CN101576795B - 一种触摸屏屏体和使用该屏体的电阻式触摸屏 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触摸屏屏体和使用该屏体的电阻式触摸屏，所述屏体包括：绝缘基层、形成在所述绝缘基层上的矩形的传导层、形成在所述传导层四条边上的传导层电极阵列、位于所述传导层上并且通过透明隔离点与该传导层相隔离的导电涂层、以及位于该导电涂层上的导电涂层电极，其特征在于，所述传导层电极阵列中具有至少三对传导层电极，每对传导层电极对称地位于传导层相互平行的两条边上，而且传导层上的每条边上都分布有传导层电极。本发明的电阻式触摸屏在传导层的边缘对称地增加了传导层电极，从而可以使传导层的边缘在加载电压时的电场线分布比较均匀，提高了等势线的线性度。

Description

一种触摸屏屏体和使用该屏体的电阻式触摸屏
技术领域
本发明涉及一种触摸屏屏体以及使用该屏体的触摸屏。
背景技术
现有的触摸屏通常分为4个基本类型：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线技术触摸屏以及表面声波技术触摸屏。其中，电阻式触摸屏是成本最低且应用最广泛的触摸屏。
电阻式触摸屏通常根据其引出线数的多少而将其分为四线电阻式触摸屏和五线电阻式触摸屏等多种触摸屏，电阻式触摸屏通常包括屏体和触摸屏控制器。图1、2A和2B显示了五线电阻式触摸屏的屏体的大致结构。如图1所示，所述五线电阻式触摸屏的屏体通常包括绝缘基层2、形成在所述绝缘基层2上的矩形传导层3以及位于所述传导层3上并且通过透明隔离点4与该传导层3相隔离的导电涂层5。如图2A所示，五线电阻式触摸屏的屏体还包括分别位于所述传导层3的四个角落的四个传导层电极6。此外，如图2B所示，导电涂层5也引出有一个导电涂层电极6′以作为测量电压的探针，因为该五线电阻式触摸屏具有5个电极且需要引出5条引线，所以称为“五线电阻式触摸屏”。其中所述传导层3为精密的电阻网络，四个传导层电极6分别由传导层3的四个角落引出，当通过传导层电极6在传导层3的X轴方向和Y轴方向分时加上电压时，传导层3的不同位置具有与位置相对应的电势。如图3所示，当有触摸产生时，所述导电涂层5被按压导致与传导层3电接触，此时所述触摸屏控制器通过传导层电极6在传导层3的X轴方向和Y轴方向分时加上电压，并通过导电涂层5的导电涂层电极6′来获取触摸点的关于X轴和Y轴方向的两个电势，并通过导电涂层5上的导电涂层电极6′将所所获取的电势导出以计算触摸点的坐标。
然而，传统的五线电阻式触摸屏具有一个典型的技术瓶颈，即由边缘效应引起的枕形失真。由于传统的五线电阻式触摸屏仅通过位于传导层2四个角落的四个传导层电极6来加载电压，电极之间分布较远，使得电场线分布不均匀，从而直接造成了等势线的弯曲，最终形成了枕形失真。枕形失真时的等势线分布如图4中实线所示。枕形失真会导致在触摸屏屏体的边缘无法根据电势来准确判断触摸点的位置，从而不利于五线电阻式触摸屏的小型化。虽然现有技术中可以通过精密的电阻网络布线、以可编程方式调整电阻网络布线或者6阶补偿算法来在一定程度校正等势线的线性度，但上述校正线性度的方式较为复杂、消耗运算能力而且成本较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有的五线电阻式触摸屏因为枕形失真而导致线性度较差的缺陷，提供一种既能消除枕形失真又保持布线简洁的触摸屏屏体以及使用该屏体的电阻式触摸屏。
