触控屏、电子设备和触控系统的制作方法

1.本技术实施例涉及触控技术领域，并且更具体地，涉及一种触控屏、电子设备和触控系统。


背景技术：

2.目前的触控屏支持手指的触控操作，但是手指的操作精度和分辨率较低，只能完成一些粗糙的触控操作。而触控笔在触控屏上的触控操作可以获得更好的精度和分辨率，从而实现一些复杂的触控操作，例如绘画、文本编辑、批注等。触控笔包括电容主动笔和电磁笔。由于电磁笔是被动工作的，其核心部件不需要供电，体积较小，便于与电子设备作为整体一起携带，并且可以带来更优的操作精度和用户体验，因此目前的触控屏除了支持手指的触控操作，还要兼容电磁笔的触控操作。
3.为了支持电磁笔的使用，触控屏中除了包括原有的电容检测系统用来检测手指的触控操作，还需要包括电磁谐振系统用来检测电磁笔的触控操作，这两套独立的检测系统导致触控屏的成本显著提升。因此，如何能够在较低的成本下同时实现触控屏对手指和电磁笔的触控检测，成为需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种触控屏、电子设备和触控系统，能够同时实现触控屏对手指和电磁笔的触控检测，且不增加较多的成本。
5.第一方面，提供了一种触控屏，包括多个电极，其中每个电极包括相对设置的两个分段、第一端和第二端，所述两个分段的位于同一侧的一端连接，所述两个分段的另一端分别形成所述第一端和所述第二端。其中，所述第一端和所述第二端短接时，所述每个电极用于检测目标触摸所述触控屏时的电容信号。所述两个分段、所述第一端和所述第二端形成线圈环路时，所述每个电极用于检测目标向所述触控屏输出的电磁信号。
6.在本技术实施例中，触控屏中的电极包括相对设置的两个分段，使得该电极具备形成线圈环路的条件。当电极的第一端和第二端之间短接时，该电极的两个分段形成一个整体，用于检测目标触摸触控屏时电极上的电容信号；当电极的两个分段、第一端和第二端形成线圈环路时，该电极用于检测目标向触控屏输出的电磁信号。这样，触控屏可以同时实现对手指的电容检测以及对电磁笔的电磁检测，并且由于共用相同的电极对手指和电磁笔进行触控检测，因此无需增加额外的成本。
7.在一种可能的实现方式中，所述两个分段中的每个分段为条形。采用条形电极能够简化电极的制造工艺，减少电极面积，降低成本。
8.在一种可能的实现方式中，所述多个电极中的横向电极和纵向电极位于不同的叠层。
9.在一种可能的实现方式中，所述两个分段中的每个分段由串接在一起的特定图案形成。例如，所述特定图案为菱形图案。
10.在一种可能的实现方式中，所述触控屏中的横向电极和纵向电极位于同一叠层，所述横向电极和所述纵向电极的所述特定图案交错分布。
11.由于采用串接在一起的特定图案形成电极，且横向电极的特定图案和纵向电极的特定图案交错分布，因此增加了横向电极和纵向电极之间的感应面积，在进行电容检测，特别是互容检测时，能够增加横向电极和纵向电极之间的互电容的信号量，提高触控检测的性能。并且，由于横向电极的特定图案和纵向电极的特定图案交错分布，因此能够将横向电极和纵向电极设置于同一叠层，减小了触控屏的厚度。
12.在一种可能的实现方式中，所述两个分段中的第一分段由串接在一起的特定图案形成，所述两个分段中的第二分段为引线。
13.或者，在另一种可能的实现方式中，所述电极还包括第三分段，用于连接所述两个分段，其中，所述第三分段由串接在一起的特定图案形成，所述两个分段为引线。
14.电极的一部分由串接在一起的特定图案形成，另外的部分为引线，用于将串接在一起的特定图案引出至同侧，从而使电极具备形成线圈环路的条件，，并且能够将横向电极和纵向电极设置于同一叠层，以减小触控屏的厚度，同时利用引线作为电极的一部分，减少了电极面积，降低了成本。
15.在一种可能的实现方式中，所述触控屏中的横向电极和纵向电极位于同一叠层，所述横向电极和所述纵向电极的所述特定图案交错分布。例如，所述特定图案为菱形图案。
