CN105630248A - 一种可变阵列双功能触控感应器、控制检测系统、触控模组和触控显示装置 - Google Patents

一种可变阵列双功能触控感应器、控制检测系统、触控模组和触控显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可变阵列双功能触控感应器、双功能触控控制检测系统、双功能触控模组和带双功能触控模组的显示装置。可变阵列双功能触控感应器包括可变阵列双功能触控感应天线阵列，包括相互绝缘设置的第一方向天线阵列组和第二方向天线阵列组。双功能触控控制检测系统包括触控主控板、第一阵列开关和第二阵列开关、触控主控板由电磁电容切换电路、电容触控信号扫描检测电路、电容触控信号扫描检测电路和处理器构成。双功能触控模组包括可变阵列双功能触控感应器和双功能触控控制检测系统。带双功能触控模组的显示装置包括双功能触控模组和显示屏模组。

Description

一种可变阵列双功能触控感应器、控制检测系统、触控模组和触控显示装置
技术领域
本发明涉及一种可变阵列双功能触控感应器、双功能触控控制检测系统，尤其涉及一种双功能触控模组和触控显示装置。
背景技术
随着触控技术的发展，给人们日常工作和生活带来很多便利，由于用户可以直接用手或者其他物体接触触控屏以输入信息，从而减少甚至消除用户对其他输入设备的依赖，方便用户的操作。但是，不同触控方式使用范围也受到了很多限制。电容触控操作功能支持手触控操作，电磁触控操作功能支持电磁笔触控操作和原笔迹书写操作的电磁触控操作功能，但是这些触控功能的产品都必须分别对应设置电容触控感应器模组和电磁触控感应器模组，要两套触控感应器模组，这样结构偏厚，而且复杂，成本高昂，不便于市场推广实施。
同时，各种触控方式也存在很多缺点。电容屏虽然可以实现多点触摸和笔触控功能，但其笔和手触控的反应速度慢分辨率低，且存在定位精度较低的缺点。电磁屏虽然可以在大尺寸上有广泛应用，定位准确，但无法实现多点触摸的便捷性,实现人机互动。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种可变阵列双功能触控感应器，使用同一触控感应器模组，而且是用一触控感应器模组上的相同触控感应器天线单元，通过两组阵列开关的分别导通和断开来改变触控感应器天线单元，使得触控感应器为电容触控天线阵列形式，或者为电容触控天线阵列形式，这样实现了电容触控手操作功能和电磁笔触控操作与原笔迹书写操作功能，并且一并提出了高度集成的双功能触控处理系统的集成芯片和双触控功能的触控显示装置。本发明的器件具有结构厚度薄，结构简单，成本低廉等优点。
本发明的可变阵列双功能触控感应器由第一方向天线阵列组和第二方向天线阵列组构成，第一方向天线阵列组在触控有效区内由一个以上双功能触控感应器天线单元构成，触控有效区外由一个以上单电磁触控感应器天线单元构成；第二方向天线阵列组在触控有效区内由一个以上双功能触控感应器天线单元构成，触控有效区外由一个以上单电磁触控感应器天线单元构成。
第一方向天线阵列组和第二方向天线阵列组的方向之间有一为大于0度的第一夹角，且所述第一方向天线阵列组与第二方向天线阵列组之间相互绝缘。
本发明的可变阵列双功能触控感应器可采用一块绝缘基板，在基板一面上沉积形成第一方向天线阵列组的触控感应器天线单元，在绝缘绝缘材料基板的另一面上沉积形成第二方向天线阵列组的触控感应器天线单元。
本发明的可变阵列双功能触控感应器也可采用其采用两块绝缘材料基板，在第一绝缘基板的一面沉积形成第一方向天线阵列组的触控感应器天线单元，在第二绝缘基板的一面沉积形成第二方向天线阵列组的触控感应器天线单元，然后再以透明胶将第一绝缘基板和第二绝缘基板整面粘为一体。
可变阵列双功能触控感应器触控有效区内的天线单元由人眼不能直接辨识线宽小于30微米的极细铜、或银、或铝、或钼、或铬、或镍、或铁、或合金的金属丝填充的连续金属网填充而成。
可变阵列双功能触控感应器触控有效区内的天线单元填充的连续金属网是正方形，或是菱形，或是随机四边形，或是不规则纤维编织形，或是不规则多边形。
可变阵列双功能触控感应器触控有效区内的天线单元是传统的ITO透明导电材料，或是纳米银丝透明导电材料，或是其它任意透明导电材料。
可变阵列双功能触控感应器触控有效区内天线单元的图形是方条形，或是口字形，或是木梯形，或是串联菱形，或串联矩形，或是均匀分布的任意图形。
