一種兼容觸摸和電磁手寫檢測的二維傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及兼容電容性觸摸屏和電磁感應(yīng)手寫筆的傳感電極的一種結(jié)構(gòu)，屬觸控感應(yīng)輸入技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]隨著人機交互技術(shù)的普及，投射電容觸屏技術(shù)廣泛地應(yīng)用于手機、平板電腦等手持設(shè)備中。在現(xiàn)有的投射電容觸摸屏面板中，傳統(tǒng)的技術(shù)是使用ITO來制造透明的觸摸電極；新興的技術(shù)是使用金屬網(wǎng)格(Metal Mesh)或納米銀技術(shù)來制造電容觸摸屏的電極。更新的技術(shù)方案是使用石墨烯來制造觸摸感應(yīng)電極。雖然這些技術(shù)根據(jù)其自身的特點分別可以應(yīng)用于不同用途的電容觸摸屏，但是這些觸摸屏都有一個共同的缺點:難以無干擾高精度地實現(xiàn)手寫輸入功能。這是由一般電容觸摸屏的技術(shù)特點所決定的。
[0003]首先，一般電容觸摸屏均要求觸摸物為柔軟的導(dǎo)電體，如手指或無源電容筆，以保證觸摸物在觸控面板上產(chǎn)生一定的接觸面積，所產(chǎn)生的附加電容要足夠大以便于觸摸電路能夠檢測識別。這就限制了對觸摸點的辨識精度，也就限制了手寫圖文輸入的精度，因此在一般電容觸摸屏上很難模仿使用圓珠筆或者自來水筆的書寫效果和感覺。其次，自然書寫不必限制手掌、手指與紙張等書寫平面的一般性接觸；而在電容觸摸屏上，手部其它部分的接觸很容易導(dǎo)致定位或書寫的錯誤。
[0004]更先進的手寫技術(shù)源自美國。美國Atmel公司在2011年推出了一種可用于電容觸摸屏的有源電容手寫筆，配合該公司的觸摸檢測專用芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)滿足一般要求的高精度書寫的功能，并且配合嵌入式或者應(yīng)用軟件，能夠抑制大面積掌壓(觸摸屏表面)干擾的功能，但是對于書寫過程中手掌或手指局部接觸觸摸屏表面所產(chǎn)生的干擾無能為力，無法保證書寫的流暢性和準(zhǔn)確性，導(dǎo)致在書寫過程中要經(jīng)常。而這種干擾在正常的書寫過程中時時存在，因此這個技術(shù)方案依然無法獲得自然書寫的感受。
[0005]對于在IT設(shè)備上的手寫輸入，目前最成熟穩(wěn)定并且完全可以模仿自然書寫的技術(shù)是電磁感應(yīng)手寫輸入技術(shù)，也就是電磁筆手寫輸入。但是不同于電容觸摸屏的感應(yīng)電極是輸入輸出阻抗都較高的天線，電磁筆所使用的感應(yīng)器是分布在手寫板上的狹長的低阻抗電感線圈，因此即使在檢測電路上可以使用某些方案來兼容或切換兩種傳感器所檢測到的手寫或觸摸信號，但是由于電容觸摸屏的電極和電磁手寫板的線圈在基本結(jié)構(gòu)上的差異，導(dǎo)致二者的檢測功能無法在同一傳感器上實現(xiàn)。在某些必須要兼容二者的情況下，所能采用的設(shè)計只能是二者的組合。比如在某些手寫/觸摸顯示器上，在顯示面板的正面(顯示面)安裝電容觸摸傳感器用于觸摸操作，在顯示面板的背面安裝電磁感應(yīng)線圈用于手寫輸入。這種組合結(jié)構(gòu)不僅增加了產(chǎn)品的原材料和生產(chǎn)成本，而且還增加了產(chǎn)品的厚度，不符合現(xiàn)今個人信息產(chǎn)品輕薄化的潮流，并且對顯示面板的零部件也有特殊的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是利用現(xiàn)有的技術(shù)手段，提供一種布設(shè)在同一襯底上、能夠兼容電容觸摸和電磁感應(yīng)檢測的二維傳感器的結(jié)構(gòu)。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了如下結(jié)構(gòu):在襯底上布設(shè)有若干組以圖案形式由鋪設(shè)在襯底表面的導(dǎo)電感應(yīng)層構(gòu)成的多個抗渦流電極；組內(nèi)各個電極通過至少一條低阻抗的連接跡線互相連通形成電連接；所述的連接跡線在連接每組內(nèi)每一電極的同時，自身構(gòu)成一個帶有兩個引出端的線圈。
