电容式触摸屏及单层电极阵列的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电容式触摸屏及单层电极阵列。该单层电极阵列包括多个顺序排列的单元电容，其中每个单元电容包括位于一个平面上的一个或多个内电极和与所述一个或多个内电极对置的一个或多个外电极，所述内电极位于所述外电极形成的波浪形或锯齿形的凹槽中。本发明还涉及一种包括单层电极阵列的电容式触摸屏，该电容式触摸屏包括基板；设置在所述基板上的电极阵列；所述多个内电极通过位于内电极一侧的内导线串联连接，所述多个外电极通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接；所述内导线和所述外导线分别连接电路板对应的控制端口。本发明的单层电极阵列和电容式触摸屏使得制备成本低，触摸性能高。
【专利说明】电容式触摸屏及单层电极阵列
【技术领域】
[0001]本发明属于电子【技术领域】，具体涉及一种单层电极阵列。本发明还涉及由单层电极阵列构成的电容式触摸屏。
【背景技术】
[0002]多点式触摸技术正从智能手机向整个消费类电子产业辐射，包括中低端手机，游戏机，媒体播放器，导航仪，电子阅读器，平板电脑等。
[0003]电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏通常是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层透明导电膜(ΙΤ0)，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，内层和外层ITO分别沿相互垂直的两个轴刻蚀成条状从而形成网格(传感电容)。当手指触摸在金属层上时，在手指接触到的触摸屏网格表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，由于人体对大地存在一个对地电容，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。通过检测哪些网格的电流发生了变化就可以得出触摸点的位置。
[0004]投射式电容触摸屏的核心部件是内外两面镀了 ITO膜的玻璃。投射式电容触摸屏的ITO膜并不是覆盖整个屏，而是内外膜分别成水平和垂直的条形或菱形图案。内外膜的菱形图形相互错开。
[0005]采用两层ITO膜的制备工艺显然增加了制备过程中的复杂性和增加了工艺成本，并且使得通过率下降。
[0006]因此目前流行的是采用单层ITO膜，但是在制备过程中需要在电极之间搭桥，搭桥方式会因为绝缘层膜厚与ITO或者金属膜厚差别较大，容易产生断裂问题。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的问题是提供一种单层电极阵列和电容式触摸屏，这种单层电极阵列和电容式触摸屏具有制备工艺简单，成本低，触摸感应性能高。
[0008]为解决上述问题，本发明所利用的技术方案是提供一种单层电极阵列，包括多个顺序排列的单元电容，其中每个单元电容包括位于一个平面上的一个或多个内电极和与所述一个或多个内电极对置的一个或多个外电极，所述内电极位于所述外电极形成的波浪形或锯齿形的凹槽中。
[0009]优选的，多个单元电容的多个内电极平行排列，并通过位于内电极一侧的内导线串联连接成内电极列，所述多个内电极列平行排列构成内电极面；所述多个单元电容的多个外电极平行排列，并通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接成外电极列，所述多个外电极列平行排列构成外电极面。
[0010]优选的，单元电容包括位于一个平面上的两个相互平行的内电极和与所述两个内电极对置的一个外电极，所述外电极具有与所述两个相互平行的内电极对应设置的两个波浪形或锯齿形的凹槽。在另一个优选的实施例中，单元电容包括位于一个平面上的一个内电极和与所述内电极对置的一个外电极，所述内电极位于所述外电极形成的波浪形或锯齿形的凹槽中。
[0011]优选的，内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘相互平行。相互平行的电极板之间形成电容。
[0012]优选的，外电极在靠近所述内导线处具有向外扩张的开口。内电极一侧的内导线具有与所述开口相互对应且与所述内电极电性接触的突起。在一个优选的实施例中，突起的形状是三角形，在另一个优选的实施例中，突起的形状是直角三角形，其中一条直角边与内导线相互平行，在又一个优选的实施例中，突起的形状是四角形。突起的形状可以是梯形，还可以是梨形，更可以是其他的形状。
