CN201438300U - 触摸屏 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种触摸屏，包括一触摸屏体和一控制电路，所述触摸屏体包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，所述控制电路包括一电源、一模数转换器及一主控芯片，所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极，所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线两端设于工作层边沿，带状线以一定形状占满整个工作层，所述电源在主控芯片的控制下选择性与所述带状线的两端导通并在触摸屏体被触摸时通过所述检测电极形成回路，所述主控芯片通过所述模数转换器获得所述触摸屏体的电阻值并根据电阻值确定触点位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种触摸屏，尤其涉及一种能够支持单点或两点输入的电阻触摸屏。
背景技术
现有的触摸屏根据其工作原理通常可分为：电阻式、电容式、红外、表面声波、电磁以及压力传感等几种。在表面声波技术中，超声波通过换能器在触摸屏体表面水平和垂直发送，当面板被触碰时，触点处的声波能量被吸收，传感器检测到声波的变化进而对触点进行定位。在红外技术中，光束通过发光二极管在触摸屏体表面上水平和垂直发送，当面板被触碰时，触点处的光束被阻断，光检测器检测到此变化进而对触点进行定位。
在电容式技术中，触摸屏体被涂覆了一层能够存储电荷的材料，当面板被触碰时，少量电荷被吸引到触点处，通过电路测量该电荷进而对触点进行定位。
在电阻式技术中，电阻触摸屏是一种多层的复合薄膜，有一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层ITO(氧化铟)透明导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料触摸层，其内表面也涂有一层导电层(ITO或镍金)，在基层和触摸层的导电层之间有许多细小的透明隔离点把他们隔开绝缘。当手指触碰触摸屏时，平时相互隔离的两层导电层就在触点处接触，因其中一面导电层接通Y轴方向的均匀电压场，两层的接触使另一面导电层(侦测层)的电压由零变为非零，控制器侦测到电压后进行A/D转换，并将得到的电压值与基准电压值相比从而得到触点的Y轴坐标，同理在另一面导电层上接通X轴方向的均匀电压场即可获得触点的X坐标，从而获得触点位置。
上述的电阻式触摸屏技术存在一个问题是即使当传感表面上有多个目标时，触摸屏也仅能报告一个点，即缺乏同时追踪多个触点的能力。
中国专利申请“200810067470.4”公开了一种多点电阻触摸屏，其包括透明介质支撑层，上侧设有透明介质触摸层，于透明介质支撑层上表面设有矩形ITO导电膜，该矩形ITO导电膜间设有隔离区，矩形ITO导电膜的两端镀有电极，由电极引出线引出，透明介质触摸层下表面垂直于支撑层上表面矩形ITO导电膜方向设有矩形ITO导电膜，矩形ITO导电膜间分布设有隔离区，矩形ITO导电膜的两端镀有电极，由电极引出线引出。该方案中将两层导电膜均划分为若干根矩形导电条，每层导电膜上的各导电条相互平行并绝缘，通过多行、多列按矩阵形式排列在交叉处形成导电区，来对应多个可触摸位置，但该方案扔存在以下缺陷：1.每一导电区内只能辨识一点，当多个触点落在同一导电区内时仅能辨认一点；2.每一根矩形导电条两端均需设置电极，通过引线与控制电路连接，导电条数目的增加会造成控制电路元件的增加，造成体积增大和制造成本的增长，导电条数目过少又会影响触摸屏的分辨率。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有电阻触摸屏存在的问题，提供一种触摸屏，通过触点处检测到的电阻值对触点进行定位，并可支持两点触摸。