16.在一种可能的实现方式中，所述触控屏中的横向电极和纵向电极位于同一叠层，所述横向电极和所述纵向电极的所述特定图案之间互补。例如，所述横向电极和所述纵向电极的所述特定图案之间互补形成“米”字形图案。
17.在一种可能的实现方式中，所述电极的表面呈网格状。
18.第二方面，提供了一种电子设备，包括上述第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的触控屏。
19.第三方面，提供了一种触控系统，包括第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的触控屏，以及电磁笔。
附图说明
20.图1是触控屏的示意图。
21.图2是本技术实施例的条形电极的示意图。
22.图3是电磁笔的示意图。
23.图4是本技术实施例的电容检测电路的示意图。
24.图5是具有菱形图案的电极的示意图。
25.图6是图5中区域a的放大图。
26.图7是由特定图案和引线形成的电极的示意图。
27.图8是具有“米”字形图案的电极的示意图。
28.图9是图8中的一个“米”字形图案的放大图。
具体实施方式
29.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
30.目前市场上的移动设备例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等都具有丰富的显示屏人机交互接口。从功能上看，有些电子设备仅支持手指的操作，有些电子设备既支持手指的操作，还支持触控笔(以下简称“笔”)的操作。从技术上看，电子设备的触控屏上基本都集成了电容检测技术，电容检测技术既支持手指的操作，也支持电容笔的操作；另外一些电子设备上，除了集成电容检测技术，还集成了电磁谐振技术用来支持电磁笔的操作。从人机交互体验上看，手指在触控屏上操作时，手指位置的坐标精度低，一般只能做一些粗的操作；而笔的坐标操控精度更高，可以实现一些特殊的操作，例如绘画、文本编辑、批注等。笔包括电容主动笔(简称主动笔或者电容笔)和电磁谐振笔(简称电磁笔)，其中，电磁笔是被动工作的，其核心部件不需要供电，体积较小，便于与电子设备作为整体一起携带，并且可以带来更优的操作精度和用户体验，因此目前的触控屏除了支持手指和电容笔的触控操作，还要兼容电磁笔的触控操作。从成本上讲，目前的触控屏都能够实现电容检测，如果电子设备需要支持电容笔的功能，成本的增加主要在于电容笔，因此电容笔的成本相对电磁笔更高；如果电子设备需要支持电磁笔的功能，触控屏除了集成电容检测功能之外，还需要再单独增加支持电磁谐振技术的传感器和控制器等，例如图1所示，触控屏10中包括电容触控面板110、显示面板120、以及电磁感应(electro magnetic resonance，emr)面板130，电容触控面板110和emr面板130这两套独立的系统导致触控屏10的成本显著提升。
31.为此，本技术提供了一种触控屏，能够同时实现对手指和电磁笔的触控检测，且不增加较多的成本。
32.图2是本技术实施例的触控屏的示意图。如图2所示，触控屏10包括多个电极，该电极也可称为传感器或者通道。触控屏10中多个电极行列交错地设置，其中，横向电极的数量和纵向电极的数量可以基于触控屏10的尺寸以及触控检测的需求来设置，例如形成20行
×
40列的电极阵列，或者40行
×
40列的电极阵列。图2中仅示意少量的电极来说明本技术的技术方案，其中，tx1、tx2、tx3为横向电极，rx1、rx2、rx3为纵向电极。本技术实施例中，以横向电极为驱动电极，纵向电极为感应电极或者接收电极为例进行示意和说明。
