專利名稱：電容式觸摸屏的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及觸摸屏，更詳細地涉及，能夠檢測觸摸位置和觸摸壓力大小，位于下方 的顯示裝置的顯示內(nèi)容具有很高清晰度，且結構簡單的電容式觸摸屏。
背景技術：
從導航儀、工業(yè)終端、筆記本電腦、金融自動化設備以及游戲機等輸入裝置到便攜 式電話、MP3、PDA(個人數(shù)字助理)、PMP(便攜式多媒體播放器)、PSP(便攜式游戲機)、便 攜式游戲機、DMB(數(shù)字多媒體廣播)接收機等各種便攜式終端，以及電冰箱、微波爐、洗衣 機等各種家電產(chǎn)品，觸摸屏廣泛用于各種電子設備和電器的輸入裝置。眾所周知，觸摸屏與顯示特定內(nèi)容的顯示器配套使用，只要用手指觸摸層疊在顯 示器上的觸摸屏，就能對下方的顯示器顯示內(nèi)容進行輸入，根據(jù)其工作原理，可以分為電阻 膜式、紅外線式、超聲波式、電容式等。典型的電容式觸摸屏被構建為在基板上設置極板，并向極板引入電壓的結構，在 導體與極板接觸時，檢測導體和極板之間產(chǎn)生的寄生電容(ParasiticCapacitance)，從而 確定接觸位置的坐標。這種電容式觸摸屏只對能夠產(chǎn)生寄生電容的人手等導體有反應，因 此其精確度不是很高。另一方面，作為便攜式電話中最具代表性的手機的輸入裝置，以往廣泛采用排列 有多個圓頂開關(dome switch)的鍵盤，但最近上市的輸入裝置大多以觸摸屏替代圓頂開關。為適應手機小型化趨勢，鍵盤的按鍵間隔只能逐漸減小，因此，在操作按鍵時，經(jīng) 常發(fā)生因觸碰鄰近按鈕而出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象，將觸摸屏作為輸入裝置導入后，很大程度上 緩解了手機小型化造成的誤操作問題。但是，手機等使用的以往的電容式觸摸屏，只能判斷手指(導體)與哪個極板(電 極)接觸，并產(chǎn)生對應的輸入信號，因此，在輸入內(nèi)容方面有很大局限性。為解決上述以往電容式輸入裝置的弊端，本申請人申請了韓國授權專利第 661，000號(于2006年12月22日授權公告)的“便攜式電子設備的輸入裝置”。所述第661，000號的輸入裝置，不同于以往的通過檢測手指等導體與極板接觸時 產(chǎn)生的寄生電容而生成輸入信號的方式，根據(jù)觸摸位置和壓力大小不同而產(chǎn)生的電容變化 量，產(chǎn)生輸入信號，因此，可以準確無誤地輸入多種精巧形態(tài)的輸入內(nèi)容。如上所述，觸摸屏一般與顯示器配套使用，觸摸屏和顯示器整合在一起的設備有 很多，例如，韓國授權專利第10-0493921號的“與平板顯示器一體化的觸摸面板”(于2005 年06月10日授權公告)、韓國授權專利第10-0487355號的“與觸摸面板一體化的電光顯 示設備”(于2005年05月03日授權公告)以及韓國授權專利第2001-0091312號的“與觸 摸面板一體化的組合顯示器”(于2001年10月23日公開)等。所述以往的組合設備均采用觸摸屏覆蓋在顯示器上的結構，層疊在上方的觸摸屏 會降低顯示器的亮度，因此，由于顯示器的光透射率降低，顯示器顯示內(nèi)容的清晰度也會隨之降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決所述以往電容式觸摸屏的問題而提出，其目的是，提供一種不同于 以往單純通過檢測由導體的接觸而產(chǎn)生的寄生電容變化來判斷是否進行點擊的方式，通過 檢測導體或非導體的觸摸位置及觸摸壓力大小，利用檢測到的觸摸位置和觸摸壓力大小， 實現(xiàn)多種形態(tài)輸入的觸摸屏。本發(fā)明目的還在于，提供一種不影響層疊在下方的顯示器的顯示內(nèi)容，保證顯示 器顯示內(nèi)容具有很高清晰度，且結構簡單，能夠降低制造成本的觸摸屏。本發(fā)明提供一種電容式觸摸屏。根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的電容式觸摸屏包括基板、第一極板、彈性墊片、第 二極板以及透明面板。