分支通道与Q1、Q4、Q7、……Q25交叉,P3的第2条分支通道与Q2、Q5、Q8、……Q26交叉,P3的第3条分支通道与Q3、Q6、Q9、……Q27交叉;
P4的第1条分支通道与Q3、Q6、Q9、……Q27交叉,P4的第2条分支通道与Q2、Q5、Q8、……Q26交叉,P4的第3分支通道与Q1、Q4、Q7、……Q25交叉;
a取3,a取4,a取5,以此类推(注意:a取5时,因为总共只有9条第一通道,所以只存在P9,不存在P10)。
其中,为了达到减少第一通道信号线的数量且使得交叉不必太过复杂的效果,T优选为2,如图3-4所示,每条第一通道P包括两条分支通道,分别为第一分支通道T1和第二分支通道T2。
第2a-1条第一通道P的第一分支通道T1与第2b+1列第二通道Q交叉,以形成电极间的电容耦合,第2a-1条第一通道P的第二分支通道T2与第2b+2列第二通道Q交叉,以形成电极间的电容耦合;
第2a条第一通道P的第一分支通道T1与第2b+2列第二通道Q交叉,以形成电极间的电容耦合,第2a条第一通道P的第二分支通道T2与第2b+1列第二通道Q交叉,以形成电极间的电容耦合。
为了在第一通道与第二通道交叉时,产生电容耦合,所述第一通道P和所述第二通道Q可以采用以下图案:
每条所述分支通道包括X个第一传感部,所述X个第一传感部相互连通。每列所述第二通道Q包括N个第二传感部,所述N个第二传感部相互连通。每个第一传感部还分别与所述X列第二通道中的一个第二传感部一一对应,相对应的第一传感部和第二传感部形成电极间的电容耦合。所述第一传感部和所述第二传感部均为金属片,采用ITO(一种N型氧化物半导体-氧化铟锡)制作,具有导电性。
为了减小电容,每个所述第二传感部内形成有挖空区域,对应的第一传感部位于所述挖空区域内。本发明对所述挖空区域的形状不做限定,可以为如图中所示的矩形或其它形状,只需挖空区域的面积大于所述第一传感部的面积即可。
另外,所述M列第二通道中,相邻的T列第二通道可以相互嵌套且互不连通。
每条分支通道中,相邻的两个第一传感部之间的间距等于对应的第二传感部所在的第二通道之间的横向距离。
每列第二通道中,相邻的两个第二传感部之间的间距等于对应的第一传感部所在的分支通道之间的纵向距离。
为了进一步提高互电容触控传感器的线性度、精准度和灵敏度,降低第一通道的阻抗,所述第一通道中,每条所述分支通道的第j个第一传感部桥连,j为1到X之间的正整数。桥连的图客优选为呈90度的竖直线,线宽为0.2mm~0.5mm。
下面以N=6、M=12且T=2、k=6为例,对第一通道P的分支通道与第二通道Q的图案及交叉进行说明:
图5示出了一条第一通道的图案,图6示出了按照图3的引线方式6条第一通道排列后的图案。第一通道的第一分支通道T1包括6个依次连接的第一传感部40,第二分支通道T2包括6个依次连接第一传感部40,第一分支通道T1和第二分支通道T2连接,并在连接处形成有ITO和信号线走线搭接区50,以便第一传感部与信号线形成电导通。
图7示出了两条相互嵌套且互不连通的第二通道,图8示出了12条第二通道排列后的图案。第二通道包括6个依次连接的第二传感部60,Q1和Q2相互嵌套且互不连通,Q3和Q4相互嵌套且互不连通,以此类推。每条第二通道的上端都形成有ITO和信号线走线搭接区50,以便第二传感部与信号线形成电导通。
在第一通道的分支通道与第二通道交叉时,如图9所示,P1、P3、P5的第一分支通道T1与Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11交叉,以形成电极间的电容耦合,P1、P3、P5的第二分支通道T2与Q2、Q4、Q6、Q8、Q10、Q12交叉,以形成电极间的电容耦合;P2、P4、P6的第一分支通道T1与Q2、Q4、Q6、Q8、Q10、Q12交叉,以形成电极间的电容耦合,P2、P4、P6条的第二分支通道T2与Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11交叉,以形成电极间的电容耦合。
在P1中,第一分支通道T1的第1、2个第一传感部之间的间距d1等于Q1的第1个第二传感部与Q3的第1个第二传感部之间的横向距离,第2、3个第一传感部之间的间距等于Q3的第1个第二传感部和Q5的第1个第二传感部之间的横向距离,以此类推;第二分支通道T2的第1、2个第一传感部之间的间距d2等于Q2的第1个第二传感部与Q4的第1个第二传感部之间的横向距离,第2、3个第一传感部之间的间距等于Q4的第1个第二传感部和Q6的第1个第二传感部之间的横向距离,以此类推。
在P2中,第一分支通道T1的第1、2个第一传感部之间的间距等于Q2的第2个第二传感部与Q4的第2个第二传感部之间的横向距离,第2、3个第一传感部之间的间距等于Q4的第2个第二传感部和Q6的第2个第二传感部之间的横向距离,以此类推;第二分支通道T2的第1、2个第一传感部之间的间距等于Q1的第2个第二传感部与Q3的第2个第二传感部之间的横向距离,第2、3个第一传感部之间的间距等于Q3的第2个第二传感部和Q5的第2个第二传感部之间的横向距离,以此类推。