[0013]优选的，内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘间的距离是0.001mm-3.0mm。
[0014]优选的，单元电容的长度为所述单元电容的宽度为3mm-15mm。
[0015]优选的，内电极的宽度是0.001mm-15mm,内导线的线宽为0.001mm-3.0mm。
[0016]优选的，外导线的线宽为0.001mm-3.0mm,多个外导线之间的间距为
0.001mm-3.0mm0
[0017]优选的，内电极和外电极的材质为透明导电薄膜，更优选的，内电极和外电极的材质为ΙΤ0。
[0018]本发明所利用的技术方案还提供一种包括单层电极阵列的电容式触摸屏，包括基板；设置在所述基板上的电极阵列；所述多个内电极通过位于内电极一侧的内导线串联连接，所述多个外电极通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接；所述内导线和所述外导线分别连接电路板对应的控制端口。
[0019]优选的，电容式触摸屏还包括与所述电路板对应的控制端口相连接的地线。
[0020]优选的，基板为玻璃、钢化玻璃、有机玻璃或PET。
[0021]优选的，电路板为集成电路芯片。集成电路芯片可以一个，也可以是两个，还可以是其他数目。
[0022]优选的，外导线的上部分连接一个相对置的集成电路芯片对应的控制端口上，所述外导线的下部分连接另一个相对置的集成电路芯片对应的控制端口上。这样可以减少外导线在电极阵列中所占据的空间，从而减少了电极阵列中非电容感应区域的面积，使得感应灵敏度和单兀电容的集成度都有了很大的提闻。
[0023]单元电容大体为长方形或正方形，中间是外电极形成的锯齿形或波浪形的凹槽，内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘相互平行并且具有一定的间隙。外电极的上下两部分分别与内电极形成电容。
[0024]本发明的优点在于，内电极和外电极的凹槽的边缘为波浪形或锯齿形，在手指头从一个单元电容移到相邻的另一个单元电容的时候，手指移出的单元电容的电容变化量逐渐减小，移入的单元电容的电容变化量逐渐增加，减少量和增加量近似线性关系，从而能够实现很好的触摸效果。单层电极阵列的制备工艺简单，成本低，触摸感应性能高。
[0025]单层电极阵列的制备并不需要在电极之间搭桥，节省工艺流程。
[0026]内电极一侧的内导线具有与所述开口相互对应且与所述内电极电性接触的突起，可以使得金属导线的面积增加，从而使得金属导线的电阻减小，使得性能更加稳定、信号失真减小，并且有利于触摸屏基板材质和金属导线材质的选择，并且在金属布线过程中使得成品率提闻。
[0027]触摸屏中的集成电路芯片能够从噪声中检测出电容电荷的微小变化、对各种寄生效应进行补偿以减小干扰、计算出精确的触摸中心位置和手势识别。
[0028]触摸屏中的电容矩阵可以实现小尺寸、中尺寸以及大尺寸等各种尺寸类型的电容式触摸屏的制备，从而满足生产中的各种需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明的实施例中的单层电极阵列的示意图。
[0030]图2是本发明实施例中单层电极阵列的第一种变形结构的示意图。
[0031]图3是本发明实施例中单层电极阵列的第二种变形结构的示意图。
[0032]图4是本发明实施例中单层电极阵列的第三种变形结构的示意图。
[0033]图5是本发明实施例中单层电极阵列的第四种变形结构的示意图。
[0034]图6是本发明的实施例中电容式触摸屏的示意图。
[0035]图7是本发明的实施例中电容式触摸屏的变形结构的示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下配合附图及本发明的实施例，进一步阐述本发明为了达到目的所采取的技术方案。
[0037]本发明提供一种单层电极阵列，包括多个顺序排列的单元电容，其中每个单元电容包括位于一个平面上的一个或多个内电极和与所述一个或多个内电极对置的一个外电极，所述内电极位于所述外电极形成的波浪形或锯齿形的凹槽中。
[0038]在本发明的一个实施例中，多个单元电容的多个内电极平行排列，并通过位于内电极一侧的内导线串联连接成内电极列，所述多个内电极列平行排列构成内电极面；所述多个单元电容的多个外电极平行排列，并通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接成外电极列，所述多个外电极列平行排列构成外电极面。其中，连接在同一内导线上的一个内电极列与相对置的外电极列相互配合构成单元电容列。多个单元电容列排列成电极阵列。其中一个单元电容列的外导线和相邻的单元电容列的内导线位于两个相邻的单元电容列中间的导线通路上。