所述基板由除邊框外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成。所述第一極板層疊在所述基板的邊框上表面。所述彈性墊片層疊在所述第一極板的上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復 原的變化。所述第二極板層疊在所述彈性墊片上表面。所述透明面板層疊在所述第二極板的上表面，以覆蓋所述基板整體表面。根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的電容式觸摸屏包括基板、第一極板、彈性墊片、第 二極板以及透明面板。所述基板由除邊框外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成。所述第一極板層疊在所述基板的邊框上表面。所述彈性墊片層疊在所述基板的邊框上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復 原的變化。所述透明面板層疊在所述彈性墊片上表面，以覆蓋所述基板整體表面。所述第二極板層疊在所述透明面板的底面，且與所述第一極板相隔一定距離。根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的電容式觸摸屏包括基板、第一極板、第一及第二彈 性墊片、一對第二極板以及透明面板。所述基板由除邊框外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成。所述第一彈性墊片層疊在所述基板的邊框上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生 可復原的變化。所述第一極板層疊在所述第一彈性墊片上表面。所述第二彈性墊片層疊在所述第一極板的上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生 可復原的變化。所述透明面板層疊在所述第二彈性墊片上表面，以覆蓋所述基板整體表面。在一對第二極板中，一個層疊在所述基板的邊框上表面，另一個層疊在所述透明 面板的底面，每個第二極板均與第一極板相隔一定距離。在第一實施方式至第三實施方式中，所述第一極板和第二極板之中至少有一個極 板由以一定間隔沿所述基板邊框排列的4個以上的多個極板構成。
第一實施方式至第三實施方式涉及的電容式觸摸屏，只要觸摸所述透明面板的特 定位置并施加壓力，所述彈性墊片或所述第一彈性墊片及第二彈性墊片就發(fā)生可復原的彈 性的高度變化，使第一極板和第二極板之間的距離發(fā)生可復原的變化，從而改變所述4個 以上的多個極板位置對應的感應點的電容，繼而根據(jù)對所述感應點進行測定而得到的電容 變化量檢測出觸摸位置和觸摸壓力。優(yōu)選情況下，所述彈性墊片或所述第一彈性墊片及第二彈性墊片采用在外部壓力 作用下高度發(fā)生可復原變化的一定形狀的彈性合成樹脂、彈簧或具有回歸原位特性的鉸鏈 結構。根據(jù)本發(fā)明的電容式觸摸屏，不同于以往單純通過檢測由導體的接觸而產(chǎn)生的寄 生電容變化來判斷是否進行點擊的方式，通過檢測導體或非導體的觸摸位置及觸摸壓力大 小，利用檢測到的觸摸位置和觸摸壓力大小，實現(xiàn)多種形態(tài)輸入。另外，根據(jù)本發(fā)明的電容式觸摸屏中，所述基板由除邊框外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或 透明整板構成，所述第一極板、第二極板和所述彈性墊片只配置在所述基板的邊框區(qū)域， 并在其上方層疊透明面板，因此，層疊在下方的顯示器的顯示內(nèi)容清晰度很高，而且結構簡 單，能夠降低制造成本。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的觸摸屏的分解立體圖。圖2是圖1的平面示意圖。圖3是圖1的主視圖。圖4是圖1的部分剖視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的觸摸屏的部分剖視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的觸摸屏的部分剖視圖。圖7是使用了其它實施方式的彈性墊片的觸摸屏的部分剖視圖。圖8和圖9是檢測根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏的觸摸位置和壓力的原理示意圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明涉及的電容式觸摸屏進行詳細說明。以下具體實施方式
