CN102799329B - 具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，包括第一保护层、铟锡化合物电极层以及第二保护层，铟锡化合物电极层由多个基本单元构成，每个基本单元包括一叉指型感应区及两驱动电极布线通道，叉指型感应区包括感应电极和驱动电极，感应电极和驱动电极之间呈叉指状排布。与现有技术相比，本发明具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板的铟锡化合物电极层的感应电极和驱动电极位于同一ITO层，降低了工艺复杂度，且感应电极和驱动电极之间在同一层上不相重叠，无需传统触摸屏面板中的搭桥工艺，从而节省了制造成本，也避免了金属连接桥断裂导致触摸屏面板不良率升高的问题。本发明同时公开了一种投射电容触摸屏。
Description
技术领域
本发明涉及触摸感应装置技术领域，更具体地涉及一种具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板。
背景技术
近年来，随着投射电容触屏技术的飞速发展，越来越多的产品开始利用触控系统来完成对目标对象的直接操作，从而代替传统的鼠标、键盘等输入设备，从而节省了空间，使得携带更加方便。目前，投射电容触屏技术广泛地应用于手机、平板电脑等手持设备中。
在现有的投射电容触摸屏面板中，市场上常见的电极层的ITO图形主要有两种：如图1所示的菱形和如图2所示的平板镂空图形。请参考图1及图1a，其感应电极(X方向电极)和驱动电极（Y方向电极）均由基本的菱形方块构成，且分布于两层，所述感应电极和驱动电极的ITO图形在垂直方向几乎不重叠（只在菱形连接部分重叠），形成全开放的电场结构（如图1a所示），使手指触摸可以触及较强的、大面积的电场区域，从而产生较强的触摸信号。而图2所示的平板镂空图形面板是在两个平板型电极（X方向的感应电极和Y方向的驱动电极）的交叉部分，在所述感应电极上开窗镂空，使原本在两个极板之间闭合的电场线能通过镂空图形外漏，从而可以被手指扰动，产生触摸信号。从图1a和图2a可以看出，图1所示的的菱形面板具有全开放的电场结构，极板间的电场线完全暴露于空间感应区；图2所示的平板镂空图形面板具有部分开放的电场结构（上下极板重叠部分的电场仍处于封闭状态），但由于所述驱动电极向下的屏蔽功能，使得其具有较好的噪声屏蔽性能。
由于上述两种面板X方向的感应电极和Y方向的驱动电极在垂直方向上存在重叠的情况，因此，为了实现重叠部分的绝缘，一般采用以下两种方法来解决ITO图形的重叠问题：一种是采用图3所描述的双层ITO电极的实现方式，如图所示，X方向的感应电极和Y方向的驱动电极分别在两层ITO上实现，两层ITO之间使用玻璃等透明绝缘材料隔离，另外需要前、后两层玻璃作为面板的保护层，这种双层ITO电极的结构可以适用于几乎任何ITO图形面板的实现。另一种是采用图4所描述的搭桥方法的单层ITO电极实现方式，如图所示，X方向的感应电极和Y方向驱动电极被制造在同一层玻璃面上，在ITO图形的重叠处淀积绝缘材料和桥接金属，来实现X和Y方向ITO电极的绝缘与连接。由于桥接金属和绝缘材料的透光性较差，因此单层ITO搭桥的方法仅适用于菱形面板的制造，因为菱形面板的电极交叉部分较少，绝缘材料和桥接金属在面板上占有较少的面积，对整个面板的透光性影响较少。
虽然上述两种方案可以实现重叠部分的绝缘，但是存在以下缺陷：
对于图3所示的双层ITO实现的电容触摸屏面板，存在如下缺点：
（1）触摸面板的成本高：双层ITO实现的触摸面板需要三层玻璃和两层ITO电极，相比于单层ITO的实现方式，材料成本较高。由于面板的层数较多，制造时的工艺步骤繁琐，过程复杂，使得制造成本增加；
（2）触摸面板厚度增加，不利于实现电子产品的轻薄化。
对于图4所示的采用搭桥方法的单层ITO实现的电容触摸屏面板，存在如下缺点：
（1）电镀的金属和绝缘材料会降低触摸屏的透明度，不适合大面积使用；
（2）制造工艺繁琐，过程复杂，制造成本增加；
（3）金属连接桥的断裂不良会降低面板的良率，提高成本。