[0039]在本发明的一个优选的实施例中，单元电容包括位于一个平面上的两个相互平行的内电极和与所述两个内电极对置的一个外电极，所述外电极具有与所述两个相互平行的内电极对应设置的两个波浪形或锯齿形的凹槽，所述两个相互平行的内电极分别位于所述外电极形成的波浪形或锯齿形的两个凹槽中。
[0040]其中，内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘相互平行。外电极在靠近所述内导线处具有向外扩张的开口。内电极一侧的内导线具有与所述开口相互对应且与所述内电极电性接触的突起。这样可以起到增大面积降低电阻的作用。
[0041]在示例性实施例中，内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘间的距离是0.001mm-3.0mm。单元电容的长度为所述单元电容的宽度为3mm-15mm。内电极的宽度是0.001mm-15mm,内电极的长度是内导线的线宽为0.001mm-3.0mm。外导线的线宽为0.001mm-3.0mm。多个外导线之间的间距为0.001mm-3.0mm。
[0042]在上述实施例中，内电极和外电极的材质为ΙΤ0，其也可以是透明导电金属薄膜。
[0043]本发明还提供一种包括上述实施例中的单层电极阵列的电容式触摸屏，包括基板；设置在所述基板上的电极阵列；所述多个内电极通过位于内电极一侧的内导线串联连接，所述多个外电极通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接；所述内导线和所述外导线分别连接电路板对应的控制端口。
[0044]在本发明的一个实施例中，电容式触摸屏还包括与所述电路板对应的控制端口相连接的地线。其中电路板为集成电路芯片，其也可以是分立元器件的电路板。基板为玻璃、钢化玻璃、有机玻璃或PET中的一种。
[0045]在本发明的另一个优选的实施例中，电路板为两个相同的集成电路芯片，其中外导线的上部分连接一个相对置的集成电路芯片对应的控制端口上，所述外导线的下部分连接另一个相对置的集成电路芯片对应的控制端口上。
[0046]下面分别结合附图对本发明的具体实施例作更为详细地说明。
[0047]图1是本发明的实施例中的单层电极阵列的示意图。如图1所示，位于同一平面上的内电极I和外电极2，内电极I位于所述外电极2形成的波浪形或锯齿形的凹槽2C中。内电极I和外电极2构成单元电容C，在图1中是由两个相同的单元电容构C成的电极阵列
10。单元电容C大体为长方形或正方形，中间是外电极2形成的锯齿形或波浪形的凹槽2C，内电极I的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极2的波浪形或锯齿形的凹槽2C的边缘相互平行并且具有一定的间隙，外电极2的上下两部分分别与内电极I形成电容，提高触摸性能的灵敏度。在其他实施例中，虽然也是以两个单元电容构成的电极阵列来图示的，但是可以理解的是，可以是23X12的单元电容构成的电极阵列，根据不同的触摸屏的大小，还可以是任意数目的单元电容构成的电极阵列。两个内电极I通过位于内电极I左侧的内导线IL串联连接成内电极列3，多个内电极列平行排列可以构成内电极面。其中内导线IL的线宽是0.5_。两个外电极2通过位于外电极右侧的多个外导线2L并联连接成外电极列4，多个外电极列平行排列可以构成外电极面。其中外导线2L的线宽是0.05mm。内电极I的边缘和外电极2的凹槽2C为锯齿形，本领域的技术人员可知，内电极I的边缘和外电极2的凹槽2C还可以是波浪形。内电极I和外电极2的凹槽2C为波浪形或锯齿形可以在手指头从一个单元电容C移到相邻的另一个单元电容的时候，手指移出的单元电容的电容变化量逐渐减小，移入的单元电容的电容变化量逐渐增加，减少量和增加量近似线性关系，从而判断出触摸的情况，能够实现很好的触摸效果。内电极I与外电极2的凹槽2C相互对应，且内电极I与外电极2形成互补图形，外电极2的凹槽2C的边缘和内电极I的边缘相互平行且彼此相邻边缘相间隔的距离12C是0.05mm。外电极2在靠近内导线处IL具有向外扩张的开口 5。内电极I 一侧的内导线IL具有与开口 5相互吻合的突起6。突起6与内导线IL是电性连接的，在内导线IL制备与内电极I相互吻合并电性连接的突起6可以增加金属导线的面积，从而减小金属导线间的电阻，降低信号的失真，有利于提高触摸屏的性能。
[0048]在示例性实施例中，单元电容C的水平长度CL为6mm，宽度CW是6mm，内电极I的两条相互平行的边缘之间的宽度IW为2mm，多个外导线2L的间距h为0.05mm。内电极的水平长度为5mm，内电极上下波峰波谷间的垂直高度为4mm，其中内电极所形成的V字形的内夹角大约为60°。
