專利名稱：顯示設(shè)備的觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示設(shè)備的觸摸屏。更具體地，本發(fā)明涉及顯示設(shè)備的電容型和電磁型結(jié)合的觸摸屏。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)出了觸摸屏作為一種通過顯示表面與電子設(shè)備有效地接口的裝置。例如，用戶可以在觀看顯示設(shè)備顯示的圖像時(shí)，使用集成在顯示設(shè)備上的觸摸屏來輸入期望的信息。因?yàn)樵试S用戶通過顯示表面將期望的信息輸入到電子設(shè)備中，觸摸屏實(shí)質(zhì)上減少或消除了對其它輸入設(shè)備(如，鍵盤，鼠標(biāo)，遙控器等等)的需要。當(dāng)前，觸摸屏已被廣泛地與平板顯示設(shè)備，如液晶顯示器(LCD)、等離子顯示板(PDP)、電致發(fā)光(EL)設(shè)備和陰極射線管(CRT)等的顯示表面集成在一起。
根據(jù)使用的接觸物的類型(如，用戶的手指，觸筆等)，并根據(jù)確定接觸點(diǎn)(即，接觸物最接近觸摸屏的位置)的方式，一般可將觸摸屏分為模擬電阻型、電容型、電磁型、表面聲波型和紅外型觸摸屏。
通常，模擬電阻型觸摸屏包括一個(gè)承載上電極的上透明基板和一個(gè)承載下電極的下透明基板。上下透明基板間隔一定距離粘接在一起。當(dāng)接觸物接觸到上透明基板的表面時(shí)，上透明基板上的上電極與下透明基板上的下電極電接觸。當(dāng)上、下電極相互電接觸時(shí)，檢測并輸出由于特定于接觸物與觸摸屏的接觸位置(也就是接觸點(diǎn))的電阻值或電容值而變化的電壓，以及由該接觸點(diǎn)的坐標(biāo)定義的位置。
一般而言，電容型觸摸屏包括在顯示設(shè)備，如LCD板上形成的透明電極，其中在透明電極的每一個(gè)角或邊上施加電壓，由此在透明電極中產(chǎn)生均勻的電場。當(dāng)用戶通過接觸物接觸觸摸屏?xí)r，可以根據(jù)電壓降來確定觸點(diǎn)的坐標(biāo)。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的顯示設(shè)備的電磁(EM)型觸摸屏的示意圖。
電磁(EM)型觸摸屏通常通過檢測電磁場諧振來確定接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。近來，現(xiàn)有技術(shù)的EM型觸摸屏已經(jīng)與平板電腦(Tablet PC)集成在一起，能顯示高質(zhì)量的圖像。
參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)的EM型觸摸屏與顯示設(shè)備，如LCD設(shè)備集成在一起，其中，LCD設(shè)備包括LCD板11、上偏光板12、下偏光板13、背光燈14、鈍化層15、EM型觸摸屏和殼體17。
LCD板11能夠根據(jù)外部輸入的驅(qū)動(dòng)和視頻信號(hào)顯示圖象，并且包括相互結(jié)合在一起并分開預(yù)定間隔的上下基板，其中液晶材料注入在上下基板之間。上偏光板12位于LCD板11上方，下偏光板13位于LCD板11下方，以便對由背光燈14照射到LCD板11的光，以及由LCD板11透過的光進(jìn)行選擇性的偏振。鈍化層15位于上偏光板12上方并分隔開，用作介電層，同時(shí)保護(hù)LCD板11免受觸筆23的損傷，這一點(diǎn)將在以下部分做進(jìn)一步詳述。EM型觸摸屏16位于LCD板11的下方，且根據(jù)觸摸屏上接觸點(diǎn)的位置輸出一個(gè)可變電壓。金屬材料的殼體17將背光燈14、LCD板11和EM型觸摸屏16固定為一個(gè)整體。
EM型觸摸屏16包括具有傳感器PCB 18、屏蔽板19和連接器21的傳感器板22，用于生成電磁場；和具有微處理器24的控制板25，用于向傳感器板22傳送信號(hào)，并通過檢測由觸筆23產(chǎn)生的輸入信號(hào)來檢測由觸筆23產(chǎn)生的接觸點(diǎn)的坐標(biāo)，其中觸筆23包括具有線圈和電容器的諧振電路26。由傳感器板22產(chǎn)生的電磁場在觸筆23的諧振電路26中存儲(chǔ)一段預(yù)定的時(shí)間。