本发明提供的触摸屏屏体包括：绝缘基层、形成在所述绝缘基层上的矩形的传导层、形成在所述传导层四条边上的传导层电极阵列、位于所述传导层上并且通过透明隔离点与该传导层相隔离的导电涂层、以及位于该导电涂层上的导电涂层电极，其中，所述传导层电极阵列中具有至少三对传导层电极，每对传导层电极对称地位于传导层相互平行的两条边上，而且传导层的每条边都分布有传导层电极。
本发明提供的电阻式触摸屏包括屏体和触摸屏控制器，其中，所述屏体为本发明所提供的屏体；所述触摸屏控制器的引脚与屏体中的传导层电极电连接，当导电涂层与传导层由于触摸行为而彼此相接触时，所述触摸屏控制器通过分别在位于传导层的两对相互平行的边上的每对传导层电极上施加电压，而在传导层两对相互平行的边上分时加载电压，并在分时加载电压时获取导电涂层电极处的电压，并将该电压输出。
相比于传统的五线电阻式触摸屏中的4个传导层电极，本发明的触摸屏屏体在传导层的边缘对称地增加了至少两个传导层电极，从而可以使得传导层的边缘在加载电压时的电场线分布相对于五线电阻式触摸屏更为均匀，消除了传统5线电阻式触摸屏中的枕形失真效应，提高了等势线的线性度，从而触摸点的电势可以更为准确地反映出触摸点的位置。
当触摸屏的屏体上出现触摸时，导电涂层会与传导层相接触，此时本发明的电阻式触摸屏中的触摸屏控制器分别给位于传导层的平行于X轴的两边上的传导层电极以及位于传导层的平行于Y轴的两边上的电极加载电压，并且分别测量在两次加载电压时导电涂层上的导电涂层电极处的电势，由于屏体上等势线线性度的提高，此时所测量的电势能够很准确地反映出传导层的位置，从而可以通过分析所获得的电势，最终得出触摸点在X轴方向和Y轴方向上的确切坐标。
附图说明
图1为电阻式触摸屏的屏体的大致结构示意图；
图2A为五线电阻式触摸屏的传导层的示意图；
图2B为五线电阻式触摸屏的导电涂层的示意图；
图3为触摸屏的屏体在发生触摸时的结构变化示意图；
图4为五线电阻式触摸屏在发生枕形失真时等势线的分布示意图；
图5为本发明的电阻式触摸屏的屏体的大致结构图；
图6为本发明的电阻式触摸屏中传导层电极在传导层上的分布示意图；
图7为在传导层平行于Y轴的两边施加电压时传导层上等势线的分布示意图；
图8为本发明的电阻式触摸屏的结构图；
图9为本发明的电阻式触摸屏的触摸屏控制器的结构图；
图10为本发明的电阻式触摸屏的触摸屏控制器与屏体之间的连接示意图；
图11为本发明的电阻式触摸屏的在工作时的连接示意图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明。
如图2B、5和6所示，本发明提供了一种触摸屏屏体1，该屏体1包括：绝缘基层2、形成在所述绝缘基层2上的矩形的传导层3、形成在所述传导层3四条边上的传导层电极阵列、位于所述传导层3上并且通过透明隔离点4与该传导层3相隔离的导电涂层5、以及位于该导电涂层5上的导电涂层电极6′，其中，所述传导层电极阵列中具有至少三对传导层电极6，每对传导层电极6对称地位于传导层3相互平行的两个边上，而且传导层3的每条边都分布有传导层电极6。
当传导层电极阵列中具有三对传导层电极6时，该三对传导层电极可以为这样的布局：2对传导层电极6分别位于传导层3的四个角落，而另一对传导层电极6对称地位于任意一对相互平行的边上；或者可以是，2对传导层电极6对称地位于任意一对相互平行的边上，而另一对传导层电极6对称地位于另一对相互平行的边上。
