CN201570006U - 一种电容式感应设备和具有触摸功能的电子装置 - Google Patents

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本实用新型适用于人机交互，提供了一种电容式感应设备和具有触摸功能的电子装置，所述电容式感应设备包括：基板，分别设于所述基板的上、下表面的感应层和驱动层；所述感应层和驱动层与电容检测装置电连接；所述感应层由若干相互平行的感应电极线构成，所述驱动层由若干主干部分相互平行、分支部分相互交错排列的驱动电极线构成。相邻驱动电极线产生的电场强度在其交错区域变小并形成交叠，从而确保触摸物体移动导致电容变化的线性度。本实用新型可以用单颗电容检测芯片实现不同尺寸的电容式触摸屏或触摸板的设计，能有效降低大尺寸电容式触摸屏或触摸板的总成本，并达到较高的分辨率和线性度。

Description

一种电容式感应设备和具有触摸功能的电子装置
技术领域
本实用新型属于触摸检测技术领域，尤其涉及一种电容式触摸检测设备及具有触摸功能的电子装置。
背景技术
近年来，触摸检测技术越来越成熟，采用这项技术的产品以其更长寿命、更美观的结构和更舒适的操作方式得到了市场的认同，此项技术代表着现代产品在人机交互方面的发展方向，应用越来越广泛。触摸检测设备根据其工作原理不同，可分为电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面声波触摸屏等，其中电容式触摸屏的工作原理是：人体组织中含有大量电解液(如血液、淋巴液等)，人手碰触触摸屏时改变触摸屏内电容原有电场的分布，从而改变了等效的分布电容参数，电容检测装置据此计算出碰触点的位置。
电容式触摸屏或触摸板又具有自耦合式和互耦合式两种形式，互耦合式触摸屏或触摸板由于其可以实现灵活的多指操作，受到了广大消费者的欢迎，尤其是Iphone的推出，使多指操作的输入方式被大多数消费者所接受。目前互耦合式触摸屏或触摸板的尺寸一般都在4.3英寸以下，如果要做大尺寸(7英寸以上)触摸屏或触摸板，则需用多个电容检测芯片、更多的驱动电极线和感应电极线，其制造成本随检测芯片数的增加而成倍的增加。如果不增加电容检测芯片，将现有小屏幕触摸屏电极线图案等比例放大，则存在以下问题：初始互耦合电容过大，导致电容检测灵敏度及分辨率低；触摸物体在两个驱动电极线或感应电极线之间移动，电容检测芯片无法识别或者识别到触摸物体移动的线性度差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有较高分辨率及灵敏度的电容式感应设备和具有触摸功能的电子装置，旨在降低对驱动电极线和感应电极线数量的要求，从而解决大尺寸电容式感应设备成本高的问题。
本实用新型是这样实现的，一种电容式感应设备，包括：基板，分别设于所述基板的上、下表面的感应层和驱动层；所述感应层和驱动层与电容检测装置电连接；所述感应层由若干相互平行的感应电极线构成，所述驱动层由若干主干部分相互平行、分支部分相互交错排列的驱动电极线构成。
本实用新型中不同驱动电极线分支间的间隙设有接地的屏蔽电极。
所述感应电极线为梳状，横向感应电极线与纵向感应电极线垂直相交；或者由若干菱形电极线串接而成。
所述感应电极线周围设有悬浮电极，所述悬浮电极与感应电极线有间距。
本实用新型中与感应电极线正对的驱动电极线的宽度为1～7mm。
制作电容式触摸屏时所述感应电极线和驱动电极线为氧化铟锡透明导电膜层。
制作电容式触摸板时所述感应电极线和驱动电极线为铜箔、银箔、铝箔或镍箔。
本实用新型的另一目的是这样实现的，一种具有触摸功能的电子装置采用了前述的电容式感应设备。
所述电子装置是移动通信终端、自动柜员机或个人计算机。
本实用新型各驱动电极线分支扩大了单根驱动电极线电场的覆盖面积，相邻驱动电极线产生的电场强度在其交错区域变小并形成交叠，确保触摸物体移动导致电容变化的线性度，制作大尺寸电容式感应设备时不增加电容检测芯片而具有较高的分辨率及灵敏度。所述屏蔽电极主要屏蔽由显示屏产生的电磁干扰，同时衰减初始互耦合电容，有利于提高电容检测装置分辨率。梳状或菱形感应电极线及其周围增设的悬浮电极，可以均衡透明触摸板的视觉效果，此外有利于消除感应盲区。为降低驱动电极线与感应电极线之间的互耦合电容量，保证与之相连接的电容检测装置的检测效果，而减小与感应电极线正对的驱动电极线的宽度，其变窄后的线宽为1～7mm。本电容式感应设备根据需要，可制成电容式触摸屏或电容式触摸板，电容式触摸屏可用于LCD显示屏、手机显示屏等；客户根据需要选用电容式触摸板，可节约大量成本。总之，本实用新型提供了一种新的电容式感应设备，其可以用单颗电容检测芯片实现较大尺寸的电容式触摸屏或触摸板的设计，能有效降低大尺寸电容式触摸屏或触摸板的总成本，并达到较高的分辨率和线性度。一切具有触摸功能的电子装置均可采用本电容式感应设备，比如移动通信终端、自动柜员机或个人计算机。
