一种抗干扰电极结构及其单层多点触摸板的制作方法

1.本实用新型涉及触摸电子产品技术领域，尤其涉及一种抗干扰电极结构及其单层多点触摸板。


背景技术：

2.随着笔记本、遥控手柄等产品如触摸板的技术不断发展，对各种产品的抗干扰要求也越来越高。目前，关于触摸板在触摸使用时引起的干扰因素有如下几方面：
3.一是，触摸面电极图案布设易与背面线路重叠的位置比较多，如感应电极块通道与背面驱动电极线路重叠，驱动电极块通道与背面感应电极线路重叠，这样设计会导致在手指触摸前它们会自行产生耦合电容，数据被抬起也就是伪触摸；
4.二是，感应电极块图案做宽面积设计，也就是每个节点单元的感应电极块图案面积比驱动面积大或一样大时，在手指触摸时会引入共模干扰/电源干扰。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种抗干扰电极结构及其单层多点触摸板，以解决上文所述的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.本实用新型提供的一种抗干扰电极结构，包括一个窄体感应电极块、两个宽体驱动电极块；两个所述宽体驱动电极块相互连接，咬合在所述窄体感应电极块左右两边，与所述窄体感应电极块间隔设定距离；；所述感应电极块竖直主干的水平方向宽度小于所述感应电极块水平分支的竖直方向宽度；两个所述宽体驱动电极块均设置有一个过孔；两个所述宽体驱动电极块通过所述过孔导通。
8.优选的，所述设定距离为：0.15mm、0.2mm或0.3mm。
9.优选的，所述窄体感应电极块、宽体驱动电极块的材质均为铜箔。
10.优选的，所述窄体感应电极块、宽体驱动电极块的厚度为20um或10um。
11.根据本实用新型的另一方面，还提供了一种单层多点触摸板，包括多个上文所述的抗干扰电极结构以及一个基板；多个所述抗干扰电极结构均固定连接在所述基板的第一面，多个所述抗干扰电极结构纵向与横向相互连接，形成m
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n阵列；在所述基板的第二面设置有互不重叠的m条驱动通道线路与n条感应通道线路；m条所述驱动通道线路分别与每行中的一个所述宽体驱动电极块连接；n条所述感应通道线路分别与每列中的一个所述窄体感应电极块连接；所述感应通道线路都布设在所述感应电极块对应的位置上，所述驱动通道线路都布设在所述驱动电极块对应的位置上，用于减少所述感应通道线路与所述驱动电极块重叠面积和所述驱动通道线路与所述感应电极块重叠面积。
12.优选的，在所述阵列的行方向上，每行设有n个所述抗干扰电极结构，每行中相邻两个所述抗干扰电极结构的宽体驱动电极块依次接触，形成驱动通道；在阵列的列方向上，
每列设有m个所述抗干扰电极结构，每列中相邻两个所述抗干扰电极结构的窄体感应电极块依次接触，形成感应通道；每个所述驱动通道通过所在行的一个所述宽体驱动电极块连接一条所述驱动通道线路；每个所述感应通道通过所在列的一个所述窄体感应电极块连接一条所述感应通道线路。
13.优选的，所述窄体感应电极块、宽体驱动电极块的材质均为铜箔；所述抗干扰电极结构的两个所述宽体驱动电极块均设置有一个过孔；两个所述宽体驱动电极块通过所述过孔在所述基板的第二面导线连接。
14.优选的，所述设定距离为0.2mm。
15.优选的，所述一种单层多点触摸板还包括用于产生驱动信号和接收感应信号的触控芯片；m条所述驱动通道线路与n条所述感应通道线路均与所述触控芯片连接；每条所述驱动通道线路与每条所述感应通道线路均通过覆铜网格隔开；所述覆铜网格与所述触控芯片地脚相连。
16.优选的，所述一种单层多点触摸板还包括板框，在所述板框与所述阵列之间设有环地保护通道；所述环地保护通道接地。
17.实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