在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)EM型觸摸屏的操作中，控制板25產(chǎn)生控制信號(hào)，使得傳感器板22產(chǎn)生電磁場。隨后，位于所產(chǎn)生的電磁場內(nèi)的觸筆23中感應(yīng)出電流，其中感應(yīng)電流具有諧振頻率，并根據(jù)諧振電路26的LC值存儲(chǔ)一段預(yù)定的時(shí)間。然后傳感器板22檢測存儲(chǔ)在諧振電路26中的感應(yīng)電流，并發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)到控制板25，從而控制板25確定由觸筆23產(chǎn)生的接觸點(diǎn)的位置。
諧振電路26是LRC電路，其中感應(yīng)電流的幅值隨所施加的電源的頻率變化。感應(yīng)電流的幅值在預(yù)定的電源諧振頻率(f)下達(dá)到最大。具體而言，諧振頻率(f)由以下的公式確定f=(2πLC)-1]]>(L是電感器的電感值，C是電容器的電容值)。
從以上的討論可見，現(xiàn)有技術(shù)EM型觸摸屏使用所發(fā)射的電磁場的諧振頻率確定觸筆的接觸點(diǎn)，因此根據(jù)與電容型觸摸屏檢測接觸點(diǎn)的方法完全不同的方法來確定接觸點(diǎn)。另外，接觸物，如用戶的手指，不會(huì)影響現(xiàn)有技術(shù)EM型觸摸屏的操作。因?yàn)橛|筆位于所產(chǎn)生的電磁場內(nèi)，即使觸筆位于鈍化層上方也可以檢測其相對于電磁型觸摸屏的位置，因此可以區(qū)分懸停以及變化壓力的效果。因此，通常把電磁型觸摸屏設(shè)計(jì)用于諸如會(huì)議、研討會(huì)等場合，以消除潛在接觸物的數(shù)目對電磁型觸摸屏的影響。但是，現(xiàn)有技術(shù)的電磁型觸摸屏具有復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，并且很難與現(xiàn)有的液晶顯示器模塊(LCM)集成在一起。此外，現(xiàn)有技術(shù)的電磁型觸摸屏只對觸筆有反應(yīng)，因此使得很難將電磁型觸摸屏應(yīng)用于特定應(yīng)用(例如，工業(yè)領(lǐng)域)中。最后，如果諸如用戶手指的接觸物接觸現(xiàn)有技術(shù)的電磁型觸摸屏，就檢測不到接觸點(diǎn)。因此，如果觸筆丟失或損壞，電磁型觸摸屏在提供新的觸筆之前就不能工作。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種顯示設(shè)備的接觸板，其從根本上消除了由現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺點(diǎn)所引起的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了一種顯示設(shè)備的觸摸屏，其中電容型和EM型觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)被集成在一個(gè)系統(tǒng)中，并且即使觸筆丟失或毀壞了也可操作觸摸屏。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明中進(jìn)行闡述，一部分可以通過說明書而明了，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐而體驗(yàn)到。通過說明書、權(quán)利要求書和附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)或獲得本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。
為了獲得這些和其它的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的目的，如所實(shí)施和概括描述的那樣，一種顯示設(shè)備的觸摸屏包括，例如顯示圖像的顯示設(shè)備；位于顯示設(shè)備上方的電容型觸摸屏；和位于顯示設(shè)備下方的EM型觸摸屏。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，電容型觸摸屏位于距離顯示設(shè)備預(yù)定距離的上方。
在本發(fā)明的另一方面，電容型觸摸屏可包括，例如透明電極；位于透明電極角部的金屬電極；和位于包括金屬電極的透明電極的整個(gè)表面上的鈍化層。
