CN101782827B - 触摸屏和检测触摸屏的按压操作位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触摸屏和检测触摸屏的按压操作位置的方法。在触摸屏中，形成多个带状在相互相交方向上延伸的上基板下表面的上导电层、以及下基板上表面的下导电层。上导电层的端部连接于上电阻层，下导电层的端部连接于下电阻层。而且，在下电阻层、上电阻层的两端依次施加电压，对上电阻层、下电阻层的端部电压进行检测。通用这种简单的结构，能够对按压位置进行检测。

Description

触摸屏和检测触摸屏的按压操作位置的方法

技术领域

本发明涉及主要用于各种电子设备的操作的触摸屏和检测触摸屏的按压操作位置的方法。

背景技术

近几年，便携式电话、电子照相机等各种电子设备高功能化和多样化。随之，在液晶显示元件等的前面安装光透过性的触摸屏的设备日益增加。用户通过触摸屏，一边看着背面显示元件的显示，一边用手指或笔等来对触摸屏进行操作。通过该操作，切换设备的各种功能。采用图8对这种现有的触摸屏进行说明。图8是现有触摸屏的剖面图。另外，该附图为了容易理解其结构，对一部分的尺寸进行了扩大显示。

该触摸屏为薄膜状，具有光透过性的上基板1、玻璃等光透过性的下基板2、形成于上基板1与下基板2之间的外周内边缘的大致边框状的隔板(spacer)5。在上基板1的下表面几乎全面形成有大致矩形状的光透过性的上导电层3。在下基板2的上表面几乎全面形成有光透过性的下导电层4。在下导电层4的上表面，由绝缘树脂按规定间隔形成有多个点状隔板(dot spacer)(未图示)。在上导电层3的两端分别形成有一对上电极(未图示)，在下导电层4的两端，在与上电极正交的方向上分别形成有一对下电极(未图示)。

在隔板5的上下表面涂敷有粘结剂(未图示)。通过该粘结剂，上基板1与下基板2在外周边处胶合，上导电层3与下导电层4对置并空出规定空隙，而构成触摸屏。这样构成的触摸屏安装于显示元件前面，并且配置电子设备，同时一对上电极与下电极电连接设备的电子电路(未图示)。

相应触摸屏背面显示元件的显示，用户用手指或笔等来对上基板1的上表面进行按压操作，则上基板1弯曲，从而按压处的上导电层3接触下导电层4。电子电路向上电极与下电极依次施加电压。电子电路根据这些电极之间的电压比，对被按压处进行检测，从而切换设备的各种功能。

总之，在触摸屏背面的显示元件中显示了多个菜单等的状态下，用户在所希望菜单上的位置上对上基板1的上表面进行按压操作。电子电路根据上电极与下电极之间的电压比，检测出该被操作的位置，且从多个菜单中选择所希望的菜单。

如上所述，在设置于上基板1下表面的大致矩形状的上导电层3的两端设置有一对上电极。而且，在下基板2上表面相同的大致矩形状的下导电层4的与上电极正交方向上的两端设置有一对下电极。电子电路根据这些电极之间的电压比，对按压处进行检测。因此，能够检测出按压的位置只是一处。例如，当用户用某个手指按压了箭头A处的同时，用其他手指按压操作了箭头B处时，电子电路不会同时检测该两处的按压位置。

为了在这种状态下的按压检测，提出了如下触摸屏，即，例如上导电层3与下导电层形成为多个4不是大致矩形状，而是大致带状的导电层，并在相互正交方向上对置，按规定空隙交叉。对该各个导电层依次施加电压，从而能够检测多个按压位置。该情况，取决于触摸屏的大小，一般需要由十几个至数十个导电层形成。

这样，当设置多个上下导电层时，需要用于从各个导电层连接到电子电路的数十个上下电极。因此，整体的外形形状变大。而且，因为需要对该整体的电极依次施加电压，进行按压位置的检测，所以位置检测也需要时间，并对电子电路的连接、位置检测的运算处理也变得复杂。

