CN101464769A

CN101464769A - 电磁感应式触摸屏

Info

Publication number: CN101464769A
Application number: CNA2009101048030A
Authority: CN
Inventors: 朱中伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2009-06-24

Abstract

本发明公开了一种电磁感应式触摸屏，包括一块透明触摸基板、设置于其背面的电磁感应层、与电磁感应层连接的控制电路装置、一支可发射电磁波的书写笔，电磁感应层为一张沿X、Y轴方向设置有若干条金属浆料线透明的PET薄膜，并形成一整张盘错交织的经纬线网，各金属浆料线在交叉点处相互绝缘，纵横交织的金属浆料线所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元，将该触摸基板安装于显示器前方并连接计算机，书写笔接触触摸基板正面，电磁感应单元感应到书写笔发射的电磁波，距离书写笔越近的电磁感应单元感应到的电动势越高，根据纵横两方向感应电动势的高低，并通过微处理器及微处理器控制电路计算并获得书写笔所在的X、Y坐标位置。

Description

电磁感应式触摸屏

技术领域

本发明涉及一种计算机输入设备，尤指一种安装于显示器前方，并利用电磁感应方式识别触摸坐标的电磁感应式触摸屏，属于电子技术领域。

背景技术

随着科技的进步，触摸屏技术也经历了从低档向高档逐步升级和发展的过程，触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术，世界各国对此普遍给予重视，并投入大量的人力物力进行研发、推广，因此各种新型触摸屏不断涌现并广泛的应用于公共场所、教学、工农业的生产中。

目前根据其工作原理可以将触摸屏分为四大类：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波触摸屏，为了更好地了解触摸屏下面就分别对这四种屏的优劣势进行简单的介绍：

电阻式触摸屏工作在与外界完全隔离的环境中，它不怕灰尘、水气和油污，可以用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域使用。缺点是由于复合薄膜的外层采用塑料，太用力使用锐器触摸可能划伤触摸屏，不适合公共场所使用，难以实现大尺寸的触摸屏。

电容式触摸屏的分辨率很高，透光率也不错，可以很好地满足各方面的要求，在公共场所常见的就是这种触摸屏。不过，电容式触摸屏把人体当作电容器的一个电极使用，当有导体靠近并与夹层ITO工作面之间耦合出足够大的电容时，流走的电流就会引起电容式触摸屏的误动作；另外，戴着手套或手持绝缘物体触摸时会没有反应，这是因为增加了绝缘的介质，因此在使用上很不方便。

红外线触摸屏是靠测定红外线的通断来确定触摸位置的，与触摸屏所选用的透明挡板的材料无关，因此；选用透光性能好的挡板，并加以抗反光处理，可以得到很好的视觉效果，加上钢化玻璃就能实现防尘、防污、防暴作用，也很容易生产出超大尺寸的触摸屏，但是；受到红外线发射、接收管体积的限制，不可能发射高密度的红外线，所以这种触摸屏的分辨率不高，另外红外线触摸屏较重不方便搬运，还有就是它的生产成本高，不利于普及应用。

表面声波技术非常稳定，而且表面声波触摸屏的控制器靠测量衰减时刻在时间轴上的位置来计算触摸位置，所以其精度非常高。表面声波触摸屏还具有第三轴(z轴)，也就是压力轴—通过计算接收信号衰减处的衰减量可得到用户触摸屏幕的力量大小，最多可分为256级力度。力量越大，接收信号波形上的衰减缺口也就越宽越深，在所有的触摸屏中，只有表面声波触摸屏具有感知触摸压力的性能。但怕长时间的灰尘积累和油污的浸染，所以使用于环境干净的场所更好，否则需要定期的清洁服务。

综上所述，现有的触摸屏都存在着这样或那样的缺点，由于这些缺点的存在使得这几种触摸屏在不同的场所各为其主，而且生产成本都较高，加工制造困难，难以普及应用，因此有必要对现有的触摸屏进行改良，整合其中的优势，使其更有利于触摸屏的普及，这也是国内外许多人一直努力研究的课题。

