CN2569259Y - 内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏 - Google Patents
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Abstract
一种内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，它至少包括显示屏和壳体，在显示屏后方设有感应层，感应层的输出接感应控制电路，壳体内还设有显示屏控制电路，感应层为设置在绝缘隔膜上的沿X、Y轴方向的天线阵列，每个阵列网格所围设的空间构成一个电磁感应单元。本实用新型由于电磁感应层设在显示屏的后面，采用柔性隔膜式印刷电磁感应式阵列天线作为识别感应器件，因此生产制造容易，成本较低，而且面积越大，相对与现有技术的成本优势就越突出；识别精度高，能够准确地通过笔触或手触输入鼠标信息或笔迹信息；作为触摸屏，显示屏的表面设有防护膜，不易产生物理损伤，因此使用寿命长。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种触摸屏，尤其是一种内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，属于电子电器技术领域。
背景技术：
随着计算机技术的广泛普及应用，信息的电子化、数字化途径越来越丰富。人们使用计算机的各种外设，实用新型了各种各样的方法，完成信息处理最初的数字化过程。例如：各种键盘输入法、语音录入、图象采集等等，其中最有效的、最便捷的一种是直接在显示屏通过触摸点击等方式进行信息输入、指令调动。如，在利用计算机绘画制图时，由于利用鼠标操作无法真正如同人们使用笔在纸面上作画的操作一样的灵活，而一直障碍人们熟练地完成精美的图案制作。采用触摸屏，利用触摸控制笔在显示屏上直接操作，动作就如同在纸面上绘画，因此整个工作十分容易完成，效果较好。再有，随着便携式产品的不断推出，各种外设：键盘、鼠标都被一一省略，例如PDA，基本没有按键的操控，而全部是采用触摸控制笔操作触摸屏完成各种操作。
现在的触控板主要采用电阻式方式。其具体结构是在显示屏的外部设有透明的触摸膜，触摸膜的表面涂附一电阻层，当操作点击触摸膜的具体位置时，后续的识别控制电路通过计算得知该位置电位的变化，判断点击的位置坐标，从而执行相应的操作。由于现有电阻式在实现大尺寸触控板时，存在成本高、工艺复杂、精度低，不适合做手写输入等问题，以及由于多次地操作产生磨损等物理损伤，导致触摸膜使用寿命较短等问题，大大限制了触摸屏的应用。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其制作工艺简单，成本低，识别采集精度高，而且使用寿命长。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：
一种内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，它至少包括显示屏和壳体，在显示屏后方设有感应层，感应层的输出接感应控制电路，壳体内还设有显示屏控制电路，感应层为设置在绝缘隔膜上的沿X、Y轴方向的天线阵列，每个阵列网格所围设的空间构成一个电磁感应单元。
感应层的面积与显示屏面积相同或小于显示屏面积，即感应层完全附设或者部分附设在显示屏后部。感应层附设位置在显示屏显示范围的一侧或中央。
感应层后还设有用于增强设备抗干扰能力的屏蔽层。
感应层与屏蔽层之间还设有缓冲层。
为了更好地绝缘，屏蔽层与显示屏控制电路之间设有一空间间隙。
感应层可以是覆在绝缘隔膜上的铜铂蚀刻后形成的天线阵列；或者是软性印刷线路(FPC)天线阵列；或者是印制在绝缘隔膜上为银浆或银浆碳浆混合材质的天线阵列，可以印制在绝缘隔膜两面上，或印制在绝缘隔膜一面上，两层绝缘隔膜叠放构成。
为了降低成本，绝缘隔膜为菲林材质。
为了提高感应层的感应精度，可以将一层以上感应层叠放在一起，各感应层上的电磁感应单元彼此交错布置。每层电磁感应单元的间隔大小相同或不同。
感应控制电路与感应层两者为一体直接连接，感应控制电路的器件直接设置在天线阵列天线阵列输出端上，感应控制电路设置壳体内。
感应控制电路的器件设置在与感应层分体的印刷线路板上，感应层的天线阵列输出端以压接或插接或焊接方式与印刷线路板对应的输入引脚连接。
感应层的天线阵列输出端设置在硬质压片与印刷线路板中间，在硬质压片与天线阵列输出端之间设有缓冲层，硬质压片、缓冲层与天线阵列输出端螺合压接在印刷线路板上，天线阵列输出端与印刷线路板对应的输入引脚连接。
印刷线路板为显示屏本体内的显示屏控制电路印刷线路板。
印刷线路板为显示屏本体外的显示屏控制电路印刷线路板，也可为独立装置或设置在PC机主板上。相互之间用线缆连接。
感应控制电路设置在本体外，与本体通过电气连接装置连接，感应层的天线阵列输出端以压接或插接或焊接方式与感应层输出接口连接，控制电路上设置与感应层的电气连接装置匹配的接口。
感应层输出接口和控制电路接口为针式连接装置或软性印刷线路装置或点对点(PIN-PIN)连接装置或焊点(VGA)热熔连接装置或超声波焊接装置或焊盘焊接装置或刺破式连接装置。
