CN102819359A - 电容触摸屏及具有该电容触摸屏的触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容触摸屏，包括：透明基板；多个第一部件，所述多个第一部件彼此平行且间隔开地设在所述透明基板上；和多个第二部件，所述多个第二部件彼此平行且间隔开设置，所述多个第二部件与所述多个第一部件成预定角度，且每个所述第二部件的一部分与相邻的所述第一部件的一部分相互构成互电容；和形成在所述多个第一部件和多个第二部件之间的一级或多级浮岛结构，所述一级或多级浮岛结构为导体以增加触摸前后所述第一部件和第二部件之间互电容的变化量。根据本发明实施例的电容触摸屏，通过增加的一级或多级浮岛结构能够增大互电容容值的可调范围，增大激励部件吸收手指负电荷的电荷量，从而使互电容的变化量增大。

Description

电容触摸屏及具有该电容触摸屏的触控装置

技术领域

本发明涉及触控技术领域，特别涉及一种改进的电容触摸屏及具有该电容触摸屏的触控装置。

背景技术

随着科技的进步，互电容式触摸屏越来越广泛的应用于各种设备，例如：手机触摸屏、笔记本touchpad、PDA、键盘等领域。激励部件(TX)与检测部件(RX)之间形成互电容结构，当手指接触或者接近屏幕时，激励部件(TX)会吸收手指上的负电荷，相应吸收检测部件(RX)的负电荷会减少，因此互电容会变小，采用信号检测技术，将微小电容变化量转换成与之成线性关系的直流电压信号输出，通过微型计算机处理，确定导体在触摸屏上的准确坐标，实现人机对话和交流。

图1为现有的双层结构的互电容式印刷电路板结构的平面图。纵向黑色条为顶层的检测部件200’(RX)，横向为激励部件100’(TX)，二者相互垂直。当触摸物体(如手指)未触摸屏幕时，激励部件100’主要吸收检测部件200’的负电荷，两者形成的电容值为C1。当触摸物体(如手指)触摸屏幕时，由于很大一部分激励部件100’距离信号检测部件200’较远且手指较近，因此会转而吸收手指上的负电荷，相应地检测部件200’的电荷就会减少，因此信号检测部件200’和激励部件100’之间形成的互电容会减小。通过相应的检测电路检测互电容变化量的大小，可以判断接触是否为有效接触，并通过相应的计算方法可以计算出手指在屏幕上的坐标，实现定位。如图2a和2b所示，为现有电容触摸屏的正电荷和负电荷分布示意图。从图中可以看出，当手指300’触摸到触摸屏时，手指300’可以提供更多的负电荷，因此激励部件100’能充进更多的正电荷，但是由于距离关系，离检测部件200’远的部分吸收的是手指的负电荷，所以检测部件200’提供的负电荷变少了(互电容变小)，手指提供更多的负电荷(自电容变大)。

根据激励部件和检测部件的排列可以把互电容分为单层、双层甚至多层。根据成本等考虑，单层结构将会成为互电容触摸屏的主要走线方式。然而在单层结构之中，激励部件和检测部件距离非常近，因此互电容很大，从而导致互电容变化量很小，达到飞法级，因此导致无法有效检测电容变化量。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决无法有效检测电容变化量的缺陷。

为达到上述目的，本发明第一方面提出一种电容触摸屏，包括：透明基板；多个第一部件，所述多个第一部件彼此平行且间隔开地设在所述透明基板上；和多个第二部件，所述多个第二部件彼此平行且间隔开设置，所述多个第二部件与所述多个第一部件成预定角度，且每个所述第二部件的一部分与相邻的所述第一部件的一部分相互构成互电容；和形成在所述多个第一部件和多个第二部件之间的一级或多级浮岛结构，所述一级或多级浮岛结构为导体以增加触摸前后所述第一部件和第二部件之间互电容的变化量。在本发明的一个实施例中，所述第一部件为激励部件，所述第二部件为检测部件。

