一種適合大尺寸互電容觸摸屏的電極圖形設(shè)計結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種適合大尺寸互電容觸摸屏的電極圖形設(shè)計結(jié)構(gòu)，是由多個基本電容電極對排列成電容電極對組，多個電容電極對組再排列成電容電極對群，多個電容電極對群排列形成大尺寸的電容觸摸屏。方形或菱形的基本電容電極對由2對驅(qū)動電極板和接收電極板交錯布置形成，電容電極對群每行的基本電容電極對至少有一對驅(qū)動電極板和接收電極板的面積是在逐步變化的，一個極板漸增另一個極板就漸減，每列的基本電容電極對內(nèi)的電極板面積也是類似的變化，這樣構(gòu)成電容電極對群的所有基本電容電極對各不相同。手指觸摸電容電極對群的不同位置，由于每處驅(qū)動電極板和接收電極板面積不同，形成的互電容不同，可分辨出觸控的位置。
【專利說明】
-種適合大尺寸互電容觸摸屏的電極圖形設(shè)計結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及觸摸屏技術(shù)，尤其是一種電容觸摸屏的電極圖形設(shè)計結(jié)構(gòu)及多點觸摸 檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 觸摸屏可W有多種實現(xiàn)原理，目前常用的有電阻屏、電容屏、聲表面波屏、紅外屏 等。電容屏由于不需要施加觸控壓力，操作體驗好等原因，在平板電腦領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng) 用。
[0003] 中國專利CN200910206894.9"電容式觸控感應(yīng)裝置及其檢測方法"等專利是目前 電容觸控面板常用的電極圖形設(shè)計及觸控位置檢測方法。運類方法為典型的電極結(jié)構(gòu)圖1 所示。電容投射電容感應(yīng)裝置10包含有感應(yīng)電容串Xl~Xm與Yl~Yn,通常，每個電容電極為 菱形，多個菱形的電容電極串接成的一維結(jié)構(gòu)。觸控檢測方式為每次通過)(別或￥乃送出一 個一定頻率的驅(qū)動脈沖，同時，依次在Y上讀取，當(dāng)沒有觸控事件發(fā)生時，在Xi與Y J前交叉點 上存在一初始電巧C,.;，Xi上的脈沖信號通過該電容禪合到Y(jié)/h，此時在YZh采集到的電壓 為初始電壓，當(dāng)有手指或其他導(dǎo)電物體觸摸到該點時，Xi與YJ的交叉點上的電容變?yōu)?br>在Y/h采集到的電壓夫
W此電壓變化，通過一定的計算，即可確定觸 摸點的坐標(biāo)。
[0004] 基于運種方法的電容觸摸屏的電容電極不能太小，太小將導(dǎo)致驅(qū)動線和接收線的 數(shù)量大幅增加；同時，電容觸摸屏的電容電極也不能太大，當(dāng)電極尺寸大于觸摸物體時，將 無法檢測到觸摸事件或無法計算重屯、。通常，基于運種方法的電容觸摸屏的電容電極為手 指直徑的1/2左右。某產(chǎn)品的說明書給出的電極最大邊長為6mm。
[0005] 對于一個10寸(對角254mm)4:3的顯示屏，邊長約為200mm，邊寬大約150mm，按電極 最大邊長為6mm計算，需要布置33巧5個電極，需要占用33+25個模擬量接口。若顯示屏的尺 寸擴大為100寸（對角2540mm)，則需要布置330*250個電極，需要占用330+250個模擬量接 口。如此龐大的接口會導(dǎo)致布線困難，造成干擾、成本昂貴、運算時間極慢等諸多問題，因此 運種電極設(shè)計及觸控點讀取的方法不適合大尺寸觸控面板的設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在尋找一種適合于大尺寸觸控面板的電極圖形及基于運種圖形的觸控 位置計算方法。