僅 用于說明根據(jù)本發(fā)明的電容式觸摸屏，并不對本發(fā)明的范圍進行限制。本發(fā)明涉及的電容式觸摸屏1是廣泛用于導航儀、工業(yè)終端、筆記本電腦、金融自 動化設備、游戲機、便攜式電話、MP3、PDA、PMP、PSP、便攜式游戲機、DMB接收機、電冰箱、微 波爐、洗衣機等各種電子設備和電器的輸入裝置。眾所周知，觸摸屏一般層疊在顯示一定內(nèi)容的顯示器上方使用，觸摸屏和顯示器 與母體的電子設備通過電路來連接并被其控制，有機地工作。另外，觸摸屏由檢測外部觸摸的“感應部”以及將所述感應部發(fā)送的電容變化量轉 變?yōu)樘囟ㄝ斎胄盘柕摹半娐凡俊睒嫵桑景l(fā)明的觸摸屏相當于所述感應部。根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏與所述電子設備的電路連接或在本發(fā)明的觸摸屏中將電容 變化量轉變?yōu)檩斎胄盘柕奶幚磉^程本身與本發(fā)明特點無直接關聯(lián)，這些技術可以參照以往 技術直接用于本發(fā)明，因此，將省略相關說明。
1.第一實施方式下面，參照圖1至圖4對根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的觸摸屏IA進行詳細說明。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的觸摸屏IA包括基板10、第一極板20、彈 性墊片30、第二極板40以及透明面板50。所述基板10是構成觸摸屏基本骨架的框架部件，如圖1所示，可以使用除周圍邊 框11外內(nèi)部貫通的環(huán)形基板，或使用未圖示的沒有貫通部的透明整板構成的基板。將環(huán)形板或透明整板作為基板10使用，可以避免基板造成的下方顯示器光透射 率下降，通過這種特定結構的基板10，本實施方式的觸摸屏IA能夠避免由于基板10的存在 而造成的下方顯示器清晰度(透明度)下降的問題。基板10的材料可以使用相關領域普遍使用的電路板(PCB及FPCB)等，可以根據(jù) 本發(fā)明的觸摸屏使用的電子設備的特性，適當選取，采用環(huán)形板時，材料可以不透明，但采 用整板時，必須采用透明材料。所述第一極板20對應電容式觸摸屏使用的相對的2個電極中的一側電極，是一種 板狀電極，可以由導電性材料構成，例如可為銅板等。第一極板20層疊在基板10上表面，必須沿基板10的邊框11進行層疊。S卩，如果 基板10為環(huán)形，第一極板20就接合在其邊框11上，如果基板10為透明整板，就與其“外沿 邊框”接合。所述彈性墊片30在第一極板20上表面沿邊框11進行層疊。彈性墊片30置于第一極板20和第二極板40之間，作為一種介質使用，根據(jù)施加 的觸摸壓力其高度會發(fā)生可復原的彈性的變化，使第一極板20和第二極板40之間的距離d 彈性可變，從而使第一極板20和第二極板40的上下重疊位置對應的感應點S上的電容變 化量隨觸摸位置和壓力大小發(fā)生變化。至于彈性墊片30的材料和形狀，只要采用能夠使第一極板20和第二極板40之間 的距離d發(fā)生可復原的彈性變化的材料和形狀即可，沒有特別的限制，例如，可以采用聚烯 烴系、PVC系、聚苯乙烯系、聚酯系、聚氨酯系、聚酰胺系等眾所周知的彈性材料，特別是如圖 1所示，可以將彈性硅膠成型為正六面體等多種形狀進行使用。彈性墊片30是一種在觸摸壓力作用下其厚度可變，使第一極板和第二極板之間 的距離d可變，當施加的壓力消失時，又回歸原位的部件，因此，除所述彈性硅膠等彈性合 成樹脂以外，還可以如圖7所示，使用彈簧30c(圖中所示為卷簧，但也可以使用板簧等其它 彈簧)，或使用具有回歸原位特性的鉸鏈結構30d等機械構造。上述機械結構的彈性墊片30c、30d，如圖1至圖4所示，相比彈性墊片30位于極 板20、40之間的上下層疊結構(第一實施方式)，更適合用于彈性墊片30不位于極板20、 40之間的結構(下面參照圖5說明的第二實施方式)的觸摸屏1B。所述第二極板40對應電容式觸摸屏使用的2個電極中的與所述第一極板20相對 的另一側電極，是一種板狀電極，與第一極板20相同，可以由導電性材料構成，例如可為銅 板等。第二極板40在彈性墊片30上表面沿基板10的邊框11層疊，隔著彈性墊片30，與 第一極板20的上部相隔一定距離d。所述透明面板50是覆蓋本發(fā)明的觸摸屏1上側整體表面的透明的板狀部件。透明面板50由透明材料構成，能夠保護下方的極板，并將觸摸壓力傳遞給彈性墊片30，還能 確保下方的顯示器顯示內(nèi)容具有很高清晰度，例如，可以使用鋼化玻璃等耐久性和透明度 優(yōu)良的材料。如上所述，第一極板20和第二極板40隔著彈性墊片30上下層疊，因此，第二極板 40與第一極板20以相隔與彈性墊片30的高度相對應的距離d隔離配置，第一極板20和第 二極板40的上下重疊位置將成為電容隨施加壓力發(fā)生變化的感應點S，各感應點S的電容 變化量可以通過適當電路進行檢測。即，對透明面板50施加壓力，第二極板40和彈性墊片30就會受到壓力作用，使彈 性墊片30彈性收縮，從而使第一極板20和第二極板40之間的距離d發(fā)生變化(減小)，根 據(jù)所述距離d的變化，各感應點將發(fā)生與公式C= μΑ/cK這里，C是電容量，μ是介電常 數(shù)、A是面積，d是極板之間的距離)對應的電容變化，此時，各感應點S的電容變化量將根 據(jù)不同的觸摸位置和觸摸壓力大小而顯示不同數(shù)值。接著，解除觸摸壓力，彈性墊片30、第 二極板40以及透明面板50將在彈性墊片30的復原力及自身彈性作用下復歸原位。下面，對根據(jù)第一實施方式的觸摸屏IA的第一極板20、第二極板40以及彈性墊片 30的個數(shù)及配置情況進行說明。第一極板20和第二極板40中至少有一個極板(20或40)沿基板10的邊框11以 一定間隔排列4個以上。例如，第一極板20和第二極板40都可以由4個以上形成，使所述第一極板20和 第二極板40上下成對地沿邊框11配置?；蛘?，在第一極板20和第二極板40中，一個極板由4個以上構成，另一個極板由 沿整個邊框11層疊的單一的極板構成。此時，所述單一的極板不必局限為1個，也可以將 其分割成2-3個。圖3的A是第一極板20和第二極板40均由4個以上構成的實施方式，圖3的B 和C是第一極板20由單一極板構成，第二極板40由4個以上極板構成的實施方式。如果兩個極板20、40均由一對一成對設置的多個極板構成(圖1及圖3的A)，上 下重疊的一對極板構成一個感應點S，如果一側極板由多個構成，另一側極板由單一極板構 成(圖3的B)，多個極板位置分別形成感應點S。圖1為配置有共8對極板的實施方式，在邊框11的4個角落和4個邊上共排列有 8個第一極板20和8個第二極板40。所述上下極板通過矩陣電路等與電路連接。將極板個數(shù)設置為4個以上是為了從所述極板所處的感應點S測量的4個以上的 電容變化量模式(pattern)檢測出觸摸位置和觸摸壓力大小。如果極板個數(shù)小于3個，會由于感應點S的數(shù)量太少，使電容變化量模式比較單 一，很難檢測出觸摸位置和觸摸壓力大小，相反，如果過多，又會因為感應點S個數(shù)過多，使 電容變化量模式過于復雜，難于計算。彈性墊片30只要能夠起到使第一極板20和第二極板40之間發(fā)生彈性的距離變 化的作用即可，可以在4個以上的極板20、40上獨立層疊，也可以只層疊一個，使其覆蓋整 個邊框11。如果只設置1個彈性墊片30，不必局限于1個，可以將其分割為2-3個。圖3的A和B是在極板20和極板40之間獨立層疊彈性墊片30的實施方式，圖3的C是只設置一個彈性墊片30，使其覆蓋基板10整個邊框11的實施方式。