根据本发明实施例的电容触摸屏，通过增加的一级或多级浮岛结构能够增大互电容容值的可调范围，增大激励部件吸收手指负电荷的电荷量，从而使互电容的变化量增大。因此通过本发明实施例的浮岛结构可以解决互电容单层走线情况下手指触摸前后电容变化小的问题。此外，在本发明的实施例中，浮岛结构的级数(即个数)可调，因此可以通过调节浮岛结构的级数使得容值达到便于信号检测的范围。并且，在本发明实施例中，由于浮岛结构的增加，可以增加第一部件和第二部件之间的距离，从而能够在芯片I/O接口数量相同的情况下可以拓宽整个屏幕。

本发明第二方面提出一种触控装置，包括：触摸屏，所述触摸屏为根据本发明第一方面所述的电容触摸屏；第一I/O接口组，所述第一I/O接口组中的每一个I/O接口与一个所述第一部件相连；第二I/O接口组，所述第二I/O接口组中的每一个I/O接口与一组第二部件相连；和控制器，所述控制器分别与所述第一I/O接口组和第二I/O接口组相连，根据所述第一部件和所述第二部件之间互电容的变化量检测所述触摸屏被触摸的位置。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有的双层结构的互电容式印刷电路板结构的平面图；

图2a和2b为现有电容触摸屏的正电荷和负电荷分布示意图；

图3a-3c为在平行板电容之间增加导体的示意图；

图4a和4b为本发明实施例具有浮岛结构的双层电容触摸屏的正电荷和负电荷分布示意图；

图5为本发明实施例的具有浮岛结构的单层电容触摸屏的正电荷和负电荷分布示意图；

图6为本发明实施例的在单层电容触摸屏中增加浮岛结构的示意图；

图7为本发明一个实施例的在单层电容触摸屏中增加浮岛结构的示意图；

图8为本发明另一个实施例的在单层电容触摸屏中增加浮岛结构的示意图；和

图9为本发明实施例的触控装置结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

根据本发明实施例的电容触摸屏包括透明基板、多个第一部件和多个第二部件。多个第一部件彼此平行且间隔地设在透明基板上。多个第二部件彼此平行且间隔开设置，多个第二部件与多个第一部件成预定角度，且每个第二部件的一部分与相邻的第一部件的一部分相互构成电容。该电容触摸屏还包括形成在所述多个第一部件和多个第二部件之间的一级或多级浮岛结构，其中，一级或多级浮岛结构为导体以增加所述第一部件和第二部件之间互电容的变化量。在本发明的一个实施例中，第一部件为激励部件，所述第二部件为检测部件。

在本发明的一个实施例中，一级或多级浮岛结构为氧化铟锡(ITO)。

在本发明的一个实施例中，电容触摸屏为单层结构，且第一部件和第二部件位于同一平面，且第一部件或第二部件在第一部件与第二部件交汇处断开，并通过跳线将断开的部分连接。

在本发明的一个实施例中，所述第一部件和所述第二部件之间具有间隙，所述一级或多级浮岛结构设置在所述间隙内。

在本发明的一个实施例中，所述电容触摸屏为双层结构，且所述第一部件和所述第二部件分别位于不同平面。

在本发明的一个实施例中，在所述第一部件所属的平面和/或所述第二部件所属的平面内设置所述一级或多级浮岛结构，或者在所述第一部件和所述第二部件之间的玻璃层内设置所述一级或多级浮岛结构。

