用于触摸屏的自电容传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出用于触摸屏的自电容传感装置，包括矩形电极，以及设置有变量采集模块的自电容变化检测单元。变量采集模块包括电连接于第一节点的恒流源、钳位电路和电荷收发检测电路，以及接地的第二节点。在针对一个电极的检测过程中，所述变量采集模块的第一节点先电连接电极的第一端，且第二节点电连接电极的第二端，采集到第一自电容变化量之后，变量采集模块的第一节点再电连接该电极的第二端，且第二节点电连接电极的第一端，以采集第二自电容变化量。本实用新型专利技术所述自电容传感装置具有上产工艺简单，生产效率高，电极可靠性好、不易断裂，适用电极材料广泛，以及抗静电释放ESD性能好的特点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提出用于触摸屏的自电容传感装置，包括矩形电极，以及设置有变量采集模块的自电容变化检测单元。变量采集模块包括电连接于第一节点的恒流源、钳位电路和电荷收发检测电路，以及接地的第二节点。在针对一个电极的检测过程中，所述变量采集模块的第一节点先电连接电极的第一端，且第二节点电连接电极的第二端，采集到第一自电容变化量之后，变量采集模块的第一节点再电连接该电极的第二端，且第二节点电连接电极的第一端，以采集第二自电容变化量。本技术所述自电容传感装置具有上产工艺简单，生产效率高，电极可靠性好、不易断裂，适用电极材料广泛，以及抗静电释放ESD性能好的特点。【专利说明】用于触摸屏的自电容传感装置
本技术涉及传感信号的检测装置，特别是涉及用于触摸屏的、将触碰信息转换为自电容变化量的装置。
技术介绍
自电容触摸屏作为电容式触摸屏的一种，以自电容传感装置为基础。该电容传感装置将对触摸屏的触碰信息转换为自电容变化信号，并根据自电容变化信号确定触碰位置坐标。所述自电容传感装置不仅可以用于制造独立的触摸屏，还可以结合应用在相关设备中，例如将自电容传感装置结合在显示设备上，制成触摸显示屏。所述自电容传感装置由于其只需要单层布局布线，生产工艺简单，良率高，成本低，在智能机和平板电脑上得到了越来越广泛的应用。现有技术单层自电容传感装置的电极布置结构图如图12所示，采用三角形或者类三角形的电极91，各电极91成对设置成互补的电极对92，各电极对92重复堆叠而布满整个触摸屏或者显示屏的屏体。从图12所示电极布置结构中就可以明显看出，各电极91之间没有交叉走线的情况，令生产工序较为简单。现有技术自电容传感装置还包括电连接各电极91的自电容检测单元。图13和图14示出自电容检测的基本原理。在电极91上通常覆盖一层用透明绝缘介质材料制成的盖板93。自电容传感装置的自电容，即电极91到地的电容，如图13所示的Cp。当人体94触摸到盖板93上时，由于人体近似于一个大地，相当于电极91上的又并联了一个到地的电容Cf，从而令电极91到地的自电容增加，如图13和图14所示。通过侦测自电容变化情况，可以判断出是否发生触摸。 如图12所示，长底边位于左侧的电极91按911L、912L、…、91 (Μ — I) L、91ML、91 (M+1)L、…编号，长底边位于右侧的电极91按911R、912R、…、91 (M — I) R、91MR、91(M+1)R、…编号,M代表一自然数。相同数字编号的两电极91构成一电极对,例如,编号是9IML与9IMR的电极91构成电极对。当发生触摸时自电容检测单元通过检测各电极91的自电容变化量。触摸点99引起六个电极91发生自电容变化，它们的编号分别是91 (M -1)L、91ML、91 (M+1)L、91 (Μ — I) R、91MR 和 91 (M+1)R。相应地自电容变化量分别是 Dp1、Dp2、Dp3、Dp4、Dp5和Dp6。首先找出纵向方向上变化量最大的通道为触摸发生的通道，即变化量是Dp2、编号是91ML对应电极91的通道，结合其上下通道的变化量，求出其重心位置，即为触摸点的纵轴坐标；通过变化量最大的通道及其对面三角形电极变化量的比值，得出横轴方向上的坐标。现有技术自电容传感装置还存在以下的缺陷和不足之处:1.生产工艺复杂；现有技术自电容传感装置的电极91，在实际生产中一般都无法做出真正的三角形，而以类三角形的梯形代替；为了在X轴方向上获得比较好的精度，通常要求梯形窄的一边，例如图12所示编号是911L的电极91的右侧，宽度越小越好，通常要求在0.3mm甚至更小，这对工艺能力有一定要求，成为影响生产成本降低的因素之一；2.