如上所述，本實施方式的觸摸屏IA的基板10由環(huán)形板或透明整板構成，其上方層 疊的第一極板20、第二極板40以及彈性墊片30只配置在基板10的邊框11上，上方層疊有 透明面板50，使基板10邊框11的內(nèi)部區(qū)域(圖2中所示虛線內(nèi)部區(qū)域)成為觸摸區(qū)域，因 此，觸摸區(qū)域的透明度很好，使層疊在下方的顯示器的顯示內(nèi)容具有很高的清晰度。2.第二實施方式下面參照附圖5對本發(fā)明涉及的第二實施方式的觸摸屏IB進行說明。第二實施 方式的觸摸屏IB也包括基板10、第一極板20、彈性墊片30、第二極板40以及透明面板50， 下面，只對與第一實施方式的不同點進行說明。在第一實施方式的觸摸屏IA中，第一極板20和第二極板40以與彈性墊片30相 接的上下層疊的狀態(tài)排列在基板10的邊框11，相反，在第二實施方式的觸摸屏IB中，彈性 墊片30以一定高度層疊在基板10的邊框11和透明面板50之間，第一極板20和第二極板 40則以相隔一定距離d的狀態(tài)脫離彈性墊片30，分別以與基板10的邊框11上表面和透明 面板50底面接合的狀態(tài)沿基板10的邊框11排列。在第二實施方式中，彈性墊片30只起 到產(chǎn)生彈性距離變化的作用，介質作用則由上下極板之間的空氣充當。在第二實施方式中，只要對透明面板50加壓，彈性墊片30就會在壓力作用下收 縮，使與彈性墊片30鄰接的第一極板20和第二極板40之間的距離d發(fā)生變化，根據(jù)所述 距離d變化，各感應點S的電容量也會發(fā)生變化。在第二實施方式中，第一極板20和第二極板40中至少有一個極板(20或40)是 由沿基板10邊框11以一定間隔排列4個以上的極板構成。彈性墊片30可以在4個以上 的極板20、40上獨立層疊，也可以只設置一個，使其覆蓋整個邊框11。3.第三實施方式下面，參照圖6對根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的觸摸屏IC進行詳細說明。本實施 方式的觸摸屏IC包括基板10、第一極板20、彈性墊片30、第二極板40以及透明面板50， 下面，只對與第一及第二實施方式的不同點進行說明。第三實施方式的觸摸屏1C，其基本結構和功能與第一及第二實施方式相同，不同 點在于，彈性墊片30由第一彈性墊片30a和第二彈性墊片30b構成，成雙層結構，與此對 應，第二極板40也設置為上下2個的雙層結構。S卩，第三實施方式的觸摸屏IC在基板10邊框11的上表面層疊有第一彈性墊片 30a,在第一彈性墊片30a上表面層疊有第一極板20，在第一極板20的上表面再層疊第二彈 性墊片30b，在第二彈性墊片30b上表面層疊有覆蓋基板10整體表面的透明面板50，并在 基板10的邊框11上表面和透明面板50的底面邊框上與第一極板20相隔一定距離分別層 疊有第二極板40，構成雙層結構。在圖6所示實施方式的觸摸屏IC中，第一極板20層疊在第一彈性墊片30a上表 面，其寬度超過第一彈性墊片30a的面積，第二彈性墊片30b層疊在第一極板20上方，具體 層疊在第一極板20的超過部位21上，第二極板40分別層疊在基板10的邊框11上表面和 透明面板50底面，構成雙層結構，也可以采用在基板邊框11上層疊第二極板40，并在第二 極板40上依次層疊第一彈性墊片30a、第一極板20、第二彈性墊片30b、第二極板40以及透 明面板50的雙層結構。
在第三實施方式中，只要觸摸透明面板50，彈性墊片30a、30b就會在觸摸壓力作 用下收縮，使彈性墊片30a和彈性墊片30b之間的第一極板20和上下第二極板40之間的 距離d發(fā)生變化(減小)，根據(jù)所述距離d變化，各感應點S的電容量也會發(fā)生變化。另外，第三實施方式中，第一極板20和第二極板40中至少有一個極板(20或40) 是由沿基板10的邊框11以一定間隔排列4個以上的極板構成，彈性墊片30a、30b可以在 4個以上的極板20、40上獨立層疊，也可以只層疊一個，使其覆蓋整個基板10的邊框11。具有雙層結構的本實施方式的觸摸屏IC能夠對各感應點S測量上下2個電容變 化量，從而提高檢測靈敏度。