CN102650915A - 一种数字式触摸屏及其触摸定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字式触摸屏，包括依次排布的保护层、电极层、隔离层、感应层，以及与所述感应层连接的定位控制器；所述电极层为一导电薄膜层，隔离层用于在保护层上不存在触点时保持电极层与感应层之间绝缘，感应层由多个按照两个方向交叉分布且相互之间绝缘的导电条组成；保护层上存在触点时，电极层与感应层上对应触点所在区域的交叉分布的导电条分别导通；定位控制器用于对第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导，通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定保护层上所有触点的位置。本发明支持多点触摸识别，并且采用数字信号加强了抗干扰能力，提高了反应灵敏度。

Description

一种数字式触摸屏及其触摸定位方法

技术领域

本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种数字式触摸屏及其触摸定位方法。

背景技术

近年来随着数码产品市场的快速发展，触摸屏技术因其操作方式的人性化，已广泛应用于人们生活的方方面面，例如手机、数码相机、随身音乐播放器、平板电脑、家用电器等都使用触摸屏技术作为人机互动界面。

目前常见的触摸屏技术有电阻式和电容式两种。其中，电阻式触摸屏的工作原理是指当手指或触笔压到屏幕表面的一个点上时，相当于将屏幕水平方向和竖向上的导电体分成两段分别导电，系统通过检测这两段导电体的电阻比值，确定出触点的位置，执行相应的操作；电容式触摸屏的工作原理是当人体这样的导电体靠近触摸屏表面时，会对触摸屏表面的电场产生影响，其结果相当于引起了电容的改变，系统通过对电容变化的检测确定出触点的位置，进而完成操作。

但是由于现有的触摸屏技术大多是通过检测模拟信号(如电压、电流、电荷量等)来确定屏幕上触点的位置，而模拟信号容易受各种物理因素干扰(例如电阻式触摸屏技术常由于导电体的不均匀性导致不同位置处的阻抗表现不一样)，所以现有的触摸屏技术常常在确定屏幕上触点的位置时出现误差，导致与实际的触点位置不同，产生漂移现象。

另外，现有的触摸屏技术还具有很多不足之处，例如电阻式触摸屏技术的控制系统结构复杂、只支持单点触控，而电容式触摸屏受环境温度、湿度、磁场等的影响较大，并且需要专用的触控芯片、生产成本比较高等，因此，开发一种能够支持多点触摸识别、控制系统简单、抗干扰能力强的触摸屏是非常必要的。

发明内容

本发明提供一种数字式触摸屏及其触摸定位方法，用以解决现有触摸屏技术在采用检测模拟信号的方式确定屏幕上触点位置时容易出现误差导致产生漂移以及抗干扰能力差的问题。

一种数字式触摸屏，包括依次排布的保护层、电极层、隔离层、感应层，以及与所述感应层连接的定位控制器；

所述电极层为一导电薄膜层，所述隔离层用于在所述保护层上不存在触点时保持所述电极层与感应层之间绝缘，所述感应层由多个按照两个方向交叉分布且相互之间绝缘的导电条组成；

所述保护层上存在触点时，所述电极层与所述感应层上对应所述触点所在区域的交叉分布的导电条分别导通；

所述定位控制器用于对第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导，通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定所述保护层上所有触点的位置。

一种触摸定位方法，包括：

对触摸屏第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导；

通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定触摸屏的保护层上所有触点的位置。

本发明提供一种数字式触摸屏及其触摸定位方法，利用加载数字信号的方式确定屏幕上促使交叉分布的导电条导通的触点位置，控制系统结构简单，支持多点触摸识别，并且由于采用数字信号加强了抗干扰能力，能够避免产生漂移现象，提高了反应灵敏度。

附图说明

图1为本发明提供的一种数字式触摸屏实施例的截面结构示意图；

图2为本发明数字式触摸屏实施例中保护层和电极层的结构示意图；

图3为本发明数字式触摸屏实施例中感应层的结构示意图；

图4为本发明数字式触摸屏实施例中导电单元的结构示意图；

图5为本发明数字式触摸屏实施例中定位控制器的工作示意图；

图6为本发明数字式触摸屏实施例中导电条上加载的脉冲信号时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明一种数字式触摸屏及其触摸定位方法的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种数字式触摸屏，包括依次排布的保护层、电极层、隔离层、感应层，以及与所述感应层连接的定位控制器；所述电极层为一导电薄膜层，所述隔离层用于在所述保护层上不存在触点时保持所述电极层与感应层之间绝缘，所述感应层由多个按照两个方向交叉分布且相互之间绝缘的导电条组成；所述保护层上存在触点时，所述电极层与所述感应层上对应所述触点所在区域的交叉分布的导电条分别导通；所述定位控制器用于对第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导，通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定所述保护层上所有触点的位置。

