專利名稱：電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及ー種電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，屬于觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的觸摸屏作為輸入設(shè)備廣泛用于游戲機(jī)、手機(jī)、GPS等電子設(shè)備終端上，所述觸摸屏包括紅外線式觸摸屏、表面聲波式觸摸屏、電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏?，F(xiàn)有的電容式觸摸屏是利用人體接觸導(dǎo)電薄膜時產(chǎn)生的電容差來檢查觸摸位置，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸控以 及便于操作的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)功能，因此，越來越受人們青睞?，F(xiàn)有的電容式觸摸屏包括的傳感器所具有的感應(yīng)單元多為菱形，當(dāng)然也有十字形、三角形、矩形或六角形的感應(yīng)單元，而上述形狀的感應(yīng)單元在使用時會出現(xiàn)均勻性和一致性不好的情況，存在抗干擾能力差、觸控靈敏度低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不僅抗干擾能力好、而且觸控靈敏度高的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，包括透明絕緣基材，其創(chuàng)新點(diǎn)在于
a、所述透明絕緣基材的兩面均設(shè)有透明導(dǎo)電膜；
b、所述透明絕緣基材一面的透明導(dǎo)電膜包括若干個沿著寬度方向上均勻布置的第一電極，所述第一電極由多個第一感應(yīng)單元通過第一透明導(dǎo)電線依次串聯(lián)構(gòu)成；
C、所述透明絕緣基材另一面的透明導(dǎo)電膜包括若干個沿著長度方向上均勻布置的第ニ電極，所述第二電極由多個第二感應(yīng)單元通過第二透明導(dǎo)電線依次串聯(lián)構(gòu)成；
d、姆ー個第一電極同時與姆ー個第二電極相互垂直；所述第一電極的第一感應(yīng)單兀和第二電極的第二感應(yīng)單元均是エ字型形狀的感應(yīng)單元；
e、所述エ字型形狀的感應(yīng)單元是由互相平行的第一直條和第三直條，以及垂直于第一直條和第三直條的第二直條構(gòu)成，且第二直條的兩端分別與第一直條的中央部位和第三直條的中央部位相連接。在上述技術(shù)方案中，所述第一電極的エ字型形狀的第一感應(yīng)單元的寬度L與長度H的比例與第二電極的エ字型形狀的第二感應(yīng)單元的寬度L’與長度H’的比例相等。在上述技術(shù)方案中，所述第一電極的エ字型形狀的第一感應(yīng)單元的寬度L與長度H的比例為O. 5^2 ;所述第二電極的エ字型形狀的第二感應(yīng)單元的寬度L’與長度H’的比例為O. 5 2。在上述技術(shù)方案中，所述第一電極的沿著寬度方向上相鄰的第一感應(yīng)單元之間的間距與第二電極的沿著長度方向上相鄰的第二感應(yīng)單元之間的間距相等。在上述技術(shù)方案中，所述第一電極的沿著寬度方向上相鄰的第一感應(yīng)單元之間的間距為4 10mm;所述第二電極的沿著長度方向上相鄰的第二感應(yīng)單元之間的間距為4 IOmm0在上述技術(shù)方案中，所述第一透明導(dǎo)電線是沿著第一電極的エ字型中心軸線相連接的；第二透明導(dǎo)電線是沿著第二電極的エ字型中心軸線相連接的；所述第一透明導(dǎo)電線與第二透明導(dǎo)電線相互垂直，且第一透明導(dǎo)電線的中點(diǎn)％與第二透明導(dǎo)電線的中點(diǎn)K的連線既垂直于第一透明導(dǎo)電線，又垂直于第二透明導(dǎo)電線。在上述技術(shù)方案中，所述透明絕緣基材是透明薄膜基材，或者是透明玻璃基材。
