CN201765580U - 一种单片式电容触摸感应装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种单片式电容触摸感应装置，通过将第一感测电极和第二感测电极均设置在透明基板的内侧面上，透明基板既作为感测电极的支撑部分，又作为与操作者相隔离的覆盖板，仅需一片透明基板，使整个电容触摸感应装置的厚度大大减小，满足了超薄的要求；同时也无需采用复杂的工艺对两片透明板进行贴合，制造工艺简单；无论材料上还是工艺上，都降低了制造成本。另外，采用图形化为多个电极块的导电膜作为感测电极，第一感测电极和第二感测电极可以通过镀膜的方式设置在透明基板或绝缘层上，使得制造工艺简化，同时镀膜工艺的精确性和稳定性使得产品的性能更加稳定。

Description

一种单片式电容触摸感应装置
技术领域
本实用新型涉及一种电容触摸感应装置，尤其涉及一种单片式电容触摸感应装置。
背景技术
近年来，随着信息技术、无线行动通讯和信息家电的快速发展与应用，人们对电子产品的依赖性与日俱增。为了达到更便利，体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多信息产品已由传统的键盘或鼠标作为输入装置，转变为使用设置在显示屏幕前的触摸感应装置作为输入装置。现有的触摸感应装置大致可分为电容式、电阻式、感光式等类型。电容触摸感应装置已经广泛应用到各类电子产品中，例如手机、mp4、POS终端等。电容触摸感应装置的特点是透过率高且触摸施压不必用力，可以抵御恶劣的外界环境，例如：水，温度变化，潮湿，故使用寿命长，工作时还可以实现多个触摸点的同时探测，操作使用更为人性化。
现有的电容触摸感应装置一般包括透明基板、感应电极层和覆盖板；感应电极层设置在透明板上，感应电极层包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列；各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接；覆盖板设于感应电极层的外侧。第一感测电极和第二感测电极在透明基板上的设置方式可以有如下两种方式：一、分别设置在透明基板的两面；二、都设置在透明基板的外侧面上，并在第一感测电极与第二感测电极的交错处通过一定的绝缘层隔开，以防止其在交错点相互短路。
第一感测电极与第二感测电极无论采用上述哪种设置方式，其图形一般都按照以下方式进行设计：第一感测电极、第二感测电极分别都由多个电极块连接而成，并且第一感测电极的电极块与第二感测电极的电极块相互包围，形成类似于国际象棋棋盘的图形，使得每个第一感测电极的电极块都被四个第二感测电极的电极块包围起来，同样，每个第二感测电极的电极块都被四个第一感测电极的电极块包围起来。这种方式保证每个第一感测电极的电极块在四个方向上都可以与第二感测电极形成互电容，每个第二感测电极的电极块在四个方向上也都可以与第一感测电极形成互电容。上述电极块一般都设计为毫米以上尺度，优选其形状为菱形。电极块连接处的宽度较窄，因而将第一感测电极与第二感测电极的交错点设置在电极块的连接处，可以减少由第一感测电极与第二感测电极相互交叠产生的寄生电容。一般，为了提高触摸的灵敏度，还需要在第一感测电极与第二感测电极之间保留一定宽度的水平间隔，优选其宽度大于30μm。
覆盖板使感应电极层与手指等触摸体隔离，因而起到容性隔离作用，作为电容介质；当使用者以手指接触触摸屏时，接触发生点处的第一感测电极与第二感测电极之间的互电容发生变化，通过电路测量该互电容变化，就可以判断触摸存在，并计算接触发生点的坐标。除此之外，覆盖板还具有保护作用和遮掩作用，也就是说，在覆盖板的某些区域上设置有不透光层，以对电容摸感应装置周边的内部线路和其它需要遮掩的区域进行遮掩，起到美观作用。而且，覆盖板周边超出有效感应触摸区域部分还可以被加工成为各种所需的形状，以适合在所应用的设备上进行装配。
上述电容摸感应装置由于采用两片玻璃(透明基板和覆盖板)叠合而成，一般比较厚(至少需要两片玻璃的厚度)，虽然可以满足现有设备的触摸功能，但是随着掌上设备和便携式设备的发展，显然难以满足其日益提高的超薄要求。而且需要消耗两片玻璃基板，并且需要采用较为复杂的贴合工艺，因此也不利于节省生产成本。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单片式电容触摸感应装置，这种单片式电容触摸感应装置能够满足超薄要求，制造工艺简单，并且节约成本。采用的技术方案如下：