……
在P6中,第一分支通道T1的第1、2个第一传感部之间的间距等于Q2的第6个第二传感部与Q4的第6个第二传感部之间的横向距离,第2、3个第一传感部之间的间距等于Q4的第6个第二传感部和Q6的第6个第二传感部之间的横向距离,以此类推;第二分支通道T2的第1、2个第一传感部之间的间距等于Q1的第6个第二传感部与Q3的第6个第二传感部之间的横向距离,第2、3个第一传感部之间的间距等于Q3的第6个第二传感部和Q5的第6个第二传感部之间的横向距离,以此类推。
在Q1中,第1、2个第二传感部之间的间距d3等于P1的第一分支通道T1的第1个第一传感部与P2的第二分支通道T2的第1个第一传感部之间的纵向距离,第2、3个第二传感部之间的间距等于P2的第二分支通道T2的第1个第一传感部与P3的第一分支通道T1的第1个第一传感部之间的纵向距离,以此类推。
在Q2中,第1、2个第二传感部之间的间距d4等于P1的第二分支通道T2的第1个第一传感部与P2的第一分支通道T1的第1个第一传感部之间的纵向距离,第2、3个第二传感部之间的间距等于P2的第一分支通道T1的第1个第一传感部与P3的第二分支通道T2的第1个第一传感部之间的纵向距离,以此类推。
……
在Q12中,第1、2个第二传感部之间的间距等于P1的第二分支通道T2的第6个第一传感部与P2的第一分支通道T1的第6个第一传感部之间的纵向距离,第2、3个第二传感部之间的间距等于P2的第一分支通道T1的第6个第一传感部与P3的第二分支通道T2的第6个第一传感部之间的纵向距离,以此类推。
如图10所示,所述第一通道和第二通道各部分尺寸的具体计算公式为:
令触控感应区域的长边和短边分别为L和W;B和P为特定的间隙,取决于设备制程能力,两者相等,数值如0.05mm~0.3mm;C为第偶数个第二通道内部ITO的宽度,不得小于0.3mm,可为0.3mm~1mm:
第奇数列第二通道的ITO宽度A=D-C-B
令U和J为第一传感部的边缘和挖空区域的间隙,为了保证装配偏差,防止重叠,一般设为0.2mm~0.3mm:
第一传感部的宽度R=G-2U
令V为分支通道的第一传感部之间连接宽度,设大于0.3mm,小于1mm:
第一传感部的高度Q=M-2J
所述第一通道中,每条所述分支通道的第j个第一传感部桥连时的图案如图11所示,其中,第一分支通道T1的第1个第一传感部与第二分支通道T2的第1个第一传感部通过导电部70桥连,第一分支通道T1的第2个第一传感部与第二分支通道T2的第2个第一传感部通过导电部70桥连,以此类推。此时,第一通道的分支通道与第二通道交叉后的图案如图12所示。
在上述示例中,传感器的短边引出12条信号线,而长边只需引出6条信号线,占用两侧边框的空间很小,那么边框即可缩窄。
本实施例中,所述第一通道和所述第二通道分布于不同的层:所述N条第一通道位于第一传感层,所述M列第二通道位于第二传感层,所述第一传感层与所述第二传感层平行。如图13所示,所述第一传感层81可以叠加于所述第二传感层82之上,所述第一传感器与所述第二传感层之间由上至下还间隔有一层绝缘透明的基材83和一层光学胶84,所述第二传感层82之下设置再设置一层绝缘透明的基材83;或,如图14所示,所述第二传感层82也可以叠加于所述第一传感层81之上,所述第二传感层82与所述第一传感层81之间由上至下还间隔有一层绝缘透明的基材83和一层光学胶84,所述第一传感层81之下设置再设置一层绝缘透明的基材83。
本实施例中,在定义第一通道和第二通道的属性时,可以将所述第一通道用作驱动通道,所述第二通道用作感应通道;或,将所述第一通道用作感应通道,所述第二通道用作驱动通道。
下面以第一通道为驱动通道、第二通道为感应通道,结合图9说明本实施例的互电容触控传感器的触控原理:
当用户触摸某一位置时,处于该位置的第一通道的第一传感部和第二通道的第二传感部形成耦合电容,如该位置为P2的第一分支通道T1的第2个第一传感部和Q4的第2个第二传感部所在的位置,那么P2的第一分支通道T1的第2个第一传感部和Q4的第2个第二传感部形成耦合电容,从而可以确定出触摸的具体位置。
实施例3
本实施例提供了一种触控设备,包括实施例1或实施例2中任意一种互电容触控传感器。所述触控设备可以为手机、平板电脑等对于边框有所缩窄需求的设备。
在此基础上,所述触控设备还可以进一步包括:显示模组。
所述显示模组设置于所述互电容触控传感器之下,且所述互电容触控传感器的触控感应区域大于所述显示模组的显示区域。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。