在上述技術(shù)方案中，所述透明導(dǎo)電膜是氧化銦錫導(dǎo)電膜，或者是石墨烯導(dǎo)電膜，或者是氧化銻錫導(dǎo)電膜。本發(fā)明所具有的積極效果是由于本發(fā)明的感應(yīng)單元采用了エ字型形狀的感應(yīng)單元，而エ字型形狀的感應(yīng)單元的兩側(cè)面積較大，并且每ー個第一電極同時與每ー個第二電極相互垂直，使得第一電極和第二電極的重疊面積極??；使用時，將若干個第一電極和若干 個第二電極分別通過銀漿線與柔性驅(qū)動電路相應(yīng)的連接端電連接，觸控時會使得透明導(dǎo)電膜形成靜電場，即使用者多點(diǎn)觸控時，通過檢測若干個沿著寬度方向均勻布置的第一電極的第一感應(yīng)單元分別與相應(yīng)的沿著長度方向均勻布置的第二電極的第二感應(yīng)單元，相互垂直交叉處的耦合電容的變化，以此識別使用者的觸控位置；若手指觸摸時，則耦合電容也會減小，若手指均勻左右移動的時候，則手指與エ字型形狀的感應(yīng)單元的接觸面積能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的減小或者増大，達(dá)到了接觸面積均勻變化的目的，使得觸控位置識別的準(zhǔn)確性高；因而本發(fā)明的電場阻值更加均勻，具有抗干擾能力強(qiáng)、且觸控靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的第一電極和第二電極在透明導(dǎo)電膜上的排布示意 圖3為圖2中第一電極的結(jié)構(gòu)示意 圖4為圖2中第二電極的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明的エ字型形狀的感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意 圖6為圖2的A部放大示意 圖7為圖2的B部放大示意 圖8為本發(fā)明觸控時的數(shù)學(xué)拋物線模型 圖9為本發(fā)明的第一透明導(dǎo)電線與第二透明導(dǎo)電線立體的空間布置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及給出的實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明，但不局限于此。如圖廣7所示，一種電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，包括透明絕緣基材1，所述透明絕緣基材I的兩面均設(shè)有透明導(dǎo)電膜2 ;所述透明絕緣基材I 一面的透明導(dǎo)電膜2包括若干個沿著寬度方向上均勻布置的第一電極2-1，所述第一電極2-1由多個第一感應(yīng)單元2-1-1通過第一透明導(dǎo)電線2a依次串聯(lián)構(gòu)成；所述透明絕緣基材I另一面的透明導(dǎo)電膜2包括若干個沿著長度方向上均勻布置的第二電極2-2，所述第二電極2-2由多個第二感應(yīng)單元2-2-1通過第二透明導(dǎo)電線2b依次串聯(lián)構(gòu)成；姆ー個第一電極2-1同時與姆ー個第二電極2-2相互垂直；所述第一電極2-1的第一感應(yīng)單元2-1-1和第二電極2-2的第二感應(yīng)單元2-2-1均是エ字型形狀的感應(yīng)單元；所述エ字型形狀的感應(yīng)單元是由互相平行的第一直條21和第三直條23，以及垂直于第一直條21和第三直條23的第二直條22構(gòu)成，且第二直條22的兩端分別與第一直條21的中央部位和第三直條23的中央部位相連接。如圖6、7所示，為了使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)的合理性，以及保證相鄰感應(yīng)單元之間電場阻值的均勻性，所述第一電極2-1的エ字型形狀的第一感應(yīng)單元2-1-1的寬度L與長度H的比例與第二電極2-2的エ字型形狀的第二感應(yīng)單元2-2-1的寬度L’與長度H’的比例相等。所述第一電極2-1的エ字型形狀的第一感應(yīng)單元2-1-1的寬度L與長度H的比例為