一般情况下，所述绝缘基层2为厚度为1.0-3.0mm的玻璃；所述传导层3可以是均匀涂覆在所述玻璃上的氧化铟或者氧化锡；所述导电涂层5通常为具有良好延展性的镍金涂层材料；所述导电涂层电极6′可以从该导电涂层5的任意位置引出，只要能够传导导电涂层5的电势即可。
优选情况下，所述传导层3四条边中的至少两条平行的边上具有至少3对传导层电极6，该至少3对传导层电极6在所述两条平行的边上呈均匀分布。当传导层电极6呈非均匀分布时，由于传导层电极6为等势体，因此会影响到未加载电压的两边靠近传导层电极6区域的等势线的均匀分布。因此，传导层电极6的均匀分布有利于提高等势线的均匀度，从而使得传导层上每一点的位置都可以很好地通过该点的电势而被准确表示。
在传导层电极6均匀分布的情况下，如图6所示，所述传导层2的边缘被单个传导层电极6覆盖的长度a与相邻两个传导层电极6之间的未被传导层电极6覆盖的空隙长度b之间的比值(以下称为“占空比”)的范围可以为4∶1至1∶4，优选为1∶1。其中b值不变，当所述占空比过大时，也就是说当传导层电极6的尺寸相对较大时，此时虽然传导层3在靠近加载电压的两个边的区域的等势线线性度得到了提高，但在未加载电压的两边靠近传导层电极6的区域却存在相反的效果，由于传导层电极6为等势体，从而当传导层电极6过大时，会对未加载电压的两边靠近传导层电极6区域的等势线线性度造成不好的影响。而与此相对地，当占空比过小时，也就是说当传导层电极6的尺寸相对于较小时，此时虽然传导层3在未加载电压的两边靠近传导层电极6的区域的等势线线性度较好，但却不利于提高传导层3在靠近加载电压的两个边的区域的等势线线性度。所以所述占空比以3∶1至1∶3为宜，优选为1∶1。
理论上，分布在传导层3边缘的传导层电极6的数量越多，则传导层3在加载电压时，等势线的线性度就越好。然而传导层电极6数量的增多会导致整个触摸屏控制电路成本增大，而且还会使控制过程变得较为复杂。为了节约触摸屏控制电路的成本，同时又保持控制复杂度在允许的范围内，优选情况下，位于所述传导层3四条边中的两条平行的边上的传导层电极6不超过30对。如图7所示，传导层3的与Y轴平行的两边的传导层电极6为16对且占空比为1∶1，当向传导层的与Y轴平行的两条边施加电压时，传导层2上等势线的分布如图7中的虚线所示，图7中的实线为理想线性等势线，从图中可以看出此时的等势线分布基本满足了线性度的要求。当然，传导层3的两条平行的边上的传导层电极6的对数也可以根据触摸屏的具体尺寸而定，并不限于1至30对的范围。
本发明的触摸屏屏体1在传导层3的边缘均匀对称地增加了至少两个传导层电极6，从而可以使得传导层3的边缘在加载电压时的电场线均匀分布，提高了等势线的线性度，从而触摸点的电势可以更为准确地反映出触摸点的位置。
此外，如图2B、5、6和8所示，本发明还提供了一种电阻式触摸屏，该触摸屏包括屏体和触摸屏控制器7，其中，所述屏体为本发明所提供的屏体1；所述触摸屏控制器7的引脚与屏体1中的传导层电极6电连接，当导电涂层5与传导层3由于触摸行为而彼此相接触时，所述触摸屏控制器7通过分别在位于传导层3的两对相互平行的边上的每对传导层电极6施加电压，而在传导层3两对相互平行的边上分时加载电压，并在分时加载电压时获取导电涂层电极6′处的电压，并将该电压输出。