在本發(fā)明的又一方面，EM型觸摸屏可包括，例如位于顯示設(shè)備之下的傳感器板，其中傳感器板可以產(chǎn)生電磁場；和位于傳感器板之下的控制板，其中可以從控制板向傳感器板發(fā)送信號(hào)，讀取輸入信號(hào)之后，能夠檢測由觸筆在EM型觸摸屏上產(chǎn)生的接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制板可包括，例如能夠檢測電容并驅(qū)動(dòng)電容型觸摸屏的第一驅(qū)動(dòng)部件；能夠檢測電磁場并驅(qū)動(dòng)EM型觸摸屏的第二驅(qū)動(dòng)部件；和用于選擇驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部件和第二驅(qū)動(dòng)部件的切換部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，透明電極可由ITO或TAO材料形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，金屬電極可由銀和玻璃的混合物構(gòu)成，或由導(dǎo)電金屬構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，傳感器板可包括，例如傳感器PCB，屏蔽板，和連接器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，傳感器PCB可通過粘合劑與屏蔽板相連。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，顯示設(shè)備可以是LCD設(shè)備，其中LCD設(shè)備可包括，例如具有相互粘接的上下基板的LCD板和位于上下基板之間的液晶層的LCD板；用于偏振光的與LCD板的上下表面粘接的上下偏光板；和大致均勻地向LCD板的下表面發(fā)射光的背光燈。
可以理解，前面的概述和下面的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，旨在為權(quán)利要求所限定的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
附圖幫助更好地理解本發(fā)明，并構(gòu)成本申請的一部分，附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。
在圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的顯示設(shè)備的電磁(EM)型觸摸屏的示意圖；圖2A示出了電容型觸摸屏的平面圖；圖2B示出了電容型觸摸屏沿圖2A中I-I’線的剖面圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備觸摸屏的示意圖；圖4示出了圖3中顯示的控制板的示意圖；圖5示出了檢測觸筆的觸點(diǎn)相對于EM型觸摸屏的傳感器板的坐標(biāo)的方法；圖6示出了圖5中的發(fā)射和接收電路；以及圖7示出了圖6中發(fā)射和接收電路的波形圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將對本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)的說明，其實(shí)例圖示在附圖中。在可能的情況下，在所有附圖中用相同的標(biāo)號(hào)指示相同或相近的部分。
如圖所示，根據(jù)本發(fā)明原理的觸摸屏與如液晶顯示器(LCD)的顯示設(shè)備集成在一起。然而，可以理解，本發(fā)明的原理可以延伸為將觸摸屏與陰極射線管(CRT)、等離子顯示板(PDP)、電致發(fā)光顯示設(shè)備(ELD)和真空熒光顯示器(VFD)等任何類型的顯示設(shè)備集成在一起。
圖2A示出了電容型觸摸屏的平面圖，而圖2B示出了電容型觸摸屏沿圖2A中I-I’線的剖視圖。
參考圖2A和2B，電容型觸摸屏400可包括，例如，具有上下表面的絕緣基板30。在本發(fā)明的一方面，絕緣基板30可由，例如，玻璃、石英和金剛石等材料形成。
上下透明電極31和31’可分別位于絕緣基板30的上下表面。下透明電極31’減少了由顯示設(shè)備引起的電磁干擾，以免在從電容型觸摸屏400發(fā)送的信號(hào)中產(chǎn)生錯(cuò)誤。在本發(fā)明的一方面，上下透明電極31和31’可由，例如，氧化銦錫(ITO)和氧化錫銻(TAO)等材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的原理，使用相對高電阻值的材料形成上下透明電極31和31’是有利的。因此，以TAO等構(gòu)成上下透明電極31和31’是有益的。
可以在上透明電極31的角部和/或邊上形成金屬電極32，以在上透明電極31的外圍形成電阻網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的一方面，可以形成線性模式(linear pattern)的電阻網(wǎng)絡(luò)，以在上透明電極31整個(gè)表面一致地傳送控制信號(hào)。在本發(fā)明的另一方面，金屬電極32可由導(dǎo)電金屬構(gòu)成，如銀或銀與玻璃的混合物等材料。在本發(fā)明的另一方面，金屬電極32可通過下列方法形成例如，在上透明電極31上絲網(wǎng)印刷后熱處理；在上透明電極31上沉積導(dǎo)電材料，然后進(jìn)行構(gòu)圖處理。