18.本实用新型的电极结构通过设置宽体的驱动电极和窄体的感应电极，提升了抗干扰性能以及有效电容率，而且，触摸空间的均匀性、一致性好。本实用新型的单层多点触摸板分别有数个横向的驱动电极通道与数个纵向的感应电极通道，通过感应通道线路、驱动通道线路各个通道依序引线到触控芯片的相应位置。在布线时，感应通道线路从芯片感应引脚引出并与感应通道图案重叠，驱动通道线路从芯片驱动引脚引出并与驱动通道图案重叠，有效的减少感应通道线路与驱动电极块重叠和驱动通道线路与感应电极块重叠，从而避免了伪触摸现象。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
20.图1是本实用新型实施例的一种单层多点触摸板的结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例的一种单层多点触摸板的第一面结构示意图；
22.图3是本实用新型实施例的一种单层多点触摸板的第二面结构示意图；
23.图4是本实用新型实施例的一种单层多点触摸板的铜箔过孔示意图；
24.图5是本实用新型实施例的一种布设有36个抗干扰电极结构的单层多点触摸板的第一面结构示意图；
25.图6是本实用新型实施例的一种布设有36个抗干扰电极结构的单层多点触摸板的第二面的布线图；
26.图7是本实用新型实施例的一种布设有36个抗干扰电极结构的单层多点触摸板的透视图。
27.1、抗干扰电极结构；10、窄体感应电极块；11、宽体驱动电极块；2、基板；3、驱动通
道线路；4、感应通道线路；5、过孔；6、导线；7、触控芯片；8、板框；9、环地保护通道。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。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在本实用新型中的具体含义。
30.为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
31.实施例一：
32.如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种抗干扰电极结构，包括一个窄体感应电极块10、两个宽体驱动电极块11，两个宽体驱动电极块11相互连接，咬合在窄体感应电极块10左右两边。具体的，感应电极块呈窄边形设计，可为两个“山”字形感应电极块相背串连为一体结构；驱动电极块呈宽体山字形设计，为两个“山”字形驱动电极块相对镶嵌在感应电极块单元的左右两边；从图1中可以看出，感应电极块竖直主干的水平方向宽度显著小于感应电极块水平分支的竖直方向宽度。这样设计在不牺牲电容触摸性能的前提下，提高了本结构的有效电容率，同时保证了触摸空间的均匀一致性。进而，有效解决了现有技术中感应电极块图案做宽面积设计时，感应电极块图案面积比驱动面积大或一样大，在手指触摸时会引入共模干扰/电源干扰的技术问题。进一步地，为避免感应电极块和驱动电极块之间相互短路，两个宽体驱动电极块11均与窄体感应电极块10间隔设定距离。本实施例中，该设定距离为：0.15mm、0.2mm或0.3mm。
33.作为一种可选择的实施方案，窄体感应电极块10、宽体驱动电极块11的材质均为铜箔，其厚度按pcb的工艺制程决定，优选为20um或10um。采用铜箔能做到感应电极块的面积要比驱动电极块的小(即窄体感应电极块、宽体驱动电极块)，这样设计能避免手指触摸引入共模干扰，导致电源噪声干扰大的缺点。进一步地，两个宽体驱动电极块11均设置有一个过孔。两个宽体驱动电极块11通过两个过孔导通(如，导线通过两个过孔)。需说明的是，过孔是可以导电的，也可为via孔或导电孔。
34.综上所述，通过上述设计，窄体感应电极块与宽体驱动电极块的交汇点将会形成互电容，也就是这两组电极分别构成了电容的两极。本实施例的电极结构具备抗干扰(如，共模干扰/电源干扰)性能；而且，能够提高有效电容率，触摸空间的均匀性、一致性好。
35.实施例二：
