CN101630217A - 透明电磁感应式手写触摸屏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种透明电磁感应式手写触摸屏，其包括玻璃基板和显示屏，玻璃基板位于显示屏前端，另有透明线路薄膜，该透明线路薄膜是在透明基材上采用铜网曝光蚀刻工艺制成的纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜，该纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜分前后两层、其导线相互垂直交叉贴附于玻璃基板背面、对应显示屏显示区域的位置；玻璃基板上对应显示屏显示区域的周边装配有跨线线路板，该跨线线路板的跨线线路与透明线路薄膜的纵轴导线或横轴导线分别相连，形成纵向感应线圈或横向感应线圈，该跨线线路板上接入电路信号。本发明具有以下优点：可实现透明直接显示；尺寸理论上可实现无限制化；能手写直接输入；制作成本大大降低；适用领域广泛。

Description

透明电磁感应式手写触摸屏
技术领域
本发明涉及手写触摸屏领域，尤其涉及电磁感应式手写触摸屏领域。
背景技术
随着触摸屏在各种电器中的广泛使用，能达到手写输入程度的触摸屏也逾加受到各行业的重视。在当前的手写输入技术领域里，已经有红外线式、电阻式、电容式、表面声波式、光学影像式、影像辩识式、电磁式、光点式、超音波式等多种触控技术，其中以红外线式、电阻式、电容式、表面声波式和电磁式这5种触控技术最为通用。由于人们对手写输入的质量要求越来越高，人们不仅在手写输入响应速度、定位精度方面有很高的要求，而且在图形分辨率、对比度等精细显现方面也提出了实用化的要求，例如书法、艺术绘画、数字签名领域的无失真手写输入，目前能满足这种质量要求的手写输入技术，只有电磁式触控技术能够实现。但是在通用的5种触控技术中，其余4种触控技术都能实现透明显示，而电磁式触控技术是利用电磁笔对感应面板下的感应线圈产生的磁场变化所产生的微弱电流来进行定位的，由于传统的感应线圈的电磁接受部分是由横竖绝缘交叉的网状天线构成的，而网状天线一般是布设在印刷线路板(PCB板)上的，是非透明直接显示的，因此采用电磁式触控技术的显示器必须另外采用手写板进行手写输入转换，大大制约了其性能优势和用途。并且印刷线路板必须是一块完整的板，其天线面积的大小决定着显示屏上光标所能达到的范围大小，因此其手写板的尺寸大小直接取决于印刷线路板的大小。目前的电磁式电子白板也是采用了电磁式触控技术，但其印刷线路板是设置于电子白板的显示屏背面的，电磁笔是通过显示屏再感应印刷线路板的，由于显示屏与印刷线路板之间存在着一定距离，电磁笔的磁性必须通过显示屏才能被印刷线路板所感应，感应线圈才产生作用，其灵敏度较低、磁通量显著加大，对电路的要求增加、计算量增大，而且由于受到非透明显示的制约，无法用于其它显示领域，同时电磁式电子白板受印刷线路板尺寸的制约，一般只能到120时左右。
目前在国内还没有相关单位研究开发出透明化的电感式触摸屏，主要技术障碍就是感应线圈布线无法实现透明化。在触摸屏手写输入业界具有雄厚实力地位的和冠科技(北京)有限公司、北京汉王公司在电磁式手写板方面具有很强的技术优势，但也不能实现电感线圈透明化处理。申请号为03226103.9、申请日期为2003年5月15日的实用新型专利《触摸式真空荧光显示器及其数字控制设备》中公开了一种在透明的显示面板外表面的显示区域上贴附透明的薄膜电路，在非显示区域上贴附透明和/或不透明的薄膜电路的技术方案，该薄膜电路是由与信号处理芯片的不同引脚相连接的不同薄膜电路单元构成。上述专利中的透明薄膜电路是由至少一层透明导线膜构成，透明导线膜是在透明基片或显示面板表面上经光刻蚀印而成的金属线膜。虽然这种透明薄膜电路能实现透明直接显示，但上述专利中的针对不同荧光显示区域的不同薄膜电路单元的透明导线膜的金属线模的样式是固定的，且是与相应的信号处理芯片的引脚相连的，操作人员仅能做到通过触摸不同区域的薄膜单元，根据即时显示的显示信息进行操作控制。由于这种金属线模是一种薄膜电路单元，其尺寸仅与不同荧光显示区域的大小相适配，无法适用于大范围的透明显示，且上述专利仅适用于真空荧光显示屏，并且只能进行功能操作的触摸感应，无法定位触摸信号的坐标位置和信号强度，就更谈不上手写输入了。