发明内容

本发明是能够用简单的结构对多个按压位置进行检测而可以进行多种操作的触摸屏和检测该触摸屏的按压操作位置的方法。

本发明的触摸屏，具有：上基板、带状的多个上导电层、上电阻层、第一、第二上电极、下基板、带状的多个下导电层、下电阻层、第一、第二下电极、边框状隔板。上导电层形成于光透过性的上基板下表面。上电阻层在各上导电层的端部连接多个上导电层。第一、第二上电极分别设置于上电阻层的两端。下导电层形成于光透过性的下基板上表面，与上导电层对置并空出规定空隙，并且在与上导电层的延伸方向相交的方向上延伸。下电阻层在下导电层的端部连接多个下导电层。第一、第二下电极分别设置于下电阻层的两端。隔板插入于上基板与下基板之间。

该结构中，在第一、第二上电极之间施加电压，检测第一下电极的电压值。之后，在第一、第二下电极之间施加电压，检测第一上电极的电压值。根据该电压值，能够分别检测上导电层、下导电层的排列方向的按压位置。而且，如果在第一、第二上电极之间施加电压时检测第二下电极的电压值，在第一、第二下电极之间施加电压时检测第二上电极的电压值，则能够检测两处的按压位置。

附图说明

图1是基于本发明的实施方式的触摸屏的剖面图。

图2是在图1中所示的触摸屏的分解立体图。

图3是在图1中所示的触摸屏与电子电路的连接图。

图4A、图4B是说明在图2中所示的触摸屏的按压位置检测原理的图。

图5A、图5B是表示将图1中所示的触摸屏安装于显示装置的状态的平面图。

图6A、图6B、图7A、图7B是说明在图2中所示的触摸屏的按压位置检测的原理的图。

图8是现有的触摸屏的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，这些附图为了容易理解结构，扩大显示一部分尺寸。

图1、图2分别是基于本发明的实施方式的触摸屏的剖面图与分解立体图。图3是在图1中所示的触摸屏与电子电路的连接图。触摸屏30具有：上基板11、带状的多个上导电层12、上电阻层13、第一上电极17A、第二上电极17B、下基板14、带状的多个下电极层15、下电阻层16、第一下电极18A、第二下电极18B、隔板19。

光透过性的上基板11由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜(polyethersulphone)、聚碳酸酯形成。带状上导电层12形成于上基板11的下表面。上导体层12通过溅射法等，由氧化铟锡、氧化锡等形成于前后方向。由碳(carbon)等形成的上电阻层13连接于各上导电层12的后端部。即，上电阻层13在多个上导电层12的端部连接多个上导电层12。上电极17A、17B在上电阻层13的两端由银或碳等形成。

光透过性的下基板14由玻璃或丙烯、聚碳酸酯等形成。带状下导电层15形成于下基板14的上表面。带状下导电层15通过溅射法等，在左右方向由氧化铟锡或氧化锡等形成。这样，下导电层15与上导电层12对置并空出规定空隙，并且在与上导电层12的延伸方向正交的方向上延伸。由碳等形成的下电阻层16连接于各下导电层15的左端部。即，下电阻层16在多个下导电层15的端部连接多个下导电层15。在下基板14的上表面由环氧或硅等绝缘树脂，以规定间隔形成有多个点状隔板(未图示)。下电极18A、18B，在下电阻层16的两端由银或碳等形成。

边框状的隔板19由聚酯或环氧、无纺布等形成于上基板11与下基板14之间的外周内边缘。即，隔板19插入于上基板11与下基板14之间。在隔板19的上下表面或片面上涂敷有丙烯或橡胶等粘结剂(未图示)。通过该粘结剂，使上基板11与下基板14的外周边胶合为上导电层12与下导电层15对置并空出规定空隙。