在显示屏的正面设有防护层。
显示屏为等离子显示屏或液晶显示屏。
根据上述技术方案可知，本实用新型具有如下优点：
1、由于电磁感应层设置在显示屏的后面，采用柔性隔膜式印刷电磁感应式阵列天线作为识别感应器件，因此生产制造容易，成本较低，而且面积越大，相对与现有技术的成本优势就越突出。
2、由于电磁感应式阵列天线作为识别感应器件，因此其识别精度高，能够准确地通过笔触或手触输入鼠标信息或笔迹信息。
3、信号产生是通过位于显示屏后面的电磁感应层产生，作为触摸屏，显示屏的表面设有防护膜，不易产生物理损伤，因此使用寿命长。
附图说明：
图1为本实用新型一种实施例结构示意图；
图2为本实用新型另一种实施例结构示意图；
图3为本实用新型感应层沿X方向蚀刻或印制的天线阵列结构示意图；
图4为本实用新型感应层沿Y方向蚀刻或印制的天线阵列结构示意图；
图5为本实用新型感应层X、Y轴方向天线阵列所构成的感应单元整体结构示意图；
图6为本实用新型两层感应层叠放的结构示意图；
图7为本实用新型感应信号产生、输入触摸位置识别原理示意图；
图8为本实用新型感应层与控制电路分体设置连接关系结构示意图；
图9为本实用新型天线阵列输出端与印刷线路板(或电气连接装置)对应的输入引脚连接关系结构示意图；
图10为本实用新型的识别电路结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。
如图1所示，本实用新型为一种内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，它至少包括显示屏3和壳体1、7，在显示屏3后方设有感应层4，感应层4的输出接感应采集控制电路，壳体1、7内还设有显示屏控制电路。显示屏3为等离子显示屏或液晶显示屏等平板型显示屏。
本实用新型的特点是将感应层4设置在显示屏3的后面，电磁手写操控笔触压显示屏3后，感应层4依然能够透过显示屏感应手写板触及的位置。具体结构设计中，感应层4的面积与显示屏3的面积一样大小。感应层4的后面设有屏蔽层5，屏蔽层5后设有显示屏控制电路6。屏蔽层5与感应层4、显示屏控制电路6之间分别绝缘，并且屏蔽。当然，屏蔽层5、显示屏控制电路6可以另外设置在显示屏或主机的其他空间中。而屏蔽层5、显示屏控制电路6与感应层4贴合设置可集中感应整体装置。为进一步保证屏蔽的效果，屏蔽层5与显示屏控制电路6之间设有一空间间隙。当然，如果屏蔽层5与感应层6之间保留空间间隙，已经具有绝缘效果，该屏蔽层5本体可不带有绝缘层物质。屏蔽层5用于增强设备的抗干扰能力。
再有，为提高显示屏3表面的抗磨损等能力，在显示屏3的正面设有透明的防护层或防护膜2。
另外，在感应层4与屏蔽层5之间还设有缓冲层8＇，或感应层4与屏蔽层5之间还设有缓冲层8＇。缓冲层8＇的功能在于保持感应层4以及屏蔽层5之间有合理的间隙。此外，笔的电磁信号发射无论在笔压下或未压下均有电磁信号发生，以方便控制。当然可以做成笔未压下无信号，此外笔还可以做到压力感应，均在笔上实现通过频率不同体现。
如图2所示，根据不同的需要，例如显示屏3局部的作为触摸输入或触摸操作区域时，感应层4的面积可小于显示屏3的面积，设置在显示屏3后面的一侧，也可设置在显示屏3的两侧或四周。当然，感应层4的面积也可大于显示屏3的面积，这样整个显示屏3以及显示屏3的周边均可具有触控的能力。
如图3、4、5所示，感应层4还可以为印制在绝缘隔膜55上、分别沿X、Y轴方向的天线阵列52、51，其每个网格所围设的空间构成一个感应单元53。为了降低成本，绝缘隔膜55为菲林材质。感应层4可以是覆在绝缘隔膜55上的铜铂蚀刻后形成的天线阵列，可以是软性印刷线路(FPC)天线阵列，还可以是印制在绝缘隔膜上为银浆或银浆碳浆混合材质的天线阵列。
感应层可印制在绝缘隔膜两面上，或印制在绝缘隔膜一面上，两层绝缘隔膜叠放构成。
图6所示，为提高触摸屏的精度，将一层以上的感应层4和4’叠设在一起，各感应层上的感应单元53交错布置。每层感应单元53的间隔大小可以相同或者不同。各层感应单元53的间隔大小不同，大小叠放后，必然坐标的间隔缩小，也就提高了感应的精度。感应单元53大小相同的感应层叠放在一起时，因为彼此的位置是交错布置的，坐标间隔也缩小了，从而提高了触摸屏的灵敏度。
感应层4的感应采集控制电路与感应层天线阵列输出部两者为一体直接连接，感应采集控制电路的器件直接设置在天线阵列天线阵列输出端上，感应采集控制电路设置壳体内。例如，采用软性印刷线路(FPC)天线阵列时，二者为一体设置，天线阵列与感应采集印刷电路一体蚀刻出来，控制器件则直接置于其上，这样可大大提高生产效率，适应大工业化生产。
感应采集控制电路的器件设置在与感应层4分体的印刷线路板上，感应层的天线阵列输出端以压接或插接或焊接方式与印刷线路板对应的输入引脚连接。
具体连接方式如图9所示，感应层4的天线阵列输出端设置在硬质压片600与印刷线路板500中间，在硬质压片600与天线阵列输出端之间设有缓冲层7，硬质压片600、缓冲层7与天线阵列输出端通过螺母700螺合压接在印刷线路板500上，天线阵列输出端与印刷线路板500对应的输入引脚511’连接。