O.5^2 ;所述第二電極2-2的エ字型形狀的第二感應(yīng)單元2-2-1的寬度L’與長度H’的比例為O. 5 2。如圖2、3、4所示，為了進(jìn)一步提高相鄰感應(yīng)単元之間電場阻 值的均勻性，所述第ー電極2-1的沿著寬度方向上相鄰的第一感應(yīng)單元2-1-1之間的間距與第二電極2-2的沿著長度方向上相鄰的第二感應(yīng)單元2-2-1之間的間距相等。所述第一電極2-1的沿著寬度方向上相鄰的第一感應(yīng)單元2-1-1之間的間距為4 10mm ;所述第二電極2_2的沿著長度方向上相鄰的第二感應(yīng)單元2-2-1之間的間距為riOmm。如圖2、3、4、9所示，所述第一透明導(dǎo)電線2a是沿著第一電極2-1的エ字型中心軸線(即エ字型形狀的感應(yīng)單元的第三直條23的中心軸線)相連接的；第二透明導(dǎo)電線2b是沿著第二電極2-2的エ字型中心軸線(即エ字型形狀的感應(yīng)單元的第三直條23的中心軸線)相連接的；所述第一透明導(dǎo)電線2a與第二透明導(dǎo)電線2b相互垂直，且第一透明導(dǎo)電線2a的中點(diǎn)a。與第二透明導(dǎo)電線2b的中點(diǎn)Idci的連線BciIdci,既垂直于第一透明導(dǎo)電線2a,又垂直于第二透明導(dǎo)電線2b。本發(fā)明的第一透明導(dǎo)電線2a和第二透明導(dǎo)電線2b并不在同一平面上，且二者之間并不連接。本發(fā)明所述透明絕緣基材I是透明薄膜基材，或者是透明玻璃基材。所述透明導(dǎo)電膜2是氧化銦錫導(dǎo)電膜，或者是石墨烯導(dǎo)電膜，或者是氧化銻錫導(dǎo)電膜。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明使用時，將若干個第一電極2-1和若干個第二電極2-2分別通過銀漿線與柔性驅(qū)動電路的MCU處理集成芯片相應(yīng)的I/O ロ電連接，若手指沒有觸摸到透明導(dǎo)電膜2時，所述第一電極2-1沿著寬度方向上相鄰的エ字型形狀的第一感應(yīng)單元2-1-1之間、第二電極2-2沿著長度方向上相鄰的エ字型形狀的第二感應(yīng)單元2-2-1，以及第ー電極2-1沿著寬度方向的エ字型形狀的第一感應(yīng)單元2-1-1和第二電極2-2沿著長度方向的エ字型形狀的第二感應(yīng)單元2-2-1與地之間存有寄生電容，此電容定義為Cx;若手指觸摸到透明導(dǎo)電膜2時，第一電極2-1的第一感應(yīng)單元2-1-1和第二電極2-2的第二感應(yīng)單元2-2-1與手指之間會產(chǎn)生ー耦合電容Cf，此時所產(chǎn)生的總電容為Ct，即手指觸摸電容屏所產(chǎn)生的總電容Ct=Cx+Cf，柔性驅(qū)動電路通過處理檢測出手指觸摸電容屏該位置的電容的差值Cf，從而識別觸摸具體位置。所述第一電極2-1所包括的沿著寬度方向上的每ー個エ字型形狀的第一感應(yīng)單元2-1-1和第二電極2-2所包括的沿著長度方向上的每ー個エ字型形狀的第二感應(yīng)單元2-2-1產(chǎn)生電容(電極)大小是由手指觸摸到觸摸屏的接觸面積大小決定的，其計算公式為Cf=ε * ε。*S/d,
其中， S :為手指與電極塊的正對面積；d:為手指與電極塊之間的距離；
ε。為真空介電常數(shù)，ε。=8.854 187 818Χ 10-12 法拉 / 米(F/m)； ε為材料的介電常數(shù)，同一種材料的介電常數(shù)為ー固定值；
由此可以看出電容Cf與正對面積成正比；
由于本發(fā)明所述的第一電極2-1沿著寬度方向相鄰的第一感應(yīng)單元2-1-1通過第一透明導(dǎo)電線2a串聯(lián)；所述第二電極2-2沿著長度方向相鄰的第二感應(yīng)單元2-2-1通過第二透明導(dǎo)電線2b串聯(lián)；這樣保證了第一電極2-1與第二電極2-2兩層重疊的面積極小(如圖2所示)，并且根據(jù)上述的電容的公式C=e*e。*S/d得知，當(dāng)感應(yīng)電容值Cf的值在不變的情況下，寄生電容Cx的值越?。欢鶕?jù)信噪比d的計算公式d=Cf/Cx可知，信噪比d會變的越大；因此，本發(fā)明與傳統(tǒng)的電容式觸摸傳感器相比，大大提高了信噪比d，使得本發(fā)明的觸摸功能更靈敏，抗干擾能力更強(qiáng)。
