专利名称：感力触控屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及定位输入装置，尤其涉及一种感力触控屏。t思处.会 箪驟不定位技术已被广泛用于电子产品，而产生触控屏等定位输入装置。目 前的触控屏可分类为电阻式、电容式、超声波式、光电式、电磁式等。电 阻式触控屏为双层结构，通过上下层的电接触传递触控信号，上层柔性膜 的外表面甚至是内表面导电层易被划伤，而且双层结构的光学性能(透射 率、色散、防眩性等)不够理想，在与显示器重叠使用时，会影响显示效 果。电容式触控屏是通过手指与触控屏上导电膜层间的耦合电容传递触控 信号，存在着怕水、怕干扰等问题，而且成本偏高，导电膜层也使得触控 屏的光学透射率下降。超声波式、光电式、电磁式触控屏成本昂贵，也存 在着怕干扰等问题。发明内赛本发明旨在提供一种測量触摸压力信号的触控屏，以提高触控定位输 入的可靠性，并降低触控屏的成本。本发明的思路是与如
图1所示， 一个长为L的条状物体100，在未受压力时处于受力平衡态，即其两端支承点110和120分别的支承力Fl 和F2之和等于物体的重量。在条状物体100距两端两支承点110和120 分别为a和b的位置130上，对长条状物体100施加压力P,支承力Fl 和F2的变化之和等于压力P，两支承点支承力的变化(即压力的分配)反比于施压点130距支承点的距离， 即 AF1+厶F2二P ， △Fl/AF2=b/a ， a+b二L ，依上面的关系式，通过測量两个支承点支承力的变化(即压力的分配)，就 可得到施压点130在条状物100上的位置。对一个面状物体施加压力，触控物触压力在触控面板上的分布随触压 位置的不同而变化，通过测量面状物体各支承点压力(或其反作用力支承 力)的变化，即压力的分配，可得到施压点在面状物体上的位置。这样， 在一个触控面板上设置若干个力学传感元件，在触控物触压触控面板时， 各传感元件感测到触压力在触控面板上的分布，通过各传感元件感测到力 的分布或力的变化，来判断触压点在触控面板上的位置，实现触控定位。对于具有两个支承点的条状物体，对两个支承点压力(或其反作用力 支承力)的测量可以获得触压点在条状物上的位置；对于具有两个支承点 的面状物体,对三个或以上支承点压力(或其反作用力支承力)的测量可以 获得触压点在面状物上的位置。本发明的技术解决方案是如图2所示，触控屏200具有一个触控面 板210，在触控面板210的支承位置设置若干个压力传感元件220，在触 控物250在A点触压触控面板210时,触控面板210将触压力F传递到各 支承位置。各支承位置上的压力传感元件220感测到触压力F的大小以及 在各支承位置上的分配。压力传感元件220连接测量系统230，测量系统 230由触压力F在各支承位置上的分配，确定触压点A在触控面板210上 的位置，并传输到电脑或内置电脑的设备240，控制显示器241显示象素 显示内容的改变(包括图象位置的移动或改变)。另一解决方案是如图3所示，触控屏300具有一个触控面板310， 在一个触控面板310的支承物320附近设置若干个张力传感元件330，在触控物360在A点触压触控面板310时，触控面板310发生形变产生张力 来抵抗触压力F。各支承物320附近的张力传感元件330感测到张力的大 小以及在各支承物320上的分布。张力传感元件330连接测量系统340， 测量系统340由张力在各支承位置320上的分布(也就是触压力F在各支 承物320上的分配)，确定触压点A在触控面板310上的位置，并传输到电 脑或内置电脑的系统350，控制显示器351显示象素显示内容的改变(包 括图象位置的移动或改变)。在触控屏的使用过程中，触控屏发生倾斜,触控面板的自重将使各力 学传感元件的受力分配发生变化。触压力总是让各力学传感元件的受力都 同时增加，只是各力学传感元件受力的增量不一样(即触压力在触控面板 上的分布)；触控面板倾斜所产生的重力重新分配，是某些力学传感元件的 受力增某些力学传感元件的受力减少,而各力学传感元件的受力总和却保 持不变；因此,可以区分由触压力所引起的各力学传感元件的受力变化和 由触控面板倾斜所引起的各力学传感元件的受力变化。另外，在一个方向上安置三个或以上的力学传感元件，触控面板倾斜 所产生的重力重新分配，使此方向三个或以上的各力学传感元件受力的变 化是以此方向重心为对称的关系,并且此方向至少有一个力学传感元件受 力增加、至少有一个力学传感元件受力减少;由此也可以区分触压力引起 的各力学传感元件的受力变化和触控面板倾斜引起的各力学传感元件的 受力变化。可以将力学传感元件安置在一个与显示屏没有固定位置关系的触控 面板上,作为定位输入的触控屏。也可以将力学传感元件安置在一个固定于显示屏前的透明触控面板 上，作为显示屏的触控屏。也可以直接以显示屏作为触控面板,将力学传感元件安置在显示屏上， 不再需要设置独立于显示屏的触控面板。也可以将力学传感元件安置在触控面板或显示屏的支承框架上，触压 力通过触控面板传递到支承框架上，安置在触控面板或显示屏的支承框架 上的力学传感元件感测到触压力的分布。可以在安置力学传感元件的触控面板上或支承框架上设置特别的结 构，以便触控面板被触压时,在特别结构的位置产生相对大的形变,便于力 学传感元件的测量。作为电脑或内置电脑的设备定位输入装置的触控屏，可以在其控制电 路内设置有效触控的触压力最大或最小阈值数据，以防止误操作。作为电脑或内置电脑的设备的定位输入装置,触控面板根据各力学传 感元件的受力变化的总和得到触压的轻重，以触压的轻重控制电脑或内置 电脑的设备显示图案的大小。在书写时,显示图案的大小表现为书写笔划 的粗细。作为电脑或内置电脑的设备的定位输入装置，可以通过探测触控物在触控面板上的相对位移，带动显示屏上某显示图案(如光标等)相对移动； 也可以通过探测触控物在触控面板上的绝对位置，带动某显示图标(如光 标等)移动到显示屏上对应的绝对位置。作为电脑或内置电脑的设备的定位输入装置，可以以触控物在触控面 板上的敲击，作为点击输入信号。对于安置在显示屏前的透明的触控面板，可以在上触控面板镀上增 透膜，以提高触控面板的透射率。本发明与现有技术对比的有益效果是压力测量是一种成熟技术，本发明的触控屏不需要精确测量触压力的 绝对大小，只需测量触压力在触控面板上的相对分布，也就是各力学传感 元件测量到的触压力的相对值，因而降低了测量难度，降低了触控屏的成本o触躯力耱对饉的漏量对环境温度的变化不敏感,而湿度对力的传递也完全没有影响，环境的温湿度不会影响触控屏的正常工作，外界声光电也 不会干扰力学测量,故本发明的感力触控屏几乎是一种不受使用环境影响 的定位输入装置，大大提高触控屏的可靠性。本发明的感力触控屏只需单层基板，也不会产生电阻式触控屏表面柔 性膜的划伤问题。利用本发明的感力触控屏进行书写时,不需要特别制做的触控笔。以 铅笔、原珠笔、或其他任何硬物均可正常操作感力触控屏。附圃邋明图1是本发明的感力触控屏的原理示意图； 图2是本发明的一种解决方案结构示意图； 图3是本发明的另一种解决方案结构示意图； 图4是本发明具体实施方式
一的结构示意图； 图5是本发明具体实施方式
二的结构示意图； 图6是本发明具体实施方式
三的结构示意图； 图7是本发明具体实施方式
四的结构示意图； 图8是本发明具体实施方式
五的结构示意图。具体瘵耱方式本发明的实施例之一如图4所示 一种触控屏和显示器系统400。在 一透明面板410四个角的下面，安装四个压力传感元件421、 422、 423、 424，显示屏430位于透明面板410的下方。使压力传感元件421、 422、 423、 424从四个角支承透明面板410。压力传感元件421、 422、 423、 424 的信号线连接测量电路440，测量电路440连接控制电路450,控制电路 450再连接显示驱动电路460，显示驱动电路460驱动透明面板410下方的 显示屏430。当触控物470(如手指或笔)触压透明面板410时，压力传感元件421、 422、 423、 424均受力增加。测量电路440测量压力传感元件421、 422、 423、 424受力变化的相对值，即触压力在四个支承点上的分配，确定 出触控物470在透明面板410上的位置。测量电路440将触控物470的位 置信息传递到控制电路450,控制电路450控制显示驱动电路460驱动显 示屏430上的图标跟随触控物470移动,实现定位输入。本发明的实施例之二如图5所示 一种可触控的平板显示器500。将 四个压力传感元件521、 522、 523和524直接安置在显示屏510的下面支 承显示屏，以显示屏510作为触控板。压力传感元件521、 522、 523和524 的信号线连接测量电路530,测量电路530连接控制电路540，控制电路 540再连接显示驱动电路550，显示驱动电路550驱动平板显示屏510。当 触控物560(如手指或笔)触压显示屏510表面时,显示屏510直接将触压 力传递到支承它的压力传感元件521、 522、 523和524上，压力传感元件521、 522、 523和524均受力增加。测量电路530测量压力传感元件521、522、 523和524受力变化的相对值，即触压力在四个支承点上的分配,确 定出触控物560在显示屏510表面上的位置。测量电路530将触控物560 的位置信息传递到控制电路540，控制电路540控制显示驱动电路550驱 动显示屏510上的图标跟随触控物560移动，实现定位输入。在触控物560 在显示屏510表面书写时,测量电路530测量压力传感元件521、 522、 523 和524受力变化的总和得到触压力的大小，控制电路540根据触压力的大 小控制显示驱动电路550，在显示屏510上显示书写笔划的粗细。与如图4 的实施例之一比较，由于没有了置于显示屏之前的透明面板，使显示效果 得到改善。本发明的实施例之三如图6所示 一种可触控的显示器600。在显示 屏610之前不设置透明面板,显示屏610和显示屏支承框架620紧固连结。 在显示屏支承框架620与机体630连结的四个支承位，安装四个压力传感 元件641、 642、 643和644支承显示屏支承框架620和显示屏610，以显示屏610作为触控板。压力传感元件641、 642、 643和644的信号线连接 测量电路650,测量电路650连接控制电路660，控制电路660再连接显示 驱动电路670，显示驱动电路670驱动平板显示屏610。当触控物680(如 手指或笔)触压显示屏610表面时，显示屏610和显示屏支承框架620的 连结体将触压力传递到支承它们的压力传感元件641、 642、 643和644 上，压力传感元件641、 642、 643和644均受力增加。测量电路650测量 压力传感元件641、 642、 643和644受力变化的相对值，即触压力在四个 支承位上的分配，确定出触控物680在显示屏610表面上的位置。测量电 路650将触控物680的位置信息传递到控制电路660,控制电路660控制 显示驱动电路670驱动显示屏610上的图标跟随触控物680移动，实现定 位输入。与如图4的实施例之一比较，由于没有了置于显示屏之前的透明 面板，使显示效果得到改善。本发明的实施例之四如图7所示 一种触控屏和显示器系统700。在 一透明面板710四个角具有四个支承点711、 712、 713和714,在透明面 板710上安装八个张力传感元件721、 722、 723、 724、 725和726，显示 屏730位于透明面板710的下方，以显示屏710作为触控板。使张力传感 元件721、 722、 723、 724、 725和726的信号线连接测量电路740，测量 电路740连接控制电路750，控制电路750再连接显示驱动电路760,显示 驱动电路760驱动透明面板710下方的显示屏730。当触控物770(如手指 或笔)在A点触压透明面板710时，透明面板710受触压力而发生轻微的 形变，张力传感元件721、 722、 723、 724、 725和726的张力发生变化。 测量电路740测量张力传感元件721、 722、 723、 724、 725和726张力变 化的相对值,反映触压力在四个支承点上的分配，确定出触控物770在透 明面板7iO上的位置。测量电路740将触控物770在A点的位置信息传递 到控制电路750,控制电路750控制显示驱动电路760驱动显示屏730上 的图标跟髓触控物770移动，实现单点定位输入。当触控物770在A和触控物780 (如手指或笔)在B两点同时触压透明 面板710时,透明面板710受触压力发生轻微的形变，张力传感元件721、 722、 723、 724、 725和726的张力发生变化。测量电路640由测量张力 传感元件721、 722、 723和724张力变化的相对值，确定出触控物770在 透明面板710上A点的位置；测量电路740由测量张力传感元件723、724、 725和726张力变化的相对值,确定出触控物780在透明面板710上B点 的位置。测量电路740将触控物770在点A和触控物780在点B的位置信 息传递到控制电路750，控制电路750控制显示驱动电路760驱动显示屏 730上的两个图标分别跟随触控物770和触控物780移动，实现多点定位 输入。本发明的实施例之五如图8所示一种电脑触控屏800。在触控屏800 的触控面板810四个角的下面，安装四个压力传感元件821、 822、 823、 824。使压力传感元件821、 822、 823、 824从四个角支承触控板810，压 力传感元件821、 822、 823、 824的信号线连接测量电路830，测量电路830 连接控制电路840,控制电路840连接电脑850,电脑850具有显示屏851。 当触控物860(如手指或笔)触压触控面板810时,压力传感元件821、822、 823、 824均受力增加。测量电路830测量压力传感元件821、 822、 823、 824受力变化的相对值，即触压力在四个支承点上的分配，确定出触控物 860在触控面板810上的位置。测量电路830将触控物860的位置信息传 递到控制电路840，控制电路840传递电脑可解读的标准代码(如鼠标装置 对电脑的代码)给电脑，控制电脑850显示屏851上的图标跟随触控物860 移动，实现定位输入。当触控物860在触控面板810上的特定区域811内 上下移动时，可控制电脑显示画面上下滚动；当触控物860在触控面板810 上的特定区域812内左右移动时，可控制电脑显示画面左右滚动。触控屏 800也可安装在笔记本电脑的键盘侧，替代贯用的电容式触摸板；触控屏 800也可安装在电脑或内置电脑的设备的任何位置作为触摸板使用；触控屏800也可安装在电脑或内置电脑的设备的输入装置(如鼠标、键盘、遥 控器)上作为触摸板使用。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 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 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种感力触控屏，包括触控面板、测量电路、控制电路等，触控屏连接具有显示屏的电脑或内置电脑的设备，其特征在于不少于两个的力学传感元件通过机构与触控面板相连结，所述力学传感元件连接测量电路，测量电路测量各力学传感元件上触压力大小，以各力学传感元件上触压力的相对值确定触压点在触控面板上的位置，以触压点在触控面板上的位置控制电脑或内置电脑的设备显示内容的改变。
2、 根据权利要求1所述的感力触控屏，其特征在于 所述力学传感元件是压力传感元件。
3、 根据权利要求l所述的感力触控屏，其特征在于 所述力学传感元件是张力传感元件。
4、 根据权利要求l所述的感力触控屏，其特征在于 所述力学传感元件直接安装在触控面板上或安装在触控面板的支承件上或安装在触控面板的支承框架上。
5、 根据权利要求4所述的感力触控屏，其特征在于 所述触控面板是透明基板安装在显示屏前。
6、 根据权利要求l所述的感力触控屏，其特征在于 所述感力触控屏是以平板显示屏为触控面板，所述力学传感元件直接安装在显示屏上或安装在显示屏的支承件上或安装在显示屏的支承框架 上。
7、 根据权利要求l所述的感力触控屏，其特征在于 感力触控屏控制电路内设置有有效触控的触压力最大或最小阈值数据。
8、 根据权利要求1所述的感力触控屏，其特征在于-所述瀏量电路测量各力学传感元件上触压力大小，以各力学传感元件上触压力的总和控制电脑或内置电脑的设备显示图案的大小。
9、 根据权利要求l所述的感力触控屏，其特征在于 以触控物在感力触控屏上的相对移动，带动显示屏显示画面的移动。
10、 根据权利要求l所述的感力触控屏，其特征在于 以触控物在感力触控屏上的绝对位置，带动显示图标移动到显示屏上对应的绝对位置。
全文摘要
本发明公开了一种触控屏，包括触控面板、测量电路、控制电路、不少于两个的力学传感元件等，触控屏连接具有显示屏的电脑或内置电脑的设备，所述力学传感元件通过机构与触控面板相连结，以各力学传感元件上触压力的相对值确定触压点在触控板上的位置，以触压点在触控面板上的位置控制电脑或内置电脑的设备显示内容的改变。本发明的触控屏只需测量各力学传感元件上触压力的相对值，降低了测量难度，降低了触控屏的成本。触压力相对值的测量对环境温湿度的变化不敏感，外界声光电也不会干扰力学测量，故本发明的感力触控屏几乎是一种不受使用环境影响的定位输入装置。
文档编号G06F3/041GK101231562SQ20071000609
公开日2008年7月30日 申请日期2007年1月27日 优先权日2007年1月27日
发明者陈其良 申请人:陈其良;陈梅英