在本发明的一个实施例中，第一部件和所述第二部件相互垂直。

在本发明的一个实施例中，第二部件包括多个信号增强部，所述信号增强部包括多个枝形结构，所述一级或多级浮岛结构设置在所述多个枝形结构之中。

根据本发明实施例的电容触摸屏，通过增加的一级或多级浮岛结构能够增大互电容容值的可调范围，增大激励部件吸收手指负电荷的电荷量，从而使触摸前后互电容的变化量增大。因此通过本发明实施例的浮岛结构可以解决互电容单层走线情况下手指触摸前后电容变化小的问题。此外，在本发明的实施例中，浮岛结构的级数(即个数)可调，因此可以通过调节浮岛结构的级数使得容值达到便于信号检测的范围。并且，在本发明实施例中，由于浮岛结构的增加，可以增加第一部件和第二部件之间的距离，从而能够在芯片I/O接口数量相同的情况下可以拓宽整个屏幕。

如图3a-3c所示，为在平行板电容之间增加导体的示意图。如图3a，假设平行板电容的两极板面积为S，间距为d，此平行板电容的容值C＝εS/4Kлd。当在两极板中间***一个导体，且极板间距不变时，如图3b所示。此时平板电容的容值C1＝εS/4Kл(d1+d2)，因为d》d1+d2由此可以得出C《C1，根据以上原理，可以在互电容的两极TX与RX之间填充浮岛结构(即导体)从而达到使互电容初始值变大的目的。如图3c所示，为当增大电容两极板距离并在中间添加两个独立导体时的情况。由于两极板之间的距离变大因此电容会减小，但是加入浮岛以后又使电容的容值变大，因此可以通过模拟实验调整距离，找到电容增大和减小的平衡点，从而将整个电容的容值调整到有效的检测范围，提高检测的精确度。

如图4a和4b所示，为本发明实施例具有浮岛结构的双层电容触摸屏的正电荷和负电荷分布示意图。当TX 100吸收电荷时，浮岛结构400就可作为TX 100与RX 200之间的桥梁，通过浮岛结构400的桥接就等于拉近了TX 100和RX 200之间的距离，使TX 100和RX 200之间的互电容变大。当手指300触摸时大部分的TX 100因为与手指300的距离比与RX 200的距离近，因此TX 100会转而吸收手指300上的负电荷，所以大部分的负电荷来自手指300，RX 200提供的电荷非常少，所以互电容将变得很小，从而增大互电容的变化值。

如图5所示，为本发明实施例的具有浮岛结构的单层电容触摸屏的正电荷和负电荷分布示意图。在TX 100和RX 200之间的间隙内设置一级或多级浮岛结构400，在该单层电容触摸屏之上设有玻璃500。

下面将以具体的检测试验证明本发明实施例的效果。在该试验之中，电容触摸屏的上下均设置有玻璃，其中顶层玻璃厚度为0.9mm，底层玻璃的厚度为0.4mm，其为单层互电容触摸屏，一级浮岛。其中，在无浮岛结构的情况下，无触摸时互电容容值为1.0747皮法，手指有效触摸后的互电容容值为0.72554皮法。在TX和RX之间添加浮岛结构以后，无触摸时互电容容值为1.6815皮法，手指有效触摸后的互电容容值为1.3189皮法。由以上数据可知，在TX和RX之间填充浮岛结构之后，可以增大互电容初始值和变化值，从而便于检测。

如图6所示，为本发明实施例的在单层电容触摸屏中增加浮岛结构的示意图。其中，TX(激励部件)100和RX(检测部件)200位于同一平面内，且RX 200在TX 100与RX 200交汇处断开，并通过跳线将RX 200的断开部分连接。当然在本发明的其他实施例中，也可以是TX 100在TX 100与RX 200交汇处断开，并通过跳线将断开部分连接。在RX 200与TX 100之间具有多个间隙，在本发明实施例中，可在该间隙之内设置一级或多级浮岛结构400。

如图7所示，为本发明一个实施例的在单层电容触摸屏中增加浮岛结构的示意图。其中，TX 100和RX 200位于不同的平面，在该实施例中，一级或多级浮岛结构400与RX 200位于同一平面内。当然在本发明的其他实施例中，一级或多级浮岛结构400也可以与TX 100位于同一平面内，或者，一级或多级浮岛结构400位于TX 100和RX200之间的玻璃层内。在该实施例中，多个RX之间相互交错设置，从而能够进一步提高互电容的变化量，并且在芯片I/O接口数量相同的情况下可以拓宽整个屏幕。