4.觸摸位置及觸摸壓力大小的計算下面，參照圖8和圖9對根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏1計算觸摸位置和觸摸壓力大小的 原理進行簡單說明。圖8所示的觸摸屏實施方式在基板10邊框11的4個角落分別層疊有第一極板 20、彈性墊片30以及第二極板40，使4個角落成為感應點S。圖9所示的觸摸屏實施方式在基板邊框11的4個邊的中間位置分別層疊有第一 極板20、彈性墊片30以及第二極板40，使4個邊的中間位置成為感應點S。在圖8和圖9中，F(xiàn)是施加到特定觸摸點P的壓力大小，L是觸摸屏1的橫向長度， N是觸摸屏1的縱向長度。向特定觸摸點P施加大小為F的壓力時，各感應點S測得的壓力 大小分別為fl、f2、f3以及f4。在圖8中坐標原點設定在左下角頂點，圖9中坐標原點設 定在左側邊中心。根據(jù)牛頓定律，作用在靜止剛體上的所有作用力的矢量合以及力矩M的矢量和均 為O(Zero)，向觸摸屏1施加作用力F時，觸摸屏實際上不發(fā)生移動或旋轉，因此Σ F和Σ M 均為 0 (zero)。坐標軸的設定如圖8所示時，整體作用力F之和為O(Zero)，又由于X軸和Y軸方向 沒有作用力，因此Σ Fx = 0且Σ Fy = 0，在Z軸方向，壓力F和各感應點S上測得的反向作 用力的大小Π、f2、f3以及f4之和應相同，因此，從Σ Fz = 0可以得到F = f 1+f2+f3+f4 (式 1)。由于整體力矩之和應為0 (zero)，而沿Z軸方向沒有旋轉力矩，因此Σ Mz = 0。以X軸為中心旋轉的力矩中，作用力f2和f3在相距N處分別以N · f2和N · f3 的大小沿逆時針方向作用，作用力F在距離y處以y 的大小沿順時針方向作用，因此，從 Σ Mx = 0 可以得到-y · F+N · f2+N · f3 = 0，結果 y = N (f2+f3)/F (式 2)。在以y軸為中心旋轉的力矩中，相對于y軸，作用力f3和f4在相距L處以逆時針 方向作用，所以分別有大小為L · f3和L · f4的力矩沿逆時針方向作用于y軸，作用力F在 距離χ處以順時針方向作用，所以有大小為χ · F的力矩沿順時針方向作用于y軸。因此，從ΣMy = 0 可以得到 χ *F-L *f3_L *f4 = 0，結果 χ = L(f3+f4)/F(式 3)。從以上結果可知，只要知道各感應點S上測得的fl、f2、f3、f4，就可以從式1算出 觸摸壓力大小，從式2和式3求出坐標。坐標軸的設定如圖9所示時，圖8的說明同樣適用，由于沿X軸和Y軸方向沒有作 用力，因此，從Σ Fz = 0可以得到F = fl+f2+f3+f4(式4)。由于整體力矩之和應為0 (zero)，而沿Z軸方向沒有旋轉力矩，因此Σ Mz = 0。
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在以X軸為中心旋轉的力矩中，作用力f2在相距N/2處以N *f2/2的大小沿逆時 針方向作用，作用力f4在相距N/2處以N · f4/2的大小沿順時針方向作用，作用力F在距 離y處以y · F的大小沿順時針方向作用(f 1和f3在X軸上，不產(chǎn)生力矩)，因此，從Σ Mx =0 可以得到-y · F+N · f2/2-N · f4/2 = 0，結果 y = N (f2_f4)/2F (式 5)。在以Y軸為中心旋轉的力矩中，作用力f2和f4在相距L/2處分別以L· f2/2和 L · f4/2的大小沿逆時針方向作用，作用力f3在相距L處以L · f3的大小沿逆時針方向作 用，另外，作用力F在距離χ處以χ 的大小沿順時針方向作用，因此，從Σ My = 0可以得 到 χ · F-L · f2/2-L · f4/2-L · f3 = 0，結果 χ = L (f2+2f3+f4) /2F (式 6)。因此，如圖8所示，只要知道各感應點S上測得的fl、f2、f3、f4，就可以從式4算 出觸摸壓力大小，從式5和式6求出坐標。對于圖8和圖9所示實施方式，無論坐標軸設置在什么位置，都可以使用相同方 法。