一种单片式电容触摸感应装置包括透明基板和感应电极层，感应电极层设置在透明基板上，感应电极层包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，其特征是：第一感测电极和第二感测电极均设置在透明基板的内侧面上。
内侧面是相对于操作者而言，操作者所接触的操作界面为外侧面，另一面为内侧面。
将第一感测电极和第二感测电极均设置在透明基板的内侧面上，透明基板既作为感测电极的支撑部分，又作为与操作者相隔离的覆盖板，仅需一片透明基板，使整个电容触摸感应装置的厚度大大减小，满足了超薄的要求；同时也无需采用复杂的工艺对两片透明板进行贴合，制造工艺简单；无论材料上还是工艺上，都降低了制造成本。
为了满足电容触摸感应装置的外形及功能要求，作为本实用新型的优选方案，所述透明基板的周边留有可以加工为各种形状的区域。透明基板构成了电容触摸感应装置的主体支撑部分，一般采用无机玻璃、有机玻璃、钢化玻璃等透明硬质材料制作，优选采用钢化玻璃制作，其厚度为0.3～1.5mm。透明基板的周边预留有一定的空白区域，可以加工为包括孔洞、镂空等的各种轮廓，以满足所应用设备的外形及其它功能的要求，并且优选边缘加工为一定的倒角，以保证其不容易破裂。
为了满足电容触摸感应装置的外形要求，作为本实用新型的另一种优选方案，还包括遮掩层，遮掩层设置在感应电极层与透明基板之间，遮掩层上设有透光区域和不透光区域。遮掩层设置在透明基板内侧，遮掩层的不透光区域在电容触摸感应装置上形成遮掩区，遮掩层的透光区域在电容触摸感应装置上形成非遮掩区。通过遮光作用，遮掩区将电容触摸感应装置内部的电子组件遮挡住，尤其是对电容触摸感应装置的周边区域进行遮掩，从外部看不到内部杂乱的结构，使电容触摸感应装置符合美观大方的外形要求。遮掩层可以通过印刷、镀膜的方式设置在透明基板的内侧，可以选择油墨、树脂、金属或金属氧化物作为材料。
还可以通过预先在透明基板上进行印刷、镀膜、贴膜等方法，在遮掩层与透明基板之间夹置上图案层，以形成可以满足所应用设备外形要求的图标或图案。
为了达到屏蔽电容触摸感应装置底部干扰信号的目的，作为本实用新型的另一种优选方案，还包括屏蔽层，屏蔽层包括屏蔽绝缘层和屏蔽电极层，屏蔽绝缘层处于屏蔽电极层与感应电极层之间。屏蔽绝缘层使屏蔽电极层与第一感测电极和第二感测电极隔开，屏蔽电极层起到屏蔽底部干扰信号的作用。屏蔽绝缘层可以在感应区域采用有机树脂涂布而成，并通过掩膜沉积方式，在其上沉积一层透明导电膜(如氧化铟锡)作为屏蔽电极层，也可以采用贴膜方式，也就是说贴上一层一面带有屏蔽电极层的透明薄膜，透明薄膜的膜体及所采用的粘胶构成了屏蔽绝缘层。
为了达到简化制造工艺、使产品性能更稳定的目的，作为本实用新型的另一种优选方案，所述第一感测电极和电极第二感测电极均由图形化为多个电极块的导电膜构成。通过将导电膜图形化为第一感测电极和第二感测电极，这样，第一感测电极和第二感测电极可以通过镀膜的方式设置在透明基板或绝缘层上，无需采用光学胶对第一感测电极、第二感测电极、透明基板、绝缘层等进行贴合，使得制造工艺简化，同时镀膜工艺的精确性和稳定性使得产品的性能更加稳定。
为了达到第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，并且简化结构的目的，作为本实用新型进一步的优选方案，所述第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上；还包括绝缘层，绝缘层设置在第一导电膜与第二导电膜之间；第一导电膜和第二导电膜的周边图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。第一感测电极、第二感测电极和绝缘层可按如下制造工艺实现：首先，在透明基板(包括遮掩层)内侧镀制第一导电膜，并通过图形化形成第一感测电极；其次，在第一感测电极上覆盖一层绝缘层；再次，在绝缘层上镀制第二导电膜，并通过图形化形成第二感测电极；最后，将第一导电膜和第二导电膜的周边图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。