印刷线路板可以为显示屏本体内的显示屏控制电路印刷线路板。这样能够集中控制器件，减少组件，降低成本。
印刷线路板为显示屏本体外的显示屏控制电路印刷线路板，也可为独立装置或设置在PC机主板上。相互之间用线缆连接。
感应控制电路设置在本体外，与本体通过电气连接装置连接，感应层的天线阵列输出端以压接或插接或焊接方式与感应层输出接口连接，控制电路上设置与感应层的电气连接装置匹配的接口。其具体连接方式如图8所示。感应采集控制电路的器件还可以设置在与感应层4分体的、与显示屏控制电路为一体的印刷线路板8上，当然也可直接设置在显示屏本体外，例如PC机上。感应层的天线阵列输出端82以压接或插接或焊接方式与印刷线路板对应的输入引脚81连接。连接接口可采用现有的通用标准接口，例如，感应层输出接口82和控制电路接口81可分别为针式连接装置或软性印刷线路装置或点对点(PIN-PIN)连接装置或焊点(VGA)热熔连接装置或超声波焊接装置或焊盘焊接装置或刺破式连接装置。
本实用新型的触摸控制机理，如图7所示。图中P是笔的信号输入端，笔头上有一较大的导体P’。电磁笔不断地发射电磁信号，当笔尖触及感应发生装置时，其电磁信号穿过感应天线某位置，该位置的天线感应出信号，由感应发生装置将感应的位置信号通过X、Y方向的引线传递控制识别电路的输入口，经过阵列选通、控制方法、带通滤波、检波整流以及模数转换，给处理电路的CPU计算，判定电磁信号在感应天线的位置坐标和各种工作状态，通过通信接口发送给计算机，从而控制计算机识别、显示、记录等。
再有，为得到书写时笔尖的压力，提高信号位置感应的准确性，输入笔的笔尖后部设有Z轴方向压力传感器，该传感器的输出接电磁波发生装置的控制端。这样通过压触改变电磁波的发射信号，从而更为确切地识别笔尖的压力(输入信号)，求得笔的平面坐标位置，从而确定笔的位置。
如图10所示，本实用新型在使用中，感应的电磁信号源是电磁操控笔，电磁手写操控笔正常时不断地发射固定频率或数据电磁信号，当笔尖被压触后，电磁磁力线穿过电磁天线阵列，对应电磁信号源中心及附近的底层水平天线和顶层垂直天线感应该电磁信号，通过识别电路接口传递给CPU，CPU计算比较感应天线的位置和电压强度、频率信号变化，判定电磁信号源的位置和各种工作状态，再将结果传递该PC，从而控制PC完成各种动作指令。如文字或形状识别、绘图和快捷键调用等。
电磁笔不断地发射电磁信号，当笔尖触及感应发生装置时，其电磁信号穿过感应天线某位置，该位置的天线感应出信号，由感应发生装置将感应的位置信号通过X、Y方向的引线传递控制识别电路的输入口，经过阵列选通、控制方法、带通滤波、检波整流以及模数转换，给处理电路的CPU计算，判定电磁信号在感应天线的位置坐标和各种工作状态，通过通信接口发送给计算机，从而控制计算机识别、显示、记录等。
再有，为得到触摸点击时笔尖的压力，提高信号位置感应的准确性，输入笔的笔尖后部设有Z轴方向压力传感器，该传感器的输出接电磁波发生装置的控制端。这样通过压触改变电磁波的发射信号，从而更为确切地识别笔尖的压力(输入信号)。
本实用新型能够广泛地应用于各种触摸控制设备上。同时，本实用新型的思想并不局限于将电磁感应层与平板的显示屏相结合，各种外形并非平面的等离子显示屏、液晶显示屏等非CRT显示屏的后部均可结合电磁感应层，而实现低成本的触摸屏结构。
以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (22)
1、一种内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，它至少包括显示屏和壳体，在显示屏后方设有感应层，感应层的输出接感应控制电路，壳体内还设有显示屏控制电路，其特征在于：所述的感应层为设置在绝缘隔膜上的沿X、Y轴方向的天线阵列，每个阵列网格所围设的空间构成一个电磁感应单元。
2、根据权利要求1所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层的面积与显示屏面积相同或小于显示屏面积，即感应层完全附设或者部分附设在显示屏后部。
3、根据权利要求2所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的小于显示屏面积的感应层附设在显示屏显示范围的一侧或中央。
4、根据权利要求1所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层后还设有用于增强设备抗干扰能力的屏蔽层。
5、根据权利要求4所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层与屏蔽层之间还设有缓冲层。
6、根据权利要求4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的屏蔽层与显示屏控制电路之间设有一空间间隙。
7、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层为覆在绝缘隔膜上的铜铂蚀刻后形成的天线阵列。
