CN205028263U - 一种电容传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种电容传感器，属于触摸传感器技术领域。本实用新型的电容传感器包括衬底以及在所述衬底上单层地设置的传感器电极阵列，所述传感器电极阵列包括若干列在行的方向上依次排布的传感器电极组，其中每列传感器电极组包括多个发射电极单元和至少一个接收电极；其中，至少部分所述发射电极单元具有延伸部。本实用新型的电容传感器不规则的电容耦合小，准确度/线性度好。

Description

一种电容传感器
技术领域
本实用新型属于触摸传感器技术领域，涉及一种至少部分发射电极单元带有延伸部的电容传感器。
背景技术
电容传感器通过检测电容信号的变化可以感测输入对象在接近感测装置的感测区上的位置，其广泛应用于触控输入装置中，例如应用于各种触控显示器中。
电容传感器的重要关键部件为传感器电极阵列，其对应为感测区；当输入对象（例如手指）接近传感器电极阵列时，相应位置的电容信号发生变化，从而感测出输入对象在感测区上的位置甚至动作。
而对于诸如互电容式电容传感器，其传感器电极阵列包括按行和列排布的发射电极和接收电极，其中发射电极上设置有迹线以电连接电容传感器的处理装置，从而可以通过迹线向该发射电极上偏置某一信号，例如，在实际应用过程中，对传感器电极阵列的发射电极逐行扫描（即逐行偏置信号）以及检测规则的耦合电容的大小变化。
目前，业界不断追求电容传感器的感测灵敏性和准确度/线性度，其中，传感器电极阵列的电极的构图和布置对其感测精度和准确性具有重要影响。然而，传感器电极阵列中产生的不规则的（或不期望的）耦合电容容易对电容传感器的准确度/线性度等性能产生负面影响。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于，减少电容传感器的传感器电极阵列中不规则的电容耦合，以提高电容传感器的性能。
为实现以上目的或者其他目的，本实用新型一种电容传感器，包括衬底以及在所述衬底上单层地设置的传感器电极阵列，所述传感器电极阵列包括若干列在行的方向上依次排布的传感器电极组，其中每列传感器电极组包括：
　　多个发射电极单元，其被设置为在列的方向上依次交错地排列，其中，每个所述发射电极单元具有从其第一端沿所述列的方向引出的迹线；以及
　　至少一个接收电极，其沿所述列的方向曲折地设置并与所述发射电极单元交叉布置以与所述发射电极单元电容地耦合；
　　其中，至少部分所述发射电极单元具有沿与所述迹线的方向相反的方向、从其第二端延伸出的延伸部。
优选地，所述延伸部的长度等于所述发射电极单元在列的方向上的长度的一半。
按照本实用新型一实施例的电容传感器，其中，多个发射电极单元中的每个都具有所述延伸部；
　　所述电容传感器包括n列所述传感器电极组，每列所述传感器电极组包括m行所述发射电极单元；其中，第i列的所述传感器电极组的第c行的所述发射电极单元的延伸部位于第i列的所述传感器电极组的第（c+1）/（c-1）行的发射电极单元对应的接收电极部分与第（i+1）列或第（i-1）列的所述传感器电极组的第（c+1）/（c-1）行的发射电极单元之间，其中，2≤i＜n，n≥3，2≤c＜m，m≥3，且m、n、i和c为整数。
按照本实用新型又一实施例的电容传感器，其中，所述电容传感器包括n列所述传感器电极组，每列所述传感器电极组包括m行所述发射电极单元；
其中，n列所述传感器电极组的第1行至第t行的发射电极单元的迹线沿所述列的方向向上引出，n列所述传感器电极组的第（t+1）行至第m行的发射电极单元的迹线沿所述列的方向向下引出，2≤t≤（m-2），m≥4，n≥3，且m、n和t为整数；
　　其中，n列所述传感器电极组的至少第（t-1）行至第（t+2）行的所述发射电极单元设置有所述延伸部。
优选地，第i列的所述传感器电极组的第t行/第（t+1）行的所述发射电极单元对应设置有从第（i+1）列或第（i-1）列的所述传感器电极组的第（t+1）和（t-1）行/第t和（t-2）行的发射电极单元分别延出的延伸部，其中，2≤i＜n，i为整数。
在之前所述任一的电容传感器中，所述传感器电极阵列还包括边界部，其中，所述边界部设置有多条所述迹线，并且，第1列的所述传感器电极组的第c行的所述发射电极单元的延伸部位于第1列的所述传感器电极组的第（c+1）或（c-1）行的发射电极单元对应的接收电极部分与所述边界部之间，其中，2≤c＜m且c为整数。
