專利名稱：檢測器、檢測方法和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種檢測器、檢測方法和顯示裝置，特別涉及一種適合檢測在屏幕顯示器上操作的位置的檢測器、檢測方法和顯示裝置。
背景技術(shù)：
觸摸板例如被疊加在平板個人計算機或智能手機的顯示器上，以允許用戶簡單地通過觸摸屏幕就可進(jìn)入多種操作?，F(xiàn)有的觸摸板基于多種方法中的一種，包括薄膜電阻法和靜態(tài)電容法。在現(xiàn)有技術(shù)的任何觸摸屏中，必須以矩陣形式安置兩種電極，S卩，一些適用于檢測顯示器的水平坐標(biāo)(X坐標(biāo))，而另一些適用于檢測顯示器的垂直坐標(biāo)(y坐標(biāo))，以便于檢測用戶操作的位置，于是造成了復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)。因此，本申請人已提出顯示器的驅(qū)動電極的轉(zhuǎn)換，用于作為適用于檢測觸摸板的水平坐標(biāo)(X坐標(biāo))的電極或適用于檢測觸摸板的垂直坐標(biāo)(y坐標(biāo))的電極(參照日本專利公開第2009-244958號，下文中被稱為專利文檔I)。本公開可減少具有觸摸板的整個顯示器中的一部分電極。

發(fā)明內(nèi)容
然而，即使專利文檔I中描述的公開在以矩陣形式安置的適用于檢測X坐標(biāo)的電極和適用于檢測y坐標(biāo)的電極方面也保持不變，以便檢測用戶操作的位置。因此，需要更簡化的電極結(jié)構(gòu)。根據(jù)前面所述，希望允許利用更簡單的電極結(jié)構(gòu)來檢測用戶操作的位置。

按照本公開的第一種模式的檢測器包括多條信號線、注入部件和確定部件。多條信號線被提供在用戶操作區(qū)域中。注入部件向多條信號線注入脈沖信號。確定部件檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。多條信號線可以被安置為成直線的并且相互并行。多條信號線可以按照操作區(qū)域的長度方向被安置成直線的且相互并行。確定部件可以檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的多個位置。按照本公開的第一種模式的檢測方法是一種適用于檢測用戶操作的位置的檢測器的檢測方法，包括注入步驟和確定步驟。注入步驟使用檢測器向在用戶操作區(qū)域內(nèi)提供的多條信號線注入脈沖信號。確定步驟檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并根據(jù)檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。在本公開的第一種模式中，脈沖信號被注入到安置在用戶操作區(qū)域中的多條信號線內(nèi)，檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并根據(jù)檢測到反射信號的時間來確定用戶操作的信號線的位置。
按照本公開的第二種模式的顯示設(shè)備包括顯示器、多條信號線、注入部件和確定部件。顯示器顯示圖像。多條信號線被疊加在顯示器上。注入部件向多條信號線注入脈沖信號。確定部件檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。在本公開的第二種模式中，脈沖信號被注入到疊加在顯示器上的多條信號線中，檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并且基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。本公開的第一種模式允許使用更簡單的電極結(jié)構(gòu)來檢測用戶操作區(qū)域內(nèi)的用戶操作的位置。本公開的第二種模式允許使用更簡單的電極結(jié)構(gòu)來檢測在顯示表面上的用戶操作的位置。