本发明利用加载数字信号的方式确定屏幕上促使交叉分布的导电条导通的触点位置，其控制系统结构简单，支持多点触摸识别，并且由于采用数字信号加强了系统的抗干扰能力，能够避免产生漂移现象，提高了反应灵敏度。

本发明中所述多个按照两个方向交叉分布的导电条的分布方向可以按照实际需要设置，例如所述交叉分布的导电条可以按照顺时针45度方向和顺时针90度方向分布，本发明对所述多个按照两个方向交叉分布的导电条的分布方向不作限制，只要能够保证所述保护层上的任何位置存在触点时，都能使得有交叉分布的导电条导通，从而能够保证定位控制器可以确定所有触点的位置即可。为了较容易的确定所述交叉分布的导电条的位置，优选的，所述交叉分布的导电条按照相互垂直的两个方向分布。

优选的，所述定位控制器具体包括：驱动装置、感应装置和微控装置；其中，所述驱动装置与第一方向上的导电条连接，所述感应装置与第二方向上的导电条连接，所述微控装置与驱动装置、感应装置连接；所述微控装置控制所述驱动装置以第一设定频率逐个给第一方向上的导电条加载数字信号，加载数字信号期间，所述微控装置记录当前加载数字信号导电条的位置，同时控制所述感应装置检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导，并当检测出第二方向上的导电条存在数字信号传导时(当保护层上存在触点时，对应所述触点区域的第一方向上的导电条和第二方向上的导电条就会导通，此时所述驱动装置给第一方向上的导电条加载的数字信号就会传导给第二方向上的导电条)，上报给所述微控装置；所述微控装置根据当前加载数字信号导电条的位置，以及当前存在数字信号传导的导电条的位置，确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置；在给第一方向上的所有导电条加载数字信号后，确定出所述保护层上所有触点的位置。

本发明中，所述驱动装置在给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，所述感应装置可以同时检测所有第二方向的导电条上是否存在数字信号传导，也可以逐个检测第二方向的导电条上是否存在数字信号传导，并在确定其中存在数字信号传导时上报给所述微控装置。

为了准确的应用所述交叉分布的导电条的位置来定义触摸屏上触点的位置，优选的，将不同导电条所处的位置作为不同的坐标值，则所述微控装置确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置，具体为：在所述驱动装置给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，所述微控装置根据当前加载数字信号导电条的位置和当前存在数字信号传导的导电条的位置对应的坐标值，确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置坐标。

优选的，本发明提供的数字式触摸屏还包括用于将所述每个导电条和驱动装置或感应装置连接在一起的导电走线。

为了使得本发明的数字式触摸屏具有较高的灵敏度，能够准确的检测出所有触点的位置，所述按照两个方向交叉分布的导电条应密集分布于整个触摸屏区域，优选的，所述两个方向的导电条可以采用以下结构：所述第一方向的导电条为条状结构，所述第二方向的导电条由多个分离的导电单元和用于将相邻的所述导电单元连接并导通的导电连线组成，所述条状结构的导电条间隔排布在所述相邻的导电单元之间。

本发明提供了一种数字式触摸屏实施例，如图1所示的触摸屏截面图，所述数字式触摸屏包括依次排布的保护层1、电极层2、隔离层3、感应层4、绝缘层6、玻璃基板7、光学胶9和液晶显示屏10，另外还包括金属桥5、封框胶8。

其中，保护层1为一层用于触摸，并且可以隔绝外界的空气、水分、异物等的聚酯薄膜(PET Film)；电极层2附着在保护层1的内表面上，为一层导电薄膜层(如图2所示)；隔离层3由均匀分布的透明绝缘小球构成；感应层4上间隔排布有水平方向的导电单元17和垂直方向的条状导电条18(如图3所示)，所述水平方向的导电单元17与垂直方向的条状导电条18之间绝缘，但所述水平方向的导电单元17通过感应层4下面的金属桥5连接在一起并导通(如图4所示)，这样感应层4上水平方向的导电单元17就构成了水平方向导电条19；封框胶8用于将保护层1和玻璃基板7，以及二者中间的电极层2、隔离层3和感应层4粘合在一起，作为触摸屏的触点检测部分；玻璃基板7与液晶显示屏10通过光学胶9固定在一起，作为触摸屏的图像显示部分；绝缘层6为一层用于保持感应层4与金属桥5绝缘的薄膜层，金属桥5置于绝缘层6中并通过绝缘层6上的过孔12连通水平方向的导电单元17。