优选地，第i列的所述传感器电极组的第f行的所述发射电极单元的所述延伸部相对靠近第（i+1）列或第（i-1）列的所述传感器电极组的第（f+1）/（f-1）行的发射电极单元，其中，（t-1）≤f　≤（t+1）且f为整数。
具体地，所述延伸部为延伸线，所述延伸线的宽度与所述迹线的宽度相等。
具体地，每个所述发射电极单元跨越该列传感器电极组的在所述列的方向上的中心线布置。
在一实施例中，所述衬底为显示器中的显示面板的一部件。
本实用新型的电容传感器的传感器电极阵列中不规则的电容耦合被所述延伸部屏蔽减小，从而电容传感器的准确度/线性度得到提高。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1是现有的电容传感器的传感器电极阵列的结构示意图。
图2是按照本实用新型一实施例的电容传感器的传感器电极阵列的结构示意图。
图3是图2中的发射电极单元的结构示意图，其中图3（a）为一实施例的发射电极单元，图3（b）为又一实施例的发射电极单元。
具体实施方式
下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本实用新型的基本了解，并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
图1所示为现有的电容传感器的传感器电极阵列的结构示意图。图2所示为按照本实用新型一实施例的电容传感器的传感器电极阵列的结构示意图。以下针对图1所示的现有的传感器电极阵列的改进来说明本实用新型实施例的电容传感器的传感器电极阵列，但是应当理解到，本实用新型的传感器电极阵列并不限于基于图1所示的传感器电极阵列改进而形成。为描述的方便和清晰，传感器电极阵列中的行的方向定义为x方向，列的方向定义为y方向。
如图1所示，其中示出了局部的电容传感器的传感器电极阵列100，包括边界部110以及若干列在x方向依次排布的传感器电极组120，传感器电极组120主要由若干发射电极单元121和一个接收电极125组成。以7行×3列为示意说明，x1、x2、x3表示列的坐标，y1、y2、y3、y4、y5、y6和y7表示行的坐标；如图1中示例的第x1列，其传感器电极组120包括7个发射电极单元121，每个发射电极单元121跨越第x1列的传感器电极组120的中心线129布置，并且在y方向上依次交错地排列；第x1列的传感器电极组120还包括一接收电极125，其在y方向上曲折地设置，并与每个发射电极单元121交叉布置。在该实施例中，每个发射电极单元121大致设置为梳状，且与每个发射电极单元121对应的接收电极部分也大致设置梳状，从而每个发射电极单元121与相应的接收电极部分形成交叉梳状的单元结构，该单元结构中发射电极单元121与相应的接收电极电容地耦合，从而，可以用来检测输入对象靠近时的电容信号变化。
需要说明的是，每个发射电极单元121与其对应交叉耦合的接收电极部分之间形成的电容为规则电容。然而，申请人发现，在正常扫描时传感器电极阵列100时，被扫描的某一行的发射电极单元121所引出的迹线1211也偏置有同样的信号，其会与其他行的接收电极部分产生不规则的电容耦合；并且，被扫描的某一行的发射电极单元121中，某一列发射电极单元121也会与相邻列的接收电极产生不规则的电容耦合。因此，实际应用时，图1所示的电容传感器会产生“鬼点”等现象，尤其对于中央行（例如第y3至y4行）的发射电极单元对应的区域。
本实用新型实施例的电容传感器如图2所示，其包括衬底（图2中未示出）以及形成在衬底上的传感器电极阵列200，传感器电极阵列200为单层结构，其可以通过各种构图方法形成。衬底可以为显示器中的显示面板的某一部件，例如彩色滤光片CF等，传感器电极阵列200可以但不限于为ITO材料形成的透明电极结构。
图2中示出了传感器电极阵列200的局部结构，以7行×3列局部示意，其中包括边界部210以及3列在x方向依次排布的传感器电极组220，在该实施例中，传感器电极组220主要由多个发射电极单元221和一个接收电极225组成；多个发射电极单元221中的每个都跨越该传感器电极组220对应的中心线229（沿y方向设置）布置，并且在y方向上依次交错地排列；接收电极225在y方向上曲折地设置，并与每个发射电极单元221交叉布置；这样，每个发射电极单元221与相应其交叉布置的接收电极部分电容地耦合。
为方便说明，发射电极单元用T表示，接收电极用R表示，示例地，第i列的传感器电极组220的第c行的发射电极单元表示为T（xi，yc），其对应电容耦合接收电极部分表示R（xi，yc），其中，i为大于等于1且小于等于n的整数，c为大于等于1且小于等于m的整数，n为传感器电极阵列200的传感器电极组220的列数，m传感器电极阵列200的传感器电极组220的发射电极单元的行数。