8、根据权利要求7所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层为软性印刷线路(FPC)天线阵列。
9、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层为印制在绝缘隔膜上为银浆或银浆碳浆混合材质的天线阵列。
10、根据权利要求9所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层为印制在绝缘隔膜两面上，或印制在绝缘隔膜一面上，两层绝缘隔膜叠放构成。
11、根据权利要求9所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的绝缘隔膜为菲林材质。
12、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层为一层以上，各感应层上的电磁感应单元彼此交错布置。
13、根据权利要求12所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的每层电磁感应单元的间隔大小相同或不同。
14、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应控制电路与感应层两者为一体直接连接，感应控制电路的器件直接设置在天线阵列天线阵列输出端上，感应控制电路设置壳体内。
15、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应控制电路的器件设置在与感应层分体的印刷线路板上，感应层的天线阵列输出端以压接或插接或焊接方式与印刷线路板对应的输入引脚连接。
16、根据权利要求15所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应层的天线阵列输出端设置在硬质压片与印刷线路板中间，在硬质压片与天线阵列输出端之间设有缓冲层，硬质压片、缓冲层与天线阵列输出端螺合压接在印刷线路板上，天线阵列输出端与印刷线路板对应的输入引脚连接。
17、根据权利要求15所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的印刷线路板为显示屏本体内的显示屏控制电路印刷线路板。
18、根据权利要求15所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的印刷线路板为显示屏本体外的显示屏控制电路印刷线路板，也可为独立装置或设置在PC机主板上。相互之间用线缆连接。
19、根据权利要求18所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的感应控制电路设置在本体外，与本体通过电气连接装置连接，感应层的天线阵列输出端以压接或插接或焊接方式与感应层输出接口连接，控制电路上设置与感应层的电气连接装置匹配的接口。
20、根据权利要求19所述的内置导线网格电磁感应层的触摸屏，其特征在于：所述的感应层输出接口和控制电路接口为针式连接装置或软性印刷线路装置或点对点(PIN-PIN)连接装置或焊点(VGA)热熔连接装置或超声波焊接装置或焊盘焊接装置或刺破式连接装置。
21、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的显示屏的正面设有防护层。
22、根据权利要求1或2或3或4或5所述的内置隔膜天线阵列网格电磁感应层的触摸控制显示屏，其特征在于：所述的显示屏为等离子显示屏或液晶显示屏。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TAIJUN TECHNOLOGY(SHENZHEN) LTD. Free format text: FORMER OWNER: TAIJUN INDUSTRIAL CO., LTD. Effective date: 20050527 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Patentee after: TGE Group Corp. Patentee before: TAI GUEN ENTERPRISE CO.,LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20050527 Address after: 518106, No. 23, third industrial zone, down village, Gongming Town, Shenzhen, Guangdong, Baoan District Patentee after: Taiguen Technology (Shen Zhen) Co.,Ltd. Address before: Zhongli City, Taiwan province China Ring Road No. 400 10F 5 Patentee before: TGE Group Corp. |
|
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |