CN202422085U - 令电极分散耦合的互电容触摸屏 - Google Patents

Abstract

一种令电极分散耦合的互电容触摸屏，包括驱动电极链、感应电极链和数据处理模块，任意一条驱动电极链的中心线与任意一条感应电极链的中心线互相垂直布设。所述驱动电极链包括至少两片驱动电极板，两相邻驱动电极板之间借助用导电材料制成的驱动电极连接条电连接，从而在相邻两驱动电极板之间形成两道间隙；在所述驱动电极板上还设置有向该驱动电极板内凹进的条状内凹空隙。所述感应电极链填补触摸屏内所述驱动电极链之间的间隙和内凹空隙而布设。本实用新型令耦合电场分散分布，从而有效减少了耦合电场中的长程电力线，优化了触摸屏在悬空状态下的灵敏度，提高了触摸屏的防水性能和抗干扰能力，并且还提高了互电容触摸屏的有效电容率。

Description

令电极分散耦合的互电容触摸屏

技术领域

    本实用新型涉及作为输入设备的电容式触摸屏，特别是涉及基于互电容原理制成的互电容触摸屏。

背景技术

现有技术互电容触摸屏包括数据处理模块，与该数据处理模块的驱动电极接口电连接的驱动电极，以及与该数据处理模块感应电极接口电连接的感应电极。所述驱动电极和感应电极大多都各自设计成互相平行的驱动电极条和互相平行的感应电极条，并且任何一驱动电极条与任何一感应电极条互相垂直布设，从而在驱动电极条与感应电极条之间交叉位置形成互电容，在整个触摸屏上形成陈列排布的互电容阵列。当手指或者专用触碰设备触碰触摸屏表面时，改变了触碰点所在位置的互电容值，通过所述数据处理模块侦测互电容值的变化而判断触摸屏被触碰的位置，进而处理形成向数据处理设备输出的触碰信息输入数据。所述数据处理设备是受至少一中央处理器CPU控制的设备，例如计算机、PDA、各种带有显示屏的数字影音设备等。

在驱动电极与传感电极之间形成的互电容包括因电场不受外界影响的而形成的本征电容和因电场受外界影响而形成的可变电容，当发生触碰触摸屏时，手指或者专用触碰设备改变了电场而使可变电容发生变化，可变电容的容值变化范围在互电容中所占比例被称为有效电容率。显然有效电容率能够反映互电容触摸屏的灵敏度。因此，对触摸屏的电极设计力图尽量减小本征电容而增加可变电容，以获得较高的有效电容率。

另外，现有技术互电容触摸屏内形成的互电容阵列的电场较为集中，从形成互电容角度看，即在驱动电极与感应电极交叉点形成互电容，而在其它区域没有形成互电容，或者形成的互电容很小，不足以反映触碰对互电容变化造成的影响；从耦合电场角度看，这种驱动电极和感应电极集中耦合的现象导致耦合电场中有较多的长程电力线，所谓长程电力线就是电力线长度较长，往往形成于两距离较远的电极之间。当触摸屏处于悬空状态时，例如触摸屏表面有水时，手指或者专用设备触碰触摸屏，因触碰导致电极间电力线减少的同时容易使驱动电极上的长程电力线再耦合回感应电极，从而不但没有使驱动电极和感应电极之间的耦合电容下降，反而可能增加，导致悬空状态下触碰触摸屏的互电容变化量变化很小；严重状况下，相比静态下触摸屏的电力线，会导致屏体上的耦合电力线不但没有减少，反而还增加了，从互电容角度表征的现象为触摸屏体上被触碰区域的电容不但没有减小，反而增加了。所以现有技术互电容触摸屏的耦合电场集中问题造成悬空状态下触碰灵敏度下降，令使用者感到触摸屏防水性能差，抗干扰性能差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种令电极分散耦合的互电容触摸屏，通过改进驱动电极与感应电极的形状以及布设关系使驱动电极与感应电极之间形成的耦合电场分散分布，以减少电场中的长程电力线。