图3所示为图2中的发射电极单元的结构示意图，其中图3（a）为一实施例的发射电极单元，图3（b）为又一实施例的发射电极单元。结合图2和图3所示，在该实施例中，每个发射电极单元221具有上下两端；发射电极单元221的其中一端设置有从其引出的迹线2211，该迹线2211将该发射电极单元221与电容传感器的处理装置电连接，从而在扫描操作时，可以选择向阵列中相应的发射电极单元221通过其迹线偏置扫描信号；发射电极单元221的另一端设置有从其延伸出的延伸部2213，延伸部2213具体可以为延伸线，延伸线的宽度可以与迹线2211的宽度基本相等。延伸部2213的延伸方向与迹线2211的引出方向相反，也就是说，延伸部沿与迹线2211的方向相反的方向伸出。这样，延伸部2213是位于相邻行的不同列的发射电极单元与接收电极之间，或者位于相邻行的接收电极与边界部210之间。需要说明的是，为方便布图，边界部210设置有多条迹线2211，以使从下方引出的迹线2211统一从边界部210引导至另一位置。
继续如图2所示，以发射电极单元T（x1，y3）为示例，其迹线2211沿y正方向向上引出，其延伸部2213沿y负方向向下延伸，延伸部2213置于R（x1，y4）与边界部210之间；同样地，对于发射电极单元T（x1，y5），其迹线2211沿y负方向向下引出，其延伸部2213沿y正方向向上延伸，延伸部2213置于R（x1，y4）与边界部210之间；因此，R（x1，y4）对应设置有从其上下相邻的发射电极单元延伸过来的两个延伸部2213，从而，在第4行扫描、第3和5行接GND信号时，两个接地的延伸部2213可以至少部分屏蔽R（x1，y4）与边界部210的迹线之间的不规则耦合的电容。
继续如图2所示，在该实施例中，m行发射电极单元示例地按照大致F形布图，上部的发射电极单元（例如如图2中的第1-3行的所有发射电极单元）的迹线向上引出，从而布置成倒F形；下部的发射电极单元（例如如图2中的第4-7行的所有发射电极单元）的迹线向下引出，从而布置成正F形，对于上部和下部交界处的相邻两行对应的发射电极单元和接收电极部分，申请人发现尤其容易出现不规则的耦合电容，从而在使用时容易形成“鬼点”。在该实施例中，优选地，在上部和下部交界处，第3行的发射电极单元T与相邻列的接收电极R之间设置有分别从第4行和第2行延伸过来的延伸部2213，第4行的发射电极单元T与相邻列的接收电极R之间设置有分别从第3行和第5行延伸过来的延伸部2213。
以发射电极单元T（x2，y4）为示例，其与R（x3，y4）之间设置有分别从T（x3，y3）、T（x3，y5）延伸过程来的两个延伸部2213，从而，第4行的发射电极单元被扫描偏置信号时，利用T（x3，y3）、T（x3，y5）被偏置为接地信号，两个延伸部2213接地，进而可以屏蔽T（x2，y4）与R（x3，y4）之间的不规则耦合电容。因此，在上部和下部交界处的不规则电容大大减小。第3行和第4行的所有发射电极单元T都具有类似设置。
在一优选实施例中，延伸部2213的长度，也即其从发射电极单元221延伸出来的长度，大致等于发射电极单元221在y方向上的长度L（如图3所示）的一半，这样，延伸部2213对不规则电容的屏蔽效果更佳。但是，其具体长度不是限制性的，例如，延伸部2213的长度可以为L/4至3L/4。并且需要说明的是，不同延伸部之间不构成电连接。
在一实施例中，每个发射电极单元221大致设置为梳状，与每个发射电极单元221对应的接收电极部分也大致设置梳状，从而每个发射电极单元221与相应的接收电极部分形成交叉梳状的单元结构，具体如图3所示，每个发射电极单元221还包括多个平行设置电极段2215，相邻的两电极段2215之间可以设置接收电极225的电极段。
在一优选实施例中，如图3（a）所示，发射电极单元221的延伸部2213先更长地向x方向延伸再垂直弯折向y方形延伸形成延伸线，这样，类似于T（x2，y4）与R（x3，y4）之间的延伸部2213，两个延伸部2213会相对靠近T（x2，y4）布置，这样，更有利于提升以上所述的屏蔽效果。
在一优选实施例中，传感器电极阵列200的全局布图中，所有发射电极单元221都是设置有延伸部2213，如图2所示，第1-3行的所有发射电极单元都设置有向下延伸的延伸部2213，第4-7行的所有发射电极单元设置有向上延伸的延伸部2213，这样，传感器电极阵列200的全局电容环境相对更加均匀。需要理解的是，在其他实施例中，也可以仅在第2至5行的发射电极单元221上设置延伸部，从而至少保证至少在上部和下部交界处的第3行和第4行的不规则电容大大减小。