33.如图2所示，触控屏10的多个电极中的每个电极包括相对设置的两个分段、第一端和第二端。其中，两个分段的位于同一侧的一端连接，两个分段的另一端分别形成该电极的第一端和第二端。例如，以电极tx1为例，电极tx1包括相对设置的两个分段、第一端和第二端，其中，两个分段分别为第一分段tx1-101和第二分段tx1-102，第一分段tx1-101和第二分段tx1-102的位于同一侧的一端连接，第一分段tx1-101和第二分段tx1-102的位于另一侧的一端分别形成电极tx1的两个端部，即第一端tx1-a和第二端tx1-b。
34.其中，电极的第一端和第二端短接时，该电极用于检测目标触摸触控屏10时的电容信号。电极的两个分段、第一端和第二端形成线圈环路时，该电极用于检测目标向触控屏10输出的电磁信号。
35.应理解，目标对触控屏的触摸，包括直接接触触控屏和靠近触控屏，该目标例如可以是手指、电磁笔等。
36.可见，由于电极包括相对设置的两个分段，使得该电极具备形成线圈环路的条件。当电极的第一端和第二端之间短接时，电极的两个分段形成一个整体，用于检测目标触摸触控屏时电极上的电容信号；当电极的两个分段、第一端和第二端形成线圈环路时，该电极用于检测目标向触控屏输出的电磁信号。这样，触控屏可以同时实现对目标的电容检测和
电磁检测，并且由于共用相同的电极对目标进行电容检测和电磁检测，因此无需增加额外的成本。
37.图3的(a)示出了一种电磁笔，该电磁笔可以等效为图3中的(b)所示的线圈电感和电容的并联结构。此外，为了丰富电磁笔的功能，其等效电路中还可能具有其他器件例如开关等，图3中未示出。
38.图4示出了本技术实施例的触控检测电路。如图4所示，以图2中的电极tx1为例，触控检测电路20与电极tx1的第一端tx1-a和第二端tx1-b相连。电极tx1用于检测电容信号时，触控检测电路20控制电极tx1的第一端tx1-a和第二端tx1-b短接，使两个分段形成一个整体，在电极内部就无法产生能够流动电流的线圈环路，因此不会受到电磁信号的影响。
39.电极tx1用于检测电磁信号时，触控检测电路20控制电极tx1的第一端tx1-a和第二端tx-b分别连接至不同电位，以形成能够流动电流的线圈环路，当向线圈环路输入驱动信号时，环路内产生电流，进而感应出磁场以发射电磁信号。若触控屏上方有电磁笔，则电磁笔接收到电极tx1发射的电磁信号后，其内部的lc振荡电路起振。当电极tx1停止发射电磁信号，该lc振荡电路仍保持振荡并向触控屏10反向输出电磁信号，电极tx1形成的线圈回路可以感应到电磁笔输出的电磁信号。根据不同方向感应到的电磁信号的强弱，就可以定位电磁笔的笔尖位置。
40.应理解，本技术实施例中，电极形成线圈环路，可以是指，该线圈环路中包括该电极，即包括该电极的两个分段、第一端和第二端；也可以指，该电极作为线圈环路的一部分，也就是说，该线圈环路中还可以具有其他导体。
41.触控检测电路20例如可以包括控制电路、驱动电路和检测电路等。驱动电路用于向电极输出驱动信号，控制电路用于控制触控屏中的电极的第一端和第二端的连接方式，检测电路用于检测不同连接方式下电极上产生的信号。
42.图4作为示例，在电极tx1的第二端tx1-b与触控检测电路20之间，设置开关k1；并且，在第二端tx1-b与公共端口之间，设置开关k2。触控检测电路20控制开关k1闭合时，电极tx1的第一端tx1-a和第二端tx1-b均连接至触控检测电路20，即第一端tx1-a和第二端tx1-b之间短接，以检测电极tx1上的电容信号；触控检测电路20控制开关k2闭合时，电极tx1的第一端tx1-a连接至触控检测电路20，第二端tx1-b连接至公共端口，使得电极tx1形成线圈环路，从而感应电磁笔输出的电磁信号。
43.该公共端口为一固定电位，例如，该公共端口可以是触控屏10的系统地gnd，或者是具有预设电平v
com
的端口。其中，v
com
例如等于电源电压v
cc
，或者等于电源电压的一半即v
com
＝v
cc
/2。图4中是以公共端口为gnd为例。
