專利名稱：一種觸摸屏屏體和使用該屏體的電阻式觸摸屏的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種觸摸屏屏體以及使用該屏體的觸摸屏。
背景技術：
現有的觸摸屏通常分為4個基本類型電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、 紅外線技術觸摸屏以及表面聲波技術觸摸屏。其中，電阻式觸摸屏是成本最 低且應用最廣泛的觸摸屏。
電阻式觸摸屏通常根據其引出線數的多少而將其分為四線電阻式觸摸 屏和五線電阻式觸摸屏等多種觸摸屏，電阻式觸摸屏通常包括屏體和觸摸屏
控制器。圖l、 2A和2B顯示了五線電阻式觸摸屏的屏體的大致結構。如圖 1所示，所述五線電阻式觸摸屏的屏體通常包括絕緣基層2、形成在所述絕 緣基層2上的矩形傳導層3以及位于所述傳導層3上并且通過透明隔離點4 與該傳導層3相隔離的導電涂層5。如圖2A所示，五線電阻式觸摸屏的屏 體還包括分別位于所述傳導層3的四個角落的四個傳導層電極6。此外，如 圖2B所示，導電涂層5也引出有一個導電涂層電極6'以作為測量電壓的探 針，因為該五線電阻式觸摸屏具有5個電極且需要引出5條引線，所以稱為 "五線電阻式觸摸屏"。其中所述傳導層3為精密的電阻網絡，四個傳導層 電極6分別由傳導層3的四個角落引出，當通過傳導層電極6在傳導層3的 X軸方向和Y軸方向分時加上電壓時，傳導層3的不同位置具有與位置相對 應的電勢。如圖3所示，當有觸摸產生時，所述導電涂層5被按壓導致與傳 導層3電接觸，此時所述觸摸屏控制器通過傳導層電極6在傳導層3的X軸 方向和Y軸方向分時加上電壓，并通過導電涂層5的導電涂層電極6'來獲取 觸摸點的關于X軸和Y軸方向的兩個電勢，并通過導電涂層5上的導電涂層電極6'將所所獲取的電勢導出以計算觸摸點的坐標。
然而，傳統(tǒng)的五線電阻式觸摸屏具有一個典型的技術瓶頸，即由邊緣效 應引起的枕形失真。由于傳統(tǒng)的五線電阻式觸摸屏僅通過位于傳導層2四個 角落的四個傳導層電極6來加載電壓，電極之間分布較遠，使得電場線分布 不均勻，從而直接造成了等勢線的彎曲，最終形成了枕形失真。枕形失真時 的等勢線分布如圖4中實線所示。枕形失真會導致在觸摸屏屏體的邊緣無法 根據電勢來準確判斷觸摸點的位置，從而不利于五線電阻式觸摸屏的小型 化。雖然現有技術中可以通過精密的電阻網絡布線、以可編程方式調整電阻 網絡布線或者6階補償算法來在一定程度校正等勢線的線性度，但上述校正 線性度的方式較為復雜、消耗運算能力而且成本較高。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有的五線電阻式觸摸屏因為枕形失真而導致線 性度較差的缺陷，提供一種既能消除枕形失真又保持布線簡潔的觸摸屏屏體 以及使用該屏體的電阻式觸摸屏。
本發(fā)明提供的觸摸屏屏體包括絕緣基層、形成在所述絕緣基層上的矩 形的傳導層、形成在所述傳導層四條邊上的傳導層電極陣列、位于所述傳導 層上并且通過透明隔離點與該傳導層相隔離的導電涂層、以及位于該導電涂 層上的導電涂層電極，其中，所述傳導層電極陣列中具有至少三對傳導層電 極，每對傳導層電極對稱地位于傳導層相互平行的兩條邊上，而且傳導層的 每條邊都分布有傳導層電極。
本發(fā)明提供的電阻式觸摸屏包括屏體和觸摸屏控制器，其中，所述屏體 為本發(fā)明所提供的屏體；所述觸摸屏控制器的引腳與屏體中的傳導層電極電 連接，當導電涂層與傳導層由于觸摸行為而彼此相接觸時，所述觸摸屏控制 器通過分別在位于傳導層的兩對相互平行的邊上的每對傳導層電極上施加的邊上分時加載電壓，并在分時加載電壓時 獲取導電涂層電極處的電壓，并將該電壓輸出。