本实用新型实施例的电容传感器的传感器电极阵列200中不规则的电容耦合大大减小（被延伸部屏蔽），从而电容传感器的准确度/线性度得到提高，例如可以相对图1所示的电容传感器大致提高0.5mm左右的准确度，因此，在应用于触控显示器中，用户体验更好。
以上例子主要说明了本实用新型的电容传感器。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种电容传感器，包括衬底以及在所述衬底上单层地设置的传感器电极阵列，所述传感器电极阵列包括若干列在行的方向上依次排布的传感器电极组，其中每列传感器电极组包括：
　　多个发射电极单元，其被设置为在列的方向上依次交错地排列，其中，每个所述发射电极单元具有从其第一端沿所述列的方向引出的迹线；以及
　　至少一个接收电极，其沿所述列的方向曲折地设置并与所述发射电极单元交叉布置以与所述发射电极单元电容地耦合；
　　其特征在于，至少部分所述发射电极单元具有沿与所述迹线的方向相反的方向、从其第二端延伸出的延伸部。
2.如权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述延伸部的长度等于所述发射电极单元在列的方向上的长度的一半。
3.如权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，多个发射电极单元中的每个都具有所述延伸部；
　　所述电容传感器包括n列所述传感器电极组，每列所述传感器电极组包括m行所述发射电极单元；其中，第i列的所述传感器电极组的第c行的所述发射电极单元的延伸部位于第i列的所述传感器电极组的第（c+1）/（c-1）行的发射电极单元对应的接收电极部分与第（i+1）列或第（i-1）列的所述传感器电极组的第（c+1）/（c-1）行的发射电极单元之间，其中，2≤i＜n，n≥3，2≤c＜m，m≥3，且m、n、i和c为整数。
4.如权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述电容传感器包括n列所述传感器电极组，每列所述传感器电极组包括m行所述发射电极单元；
　　其中，n列所述传感器电极组的第1行至第t行的发射电极单元的迹线沿所述列的方向向上引出，n列所述传感器电极组的第（t+1）行至第m行的发射电极单元的迹线沿所述列的方向向下引出，2≤t≤（m-2），m≥4，n≥3，且m、n和t为整数；
　　其中，n列所述传感器电极组的至少第（t-1）行至第（t+2）行的所述发射电极单元设置有所述延伸部。
5.如权利要求4所述的电容传感器，其特征在于，第i列的所述传感器电极组的第t行/第（t+1）行的所述发射电极单元对应设置有从第（i+1）列或第（i-1）列的所述传感器电极组的第（t+1）和（t-1）行/第t和（t-2）行的发射电极单元分别延出的延伸部，其中，2≤i＜n，i为整数。
6.如权利要求3或4所述的电容传感器，其特征在于，所述传感器电极阵列还包括边界部，其中，所述边界部设置有多条所述迹线，并且，第1列的所述传感器电极组的第c行的所述发射电极单元的延伸部位于第1列的所述传感器电极组的第（c+1）或（c-1）行的发射电极单元对应的接收电极部分与所述边界部之间，其中，2≤c＜m且c为整数。
7.如权利要求4或5所述的电容传感器，其特征在于，第i列的所述传感器电极组的第f行的所述发射电极单元的所述延伸部相对靠近第（i+1）列或第（i-1）列的所述传感器电极组的第（f+1）/（f-1）行的发射电极单元，其中，（t-1）≤f≤（t+1）且f为整数。
8.如权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述延伸部为延伸线，所述延伸线的宽度与所述迹线的宽度相等。
9.如权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，每个所述发射电极单元跨越该列传感器电极组的在所述列的方向上的中心线布置。
10.如权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述衬底为显示器中的显示面板的一部件。
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