本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

设计、制造一种令电极分散耦合的互电容触摸屏，包括至少一条用导电材料制成的驱动电极链，至少一条用导电材料制成的感应电极链，以及数据处理模块；任意一条驱动电极链的中心线与任意一条感应电极链的中心线互相垂直布设。所述驱动电极链与所述数据处理模块的驱动电极接口电连接，所述感应电极链与所述数据处理模块的感应电极接口电连接。尤其是，所述驱动电极链包括至少两片驱动电极板，两相邻驱动电极板之间借助用导电材料制成的驱动电极连接条电连接，从而在相邻两驱动电极板之间形成两道间隙；在所述驱动电极板上还设置有向该驱动电极板内凹进的条状内凹空隙。所述感应电极链包括至少两片感应电极板，所述感应电极板包括间隙感应电极和电连接该间隙感应电极的空隙感应电极；借助分别电连接两相邻间隙感应电极的感应电极连接条，将两相邻感应电极板电连接在一起；所述感应电极连接条用导电材料制成。所述感应电极板的形状，以及所述驱动电极链和感应电极链的布设使得所有驱动电极板和感应电极板都满足，两相邻驱动电极板之间的驱动电极连接条与一对相邻感应电极板的感应电极连接条互相在空间位置上交叉而不电接触，所述两相邻感应电极板各自的间隙感应电极分别位于所述两相邻驱动电极板之间的两道间隙内，所述两相邻感应电极板各自的空隙感应电极分别位于所述两驱动电极板各自的内凹空隙内，而所述驱动电极板与感应电极板之间没有任何电接触。

具体地，所述感应电极板还包括至少一条用导电材料制成的极板内连接条，借助分别电连接所述空隙感应电极板与所述间隙感应电极的所述极板内连接条，实现所述间隙感应电极与各空隙感应电极板的电连接。

所述驱动电极连接条中部两侧分别设置两呈倒三角形的、向该驱动电极连接条内部凹进的驱动电极连接缺口；所述感应电极连接条中部两侧分别设置两呈倒三角形、向该感应电极连接条内部凹进的感应电极连接缺口。

所述驱动电极链的中心线是该驱动电极链的各驱动电极板的形心连接线；所述感应电极链的中心线是该感应电极链的各感应电极板的形心连接线。

所述驱动电极链与感应电极链可以分属不同的平面，所述驱动电极链位于同一驱动电极平面内，所述传感电极链位于同一感应电极平面内，所述驱动电极平面与感应电极平面互相平行设置。进一步地，所述驱动电极平面与感应电极平面之间设置有绝缘介质。

所述驱动电极链和感应电极链也可以位于同一电极平面内，在所述互相交叉的驱动电极连接条与感应电极连接条之间设置有用绝缘材料制成的隔离介质，以使驱动电极链不能与感应电极链电连接。

为了进一步提高有效电容率，减少长程电力线，在相邻的驱动电极板与感应电极板之间的间歇区域内还设置有用导电材料制成的、处于电悬空状态的哑电极板，所述电悬空状态是指哑电极板不与任何驱动电极板、任何感应电极板和任何带电器件有电接触或者电连接关系。

所述驱动电极板都呈矩形，关于内凹空隙的设置，一种方案，在一驱动电极板与相邻的驱动电极板邻近的极板边上设置有至少一个其中心线垂直于该极板边的内凹空隙；另一种方案，在一驱动电极板的位于驱动电极连接条两侧的两平行极板边上分别设置其中心线垂直于各自极板边的内凹空隙；也可以将上述两种方案结合而成一种方案，在一驱动电极板与相邻的驱动电极板邻近的极板边设置有至少一个其中心线垂直于该极板边的内凹空隙，同时在该驱动电极板的位于驱动电极连接条两侧的两平行极板边上分别设置其中心线垂直于各自极板边的内凹空隙。具体而言，以所述驱动电极链的中心线为对称轴，在所述驱动电极板上对称设置所述内凹空隙。

同现有技术相比较，本实用新型“令电极分散耦合的互电容触摸屏”的技术效果在于：

1. 在驱动电极板与感应电极板之间，不仅在两相邻驱动电极板之间的间隙内形成耦合电场，在各驱动电极板的内凹空隙内也形成耦合电场，从而在驱动电极链与感应电极链交叉区域形成那个多个分散的互电容，从而有效减少了耦合电场中的长程电力线，优化了触摸屏在悬空状态下的灵敏度，提高了触摸屏的防水性能和抗干扰能力；