附图说明
图1是本实用新型电容式触摸屏结构示意图(相邻层实际结合为一体，为清楚示意，本图相邻层分离)；
图2是本实用新型电容式触摸板结构示意图(相邻层实际结合为一体，为清楚示意，本图相邻层分离)；
图3是本实用新型第一实施例电极线路总图；
图4是本实用新型第一实施例感应电极线路图；
图5是本实用新型第一实施例驱动电极线路图；
图6是填充于图4相邻感应电极线间的悬浮电极图；
图7是本实用新型第二实施例电极线路总图；
图8是本实用新型第二实施例感应电极线路图；
图9是本实用新型第二实施例驱动电极线分支部分线路图(主干部分未示出)；
图10是填充于图8相邻感应电极线间的悬浮电极图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本电容式感应设备根据需要，可制成电容式触摸屏或电容式触摸板。图1所示的电容式触摸屏可用于LCD显示屏、手机显示屏等，该触摸屏为层状结构，各层均由透明材料制成。所述触摸屏中间层为基板3，所述基板3由绝缘玻璃或亚克力等材料制作，其厚度为0.2～3mm。所述基板3上、下表面设感应层2和驱动层4，所述感应层2和驱动层4为导电膜层，该膜层厚度为5～500nm。本实用新型导电膜优选氧化铟锡(ITO：Indium-Tin Oxide)透明导电膜，所述导电膜溅镀于所述基板3上下表面。所述感应层2布设有感应电极线，所述驱动层4布设有驱动电极线，所述感应电极线和驱动电极线为薄层状，具有一定的宽度。设有感应层2和驱动层4的基板3表面设触摸界面，所述触摸界面为触摸屏透镜1，所述透镜1一般为透明的玻璃、钢化玻璃或亚克力等，该透镜1厚度为0.2～3mm，此透镜1主要起保护导电膜层的作用，如防尘、防损伤；所述基板3、感应层2、驱动层4和透镜1一起构成透明触摸板，所述触摸板安装在显示屏5上一起构成触摸屏。
图2所示的电容式触摸板与电容式触摸屏的区别在于，其各层可为不透明，如基板3可采用PCB或ABS基板，其厚度为0.05～2mm。所述基板3上、下表面设感应层2和驱动层4。所述感应层2布设有感应电极线，所述驱动层4布设有驱动电极线，所述感应电极线和驱动电极线为铜箔、银箔、铝箔、镍箔或其它导电材料薄层，所述感应电极线和驱动电极线为薄层状，具有一定的宽度。本实用新型中感应电极线和驱动电极线通过蚀刻或激光刻出。设有感应层2和驱动层4的基板3表面设触摸界面，所述触摸界面为盖板6，所述盖板6为透明的玻璃、钢化玻璃、亚克力或不透明的塑料、薄膜、ABS料等，其厚度为0.02～3mm，此盖板6主要起保护感应层2和驱动层4的作用，如防尘、防损伤；所述基板3、感应层2、驱动层4和盖板6一起构成触摸板。客户根据需要选用电容式触摸板，可节约大量成本。
如图3所示，本实用新型第一实施例的感应层2具有若干相互平行的感应电极线，驱动层4由若干主干部分相互平行、分支部分相互交错排列的驱动电极线构成；所述感应电极线一般纵向排列，驱动电极线一般横向排列。图4示出其中三条感应电极线，它们分别是感应电极线21、感应电极线22和感应电极线23。制作大尺寸触摸屏时，各感应电极线间距较大，相邻感应电极线间会产生感应盲区，为消除感应盲区，每根纵向感应电极线上增加若干相互平行的横向感应电极线24形成梳状感应电极线。图5示出其中两根驱动电极线的主干及其分支，它们分别是驱动电极线主干41和驱动电极线主干42，驱动电极线主干41和驱动电极线主干42各具有若干分支，驱动电极线主干41的分支43与驱动电极线主干42的分支44平行且交错排列，其交错排列分支的数量不固定；只要是相邻的驱动电极线，其分支就平行交错排列，本实用新型利用各驱动电极线分支来扩大单根驱动电极线电场的覆盖面积，相邻驱动电极线产生的电场强度在其交错区域变小并形成交叠，从而确保触摸物体移动导致电容变化的线性度；各感应电极线和驱动电极线分别与电容检测装置7连接，由电容检测装置提供初始互耦合电容量，所述电容检测装置7再接入其它电子设备10形成具有触摸功能的电子产品。图6示出了与感应电极线处于同一层且填充于相邻感应电极线间隙的悬浮电极8，所述悬浮电极可由若干小悬浮电极81组成，其与感应电极线有一定的间隙，它们之间没有电气连接，这样可以均衡透明触摸板的视觉效果，此外还可确保分布在操作界面的感应电场没有盲区。
