CN115756216A - 一种任意形状的电阻式触摸屏及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任意形状的电阻式触摸屏及其定位方法，包括硬质层、第一导电层、第二导电层、玻璃板和导电线路，第一导电层的另一侧设置硬质层，第二导电层的另一侧设置玻璃板，硬质层和玻璃板的边缘窄带区通过绝缘胶连接，第一导电层和第二导电层之间中空设置，硬质层和玻璃板的边缘窄带区上分别设置多根导电线路，导电线路的一端连接导电层，另一端连接外部测量处理电路，使用时通过触摸电阻式触摸屏，外部测量处理电路通过测量两层导电线路电极之间的电阻，输入训练后的神经网络模型，输出触摸点定位，本发明的电阻式触摸屏可以为任意形状，解决了对触摸屏形状要求为规则矩形的局限，拓宽了电阻触摸屏的应用，且定位准确度和精度都很高。

Description

一种任意形状的电阻式触摸屏及其定位方法

技术领域

本发明属于电阻式触摸屏领域，具体涉及一种任意形状的电阻式触摸屏及其定位方法。

背景技术

目前市场上广泛使用的屏幕分为电容屏和电阻屏两大类，电容触摸屏是以人体电容感应为基础的，通过检测人体触摸时产生的电容变化来达到感测手指触摸动作的目的。这样的工作原理使得它的使用有很多局限性，比如无法识别手套或其他绝缘体的触摸操作；在环境温度、湿度发生改变，或者环境电场干扰强烈的情况下，会引起电容屏的漂移，造成触摸感应失灵。

电阻触摸屏通过给导电层施加均匀分布的电场，发生触摸时分别探测触点X轴方向及Y轴方向电压值，测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。根据比值即可得出触点的位置坐标，因为具有封闭的结构，不惧灰尘，水汽，能适用于各种恶劣环境，因此在工业，军事及日常生活中，电阻触摸屏依然有不可替代的作用。

为了保证通过电压比值能实现准确定位，触摸屏通常被设计成规则的矩形方框，同时还要求触摸屏导电层电阻分布均匀，以实现施加电场的均匀分布。但规则的矩形并不适用所有的应用场景，即使有屏幕被制成如椭圆等非矩形结构，但实际的有效触摸区域依然是矩形，损失了部分有效触摸区域；

另外，现有的电阻式触摸屏的精确度也有待提升。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种任意形状的电阻式触摸屏及其定位方法。

实现本发明目的的具体技术方案为：

一种任意形状的电阻式触摸屏，包括硬质层、第一导电层、第二导电层、玻璃板；

所述第一导电层的另一侧设置硬质层，第二导电层的另一侧设置玻璃板；

所述第一导电层和第二导电层之间中空；

所述第一导电层、第二导电层的大小一致；硬质层和玻璃板的大小一致，且大于第一导电层和第二导电层，硬质层的边缘窄带区和玻璃板的边缘窄带区之间通过绝缘胶连接。

进一步的，所述硬质层和玻璃板的边缘窄带连接区域中设置导电线路；

其中硬质层的边缘窄带区设置上层导电线路，上层导电线路的一端与第一导电层连接，上层导电线路的另一端与外部测量处理电路连接；

玻璃板的边缘窄带区设置下层导电线路，下层导电线路的一端与第二导电层连接，下层导电线路的另一端与外部测量处理电路连接。

进一步的，所述导电线路为银线。

进一步的，所述上层导电线路和下层导电线路各有2N根，所述上层导电线路分别设置在第一导电层的左右两侧，每侧各有N个连接点；

下层导电线路分别设置在第二导电层的上下两侧，每侧各有N个连接点。

进一步的，所述上层导电线路的左右连接点不对称设置；

下层导电线路的上下连接点不对称设置。

进一步的，所述上层导电线路和下层导电线路均从电阻式触摸屏的同一侧引出，与外部测量处理电路连接。

进一步的，所述第一导电层和第二导电层为ITO导电膜。

基于以上任意一项所述电阻式触摸屏的电阻式触摸屏定位方法，包括以下步骤：

步骤1、选取电阻式触摸屏的某一点作为坐标原点，将触摸屏划分为均匀的网格，并选取一定的触摸点，记录触摸点相对于坐标原点的坐标；

步骤2、按压触摸点，并记录外部测量处理电路得到的电阻数据以及该触摸点坐标，基于该位置-电阻数据训练外部测量处理电路中预先写入的神经网络模型，并选取部分数据进行神经网络模型的测试，直至完成神经网络模型的训练；