触控有效区外的触控天线单元是单电磁触控模式用到的电磁触控感应器天线单元，是不透明宽度小于1毫米的低阻抗金属导线。
本发明的双功能触控控制检测系统由触控主控板、第一阵列开关和第二阵列开关构成。触控主控板由处理器、信号切换电路、电容触控信号扫描检测电路、电磁触控信号扫描检测电路构成，第一阵列开关内包括一个以上跨接编码开关；第二阵列开关内包括一个以上跨接编码开关；第一阵列开关和第二阵列开关可变阵列开关切换控制总线连接触控主控板。第一方向天线阵列组的上端连接第一阵列开关；第二方向天线阵列组的右端连接第二阵列开关；第一方向天线阵列组的下端和第二方向天线阵列组的左端连接触控主控板的输入信号总线。
本发明的双功能触控控制检测系统的触控主控板透过输入信号总线控制第一阵列开关内的跨接编码开关全部断开和第二阵列开关内的跨接编码开关全部断开，可变阵列双功能触控感应器变换成电容触控天线阵列。
本发明的双功能触控控制检测系统的触控主控板透过输入信号总线控制第一阵列开关内的跨接编码开关全部导通和第二阵列开关内的跨接编码开关全部导通，可变阵列双功能触控感应器变换为电磁触控天线阵列。
本发明的双功能触控控制检测系统的双功能触控主控板、第一阵列开关和第二阵列开关可全部集成在一颗芯片。
本发明的双功能触控控制检测系统的双功能触控主控板可集成在一颗芯片，第一阵列开关和第二阵列开关集成在另一颗芯片。
本发明的双功能触控控制检测系统的双功能触控主控板、第一阵列开关、第二阵列开关可分别集成在一颗芯片。
本发明的双功能触控模组由可变阵列双功能触控感应器和双功能触控控制检测系统构成。
本发明的带双功能触控模组的双功能触控显示装置由双功能触控模组、显示屏透明面板和显示屏模组构成，双功能触控触控模组设置在显示屏透明面板与显示屏模组之间。
附图说明
图1示出的是本发明的双功能触控模组。
图2示出的是本发明的双功能触控模组。
图3示出的是本发明的双功能触控感应天线阵列。
图4示出的是本发明的双功能触控第一方向天线阵列。
图5示出的是本发明的双功能触控第二方向天线阵列。
图6示出的是本发明的电容触控天线阵列。
图7示出的是本发明的电磁触控天线阵列。
图8.1-8.4示出的是本发明的等效电路图。
图9.1-9.4示出的是本发明的等效电路图。
图10示出的是本发明双功能触控模组单层材料结构的示意图。
图11示出的是本发明双功能触控模组双层材料结构的示意图。
图12示出的是本发明双功能触控感应天线阵列天线单元金属网的示意图。
图13示出的是本发明是本发明双功能触控感应天线阵列天线单元的图形示意图。
图14示出的是本发明触控显示装置的机构示意图。
具体实施方式
本发明的可变阵列双功能触控感应器(图3)由第一方向天线阵列组(图4)和第二方向天线阵列组(图5)构成。第一方向天线阵列组(图4)在触控有效区内由一个以上双功能触控感应器天线单元(401)构成，在触控有效区外由一个以上单电磁触控感应器天线单元(402)构成；第二方向天线阵列组(图5)在触控有效区内由一个以上双功能触控感应器天线单元(501)构成，在触控有效区外由一个以上单电磁触控感应器天线单元(502)构成。
第一方向天线阵列组(图4)和第二方向天线阵列组(图5)的方向之间有一为大于0度的第一夹角，且所述第一方向天线阵列组(图4)与第二方向天线阵列组之间(图5)相互绝缘。
图10示出了本发明可变阵列双功能触控感应器(图3)的一种实施结构。其在第一绝缘材料基板(600)一面上沉积形成第一方向天线阵列组(图4)的触控感应器天线单元(401和402)。然后在第一绝缘绝缘材料基板(600)的另一面上沉积形成第二方向天线阵列组(图5)的触控感应器天线单元(501和502)，这样以单层绝缘基板为载体来构成本发明的可变阵列双功能触控感应器。
图11示出了本发明可变阵列双功能触控感应器(图3)的另一种实施结构。其采用第一绝缘基板(601)和第二绝缘基板(602)两块绝缘材料基板，在第一绝缘基板601的一面沉积形成第一方向天线阵列组(图4)的触控感应器天线单元(401和402)，在第二绝缘基板602的一面沉积形成第二方向天线阵列组(图5)的触控感应器天线单元(501和502)，然后再以透明胶701将第一绝缘基板(601)和第二绝缘基板(602)整面粘为一体，这样既构成本发明的可变阵列双功能触控感应器。