如图7所示，本实用新型第二实施例的感应层2具有若干相互平行的感应电极线，驱动层4由若干主干部分相互平行、分支部分相互交错排列的驱动电极线构成；所述感应电极线一般纵向排列，驱动电极线一般横向排列。图8示出其中三条感应电极线，它们分别是感应电极线25、感应电极线26和感应电极线27。制作大尺寸触摸屏时，各感应电极线间距较大，相邻感应电极线间会产生感应盲区，为消除感应盲区，每根纵向感应电极线变形为由若干菱形电极线28串接而成的感应电极线。图9示出其中三根驱动电极线的分支，它们分别是驱动电极线分支45、驱动电极线分支46和驱动电极线分支47，各驱动电极线分支间有间隔，驱动电极线分支45与驱动电极线分支46平行且交错排列，驱动电极线分支46与驱动电极线分支47平行且交错排列，其交错排列分支的数量不固定；只要是相邻的驱动电极线，其分支就平行交错排列，本实用新型利用各驱动电极线分支来扩大单根驱动电极线电场的覆盖面积，相邻驱动电极线产生的电场强度在其交错区域变小并形成交叠，从而确保触摸物体移动导致电容变化的线性度；各感应电极线和驱动电极线分别与电容检测装置连接，由电容检测装置提供初始互耦合电容。此外，不同驱动电极线分支间的间隙设有接地的屏蔽电极51，屏蔽主要由显示屏产生的电磁干扰，同时衰减初始互耦合电容，有利于提高电容检测装置分辨率。图10示出了与感应电极线处于同一层且填充于相邻感应电极线间隙的悬浮电极8，所述悬浮电极可由若干形状各异的小悬浮电极82、83、84组成，其与感应电极线有一定的间隙，它们之间没有电气连接，这样可以均衡透明触摸板的视觉效果，此外还可确保分布在操作界面的感应电场没有盲区。
本电容式感应设备尺寸较大时会造成感应电极线与驱动电极线正对面积过大，减小与感应电极线正对的驱动电极线的宽度，以降低驱动电极线与感应电极线之间的互耦合电容量，保证与之相连接的电容检测装置的检测效果，本实用新型中与感应电极线正对的驱动电极线的宽度为1～7mm。手指碰触本电容式感应设备的触摸界面，改变感应电极线与驱动电极线位于碰触点的电场，电容检测装置根据改变的电场计算出碰触点的准确位置。
本实用新型提供了一种新的电容式感应设备，其可以用单颗电容检测芯片实现较大尺寸的电容式触摸屏或触摸板的设计，能有效降低大尺寸电容式触摸屏或触摸板的总成本，并达到较高的分辨率和线性度。一切具有触摸功能的电子装置均可采用本电容式感应设备，比如移动通信终端、自动柜员机或个人计算机。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容式感应设备，包括：基板，分别设于所述基板的上、下表面的感应层和驱动层；所述感应层和驱动层与电容检测装置电连接；所述感应层由若干相互平行的感应电极线构成，其特征在于，所述驱动层由若干主干部分相互平行、分支部分相互交错排列的驱动电极线构成。
2.如权利要求1所述的电容式感应设备，其特征在于，不同驱动电极线分支间的间隙设有接地的屏蔽电极。
3.如权利要求1所述的电容式感应设备，其特征在于，所述感应电极线为梳状，横向感应电极线与纵向感应电极线垂直相交。
4.如权利要求1所述的电容式感应设备，其特征在于，所述感应电极线由若干菱形电极线串接而成。
5.如权利要求1、3或4所述的电容式感应设备，其特征在于，所述感应电极线周围设有悬浮电极，所述悬浮电极与感应电极线有间距。
6.如权利要求1所述的电容式感应设备，其特征在于，与感应电极线正对的驱动电极线的宽度为1～7mm。
7.如权利要求1所述的电容式感应设备，其特征在于，所述感应电极线和驱动电极线为氧化铟锡透明导电膜层。
8.如权利要求1所述的电容式感应设备，其特征在于，所述感应电极线和驱动电极线为铜箔、银箔、铝箔或镍箔。
9.一种具有触摸功能的电子装置，其特征在于，所述电子装置采用了权利要求1所述的电容式感应设备。
10.如权利要求9所述的具有触摸功能的电子装置，其特征在于，所述电子装置是移动通信终端、自动柜员机或个人计算机。
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