因此，有必要提供一种改进的具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，以降低制造成本、降低工艺复杂度、避免传统触摸屏面板中的金属连接桥断裂导致触摸屏面板不良率升高的问题。
本发明的另一目的是提供一种投射电容触摸屏，其触摸屏面板能降低制造成本、降低工艺复杂度、避免传统触摸屏面板中的金属连接桥断裂导致触摸屏面板不良率升高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，包括第一保护层、铟锡化合物电极层以及第二保护层，所述铟锡化合物电极层的上下两表面分别被所述第一保护层和第二保护层所覆盖，其中，所述铟锡化合物电极层由多个基本单元构成，所述铟锡化合物电极层所在平面的横向及纵向上，相邻的两个所述基本单元之间方向相反，每个所述基本单元包括一叉指型感应区及两驱动电极布线通道，两所述驱动电极布线通道分别位于所述叉指型感应区的两侧，所述叉指型感应区包括感应电极和驱动电极，所述感应电极和驱动电极之间呈叉指状排布。
与现有技术相比，由于具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板的铟锡化合物电极层由多个基本单元构成，每个所述基本单元包括一叉指型感应区及两驱动电极布线通道，两所述驱动电极布线通道分别位于所述叉指型感应区的两侧，所述叉指型感应区包括感应电极和驱动电极，所述感应电极和驱动电极之间呈叉指状排布；即所述感应电极和驱动电极位于同一ITO层，制造时仅需使用单层的ITO蚀刻方法便可完成所述铟锡化合物电极层的制造，降低了工艺复杂度，且呈叉指状排布的感应电极和驱动电极之间在同一层上不相重叠，无需传统触摸屏面板中的搭桥工艺，从而节省了制造成本，也有效地避免了传统触摸屏面板中的金属连接桥断裂导致触摸屏面板不良率升高的问题。
具体地，所述感应电极呈E型梳状，所述感应电极具有第一基部，所述第一基部向外延伸形成呈层状排布的多个第一锯齿部，多个所述第一基部呈蛇形锯齿状排布。
具体地，所述驱动电极呈F型梳状，所述驱动电极具有第二基部，所述第二基部向外延伸形成呈层状排布的多个第二锯齿部，多个所述第二基部呈正、倒F型排布，且所述第一基部和第二基部分别靠近两所述驱动电极布线通道，所述第一锯齿部和第二锯齿部之间呈叉指状排布。
优选地，每个所述基本单元呈矩形。
具体地，每个所述基本单元的长度、宽度范围均为4~7mm。
优选地，所述第一保护层和第二保护层均为玻璃。
相应地，本发明同时提供了一种投射电容触摸屏，包括触摸屏面板以及在所述触摸屏面板的边缘区域所淀积和蚀刻的金属连接线，其中，所述触摸屏面板如上所述。
具体地，所述金属连接线的材质为铝。
具体地，所述金属连接线的材质为使用导电银浆所形成的银质导电层。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为现有投射电容触摸屏面板呈菱形ITO图形的电极层的结构图。
图1a为沿图1所示A-A线横切后的电场分布图。
图2为现有投射电容触摸屏面板呈平板镂空ITO图形的电极层的结构图。
图2a为图2所述B-B线横切后的电场分布图。
图3为现有技术中具有双层ITO电极的触摸屏面板的结构图。
图4为现有技术中具有单层ITO电极的触摸屏面板的结构图。
图5为本发明具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板一实施例的结构图。
图6为图5所示铟锡化合物电极层的结构图，其中所述铟锡化合物电极层是由16个基本单元所构成的4X4阵列。
图7为图6所示铟锡化合物电极层的符号表示图。
图8为图6所示基本单元的结构图。
图9为沿图8所示C-C线横切后的电场分布图。
图10为手指进入图8所示基本单元时，手指触摸位置与感生电容的关系图。
图11为图6所示铟锡化合物电极层纵向上排列的四个基本单元的感应电极的排布图。
图12为图6所示铟锡化合物电极层纵向上排列的四个基本单元的驱动电极的排布图。
图13为本发明投射电容触摸屏的结构图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