这样构成的触摸屏30配置在液晶显示元件等的前面，安装于电子设备。而且，如图3中所示，上电极17A、17B、和下电极18A、18B电连接于电子设备的电子电路50。

接着，参照图4A～图7B，对在触摸屏30中检测按压操作位置的原理进行说明。图4A、图4B、图6A～图7B是对图2中所示的触摸屏的按压位置检测原理进行说明的图。图5A、图5B是表示将图1中所示的触摸屏安装于显示装置的状态的平面图。

相应触摸屏30背面的显示元件的显示，用户用手指或笔等对上基板11上表面的、例如箭头A处进行按压操作。此时，上基板11弯曲，按压处的上导电层12接触下基板14上表面的下导电层15的某一个。例如，如图在4A中所示，上导电层12A接触下导电层15A。

电子电路50在下电极18A与下电极18B之间施加电压。例如，在下电极18A与下电极18B之间施加15V的电压。在该状态下，下电阻层16的与下电极18A到下导电层15A的部分产生的电压下降相当的电压在上电极17A上检测。例如，从上电极17A检测出2V的电压。电子电路50根据该电压，对箭头A前后方向的按压操作位置进行检测。

之后，如图4中所示，电子电路50切换施加电压的电极而施加上电极17A与上电极17B之间的电压。此时，例如在上电极17A与上电极17B之间也施加5V的电压。在该状态下，上电阻层13的与上电极17A到上导电层12A的部分产生的电压下降相当的电压在下电极18A上检测。例如，从下电极18A检测出2V的电压。电子电路50根据该电压而对箭头A左右方向的按压操作位置进行检测。

总之，如图5中所示，在触摸屏30背面的显示元件中显示了多个菜单等状态下，用户对所希望菜单上的上基板11上表面进行按压操作。例如，若用户对箭头A处进行按压操作，则电子电路50对下电极18A、18B与上电极17A、17B依次施加电压。然后，电子电路50根据在上电极17A中检测出的电压，对前后方向的按压位置进行检测，接着根据在下电极18A中检测出的电压，对左右方向的按压位置进行检测。根据这些检测，电子电路50从多个菜单中选择所希望的菜单。

而且，如图5B中所示，在触摸屏30背面的显示元件中，例如在显示了照片或地图等的状态下，用户例如用手指对左右箭头A处进行按压操作。在该情况下，与上述一样，电子电路50对该箭头A的按压位置也进行检测。此时，若用户按压了箭头A处的同时，用其它手指对左上的箭头B处进行按压操作，则上基板11的箭头B的位置也弯曲。

在该情况下，例如，如图6A中所示，在右下的箭头A处和左上的箭头B处，上导电层12A和上导电层12B分别接触于下导电层15A和下导电层15B。

此时，电子电路50在下电极18A与下电极18B之间施加电压。例如，电子电路50在下电极18A与下电极18B之间施加5V的电压。在该情况下，从上电极17A例如检测出2V的电压。电子电路50根据该电压而对箭头A前后方向的按压位置进行检测。与此同时，从上电极17B例如检测出4V的电压。因此，电子电路50根据该电压，对箭头B前后方向的按压位置进行检测。即，电子电路50根据从上电极17A检测出的电压值，对排列了下导电层15方向的箭头A的按压位置进行检测，根据从上电极17B检测出的电压值，对排列了下导电层15方向的箭头B的按压位置进行检测。

另外，之后，电子电路50切换施加电压的电极，如图6中所示，在上电极17A与上电极17B之间施加5V的电压。在该情况下，例如从下电极18A检测出2V的电压，从下电极18B检测出4V的电压。因此，电子电路50根据该电压对箭头A与箭头B的左右方向的按压位置进行检测。即，电子电路50根据从下电极18A检测出的电压值，对排列了上导电层12方向的箭头A的按压位置进行检测，根据从下电极18B检测出的电压值，对排列了上导电层12方向的箭头B的按压位置进行检测。

总之，电子电路50对下电极18A、18B与上电极17A、17B依次施加电压。并且，电子电路50根据上电极17A与上电极17B的电压，对箭头A与箭头B处的前后方向的按压位置进行检测，根据从下电极18A与下电极18B分别检测出的电压，对左右方向的按压位置分别进行检测。如此，电子电路50对两处的按压位置进行检测。