[0007] 本發(fā)明觸摸屏電極設(shè)計圖形是由多個基本電容電極對沿水平或垂直方向依次排 列形成電容電極對組，多個電容電極對組沿垂直或水平方向逐次排列形成電容電極對群， 多個電容電極對群沿水平和垂直方向排列形成大尺寸的電容觸摸屏。
[0008] 基本電容電極對是由2對驅(qū)動電極板和接收電極板組成，基本電容電極對是方形 或菱形的，驅(qū)動電極板與接收電極板在其內(nèi)部交錯布置，基本電容電極對的每個驅(qū)動電極 板與每個接收電極板的面積可W從0到基本電容電極對面積的一半之間變化，每個驅(qū)動電 極板和每個接收電極板單獨連接各自的控制信號線，基本電容電極對內(nèi)的電極板可W是由 ITO刻蝕，導(dǎo)電漿料印刷，導(dǎo)電纖維編織等方式構(gòu)成，極板之間是阻抗隔離的。
[0009 ]多個基本電容電極對沿水平或垂直方向依次排列形成電容電極對組時，基本電容 電極對內(nèi)至少有一對驅(qū)動電極板Di和接收電極板Ri的面積是在逐步變化的，某一驅(qū)動電 極板面積是漸增的，對應(yīng)接收電極板面積就是漸減的，運使電容電極對組內(nèi)的每個基本電 容電極對各不相同； 多個電容電極對組沿垂直或水平方向逐次排列形成電容電極對群，構(gòu)成電容電極對群 的每個電容電極對組是互不相同的，電容電極對群中的每個基本電容電極對也各不相同； 電容電極對群內(nèi)的所有基本電容電極對編號對應(yīng)的驅(qū)動電極板Di共享一條控制信號 線Li,編號對應(yīng)的接收電極板Ri共享一條控制信號線Ji,其中i=l，2,一個電容電極對群要 用2*2條信號線。
[0010] m*n個電容電極對群形成大尺寸電容觸摸屏，當(dāng)m，n〉=3時，每行的電容電極對群共 用2條控制信號線，每列的電容電極對群共用2條控制信號線，相鄰兩行或列電容電極對群 的4條控制信號線有1條共用控制信號線，共用控制信號線只能共用一次。運樣，m行的電容 電極對群一共需要連接m條不同的控制信號線，n列的電容電極對群一共需要連接n條不同 的控制信號線，m*n大尺寸電容觸摸屏共需m+n條控制信號線。
[0011] 手指觸摸屏?xí)r，先由發(fā)生異動的兩條行線和兩條列線確定觸摸位置所屬的電容電 極對群。在電容電極對群中，由于不同觸控位置處的驅(qū)動電極板和接收電極板面積不同，驅(qū) 動電極板和接收電極板形成的互電容就會不同，控制器捕捉檢測到細(xì)微的電容值得差異， 計算出具體的觸控位置。
[0012] 說明書的基本電容電極對是由2對驅(qū)動電極板和接收電極板組成，本發(fā)明不限于 此，超過2對的驅(qū)動電極板和接收電極板也一樣可W構(gòu)成基本電容電極對，類似得按照說明 書的方式能布置成大尺寸的電容觸摸屏。
【附圖說明】
[0013] 圖1先前技術(shù)的典型的電極結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。
[0014] 圖2先前技術(shù)的基本觸摸極板對。
[0015] 圖3實施例中的一種基本電容電極對。
[0016] 圖4實施例中的一種電容電極對組。
[0017]圖5實施例中的一種電容電極對群。
[0018] 圖6實施例中的電容電極對群的控制信號線連接圖。
[0019] 圖7大尺寸互電容觸摸屏示意圖。