可以在絕緣基板30的整個(gè)表面上設(shè)置鈍化層33，并且直接設(shè)置在金屬電極32和上透明電極31上。在本發(fā)明的一方面，鈍化層33可由氮化硅、氧化硅、苯并環(huán)丁烯(BCB)和丙烯酸樹脂等絕緣材料組成。在本發(fā)明的另一方面，鈍化層33可以作為介電層，并且可防止接觸物接觸并毀壞上透明電極31。
如上所述，施加在金屬電極32上的電壓可在上透明電極31的表面上生成基本均勻的電場，其中這個(gè)表面可以是彎曲或平坦的。根據(jù)本發(fā)明的原理，電容型觸摸屏400可包括位于觸摸屏角部的模擬測量電路(如，電流傳感器)，用于測量該大致均勻電場中的擾動(dòng)。當(dāng)接觸物接近鈍化層33(如，位于上方或直接接觸鈍化層33)時(shí)，所產(chǎn)生的電場中的一些電流會(huì)轉(zhuǎn)移到接觸物中，從而減少了電場中的電流。接下來，電流傳感器可以檢測電荷的減少，并且根據(jù)觸摸屏的各個(gè)角部檢測到的電流減小的相對差值，計(jì)算出接觸物相對于上觸摸屏400(即，接觸點(diǎn))的位置。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理與液晶顯示器(LCD)集成的觸摸屏的示意圖。
參考圖3，根據(jù)本發(fā)明原理，觸摸屏可與例如LCD等顯示設(shè)備集成在一起。
LCD設(shè)備可包括，例如LCD板100，上偏光板101，下偏光板102，和背光燈103。LCD板100能夠根據(jù)外部輸入的驅(qū)動(dòng)和視頻信號(hào)顯示圖象。此外，LCD板100可包括，例如間隔預(yù)定距離相互粘接的上下基板，其中液晶材料提供(例如，注入，分注)在上下基板之間。上偏光板101位于LCD板100之上，且下偏光板102位于LCD板100之下，以便對背光燈103照射到LCD板100中的光以及LCD板100透過的光進(jìn)行有選擇的偏振。在本發(fā)明的一方面，圖3所示的觸摸屏可與例如平板電腦等集成。
根據(jù)本發(fā)明的原理，觸摸屏可包括，例如前述的電容型觸摸屏400(如圖2A和2B所示)、鈍化層200、和EM型觸摸屏300。在本發(fā)明的一方面，電容型觸摸屏400可位于鈍化層200之上，位于顯示設(shè)備的顯示表面上(如，LCD板100上)，同時(shí)EM型觸摸屏300可位于顯示設(shè)備的顯示表面之下(如，LCD板100之下)。在本發(fā)明的一方面，殼體600是能夠把LCD設(shè)備和觸摸屏固定為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。另一方面，殼體可由金屬材料構(gòu)成。
在本發(fā)明的一方面，電容型觸摸屏400可位于鈍化層200之上，這樣用戶可通過用戶的手指等接觸物使觸摸屏產(chǎn)生輸入信號(hào)。
鈍化層200可由氮化硅、氧化硅、BCB和丙烯酸樹脂等材料構(gòu)成，并與LCD板100相隔以形成間隙500。相應(yīng)的，鈍化層200作為介電層，同時(shí)保護(hù)LCD板100不受如觸筆、用戶手指等接觸物的破壞。
EM型觸摸屏300可包括，例如，傳感器板304和控制板306。傳感器板304可以生成電磁場，并包括傳感器PCB 301、屏蔽板302和連接器303。在本發(fā)明的一方面，傳感器PCB 301可通過粘合劑與屏蔽板相連?？刂瓢?06位于傳感器板304之下并直接與其電連接。在本發(fā)明的一方面，控制板306也可與電容型觸摸屏400電連接?？刂瓢?06可承載微處理器305，微處理器305傳送信號(hào)給傳感器板304，并接收輸入信號(hào)來檢測由觸筆700產(chǎn)生的接觸點(diǎn)。在本發(fā)明的一方面，控制板306也可接收輸入信號(hào)來檢測由觸筆700以外的接觸物(如，用戶的手指等)產(chǎn)生的接觸點(diǎn)。
下面將更加詳盡的討論，觸筆700可包括，例如位于諧振電路701中的線圈和電容器。因此，由傳感器板304產(chǎn)生的電磁場能在諧振電路701中存儲(chǔ)一段預(yù)定的時(shí)間。
圖4示出了圖3的控制板的示意圖。