36.如图2-图4所示，本实用新型的实施例还提供了一种单层多点触摸板，包括多个实施例一所述的抗干扰电极结构1以及一个基板2。具体的，多个抗干扰电极结构1均固定连接在基板2的第一面(本实施例中，第一面为触摸面，或正面)，多个抗干扰电极结构1纵向与横向相互连接，形成mxn阵列；在基板2的第二面(本实施例中，第二面为走线面，或背面)设置有互不重叠的m条驱动通道线路3与n条感应通道线路4；m条驱动通道线路3分别与每行中的一个宽体驱动电极块11连接，并按照宽体驱动电极块11在基板2第二面对应的位置进行布设；n条感应通道线路4分别与每列中的一个窄体感应电极块10连接，并按照窄体感应电极块10在基板2第二面对应的位置进行布设。本实用新型的感应通道线路4都布设在感应电极块对应的位置上，驱动通道线路3都布设在驱动电极块对应的位置上，有利于减少感应通道线路4与驱动电极块重叠面积和驱动通道线路3与感应电极块重叠面积。如此，避免了他们之间重合自行产生的耦合电容，进而无法形成伪触摸。需说明的是，窄体感应电极块10、宽体驱动电极块11通过蚀刻工艺制程固定连接在基板2的第一面。
37.进一步地，在阵列的行方向上，每行设有n个抗干扰电极结构1，每行中相邻两个抗干扰电极结构1的宽体驱动电极块11依次接触，形成驱动通道，行方向共产生m个驱动通道；在阵列的列方向上，每列设有m个抗干扰电极结构1，每列中相邻两个抗干扰电极结构1的窄体感应电极块10依次接触，形成感应通道，列方向共产生n个感应通道。m个感应通道对应m条感应通道线路4，n个驱动通道对应n条驱动通道线路3。也即，每个感应通道通过所在列的一个窄体感应电极块10连接一条感应通道线路4，每个驱动通道通过所在行的一个宽体驱动电极块11连接一条驱动通道线路3。需说明的是，水平行向上，窄体感应电极块10之间无任何接触，只有宽体驱动电极块11之间相互接触(连通)；同理，竖直列方向上，宽体驱动电极块11之间无任何接触，只有窄体感应电极块10之间相互接触(连通)。
38.进一步地，窄体感应电极块10、宽体驱动电极块11的材质均为铜箔，两个宽体驱动电极块11均设置有一个过孔5，两个宽体驱动电极块11通过过孔5在基板2的第二面导线6连接。抗干扰电极结构1的宽体驱动电极块11均与窄体感应电极块10保持设定距离。优选的，设定距离为0.2mm。
39.本实施的单层多点触摸板还包括用于产生驱动信号和接收感应信号的触控芯片7，m条驱动通道线路3与n条感应通道线路4均与触控芯片7连接(驱动通道线路连接到触控芯片的驱动引脚，感应通道线路连接到触控芯片的感应引脚)。为减少感应通道通、驱动通道通对地的噪声干扰，每条驱动通道线路3与每条感应通道线路4均通过覆铜网格隔开，覆铜网格与触控芯片7地脚相连。更为进一步地，本实施例的单层多点触摸板还包括板框8，在板框8与阵列之间设有环地保护通道9，环地保护通道9接地；同时，基板2的第二面还设有环地(gnd)，设有环地(gnd)与上述的覆铜地(gnd)一起更进一步减少了对地噪声干扰。
40.为了减少感应通道线路4与驱动电极块重叠和驱动通道线路3与感应电极块重叠，在布设感应通道线路4、驱动通道线路3时，选择与感应通道线路4连接的窄体感应电极块10、选择与驱动通道线路3连接的宽体驱动电极块11都需要从不重叠的角度以及上述电极
块与触摸芯片的位置距离最短来综合考虑。具体来说，在基板2上的第二面(走线面或背面)布设感应通道线路4、驱动通道线路3时，感应通道线路4从芯片感应引脚引出并与走线面相对的触摸面(第一面)的感应通道(窄体感应电极块)重叠；相应的，驱动通道线路3从芯片驱动引脚引出并与走线面相对的触摸面(第一面)的驱动通道(宽体驱动电极块)重叠。以此来有效减少感应通道线路4与驱动电极块重叠、驱动通道线路3与感应电极块重叠，进而避免手指触摸单层多点触摸板前它们相互之间自行产生感应通道线路4与驱动电极块的耦合电容，以及驱动通道线路3与感应电极块的耦合电容，故避免了伪触摸现象。需说明的是，感应通道线路4、驱动通道线路3可以为铜箔，基板2材质为fr4。