图12示出了本发明可变阵列双功能触控感应器本发明可变阵列双功能触控感应器(图3)触控有效区内的天线单元的优选材料是由人眼不能直接辨识线宽小于30微米的极细铜、或银、或铝、或钼、或铬、或镍、或铁、或合金的金属丝填充的连续金属网导电材料；此连续金属网可以是正方形(801)，为了消除构成本双功能触控模组天线单元金属网格的网格周期与背后显示屏像素点格周期之间的光干涉而形成摩尔现象，影响双功能触控模组(332)背后显示模组的图像效果，发明人经过摸索研究和实验发现，本发明的连续金属网导电材料的微观图形可以是菱形(804)，可以是随机四边形(802)，可以是不规则纤维编织形(803)，也可以是不规则多边形，这种以低阻连续金属网构成的触控感应天线阻抗极低，信噪比很高，触控操作灵敏好，可以实现100寸以上超大尺寸可变阵列双功能触控感应器的设计应用。
本发明可变阵列双功能触控感应器(图3)触控有效区内的天线单元(401)和501可以优选使用传统的ITO、低阻抗纳米银丝透明导电材料和其它任意透明导电材料。
图13示出了本发明可变阵列双功能触控感应器可变阵列双功能触控感应器(图3)触控有效区内天线单元的图形。可以方条形(901)，可以是口字形(902)，可以是木梯形(903)，可以是串联菱形(904)，可以串联矩形(905)，可以是均匀分布的任意图形。
本发明可变阵列双功能触控感应器(图3)触控有效区外的触控天线单元是单电磁触控模式用到的电磁触控感应器天线单元，是不透明宽度小于1毫米的低阻抗金属导线(402和502)，这样可节省触控区外的布线空间，便于双功能触控感应器(图3)的布线设计。
图10、图11、图13和图14仅给出制造最简单的天线阵列组的结构示意图。其他结构与前面表述的电路结构相同，这里就不多加赘述。
本发明的双功能触控控制检测系统由主控板(100)、第一阵列开关(200)、第二阵列开关(300)构成。触控主控板(100)，由处理器(101)、信号切换电路(114)、电容触控信号扫描检测电路(107)、电磁触控信号扫描检测电路(108)构成；第一阵列开关(200)，包括一个以上跨接编码开关(201)；第二阵列开关(300)，包括一个以上跨接编码开关(301)。
第一方向天线阵列组(图4)的Xj1至Xj26连接第一阵列开关200；第二方向天线阵列组(图5)的Yj1至Yj22连接第二阵列开关300。
第一方向天线阵列组(图4)的Xs1至Xs26和第二方向天线阵列组(图5)的Ys1至Ys22连接触控主控板(100)的输入信号总线102。
第一阵列开关200和第二阵列开关300透过可变阵列开关切换控制总线114连接触控主板100。
优选的，触控主控板(100)过输入信号总线(114)控制第一阵列开关(200)内的跨接编码开关(201)全部断开,第一阵列开关(200)等效图8.1，图8.1等效图8.4，即Xj1至Xj26悬空，第一方向天线阵列组(图4)被变换成电容触控第一方向天线阵列组(图6.1)；触控主控板100透过输入信号总线114控制第二阵列开关(300)内的跨接编码开关(301)全部断开,第二阵列开关(300)内的跨接编码开关301全部断开，第二阵列开关(300)等效图9.1，图9.1等效图9.4，即Yj1至Yj22悬空，第二方向天线阵列组(图5)被变换成电容触控第二方向天线阵列组(图6.2)，第一方向天线阵列组(图4)和第二方向天线阵列组(图5)被变换成电容触控阵列组即可变阵列双功能触控感应器(图3)被变换成电容触控天线阵列(图6)；第一阵列开关(200)内的跨接编码开关201全部断开，Xj1至Xj26悬空，第一方向天线阵列组(图4)被变换成电容触控第一方向天线阵列组(图6.1)，同时电容触控第一方向天线阵列组Xs1至Xs26对触控主控板(100)的输入信号总线(102)输出的是电容触控信号；第二阵列开关(300)内的跨接编码开关301全部断开，Yj1至Yj22悬空，第二方向天线阵列组(图5)被变换成电容触控第二方向天线阵列组(图6.2)，同时电容触控第二方向天线阵列组(图6.2)Xs1至Xs22对触控主控板100的输入信号总线(102)输出的是电容触控信号。