2. 所述驱动电极板与感应电极板之间没有正对区域，大大减少了本征电容在互电容中所占比例，提高了互电容触摸屏的有效电容率。

附图说明

图1是本实用新型“令电极分散耦合的互电容触摸屏”第一实施例驱动电极链1和感应电极链2的布设示意图；

图2是所述第一实施例驱动电极链1示意图；

图3是所述第一实施例感应电极链2示意图；

图4是所述第一实施例触摸屏一角的驱动电极链1和感应电极链2的局部放大示意图；

图5是本实用新型第二实施例触摸屏一角的驱动电极链1和感应电极链2的局部放大示意图；

图6是本实用新型第三实施例触摸屏一角的驱动电极链1和感应电极链2的局部放大示意图；

图7是本实用新型第四实施例触摸屏一角的驱动电极链1和感应电极链2的局部放大示意图；

图8是本实用新型第五实施例触摸屏一角的驱动电极链1和感应电极链2的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示各实施例作进一步详述。

本实用新型提出一种令电极分散耦合的互电容触摸屏，如图1至图8所示，包括至少一条用导电材料制成的驱动电极链1，至少一条用导电材料制成的感应电极链2，以及数据处理模块，任意一条驱动电极链1的中心线与任意一条感应电极链2的中心线互相垂直布设。所述数据处理模块用于电连接各电极链1、2，侦测两种电极链间的互电容变化，并对互电容变化数据处理。所述驱动电极链1与所述数据处理模块的驱动电极接口电连接，所述感应电极链2与所述数据处理模块的感应电极接口电连接。尤其是，所述驱动电极链1包括至少两片驱动电极板11，两相邻驱动电极板11之间借助用导电材料制成的驱动电极连接条12电连接，从而在相邻两驱动电极板11之间形成两道间隙131。在所述驱动电极板11上还设置有向该驱动电极板内凹进的条状内凹空隙111。所述感应电极链2包括至少两片感应电极板21，所述感应电极板21包括间隙感应电极211和电连接该间隙感应电极211的空隙感应电极212。借助分别电连接两相邻间隙感应电极211的感应电极连接条22，将两相邻感应电极板21电连接在一起。所述感应电极连接条22用导电材料制成。所述感应电极板21的形状是随驱动电极的形状变化而变化，基本上所述感应电极链是填补触摸屏内各条驱动电极链之间的间隙或者内凹空隙，而且感应电极链2的中心线垂直于所述驱动电极链1的中心线，从而本实用新型所述感应电极板21的形状，以及所述驱动电极链1和感应电极链2的布设使得所有驱动电极板11和感应电极板21都满足以下条件，两相邻驱动电极板11之间的驱动电极连接条12与一对相邻感应电极板21的感应电极连接条22互相在空间位置上交叉而不电接触，所述两相邻感应电极板21各自的间隙感应电极211分别位于所述两相邻驱动电极板11之间的两道间隙131内，所述两相邻感应电极板21各自的空隙感应电极212分别位于所述两驱动电极板11各自的内凹空隙111内，而所述驱动电极板11与感应电极板21之间没有任何电接触。

本实用新型在驱动电极板11与感应电极板21之间耦合形成的互电容包括若干个分散布设的互电容，即在各间隙131内耦合成的互电容，在各内凹空隙111内耦合成的互电容，本实用新型的技术方案令耦合电场分散分布，耦合形成的互电容也分散分布，大大减少了耦合电场中的长程电力线，从而克服了现有技术耦合电场集中分布问题，在触摸屏处于悬空状态时，由于长程电力线的大量减少，对触摸屏的触碰不会导致形成可变电容的电力线再次耦合回极板之间，确保触摸屏在悬空状态下也能保持较高的有效电容率，及触碰灵敏度。最常见的触摸屏悬空状态就是触摸屏上浸水，因此本实用新型提高了触摸屏的防水性能和抗干扰能力。另外，本实用新型所述感应电极链2都是以填补触摸屏内驱动电极链1之间的间歇或者空隙而设置的感应电极板21形状，从而在驱动电极链1与感应电极链2之间没有极板正对的情况，这种设置可以大大减小驱动电极链1与感应电极链2之间耦合而成的本征电容，使得触摸屏的有效电容率有较大提高。

关于感应电极板21，具体而言，所述感应电极板21还包括至少一条用导电材料制成的极板内连接条213，借助分别电连接所述空隙感应电极板212与所述间隙感应电极211的所述极板内连接条213，实现所述间隙感应电极211与各空隙感应电极板212的电连接。