步骤3、基于训练好的神经网络模型，外部测量处理电路结合触摸时的电阻数据，实时反馈接触点的位置坐标，完成电阻式触摸屏的定位。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明提供的电阻式触摸屏通过上下导电层上的导电线在触摸时的电阻值变化，结合外部测量处理电路中的神经网络模型，实时反馈触摸点位置，达到精确定位的效果，不需要通过电压比值来获得触点坐标，可以在保证定位精确度的情况下(定位精度达0.1mm，准确度达99.8％)制成多种定制形状，包括但不限于椭圆、扇形，弧形，多边形等，拓宽了电阻触摸屏的应用场景，具有较大的发展潜力和商业价值；

(2)本发明通过训练好的神经网络模型实时反馈触点坐标，且在该触摸屏的使用过程中，还可以不断的对该神经网络模型进行不断地的训练优化，使得精度不断上升；

(3)本发明提供的电阻式触摸屏中上下层导电线各有2N根，则上下各电极互相组合共

个，一次触摸行为对应

个电阻值数据，提高了定位精确度。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的任意形状的电阻式触摸屏结构示意图。

图2为本发明的实施例1中的任意形状的电阻式触摸屏的位置-电阻测量实验示意图。

图3为本发明的实施例1中的电阻式触摸屏部分电极对电阻随Y值变化示意图。

图4为本发明的实施例1中的电阻式触摸屏部分电极对电阻随X变化示意图。

图5为本发明的实施例1中的电阻式触摸屏某一电极对部分触摸点电阻值示意图。

图6为本发明的实施例1中的电阻式触摸屏某一电极对重复性验证结果示意图。

图7为本发明的实施例1中的电阻式触摸屏定位方法中利用神经网路模型预测的触点坐标与实际触点坐标比较示意图。

图8为本发明的实施例2任意形状的电阻式触摸屏结构示意图。

图9为本发明的实施例2中的定位触点坐标方式示意图。

图10为本发明的实施例2中的任意形状的电阻式触摸屏位置-电阻测量实验示意图。

图11为本发明的实施例2中的任意形状的电阻式触摸屏定位方法示意图。

具体实施方式

一种任意形状的电阻式触摸屏，包括硬质层、第一导电层、第二导电层、玻璃板；

第一导电层的另一侧设置硬质层，第二导电层的另一侧设置玻璃板；

所述第一导电层和第二导电层之间中空，当按压时，触点处的第一导电层和第二导电层相接触；

硬质层与第一导电层贴合，玻璃板与第二导电层贴合，具有良好的透光性，同时能起到良好的保护和支撑作用。

所述第一导电层、第二导电层的大小一致；硬质层和玻璃板的大小一致，且大于第一导电层和第二导电层，硬质层和玻璃板的边缘为无ITO导电膜的窄带区域，硬质层的边缘窄带区和玻璃板的边缘窄带区之间通过绝缘胶连接。

进一步的，所述硬质层和玻璃板的边缘窄带连接区设置导电线；

其中硬质层的边缘窄带区设置上层导电线路，上层导电线路的一端与第一导电层连接，上层导电线路的另一端与外部测量处理电路连接；

玻璃板的边缘窄带区设置下层导电线路，下层导电线路的一端与第二导电层连接，下层导电线路的另一端与外部测量处理电路连接。

所述外部测量处理电路用于测量电阻式触摸屏的相应电阻，并基于训练好的神经网络模型，结合电阻反馈触摸屏的触点，完成电阻式触摸屏的定位。

硬质层的边缘窄带区和玻璃板的边缘窄带区之间通过绝缘胶将上层导电线路和下层导电线路隔开，防止未触摸时上下导通。

进一步的，所述导电线路为银线。

进一步的，所述上层导电线路和下层导电线路各有2N根，所述上层导电线路的端部分别设置在第一导电层边缘的左右两侧，每侧各有N个连接点；

下层导电线路的端部分别设置在第二导电层边缘的上下两侧，每侧各有N个连接点。

进一步的，所述上层导电线路的左右连接点不对称设置；

下层导电线路的上下连接点不对称设置。

进一步的，所述上层导电线路和下层导电线路均从电阻式触摸屏的同一侧引出，与外部测量处理电路连接。

进一步的，所述第一导电层和第二导电层为ITO导电膜，具有良好的光学特性。

当发生触摸时，第一导电层和第二导电层相接触，从而上层导电线路与下层导电线路各电极对间电阻值发生改变，将测量得到的电阻数据(

个)用训练好的神经网络进行简单的计算处理就可以得到触点坐标。

基于以上任意一项所述电阻式触摸屏的电阻式触摸屏定位方法，包括以下步骤：

步骤1、选取电阻式触摸屏的中心点或其余合适点作为坐标原点，将触摸屏划分为均匀的网格，并选取一定的触摸点，记录触摸点相对于坐标原点的坐标；

步骤2、按压触摸点，并记录外部测量处理电路得到的电阻数据以及该触摸点坐标，基于该位置-电阻数据训练外部测量处理电路中预先写入的DNN神经网络模型，并选取部分数据进行DNN神经网络模型的测试，直至完成DNN神经网络模型的训练；