在国外，美国SYNAPTICS(新思)公司最近新研制出一种电磁式触摸屏，其工作原理是在电磁触摸笔中安装LC谐振线圈，通过改变其与安装有激励线圈和感应线圈的触摸屏之间的空间距离，使电磁场发生变化从而计算出触点的位置，因为这种触摸屏是安装在液晶显示屏的后面，其实用性、通用性和推广性也受到制约。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁感应式手写触摸屏，其感应线圈部分能直接安装在显示屏前面，实现大范围的透明直接显示，并能实现手写直接输入。
为实现上述目的，本发明包括玻璃基板和显示屏，玻璃基板位于显示屏前端，另有透明线路薄膜，该透明线路薄膜是在透明基材上采用铜网曝光蚀刻工艺制成的纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜，该纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜分前后两层、其导线相互垂直交叉贴附于玻璃基板背面、对应显示屏显示区域的位置；玻璃基板上对应显示屏显示区域的周边装配有跨线线路板，该跨线线路板的跨线线路与透明线路薄膜的纵轴导线或横轴导线分别相连，形成纵向感应线圈或横向感应线圈，该跨线线路板上接入电路信号。
本发明与现有的电磁感应式手写板及实用新型专利《触摸式真空荧光显示器及其数字控制设备》中的技术方案相比，具有以下优点：
1、本发明的技术方案是在透明基材上覆铜，再在其上采用铜网曝光蚀刻工艺蚀刻出极细化线径的导线，由于这些导线的线径极细，人的肉眼很难感觉到它的存在，这样制成的纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜可以实现透明化，将其贴附在位于显示屏前端的玻璃基板的背面，是完全不影响玻璃基板对显示屏的显示透明性的。
2、实用新型专利《触摸式真空荧光显示器及其数字控制设备》的技术方案中的透明导线膜仅是一个薄膜电路单元，无法实现大范围化，而且现有的导线薄膜布线中是无法实现跨线的。本发明通过一个独立装配在玻璃基板上对应显示屏显示区域的周边位置的跨线线路板，利用跨线线路板的跨线线路与透明线路薄膜的纵轴导线或横轴导线分别相连，来形成纵向感应线圈或横向感应线圈，解决了导线薄膜布线不可跨线的难题，使得本发明的透明线路薄膜的尺寸理论上可实现无限制化。
3、本发明的纵向感应线圈和横向感应线圈在通电之后，便会在玻璃基材的表面上产生一定范围内的磁场，在书写时借由电磁笔笔端磁场的相互感应进行定位识别，从而达到手写直接输入的功能。
4、此外透明线路薄膜上纵轴或横轴的导线布线也有效避免了透明线路薄膜的布线复杂的问题，使导线薄膜的制作成本大大降低。
5、由于基于电磁式触控技术的手写输入方式有很高的分辨率和灵敏度，在美术创作、制图、绘画、动漫创作、书法艺术、广告创作、数字签名等方面都具有极高的仿真输入功效，将电磁感应式手写板升级到电磁感应式手写触摸屏将使其仿真输入的功效得到更好地运用，大大提高了电磁式触控技术的手写输入技术的实用性和运用范围，本发明可广泛运用到会议、教育系统的电子书写板、办公类桌面显示器及人机界面一体化设备高精度仿真输入等领域。
本发明的透明线路薄膜上的导线线径为10～20μm。导线线径(即线宽度)小于20μm时，即使在透明基材上密集布线后仍可达到88％以上的透过率，保证了透明线路薄膜的透明显示性；当导线线径小于10μm时，由于导线太细，其磁通量难以满足感应要求，感应精度减低。
本发明的透明线路薄膜上的导线表面经过黑化处理。这样，在视觉上就更难以察觉到导线的存在。
本发明的纵向感应线圈或横向感应线圈呈3线组以上排列。本发明采用跨线线路板与导线相接合的方式形成感应线圈，其感应线圈的组合不受空间距离位置限制，当本发明的纵向感应线圈或横向感应线圈呈3线组以上排列时，具有倍数级提高图形分辨率和感应灵敏度的效果。
总之，本发明适用于各种较大型的显示器(如电脑显示器、笔记本电脑、等离子及液晶电视等平板显示屏等)，是电磁感应式手写板和手写数码版的更新换代产品，可取代传统的电磁感应式手写板直接在显示屏前端的玻璃基板上进行绘图作画，而且其制造成本较低，感应线圈的尺寸理论上可实现无限制化。
本发明的主要技术指标与国内外的同类技术或产品比较的情况如下表：