所述驱动电极链1的中心线是该驱动电极链1的各驱动电极板11的形心连接线；所述感应电极链2的中心线是该感应电极链2的各感应电极板21的形心连接线。

本实用新型各实施例适于驱动电极链1和感应电极链2分属不同平面的情况，所述驱动电极链1位于同一驱动电极平面内，所述传感电极链2位于同一感应电极平面内，所述驱动电极平面与感应电极平面互相平行设置。此种情况一般都会在所述驱动电极平面与感应电极平面之间设置绝缘介质，例如玻璃。本实用新型也适于驱动电极链1与感应电极链2都在同一平面的情况，所述驱动电极链1和感应电极链1位于同一电极平面内时，在所述互相交叉的驱动电极连接条12与感应电极连接条22之间设置有用绝缘材料制成的隔离介质，以使驱动电极链1不能与感应电极链2电连接，出现短路情况。设置所述隔离介质往往需要在驱动电极连接条12与感应电极连接条22交叉之处设置架桥，使两连接条12、22互相呈跨越的位置关系，同时在两连接条12、22跨越位置处设置绝缘的隔离介质，以确保驱动电极链1不能与感应电极链2电连接。

本实用新型第一实施例，如图1至图4所示，所述驱动电极板11都呈矩形，尤其如图4所示，在一驱动电极板11的位于驱动电极连接条12两侧的两平行极板边AB、CD上分别设置其中心线垂直于各自极板边的内凹空隙111，并且，以所述驱动电极链1的中心线为对称轴，在所述驱动电极板11上对称设置所述内凹空隙111。所述驱动电极连接条12中部两侧分别设置两呈倒三角形的、向该驱动电极连接条12内部凹进的驱动电极连接缺口14；所述感应电极连接条22中部两侧分别设置两呈倒三角形、向该感应电极连接条22内部凹进的感应电极连接缺口24。

本实用新型第二实施例，如图5所示，与第一实施例的区别在于，在相邻的驱动电极板11与感应电极板21之间的间歇区域内还设置有用导电材料制成的、处于电悬空状态的哑电极板3，所述电悬空状态是指哑电极板3不与任何驱动电极板11、任何感应电极板22和任何带电器件有电接触或者电连接关系。所述第二实施例的哑电极板3设置于相邻两驱动电极板11之间的所述间隙131内。加入哑电极3可以在耦合电场中的实现电力线中继，进一步减少长程电力线，以进一步优化实现本实用新型的技术效果。

本实用新型第三实施例，如图6所示，与第二实施例的区别在于，所述哑电极板3不仅设置在相邻两驱动电极板11之间的所述间隙131内，还设置在驱动电极板11内的所述内凹空隙111内。显然，由于增加了哑电极板3的设置位置，第三实施例的技术效果优于第二实施例。

本实用新型第四实施例，如图7所示，与第二实施例的区别在于，在一驱动电极板11与相邻的驱动电极板11邻近的极板边BC设置有至少一个其中心线垂直于该极板边的内凹空隙111，同时在该驱动电极板11的位于驱动电极连接条12两侧的两平行极板边AB、CD上分别设置其中心线垂直于各自极板边的内凹空隙111。由于第四实施例通过增加内凹空隙111更加分散了耦合电场，其技术效果更优于第二实施例。

本实用新型第五实施例，如图8所示，与第一实施例的区别在于，仅在一驱动电极板11与相邻的驱动电极板11邻近的极板边BC上设置有至少一个其中心线垂直于该极板边的内凹空隙111。第五实施例的技术效果基本等同于第一实施例。

本实用新型各实施例用于制造所述驱动电极链1、感应电极链2和哑电极板3的导电材料采用透明导电材料，包括氧化铟锡Indium Tin Oxide，简称ITO和锑掺杂氧化锡Antimony Tin Oxide，简称ATO。

所述各驱动电极链1和感应电极链2通过导电线，例如ITO导线、银浆导线或者金属导线，与触摸屏的数据处理模块的相应接口电连接。

Claims (10)

1.一种令电极分散耦合的互电容触摸屏，包括至少一条用导电材料制成的驱动电极链（1），至少一条用导电材料制成的感应电极链（2），以及数据处理模块；任意一条驱动电极链（1）的中心线与任意一条感应电极链（2）的中心线互相垂直布设；所述驱动电极链（1）与所述数据处理模块的驱动电极接口电连接，所述感应电极链（2）与所述数据处理模块的感应电极接口电连接；其特征在于：