步骤3、基于训练好的DNN神经网络模型，外部测量处理电路结合触摸时的电阻数据，将电阻数据输入训练好的DNN神经网络模型，神经网络模型实时反馈接触点的位置坐标，完成电阻式触摸屏的定位。

本发明所述定制形状电阻触摸屏定位方法，通过事先标定好坐标原点及各触摸点相对原点位置坐标，触摸屏幕的不同位置，上层导电线路和下层导电线路不同电极对之间的电阻值会发生改变，将位置-电阻数据集使用神经网络模型进行训练，再利用训练好的神经网络模型对测量得到的各电极对电阻数据进行计算处理，实时反馈触摸行为发生的位置坐标。可以适用于大多数形状的电阻式触摸屏，对于同一形状的电阻式触摸屏，只需训练好一块屏幕即可适用于所有相同形状及线路分布的电阻式触摸屏。

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例

实施例1

本发明的实施例1提供了一种形状的电阻式触摸屏，如图1所示，可以看成是一个矩形和两个相同的半圆拼接而成。

其中图1左侧为本发明电阻式触摸屏导电上层，由第一导电层和硬质层组成；图1右侧为本发明导电下层，由第二导电层和玻璃板组成；

本实施例中导电线路为银线，每一层共设置四根银线。

上层银线线路连接在第一导电层左右两侧，每侧各有两个连接点，连接点非对称分布，下层银线线路连接第二导电层上下两侧，每侧各有两个连接点，连接点非对称分布。这样的连接分布方式增加了各电极间区分度，有利于神经网络训练，同时能够确保各电极对的测量范围涵盖整个屏幕区域，通过黑色绝缘胶将上导电层与下导电层粘结起来，粘结区域为硬质层和玻璃板的边缘无ITO窄带区。

如图2所示，将上层银线线路及下层银线线路都从屏幕中心同一端引出，与测量处理电路对应连接，选取屏幕中心点为坐标原点，按同样的间距将屏幕划分成网格，随机选取一定数目的触摸点，并记录各触点相对于坐标原点的横纵坐标。(实际测量时导电上层与导电下层已经粘结好，上下两层银线线路位于屏幕内侧，这里并未画出)

测量时，按压选取好的触点，电路上下导通，各电极对间电阻值发生改变。记录得到的电阻数据及对应的触点坐标，触摸足够多的触点获得位置-电阻数据集，用DNN神经网络进行训练，并选取部分数据进行验证。

为方便标定，将上层银线线路四条银线记为a，b，c，d，将下层四条银线线路标定为1，2，3，4。

图3，图4分别为测量时触摸不同位置部分电极对的电阻值变化，图3固定X坐标改变Y坐标，图4固定Y坐标改变X坐标，随着触点位置的改变，各电极对间电阻值也发生显著改变，且不同电极对的变化趋势各有差异。

为了更直观的观测电极对间电阻值随位置改变发生的变化，如图5所示，选取某一电极对，记录按压不同触点时该电极对间电阻值，可以看出电阻值在不同触点有明显改变，正是同一电极对不同位置及同一位置不同电极对间电阻值的变化差异给使用神经网络模型进行触点定位奠定了基础。

为了验证本实施例所示定制形状电阻式触摸屏的触屏稳定性及可重复性，测量时对同一触点进行多次按压，多次测量各电极对在重复按压不同位置时的电阻变化，如图6所示。可以看出重复按压同一触点时，各电极对间电阻保持良好稳定性。

位置-电阻数据集对神经网络的预测提供支撑，在本实施例中，定制形状电阻式触摸屏的触点定位精确度高，最终预测结果如图7所示。

实际测量点与神经网络与测的触点位置坐标偏差很小，X方向平均偏差为0.0832cm，Y方向平均偏差为0.0358cm，适当增加训练数据集，提供足够的数据支撑，精确度还能有所上升。

实施例2

在本实施例中，展示另一种形状的电阻式触摸屏，如图8所示，可以看成是简单扇形，包括硬质层，第一导电层，第二导电层，玻璃板，第一导电层和硬质层贴合组成导电上层，导电上层边缘留有无ITO窄带区，第二导电层与玻璃板贴合构成导电下层，边缘留有与上层等宽无ITO窄带区。