圖1是說明使用反射波的阻抗測量原理的示意圖；圖2A到2E是示出使用反射波的阻抗測量的測量電壓的圖；圖3是示出圖1中所示的TDR測量部件的配置示例的框圖；圖4是示出圖3的測量電壓的圖；圖5是示出因觸摸單個線造成的阻抗變化的圖；圖6是示出圖5的測量電壓的圖；圖7是示出應(yīng)用本公開的位`置檢測器的配置示例的框圖；圖8是示出當(dāng)多個位置檢測器被應(yīng)用于顯示器時的配置示例的圖；圖9A到9C是當(dāng)位置檢測器被應(yīng)用于顯示器時的剖面圖；圖1OA到IOB是說明當(dāng)位置檢測器被應(yīng)用于顯示器時的操作位置的圖；圖11是示出當(dāng)多個位置檢測器被應(yīng)用于顯示器時的另一配置示例的圖；圖12A和12B是示出因觸摸信號線的一個位置而造成的阻抗的順序變化的圖；和圖13A和13B是示出因觸摸信號線的兩個位置而造成的阻抗的順序變化的圖。
具體實施例方式下面將給出實現(xiàn)本公開的最佳模式(下文中被稱為實施例)的說明。將首先給出使用反射波的阻抗測量(下文中被稱為TDR (時域反射法)測量)的原理的說明。TDR測量的原理圖1是說明使用反射波的TDR測量的原理的示意圖。信號線2連接到TDR測量部件I。信號線2的分布常數(shù)電路2a具有特性阻抗Ζ0=50Ω，并且不與TDR測量部件I連接的同一電路2a的一端由具有阻抗為ZL的樣本(sample) 3終止。TDR測量被設(shè)計為基于來自信號線2的阻抗失配區(qū)域的反射波來測量樣本的阻抗。更具體來說，TDR測量部件I向信號線2注入快速上升的脈沖信號，信號線2被看作是分布常數(shù)電路2a (具有阻抗Z0)。阻抗ZL=Z0(1+p)/(1-p)基于P =Er/Ei來計算，即，脈沖信號的注入電壓Ei與反射脈沖信號的電壓(反射電壓Er)之間的比率。圖2A到2E示出了由TDR測量部件I測量的電壓V (注入電壓Ei+反射電壓Er)的順序改變，水平軸代表時間T，垂直軸代表電壓V。如圖2A到2E所示，電壓V等于針對分布常數(shù)電路部分測量的注入電壓Ei。圖2A示出其中樣本3的阻抗ZL等于零的情況。在這種情況下，針對ZL部分的電壓V被測量為O。圖2B示出其中樣本3的阻抗ZL大于O但小于ZO的情況。在這種情況下，比注入電壓Ei小的電壓被測量為針對ZL部分的電壓V。圖2C示出其中樣本3的阻抗ZL等于ZO的情況。在這種情況下，等于注入電壓的電壓Ei被測量為針對ZL部分的電壓V。圖2D示出其中樣本3的阻抗ZL大于ZO的情況。在這種情況下，大于注入電壓Ei的電壓被測量為針對ZL部分的電壓V。圖2E示出其中信號線2的一端為開放的情況，即阻抗ZL是無窮的。在這種情況下，兩倍的注入電壓一電壓2Ei—被測量為針對ZL部分的電壓V。接下來，圖3示出TDR測量部件I的配置示例。相同部件I包括串聯(lián)連接的脈沖發(fā)生器11，電阻器12和同軸電纜14。電壓測量點13被提供于電阻器12和同軸電纜14之間。脈沖發(fā)生器11產(chǎn)生快速上升的400mV脈沖信號。電阻器12和同軸電纜14的每個的阻抗為50 Ω。連接到TDR測量 部件I的信號線15包括兩個分布常數(shù)電路，S卩，50Ω電路和25 Ω電路，如圖3所示。TDR測量部件I的一端為開放的。圖4示出圖3的測量電壓V的順序改變，其中水平軸代表時間T且垂直軸代表電壓V。在這種情況下，針對50 Ω部分測量為200mV，針對25Ω部分測量為133mV，且針對開放端測量為400mV。從圖4可明顯看出，如果認(rèn)為信號線15是具有不同阻抗的多個分布常數(shù)電路，則測量電壓在其間的邊界發(fā)生改變。之后，圖5示出如果信號線被認(rèn)為是多個分布常數(shù)電路，每個具有阻抗為ZL，則當(dāng)諸如人的手指的導(dǎo)電物質(zhì)觸及(可能僅靠近)分布常數(shù)電路中的一個時，該阻抗變?yōu)?br> IV(<ZL) O如從圖4明顯看出，測量電壓在具有不同阻抗的多個分布常數(shù)電路間的邊界處發(fā)生改變。