所述驱动电极链（1）包括至少两片驱动电极板（11），两相邻驱动电极板（11）之间借助用导电材料制成的驱动电极连接条（12）电连接，从而在相邻两驱动电极板（11）之间形成两道间隙（131）；在所述驱动电极板（11）上还设置有向该驱动电极板内凹进的条状内凹空隙（111）；

所述感应电极链（2）包括至少两片感应电极板（21），所述感应电极板（21）包括间隙感应电极（211）和电连接该间隙感应电极（211）的空隙感应电极（212）；借助分别电连接两相邻间隙感应电极（211）的感应电极连接条（22），将两相邻感应电极板（21）电连接在一起；所述感应电极连接条（22）用导电材料制成；

所述感应电极板的形状，以及所述驱动电极链（1）和感应电极链（2）的布设使得所有驱动电极板（11）和感应电极板（21）都满足，两相邻驱动电极板（11）之间的驱动电极连接条（12）与一对相邻感应电极板（21）的感应电极连接条（22）互相在空间位置上交叉而不电接触，所述两相邻感应电极板（21）各自的间隙感应电极（211）分别位于所述两相邻驱动电极板（11）之间的两道间隙（131）内，所述两相邻感应电极板（21）各自的空隙感应电极（212）分别位于所述两驱动电极板（11）各自的内凹空隙（111）内，而所述驱动电极板（11）与感应电极板（21）之间没有任何电接触。

2.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述感应电极板（21）还包括至少一条用导电材料制成的极板内连接条（213），借助分别电连接所述空隙感应电极板（212）与所述间隙感应电极（211）的所述极板内连接条（213），实现所述间隙感应电极（211）与各空隙感应电极板（212）的电连接。

3.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述驱动电极连接条（12）中部两侧分别设置两呈倒三角形的、向该驱动电极连接条（12）内部凹进的驱动电极连接缺口（14）；所述感应电极连接条（22）中部两侧分别设置两呈倒三角形、向该感应电极连接条（22）内部凹进的感应电极连接缺口（24）。

4.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述驱动电极链（1）的中心线是该驱动电极链（1）的各驱动电极板（11）的形心连接线；所述感应电极链（2）的中心线是该感应电极链（2）的各感应电极板（21）的形心连接线。

5.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述驱动电极链（1）位于同一驱动电极平面内，所述传感电极链（2）位于同一感应电极平面内，所述驱动电极平面与感应电极平面互相平行设置。

6.根据权利要求5所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述驱动电极平面与感应电极平面之间设置有绝缘介质。

7.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述驱动电极链（1）和感应电极链（1）位于同一电极平面内，在所述互相交叉的驱动电极连接条（12）与感应电极连接条（22）之间设置有用绝缘材料制成的隔离介质，以使驱动电极链（1）不能与感应电极链（2）电连接。

8.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

在相邻的驱动电极板（11）与感应电极板（21）之间的间歇区域内还设置有用导电材料制成的、处于电悬空状态的哑电极板（3），所述电悬空状态是指哑电极板（3）不与任何驱动电极板（11）、任何感应电极板（22）和任何带电器件有电接触或者电连接关系。

9.根据权利要求1所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

所述驱动电极板（11）都呈矩形，

在一驱动电极板（11）与相邻的驱动电极板（11）邻近的极板边上设置有至少一个其中心线垂直于该极板边的内凹空隙（111）；

或者，在一驱动电极板（11）的位于驱动电极连接条（12）两侧的两平行极板边上分别设置其中心线垂直于各自极板边的内凹空隙（111）；

或者，在一驱动电极板（11）与相邻的驱动电极板（11）邻近的极板边设置有至少一个其中心线垂直于该极板边的内凹空隙（111），同时在该驱动电极板（11）的位于驱动电极连接条（12）两侧的两平行极板边上分别设置其中心线垂直于各自极板边的内凹空隙（111）。

10.根据权利要求9所述的令电极分散耦合的互电容触摸屏，其特征在于：

以所述驱动电极链（1）的中心线为对称轴，在所述驱动电极板（11）上对称设置所述内凹空隙（111）。

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