參考圖4，控制板306由三個(gè)驅(qū)動(dòng)部件A，B和C組成。第一驅(qū)動(dòng)部分A可以驅(qū)動(dòng)電容型觸摸屏400并檢測電容型觸摸屏400表面被如用戶手指的接觸物接觸時(shí)產(chǎn)生的10pF以下的電容值。第二驅(qū)動(dòng)部分B可驅(qū)動(dòng)EM型觸摸屏300并檢測由觸筆700生成的電磁場。第三驅(qū)動(dòng)部分C可切換電容型觸摸屏400和EM型觸摸屏300，使其中一種觸摸屏由自己的驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)。所以，基本上可以避免例如用戶手指和觸筆700同時(shí)接觸到觸摸屏而產(chǎn)生的錯(cuò)誤，因?yàn)殡娙菪突駿M型觸摸屏是分別激活的。
例如，當(dāng)圖3所示的EM型觸摸屏被激活，并由第二和第三驅(qū)動(dòng)部分B和C驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制板306產(chǎn)生控制信號(hào)，使傳感器板304產(chǎn)生電磁場。隨后，位于所產(chǎn)生的電磁場中的觸筆700中感應(yīng)出電流，其中感應(yīng)電流具有諧振頻率，且根據(jù)諧振電路701的LC值存儲(chǔ)一段預(yù)定的時(shí)間。然后傳感器板304檢測存儲(chǔ)在諧振電路701中的感應(yīng)電流，并發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)給控制板306，控制板306由此確定由觸筆700產(chǎn)生的接觸點(diǎn)的位置。
根據(jù)本發(fā)明的原理，諧振電路包括一個(gè)LRC電路，其中感應(yīng)電流的幅值可隨著由傳感器板304產(chǎn)生的電磁場的頻率而變化。當(dāng)由傳感器板304產(chǎn)生的電磁場的頻率等于特定于諧振電路701的LC值的預(yù)定諧振頻率(f)時(shí)，感應(yīng)電流的幅值達(dá)到最大。根據(jù)本發(fā)明的原理，諧振頻率(f)可由以下公式得出f=(2πLC)-1]]>(L是電感器的電感值，C是電容器的電容值)。
例如，當(dāng)圖2和3中所描述的電容型觸摸屏400被激活，且由第一和第三驅(qū)動(dòng)部分A和C驅(qū)動(dòng)時(shí)，當(dāng)電容型觸摸屏400與如用戶手指的接觸物接觸時(shí)，產(chǎn)生低于10pF的電容值，并傳送至金屬電極32(如圖2所示)。因?yàn)閭魉椭两饘匐姌O32的電容值與接觸點(diǎn)和不同的金屬電極32之間的距離成正比，因此微處理器305可以根據(jù)傳送至金屬電極32的電容值計(jì)算出接觸點(diǎn)的坐標(biāo)(如，X-Y坐標(biāo))。
圖5示出了檢測由觸筆產(chǎn)生的接觸點(diǎn)的坐標(biāo)的方法。
參考圖5，EM型觸摸屏300可包括，例如，具有傳感器PCB 301的傳感器板304。如上所述，觸筆700包括諧振電路710。在本發(fā)明的一方面，諧振電路701包括例如線圈61和電容器62。在本發(fā)明的另一方面，傳感器板進(jìn)一步包括傳感器陣列10，而傳感器PCB 301包括例如選擇電路20、連接切換電路30、發(fā)射電路40、接收電路50和處理單元70。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，傳感器陣列10包括，例如，具有沿著第一預(yù)定方向(例如Y軸)彼此平行排列的多個(gè)導(dǎo)體的多個(gè)天線線圈91。在本發(fā)明的另一方面，具有沿著與第一預(yù)定方向垂直的第二預(yù)定方向彼此平行排列的多個(gè)導(dǎo)體的多個(gè)天線線圈(未示出)可以與這多個(gè)天線線圈91重疊。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，各個(gè)天線線圈91都具有第一和第二端，其中第一端與選擇電路20連接，第二端與地電壓源連接。
根據(jù)本發(fā)明的原理，可基于傳感器板304和觸筆700間產(chǎn)生的電磁場的交互作用來確定EM型觸摸屏上的接觸點(diǎn)?；谟商幚黼娐?0提供的信息，選擇電路20可選擇沿X和Y軸排列的多個(gè)天線線圈91中的一個(gè)。其后，連接切換電路30交替地在發(fā)射電路40和接收電路50之間連接被選天線線圈91。接著，發(fā)射電路40通過連接切換電路施加一個(gè)AC信號(hào)，使傳感器板304產(chǎn)生交變的電磁場，根據(jù)法拉第定律在諧振電路701中感應(yīng)出電流。然后，可在諧振電路701中產(chǎn)生對應(yīng)于被選天線線圈91的信號(hào)并隨之施加到選擇電路20、連接切換電路30和接收電路50上。對于上述多個(gè)天線線圈91中的每一個(gè)重復(fù)上述處理，這樣可通過處理單元70確定接觸點(diǎn)的X軸坐標(biāo)值。此外，可以對具有沿X軸平行排列的多個(gè)導(dǎo)體的多個(gè)天線線圈進(jìn)行上述處理，以此確定接觸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)值。