请参考图5，描述了本发明具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板200的一优选实施例，其包括第一保护层20、铟锡化合物电极层22以及第二保护层24，所述铟锡化合物电极层22的上下两表面分别被所述第一保护层20和第二保护层24所覆盖，所述第一保护层20和第二保护层22的材质均为玻璃。
具体地，如图6所示，在本实施例中，所述铟锡化合物电极层22是由16个基本单元所构成的4X4阵列，其中，每个所述基本单元用符号E表示，得到图7。所述铟锡化合物电极层22所在平面的横向（X方向）及纵向（Y方向）上，相邻的两个所述基本单元之间方向相反。
具体地，如图8所示，每个所述基本单元包括一叉指型感应区221及两驱动电极布线通道222，两所述驱动电极布线通道222分别位于所述叉指型感应区221的两侧，所述叉指型感应区221包括感应电极221a和驱动电极221b，所述感应电极221a和驱动电极221b之间呈叉指状排布。设置所述驱动电极布线通道222，将X方向的驱动电极221b布线于Y方向的所述驱动电极布线通道222中，这样所述驱动电极221b进入所述叉指型感应区221时与所述感应电极221a是平行的，避免了ITO图形交叉。由于所述感应电极221a和驱动电极221b位于同一平面上，两者不相重叠，沿图8所示C-C线横切后可得到如图9所示的开放的空间电场，因此当手指进入所述叉指型感应区221时可产生感生电容，且手指进入所述叉指型感应区221的面积将直接影响所述感生电容的变化。
具体地，请参考图10，以矩形状、宽度为6mm的基本单位为例，来详细阐述手指进入所述叉指型感应区221后对所述感生电容的影响。如图所示，以一直径近似为所述基本单元宽度的圆形代表手指，逐步移动并穿越所述叉指型感应区221。（1）当手指沿X方向移动并逐渐进入所述叉指型感应区221（如图10所描述的沿X1→X2→X3→X4方向移动时），沿X方向移动造成的感生电容变化如图10的下方坐标系所描述的感生电容与X坐标之间的关系曲线。当手指从X1移位到X2的过程中，手指未进入所述叉指型感应区221，感生电容几乎不发生变化；当手指从X2进入X3再到X4时，感生电容经历一个从大到小，再到大的过程。由于电容的减小或增大并不遵循线性变化的过程，图中使用一个近似的曲线来用线性变化近似这种感生电容变化过程，以最差填充率（所述叉指型感应区221的面积与整个所述基本单元的面积之比称为填充率）为0.5计算，近似曲线获得的X坐标误差不超过25%（填充率越大，该误差越小）。（2）当手指沿Y方向移动并逐渐进入所述叉指型感应区221（如图10所描述的沿Y1→Y2方向移动时），感生电容如图10的右方坐标系所描述的感生电容与Y坐标之间的关系曲线,也是一个从大到小，再到大的过程，增大或减小变化近似线性。因此，延伸以上结论，从任意方向接近所述基本单元，手指对感生电容的影响基本可以用一个线性变化的从大到小再增大的曲线描述，故在三维平面上，感生电容与位置坐标呈现倒锥体关系,即当手指中心在所述基本单元中心时，感生电容最小，当手指中心向所述基本单元边缘移动时，感生电容逐步增大。这种倒锥体的电容与坐标关系曲线与菱形面板特性相似，可以依据这一关系实现以TFT单元为基本单位的细粒度手指中心坐标计算。
需要注意的是，所述铟锡化合物电极层22可由多个所述基本单元构成；所述基本单元的形状不仅限于矩形；每个所述基本单元的长度、宽度范围均为4~7mm，接近一个指腹的大小。
再请参考图11及图12，所述感应电极221a呈E型梳状，其具有第一基部221a1，所述第一基部221a1向外延伸形成呈层状排布的多个第一锯齿部221a2；所述驱动电极221b呈F型梳状，其具有第二基部221b1，所述第二基部221b1向外延伸形成呈层状排布的多个第二锯齿部221b2，且所述第一基部221a1和第二基部221b1分别靠近两所述驱动电极布线通道222，所述第一锯齿部221a2和第二锯齿部221b2之间呈叉指状排布。如图所示，相邻的两个所述基本单元在横向和纵向上按照方向相反的方式排布后，使得所述铟锡化合物电极层22具有如下特征：（1）多个所述第一基部221a1呈蛇形锯齿状排布，多个所述第二基部221b1呈正、倒F型排布。