此外，如图3所示，上述数字式触摸屏还包括与所述感应层4连接的导电走线11和定位控制器13(图中未标注)，该定位控制器13具体包括驱动装置14、感应装置15和微控装置16(如图5所示)，所述感应层4上水平方向导电条19(由水平方向的导电单元17连接构成)通过导电走线11与驱动装置14连接，所述感应层4上垂直方向的条状导电条18通过导电走线11与感应装置15连接，微控装置16与驱动装置14和感应装置15连接。

本发明实施例的数字式触摸屏中，隔离层3介于电极层2和感应层4之间，组成隔离层3的透明绝缘小球均匀分布，但密集程度不高，在触摸屏表面没有被触摸时，即保护层1上不存在触点的时候，起到保持电极层2和感应层4之间绝缘的作用；当所述触摸屏被触摸时，保护层1受到压力(例如人的手指触摸屏幕表面时所产生的压力)产生触点，并且在所述压力的作用下电极层2上对应所述触点的区域发生形变，导致与感应层4上对应所述触点的区域接触并导通，与此同时，感应层4上原本处于绝缘状态的水平方向导电条19和垂直方向的条状导电条18就会分别与电极层2相接触并导通。

为了方便触点位置坐标的确定，设所述触摸屏的水平方向为X轴(横坐标轴)，垂直方向为Y轴(纵坐标轴)，并称所述水平方向导电条19为X导电条，所述垂直方向的条状导电条18为Y导电条，设所述感应层4上X导电条的数量为M，Y导电条的数量为N。

如图5所示，X导电条连接驱动装置14，Y导电条连接感应装置15，所述数字式触摸屏上电后，微控装置16控制驱动装置14以第一设定频率逐行给X导电条加载脉冲信号(如图6所示)，并且在给每一行X导电条加载脉冲信号的期间，微控装置16都记录当前X导电条所在行的编号，同时微控装置16控制感应装置15以第二设定频率逐列检测当前存在脉冲信号传导的Y导电条，直到检测完第N列Y导电条，若此时触摸屏的保护层1上存在一个或多个触点，则由于电极层2与X导电条、Y导电条的接触使得脉冲信号得以在其中传导，感应装置15就能够检测到当前存在脉冲信号传导的一列或多列Y导电条，并将这些Y导电条所在列的编号上报给所述微控装置；在给每一行X导电条加载脉冲信号的期间，微控装置16都以当前加载脉冲信号的X导电条所在行的编号为纵坐标，以当前各个存在脉冲信号传导的Y导电条所在列的编号为横坐标，确定当前保护层1上的某一个或多个触点的位置坐标；对于每一行X导电条加载脉冲信号都是作上述同样的处理，直到第M行X导电条加载脉冲信号完毕，微控装置16根据已确定的各个触点的位置坐标，确定当前保护层1上所有触点的位置坐标；微控装置16在确定当前保护层1上所有触点的位置坐标后，根据这些触点的信息执行相应的操作，并控制液晶显示屏显示相应的图像，完成之后，启动下一轮对M行X导电条加载脉冲信号的周期。

例如，某一时刻本实施例的数字式触摸屏上有3个触点，分别是第5行第6列，第5行第20列，第100行第200列。正常工作的情况下，驱动装置14一直在逐行对X导电条加载脉冲信号，当脉冲信号被加载到第5行X导电条时，该导电条由低电平跃变成高电平，此时由于第6列和第20列的Y导电条已经和第5行的X导电条接触并导通，这两列Y导电条上的信号就由低电平越变到高电平，所以感应装置15就可以检测到第6列和第20列的Y导电条上存在脉冲信号传导，从而确定当前的两个触点位置坐标分别为(6，5)和(20，5)，对第5行X导电条加载脉冲信号完毕后，驱动装置14继续给下面的X导电条加载脉冲信号，同理，当脉冲信号被加载到第100行X导电条时，感应装置15会在第200列Y导电条上检测到存在脉冲信号传导，从而确定当前的另一个触点位置坐标为(200，100)。这样在对所有的X导电条都加载完毕脉冲信号后，即使有更多的触点存在，所有的触点坐标也都能够确定下来。

本实施例中，当触摸屏表面受到压力时，保护层1上出现触点，电极层2上和感应层4上对应所述触点的位置在压力的作用下接触，此时，电极层2的作用相当于一块导体，使得感应层4上对应触点位置处原本处于绝缘状态的X导电条和Y导电条接触并导通，这样，触摸屏上存在触点的位置也就相当于感应层4上面能够导通的X导电条和Y导电条的交点位置。