44.应理解，每个电极上的电容信号，可以是该电极对地的自电容信号，也可以是该电极和与其垂直的电极之间的互容信号。
45.触控检测电路20可以采用分时的方式对电容信号和电磁信号进行检测。例如，在一个检测周期的第一时段t1，触控检测电路20对电容信号进行检测，以确定目标的触摸位置等信息。其中，在第一时段t1，触控检测电路20可以执行互容检测，即检测横向和纵向两个电极之间的互电容；也可以执行自容检测，即检测每个电极对地的自电容；或者交替进行自容检测和互容检测。在该检测周期的第二时段t2，触控检测电路20对电磁信号进行检测，以确定目标的触摸位置等信息。
46.在一种实现方式中，电极的两个分段中的每个分段为条形。
47.例如，如图2所示，每个电极为条形电极，该条形电极弯折形成平行的两段，这两段中与弯折处相对的一端分别形成该条形电极的第一端和第二端。该电极的第一端和第二端用于与上述的触控检测电路20连接，触控检测电路20可以控制该电极的第一端和第二端的连接方式，从而实现对目标的电容检测和电磁检测。采用条形电极能够简化电极的制造工艺，减少电极的面积，降低成本。
48.触控屏中采用条形电极时，可选地，多个电极中的横向电极和纵向电极位于不同的叠层，例如，如图2所示，rx电极可以位于tx电极的上方。
49.在一种实现方式中，电极的两个分段中的每个分段由串接在一起的特定图案形成。例如，该特定图案为菱形图案。
50.如图5所示的电极，该电极的每个分段由串接在一起的菱形图案组成，例如，电极tx1的第一分段tx1-101和第二分段tx1-102相互平行，且每个分段包括串接在一起的菱形图案；又例如，电极rx3的第一分段rx3-101和第二分段rx3-102相互平行，且每个分段包括串接在一起的菱形图案。
51.从图5可以看出，由于采用串接在一起的特定图案形成电极，且横向电极的特定图案和纵向电极的特定图案交错分布，因此增加了横向电极和纵向电极之间的感应面积。在进行电容检测，特别是互容检测时，能够增加横向电极和纵向电极之间的互电容的信号量，提高触控检测的性能。并且，由于横向电极的特定图案和纵向电极的特定图案交错分布，因此能够将横向电极和纵向电极设置于同一叠层，减小触控屏的厚度。
52.为了进一步增加横向电极和纵向电极之间的感应面积，可选地，可以将特定图案的边缘制作为齿形，并且使横向电极和纵向电极的特定图案之间通过齿形的边缘相齿合。应注意，横向电极和纵向电极之间并不接触。
53.例如图6所示的图5中的区域a的放大图，相邻的菱形图案之间通过齿合的方式交错分布，增加了tx电极和rx电极之间的感应面积，在进行电容检测，特别是互容检测时，能够增加横向电极和纵向电极之间的互电容的信号量，提高触控检测的性能。如图6所示，tx电极和rx电极设置于同一层，tx电极的分段上的各个菱形图案之间直接相连，rx电极的分段上的各个菱形图案之间可以通过搭桥的方式连接在一起，这里的“桥”例如图6中所示的黑色短线。应理解，图6仅示出了每个菱形图案的两个边缘的齿形，其他边缘的形状类似，不再示出。
54.在一种实现方式中，电极的两个分段中的第一分段由串接在一起的特定图案形成，两个分段中的第二分段为引线。例如图7所示的电极tx1，电极tx1的第一分段tx1-101由串接在一起的特定图案组成，第二分段tx1-102为引线。这样，电极tx1的第一端tx1-a和第二端tx1-b被引至同一侧。
55.或者，在另一种实现方式中，该电极还包括第三分段，用于连接相对设置的两个分段，即第一分段和第二分段。其中，该第三分段由串接在一起的特定图案形成，第一分段和第二分段为引线。例如图7所示的电极rx1，电极rx1的第一分段rx1-101和第二分段rx1-102为引线，电极rx1的第三分段rx1-103由串接在一起的特定图案组成。这样，电极rx1的第一端rx1-a和第二端rx1-b被引至同一侧。
56.图7中的每个小方格内对应一个图案，例如“米”字型图案，如图8所示，每行“米”字