优选的，触控主控板(100)透过输入信号总线114控制第一阵列开关(200)内的跨接编码开关(201)全部导通，第一阵列开关(200)等效图8.2，图8.2也等效图8.3，即Xj1至Xj26被跨接开关将彼此不相邻的两者间跨接起来；第一方向天线阵列组(图4)被变换成电磁触控第一方向天线阵列组(图7.1)，触控主控板(100)透过输入信号总线114控制第二阵列开关(300)内的跨接编码开关(301)全部导通，第二阵列开关(300)等效图9.2，图9.2也等效图9.3，即Yj1至Yj22被跨接开关将彼此不相邻的两者间跨接起来，第二方向天线阵列组(图5)被变换成电容触控第二方向天线阵列组(图7.2)，第一方向天线阵列组(图4)和第二方向天线阵列组(图5)被变换成电磁触控阵列组即可变阵列双功能触控感应器(图3)被变换为电磁触控天线阵列(图7)；所述第一阵列开关内(200)的跨接编码开关(201)全部导通，Xj1至Xj26被跨接开关将彼此不相邻的两者间跨接起来，第一方向天线阵列组(图4)被变换成电磁触控第一方向天线阵列组(图7.1)，同时电磁触控第一方向天线阵列组(图7.1)Xs1至Xs26对触控主控板(100)的输入信号总线(102)输出的是电磁触控信号；第二阵列开关内(300)的跨接编码开关(301)全部导通，Yj1至Yj22被跨接开关将彼此不相邻的两者间跨接起来，第二方向天线阵列组(图5)被变换成电磁触控第二方向天线阵列组(图7.2)，同时电磁触控第二方向天线阵列组(7.2)Xs1至Xs22对触控主控板(100)的输入信号总线(102)输出的是电磁触控信号。
本发明的双功能触控控制检测系统，其触控主控板(100)将可变阵列双功能触控感应器(图3)变换成电容触控天线阵列(图6)的同时，触控主控板(100)的输入信号总线(102)上的电容触控信号(105)将被切换至电容触控信号扫描检测电路(107)，电容触控信号扫描检测电路(107)在阵列扫描总线111的控制下解调出电容触控信号(109)，处理器(101)再将电容触控信号(109)处理成电容触控对应的信号(112)，并送到外设接口(113)，这样就实现了可变阵列双功能触控感应器(图3)到电容触控天线阵列(图6)的变换、电容触控信号切换与扫描检测和处理的全部过程；其触控主控板(100)将可变阵列双功能触控感应器(图3)变换成电此触控天线阵列(图7)的同时，触控主控板(100)的输入信号总线(102)上的电磁触控信号(106)将被切换至电磁触控信号扫描检测电路(108)，电磁触控信号扫描检测电路(108)在阵列扫描总线(111)的控制下解调出电容触控信号(110)，处理器(101)再将电磁触控信号(110)处理成电磁触控对应的信号(112)，并送到外设接口(113)，这样就实现了可变阵列双功能触控感应器(图3)到电磁触控天线阵列(图7)的变换、电磁触控信号切换与扫描检测和处理的全部过程。
优选的，双功能触控主控板(100)、第一阵列开关(200)、第二阵列开关(300)全部集成在一颗芯片。
优选的，双功能触控主控板(100)集成在一颗芯片、第一阵列开关(200)和第二阵列开关(300)集成在另一颗芯片。
优选的，双功能触控主控板(100)、第一阵列开关(200)、第二阵列开关(300)分别集成在一颗芯片。
本发明还公开了一种双功能触控模组(332)，其包括如上所述的可变阵列双功能触控感应器(图3)和双功能触控控制检测系统。
本发明还公开了一种带双功能触控模组(332)的触控显示装置，其包括上述双功能触控模组(332)、显示屏透明面板(331)和显示屏模组(333)，双功能触控触控模组(332)设置在显示屏透明面板(331)与显示屏模组(333)之间。

Claims (17)

1.一种可变阵列双功能触控感应器，包括：由第一方向天线阵列组和第二方向天线阵列组，其中所述第一方向天线阵列组在触控有效区内由一个以上双功能触控感应器天线单元构成，触控有效区外由一个以上单电磁触控感应器天线单元构成；第二方向天线阵列组在触控有效区内由一个以上双功能触控感应器天线单元构成，触控有效区外由一个以上单电磁触控感应器天线单元构成；所述第一方向天线阵列组和第二方向天线阵列组的方向之间有一为大于0度的第一夹角，且所述第一方向天线阵列组与第二方向天线阵列组之间相互绝缘。
2.根据权利要求1所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于：包括绝缘基板，在基板一面上沉积形成的第一方向天线阵列组的触控感应器天线单元，以及在绝缘绝缘材料基板的另一面上沉积形成的第二方向天线阵列组的触控感应器天线单元。