圖6示出了圖5的發(fā)射和接收電路。
參考圖6，發(fā)射電路40包括，例如振蕩器41，分頻器42，第一和第二與非(NAND)門43和44，異或(EXOR)門45，和驅(qū)動(dòng)電路46。接收電路50包括，例如放大器51，第一和第二相位檢測器52和53，第一和第二低通濾波器54和55。
圖7示出了圖6中發(fā)射和接收電路的波形圖。
參考圖6和7，當(dāng)在傳感器陣列10和觸筆700間發(fā)射和接收電磁場時(shí)，由振蕩器41產(chǎn)生的具有預(yù)定頻率(如，4MHz)的時(shí)鐘脈沖被分頻器42分為頻率值為該預(yù)定頻率的1/4，1/8和1/256的多個(gè)頻率。隨后，可把具有1/8分頻(如，500kHz)的脈沖信號(hào)A輸入第一NAND門43的第一輸入端，把具有1/256分頻(如，15.625kHz)的發(fā)射-接收切換信號(hào)B輸入到第一NAND門43的第二輸入端。接下來，脈沖信號(hào)A和發(fā)射-接收切換信號(hào)B由第二NAND門44計(jì)算和反轉(zhuǎn)，并輸出作為輸出信號(hào)C，以確定脈沖信號(hào)A是否以，例如，約32μsec的間隔輸出。接下來，驅(qū)動(dòng)電路46將輸出信號(hào)C轉(zhuǎn)換成平均信號(hào)，并通過連接切換電路30和選擇電路20將平均信號(hào)發(fā)送到傳感器陣列10的被選天線線圈91。因此，被選天線線圈91可基于輸出信號(hào)C產(chǎn)生電磁場。
當(dāng)觸筆700位于選擇天線線圈91的周邊(如，垂直于觸摸屏)時(shí)，產(chǎn)生的電磁場激發(fā)觸筆700的感應(yīng)線圈與輸出信號(hào)C同步產(chǎn)生感應(yīng)電壓D，其中與感應(yīng)電壓D相關(guān)聯(lián)的電流被電容62存儲(chǔ)。接著，連接切換電路30根據(jù)發(fā)射-接收切換信號(hào)B將被選天線線圈91的電連接從發(fā)射電路40切換到接收電路50。當(dāng)與接收電路50電連接之后，被選天線線圈91停止產(chǎn)生電磁場。
因此，存儲(chǔ)在電容62中且與感應(yīng)電壓D相關(guān)的電流通過感應(yīng)線圈61釋放，從而反過來激發(fā)與接收電路50連接的被選天線線圈91。因此，可在被選天線線圈91中感應(yīng)與感應(yīng)電壓D對應(yīng)的電流，從而生成接收信號(hào)E。
接收信號(hào)E經(jīng)放大器51放大，產(chǎn)生了放大信號(hào)F。接著放大信號(hào)F又分別被傳送給第一、第二相位檢測器52和53。在本發(fā)明的一方面，把第一脈沖信號(hào)A輸入第一相位檢測器52作為檢測信號(hào)。因此，當(dāng)?shù)谝幻}沖信號(hào)A和放大信號(hào)F的相位相同時(shí)，放大信號(hào)F正向反轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生第一反轉(zhuǎn)信號(hào)G。第一反轉(zhuǎn)信號(hào)G接著通過具有低截止頻率的第一低通濾波器54，并且被轉(zhuǎn)換成具有第一電壓+VH的第一平均信號(hào)H。第一電壓+VH接著被發(fā)送到處理單元70。在本發(fā)明的另一方面，第一脈沖信號(hào)A和具有兩倍于脈沖信號(hào)A的頻率的第二脈沖信號(hào)被輸入到EXOR門45，其中產(chǎn)生輸出信號(hào)A’。根據(jù)本發(fā)明的一方面，輸出信號(hào)A’的頻率與第一脈沖信號(hào)A的頻率相等。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輸出信號(hào)A’的相位與第一脈沖信號(hào)A的相位相差90°。隨后，把輸出信號(hào)A’輸入到第二相位檢測器53中作為檢測信號(hào)。當(dāng)輸出信號(hào)A’的相位與放大信號(hào)F相同時(shí)，放大信號(hào)F負(fù)向反轉(zhuǎn)，由此生成第二反轉(zhuǎn)信號(hào)I。第二反轉(zhuǎn)信號(hào)I經(jīng)過具有低截止頻率的第二低通濾波器55，并被轉(zhuǎn)換成具有第二電壓-VJ的第二平均信號(hào)J。然后第二電壓-VJ被傳送到處理單元70。
當(dāng)關(guān)閉觸筆700的開關(guān)時(shí)，電壓的相位和頻率與諧振電路701中存儲(chǔ)的電流的相位和頻率一致。因此，放大信號(hào)F的相位等于第一脈沖信號(hào)A的相位，且由第一平均信號(hào)H產(chǎn)生第一電壓+VH。當(dāng)觸筆700的開關(guān)打開時(shí)，電流的相位與電壓的相位偏置預(yù)定的角度。結(jié)果，放大信號(hào)F的相位偏置為輸出信號(hào)A’的相位，并且由第一和第二平均信號(hào)H和J產(chǎn)生第一和第二電壓+VH和-VJ，其中，當(dāng)相位偏置90°時(shí)，該電壓由第二平均信號(hào)J產(chǎn)生。
把處理單元70接收的第一、第二平均信號(hào)H和J轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，可由等式(1)計(jì)算出接觸點(diǎn)Vx＝(V2H+V2J)1/2………………………………………………(1)Vθ＝tan-1(VJ/YH)..……………………………………………(2)Vx表示與觸筆60和天線線圈91之間距離相應(yīng)的檢測電壓值的幅值，而Vθ表示檢測電壓值的相位。當(dāng)對觸筆93和天線線圈91進(jìn)行切換時(shí)，轉(zhuǎn)換Vx值，由此可以檢測到觸筆93的位置。也就是說，電壓Vθ根據(jù)開/關(guān)而變化，因此在比較電壓Vθ與一個(gè)預(yù)定閾值電壓的過程中檢查開/關(guān)狀態(tài)。
最后根據(jù)本發(fā)明的原理，觸摸屏可以與顯示設(shè)備集成在一起，其中可以利用接觸物(包括用戶的手指或觸筆等等)確定接觸點(diǎn)，從而提高了觸摸屏的方便性，減小了用戶丟失觸筆時(shí)引起的額外費(fèi)用。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，很明顯，在不脫離本發(fā)明的主旨或范圍的情況下，能對本發(fā)明進(jìn)行多種改進(jìn)和變化。因此，如果這些改進(jìn)和變化落在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，則本發(fā)明涵蓋這些改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備的觸摸屏，包括位于顯示設(shè)備之上的電容型觸摸屏；和位于顯示設(shè)備之下的電磁(EM)型觸摸屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括液晶顯示器(LCD)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括等離子顯示板(PDP)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括電致發(fā)光顯示器(ELD)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括真空熒光顯示器(VFD)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括陰極射線管(CRT)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的電容型觸摸屏與顯示設(shè)備間隔一段預(yù)定的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的電容型觸摸屏包括透明電極；多個(gè)位于透明電極角部的金屬電極；和位于透明電極整個(gè)表面和金屬電極之上的鈍化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其中所述的透明電極包含氧化銦錫(ITO)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其中所述的透明電極包含氧化錫銻(TAO)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其中所述的金屬電極包含銀。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其中所述的金屬電極包含銀和玻璃的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述的EM型觸摸屏包括位于顯示設(shè)備之下的傳感器板，其中傳感器板可以產(chǎn)生電磁場；以及位于傳感器板之下并與其電連接的控制板，其中控制板可以確定由接觸物產(chǎn)生的接觸點(diǎn)的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的觸摸屏，其中所述的控制板包括驅(qū)動(dòng)電容型觸摸屏的第一驅(qū)動(dòng)部分，其中第一驅(qū)動(dòng)部分可以檢測電容值；驅(qū)動(dòng)EM型觸摸屏的第二驅(qū)動(dòng)部分，其中第二驅(qū)動(dòng)部分可以檢測電磁場；以及在第一和第二驅(qū)動(dòng)部分之間進(jìn)行選擇性切換的第三驅(qū)動(dòng)部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的觸摸屏，其中所述的傳感器板包括傳感器PCB；屏蔽板；和連接傳感器PCB和控制板的連接器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的觸摸屏，其中所述的傳感器PCB通過粘合劑與屏蔽板連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，進(jìn)一步包括位于顯示設(shè)備之上的鈍化層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，其中所述的鈍化層由絕緣材料構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸摸屏，其中所述的鈍化層包含氮化硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸摸屏，其中所述的鈍化層包含氧化硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸摸屏，其中所述的鈍化層包含苯并環(huán)丁烯(BCB)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸摸屏，其中所述的鈍化層包含丙烯酸樹脂。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，還包括將所述的顯示設(shè)備、電容型觸摸屏和EM型觸摸屏固定成一個(gè)整體的殼體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸摸屏顯示設(shè)備，其中所述的殼體是金屬的。
25.一種觸摸屏顯示設(shè)備，包括顯示設(shè)備；位于顯示設(shè)備之上的電容型觸摸屏；位于顯示設(shè)備之下的電磁(EM)型觸摸屏；和將所述的顯示設(shè)備、電容型觸摸屏和EM型觸摸屏固定成一個(gè)整體的殼體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸摸屏顯示設(shè)備，其中所述殼體是金屬的。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括液晶顯示器(LCD)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的觸摸屏，其中所述的LCD包括上基板；與上基板粘接的下基板；位于粘結(jié)的上下基板之間的液晶材料；與上基板的上表面粘合的上偏光板；與下基板的下表面粘合的下偏光板；位于下偏光板和EM型觸摸屏之間的背光燈；和位于上偏光板和電容型觸摸屏之間的鈍化層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的觸摸屏，其中鈍化層與上偏光板之間相隔一段預(yù)定的距離。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括等離子顯示板(PDP)。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括電致發(fā)光顯示器(ELD)。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括真空熒光顯示器(VFD)。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸摸屏，其中所述的顯示設(shè)備包括陰極射線管(CRT)。
全文摘要
一種顯示設(shè)備的觸摸屏，集成了電容型和EM型觸摸屏的功能。觸摸屏與顯示設(shè)備集成在一起，并且包括位于顯示設(shè)備之上的電容型觸摸屏和位于顯示設(shè)備之下的EM型觸摸屏。
文檔編號(hào)G06F3/046GK1501317SQ200310115308
公開日2004年6月2日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者吳義烈, 洪熙政 申請人:Lg.飛利浦Lcd有限公司