多點(diǎn)電容式觸摸屏的制作方法
【專利摘要】一種多點(diǎn)電容式觸摸屏，包括觸摸屏，觸摸屏由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的觸控單元組成，每個(gè)觸控單元都通過(guò)獨(dú)立的引線連接到外部電路，所述外部電路與處理器連接，處理器用于檢測(cè)觸控單元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)，并處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷。本發(fā)明支持多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置，它是一種互電容是檢測(cè)行列交叉處的互電容（也就是耦合電容Cm）的變化。
【專利說(shuō)明】多點(diǎn)電容式觸摸屏
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種多點(diǎn)電容式觸摸屏。
【背景技術(shù)】
[0002]未來(lái)的觸摸屏手機(jī)應(yīng)向硬件為一塊大屏幕，有良好的輕薄的身材，并且用戶只需單手操作的方向去發(fā)展。
[0003]iPhone向人們展示了前所未有的免觸筆無(wú)按鍵和多點(diǎn)觸摸等全新的手機(jī)操作體驗(yàn)。幾乎在同時(shí)，業(yè)界帶來(lái)了領(lǐng)先于業(yè)界的TouchFlo技術(shù),從而使大家對(duì)WindowsMobile
操作系統(tǒng)又有了新的認(rèn)識(shí)-它適應(yīng)觸摸技術(shù)的發(fā)展推陳出新，不斷增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，方
便手機(jī)操作。更有意思的是，隨著這兩年觸摸屏技術(shù)的普及，諸多所謂“山寨機(jī)”也在千元內(nèi)的手機(jī)中融入了觸摸功能。
[0004]手機(jī)屏幕演變迅速，手機(jī)屏幕的發(fā)展，先是色彩從黑白到彩色，從256色到千萬(wàn)色，最終發(fā)展到現(xiàn)在的全屏大尺寸多點(diǎn)觸摸，手機(jī)廠商不斷地在更新手機(jī)屏幕的硬件特性。這其中的原因很簡(jiǎn)單:人們使用手機(jī)時(shí)的唯一人機(jī)交互工具就是屏幕，無(wú)論打電話、發(fā)短信，還是進(jìn)行商務(wù)、娛樂(lè)功能，都離不開(kāi)屏幕顯示。于是，要直接簡(jiǎn)化用戶的操作流程，自然就想到了讓手機(jī)屏幕同時(shí)兼具可操作性，而不僅僅是用于顯示。
[0005]手機(jī)屏幕的演變非常迅速，讓我們以一度憑手寫(xiě)輸入功能領(lǐng)先的摩托羅拉為例說(shuō)明。1999年，摩托羅拉推出了全球首款中文手寫(xiě)觸摸屏手機(jī)A6188，它在當(dāng)時(shí)顛覆了傳統(tǒng)的手機(jī)數(shù)字鍵盤(pán)輸入方式，將手機(jī)的文字輸入部分交給觸摸屏和觸筆來(lái)解決，僅這一點(diǎn)就足以吸引消費(fèi)者的眼球，成為當(dāng)時(shí)無(wú)數(shù)高端用戶的不二選擇。但似乎當(dāng)時(shí)人們只是把觸摸屏手機(jī)的功能簡(jiǎn)單地等同于手寫(xiě)輸入，而忽略了觸摸功能其實(shí)可以滲透到手機(jī)各項(xiàng)功能操作本身，提升手機(jī)的整體操作效率和視覺(jué)感受。
[0006]于是，隨著時(shí)間的推移，市場(chǎng)上不斷出現(xiàn)了不以手寫(xiě)功能為主打的觸摸屏手機(jī)。比如摩托羅拉推出的E680和E6，分別以游戲和娛樂(lè)為主題來(lái)宣傳觸摸屏手機(jī)，微軟也漸漸淡化非觸摸屏手機(jī)，把提高觸摸屏的用戶體驗(yàn)放到第一位，強(qiáng)化并突出觸摸屏給用戶帶來(lái)的便捷。
[0007]但這一切都被iPhone的震撼上市打斷。iPhone完全顛覆了觸摸屏的使用體驗(yàn)，使大家明白原來(lái)一部手機(jī)可以沒(méi)有觸筆沒(méi)有按鍵，簡(jiǎn)單地通過(guò)手指觸摸或多點(diǎn)觸摸完成原本只能通過(guò)煩瑣的菜單才能完成的復(fù)雜操作。iPhone還強(qiáng)調(diào)了軟硬件的無(wú)縫結(jié)合，在OS(操作系統(tǒng))設(shè)計(jì)之初就考慮到觸摸這個(gè)行為模式對(duì)程序操作的影響，與此同時(shí)特別注重Π (人機(jī)界面)、程序設(shè)計(jì)、按鍵風(fēng)格等細(xì)節(jié)，無(wú)不體現(xiàn)出要從根本上解決人機(jī)互動(dòng)的基本體驗(yàn)的宗旨。它的出現(xiàn)帶動(dòng)了整個(gè)觸摸屏技術(shù)的迅速延伸和相關(guān)軟件產(chǎn)業(yè)的變革。