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种触摸屏，包括一触摸屏体和一控制电路，所述触摸屏体包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，所述控制电路包括一第一模数转换器及一主控芯片，所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极；所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线两端设于工作层边沿，带状线以一定形状布满整个工作层；所述主控芯片选择性将所述带状线的两端分别与一电源导通并在触摸屏体被触摸时通过所述检测电极形成回路；和所述主控芯片通过所述第一模数转换器获得所述触摸屏体的电阻值并根据电阻值确定触点位置。
所述触摸屏，其中，所述带状线的两端设于工作层的一侧边，其间反复弯折。
所述触摸屏，其中，所述工作层设于触摸层内表面，所述检测层设于基层表面。
所述触摸屏，其中，所述工作层设于基层表面，所述检测层设于触摸层内表面。
所述触摸屏，其中，所述检测层四周涂有低阻值的导电条，所述检测电极设于所述导电条上。
所述触摸屏，其中，所述电源为恒流源，所述主控芯片通过至少一开关选择性将恒流源与所述带状线的两端导通。
所述触摸屏，其中，所述控制电路还包括一并联于恒流源与检测电极之间的第一分流电阻，所述第一模数转换器在所述电源与开关之间进行检测，所述检测电极接地。
所述触摸屏，其中，所述控制电路还包括一第二模数转换器，所述第一模数转换器在所述带状线一端进行检测，所述第二模数转换器在所述带状线另一端进行检测，所述检测电极接地。
所述触摸屏，其中，所述控制电路还包括第二和第三分流电阻，分别并联于所述带状线两端与检测电极之间。
所述触摸屏，其中，所述电源为恒压源，所述控制电路还包括一串联于检测电极与地之间的分压电阻，所述主控芯片通过至少一开关选择性将恒压源与所述带状线的两端导通，所述第一模数转换器在所述检测电极与分压电阻之间进行检测。
所述触摸屏，其中，所述控制电路还包括一第三模数转换器，所述第三模数转换器连接于所述恒压源与所述主控芯片之间。
一种触摸屏，包括一触摸屏体和一控制电路，所述触摸屏体包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，所述控制电路一主控芯片，所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极；所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线两端设于工作层边沿，带状线以一定形状布满整个工作层；所述控制电路包括两恒流源及两模数转换器，所述两恒流源分别与所述带状线的两端对应导通并在触摸屏体被触摸时通过所述检测电极形成回路；和所述两模数转换器分别对应连接于所述主控芯片与所述带状线的两端之间。
所述触摸屏，其中，所述工作层设于触摸层表面，所述带状线的两端设于工作层的侧边，其间反复弯折。
所述触摸屏，其中，所述控制电路还包括两分流电阻，分别并联于所述带状线两端与检测电极之间。
一种触摸屏体，包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极，所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线弯折呈一定形状布满整个工作层，其两端点形成两个电极。所述触摸屏，其中，所述带状线沿工作层一侧边延伸，至边沿处折回，反复弯折到达工作层的另一侧边。
所述触摸屏，其中，所述带状线在工作层反复弯折形成若干图形区。
所述触摸屏，其中，所述带状线的两端点设于工作层的同一侧边。
所述触摸屏，其中，所述工作层设于触摸层内表面，所述检测层设于基层表面。
所述触摸屏，其中，所述工作层设于基层表面，所述检测层设于触摸层内表面。
所述触摸屏，其中，所述检测层四周涂有低阻值的导电条，所述检测电极设于所述导电条上。