相比于傳統(tǒng)的五線電阻式觸摸屏中的4個傳導層電極，本發(fā)明的觸摸屏 屏體在傳導層的邊緣對稱地增加了至少兩個傳導層電極，從而可以使得傳導 層的邊緣在加載電壓時的電場線分布相對于五線電阻式觸摸屏更為均勻，消 除了傳統(tǒng)5線電阻式觸摸屏中的枕形失真效應，提高了等勢線的線性度，從 而觸摸點的電勢可以更為準確地反映出觸摸點的位置。
當觸摸屏的屏體上出現觸摸時，導電涂層會與傳導層相接觸，此時本發(fā) 明的電阻式觸摸屏中的觸摸屏控制器分別給位于傳導層的平行于X軸的兩 邊上的傳導層電極以及位于傳導層的平行于Y軸的兩邊上的電極加載電壓， 并且分別測量在兩次加載電壓時導電涂層上的導電涂層電極處的電勢，由于 屏體上等勢線線性度的提高，此時所測量的電勢能夠很準確地反映出傳導層 的位置，從而可以通過分析所獲得的電勢，最終得出觸摸點在X軸方向和Y 軸方向上的確切坐標。
圖1為電阻式觸摸屏的屏體的大致結構示意圖； 圖2A為五線電阻式觸摸屏的傳導層的示意圖； 圖2B為五線電阻式觸摸屏的導電涂層的示意圖； 圖3為觸摸屏的屏體在發(fā)生觸摸時的結構變化示意圖； 圖4為五線電阻式觸摸屏在發(fā)生枕形失真時等勢線的分布示意圖； 圖5為本發(fā)明的電阻式觸摸屏的屏體的大致結構圖； 圖6為本發(fā)明的電阻式觸摸屏中傳導層電極在傳導層上的分布示意圖； 圖7為在傳導層平行于Y軸的兩邊施加電壓時傳導層上等勢線的分布示 意圖；圖8為本發(fā)明的電阻式觸摸屏的結構圖9為本發(fā)明的電阻式觸摸屏的觸摸屏控制器的結構圖10為本發(fā)明的電阻式觸摸屏的觸摸屏控制器與屏體之間的連接示意
圖11為本發(fā)明的電阻式觸摸屏的在工作時的連接示意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述本發(fā)明。
如圖2B、 5禾B6所示，本發(fā)明提供了一種觸摸屏屏體1，該屏體l包括 絕緣基層2、形成在所述絕緣基層2上的矩形的傳導層3、形成在所述傳導 層3四條邊上的傳導層電極陣列、位于所述傳導層3上并且通過透明隔離點 4與該傳導層3相隔離的導電涂層5、以及位于該導電涂層5上的導電涂層 電極6'，其中，所述傳導層電極陣列中具有至少三對傳導層電極6，每對傳 導層電極6對稱地位于傳導層3相互平行的兩個邊上，而且傳導層3的每條 邊都分布有傳導層電極6。
當傳導層電極陣列中具有三對傳導層電極6時，該三對傳導層電極可以 為這樣的布局2對傳導層電極6分別位于傳導層3的四個角落，而另一對 傳導層電極6對稱地位于任意一對相互平行的邊上；或者可以是，2對傳導 層電極6對稱地位于任意一對相互平行的邊上，而另一對傳導層電極6對稱 地位于另一對相互平行的邊上。
一般情況下，所述絕緣基層2為厚度為1.0-3.0mm的玻璃；所述傳導層 3可以是均勻涂覆在所述玻璃上的氧化銦或者氧化錫；所述導電涂層5通常 為具有良好延展性的鎳金涂層材料；所述導電涂層電極6'可以從該導電涂層 5的任意位置引出，只要能夠傳導導電涂層5的電勢即可。
優(yōu)選情況下，所述傳導層3四條邊中的至少兩條平行的邊上具有至少3對傳導層電極6，該至少3對傳導層電極6在所述兩條平行的邊上呈均勻分 布。當傳導層電極6呈非均勻分布時，由于傳導層電極6為等勢體，因此會 影響到未加載電壓的兩邊靠近傳導層電極6區(qū)域的等勢線的均勻分布。因此, 傳導層電極6的均勻分布有利于提高等勢線的均勻度，從而使得傳導層上每 一點的位置都可以很好地通過該點的電勢而被準確表示。
在傳導層電極6均勻分布的情況下，如圖6所示，所述傳導層2的邊緣 被單個傳導層電極6覆蓋的長度a與相鄰兩個傳導層電極6之間的未被傳導 層電極6覆蓋的空隙長度b之間的比值(以下稱為"占空比")的范圍可以
為4: l至l: 4，優(yōu)選為l: 1。其中b值不變，當所述占空比過大時，也就
是說當傳導層電極6的尺寸相對較大時，此時雖然傳導層3在靠近加載電壓 的兩個邊的區(qū)域的等勢線線性度得到了提高，但在未加載電壓的兩邊靠近傳 導層電極6的區(qū)域卻存在相反的效果，由于傳導層電極6為等勢體，從而當 傳導層電極6過大時，會對未加載電壓的兩邊靠近傳導層電極6區(qū)域的等勢 線線性度造成不好的影響。而與此相對地，當占空比過小時，也就是說當傳 導層電極6的尺寸相對于較小時，此時雖然傳導層3在未加載電壓的兩邊靠 近傳導層電極6的區(qū)域的等勢線線性度較好，但卻不利于提高傳導層3在靠 近加載電壓的兩個邊的區(qū)域的等勢線線性度。所以所述占空比以3: l至l:
3為宜，優(yōu)選為1: 1。
理論上，分布在傳導層3邊緣的傳導層電極6的數量越多，則傳導層3 在加載電壓時，等勢線的線性度就越好。然而傳導層電極6數量的增多會導 致整個觸摸屏控制電路成本增大，而且還會使控制過程變得較為復雜。為了 節(jié)約觸摸屏控制電路的成本，同時又保持控制復雜度在允許的范圍內，優(yōu)選 情況下，位于所述傳導層3四條邊中的兩條平行的邊上的傳導層電極6不超 過30對。如圖7所示，傳導層3的與Y軸平行的兩邊的傳導層電極6為16 對且占空比為1: 1，當向傳導層的與Y軸平行的兩條邊施加電壓時，傳導層2上等勢線的分布如圖7中的虛線所示，圖7中的實線為理想線性等勢線， 從圖中可以看出此時的等勢線分布基本滿足了線性度的要求。當然，傳導層 3的兩條平行的邊上的傳導層電極6的對數也可以根據觸摸屏的具體尺寸而 定，并不限于1至30對的范圍。本發(fā)明的觸摸屏屏體1在傳導層3的邊緣均勻對稱地增加了至少兩個傳 導層電極6，從而可以使得傳導層3的邊緣在加載電壓時的電場線均勻分布， 提高了等勢線的線性度，從而觸摸點的電勢可以更為準確地反映出觸摸點的 位置。此外，如圖2B、 5、 6和8所示，本發(fā)明還提供了一種電阻式觸摸屏， 該觸摸屏包括屏體和觸摸屏控制器7，其中，所述屏體為本發(fā)明所提供的屏 體l;所述觸摸屏控制器7的引腳與屏體1中的傳導層電極6電連接，當導 電涂層5與傳導層3由于觸摸行為而彼此相接觸時，所述觸摸屏控制器7通 過分別在位于傳導層3的兩對相互平行的邊上的每對傳導層電極6施加電 壓，而在傳導層3兩對相互平行的邊上分時加載電壓，并在分時加載電壓時 獲取導電涂層電極6'處的電壓，并將該電壓輸出。如圖9和圖10所示，所述觸摸屏控制器7包括主控模塊13以及分別與 該主控模塊13電連接的控制模塊8、中斷模塊ll、模數轉換模塊12，所述 開關模塊9與控制模塊8電連接，所述中斷模塊11用于當導電涂層5與傳 導層3相接觸時，產生中斷信號，并將該中斷信號輸出到主控模塊13，該主 控模塊13在接收到所述中斷信號之后會向控制模塊8發(fā)送使觸摸屏控制器7 工作的控制指令；所述開關模塊9包括多個可控開關10，每個可控開關10 的接線端分別與每個所述傳導層電極6電連接，且每個可控開關10的控制 端與控制模塊8相連；所述控制模塊8用于當接收到來自所述主控模塊13 的控制指令時，控制所述開關模塊9中的多個可控開關10的斷開和閉合， 以在傳導層3兩對相互平行的邊上分時加載電壓；所述模數轉換模塊12用于當兩對相互平行的邊上被分時加載電壓時，將導電涂層電極6'處的電壓由 模擬量轉換為數字量，并將該數字量輸出到主控模塊13。 一般情況下，所述 觸摸屏控制器7還包括電源15，該電源15連接在所述可控開關10的另一接 線端，用于為傳導層電極6提供電壓。其中，所述控制模塊8、開關模塊9、模數轉換模塊12、主控模塊13 的具體實現均為本領域技術人員所公知，例如，所述開關模塊9中的可控開 關可以為金屬氧化物半導體(MOS)開關，所述模數轉換模塊12可以為模 數轉換器。其中，所述觸摸屏控制器7的引腳與屏體1中的傳導層電極6和 導電涂層電極6'相對應。如圖9和圖10所示，所述屏體1與觸摸屏控制器7之間的連接情況可 以為屏體1的每個傳導層電極6分別與開關模塊9中的每個可控開關10 的接線端相連，且每個可控開關10的控制端與控制模塊8相連，而且屏體1 的導電涂層5所引出的一個導電涂層電極6'分別與中斷模塊11和模數轉換 模塊12相連。從而，控制模塊8可以通過控制所述開關模塊9中的可控開 關10的斷開和閉合，以進一步控制傳導層3上XY軸方向上的電壓的分時 加載。例如，當需要測量觸摸點在X軸方向的坐標時，控制模塊8控制與傳 導層3平行于Y軸的兩條邊上的傳導層電極6相連的可控開關10閉合以及 與傳導層3平行于X軸的兩條邊上的傳導層電極6相連的可控開關10斷開， 這樣便對傳導層3的平行于Y軸的兩條邊施加了激勵電壓。通過上述方式可 以進一步對傳導層3的平行于X軸的兩條邊施加激勵電壓。所述開關模塊9 中的可控開關10與傳導層電極6 —一對應。下面參考圖11詳細描述本發(fā)明的電阻式觸摸屏的工作流程。如圖11所示，屏體1、觸摸屏控制器7、主控模塊13以及顯示屏14依 次相連。當屏體1上有觸摸行為發(fā)生時，屏體1中的導電涂層5會與傳導層 3接觸，從而將觸摸屏控制器7的某一引腳的電平拉低，此時觸摸屏控制器7會通過中斷模塊11產生中斷信號(penirq)，并將該中斷信號發(fā)送到主控模 塊13，請求處理相應的操作。主控模塊13在檢測到所述中斷信號之后會向 觸摸屏控制器7發(fā)送使之工作的控制指令(CS， CLK， DIN)。觸摸屏控制 器7在接收到所述控制指令之后，通過控制開關模塊9中可控開關10的通 斷來向屏體1的傳導層3的平行于X軸的兩邊和與平行于Y軸的兩邊分時 加載電壓，并通過模數轉換模塊12將兩次加載電壓時導電涂層電極6'的電 勢(Top_Vin)轉換成二進制數字代碼(Dout)，并將該二進制數字代碼送至 主控模塊13，從而主控模塊13根據所述二進制數字代碼計算觸摸點的關于 X軸和Y軸方向的坐標并將該觸摸點顯示在顯示器14上。本發(fā)明的電阻式觸摸屏通過在傳導層3的各條邊上均勻且對稱地增加傳 導層電極6，消除了現有的枕形失真，顯著地提高了在傳導層3加載電壓時 等勢線的線性度，使得傳導層3上不同位置的電勢能夠更加準確地反映出當 前位置的坐標，從而可以根據觸摸點的電勢更加準確的確定出觸摸點的位置 坐標。此外，本發(fā)明的觸摸屏不用對等勢線的線性進行校正，而只是增加了 傳導層電極6，并在觸摸屏控制器7中相應的改變了開關模塊9以配合其工 作。這樣不僅能夠簡化制造工藝，在很大程度上節(jié)省了成本，而且使得五線 電阻式觸摸屏可以在它原來優(yōu)點的基礎上實現小型化。
權利要求
1、一種用于觸摸屏的屏體，該屏體(1)包括絕緣基層(2)、形成在所述絕緣基層(2)上的矩形的傳導層(3)、形成在所述傳導層(3)四條邊上的傳導層電極陣列、位于所述傳導層(3)上并且通過透明隔離點(4)與該傳導層(3)相隔離的導電涂層(5)、以及位于該導電涂層(5)上的導電涂層電極(6′)，其特征在于，所述傳導層電極陣列中具有至少三對傳導層電極(6)，每對傳導層電極(6)對稱地位于傳導層(3)相互平行的兩條邊上，而且傳導層(3)上的每條邊上都分布有傳導層電極(6)。
2、 根據權利要求1所述的屏體，其中，所述傳導層(3)四條邊中的至 少兩條平行的邊上具有至少3對傳導層電極(6)，該至少3對傳導層電極(6) 在所述兩條平行的邊上呈均勻分布。