3.根据权利要求1所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于包括两块绝缘材料基板，分别为第一绝缘基板和第二绝缘基板，在第一绝缘基板的一面沉积形成的第一方向天线阵列组的触控感应器天线单元，在第二绝缘基板的一面沉积形成的第二方向天线阵列组的触控感应器天线单元，第一绝缘基板和第二绝缘基板整面通过透明胶粘为一体。
4.根据权利要求1所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于:可变阵列双功能触控感应器触控有效区内的天线单元由人眼不能直接辨识线宽小于30微米的极细铜、或银、或铝、或钼、或铬、或镍、或铁、或合金的金属丝填充的连续金属网填充而成。
5.根据权利要求1或4所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于：可变阵列双功能触控感应器触控有效区内的天线单元填充的连续金属网是正方形，或是菱形，或是随机四边形，或是不规则纤维编织形，或是不规则多边形。
6.根据权利要求1或4所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于：可变阵列双功能触控感应器触控有效区内的天线单元是传统的ITO透明导电材料，或是纳米银丝透明导电材料，或是其它任意透明导电材料。
7.根据权利要求1或4或5或6所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于：可变阵列双功能触控感应器触控有效区内天线单元的图形是方条形，或是口字形，或是木梯形，或是串联菱形，或串联矩形，或是均匀分布的任意图形。
8.根据权利要求1或4或5或6或7所述的可变阵列双功能触控感应器，其特征在于：触控有效区外的触控天线单元是单电磁触控模式用到的电磁触控感应器天线单元，是不透明宽度小于1毫米的低阻抗金属导线。
9.一种双功能触控控制检测系统，包括：由触控主控板、第一阵列开关、第二阵列开关，其中所述触控主控板由处理器、信号切换电路、电容触控信号扫描检测电路、电磁触控信号扫描检测电路构成；
第一阵列开关，包括一个以上跨接编码开关；
第二阵列开关，包括一个以上跨接编码开关；
其中
第一阵列开关和第二阵列开关可变阵列开关切换控制总线连接触控主控板；
第一方向天线阵列组的上端连接第一阵列开关；第二方向天线阵列组的右端连接第二阵列开关；
第一方向天线阵列组的下端和第二方向天线阵列组的左端连接触控主控板的输入信号总线。
10.根据权利要求9所述的双功能触控控制检测系统，其特征在于：触控主控板透过输入信号总线可控制第一阵列开关内的跨接编码开关全部断开和第二阵列开关内的跨接编码开关全部断开，可变阵列双功能触控感应器变换成电容触控天线阵列。
11.根据权利要求9所述的双功能触控控制检测系统，其特征在于：触控主控板透过输入信号总线可控制第一阵列开关内的跨接编码开关全部导通和第二阵列开关内的跨接编码开关全部导通，可变阵列双功能触控感应器变换为电磁触控天线阵列。
12.根据权利要求9或10或11所述的双功能触控控制检测系统，其特征在于：双功能触控主控板、第一阵列开关和第二阵列开关全部集成在一颗芯片内。
13.根据权利要求9或10或11所述的双功能触控控制检测系统，其特征在于：双功能触控主控板集成在一颗芯片，第一阵列开关和第二阵列开关集成在另一颗芯片内。
14.根据权利要求9或10或11所述的双功能触控控制检测系统，其特征在于：双功能触控主控板、第一阵列开关、第二阵列开关分别集成在一颗芯片内。
15.一种双功能触控模组，其包括根据权利要求1-8所述的可变阵列双功能触控感应器和根据权利要求9-14所述的双功能触控控制检测系统。
16.一种带双功能触控模组的双功能触控显示装置，其包括根据权利要求15所述的双功能触控模组、显示屏透明面板和显示屏模组。
17.根据权利要求16所述的双功能触控显示装置，其特征在于：双功能触控触控模组设置在显示屏透明面板与显示屏模组之间。
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