本实用新型提供的触摸屏通过对触摸后工作层上的电阻带状线的阻值进行检测，根据阻值得到触点坐标，由于带状线两端均与电源连接，使触摸屏可同时对两个触点进行定位。
附图说明
图1是本实用新型触摸屏第一实施例中触摸屏体的结构示意图；
图2是本实用新型触摸屏第一实施例中控制电路的电路示意图；
图3是本实用新型触摸屏第一实施例中触摸屏体的坐标示意图；
图4a和4b是本实用新型触摸屏第一实施例中触摸屏体被触摸两点时的等效电路图；
图5是本实用新型触摸屏第一实施例中触摸屏体被触摸三点时的等效电路图；
图6是本实用新型触摸屏第二实施例中触摸屏体的坐标示意图；
图7是本实用新型触摸屏第三实施例中触摸屏体的结构示意图；
图8是本实用新型触摸屏第四实施例中控制电路的电路示意图；
图9是本实用新型触摸屏第五实施例中控制电路的电路示意图；
图10是本实用新型触摸屏第六实施例中控制电路的电路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型触摸屏包括触摸屏体及控制电路，参考图1，所述触摸屏体包括一工作层12和一检测层14，其间以一透明绝缘层分隔(图未示)，所述工作层12为矩形透明导电膜，其上蚀刻有电阻率均匀的带状线122，所述带状线122一端的电极data1设于工作层12一角，带状线122沿工作层12一侧边延伸，至边沿处折回，形成一蛇形结构，至工作层12的对角处形成另一端的电极data2，所述检测层14为电阻率均匀的矩形透明导电膜，设有一检测电极com。
参阅图2，所述带状线122的两端电极data1和data2以及工作层的检测电极com均与控制电路连接，所述控制电路包括一主控芯片22、一恒流源芯片24、一模数转换器AD、一分流电阻Rt以及两开关K1和K2，所述恒流源芯片24分别通过开关K1和K2与所述触摸屏体的带状线122的两端电极data1和data2对应连接，提供恒定电流，所述触摸屏体的检测电极com接地，所述模数转换器AD一端与所述主控芯片22连接，另一端连接于所述恒流源芯片24与开关K1和K2之间，将检测到得电压信号传回所述主控芯片，所述主控芯片22分别与所述开关K1和K2连接控制其闭合，所述分流电阻Rt连接于所述恒流源芯片24与检测电极com之间。
在一个检测周期内所述主控芯片22分别开合开关K1和K2一次，从而使所述恒流源芯片24分别为所述触摸屏体的带状线122两端电极data1和data2供电，所述模数转换器AD检测触摸屏体的电压并传回主控芯片22，由于分流电阻Rt的电阻值和恒流源芯片24提供的电流值已知，主控芯片22根据模数转换器AD检测到的电压值可计算出触摸屏体的电阻值进而得出触点坐标。所述分流电阻Rt的作用是减小触摸屏体的电压变化范围，例如，恒流源芯片24输出的电流为5毫安，触摸屏体电极data1到检测电极com之间的电阻范围为100欧姆到100千欧，分流电阻Rt为1000欧姆，则模数转换器AD检测到的电压就在0.45伏至4.95伏之间，如果去掉分流电阻Rt，模数转换器AD检测到的电压就在0.5伏至500伏之间，增加主控芯片22处理的要求。
所述触摸屏的定位原理如下：参考图3，设所述带状线122单位长度电阻是M0(欧姆/米)，设定电极data1处为触摸屏的坐标原点(0，0)，电极data2所处的触摸屏对角的坐标位置为(X0，Y0)，带状线122弯折后相邻两段中心间的距离以及带状线122和工作层12边沿的距离均为T0，当触摸屏上有两点A和B被触摸时，在电极data1处进行测量的时候，此时控制电路中开关K1被闭合，开关K2打开，触摸屏体的等效电路图参考图4a，设电极data1到电极com之间的电阻是M1，那么从A点到坐标原点的电阻带状线的长度L1可根据公式L1＝M1/M0获得，将L1除以(Y0+T0)，可以得到整数部分为XK1，小数部分为L11，参考公式L1＝XK1*(Y0+T0)+L11，然后将L11除以M0，得到YK1，如果XK1是偶数的话，那么A点的坐标就是(XK1*T0，YK1)；如果XK1是奇数的话，那么A点的坐标就是(XK1*T0，Y0-YK1)。