[0049]在本实施例中，内电极和外电极的材质为ITO薄膜，在其他的实施例中，内电极和外电极的材质可以是透明导电金属薄膜。本领域的技术人员可知，附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在其他的实施例中，内电极与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘间的距离可以是0.001mm-3.0mm,单元电容的水平长度可以是3mm-15mm，单元电容的宽度可以是3mm-15mm,内电极的宽度可以是0.001mm-15mm,内导线的线宽可以为0.001mm-3.0mm,夕卜导线的线宽可以为0.001mm-3.0mm,多个外导线之间的间距可以是0.001mm-3.0mm,内电极所形成的V字形的内夹角为10° -170°，优选地为30° -150°，更优选地为50° -110°。
[0050]图2是本发明实施例中单层电极阵列的第一个变形结构的示意图，其与第一个实施例的区别在于，外电极2在靠近内导线IL处没有向外扩张的开口，使得内导线IL没有与内电极I电性接触的突起，因此所形成的内导线IL为条状。
[0051]图3是本发明实施例中单层电极阵列的第二个变形结构的示意图，其与第一个实施例的区别在于，内电极I 一侧的内导线IL具有与内电极I电性接触的突起6。突起6为直角三角形，三角形的其中的一条直角边与内导线IL平行。
[0052]图4是本发明实施例中单层电极阵列的第三个变形结构的示意图，其与第一个实施例的区别在于，内电极I 一侧的内导线IL具有与内电极I电性接触的突起6，突起6为四边形。
[0053]图5是本发明实施例中单层电极阵列的第四个变形结构的示意图，其与第一个实施例的区别在于，单元电容C包括位于一个平面上的两个相互平行的内电极11、12和与两个内电极11、12对置的一个外电极2,两个相互平行的内电极11、12位于外电极2形成的波浪形或锯齿形的凹槽2C中。位于同一单元电容中的两个相互平行的内电极11和内电极12之间的间距112H是0.05mm。在其他的实施例中，位于同一单元电容中的两个相互平行的内电极之间的间距可以是0.0lmm-1.0mm。
[0054]本领域的技术人员应该知道，与内电极电性接触的内导线一侧的突起的形状还可以是梯形，梨形等其他形状，本发明并不对突起的形状作以上限定。
[0055]本领域的技术人员应该知道，单元电容C可以包括位于一个平面上的一个或任意多个相互平行的内电极和与内电极对置的一个或任意多个外电极，本发明并不对内电极和外电极个数作以上限定。
[0056]图6是本发明的实施例中电容式触摸屏的示意图。如图6所示，触摸屏50包括基板51，设置在基板51上的电极阵列52，在本实施例中，是以2X2的阵列的单元电容C构成电极阵列52，当然这只是示意性的表示，可以理解的是，在实际的实施过程中，可以是10X15的电极阵列、20X20的电极阵列、23X12的电极阵列，可以根据需要设置任意单元电容阵列形式的电极阵列。在电极阵列52中，内导线53连接集成电路芯片(图中未示出)对应的控制端口 55上，外导线54连接在集成电路芯片(图中未示出)对应的控制端口 55上。其中，连接在同一内导线53上的一个内电极列与相对置的外电极列相互配合构成单兀电容列。多个单元电容列排列成电极阵列52。在电极阵列52中，其中一个单元电容列的外导线和相邻的单元电容列的内导线位于两个相邻的单元电容列中间的导线通路上。在本实施例中，控制端口 55的数目只是示例性的表示了与内导线和外导线连接的其中几个，本领域的技术人员应该知道，集成电路芯片的控制端口并非这几个，根据不同的电极阵列，还可以是其他数目的控制端口。在其他的实施例中，对控制端口 55的信号进行处理的还可以是分立元器件的电路板。触摸屏还包括与集成电路芯片中相对应的控制端口相连接的地线56。根据实际需要，基板可以是玻璃、钢化玻璃或有机玻璃，基板可以是长方形、正方形、圆形或他们之间的组合形状。还可以是具有一定弧度的曲面。
[0057]图7是本发明的实施例中电容式触摸屏的变形结构的示意图。如图7所示，其与第一个实施例中电容式触摸屏的区别在于，在基板51上下两侧分别具有相同两个集成电路芯片(图中未示出)对应的控制端口 551和552，将外导线54分别连接到控制端口 551或552上。即外导线54的上半部分连接到控制端口 551上，外导线54的下半部分连接控制端口 552上。采用这种结构的好处在于减少了外导线54在电极阵列52中所占据的空间，从而减少了电极阵列52中非电容感应区域的面积，使得感应灵敏度和单元电容的集成度都有了很大的提闻。