如圖6、7所示，本發(fā)明的第一電極2-1的第一感應(yīng)單元2-1-1的寬度L以及第二電極2-2的第二感應(yīng)單元2-2-1的寬度L’的兩部分面積較大，并且橫向均勻，大大増加了本發(fā)明與手指接觸面積，當(dāng)手指左右均勻移動吋，實(shí)現(xiàn)了接觸面積變化均勻的目的，使得エ字型形狀的感應(yīng)單元(電極)的電容值變化坐標(biāo)圖更加接近如圖8所示的拋物線數(shù)學(xué)模型，確保本發(fā)明的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)經(jīng)過處理器(MCU)計算出的位置坐標(biāo)更加準(zhǔn)確，線性度更好；并且減少了整個感應(yīng)単元(電極)通道的電阻，根據(jù)柔性驅(qū)動電路所包括的MCU檢測的原理,對感應(yīng)單元(電極)充放電的頻率為f=l/(R*C)，其中，R為感應(yīng)單元(電極)通道的電阻值，C為感應(yīng)單元(電極)產(chǎn)生的電容值；在感應(yīng)單元(電極)電容值C不變的情況下，電阻R越小,柔性驅(qū)動電路所包括的MCU對感應(yīng)單元(電極)充放電的頻率f越快，因此，本發(fā)明所設(shè)計的エ字型形狀的感應(yīng)單元的電容式觸摸屏的反應(yīng)速度就越快。傳統(tǒng)的電容式觸摸屏在電阻上的要求都很苛刻，很多廠家要求感應(yīng)單元(電極)通道的電阻在IOK以下；如果選用的氧化銦錫(ITO)材料的面電阻為200歐的情況下，很多其他的圖形(十字形、三角形、條形等)的感應(yīng)單元(電極)電極都實(shí)現(xiàn)不了此要求，為了實(shí)現(xiàn)單個感應(yīng)単元(電極)通道電阻低的要求，只有采用面電阻低的氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電材料，而一般的面電阻低的氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電材料不僅價格很高，而且由于電阻低的氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電材料易折傷，也大大增加了エ藝難度；而本發(fā)明所設(shè)計的エ字型感應(yīng)單元(電極)能夠?qū)崿F(xiàn)在用面電阻200歐以上的導(dǎo)電材料時也能滿足整個通道阻值在IOK以下的要求，因此，大大降低了其生產(chǎn)成本。本發(fā)明不但提高了觸控的反應(yīng)速度，而且降低了生產(chǎn)成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比可以采用電阻較高的氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電材料，那是因?yàn)殡娮韪叩难趸熷a(ITO)導(dǎo)電材料不易折傷，所以本發(fā)明也減小了エ藝生產(chǎn)的難度。本發(fā)明的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)并不局限于數(shù)碼相機(jī)、導(dǎo)航儀、手機(jī)、掌上電腦等各種電子設(shè)備的電容式觸摸屏上，也適用于其它不同的技術(shù)領(lǐng)域中所需要使用電容式觸摸屏上。
權(quán)利要求
1.一種電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，包括透明絕緣基材(1)，其特征在于 a、所述透明絕緣基材(I)的兩面均設(shè)有透明導(dǎo)電膜(2)； b、所述透明絕緣基材(I)一面的透明導(dǎo)電膜(2)包括若干個沿著寬度方向上均勻布置的第一電極(2-1)，所述第一電極(2-1)由多個第一感應(yīng)單元(2-1-1)通過第一透明導(dǎo)電線(2a)依次串聯(lián)構(gòu)成； C、所述透明絕緣基材(I)另一面的透明導(dǎo)電膜(2)包括若干個沿著長度方向上均勻布置的第二電極(2-2 )，所述第二電極(2-2 )由多個第二感應(yīng)單元(2-2-1)通過第二透明導(dǎo)電線(2b)依次串聯(lián)構(gòu)成； d、每一個第一電極(2-1)同時與每一個第二電極(2-2)相互垂直；所述第一電極(2-1)的第一感應(yīng)單元(2-1-1)和第二電極(2-2)的第二感應(yīng)單元(2-2-1)均是工字型形狀的感應(yīng)單元； e、所述工字型形狀的感應(yīng)單元是由互相平行的第一直條(21)和第三直條(23)，以及垂直于第一直條(21)和第三直條(23)的第二直條(22)構(gòu)成，且第二直條(22)的兩端分別與第一直條(21)的中央部位和第三直條(23)的中央部位相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一電極(2-1)的工字型形狀的第一感應(yīng)單元(2-1-1)的寬度L與長度H的比例與第二電極(2-2)的工字型形狀的第二感應(yīng)單元(2-2-1)的寬度L’與長度H’的比例相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一電極(2-1)的工字型形狀的第一感應(yīng)單元(2-1-1)的寬度L與長度H的比例為O. 5^2 ;所述第二電極(2-2)的工字型形狀的第二感應(yīng)單元(2-2-1)的寬度L’與長度H’的比例為O. 5 2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一電極(2-1)的沿著寬度方向上相鄰的第一感應(yīng)單元(2-1-1)之間的間距與第二電極(2-2)的沿著長度方向上相鄰的第二感應(yīng)單元(2-2-1)之間的間距相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一電極(2-1)的沿著寬度方向上相鄰的第一感應(yīng)單元(2-1-1)之間的間距為riOmm;所述第二電極(2-2)的沿著長度方向上相鄰的第二感應(yīng)單元(2-2-1)之間的間距為riOmm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一透明導(dǎo)電線(2a)是沿著第一電極(2-1)的工字型中心軸線相連接的；第二透明導(dǎo)電線(2b)是沿著第二電極(2-2)的工字型中心軸線相連接的；所述第一透明導(dǎo)電線(2a)與第二透明導(dǎo)電線(2b)相互垂直，且第一透明導(dǎo)電線(2a)的中點(diǎn)Btl與第二透明導(dǎo)電線(2b)的中點(diǎn)Idci的連線 既垂直于第一透明導(dǎo)電線(2a)，又垂直于第二透明導(dǎo)電線(2b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透明絕緣基材(I)是透明薄膜基材，或者是透明玻璃基材。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述透明導(dǎo)電膜(2)是氧化銦錫導(dǎo)電膜，或者是石墨烯導(dǎo)電膜，或者是氧化銻錫導(dǎo)電膜。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電容式觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)，包括透明絕緣基材，透明絕緣基材的兩面均設(shè)有透明導(dǎo)電膜；所述透明絕緣基材兩面的透明導(dǎo)電膜分別包括若干個沿著寬度方向上和沿著長度方向上均勻布置的第一、二電極，所述第一、二電極分別由多個相應(yīng)的感應(yīng)單元通過透明導(dǎo)電線依次串聯(lián)構(gòu)成；每一個第一電極同時與每一個第二電極相互垂直；第一、二感應(yīng)單元均是工字型形狀的感應(yīng)單元；所述工字型形狀的感應(yīng)單元是由互相平行的第一直條和第三直條，以及垂直于第一直條和第三直條的第二直條構(gòu)成，且第二直條的兩端分別與第一直條的中央部位和第三直條的中央部位相連接。本發(fā)明具有抗干擾能力好、而且觸控靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F3/044GK102841719SQ201210340390
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者歐智, 葛海濤, 王凱軍, 梁貴 申請人:常州裕成光電有限公司