在此电阻M1等于电阻R1的阻值加上电阻R2、Ra1、Ra2串联再与电阻Rb1和Rb2并联后的阻值，由于Ra1+Ra2＜＜R1且Rb1+Rb2＜＜R1，其并联后的电阻也远小于电阻R1，因此M1约等于R1。
在电极data2处进行测量的时候，此时控制电路中开关K1被打开，开关K2闭合，触摸屏体的等效电路参考图4b，设电极data2到com测量得到的电阻为M2，那么从B点到坐标(X0，Y0)的带状线长度L2可根据公式L2＝M2/M0获得，然后将L2除以(Y0+T0)，可以得到整数部分为XK2，小数部分为L12，参考公式L2＝XK2*(Y0+T0)+L12，然后将L12除以M0得到YK2。如果XK2是偶数的话，那么B点的坐标就是(X0-XK2*T0，Y0-YK2)，如果XK2是奇数，那么B点的坐标就是(X0-XK2*T0，YK2)。
在此电阻M2等于电阻R3的阻值加上电阻R2、Ra1、Ra2串联再与电阻Rb1和Rb2并联后的阻值，由于Ra1+Ra2＜＜R3且Rb1+Rb2＜＜R3，其并联后的电阻也远小于电阻R3，因此M1等于R3。从目前的实际应用中我们电阻带状线的方块电阻值一般在300欧姆以上而触点到电极com的电阻可控制在300欧姆以下，假设我们的带状线122的宽度是0.5毫米，即使在极限情况下即触点接近带状线122两端，触点电阻最大会给我们带来0.5毫米的误差，可以忽略。此外，为了进一步降低检测层14接入等效电路中的电阻，可以在检测层四周涂上低阻值的导电条，所述检测电极com设于所述导电条上。
如果只有一个触点，我们同样可以像前面的方法来分别从电极data1和data2处进行测量，然后得到相应的坐标值，两次得到的坐标是相同的。
如果有三个点同时接触，如图5所示，虽然从电极data1和data2处进行测量都不能得到C点的坐标，然而C点的存在也不影响其它两点A和B坐标的正确测量。因此，即使有更多个点存在，从电极data1处测量电阻并计算得到的触点的坐标位置是从带状线122长度上来说离电极data1处最近的一个触点的坐标，从电极data2处测量电阻并计算得到的触点的坐标位置是从带状线122长度上来说离电极data2处最近的一个触点的坐标。
如果触点正好位于上下两侧的横向连接线的时候，用上面的公式就会出现一定的误差，但是由于一般情况下，Y0＞＞T0，且用户也基本不会触碰到触摸屏的最边沿处，因此所以这种误差也可以忽略。
在本实用新型的第一实施例中，所述工作层12设于触摸屏体的触摸层内表面而检测层14设于基层表面，作为其它实施方式，所述工作层12也可设于基层表面而检测层14设于触摸层内表面。
在本实用新型的第一实施例中，带状线122弯折后相邻两段的中心间隔T0是固定的，本领域的技术人员也清楚，依本实用新型第一实施例提供的技术方案，如带状线122弯折后相邻两段的中心间隔以T0、2T0、T0、2T0的方式交替，只要在计算触点的位置坐标时考虑这一因素，均可以运用本实用新型提供的方法计算触点的位置坐标。所述电极data1和data2也可设于工作层12的同一侧，带状线122由电极data1出发反复弯折到达工作层12另一侧后再沿着边缘折返到电极data2。
参考图6，为本实用新型第二实施例中触摸屏体的坐标示意图，本实施例中控制电路部分与第一实施例相同，不再赘述，其与第一实施例的区别在于触摸屏体中带状线的形状，本实施例中带状线的形状较为复杂，难以通过电阻数据直接根据通过公式计算出坐标，但是可以采用查表的方式获得坐标，即事先列出带状线的电阻值跟坐标的对应关系，然后通过测量得出电阻值，再查表得到触点的坐标。
以下详细给出建表方法：设带状线弯折后相邻两段的中心间距以及带状线和触摸屏体边沿的距离均为Δt，且Δt长度的带状线的阻值是X欧姆，触摸屏体的对角坐标分别为(0，0)和(30Δt，19Δt)，触摸屏的分辨率也是Δt，因此我们就只需要得出电阻值每增加X欧姆时的坐标关系即可。
如果从第一端处进行电阻测量可知其坐标是(Δt，18Δt)，电阻是0欧姆，由此可知，由第一端处测得的电阻是X欧姆的时候，其对应的坐标是(Δt，17Δt)，电阻是2X欧姆的时候，对应的坐标是(Δt，16Δt)，以此类推，我们可以将这些电阻与坐标一一对应成一个表，称为表一。