對于從所述任意設定的坐標軸計算得到的結果，可以通過坐標變換用于使用者自定義 的其它坐標軸。圖8和圖9對設置有4個極板(S卩，感應點)的實施方式進行了圖示，對于4個以 上感應點的情形，可以通過相同原理計算出觸摸位置和觸摸壓力大小。如上所述，對于施加在特定觸摸點P的特定大小的壓力F，可以測得各感應點S的 電容變化，對于觸摸位置和觸摸壓力大小，所述電容變化量有所不同，因此，通過電容變化 量與觸摸位置及觸摸壓力大小的關系，可以計算出觸摸位置(坐標)和觸摸壓力大小。通過本發(fā)明的觸摸屏1得到的觸摸位置數(shù)據(jù)及觸摸壓力大小數(shù)據(jù)可以用于產(chǎn)生 輸入信號。特別是，以往電容式觸摸屏無法獲取的觸摸壓力大小數(shù)據(jù)，而通過本發(fā)明的觸摸 屏1只要與適當?shù)能浖嘟Y合，就可以生成以往觸摸屏無法實現(xiàn)的多種輸入信號。作為根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏的一個應用實例，為了在MP3中選擇曲目而操作滾動 (Scroll)功能的按鍵時，過去只能測量滾動條持續(xù)按下的時間，產(chǎn)生輸入信號，但根據(jù)本發(fā) 明，可以運用壓力大小，根據(jù)壓力大小產(chǎn)生輸入信號。作為另一個實例，如果對各種游戲目錄使用本發(fā)明的觸摸屏，本發(fā)明的觸摸屏不 僅可以直接運用于根據(jù)觸摸壓力大小仿真力度的游戲，還可以運用于顯示或調節(jié)變化程度 的部分。例如，對于格斗游戲，可以根據(jù)壓力大小輸入打擊的力度，對于高爾夫游戲，可以根 據(jù)使用者按下的作用力成正比地對擊球力度進行控制。另外，在運動娛樂游戲機中，對于跳 躍的動作，同樣可以根據(jù)壓力大小調節(jié)跳躍高度，提高真實性。作為另外一個實例，對于便攜式電話的鍵盤，以往觸摸屏上的一個鍵只能實現(xiàn)一 兩種功能，但通過本發(fā)明，可以根據(jù)使用者對相同按鍵下壓力度的大小生成多種輸入信號。 例如，對于使用本發(fā)明的觸摸屏的便攜式電話而言，數(shù)字鍵在實現(xiàn)數(shù)字輸入的功能以外，還 可以根據(jù)按下對應數(shù)字的作用力大小，使其實現(xiàn)其它操作。以上只對本發(fā)明的觸摸屏1整體形狀為四邊形的實施方式進行了說明，但其形狀 可以采用圓形等其它形狀是不言而喻的。
權利要求
一種電容式觸摸屏，其特征在于，該電容式觸摸屏包括由除邊框(11)外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成的基板(10)；層疊在所述基板(10)的邊框(11)上表面的第一極板(20)；層疊在所述第一極板(20)的上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復原變化的彈性墊片(30)；層疊在所述彈性墊片(30)上表面的第二極板(40)；層疊在所述第二極板(40)的上表面，以覆蓋所述基板(10)整體表面的透明面板(50)；所述第一極板(20)和所述第二極板(40)之中，至少有一個極板(20、40)由以一定間隔沿基板(10)邊框(11)排列的4個以上的多個極板構成；只要觸摸所述透明面板(50)的特定位置并施加壓力，所述彈性墊片(30)就發(fā)生可復原的彈性的高度變化，使第一極板(20)和第二極板(40)之間的距離(d)發(fā)生可復原的變化，從而改變所述4個以上的多個極板(20或40)位置對應的感應點(S)的電容，繼而根據(jù)對所述感應點(S)進行測定而得到的電容變化量檢測出觸摸位置和觸摸壓力。