如图9和图10所示，所述触摸屏控制器7包括主控模块13以及分别与该主控模块13电连接的控制模块8、中断模块11、模数转换模块12，所述开关模块9与控制模块8电连接，所述中断模块11用于当导电涂层5与传导层3相接触时，产生中断信号，并将该中断信号输出到主控模块13，该主控模块13在接收到所述中断信号之后会向控制模块8发送使触摸屏控制器7工作的控制指令；所述开关模块9包括多个可控开关10，每个可控开关10的接线端分别与每个所述传导层电极6电连接，且每个可控开关10的控制端与控制模块8相连；所述控制模块8用于当接收到来自所述主控模块13的控制指令时，控制所述开关模块9中的多个可控开关10的断开和闭合，以在传导层3两对相互平行的边上分时加载电压；所述模数转换模块12用于当两对相互平行的边上被分时加载电压时，将导电涂层电极6′处的电压由模拟量转换为数字量，并将该数字量输出到主控模块13。一般情况下，所述触摸屏控制器7还包括电源15，该电源15连接在所述可控开关10的另一接线端，用于为传导层电极6提供电压。
其中，所述控制模块8、开关模块9、模数转换模块12、主控模块13的具体实现均为本领域技术人员所公知，例如，所述开关模块9中的可控开关可以为金属氧化物半导体(MOS)开关，所述模数转换模块12可以为模数转换器。其中，所述触摸屏控制器7的引脚与屏体1中的传导层电极6和导电涂层电极6′相对应。
如图9和图10所示，所述屏体1与触摸屏控制器7之间的连接情况可以为：屏体1的每个传导层电极6分别与开关模块9中的每个可控开关10的接线端相连，且每个可控开关10的控制端与控制模块8相连，而且屏体1的导电涂层5所引出的一个导电涂层电极6′分别与中断模块11和模数转换模块12相连。从而，控制模块8可以通过控制所述开关模块9中的可控开关10的断开和闭合，以进一步控制传导层3上XY轴方向上的电压的分时加载。例如，当需要测量触摸点在X轴方向的坐标时，控制模块8控制与传导层3平行于Y轴的两条边上的传导层电极6相连的可控开关10闭合以及与传导层3平行于X轴的两条边上的传导层电极6相连的可控开关10断开，这样便对传导层3的平行于Y轴的两条边施加了激励电压。通过上述方式可以进一步对传导层3的平行于X轴的两条边施加激励电压。所述开关模块9中的可控开关10与传导层电极6一一对应。
下面参考图11详细描述本发明的电阻式触摸屏的工作流程。
如图11所示，屏体1、触摸屏控制器7、主控模块13以及显示屏14依次相连。当屏体1上有触摸行为发生时，屏体1中的导电涂层5会与传导层3接触，从而将触摸屏控制器7的某一引脚的电平拉低，此时触摸屏控制器7会通过中断模块11产生中断信号(penirq)，并将该中断信号发送到主控模块13，请求处理相应的操作。主控模块13在检测到所述中断信号之后会向触摸屏控制器7发送使之工作的控制指令(CS，CLK，DIN)。触摸屏控制器7在接收到所述控制指令之后，通过控制开关模块9中可控开关10的通断来向屏体1的传导层3的平行于X轴的两边和与平行于Y轴的两边分时加载电压，并通过模数转换模块12将两次加载电压时导电涂层电极6′的电势(Top_vin)转换成二进制数字代码(Dout)，并将该二进制数字代码送至主控模块13，从而主控模块13根据所述二进制数字代码计算触摸点的关于X轴和Y轴方向的坐标并将该触摸点显示在显示器14上。
本发明的电阻式触摸屏通过在传导层3的各条边上均匀且对称地增加传导层电极6，消除了现有的枕形失真，显著地提高了在传导层3加载电压时等势线的线性度，使得传导层3上不同位置的电势能够更加准确地反映出当前位置的坐标，从而可以根据触摸点的电势更加准确的确定出触摸点的位置坐标。此外，本发明的触摸屏不用对等势线的线性进行校正，而只是增加了传导层电极6，并在触摸屏控制器7中相应的改变了开关模块9以配合其工作。这样不仅能够简化制造工艺，在很大程度上节省了成本，而且使得五线电阻式触摸屏可以在它原来优点的基础上实现小型化。