同理，从第二端处进行电阻测量可知其坐标是(16Δt，18Δt)，电阻是0欧姆，由此可知，由第二端处测得的电阻是X欧姆的时候，对应的坐标是(17Δt，18Δt)，电阻2X欧姆的时候，对应的坐标是(18Δt，18Δt)，以此类推，我们可以将这些电阻与坐标一一对应成一个表，称为表二。
在处理的过程中，控制电路从第一端处测得的阻值，主控芯片可通过查表一得到相应的触点坐标，从第二端处测得的阻值，主控芯片可通过查表二得到相应的触点坐标，藉此即可完成单点或两点触摸的定位。
参考图7，本实用新型第三实施例与第一实施例的区别也仅为带状线的形状，带状线形成若干图形区，每一图形区均呈蛇形，可参考第二实施例的方法建立两个表，主控芯片通过查表即可获得触点坐标。
根据第二实施例中的建表方法，在本实用新型的第一实施例中，也可以建立两个表，通过查表获取触点坐标。
本领域的人员也清楚，系统的主控芯片中只要存储有带状线形状、阻值和坐标对应关系的表格，任意形状的电阻带状线分布均可通过查表确定触点的位置。
参考图8，本实用新型第四实施例与第一实施例的区别在于控制电路包括两模数转换器AD1和AD2以及两分流电阻Rt1和Rt2，所述模数转换器AD1和AD2分别连接于主控芯片与触摸屏体的电极data1和data2之间，两分流电阻Rt1和Rt2分别连接于所述触摸屏体的电极data1和data2与检测电极com之间。当主控芯片闭合开关后，直流源芯片接入触摸屏体，模数转换器AD1和AD2将检测到的电压值发送给主控芯片，从而得到触摸屏体的电阻进而确定触点坐标。
参考图9，本实用新型第五实施例与第四实施例的区别在于控制电路中去除了开关，恒流源芯片变为两个并分别连接触摸屏体的电极data1和data2，此控制电路免除了主控芯片对电源导通的时序控制，处理速度更快成本更低，但是对触点的定位没有上述几个实施例精确，适用于分辨率要求不高的单点触摸及两点触摸。
参考图10，本实用新型第六实施例与第一实施例的区别在于控制电路的电源由恒流源芯片换为恒压源芯片，电阻Rt也改为串联于触摸屏体的检测电极com与地之间，所述模数转换器AD连接于主控芯片与触摸屏体的检测电极com之间。所述电阻Rt起分压作用，由于恒压源芯片提供的电压及电阻Rt的阻值已知，主控芯片根据模数转换器AD检测到的电压值即可获得触摸屏体的电阻值，从而确定触点坐标。
在本实施例中，所述控制电路还可以进一步包括另一模数转换器，连接于恒压源芯片与主控芯片之间，由主控芯片直接检测得到恒压源芯片的输出电压，这样可以降低对恒压源芯片输出精度的要求。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (21)
1.一种触摸屏，包括一触摸屏体和一控制电路，所述触摸屏体包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，所述控制电路包括一第一模数转换器及一主控芯片，其特征在于：
所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极；
所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线两端设于工作层边沿，带状线以一定形状布满整个工作层；
所述主控芯片选择性将所述带状线的两端分别与一电源导通并在触摸屏体被触摸时通过所述检测电极形成回路；和
所述主控芯片通过所述第一模数转换器获得所述触摸屏体的电阻值并根据电阻值确定触点位置。
2.根据权利要求1所述的一种触摸屏，其特征在于：所述带状线的两端设于工作层的一侧边，其间反复弯折。
3.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：所述工作层设于触摸层内表面，所述检测层设于基层表面。
4.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：所述工作层设于基层表面，所述检测层设于触摸层内表面。