生产工序多；传统结构的最小检测单元是一对三角形，而且为了改善画线线性度，还会把每个三角形拆成两个或更多个小三角形并联，这样的电极结构，对于激光工艺来说，需要切割很多次，成为又一个影响生产成本降低的因素；3.对于采用软性基材的触摸屏模组，例如用薄膜材料制成基材，如果在这种基材上采用现有技术自电容传感装置的电极91，由于三角形电极91的尖端很细，在生产、运输、测试过程中如果基材发生弯折，可能会导致电极区用于制造电极的透明导电材料，例如氧化铟锡Indium Tin Oxide发生断裂，而使得自电容传感装置，乃至触摸屏损坏；所述三角形电极91的易损结构也是影响生产成本降低的因素；4.电极材料要求高；对于一些新型制造电极91的材料,例如金属网metal mesh材料，为了保证构成金属网的金属丝之间搭接良好，电极91的最小宽度会比现有的氧化铟锡ITO材料大，应当在Imm以上，该最小宽度对于将现有技术三角形电极91用于制造自电容传感装置很难接受；5.抗静电释放Electro-static Discharge性能差；对于现有主流的透明导电材料氧化铟锡ΙΤ0，其阻抗较大，如果发生静电释放ESD事件，在氧化铟锡ITO宽度较小的区域，例如宽度在0.1mm以下，比较容易发生静电释放ESD，导致氧化铟锡ITO电极间短路。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种用于触摸屏的自电容变化检测方法，以及应用该方法的自电容传感装置，通过改进电极结构，采用新的自电容检测方法，令自电容传感装置的生产成本降低，提升其总体性能。本技术解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现:设计、制造一种用于触摸屏的自电容传感装置，包括至少一电极，以及电连接各电极的自电容变化检测单元。所述电极呈矩形，包括用于电连接自电容变化检测单元的、沿该电极延伸方向的第一端和第二端。所述自电容变化检测单元包括至少一变量采集模块。该变量采集模块包括电连接于第一节点的恒流源、钳位电路和电荷收发检测电路，以及接地的第二节点。在针对一个电极的检测过程中，所述变量采集模块的第一节点先电连接电极的第一端，且第二节点电连接电极的第二端，采集到第一自电容变化量之后，变量采集模块的第一节点再电连接该电极的第二端，且第二节点电连接电极的第一端，以采集第二自电容变化量。所述钳位电路将所电连接电极一端的电位限定在恒定电位，所述恒流源向所电连接电极提供恒定电流；所述电荷收发检测电路因其所电连接电极的自电容变化向该电极输出电荷，并检测电荷输出量，量化电荷输出量为自电容变化量。所述钳位电路将所电连接电极一端的电位限定的恒定电位是Vl，所述恒流源向所电连接电极提供的恒定电流是I，那么应当满足Vl/I = R，R是钳位电路和恒流源所电连接电极的电阻。具体而言，所述钳位电路包括一运算放大器，该钳位电路所限定的恒定电位由该运算放大器正向输入端的输入电压控制。所述电荷收发检测电路包括所述用作钳位电路的运算放大器，电连接在该运算放大器反相输入端与输出端之间的电荷收发电容，以及电连接所述运算放大器的输出端的交直流转换子模块。所述恒流源的电流输出端和运算放大器的反相输入端都电连接于第一节点。为了在每次检测后复位电路状态，在所述电荷收发电容的两端之间还电连接有复位开关。一种电极的具体结构是，所述电极的至少一个顶角被切除形成直线段斜边，从而电极被加工成带有斜边的矩形电极。另一种电极的具体结构是，所述电极的至少一个顶角被切除形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于触摸屏的自电容传感装置，包括至少一电极，以及电连接各电极的自电容变化检测单元；其特征在于：所述电极呈矩形，包括用于电连接自电容变化检测单元的、沿该电极延伸方向的第一端和第二端；所述自电容变化检测单元包括至少一变量采集模块；该变量采集模块包括电连接于第一节点的恒流源、钳位电路和电荷收发检测电路，以及接地的第二节点；在针对一个电极的检测过程中，所述变量采集模块的第一节点先电连接电极的第一端，且第二节点电连接电极的第二端，采集到第一自电容变化量之后，变量采集模块的第一节点再电连接该电极的第二端，且第二节点电连接电极的第一端，以采集第二自电容变化量；所述钳位电路将所电连接电极一端的电位限定在恒定电位，所述恒流源向所电连接电极提供恒定电流；所述电荷收发检测电路因其所电连接电极的自电容变化向该电极输出电荷，并检测电荷输出量，量化电荷输出量为自电容变化量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫良华，刘卫平，
申请(专利权)人：敦泰科技有限公司，
类型：新型
国别省市：开曼群岛;KY