而且，如图5B中所示，用户在对照片或地图等的右下与左上处进行了按压操作的状态下将两根手指在对角线上向外或向内移动。在该情况下，与上述一样，电子电路50对该箭头A、B两处的按压位置的移动进行检测。根据该检测，电子电路50在显示元件上，例如对照片或地图的显示进行扩大、缩小。进行如此多种的操作。

如此，多个上导电层12与多个下导电层15形成为向相互正交方向延伸的带状。而且，上电阻层13、下电阻层16连接各个端部。通过该结构，仅检测出设置于上电阻层13与下电阻层16两端的上电极17A、17B、下电极18A、18B等四个电极的电压，就能够检测两处的按压位置。

因此，电子电路50与触摸屏30的连接、电子电路50的位置检测的运算处理也变得简单。而且，如上所述，通过对多个按压位置的变化进行检测，不仅能够进行简单菜单的选择等，也能够进行显示于显示元件的图像的扩大或缩小等多种操作。

另外，当按压两处时，上电阻层13的各部电阻值、下电阻层16的各部电阻值，与来自各电极的电压之间的关系变为如下。例如，在图6A中，假设电阻层16的下电极18A与下导电层15A之间的电阻值为R_LA。假设电阻层16的下导电层15B与下电极18B之间的电阻值为R_LB。另外，假设电阻层16的下导电层15A与下导电层15B之间的电阻值为R_LAB。而且，假设上电阻层13的上导电层12A与上导电层12B之间的电阻值为R_UAB。在该情况下，来自上电极17A的输出电压成为以R_LA/{R_LA+R_LB+1/(1/R_LAB+1/R_UAB)}乘在下电极18A、18B之间施加的电压的值。这是因为，为了按压两处，上电阻层13的上导电层12A与上导电层12B之间的电阻R_UAB对于电阻层16的上导电层12A与上导电层12B之间的电阻R_LAB进行并联连接。另外，来自上电极17B的输出电压成为以{R_LA+1/(1/R_LAB+1/R_UAB)}/{R_LA+R_LB+1/(1/R_LAB+1/R_UAB)}乘在下电极18A、18B之间施加的电压的值。

同样，在图6B中，假设上电阻层13的上电极17A与上导电层12A之间的电阻值为R_UA。假设上电阻层13的上导电层12B与上电极17B之间的电阻值为R_UB。在该情况下，来自下电极18A的输出电压成为以R_UA/{R_UA+R_UB+1/(1/R_LAB+1/R_UAB)}乘在上电极17A、17B之间施加的电压的值。另外，来自下电极18B的输出电压成为以{R_UA+1/(1/R_LAB+1/R_UAB)}/{R_UA+R_UB+1/(1/R_LAB+1/R_UAB)}乘在上电极17A、17B之间施加的电压的值。

如此，相应上电极17A、17B之间、下电极18A、18B之间分别施加的电压、带状上导电层12、下导电层15的条数与按压了的位置，对上电极17A、17B、下电极18A、18B输出电压。在该情况下，只要构成为在上电阻层13、下电阻层16中长度与电阻值成比例即可。即，无需相应导电层的条数改变电阻层的电阻率等复杂的结构。通过这种简单的结构，能够检测复杂的按压位置。

另外，也有如图7A中所示，例如用户与上述相反，对右上的箭头C与左下的箭头D处同时进行按压操作。在该情况下，在箭头C处、箭头D处，上导电层12A、上导电层12B分别接触于下导电层15B、下导电层15A。

之后，电子电路50在下电极18A、18B之间施加5V的电压。在该情况下，从上电极17A例如检测出4V的电压，从上电极17B例如检测出2V的电压。电子电路50根据该电压对箭头C与箭头D的前后方向的按压位置分别进行检测。