[0008]簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是觸摸屏相當(dāng)于一個(gè)輸入傳感設(shè)備，能代替鼠標(biāo)或鍵盤(pán)等，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行輸入或操作。因?yàn)橛|摸屏的操作完全是所見(jiàn)即所得，是一個(gè)絕對(duì)定位的過(guò)程，只要觸摸在屏幕中看到的、用戶想實(shí)現(xiàn)的功能的菜單或按鈕，效果即可馬上呈現(xiàn)，不必再通過(guò)手機(jī)上的硬件按鈕(導(dǎo)航鍵、功能鍵等)的操作進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這樣既節(jié)省了手機(jī)的硬件按鍵制造和設(shè)計(jì)成本，又為手機(jī)屏幕節(jié)省了寶貴的設(shè)計(jì)空間。
[0009]目前電阻式觸摸屏技術(shù)已非常成熟，投入量產(chǎn)后生產(chǎn)成本降低，已被大多數(shù)手機(jī)廠商甚至“山寨”廠商作為手機(jī)的基本配置，廣泛應(yīng)用于各自的新產(chǎn)品中。然而電阻式觸摸屏的技術(shù)在功能上僅限于單點(diǎn)觸摸，并且由于電阻觸摸屏幕正面沒(méi)有較硬的材質(zhì)進(jìn)行保護(hù)，在用戶的日常使用過(guò)程中，比較容易造成屏幕損壞。因此，要在觸摸屏方面有新突破，仍需要有創(chuàng)新。
[0010]于是，新的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電容式觸摸屏解決了電阻觸摸屏幕的最大問(wèn)題-
高硬度的觸摸外屏的使用，使電容觸摸屏有了華麗的外觀以及堅(jiān)硬的外殼，大大促進(jìn)觸摸屏技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)因?yàn)槠涮赜械脑O(shè)計(jì)原理，多點(diǎn)觸摸的奇特功能也從不可能變?yōu)榭赡堋?br> [0011]從這類觸摸屏的構(gòu)造看，它主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃層，在觸摸屏的四邊再鋪設(shè)長(zhǎng)條的電極，它們于導(dǎo)電體內(nèi)形成低電壓交流電場(chǎng)，人們用手接觸屏幕后，四邊電極發(fā)出的電流將會(huì)以十次交叉的方式準(zhǔn)確測(cè)出觸摸點(diǎn)的位置。這樣的設(shè)計(jì)也是對(duì)產(chǎn)品本身耐用性的保證，一般來(lái)說(shuō)電容式觸控屏都能夠有充分的空間多加入一塊保護(hù)玻璃，能在使用中完全避免電阻式觸控屏極易產(chǎn)生的水波紋現(xiàn)象，更好地保證觸摸屏的畫(huà)面顯示效果。
[0012]在電容式觸控屏觸摸原理的基礎(chǔ)上，多點(diǎn)觸控操作成為目前的最新科技亮點(diǎn)。從原理上說(shuō)，電阻式觸控屏每次只能接受一個(gè)觸控點(diǎn)，如果觸控點(diǎn)增多，系統(tǒng)就無(wú)法對(duì)此觸摸點(diǎn)的位置進(jìn)行正確判斷，從而無(wú)法正確響應(yīng)。而電容式的觸控原理就不同，顯示屏能夠接受兩個(gè)或更多接觸點(diǎn)的分析判斷，以此完成更加復(fù)雜的程序操作，比如兩個(gè)手指同時(shí)作用放大或縮小圖片，還可瀏覽網(wǎng)頁(yè)，隨時(shí)定點(diǎn)放大，使用手機(jī)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)不再費(fèi)勁。
[0013]多點(diǎn)觸摸是發(fā)展方向
iPhone的成功得益于軟硬件完美的結(jié)合，又得益于為觸摸技術(shù)量身定做的OS架構(gòu)?；谶@樣的設(shè)計(jì)，用戶可以完全不使用硬件鍵盤(pán)輸入文字，降低了因此造成的硬件按鍵磨損，廠家也因此節(jié)省了設(shè)計(jì)空間，把空間留給大尺寸顯示屏來(lái)提升顯示效果。而良好的觸摸屏程序設(shè)計(jì)又可以使用戶完全拋棄觸筆，這樣既可以省去觸筆這個(gè)配件，用戶也不用為經(jīng)常丟失觸筆而煩惱，還可以解決在一些特殊場(chǎng)合無(wú)法單手操作的頭疼問(wèn)題。筆者大膽地認(rèn)為，未來(lái)的觸摸屏手機(jī)都應(yīng)該向硬件為一塊大屏幕，有良好的輕薄的身材，并且用戶只需單手操作的方向去發(fā)展。
[0014]電阻式觸摸屏在工作時(shí)每次只能判斷一個(gè)觸控點(diǎn)，如果觸控點(diǎn)在兩個(gè)以上，就不能做出正確的判斷了，所以電阻式觸摸屏僅適用于點(diǎn)擊、拖拽等一些簡(jiǎn)單動(dòng)作的判斷。而電容式觸摸屏的多點(diǎn)觸控，則可以將用戶的觸摸分解為采集多點(diǎn)信號(hào)及判斷信號(hào)意義兩個(gè)工作，完成對(duì)復(fù)雜動(dòng)作的判斷。
[0015]手指觸摸的表面是一個(gè)硬涂層，用以保護(hù)下面的PET (聚脂薄膜)層，在表面保護(hù)硬涂層和玻璃底層之間有兩層透明導(dǎo)電層ITO(氧化銦，弱導(dǎo)電體)，分別對(duì)應(yīng)X、Y軸，它們之間用細(xì)微透明的絕緣顆粒絕緣，觸摸產(chǎn)生的壓力會(huì)使兩導(dǎo)電層接通，按壓不同的點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)到輸出端的電阻值也不同，因此會(huì)輸出與該點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)(模擬量)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后即可獲取X、Y的坐標(biāo)值。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。