本实施例中导电线路也为引线。

导电上层窄带区涂印上层银线线路，共有四条测量银线，银线端部与第一导电层连接，连接点分布在第一导电层左右两侧，为非对称分布。导电下层窄带区涂印下层银线线路，共有四条测量银线，银线端部与第一导电层连接，连接点分布在第二导电层上下两层，为非对称分布。最终上层银线线路与下层银线线路端部集成与同一侧中部，以实现结构优化并增加有效触屏面积。

以本实施例所述形状电阻式触摸屏为例，简要演示使用神经网络模型对该屏幕进行测量获取位置-电阻数据集的过程：

不同于图1所示形状电阻式触摸屏采用X，Y横纵坐标来标定触点位置，如图9所示，对于本实施所述形状电阻式触摸屏，将坐标原点选择在触摸屏两窄边直线延伸线交点，选取某一边为基准线，采用角度α与径长r来标定触点坐标，对于该定制形状而言触点坐标取值范围更加均匀合理。

测量时首先标定好选取触点相较于原点的坐标位置，本实施例测量时应标定位置为角度α和径长r，将本实施例所述形状电阻式触摸屏与外部测量处理电路对应连接。

如图10所示，用手指或机械指按压不同触点，记录按压的触点坐标及上层银线线路和下层银线线路各电极对间电阻值，作为位置-电阻训练集用神经网络进行训练。将训练好的神经网络模型写入与外部测量处理电路中(因为外部测量处理电路并非本发明创新之处，这里不具体画出，采用现有的测量处理电路即可)，实际使用时，手指触碰到屏幕不同触点，上层银线线路与下层银线线路各电极对间电阻值发生改变，测量得到的位置-电阻数据集给神经网络模型的预测提供支撑，实时反馈发生触摸行为的触点坐标。整个测量定位及感知触点的过程如图11所示。

由以上实施例可以看出，本发明的电阻式触摸屏可以定制为任意形状，并解决了对触摸屏形状要求为规则矩形的局限，拓宽了电阻触摸屏的应用，同时，通过实验验证，基于本发明的电阻式触摸屏的定位方法的定位准确度可以达到99.8％，定位精度可达0.1mm。

以上实施例显示和描述了本发明的基本原理、主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，包括硬质层、第一导电层、第二导电层、玻璃板；

所述第一导电层的另一侧设置硬质层，第二导电层的另一侧设置玻璃板；

所述第一导电层和第二导电层之间中空；

所述第一导电层、第二导电层的大小一致；硬质层和玻璃板的大小一致，且大于第一导电层和第二导电层，硬质层的边缘窄带区和玻璃板的边缘窄带区之间通过绝缘胶连接。

2.根据权利要求1所述的任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，所述硬质层和玻璃板的边缘窄带连接区域中设置导电线路；

其中硬质层的边缘窄带区设置上层导电线路，上层导电线路的一端与第一导电层连接，上层导电线路的另一端与外部测量处理电路连接；

玻璃板的边缘窄带区设置下层导电线路，下层导电线路的一端与第二导电层连接，下层导电线路的另一端与外部测量处理电路连接。

3.根据权利要求2所述的任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，所述导电线路为银线。

4.根据权利要求2所述的任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，所述上层导电线路和下层导电线路各有2N根，所述上层导电线路分别设置在第一导电层的左右两侧，每侧各有N个连接点；

下层导电线路分别设置在第二导电层的上下两侧，每侧各有N个连接点。

5.根据权利要求4所述的任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，所述上层导电线路的左右连接点不对称设置；

下层导电线路的上下连接点不对称设置。

6.根据权利要求2所述的任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，所述上层导电线路和下层导电线路均从电阻式触摸屏的同一侧引出，与外部测量处理电路连接。

7.根据权利要求2所述的任意形状的电阻式触摸屏，其特征在于，所述第一导电层和第二导电层为ITO导电膜。

8.根据权利要求1-7任意一项所述电阻式触摸屏的电阻式触摸屏定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选取电阻式触摸屏的某点作为坐标原点，将触摸屏划分为均匀的网格，并选取一定的触摸点，记录触摸点相对于坐标原点的坐标；

步骤2、按压触摸点，并记录外部测量处理电路得到的电阻数据以及该触摸点坐标，基于该位置-电阻数据训练外部测量处理电路中预先写入的神经网络模型，并选取部分数据进行神经网络模型的测试，直至完成神经网络模型的训练；

步骤3、基于训练好的神经网络模型，外部测量处理电路结合触摸时的电阻数据，实时反馈接触点的位置坐标，完成电阻式触摸屏的定位。

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