[0020] 圖8觸摸位置示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明關(guān)鍵思想在于根據(jù)目前觸摸屏電路的接收采樣電路AD分辨率非常高的特 點，在保證每一對電極仍小于成人拇指肚的面積的情況下，有效地利用電路的掃描、接收能 力，將原先技術(shù)的一個基本觸摸極板對（圖2所示）的4個電極板進行拆分，每個極板都分成 了 10個面積不等的電極板（電容采樣AD分辨率允許，還可W拆成更多的電極板數(shù)），經(jīng)過拆 分后就把原先技術(shù)的一個基本觸摸極板對變成了圖5所示的一個電容電極對群，在引線數(shù) 目沒有增加的基礎(chǔ)上，有效觸摸面積確擴大了 10*10倍。本發(fā)明會大大降低了成本及觸摸屏 制作工藝。
[0022]本發(fā)明的一種具體實施例電極設(shè)計圖形是由基本電容電極對，電容電極組，電容 電極群組成?；倦娙蓦姌O對如圖3所示，其結(jié)構(gòu)特點在于:基本電容電極對由四個電極板 組成，分別為兩個驅(qū)動電極板(D1，D2 )和兩個接收電極板(R1，R2 )，電極板可W由ITO刻蝕， 導(dǎo)電漿料印刷，導(dǎo)電纖維編織等方式構(gòu)成。通常，驅(qū)動電極板對與接收電極板對分別布置在 絕緣材料的兩側(cè)，也可W布置在同一層面上。基本電容電極對的面積應(yīng)小于手指或其它觸 控物體的面積，本實施例基本電容電極對為6mm*6mm的正方形?；倦娙蓦姌O對中的驅(qū)動電 極板和接收電極板的面積隨基本電容電極對在電容電極組中的位置變化。
[0023 ] 10個基本電容電極對沿水平方向依次排列形成電容電極對組，基本電容電極對中 的一對驅(qū)動電極板和接收電極板的面積隨基本電容電極對在電容電極對組中的位置變化， 接收電極板R2面積是漸增的，驅(qū)動電極板Dl面積就是漸減的，如圖4所示。10個電容電極對 組沿垂直方向逐次排列形成電容電極對群，如圖5所示。在本實施例中，基本電容電極對驅(qū) 動電極板的面積分別為DSl iJ，DS2iJ，接收電極的面積板面積分別為RSl iJ，RS2iJ，驅(qū)動電 極和接收電極的面積隨基本電極對在電容屏中的位置變化按一定規(guī)律變化，圖5中是一種 線性變化的情況，電極巧巧巧化的計當(dāng)公擊血下，
本例中，電容電極對群內(nèi)所有的基本電容電極對編號為D1的驅(qū)動電極板連接到一起共 享一條控制信號線LI,編號為D2的驅(qū)動電極板連接到一起共享一條控制信號線L2,編號為 Rl的接收電極板連接到一起共享一條控制信號線Jl，編號為R2的接收電極板連接到一起共 享一條控制信號線J2,如圖6所示就是電容電極對群的控制信號線連接圖。圖7是m*n個電容 電極對群排了形成大尺寸互電容觸摸屏的示意圖。
[0024] 本實施例電容電極對群面積為60mm*60mm，要占用4個模擬量接口。對于一個10寸 (對角254mm)4: 3的顯示屏，12個運樣的電容電極對群3*4排列就形成了 180mm *240mm觸摸 屏，所需3+4共7個接口。而采用【背景技術(shù)】中圖1所示的電極圖形方案，需要占用33+25個模擬 量接口，可見對于同樣尺寸的觸摸屏，本發(fā)明可W大幅減少面板上的引線。尤其是對于大尺 寸的觸摸屏更能體現(xiàn)出發(fā)明的優(yōu)越性，例如顯示屏的尺寸擴大為100寸(對角2540mm)，邊長 約為2000mm，邊寬大約1500mm，采用本實施例25*34個電容電極對群組成，所需25+34共59個 引線，對比【背景技術(shù)】的需要占用330+250個模擬量接口，本發(fā)明無論在成本上，工藝上，都使 大尺寸液晶顯示的實用推廣成為可能。