[0016]當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場(chǎng)，用戶手指頭和工作面形成一個(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指頭吸收走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏四個(gè)角上的電極中流出，并且理論上流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。
[0017]在電容式觸摸屏問(wèn)世后多年，觸摸屏都只能每次響應(yīng)ー個(gè)觸點(diǎn)。一旦我們操控超過(guò)ー個(gè)觸點(diǎn)，電容式觸摸屏就會(huì)因?yàn)闊o(wú)法定位而讓光標(biāo)錯(cuò)亂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于提供一種多點(diǎn)電容式觸摸屏，其支持多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置，它是ー種互電容是檢測(cè)行列交叉處的互電容(也就是耦合電容Cm)的變化。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種多點(diǎn)電容式觸摸屏，包括觸摸屏，其特殊之處在于:所述觸摸屏由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的觸控單元組成，每個(gè)觸控單元都通過(guò)獨(dú)立的引線連接到外部電路，所述外部電路與處理器連接，所述處理器用于檢測(cè)觸控單元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)，并處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷。
[0020]上述處理器可同時(shí)判斷多個(gè)觸控単元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)。
[0021]上述多個(gè)觸控単元呈矩陣排列。
[0022]上述處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷；
具體包括:
1)輸出信號(hào)從觸摸屏幕傳輸?shù)教幚砥鳎?br> 2)處理器利用軟件分析數(shù)據(jù)并判斷毎次觸摸的特征；
所述觸摸的特征包括在屏幕上的大小、形狀、受影響區(qū)域的位置；
3)處理器利用姿勢(shì)特征翻譯軟件判斷出使用了什么樣的動(dòng)作姿勢(shì)去觸摸屏幕；
上述步驟2)中如果有需要的話，處理器會(huì)將觸摸特征近似的放到同一個(gè)組里；如果移動(dòng)手指，處理器將會(huì)計(jì)算出觸摸的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的差異。
[0023]上述步驟3)中當(dāng)觸摸屏幕時(shí)處理器會(huì)結(jié)合物理動(dòng)作與當(dāng)時(shí)運(yùn)行的手機(jī)軟件做出綜合的判斷。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在干:支持多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置，它是ー種互電容是檢測(cè)行列交叉處的互電容(也就是耦合電容Cm)的變化。當(dāng)行列交叉通過(guò)時(shí)，行列之間會(huì)產(chǎn)生互電容(包括:行列感應(yīng)單元之間的邊緣電容，行列交叉重疊處產(chǎn)生的耦合電容)，有手指存在時(shí)互電容會(huì)減小，就可以判斷觸摸存在，并且準(zhǔn)確判斷每ー個(gè)觸摸點(diǎn)位置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1 一觸摸屏，2—觸控單兀，3—引線，4一外部電路，5—處通器。
【具體實(shí)施方式】
[0027]而多重觸控屏有很多引線；從內(nèi)部看，多重觸控屏則是平板上劃分出許許多多相對(duì)獨(dú)立的觸控單元，每個(gè)觸控單元通過(guò)獨(dú)立的引線連接到外部電路，所有觸控單元在板子上呈矩陣排列。這樣，當(dāng)用戶的手指觸摸到屏幕上的某個(gè)部位時(shí)，會(huì)從相應(yīng)的檢測(cè)線輸出信號(hào)。手指移動(dòng)到另一個(gè)部位時(shí)，又會(huì)從另外的檢測(cè)線輸出信號(hào)。
[0028]多點(diǎn)電容觸摸屏是從電容式觸摸按鍵經(jīng)過(guò)插值算法引申出來(lái)的一種觸摸屏檢測(cè)方法，可以支持多點(diǎn)觸摸。多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置可以應(yīng)用于任何觸摸手勢(shì)的檢測(cè)，可以檢測(cè)到雙手十個(gè)手指的同時(shí)觸摸，也允許其他非手指觸摸形式，比如手掌、臉、拳頭等，甚至戴手套也可以。