[0058]上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书所列。
【权利要求】
1.一种单层电极阵列，其特征在于，包括多个顺序排列的单元电容，其中每个单元电容包括位于一个平面上的一个或多个内电极和与所述一个或多个内电极对置的一个或多个外电极，所述内电极位于所述外电极形成的波浪形或锯齿形的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的单层电极阵列，其特征在于，所述多个单元电容的多个内电极平行排列，并通过位于内电极一侧的内导线串联连接成内电极列，所述多个内电极列平行排列构成内电极面；所述多个单元电容的多个外电极平行排列，并通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接成外电极列，所述多个外电极列平行排列构成外电极面。
3.根据权利要求1所述的单层电极阵列，其特征在于，所述单元电容包括位于一个平面上的两个相互平行的内电极和与所述两个内电极对置的一个外电极，所述外电极具有与所述两个相互平行的内电极对应设置的两个波浪形或锯齿形的凹槽。
4.根据权利要求1所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘相互平行。
5.根据权利要求2所述的单层电极阵列，其特征在于，所述外电极在靠近所述内导线处具有向外扩张的开口。
6.根据权利要求5所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内电极一侧的内导线具有与所述开口相互对应且与所述内电极电性接触的突起。
7.根据权利要求4所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内电极的波浪形或锯齿形的边缘与所述外电极的波浪形或锯齿形的凹槽的边缘间的距离是0.001mm-3.0mm。
8.根据权利要求1至7任一项所述的单层电极阵列，其特征在于，所述单元电容的长度为所述单兀电容的宽度为3mm-15mm。
9.根据权利要求1至7任一项所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内电极的宽度是0.001mm-15mmo`
10.根据权利要求1至7任一项所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内导线的线宽为 0.001mm-3.0mm。
11.根据权利要求1至7任一项所述的单层电极阵列，其特征在于，所述外导线的线宽为 0.001mm-3.0mm。
12.根据权利要求1至7任一项所述的单层电极阵列，其特征在于，所述多个外导线之间的间距为0.001mm-3.0mm。
13.根据权利要求1至7任一项所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内电极和外电极的材质为透明导电薄膜。
14.根据权利要求13所述的单层电极阵列，其特征在于，所述内电极和外电极的材质为 ITO0
15.一种包括权利要求1所述的单层电极阵列的电容式触摸屏，其特征在于，包括: 基板； 设置在所述基板上的电极阵列； 所述多个内电极通过位于内电极一侧的内导线串联连接,所述多个外电极通过位于外电极另一侧的多个外导线并联连接； 所述内导线和所述外导线分别连接电路板对应的控制端口。
16.根据权利要求15所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述电容式触摸屏还包括与所述电路板对应的控制端口相连接的地线 。
17.根据权利要求15所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述基板为玻璃、钢化玻璃、有机玻璃或PET。
18.根据权利要求15所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述电路板为集成电路芯片。
19.根据权利要求18所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述外导线的上部分连接一个相对置的集成电路芯片对应的控制端口上，所述外导线的下部分连接另一个相对置的集成电路芯片对应的控制端口上。
【文档编号】G06F3/044GK103513830SQ201210202213
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】程泰毅, 乐卫华, 赵天明, 贺记桥, 邓明 申请人:上海思立微电子科技有限公司