为了达到第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，并且降低周边引线的电阻的目的，作为本实用新型对上述方案的另一种优选，所述第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上；还包括绝缘层和金属层，绝缘层上设有开口；绝缘层设置在第一导电膜与第二导电膜之间；金属层设置在第二导电膜的内侧面；金属层图形化为电容触摸感应装置的周边引线和外接端；处于绝缘层外侧的第一感测电极的末端通过绝缘层上的开口连接到金属层上的周边引线，处于绝缘层内侧的第二感测电极的末端连接到金属层上的周边引线。增加一层金属层，并将其图形化为电容触摸感应装置的周边引线和外接端，第一感测电极和第二感测电极的末端连接到周边引线，大大降低了周边引线的电阻。
为了达到简化结构的目的，作为本实用新型更进一步的优选方案，所述绝缘层的厚度大于0.2mm；所述屏蔽层由绝缘层和处于绝缘层下方的第二导电膜构成。在第二导电膜具有确定电位的情况下，优选绝缘层的厚度大于0.2mm，能够屏蔽大部分来自电容触摸感应装置底部的干扰信号，因而绝缘层和处于绝缘层下方的第二导电膜构成了屏蔽层，无需另外设置屏蔽层，使结构简化。
为了达到第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，并且简化结构的目的，作为本实用新型进一步的另一种优选方案，所述第一感测电极和第二感测电极都设置在同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通；导电膜的周边图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。在导电膜上，第一感测电极同一串行相邻的电极块通过导电膜上不蚀刻断的连续端部相互连接；而第二感测电极同一串行相邻的两个电极块则被上述连续端部隔开，而通过另外架设的导电桥将其连接起来，形成连续的第二感测电极；导电桥与连续端部之间由绝缘垫块隔开，以防止第一、第二感测电极在交错点相互短路。具体设计中，交错点处的层状结构有下述两种设计方式：一、依次为透明基板、连续端部、绝缘垫块、导电桥；二、依次为透明基板、导电桥、绝缘垫块、连续端部。
为了达到第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，并且降低周边引线的电阻的目的，作为本实用新型对上述方案的另一种优选，所述第一感测电极和第二感测电极都设置在同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通；还包括金属层，金属层设置在导电膜的内侧面；金属层图形化为电容触摸感应装置的周边引线和外接端；第一感测电极和第二感测电极的末端连接到金属层上周边引线。增加一层金属层，并将其图形化为电容触摸感应装置的周边引线和外接端，第一感测电极和第二感测电极的末端连接到金属层上的周边引线，大大降低了周边引线的电阻。
上述导电膜的材料为透明导电材料，如铟锡氧化物(ITO)，绝缘垫块可以采用有机树脂或无机绝缘材料，如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)等材料，导电桥、金属层可以采用单层的金属单体，如铜、银、钼、金属合金，如铝钕合金，也可以采用多层金属结构，其可以各个单层可以为金属单体、也可以为金属合金，优选金属层采用由“钼(Mo)-铝(Al)-钼(Mo)”构成的三层金属结构。导电桥也可以采用铟锡氧化物(ITO)制作。
在交错点处的层状结构依次为透明基板、连续端部、绝缘垫块、导电桥的情况下，导电桥、周边引线可以由同一金属层形成。
在交错点处的层状结构依次为透明基板、导电桥、绝缘垫块、连续端部的情况下，导电桥可以设计为金属，而绝缘垫块可以为形成于导电桥上的金属氧化物，这种情况下，优选导电桥采用铝(Al)，而绝缘垫块则为氧化铝(Al2O3)。