由于触摸屏上触点存在的时间一般比较短暂，为了能够在短暂的时间内准确的检测出所有触点的位置，优选的，所述微控装置16控制驱动装置14逐行给X导电条加载脉冲信号使用的第一设定频率，和微控装置16控制感应装置15逐列检测Y导电条上是否存在脉冲信号传导使用的第二设定频率应该足够高，以在所述触点存在的短暂时间内，驱动装置14和感应装置15能够协同工作，完成对所有行X导电条加载脉冲信号和对所有列Y导电条检测，从而能够确定所有触点的位置；并且所述第一设定频率应该远大于第二设定频率，才能保证在给X导电条加载脉冲信号的期间，感应装置15能够以第二设定频率逐列检测所有Y导电条上是否存在脉冲信号传导。

优选的，所述感应装置15也可以同时对所有列的Y导电条进行检测，确定存在脉冲信号传导的Y导电条。

优选的，所述电极层2为一层ITO(Indium Tin Oxides，铟锡氧化物)透明涂层；所述间隔排布的水平方向的导电单元17和垂直方向的条状导电条18为通过对单层的ITO透明涂层进行相应的刻蚀后形成，并且所述水平方向的导电单元17透过绝缘层6中的过孔12，与下面的金属桥5搭接起来，使得每一行上相邻的水平方向的导电单元17导通。

本发明是实施例中，采用普通的芯片就可完成微控装置16的功能，不必采用专门的触控芯片，降低了生产成本，优选的，采用MCU(Micro Control Unit，微控制单元)实现微控装置16的功能。

本发明提供的一种数字式触摸屏实施例，对触摸屏上一个方向上的导电条加载脉冲信号，对另一个方向上导电条检测是否有脉冲信号传导，并通过确定能够在触点作用下导通的所有导电条位置的方式，来确定所述触摸屏上的所有触点位置，支持了多点触摸识别；系统采用的加载脉冲信号和检测脉冲信号的方式简单易行，而且反应灵敏；应用数字信号而非模拟信号，提高了触摸屏的抗干扰能力，使得触摸屏在各种应用环境下都能够准确的确定所有触点的位置，而不会产生漂移现象。

本发明实施例提供一种基于所述数字式触摸屏的触摸定位方法，包括：对触摸屏第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导；通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定触摸屏的保护层上所有触点的位置。

所述触摸定位方法的具体实施方式可参照上述数字式触摸屏的工作原理，在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种数字式触摸屏，其特征在于，包括依次排布的保护层、电极层、隔离层、感应层，以及与所述感应层连接的定位控制器；

所述电极层为一导电薄膜层，所述隔离层用于在所述保护层上不存在触点时保持所述电极层与感应层之间绝缘，所述感应层由按照两个方向交叉分布且相互之间绝缘的导电条组成；

所述保护层上存在触点时，所述电极层与所述感应层上对应所述触点所在区域的交叉分布的导电条分别导通；

所述定位控制器用于对第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导，通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定所述保护层上所有触点的位置。

2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述按照两个方向交叉分布的导电条，具体为按照相互垂直的两个方向分布。

3.如权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，所述定位控制器具体包括：驱动装置、感应装置和微控装置；其中，

所述驱动装置在所述微控装置的控制下，以第一设定频率逐个给第一方向上的导电条加载数字信号；

所述感应装置在所述微控装置的控制下，在所述驱动装置给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导；并当检测出第二方向上的导电条存在数字信号传导时，上报给所述微控装置；

所述微控装置，根据当前加载数字信号导电条的位置，以及当前存在数字信号传导的导电条的位置，确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置。

4.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，在所述驱动装置给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，所述感应装置以第二设定频率逐个检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导。

5.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，还包括导电走线，其中，

所述每个导电条都通过所述导电走线与所述驱动装置或感应装置连接。

6.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述第一方向的导电条为条状结构，所述第二方向的导电条由多个分离的导电单元和用于将相邻的所述导电单元连接并导通的导电连线组成，

所述条状结构的导电条间隔排布在所述相邻的导电单元之间。

7.一种基于权利要求1所述数字式触摸屏的触摸定位方法，其特征在于，包括：

对触摸屏第一方向上的导电条加载数字信号，并检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导；

通过确定所述加载数字信号导电条和存在数字信号传导的导电条的位置，确定触摸屏的保护层上所有触点的位置。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

以第一设定频率逐个给第一方向上的导电条加载数字信号；

在给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导；

根据当前加载数字信号导电条的位置，以及当前存在数字信号传导的导电条的位置，确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，以第二设定频率逐个检测第二方向上的导电条是否存在数字信号传导。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将不同导电条所处的位置作为不同的坐标值，则确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置，具体为：

在给每个第一方向上的导电条加载数字信号期间，根据当前加载数字信号导电条的位置和当前存在数字信号传导的导电条的位置对应的坐标值，确定所述保护层上对应当前加载数字信号导电条的触点位置坐标。

Images