[0008]所述抗渦流電極，是一種當(dāng)交變磁場穿過電極圖案時，圖案內(nèi)部產(chǎn)生或者產(chǎn)生很少的渦流損耗，即電極圖案內(nèi)沒有大面積的低電阻率的良導(dǎo)體，或者電極內(nèi)雖含有良導(dǎo)體但不構(gòu)成面積較大的環(huán)路。
[0009]為避免所述線圈與外界處理電路之間的連接線構(gòu)成附加的感應(yīng)面積影響傳感定位的準(zhǔn)確性，線圈的引出端最好位于襯底的一側(cè)。
[0010]子電極，所述由連接跡線構(gòu)成的線圈為多圈線圈，其平行于電極延伸方向的線圈的不同線圈臂，分別與所述N個子電極中的同名子電極相連通。
[0011]因為連接跡線本身也有一定的電阻，為了在電容檢測時各個電極到引出端的電阻具有更好的線性關(guān)系，可以將置于襯底上的每個抗渦流電極被分為兩個互相分離的第一抗渦流子電極和第二抗渦流子電極，所述由連接跡線構(gòu)成的線圈為一端開口單圈線圈，其平行于電極延伸方向的兩臂分別與所述兩個子電極中的同名子電極相連通。
[0012]更精細的結(jié)構(gòu)還可以將置于襯底上的每個電極被分為N個互相分離的抗渦流子電極，所述由連接跡線構(gòu)成的線圈為多圈線圈，其平行于該電極所在的電極組延伸方向的線圈的不同線圈臂，分別與所述N個子電極中的同名子電極相連通。
[0013]針對上述對結(jié)構(gòu)的要求，一種可用的電極和連接跡線的方案，是置于襯底上的電極或子電極和連接跡線，均由鋪設(shè)于襯底表面的良導(dǎo)體構(gòu)成；所述連接跡線為良導(dǎo)體細線；所述抗渦流電極或子電極，是與所述連接跡線為起點延伸出的若干呈發(fā)散狀延伸的分枝構(gòu)成；每條延伸的分枝與連接跡線只有一個連接端，并且與其它分枝沒有電連接。
[0014]隨制造工藝的進步，所述良導(dǎo)體還可以選擇金屬或石墨烯。如果所述良導(dǎo)體使用金屬，則比較合理的設(shè)定是用作連接跡線的細金屬線的寬度不大于50微米，用于抗渦流電極的分枝的寬度不大于20微米；如果所述良導(dǎo)體使用石墨烯，因為石墨烯擁有高達95%以上的透過光率且具有可以與金屬相媲美的低電阻率，故可以對連接跡線和分枝節(jié)構(gòu)的細線的寬度不作要求。
[0015]針對上述結(jié)構(gòu)，另一種可用的方案是所述置于襯底上的連接跡線和抗渦流電極或子電極，均由鋪設(shè)于襯底表面的包含有納米金屬線或納米金屬顆粒的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成；構(gòu)成所述連接跡線部分的透明導(dǎo)電膜中納米金屬的含量，多倍于構(gòu)成透明電極的導(dǎo)電膜中納米金屬的含量。
[0016]針對納米金屬材料，更一般的選擇為金屬銀、銅中的一種。
[0017]發(fā)明的益處從上述公開的結(jié)構(gòu)可以看到，本發(fā)明在不改變現(xiàn)有電容觸摸感應(yīng)面板的基本結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，僅通過改變電極圖案中的導(dǎo)電體的布設(shè)位置，就可以實現(xiàn)對電磁感應(yīng)手寫筆的電磁信號點的檢測，實現(xiàn)二者的兼容；并且在使用電磁手寫功能的情況下從技術(shù)原理層面徹底杜絕了手部碰觸屏幕表面對手寫輸入的干擾，具有良好的實用性和普及性。