5.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：所述检测层四周涂有低阻值的导电条，所述检测电极设于所述导电条上。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的触摸屏，其特征在于：所述电源为恒流源，所述主控芯片通过至少一开关选择性将恒流源与所述带状线的两端导通。
7.根据权利要求6所述的触摸屏，其特征在于：所述控制电路还包括一并联于恒流源与检测电极之间的第一分流电阻，所述第一模数转换器在所述电源与开关之间进行检测，所述检测电极接地。
8.根据权利要求6所述的触摸屏，其特征在于：所述控制电路还包括一第二模数转换器，所述第一模数转换器在所述带状线一端进行检测，所述第二模数转换器在所述带状线另一端进行检测，所述检测电极接地。
9.根据权利要求8所述的触摸屏，其特征在于：所述控制电路还包括第二和第三分流电阻，分别并联于所述带状线两端与检测电极之间。
10.根据权利要1至5中任一权利要求所述的触摸屏，其特征在于：所述电源为恒压源，所述控制电路还包括一串联于检测电极与地之间的分压电阻，所述主控芯片通过至少一开关选择性将恒压源与所述带状线的两端导通，所述第一模数转换器在所述检测电极与分压电阻之间进行检测。
11.根据权利要求10所述的触摸屏，其特征在于：所述控制电路还包括一第三模数转换器，所述第三模数转换器连接于所述恒压源与所述主控芯片之间。
12.一种触摸屏，包括一触摸屏体和一控制电路，所述触摸屏体包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，所述控制电路一主控芯片，其特征在于：
所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极；
所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线两端设于工作层边沿，带状线以一定形状布满整个工作层；
所述控制电路包括两恒流源及两模数转换器，所述两恒流源分别与所述带状线的两端对应导通并在触摸屏体被触摸时通过所述检测电极形成回路；和
所述两模数转换器分别对应连接于所述主控芯片与所述带状线的两端之间。
13.根据权利要求12所述的一种触摸屏，其特征在于：所述工作层设于触摸层表面，所述带状线的两端设于工作层的侧边，其间反复弯折。
14.根据权利要求12所述的一种触摸屏，其特征在于：所述控制电路还包括两分流电阻，分别并联于所述带状线两端与检测电极之间。
15.一种触摸屏体，包括一工作层、一检测层、一绝缘层、一基层及一触摸层，其特征在于：所述检测层为透明导电膜，其上设有一检测电极，所述工作层上设有电阻带状线，所述带状线弯折呈一定形状布满整个工作层，其两端点形成两个电极。
16.根据权利要求15所述的一种触摸屏体，其特征在于：所述带状线沿工作层一侧边延伸，至边沿处折回，反复弯折到达工作层的另一侧边。
17.根据权利要求15所述的一种触摸屏体，其特征在于：所述带状线在工作层反复弯折形成若干图形区。
18.根据权利要求15至17中任一权利要求所述的一种触摸屏体，其特征在于：所述带状线的两端点设于工作层的同一侧边。
19.根据权利要求15至17中任一权利要求所述的触摸屏体，其特征在于：所述工作层设于触摸层内表面，所述检测层设于基层表面。
20.根据权利要求15至17中任一权利要求所述的触摸屏体，其特征在于：所述工作层设于基层表面，所述检测层设于触摸层内表面。
21.根据权利要求15至17中任一权利要求所述的触摸屏体，其特征在于：所述检测层四周涂有低阻值的导电条，所述检测电极设于所述导电条上。
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2009
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