41.如图5-图6所示，本实施例提供了一种具体的实施方式，即一种布设有36个抗干扰电极结构1的单层多点触摸板(如pcb板)。该36个抗干扰电极结构1在单层多点触摸板上呈4x9矩阵排列，感应通道布设在单层多点触摸板长边位置(矩阵列方向)，这样可以降低感应通道的阻抗，同时可以提高触摸性能；驱动通道布设在单层多点触摸板短边位置(矩阵行方向)，这样可以使感应通道在接收所有驱动通道发出的信号时间最短，有效提高触摸报点率以及在单层多点触摸板的触摸面外围一圈环地保护通道9(环地gnd)由过孔5连通到触控芯片7主地上行成地保护。此触摸板的感应通道数量为9条，驱动通道数量为4条。感应通道1-9是完整的独立通道穿过驱动通道1-4，每个窄体感应电极块10左右两边都咬合了设有过孔5的宽体驱动电极块11。因此，对于驱动通道1，为避开与感应通道1-9短路，在每个抗干扰电极结构1的两个相邻的宽体驱动电极块11选择其中之一的过孔5通过该过孔5从单层多点触摸板背面导线6连接到另一个宽体驱动电极块11的过孔5，如此，形成了一条完整的驱动通道。驱动通道2-4也如此布设，在此不再赘述。由此，水平行向上，实现了宽体驱动电极块11之间相互接触(连通)；竖直列方向上，窄体感应电极块10之间相互接触(连通)。
42.在单层多点触摸板的背面布设通道线路时，按照不重叠要求，在感应通道1中选择第一列第3个(选择顺序从上到下)窄体感应电极块10与感应通道1对应的1号感应通道线路4连接，并在第3个窄体感应电极块10设置过孔5，通过过孔5与1号感应通道线路4连接，水平引线连接至触摸芯片的感应引脚，该线路与与之对应的触摸面的窄体感应电极块10蚀刻后的图案重合；在感应通道2对应的2号感应通道中，选择第二列第2个窄体感应电极块10与2号感应通道线路4连接，并在第2个窄体感应电极块10设置过孔5，通过过孔5与2号感应通道线路4连接。布线时，从第2个窄体感应电极块10过孔5垂直向下引线，直到抵达1号感应通道线路4时，转为与1号感应通道线路4平行(不重合)并引线至触摸芯片的相应感应引脚，该线路与与之对应的触摸面的窄体感应电极块10蚀刻后的图案重合。对于感应通道3-9分别选择第3-9列窄体感应电极块10中的第2个、第1个、第1个、第1个、第2个、第1个、第2个，并在相应的选中的窄体感应电极块10设置过孔5，通过过孔5布线连接至触摸芯片的相应感应引脚。在对感应通道3-9对应的3号-9号感应通道线路4布线时，参见附图6-附图7，在此不再赘述。在驱动通道1中，选择第一行第18个(选择顺序从左向右)宽体驱动电极块11，通过该宽体驱动电极块11的过孔5引线至触摸芯片对应的驱动引脚。对于驱动通道2-4分别选择第2-4行该宽体驱动电极块11中的第17个、第15个、第17个与触摸芯片对应的驱动引脚连接，对驱动通道1-4对应的1-4号驱动通道线路3的布线参见附图6-附图7。通过上述布线，实现了有效减少感应通道线路4与驱动电极块重叠和驱动通道线路3与感应电极块重叠。
43.在单层多点触摸板上电后，当手指触摸到该触摸板时，影响了触摸点附近两个电
极之间的耦合，从而改变了这两个电极之间的电容量。触摸芯片检测互电容大小时，行向的所有宽体驱动电极依次发出激励信号，列向的所有窄体感应电极同时接收信号，这样可以得到所有行向宽体驱动电极和列向窄体感应电极交汇点的电容值大小，即整个触摸板的二维平面的电容大小。当人体手指触摸使用时，导致局部电容量减少，根据触摸板二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标。因此，即使有多个手指触摸，也能计算出每个触摸点的真实坐标。
44.综上所述，本实施例的单层多点触摸板分别有数个横向的驱动电极通道与数个纵向的感应电极通道，通过感应通道线路、驱动通道线路各个通道依序引线到触控芯片的相应位置。在布线时，感应通道线路从芯片感应引脚引出并与感应通道图案重叠，驱动通道线路从芯片驱动引脚引出并与驱动通道图案重叠，有效的减少感应通道线路与驱动电极块重叠和驱动通道线路与感应电极块重叠，从而避免了伪触摸现象。本实施例的单层多点触摸板抗干扰性能强、有效电容率高、触摸空间均匀一致且不产生耦合电容。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。