參見(jiàn)圖1，一種多點(diǎn)電容式觸摸屏，包括觸摸屏，所述觸摸屏由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的觸控單元組成，每個(gè)觸控單元都通過(guò)獨(dú)立的引線連接到外部電路，所述外部電路與處理器連接，所述處理器用于檢測(cè)觸控單元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)，并處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷。
[0029]處理器可同時(shí)判斷多個(gè)觸控單元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)。
[0030]多個(gè)觸控單元呈矩陣排列。
[0031]處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷； 具體包括:
O輸出信號(hào)從觸摸屏幕傳輸?shù)教幚砥鳎?br> 2)處理器利用軟件分析數(shù)據(jù)并判斷每次觸摸的特征；
所述觸摸的特征包括在屏幕上的大小、形狀、受影響區(qū)域的位置；
3)處理器利用姿勢(shì)特征翻譯軟件判斷出使用了什么樣的動(dòng)作姿勢(shì)去觸摸屏幕；
步驟2)中如果有需要的話，處理器會(huì)將觸摸特征近似的放到同一個(gè)組里；如果移動(dòng)手指，處理器將會(huì)計(jì)算出觸摸的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的差異。
[0032]步驟3)中當(dāng)觸摸屏幕時(shí)處理器會(huì)結(jié)合物理動(dòng)作與當(dāng)時(shí)運(yùn)行的手機(jī)軟件做出綜合的判斷。
[0033]為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控功能，多重觸控屏與單點(diǎn)觸摸屏采用了完全不同的結(jié)構(gòu)。從屏幕的外部看，多重觸控屏有很多引線；從內(nèi)部看，多重觸控屏則是平板上劃分出許許多多相對(duì)獨(dú)立的觸控單元，每個(gè)觸控單元通過(guò)獨(dú)立的引線連接到外部電路，所有觸控單元在板子上呈矩陣排列。這樣，當(dāng)用戶的手指觸摸到屏幕上的某個(gè)部位時(shí)，會(huì)從相應(yīng)的檢測(cè)線輸出信號(hào)。手指移動(dòng)到另一個(gè)部位時(shí)，又會(huì)從另外的檢測(cè)線輸出信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種多點(diǎn)電容式觸摸屏，包括觸摸屏，其特征在于:所述觸摸屏由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的觸控單元組成，每個(gè)觸控單元都通過(guò)獨(dú)立的引線連接到外部電路，所述外部電路與處理器連接，所述處理器用于檢測(cè)觸控單元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)，并處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多點(diǎn)電容式觸摸屏，其特征在于:所述處理器可同時(shí)判斷多個(gè)觸控單元響應(yīng)到外部電路的輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多點(diǎn)電容式觸摸屏，其特征在于:所述多個(gè)觸控單元呈矩陣排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多點(diǎn)電容式觸摸屏，其特征在于:所述處理、判斷該輸出信號(hào)源自哪個(gè)觸控單元，確定觸摸點(diǎn)，并做出相應(yīng)的指令判斷； 具體包括: 1)輸出信號(hào)從觸摸屏幕傳輸?shù)教幚砥鳎? 2)處理器利用軟件分析數(shù)據(jù)并判斷毎次觸摸的特征； 所述觸摸的特征包括在屏幕上的大小、形狀、受影響區(qū)域的位置； 3)處理器利用姿勢(shì)特征翻譯軟件判斷出使用了什么樣的動(dòng)作姿勢(shì)去觸摸屏幕； 根據(jù)權(quán)利要求4所述多點(diǎn)電容式觸摸屏，其特征在干:所述步驟2)中如果有需要的話，處理器會(huì)將觸摸特征近似的放到同一個(gè)組里；如果移動(dòng)手指，處理器將會(huì)計(jì)算出觸摸的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的差異。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述多點(diǎn)電容式觸摸屏，其特征在于:所述步驟3)中當(dāng)觸摸屏幕時(shí)處理器會(huì)結(jié)合物理動(dòng)作與當(dāng)時(shí)運(yùn)行的手機(jī)軟件做出綜合的判斷。
【文檔編號(hào)】G06F3/044GK103530011SQ201310501980
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】王耀斌 申請(qǐng)人:陜西高新實(shí)業(yè)有限公司