由以上描述可以得出，由于所述感应电极221a的第一锯齿部221a2和驱动电极221b的第二锯齿部221b2之间呈叉指状排布；即所述感应电极221a和驱动电极221b位于同一ITO层，制造时仅需使用单层的ITO蚀刻方法便可完成所述铟锡化合物电极层22的制造，降低了工艺复杂度，且呈叉指状排布的感应电极221a和驱动电极221b之间在同一层上不相重叠，无需传统触摸屏面板中的搭桥工艺，从而节省了制造成本，也避免了传统触摸屏面板中的金属连接桥断裂导致触摸屏面板不良率升高的问题。
相应地，如图13所示，本发明还提供了一种投射电容触摸屏300，包括触摸屏面板200以及在所述触摸屏面板的边缘区域所淀积和蚀刻的金属连接线（图未示），在本实施例中，所述金属连接线的材质为铝，或者为使用导电银浆形成的银质导电层。需要注意的是，由于上面已对所述触摸屏面板200进行了详细的描述，在此不再赘述。其中，所述感应电极和驱动电极之间使用柔性电路板（FPC）连接，所述柔性电路板与所述触摸屏面板200之间使用异向性电胶膜连接，所述触摸屏面板200使用所述金属连接线实现与外部的连接。
具体地，在本实施例中，所述触摸屏面板300由8根（X1~X8）驱动电极和16根（Y1~Y16）感应电极组成。在所述柔性电路板上，所有的驱动电极相互连通且由一个驱动电路驱动。
本发明投射电容触摸屏300的工作原理如下：（1）信号测量，X1到X8的驱动电极逐一被驱动，并测量对应Y1~Y16感应电极的电容值，获得一个8X16点阵数据（2）手指检测与中心计算：依据点阵数据不同区域的电容值，获得手指触摸信息（触摸点处信号较小，非触摸点信号较强）。依据信号较强区域的数据矩阵坐标确定粗粒度手指坐标，依据粗粒度数值坐标及信号幅度，采用线性插值的办法计算细粒度的手指中心坐标，以完成对手指的识别。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (7)
1.一种具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，包括第一保护层、铟锡化合物电极层以及第二保护层，所述铟锡化合物电极层的上下两表面分别被所述第一保护层和第二保护层所覆盖，其特征在于：所述铟锡化合物电极层由多个基本单元构成，所述铟锡化合物电极层所在平面的横向及纵向上，相邻的两个所述基本单元之间方向相反，每个所述基本单元包括一叉指型感应区及两驱动电极布线通道，两所述驱动电极布线通道分别位于所述叉指型感应区的两侧，所述叉指型感应区包括感应电极和驱动电极，所述感应电极呈E型梳状，所述感应电极具有第一基部，所述第一基部向外延伸形成呈层状排布的多个第一锯齿部，多个所述第一基部呈蛇形锯齿状排布,所述驱动电极呈F型梳状，所述驱动电极具有第二基部，所述第二基部向外延伸形成呈层状排布的多个第二锯齿部，多个所述第二基部呈正、倒F型排布，且所述第一基部和第二基部分别靠近两所述驱动电极布线通道，所述第一锯齿部和第二锯齿部之间呈叉指状排布。
2.如权利要求1所述的具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，其特征在于：每个所述基本单元呈矩形。
3.如权利要求2所述的具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，其特征在于：每个所述基本单元的长度、宽度范围均为4～7mm。
4.如权利要求1-3任一项所述的具有单层铟锡化合物电极的投射电容触摸屏面板，其特征在于：所述第一保护层和第二保护层均为玻璃。
5.一种投射电容触摸屏，包括触摸屏面板以及在所述触摸屏面板的边缘区域所淀积和蚀刻的金属连接线，其特征在于：所述触摸屏面板如权利要求1-4任一项所述。
6.如权利要求5所述的投射电容触摸屏，其特征在于：所述金属连接线的材质为铝。
7.如权利要求6所述的投射电容触摸屏，其特征在于：所述金属连接线的材质为使用导电银浆所形成的银质导电层。
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