另外，如图7B中所示，电子电路50在上电极17A、17B之间施加5V的电压。在该情况下，例如从下电极18A、下电极18B分别检测出4V、2V的电压。电子电路50根据该电压对箭头C与箭头D的左右方向的按压位置进行检测。

即，在对与箭头A、箭头B对称位置的箭头C、箭头D处进行按压操作时，从各电极检测出与上述的箭头A、箭头B的情况相反值的电压。电子电路50，即使在进行这种按压操作的情况下也能够检测正确的按压位置。

如此，在触摸屏30中，将上基板11下表面的上导电层12、以及下基板14上表面的下导电层15形成为相互正交方向的多个带状。而且，各个端部通过上电阻层13、下电阻层16来连接。在该结构中，在上电阻层13、下电阻层16的两端依次施加电压，通过对下电阻层16、上电阻层13的两端电压进行检测，能够检测出两处的按压位置。而且，以个数也四个的少数电极117A、17B、18A、18B来完成。因此，与电子电路50的连接、位置检测的运算处理也变得简单。触摸屏30可以通过这种简单的结构进行多种操作。

另外，也能在上导电层12与下导电层15相互正交的方向上延伸。即使延伸的方法比90°有偏差也可以。即，上导电层12的延伸的第一方向与下导电层15的延伸的第二方向不平行，只要相交即可。

如以上所述，通过利用由本发明的简单结构的触摸屏，能够对两处的按压位置进行检测，或能够进行多种操作。该触摸屏主要用于各种电子设备的操作。

Claims (3)

1.一种触摸屏，具备：

上基板，具有光透过性；

带状的多个上导电层，形成于所述上基板的下表面；

上电阻层，在所述多个上导电层的端部连接了所述多个上导电层；

第一、第二上电极，分别设置于所述上电阻层的两端；

下基板，具有光透过性；

带状的多个下导电层，形成于所述下基板的上表面，与所述上导电层对置并空出规定空隙，并且在与所述上导电层延伸的方向正交的方向上延伸；

下电阻层，在所述多个下导电层的端部连接了所述多个下导电层；

第一、第二下电极，分别设置于所述下电阻层的两端；和

边框状隔板，插入于所述上基板与所述下基板之间，

所述第一、第二上电极之间产生电压下降，

所述第一、第二下电极之间产生电压下降。

2.一种检测按压操作位置的方法，对触摸屏的上基板的按压操作位置进行检测，

所述触摸屏具有：

上基板，具有光透过性；

带状的多个上导电层，形成于所述上基板的下表面；

上电阻层，在所述多个上导电层的端部连接了所述多个上导电层；

第一、第二上电极，分别设置于所述上电阻层的两端；

下基板，具有光透过性；

带状的多个下导电层，形成于所述下基板的上表面，与所述上导电层对置并空出规定空隙，并且在与所述上导电层延伸的方向正交的方向上延伸；

下电阻层，在所述多个下导电层的端部连接了所述多个下导电层；

第一、第二下电极，分别设置于所述下电阻层的两端；和

边框状隔板，插入于所述上基板与所述下基板之间，

所述检测按压操作位置的方法具备：

A步骤，在所述下电阻层的两端施加电压来产生电压下降，并对所述第一上电极的电压值进行测量；

B步骤，根据所述A步骤中测量出的所述第一上电极的电压值，对第一按压操作位置在所述下导电层排列的方向上的位置进行检测；

C步骤，在所述上电阻层的两端施加电压来产生电压下降，并对所述第一下电极的电压值进行测量；和

D步骤，根据所述C步骤中测量出的所述第一下电极的电压值，对第一按压操作位置在所述上导电层排列的方向上的位置进行检测。

3.根据权利要求2所述的检测按压操作位置的方法，其特征在于，

在所述A步骤中，进一步测量所述第二上电极的电压值，根据所述第二上电极的电压值，对第二按压操作位置在所述下导电层排列的方向上的位置进行检测，

在所述C步骤中，进一步测量所述第二下电极的电压值，根据所述第二下电极的电压值，对第二按压操作位置在所述上导电层排列的方向上的位置进行检测。

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