触摸屏类型 电阻式 电容式 超声波式 红外式 电磁感应式   透明电磁感应式
  工作原理   测量电压   电容耦合   声波定位   光波定位   电磁谐振   电磁谐振
触摸方式   笔、手点压定位   金属笔、手耦合定位   笔、手声波阻断定位   笔、手光波阻断定位   电感笔谐振定位   电感笔谐振定位
基础材料   玻璃+ITO镀层   玻璃+ITO镀层   玻璃+超声波源   玻璃+红外光管   覆铜板蚀刻导线   玻璃+PET导线
  透明度   65％-70％   65％-70％   88％   88％   不透明   88％
分辨率 最低 中 低 中 高 高
  笔迹浓淡粗细   无变化   无变化   无变化   稍有变化   可变化   可变化
  反应速度   慢   慢   稍慢   快   极快   极快
  抗干扰性   好   好   差   稍差   好   好
  笔划断线出错   易出错   易出错   易出错   不易出错   不出错   不出错
使用寿命 ITO层易磨损 ITO层易磨损   发生器寿命衰减   红外管寿命衰减   画板表面易损伤   无衰减、表面高硬度
  显示直观性   一般   一般   好   好   不可   好
适合运用范围   普通机点击识别   高端机文字录入 较大屏幕板书 大屏幕板书 精细美工   精细美工、大屏板书
  最大尺寸   18英寸   18英寸   50英寸   跟随最大显屏   A3   跟随最大显屏
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步的详述：
图1是本发明的分解结构示意图；
图2是本发明的纵轴导线薄膜的部分平面示意图；
图3是本发明的纵轴导线薄膜与跨线线路板的线路连接部分示意图；
图4是本发明的横轴导线薄膜的部分平面示意图；
图5是本发明的横轴导线薄膜与跨线线路板的线路连接部分示意图；
具体实施方式
请参阅图1～图5所示，本发明包括玻璃基板1、透明线路薄膜2和显示屏3。透明线路薄膜2是在如PET(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)等的透明基材21上采用铜网曝光蚀刻工艺制成的如图2所示具有纵轴导线23的纵轴导线薄膜24和如图4所示具有横轴导线25的横轴导线薄膜26，其纵轴导线23和横轴导线25的导线线径为10～20μm，导线表面经过黑化处理。该纵轴导线薄膜24和横轴导线薄膜26分前后两层、其纵轴导线23和横轴导线25相互垂直交叉贴附于玻璃基板1背面、对应显示屏3显示区域的位置，贴附时可采用高压消泡技术。玻璃基板1位于显示屏3前端，其表面经过防反射处理，其上对应显示屏3显示区域的周边装配有跨线线路板11，该跨线线路板11包括如图3所示与透明线路薄膜2的纵轴导线23相连的纵轴跨线线路12和如图5所示与透明线路薄膜2的横轴导线25相连的横轴跨线线路13，形成纵向感应线圈或横向感应线圈，该纵向感应线圈或横向感应线圈呈3线组排列，也可呈3线组以上排列。该跨线线路板11上接入电路信号。

Claims (4)

1、透明电磁感应式手写触摸屏，其包括玻璃基板和显示屏，玻璃基板位于显示屏前端，其特征在于：
另有透明线路薄膜，该透明线路薄膜是在透明基材上采用铜网曝光蚀刻工艺制成的纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜，该纵轴导线薄膜和横轴导线薄膜分前后两层、其导线相互垂直交叉贴附于玻璃基板背面、对应显示屏显示区域的位置；
玻璃基板上对应显示屏显示区域的周边装配有跨线线路板，该跨线线路板的跨线线路与透明线路薄膜的纵轴导线或横轴导线分别相连，形成纵向感应线圈或横向感应线圈，该跨线线路板上接入电路信号。
2、如权利要求1所述的透明电磁感应式手写触摸屏，其特征在于：该透明线路薄膜上的导线线径为10～20μm。
3、如权利要求2所述的透明电磁感应式手写触摸屏，其特征在于：该透明线路薄膜上的导线表面经过黑化处理。
4、如权利要求1～3之一所述的透明电磁感应式手写触摸屏，其特征在于：该纵向感应线圈或横向感应线圈呈3线组以上排列。
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