发明内容

针对上述触摸屏存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种生产成本低廉、易于加工制造、结构紧凑、适合不同场所使用且能做出超大尺寸的新型电磁感应式触摸屏。

为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

设计一种电磁感应式触摸屏，包括一块触摸基包括一块触摸基板、设置于触摸基板背面的电磁感应层、与电磁感应层连接的控制电路装置、一支可发射电磁波的书写笔，所述的控制电路装置包括微处理器及微处理器控制电路，触摸基板为透明基板，电磁感应层为一张透明薄膜，在透明薄膜上分别沿X、Y轴方向均匀分布有若干条纵横交错的细小金属浆料线，并形成一整张盘错交织的经纬线网，各金属浆料线在交叉点处相互绝缘，纵横交织的金属浆料线所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元，所述的触摸基板安装于显示器前方并连接计算机，所述的书写笔发射电磁波并接触触摸基板正面，与其相对应的电磁感应层的电磁感应单元感应到书写笔发射的电磁波，距离书写笔越近的电磁感应单元感应到的电动势越高，根据纵横两方向感应电动势的高低，并通过微处理器及微处理器控制电路计算并获得书写笔所在的X、Y坐标位置。

所述的薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯材质，其大小与透明基板相同或略小于透明基板并通过贴合方式固定于透明基板背面。

所述印制于透明薄膜上的金属浆料线为电路银浆或电路铜浆。

所述的基板为透明玻璃或钢化玻璃，还可以是透明的有机玻璃亚克力胶板。

所述的在电磁感应层后还设有用于增强设备的抗干扰能力的屏蔽层。

所述的控制电路装置还包括多路控制开关、信号放大电路、滤波电路、数据处理、信号输出控制电路和/或存储装置。

所述的电磁感应层通过热压或超声波或热熔贴合固定于透明基板背面。

所述的书写笔包括电磁波发生电路及电磁振荡电路。

所述的控制电路装置接口和电磁感应层输出接口为针式连接或软性印刷线路连接或点对点连接或焊点热熔连接或超声波焊接。

在透明薄膜上分别沿X、Y轴方向分布的金属浆料线相互绝缘。

所述的书写笔按间歇或直接的方式发射电磁波。

电磁感应式触摸屏的工作原理是：设置于透明触摸基板背面的电磁感应层通电后产生电磁波，电磁波是可以通过空气和绝缘物体进行传播，因此同样可以在透明玻璃中传播，采用一支可以发射电磁波的笔作用于透明玻璃正面，纵横交织的金属浆料线所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元，定位原理是，发射电磁波的笔按间歇方式发射电磁波，当笔靠近接收线圈的膜时，线圈上会感应到笔发射的电磁波。离笔最近的线圈组感应到的电动势越高，根据水平方向和垂直方向感应到的电动势，通过计算可以获得笔所在的X、Y坐标位置。

由于采用了上述的技术方案，本发明的电磁感应式触摸屏，采用一块透明的玻璃或有机玻璃作为触摸基板，并在一张透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或菲林材质的薄膜上分别沿X、Y轴方向均匀印制有若干条纵横交错的细小金属浆料线，并形成一整张盘错交织的经纬线网并构成电磁感应层，各金属浆料线在交叉点处相互绝缘，纵横交织的金属浆料线所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元，这些细小的金属浆料线用肉眼很难看清，将这张布有金属浆料线透明的薄膜固定于透明的触摸基板背面并完全覆盖，将其安装于显示器前方并连接计算机，利用一支发射电磁波的书写笔接触基板正面，其背面相对应的电磁感应层的电磁感应单元感应到书写笔发射的电磁波，距离书写笔越近的电磁感应单元感应到的电动势越高，根据纵横两方向感应电动势的高低，并通过微处理器及微处理器控制电路计算并获得书写笔所在的X、Y坐标位置，这样就可以在触摸基板上实现书写和触摸的功能。

本发明与现在的电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波触摸屏相比具有成本低廉、精度高、结构紧凑、适合不同场所使用、易于加工制造、并且防尘、防污、防暴，很容易做出超大尺寸的触摸屏，更加丰富了触摸屏的形态。