的“一”可以连接形成tx电极，并且每行tx电极的两端通过引线将该tx电极的第一端和第二端引出至触控屏10的同一侧，以使该tx电极形成线圈环路；每列“米”字的“丨”可以连接形成rx电极，并且每列rx电极的两端通过引线将该rx电极的第一端和第二端引出至触控屏10的同一侧，以使该rx电极形成线圈环路。
57.由于电极的一部分由串接在一起的特定图案形成，另外的部分为引线，用于将串接在一起的特定图案引出至同侧，从而使电极tx1和电极rx1具备形成线圈环路的条件，并且能够将横向电极和纵向电极设置于同一叠层，减小了触控屏10的厚度，同时利用引线作为电极的一部分，减少了的电极面积，降低了成本。
58.在一种实现方式中，触控屏10中的横向电极和纵向电极位于同一叠层，且横向电极和纵向电极的特定图案之间互补。例如，横向电极和纵向电极的特定图案之间互补形成“米”字形图案，图8示出了电极中由串接在一起的“米”字形图案组成的分段。图8中的每个“米”字中tx电极的部分和rx电极的部分之间的相对位置，可以参见图9。
59.图9示出了图8中任意一个“米”字形图案的具体结构，可以看出，白色区域的横向电极tx和阴影区域的纵向电极rx之间互补。应注意，横向电极tx和纵向电极rx之间并不接触，图9仅为示意，并未示出横向电极和纵向电极之间的间隙。与图6类似，图9中的rx电极的分段上的各个图案之间可以通过搭桥的方式连接在一起，这里的“桥”例如图9中所示的黑色短线。
60.在另一种实现方式中，触控屏10中的横向电极和纵向电极位于同一叠层，且横向电极和纵向电极的特定图案交错分布。例如，该特定图案为菱形图案，这时，电极中由串接在一起的菱形图案组成的分段，与图4中的电极的其中一个分段类似，此处不再示意。
61.这样，采用串接在一起的特定图案形成电极，无论是将横向电极和纵向电极互补形成特定图案，或者是将横向电极的特定图案和纵向电极的特定图案交错分布，都能够增加横向电极和纵向电极之间的感应面积，在进行电容检测，特别是互容检测时，增加横向电极和纵向电极之间的互电容的信号量，提高触控检测的性能。并且，横向电极和纵向电极能够设置于同一叠层，减小了触控屏的厚度。
62.可选地，上述电极的表面可以呈网格，从而在互容检测时降低电极对地的电容，以减小对横向电极和纵向电极之间的互电容信号的影响。
63.除了菱形图案和“米”字形图案，上述的特定图案还可以是三角形图案或者其他多边形图案等，此处不做限定。
64.本技术还提供一种电子设备，包括触控屏10。
65.本技术还提供一种触控系统，包括触控屏10和电磁笔。
66.需要说明的是，在不冲突的前提下，本技术描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本技术的保护范围。
67.本技术实施例中所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例的一些特征可以忽略或者不执行。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。另外，各单元之间的耦合或各个组件之间的耦合可以是直接耦合，也可以是间接耦合，上述耦合包括电的、机械的或其它形式的连接。
68.本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程以及产生的技术效果，可以参考前述方法实施例中对应的过程和技术效果，在此不再赘述。
69.应理解，本技术实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本技术实施例，而非限制本技术实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本技术的保护范围内。
70.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。