如圖5所示，當(dāng)阻抗由于人的手指而發(fā)生改變時，測量電壓V也發(fā)生變化。圖5的測量電壓V的順序變化如圖6所示，因此，如果識別出測量電壓V的改變的時間T，則可以測量手指觸摸的信號線的位置。本公開作為實施例描述了一種位置檢測器，其適用于通過利用如下事實來檢測用戶操作的位置:即作為人的手指觸摸由多個分布常數(shù)電路組成的信號線的結(jié)果，測量電壓發(fā)生改變。位置檢測器的配置示例圖7示出應(yīng)用本公開的位置檢測器的配置示例。位置檢測器20包括TDR測量部件21，信號線26和位置確定部件27。TDR測量部件21包括串聯(lián)連接的脈沖發(fā)生器22、電阻器23和同軸電纜25。電壓測量點24被提供于電阻器23和同軸電纜25之間。信號線26具有一端，即，該端不與TDR測量部件21相連而是開放的。相同信號線26可由任意金屬制成。然而，優(yōu)選的是，相同信號線26應(yīng)當(dāng)具有高電導(dǎo)率。位置確定部件27測量測量點24處的電壓，并檢測測量電壓V發(fā)生改變的時間T，從而確定所觸摸的信號線26的位置，例如，基于測量電壓發(fā)生改變的時間T通過用戶的手指。應(yīng)注意，位置確定部件27提前存儲指示測量電壓V變化的時間T與操作位置之間的對應(yīng)性的對應(yīng)表格和函數(shù)。應(yīng)注意，不僅當(dāng)人的手指而且當(dāng)其他導(dǎo)電物質(zhì)觸摸或靠近信號線26時，測量電壓V變化。因此，例如，可以確定用手寫筆或其他導(dǎo)電物質(zhì)替代人的手指操作的位置。而且，雖然精確度較低，但是也可以確定絕緣體觸摸或靠近的位置。位置檢測器在顯示器的應(yīng)用位置檢測器20只確定信號線26的一維位置。為了確定顯示器的二維位置，只需要準(zhǔn)備多個位置檢測器20，并由此與顯示器20的X-或者y-軸方向并行地安置多個信號線26，如圖8所示。應(yīng)注意，圖8示出多個位置檢測器20的多條信號線26被安置為與顯示器30的X-軸方向并行的情況。如圖8所示,通過與顯示器的長度(longitudinal)方向(在該情況下是x_軸方向)并行地而不是相對于顯示器的長度方向垂直地安置多條信號線26，可以在確定信號線位置中提供更高的精確度。應(yīng)注意，多條信號線26可以不是相互成直線和并行的。例如，在顯示器的邊緣，相同線26可能以給定的角度彎曲。 圖9A到9C示出當(dāng)位置檢測器20被應(yīng)用于顯示器時信號線26的安置的三種示例的剖面圖。圖9A示出其中信號線26被提供于最上層的示例。圖9B示出其中信號線26被提供于偏光板與CF玻璃之間的示例。圖9C示出其中信號線26被提供于CF玻璃與絕緣層之間的示例。此外，在顯示器中，信號線26可能充當(dāng)對抗ESD (靜電放電)的電極。操作說明下面參照圖1OA和IOB給出適用于使用多個位置檢測器20來確定顯示器的二維位置的操作的說明。應(yīng)注意，圖1OA為圖8的簡化版，且圖1OB示出圖1OA的測量電壓的順
序變化。如果用戶的手指觸摸顯示器30，如圖1OA所示，則接近手指的信號線26的阻抗發(fā)生變化，因此引起自接近手指的該信號線26測量的電壓V的順序變化。自其他信號線26測量的電壓V不變化。在這種情況下，因此，基于在所有電壓V中僅發(fā)生變化的電壓V改變的時間T，操作位置的X坐標(biāo)被檢測到。另外，基于其電壓是所有電壓V中僅發(fā)生變化的電壓V的信號線26的排列，操作位置的y坐標(biāo)被檢測到。應(yīng)注意，可被檢測的操作位置的數(shù)量不止一個。相反，可以同時檢測多個位置。