3、 根據權利要求2所述的屏體，其中，所述傳導層(3)的邊緣被單個 傳導層電極(6)覆蓋的長度與相鄰兩個傳導層電極(6)之間的未被傳導層 電極(6)覆蓋的空隙長度之間的比值的范圍為4: l至l: 4。
4、 根據權利要求2所述的屏體，其中，所述傳導層(3)的邊緣被單個 傳導層電極(6)覆蓋的長度與相鄰兩個傳導層電極(6)之間的未被傳導層 電極(6)覆蓋的空隙長度之間的比值為3: l至l: 3。
5、 根據權利要求1-4中任意一項所述的屏體，其中，位于所述傳導層 (3)四條邊中的兩條平行的邊上的傳導層電極(6)不超過30對。
6、 一種電阻式觸摸屏，該觸摸屏包括屏體和觸摸屏控制器(7)，其特 征在于，所述屏體為權利要求1-5中任意一項所述的屏體(1);所述觸摸屏控制器(7)的引腳與屏體(1)中的傳導層電極(6)電連 接，當導電涂層(5)與傳導層(3)由于觸摸行為而彼此相接觸時，所述觸 摸屏控制器(7)通過分別在位于傳導層(3)的兩對相互平行的邊上的每對 傳導層電極(6)上施加電壓，而在傳導層(3)兩對相互平行的邊上分時加 載電壓，并在分時加載電壓時獲取導電涂層電極(6')處的電壓，并將該電 壓輸出。
7、根據權利要求6所述的觸摸屏，其中，所述觸摸屏控制器(7)包括 主控模塊(13)以及分別與該主控模塊(13)電連接的控制模塊(8)、中斷 模塊(11)、模數轉換模塊(12)，所述開關模塊(9)與控制模塊(8)電連 接，所述中斷模塊(11)用于當導電涂層(5)與傳導層(3)相接觸時，產 生中斷信號，并將該中斷信號輸出到主控模塊(13)，該主控模塊(13)在 接收到所述中斷信號之后會向控制模塊(8)發(fā)送使觸摸屏控制器(7)工作 的控制指令；所述開關模塊(9)包括多個可控開關(10)，每個可控開關(10)的接 線端分別與每個所述傳導層電極(6)電連接，且每個可控開關(10)的控 制端與控制模塊(8)相連；所述控制模塊(8)用于當接收到來自所述主控模塊(13)的控制指令 時，控制所述開關模塊(9)中的多個可控開關(10)的斷開和閉合，以在 傳導層(3)兩對相互平行的邊上分時加載電壓；所述模數轉換模塊(12)用于當兩對相互平行的邊上被分時加載電壓時， 將導電涂層電極(6')處的電壓由模擬量轉換為數字量，并將該數字量輸出 到主控模塊(13)。
8、 根據權利要求7所述的觸摸屏，其中，所述開關模塊(9)中的可控 開關(10)為金屬氧化物半導體開關。
9、 根據權利要求7所述的觸摸屏，其中，觸摸屏控制器(7)還包括電 源(15)，該電源(15)連接在所述可控開關(10)的另一接線端，用于為 傳導層電極(6)提供電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種觸摸屏屏體和使用該屏體的電阻式觸摸屏，所述屏體包括絕緣基層、形成在所述絕緣基層上的矩形的傳導層、形成在所述傳導層四條邊上的傳導層電極陣列、位于所述傳導層上并且通過透明隔離點與該傳導層相隔離的導電涂層、以及位于該導電涂層上的導電涂層電極，其特征在于，所述傳導層電極陣列中具有至少三對傳導層電極，每對傳導層電極對稱地位于傳導層相互平行的兩條邊上，而且傳導層上的每條邊上都分布有傳導層電極。本發(fā)明的電阻式觸摸屏在傳導層的邊緣對稱地增加了傳導層電極，從而可以使傳導層的邊緣在加載電壓時的電場線分布比較均勻，提高了等勢線的線性度。
文檔編號G06F3/045GK101576795SQ20081009614
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權日2008年5月6日
發(fā)明者衛(wèi) 馮, 劉桂云, 靜 孔, 云 楊 申請人:比亞迪股份有限公司