本实用新型的单片式电容触摸感应装置通过将第一感测电极和第二感测电极均设置在透明基板的内侧面上，透明基板既作为感测电极的支撑部分，又作为与操作者相隔离的覆盖板，仅需一片透明基板，使整个电容触摸感应装置的厚度大大减小，满足了超薄的要求；同时也无需采用复杂的工艺对两片透明板进行贴合，制造工艺简单；无论材料上还是工艺上，都降低了制造成本。另外，采用图形化为多个电极块的导电膜作为感测电极，第一感测电极和第二感测电极可以通过镀膜的方式设置在透明基板或绝缘层上，使得制造工艺简化，同时镀膜工艺的精确性和稳定性使得产品的性能更加稳定。
附图说明
图1是本实用新型第一种优选实施方式的立体分解图
图2是本实用新型第二种优选实施方式中，第一感测电极和第二感测电极在导电膜上设置的示意图
图3是图2中A的局部放大图
图4是本实用新型的单片式电容触摸感应装置的外观示意图
具体实施方式
下面结合附图和本实用新型的优选实施方式做进一步的说明。
图4为这种单片式电容触摸感应装置的外观示意图。
实施方式一(两层导电膜的结构)
如图1所示，这种单片式电容触摸感应装置包括透明基板1和感应电极层；感应电极层包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极2以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极3；第一感测电极2与第二感测电极3相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极2之间互相电性不连接，各个第二感测电极3之间互相电性不连接，第一感测电极2与第二感测电极3之间电性不连接；第一感测电极2和第二感测电极3均设置在透明基板1的内侧面上。
透明基板1的周边留有可以加工为各种形状的区域4，在该区域4上设有开孔5。
还包括遮掩层6，遮掩层6设置在感应电极层与透明基板1之间，遮掩层上设有透光区域7和不透光区域8。
还包括屏蔽层，屏蔽层包括屏蔽绝缘层9和屏蔽电极层10，屏蔽绝缘层9处于屏蔽电极层10与感应电极层之间。屏蔽绝缘9层使屏蔽电极层10与第一感测电极2和第二感测电极3隔开，屏蔽电极层10起到屏蔽底部干扰信号的作用。
第一感测电极2由图形化为多个电极块的第一导电膜11构成；第二感测电极3由图形化为多个电极块的第二导电膜12构成。
还包括绝缘层13和金属层14，绝缘层上设有开口15；绝缘层设置在第一导电膜11与第二导电膜12之间，金属层14设于第二导电膜和屏蔽绝缘层9之间；金属层14图形化为电容触摸感应装置的周边引线16和外接端17；处于绝缘层外侧的第一感测电极2的末端通过绝缘层13上的开口15连接到金属层14上的周边引线16，处于绝缘层13内侧的第二感测电极3的末端连接到金属层14上的周边引线16。
上述屏蔽绝缘层可以在感应区域采用有机树脂涂布而成，并通过掩膜沉积方式，在其上沉积一层透明导电膜(如氧化铟锡)作为屏蔽电极层，也可以采用贴膜方式，也就是说贴上一层一面带有屏蔽电极层的透明薄膜，透明薄膜的膜体及所采用的粘胶构成了屏蔽绝缘层。
上述导电膜的材料为透明导电材料，如铟锡氧化物(ITO)；金属层可以采用单层的金属单体，如铜、银、钼、金属合金，如铝钕合金，也可以采用多层金属结构，其可以各个单层可以为金属单体、也可以为金属合金，优选金属层采用由“钼(Mo)-铝(Al)-钼(Mo)”构成的三层金属结构。
实施方式二(单层导电膜的结构)
如图2和图3所示，其它结构与实施方式一相同，区别在于，第一感测电极22和第二感测电极23均设置在同一导电膜24上，无需设置绝缘层，而是在交错点处通过导电桥25保证其在各自方向上的导通。在导电膜24上，第一感测电极22同一串行相邻的电极块26通过导电膜24上不蚀刻断的连续端部27相互连接；而第二感测电极23同一串行相邻的两个电极块28则被上述连续端部27隔开，而通过另外架设的导电桥25将其连接起来，形成连续的第二感测电极23；导电桥25与连续端部27之间由绝缘垫块28隔开，以防止第一感测电极22、第二感测电极23在交错点相互短路。
导电桥可以采用单层的金属单体，如铜、银、钼、金属合金，如铝钕合金，也可以采用多层金属结构，其可以各个单层可以为金属单体、也可以为金属合金，优选金属层采用由“钼(Mo)-铝(Al)-钼(Mo)”构成的三层金属结构。导电桥也可以采用铟锡氧化物(ITO)制作。绝缘垫块可以采用有机树脂或无机绝缘材料，如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)等材料。
在实施方式一的另外一种实施方式中，没有设置金属层，绝缘层也不用设置开口，而是第一导电膜和第二导电膜的周边直接图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。
在实施方式一的另外一种实施方式中，将绝缘层的厚度设置为大于0.2mm，绝缘层和处于绝缘层下方的第二导电膜构成了屏蔽层，因此无需另外设置屏蔽层。
在实施方式二的另外一种实施方式中，没有设置金属层，而是导电膜的周边直接图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。

Claims (10)

1.一种单片式电容触摸感应装置包括透明基板和感应电极层，感应电极层设置在透明基板上，感应电极层包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列，各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接，其特征是：第一感测电极和第二感测电极均设置在透明基板的内侧面上。
2.如权利要求1所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述透明基板的周边留有可以加工为各种形状的区域。
3.如权利要求1所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：还包括遮掩层，遮掩层设置在感应电极层与透明基板之间，遮掩层上设有透光区域和不透光区域。
4.如权利要求1所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：还包括屏蔽层，屏蔽层包括屏蔽绝缘层和屏蔽电极层，屏蔽绝缘层处于屏蔽电极层与感应电极层之间。
5.如权利要求1所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述第一感测电极和电极第二感测电极均由图形化为多个电极块的导电膜构成。
6.如权利要求5所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上；还包括绝缘层，绝缘层设置在第一导电膜与第二导电膜之间；第一导电膜和第二导电膜的周边图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。
7.如权利要求5所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一导电膜和第二导电膜上；还包括绝缘层和金属层，绝缘层上设有开口；绝缘层设置在第一导电膜与第二导电膜之间；金属层设置在第二导电膜的内侧面；金属层图形化为电容触摸感应装置的周边引线和外接端；处于绝缘层外侧的第一感测电极的末端通过绝缘层上的开口连接到金属层上的周边引线，处于绝缘层内侧的第二感测电极的末端连接到金属层上的周边引线。
8.如权利要求6或7所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述绝缘层的厚度大于0.2mm；所述屏蔽层由绝缘层和处于绝缘层下方的第二导电膜构成。
9.如权利要求4所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述第一感测电极和第二感测电极都设置在同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通；导电膜的周边图形化为电容触摸感应装置的周边引线，并延伸到透明基板的边缘形成电容触摸感应装置的外接端。
10.如权利要求11所述的单片式电容触摸感应装置，其特征是：所述第一感测电极和第二感测电极都设置在同一导电膜上，并在交错点处通过一定的架桥结构保证其在各自方向上的导通；还包括金属层，金属层设置在导电膜的内侧面；金属层图形化为电容触摸感应装置的周边引线和外接端；第一感测电极和第二感测电极的末端连接到金属层上周边引线。
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