改進(jìn)示例應(yīng)注意，如果多個位置檢測器20被應(yīng)用于顯示器30，則可如圖11所示提供單個脈沖發(fā)生器22和單個電阻器23，以在多條信號線26之間分布信號，而不是如圖8所示提供與信號線26的數(shù)量一樣多的TDR測量部件21。這有助于降低多個位置檢測器20的電路的整體規(guī)模。其他操作示例圖12A和12B示出由信號線的觸摸位置P1、P2和P3引起的信號線的阻抗Z的順序變化，其中水平軸代表時間T，且垂直軸代表阻抗Z。應(yīng)注意，信號線由銅制成，長度10cm，并且具有50 Ω的特性阻抗Z0，信號線的一端不與TDR測量部件21連接，而以50 Ω終止。如圖12A與12B所示，很明確，無論信號線的位置P1、P2和P3中的哪個被觸摸，與以上位置無一被觸摸相比(Ζ0=50Ω )，都存在阻抗Z變化的一個時間。我們也同樣注意到，阻抗Z改變的時間t取決于觸摸的位置，即，位置P1、P2或P3。因此，可通過檢測阻抗Z改變的時間t來確定操作位置。圖13A和13B示出由同時觸摸信號線的位置Pl和P2引起的信號線的阻抗Z的順序變化，其中水平軸代表時間t，且垂直軸代表阻抗Z。應(yīng)注意，信號線由銅制成，且長度為10cm，并具有50 Ω的特性阻抗Z0，信號線的一端不與TDR測量部件21相連，而以50 Ω終止。如圖13A與13B所示，很明確，當(dāng)信號線的位置Pl與P2被觸摸時，與以上位置無一被觸摸相比(Ζ0=50Ω)，存在阻抗Z發(fā)生顯著變化的多個時間。同樣顯然，通過與圖12Α和12Β進(jìn)行比較，這些時間分別與位置Pl和Ρ2上的觸摸一致。這使得可以通過檢測阻抗Z發(fā)生變化的多個時間t來確定多個同時被觸摸的位置。應(yīng)注意本公開的實施例不限于以上這些描述，還可能以各種形式做出修改，但不脫離本公開的范圍。本公開包 含涉及在2012年I月25日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2012-012611中的公開的主題，其全部內(nèi)容通過參考而被合并于此。
權(quán)利要求
1.一種檢測器，包括: 多條信號線，被提供在用戶操作區(qū)域內(nèi)； 注入部件，適合于向多條信號線注入脈沖信號；以及 確定部件，適合于檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。
2.權(quán)利要求1所述的檢測器，其中，多條信號線被安置為成直線的并且相互并行。
3.權(quán)利要求2所述的檢測器，其中，按照操作區(qū)域的長度方向?qū)⒍鄺l信號線安置為成直線的并且相互并行。
4.權(quán)利要求2所述的檢測器，其中，確定部件檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的多個位置。
5.一種用于檢測用戶操作的位置的檢測器的檢測方法，該檢測方法包括:使用檢測器向在用戶操作區(qū)域內(nèi)提供的多條信號線注入脈沖信號；以及 使用檢測器檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。
6.一種顯示裝置，包括: 顯示器，適用于顯示圖像； 多條信號線，被疊加在顯 示器上； 注入部件，適用于向多條信號線內(nèi)注入脈沖信號；和 確定部件，適用于檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。
全文摘要
這里公開了一種檢測器，包括多條信號線，被提供在用戶操作區(qū)域內(nèi)；注入部件，適合于向多條信號線注入脈沖信號；以及確定部件，適合于檢測從信號線的阻抗失配區(qū)域反射的脈沖信號的反射信號，并基于檢測到反射信號的時間來確定由用戶操作的信號線的位置。
文檔編號G06F3/041GK103226408SQ20131001935
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月25日
發(fā)明者石原圭一郎 申請人:株式會社日本顯示器西