2.一種電容式觸摸屏，其特征在于，該電容式觸摸屏包括由除邊框(11)外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成的基板(10)； 層疊在所述基板(10)的邊框(11)上表面的第一極板(20)；層疊在所述基板(10)的邊框(11)上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復原變化 的彈性墊片(30)；層疊在所述彈性墊片(30)上表面，以覆蓋所述基板(10)整體表面的透明面板(50)；以及層疊在所述透明面板(50)的底面，且與所述第一極板(20)相隔一定距離的第二極板 (40)；所述第一極板(20)和所述第二極板(40)之中，至少有一個極板(20、40)由以一定間 隔沿基板(10)邊框(11)排列的4個以上的多個極板構成；只要觸摸所述透明面板(50)的特定位置并施加壓力，所述彈性墊片(30)就發(fā)生可復 原的彈性的高度變化，使第一極板(20)和第二極板(40)之間的距離(d)發(fā)生可復原的變 化，從而改變所述4個以上的多個極板(20或40)位置對應的感應點(S)的電容，繼而根據(jù) 對所述感應點(S)進行測定而得到的電容變化量檢測出觸摸位置和觸摸壓力。
3.一種電容式觸摸屏，其特征在于，該電容式觸摸屏包括由除邊框(11)外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成的基板(10)； 層疊在所述基板(10)的邊框(11)上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復原變化 的第一彈性墊片(30a)；層疊在所述第一彈性墊片(30a)上表面的第一極板(20)；層疊在所述第一極板(20)的上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復原變化的第 二彈性墊片(30b)；層疊在所述第二彈性墊片(30b)上表面，以覆蓋所述基板(10)整體表面的透明面板 (50)；以及分別層疊在所述基板(10)的邊框(11)上表面和所述透明面板(50)的底面邊框，且與第一極板(20)相隔一定距離的一對第二極板(40)；所述第一極板(20)和第二極板(40)之中，至少有一個極板(20、40)由以一定間隔沿 基板(10)邊框(11)排列的4個以上的多個極板構成；只要觸摸所述透明面板(50)的特定位置并施加壓力，所述彈性墊片(30a、30b)就發(fā)生 可復原的彈性的高度變化，使第一極板(20)和第二極板(40)之間的距離(d)發(fā)生可復原 的變化，從而改變所述4個以上的多個極板(20或40)位置對應的感應點(S)的電容，繼而 根據(jù)對所述感應點(S)進行測定而得到的電容變化量檢測出觸摸位置和觸摸壓力。
4.根據(jù)權利要求1至3中任意一項權利要求所述的電容式觸摸屏，其特征在于，所述彈 性墊片(30、30a、30b)由在外部壓力作用下高度發(fā)生可復原變化的一定形狀的彈性合成樹 脂、彈簧(30c)或具有回歸原位特性的鉸鏈結構(30d)構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及電容式觸摸屏(1)，該電容式觸摸屏(1)包括由除邊框(11)外內(nèi)部貫通的環(huán)形板或透明整板構成的基板(10)；層疊在所述基板(10)的邊框(11)上表面的第一極板(20)；層疊在所述第一極板(20)的上表面，且在外部壓力作用下高度發(fā)生可復原變化的彈性墊片(30)；層疊在所述彈性墊片(30)上表面的第二極板(40)；層疊在所述第二極板(40)的上表面，以覆蓋所述基板(10)整體表面的透明面板(50)。所述第一極板(20)和第二極板(40)之中，至少有一個極板(20、40)由以一定間隔沿所述基板(10)邊框(11)排列的4個以上的多個極板構成。只要觸摸所述透明面板(50)的特定位置并施加壓力，所述彈性墊片(30)就發(fā)生可復原的彈性的高度變化，使第一極板(20)和第二極板(40)之間的距離(d)發(fā)生可復原的變化，從而改變所述4個以上的多個極板(20、40)位置對應的感應點(S)的電容，繼而根據(jù)對所述感應點(S)進行測定而得到的電容變化量檢測出觸摸位置和觸摸壓力。
文檔編號G06F3/041GK101978342SQ200880128152
公開日2011年2月16日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權日2008年4月2日
發(fā)明者韓相烈 申請人:韓相烈