如图8所示，为本发明另一个实施例的在单层电容触摸屏中增加浮岛结构的示意图。其中，TX 100和RX 200位于不同的平面，在该实施例中，RX 200还包括有多个信号增强部，每个信号增强部包括多个枝形结构700，在该实施例中，一级或多级浮岛结构400设置在多个枝形结构700之中。通过多个枝形结构700可以进一步提高互电容的变化量，增加检测的准确性。

下面参考图9描述根据本发明实施例的触控装置。

如图9所示，根据本发明实施例的触控装置包括本发明上述实施例提供的电容触摸屏1、第一I/O接口组2、第二I/O接口组3和控制器4，其中第一I/O接口组2中的每一个I/O接口与一个第一部件100相连，第二I/O接口组3中的每一个I/O接口与一组第二部件200相连，控制器4分别与所述第一I/O接口组2和第二I/O接口组3相连，根据第一部件100和第二部件200之间互电容的变化量检测所述触摸屏被触摸的位置。

在触摸物体(如手指)靠近电容触摸屏1时，增加了第一部件100和第二部件200电容之间的介电常数，从而增加了触摸前后第一部件100和第二部件200之间的电容量。控制器4通过第一I/O接口组2和第二I/O接口组3采集第一部件100和第二部件200的电荷，并计算第一部件100和第二部件200之间的互电容的变化量，然后根据互电容的变化量可以计算触摸物体的触摸点和触摸动作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种电容触摸屏，其特征在于，包括：

透明基板；

多个第一部件，所述多个第一部件彼此平行且间隔开地设在所述透明基板上；和

多个第二部件，所述多个第二部件彼此平行且间隔开设置，所述多个第二部件与所述多个第一部件成预定角度，且每个所述第二部件的一部分与相邻的所述第一部件的一部分相互构成互电容；和

形成在所述多个第一部件和多个第二部件之间的一级或多级浮岛结构，所述一级或多级浮岛结构为导体以增加触摸前后所述第一部件和第二部件之间互电容的变化量。

2.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第一部件为激励部件，所述第二部件为检测部件。

3.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述电容触摸屏为单层结构，且所述第一部件和所述第二部件位于同一平面，且所述第一部件或所述第二部件在所述第一部件与所述第二部件交汇处断开，并通过跳线将断开的部分连接。

4.根据权利要求3所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件之间具有间隙，所述一级或多级浮岛结构设置在所述间隙内。

5.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述电容触摸屏为双层结构，且所述第一部件和所述第二部件分别位于不同平面。

6.根据权利要求5所述的电容触摸屏，其特征在于，在所述第一部件所属的平面和/或所述第二部件所属的平面内设置所述一级或多级浮岛结构，或者在所述第一部件和所述第二部件之间的玻璃层内设置所述一级或多级浮岛结构。

7.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件相互垂直。

8.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述一级或多级浮岛结构为氧化铟锡ITO。

9.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第二部件包括多个信号增强部，所述信号增强部包括多个枝形结构，所述一级或多级浮岛结构设置在所述多个枝形结构之中。

10.一种触控装置，其特征在于，包括：

触摸屏，所述触摸屏为如权利要求1-9任一项所述的电容触摸屏；

第一I/O接口组，所述第一I/O接口组中的每一个I/O接口与一个所述第一部件相连；

第二I/O接口组，所述第二I/O接口组中的每一个I/O接口与一组第二部件相连；和

控制器，所述控制器分别与所述第一I/O接口组和第二I/O接口组相连，根据所述第一部件和所述第二部件之间互电容的变化量检测所述触摸屏被触摸的位置。

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