【附圖說明】
[0018]圖1:本發(fā)明傳感器的一種基本結(jié)構(gòu)；
圖2:本發(fā)明傳感器的另一種基本結(jié)構(gòu)；
圖3a?e:圖1、圖2中抗渦流電極的幾種可用的結(jié)構(gòu)圖案；
圖4a:圖2中電極放大及其與連接跡線之間的連接規(guī)則示意圖；
圖4b:可獲得最大線圈面積的一種連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4c:電極與連接跡線的另一種布設(shè)結(jié)構(gòu)；
圖5a:多圈線圈與兩個子電極之間的一種連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5b:多圈線圈與兩個子電極之間的另一種連接結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，以電容觸摸屏最常用的菱形電極圖案的排布為例，來說明本發(fā)明的一些【具體實施方式】。其它形狀或結(jié)構(gòu)的電極圖案可依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)思想，設(shè)計出相應(yīng)的電極與連接跡線的布設(shè)結(jié)構(gòu)。
[0020]實施例1
圖1給出了本發(fā)明的一個典型實施結(jié)構(gòu)。在圖1中，兩個方向的多個電極組Xd、X1^X2……Xm (m>2未畫出)和Y。、Y1……Yn (η>1未畫出)構(gòu)成了一個二維電極組；每個電極組包含有兩個連接端口，在X方向的序列為Xoa、Xtlb, Xla> Xlb,……xma、Xmb ;在Y方向的序列為Yoa、Yob，Yla> Ylb……Yna、Ynb。從圖中可以看到，每個電極組的這兩個端口為連接跡線103或104在透明襯底(圖中未給出)表面所構(gòu)成的感應(yīng)線圈的輸入輸出端口 ；但由于連接跡線103或104又分別串聯(lián)連通每組內(nèi)的各個感應(yīng)電極101 (X方向)或102 (Y方向)，因此當(dāng)每個電極組的這兩個端口并聯(lián)使用時，可用于電容觸控的檢測；當(dāng)這兩個端口獨立使用時，可用于電磁信號的檢測。因為連接跡線也布設(shè)在透明襯底的表面，在同一表面如果同時布設(shè)X方向和Y方向的電極組，過多的需要絕緣處理的交叉連接跡線將會使生產(chǎn)流程過于復(fù)雜，因此在本發(fā)明中一般將這兩個方向的電極組分別布設(shè)于透明襯底的不同表面一例如一片玻璃或透明薄膜的兩個表面；或者分別布設(shè)在兩片玻璃或薄膜的表面。在圖1中給出了這個二維電極組互相重疊時從襯底一個表面透視的透視圖,將上層的電極組中的電極和連接跡線用實線表示，將下層的電極和連接跡線用虛線表示。
[0021]實施例2
圖2給出了本發(fā)明的另一個典型實施結(jié)構(gòu)。在圖2中，襯底、電極布設(shè)位置位置、視圖和端口等部分與圖1相同，不同之處在于X方向電極組中的每個電極都被分割為相互分離，即電氣上相互絕緣的第一子電極1la和第二子電極1lb兩個子電極，方向電極組中的每個電極也被分割為第一子電極102a和102b兩個子電極。連接跡線103或104構(gòu)成的線圈的兩臂，分別連通不同方向的不同組內(nèi)構(gòu)成每個電極的兩個子電極中的同名子電極。這里同名子電極的含義是以某種方式為被分割的子電極命名，例如以子電極所在的上下或左右位置來命名，上面活左面的子電極定義為第一子電極，下面或右面的子電極定義為第二子電極。這樣如圖2所示，連接跡線所構(gòu)成的線圈的一個側(cè)臂連通一個組內(nèi)所有的第一子電極；另一個側(cè)臂連通該組內(nèi)所有的第二子電極。
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