附图说明

图1为本发明电磁感应式触摸屏的立体结构示意图；

图2为本发明电磁感应式触摸屏的金属浆料线与控制电路装置通过软性连接的结构示意图；

图3为在PET透明薄膜上沿Y轴方向印制的金属浆料线结构示意图；

图4为在PET透明薄膜上沿X轴方向印制的金属浆料线结构示意图；

图5为金属浆料线在PET透明薄膜上形成的经纬线网的结构示意图；

图6为本发明电磁感应信号产生、识别书写笔位置原理示意图；

具体实施方式：

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

聚对苯二甲酸乙二醇酯polyethyleneterephthalate，简称PET；PET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET性能指标以Dupont的R^-ITE FR一530为例，其性能指标如下：

拉伸强度152MPa；弯曲模量(DAM)10343MPa；悬臂梁冲击强度(od)85J/m；比重1.67；热变形温度(1.8MPa)224℃；熔点254℃；氧指数33％UL阻燃性V一0级；热线点燃330S；体积电阻率10，r]ohm-cm；介电强度16.9Kv/mm；介电常数103Hz时3.8；10Hz时3.7；介质损耗103Hz时0.011；10Hz时0.018，由于PET具有优良的耐热性、耐化学药品性。强韧性、电绝缘性、安全性等特性，其价格便宜因此广泛被用做纤维、薄膜、工程塑料、聚酯瓶等。

如图1至图5所示；本发明的电磁感应式触摸屏，采用一块透明的钢化玻璃或亚克力胶板作为触摸基板1，一张与触摸基板1大小相同或略小的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质的透明薄膜2，在这张透明薄膜2的一面上通过目前成熟的网印或喷墨打印或酸、碱液蚀刻等工艺分别沿透明薄膜2的X、Y轴方向均匀分布有若干条纵横交错非常细小的金属浆料线4，这些金属浆料线4肉眼比较难以察觉，通常采用导电性能良好的电路银浆或电路铜浆用作金属浆料线4，金属浆料线4的分布疏密一般在0.3-0.8cm之间，这样在透明薄膜2上形成一整张盘错交织的经纬线网并构成电磁感应层，X、Y轴上各金属浆料线4在交叉点11处通过涂覆或印刷绝缘透明层达到相互绝缘的目的，也可以在X轴或Y轴的金属浆料线4上印刷一层透明的绝缘层，之后再设置另一轴向上的金属浆料线4，以达到X、Y轴上分布的金属浆料线4相互绝缘的目的，纵横交织的金属浆料线4所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元10，将这张透明薄膜2通过热压或超声波或热熔贴合等工艺固定于透明触摸基板1背面并基本或完全覆盖，透明薄膜2上每根X、Y轴上的金属浆料线4分别对应连接围设在触摸基板1周边的微处理器及微处理器控制电路3。如图2所示；也可以通过软性的电路31实现X、Y轴的金属浆料线4与微处理器及微处理器控制电路3之间的连接，避免微处理器及微处理器控制电路3围设在触摸基板1周边。

将其安装于显示器前方并连接计算机，利用一支间歇或直接方式发射电磁波的书写笔接触基板1正面，其背面相对应的电磁感应层的电磁感应单元感应到书写笔发射的电磁波，距离书写笔越近的电磁感应单元感应到的电动势越高，根据纵横两方向感应电动势的高低，并通过微处理器及微处理器控制电路计算并获得书写笔所在的X、Y坐标位置，这样就可以在触摸基板1上实现书写和触摸的功能。

为了更好的理解和描述细小的金属浆料线4在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明薄膜2上的分布情况，如图3、图4所示；图中一张与触摸基板1大小几乎相同的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明薄膜2，在透明薄膜2的一面上通过目前成熟的网印或喷墨打印或酸、碱液蚀刻等工艺分别沿X、Y轴方向均匀分布有若干条非常细小的金属浆料线4，这些金属浆料线4肉眼比较难以察觉并不影响透明性，通常采用的金属浆料线4为导电性能良好的电路银浆或电路铜浆，金属浆料线4的分布疏密一般在0.3-0.8cm之间，如图5所示；这些纵横交错的金属浆料线4在透明薄膜2上形成一整张盘错交织的经纬线网并构成电磁感应层，各金属浆料线4在交叉点11处通过涂覆或印刷绝缘透明层达到相互绝缘的目的，也可以在X轴或Y轴的金属浆料线4上印刷一层透明的绝缘层，之后再设置另一轴向上的金属浆料线4，以达到X、Y轴上金属浆料线4相互绝缘的目的，纵横交织的金属浆料线4所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元10，每根X、Y轴上的金属浆料线4一端设有与微处理器及微处理器控制电路3连接的焊盘5。

为了更详细的表述本发明的工作原理请参考图6；图中P表示笔的信号输入端，笔头上有益较大的导体P1，当笔靠近感应单元时，笔头就构成电场的一个电极，感应层上的导电介质构成电场的另一电极，笔对X、Y轴的电场用CX、CY来表示。图中Y1、Y2表示Y轴的引出PIN，X1、X2表示X轴的引出PIN，在X轴有一条ZX线将所有的线串起，等同为一电阻ZX，Y轴有一条zy线将所有的线串起，等同为一电阻ZY，当笔在天线上晃动时，笔尖上的交变电势会通过ZX、ZY偶合到X、Y两组天线上，由于两组天线是许多线串成，那么其越靠近笔尖的线收到的交变电势越强，这些线上收到的电势的矢量用上面滑动电阻箭头处在电阻之间的位置来表示，由于两组上下重叠，笔在移动时，可理解为两滑动电阻同向或反向同步滑动，Y方向电阻滑动到不同的位置表示为Y轴上的不同坐标，X方向电阻滑动到不同的位置表示为X轴上的不同坐标，有了X和Y坐标，就可以计算出笔尖的平面坐标位置。

综上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干个变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种电磁感应式触摸屏，包括一块触摸基板、设置于触摸基板背面的电磁感应层、与电磁感应层连接的控制电路装置、一支可发射电磁波的书写笔，所述的控制电路装置包括微处理器及微处理器控制电路，其特征在于：所述的触摸基板为透明基板，所述的电磁感应层为一张透明薄膜，在透明薄膜上分别沿X、Y轴方向均匀分布有若干条纵横交错的细小金属浆料线，并形成一整张盘错交织的经纬线网，各金属浆料线在交叉点处相互绝缘，纵横交织的金属浆料线所围设成的网格空间构成一个电磁感应单元，所述的触摸基板安装于显示器前方并连接计算机，所述的书写笔发射电磁波并接触触摸基板正面，与其相对应的电磁感应层的电磁感应单元感应到书写笔发射的电磁波，距离书写笔越近的电磁感应单元感应到的电动势越高，根据纵横两方向感应电动势的高低，并通过微处理器及微处理器控制电路计算并获得书写笔所在的X、Y坐标位置。

2、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的透明薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯材质，其大小与透明基板相同或略小于透明基板并通过贴合方式固定于透明基板背面。

3、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述印制于透明薄膜上的金属浆料线为电路银浆或电路铜浆。

4、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的基板为透明玻璃或透明有机玻璃。

5、根据权利要求4所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述透明玻璃是钢化玻璃，所述的透明有机玻璃是亚克力胶板。

6、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的电磁感应层后还设有用于增强设备抗干扰能力的屏蔽层。

7、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的控制电路装置还包括多路控制开关、信号放大电路、滤波电路、数据处理、信号输出控制电路和/或存储装置。

8、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的电磁感应层通过热压或超声波或热熔贴合固定于透明基板背面。

9、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的书写笔包括电磁波发生电路及电磁振荡电路。

10、根据权利要求1或7所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的控制电路装置接口和电磁感应层输出接口为针式连接或软性印刷线路连接或点对点连接或焊点热熔连接或超声波焊接。

11、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的透明薄膜上分别沿X、Y轴方向分布的金属浆料线相互绝缘。

12、根据权利要求1所述的电磁感应式触摸屏，其特征在于：所述的书写笔按间歇或直接的方式发射电磁波。