Claims (7)

1.一种用于触摸屏的屏体，该屏体(1)包括：绝缘基层(2)、形成在所述绝缘基层(2)上的矩形的传导层(3)、形成在所述传导层(3)四条边上的传导层电极阵列、位于所述传导层(3)上并且通过透明隔离点(4)与该传导层(3)相隔离的导电涂层(5)、以及位于该导电涂层(5)上的导电涂层电极(6′)，其特征在于，所述传导层电极阵列中具有至少三对传导层电极(6)，每对传导层电极(6)对称地位于传导层(3)相互平行的两条边上，而且传导层(3)上的每条边上都分布有传导层电极(6)；
所述传导层(3)的边缘被单个传导层电极(6)覆盖的长度与相邻两个传导层电极(6)之间的未被传导层电极(6)覆盖的空隙长度之间的比值的范围为4∶1至1∶4；
位于所述传导层(3)四条边中的两条平行的边上的传导层电极(6)不超过30对。
2.根据权利要求1所述的屏体，其中，所述传导层(3)四条边中的至少两条平行的边上具有至少3对传导层电极(6)，该至少3对传导层电极(6)在所述两条平行的边上呈均匀分布。
3.根据权利要求2所述的屏体，其中，所述传导层(3)的边缘被单个传导层电极(6)覆盖的长度与相邻两个传导层电极(6)之间的未被传导层电极(6)覆盖的空隙长度之间的比值为3∶1至1∶3。
4.一种电阻式触摸屏，该触摸屏包括屏体和触摸屏控制器(7)，其特征在于，
所述屏体为权利要求1-3中任意一项所述的屏体(1)；
所述电阻式触摸屏还包括开关模块(9)；
所述触摸屏控制器(7)的引脚通过所述开关模块(9)而与屏体(1)中的传导层电极(6)电连接，当导电涂层(5)与传导层(3)由于触摸行为而彼此相接触时，所述触摸屏控制器(7)通过分别在位于传导层(3)的两对相互平行的边上的每对传导层电极(6)上施加电压，而在传导层(3)两对相互平行的边上分时加载电压，并在分时加载电压时获取导电涂层电极(6′)处的电压，并将该电压输出。
5.根据权利要求4所述的触摸屏，其中，所述触摸屏控制器(7)包括主控模块(13)以及分别与该主控模块(13)电连接的控制模块(8)、中断模块(11)、模数转换模块(12)，所述开关模块(9)与控制模块(8)电连接，
所述中断模块(11)用于当导电涂层(5)与传导层(3)相接触时，产生中断信号，并将该中断信号输出到主控模块(13)，该主控模块(13)在接收到所述中断信号之后会向控制模块(8)发送使触摸屏控制器(7)工作的控制指令；
所述开关模块(9)包括多个可控开关(10)，每个可控开关(10)的接线端分别与每个所述传导层电极(6)电连接，且每个可控开关(10)的控制端与控制模块(8)相连；
所述控制模块(8)用于当接收到来自所述主控模块(13)的控制指令时，控制所述开关模块(9)中的多个可控开关(10)的断开和闭合，以在传导层(3)两对相互平行的边上分时加载电压；
所述模数转换模块(12)用于当两对相互平行的边上被分时加载电压时，将导电涂层电极(6′)处的电压由模拟量转换为数字量，并将该数字量输出到主控模块(13)。
6.根据权利要求5所述的触摸屏，其中，所述开关模块(9)中的可控开关(10)为金属氧化物半导体开关。
7.根据权利要求5所述的触摸屏，其中，触摸屏控制器(7)还包括电源(15)，该电源(15)连接在所述可控开关(10)的另一接线端，用于为传导层电极(6)提供电压。
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