[0025] 在圖7所示的電容屏，從Ll到Lm的信號線上依次發(fā)射電信號，電容檢測電路逐次檢 測Jl到化信號線的電容變化。當(dāng)Lj和Lj+i(j+l〉m時，j=l)發(fā)射信號時，Ji和Ji+i(i+l〉n時，i = 1)上出現(xiàn)電容變化，指出觸摸位置在第j行第i列的電容電極對群內(nèi)，其中。在電容電極對群 內(nèi)，如圖8所示給出了3個不同觸摸位置SI, S2和S3的示意圖。比較Sl和S2,它們的Dl和R2極 板的面積完全相同，Sl的D2分別和Rl和R2形成電容C1、C2，S2的D2分別和Rl和R2形成電容 C1'、C2'，由于Sl和S2位置所在的列中，D2和Rl極板的面積逐步變化，顯然C1'<C1，C2'<C2。 比較SI和S3,它們的D2和Rl極板的面積完全相同，SI的Dl分別和Rl和R2形成電容Cr '、 C2' '，S3的Dl分別和Rl和R2形成電容C1' ' '、C2' ' '，由于Sl和S3位置所在的行中，Dl和R2極 板的面積逐步變化， 顯然至少C2' '乂2' ''。正是由于本發(fā)明基本電容電極對的驅(qū)動電極和接收電極的面積 逐漸分布，隨著觸控位置的不同，觸摸到的驅(qū)動電極和接收電極的面積不同，它們形成的互 電容不同，接收電極所測量回來的電容值不同，通過電容量的大小能精確定位具體的觸摸 位置。
【主權(quán)項】
1. 一種適合大尺寸互電容觸摸屏的電極圖形設(shè)計結(jié)構(gòu)，它由多個基本電容電極對沿水 平或垂直方向依次排列形成電容電極對組，多個電容電極對組沿垂直或水平方向逐次排列 形成電容電極對群;多個電容電極對群沿水平和垂直方向排列形成大尺寸的電容觸摸屏。2. 如權(quán)利要求1所述的電極圖形設(shè)計，其中基本電容電極對是由2對驅(qū)動電極板和接收 電極板組成； 基本電容電極對是方形或菱形，驅(qū)動電極板與接收電極板在其內(nèi)部交錯布置； 基本電容電極對的每個驅(qū)動電極板與每個接收電極板的面積可以從〇到基本電容電極 對面積的一半之間變化； 基本電容電極對的每個驅(qū)動電極板與每個接收電極板單獨連接各自的控制信號線； 基本電容電極對內(nèi)的電極板可以是由ITO刻蝕，導(dǎo)電漿料印刷，導(dǎo)電纖維編織等方式構(gòu) 成。3. 如權(quán)利要求1所述的電極圖形設(shè)計，其中多個基本電容電極對沿水平或垂直方向依 次排列形成電容電極對組時，基本電容電極對內(nèi)至少有一對驅(qū)動電極板Di和接收電極板Ri 的面積是在逐步變化的，某一驅(qū)動電極板面積是漸增的，對應(yīng)接收電極板面積就是漸減的， 這使電容電極對組內(nèi)的每個基本電容電極對各不相同。4. 如權(quán)利要求1所述的電極圖形設(shè)計，其中構(gòu)成電容電極對群的每個電容電極對組是 互不相同的，電容電極對群中的每個基本電容電極對也各不相同。5. 如權(quán)利要求1所述的電極圖形設(shè)計，電容電極對群內(nèi)的所有基本電容電極對編號對 應(yīng)的驅(qū)動電極板Di共享一條控制信號線Li，編號對應(yīng)的接收電極板Ri共享一條控制信號線 Ji，其中i=l，2,一個電容電極對群需用2*2條信號線；多個電容電極對群形成m*n的大尺寸 電容觸摸屏，當(dāng)m，n>=3時，每行的電容電極對群共用2條控制信號線，每列的電容電極對群 共用2條控制信號線，相鄰兩行或列）電容電極對群的4條控制信號線有1條共用控制信號 線，共用控制信號線只能共用一次，m行的電容電極對群一共需要連接m條不同的控制信號 線，η列的電容電極對群一共需要連接η條不同的控制信號線，m*n大尺寸電容觸摸屏共需m+ η條控制信號線。
【文檔編號】G06F3/044GK105955557SQ201610249407
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】呂青, 何小剛, 李何
【申請人】太原理工大學(xué)