專利名稱：觸摸屏和檢測其按壓操作位置的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明主要涉及一種用于各種電子設備操作的觸摸屏和檢測其觸摸操作位置的方法。
背景技術(shù)：
近年來，便攜式電話和電子相機等各種電子設備在逐漸高性能化和多樣化。伴隨于此，在液晶顯示元件等的前面安裝光透過性的觸摸屏的設備也在增加。用戶通過觸摸屏一邊看著背面的顯示元件的顯示，一邊用手指或筆等對觸摸屏進行按壓操作。通過該操作，對設備的各種功能進行切換。對于這樣的以往的觸摸屏，采用圖8進行說明。圖8是以往的觸摸屏的剖面圖。而對于該附圖為了更容易理解結(jié)構(gòu)，因而局部放大尺寸后加以顯示。
該觸摸屏具有薄膜狀的光透過性的上基板6、玻璃等的光透過性的下基板2、在上基板6和下基板2之間的外周內(nèi)緣所形成的額緣狀的襯墊5。在上基板6的下面幾乎在整個面上形成大致矩形的光透過性的上導電層7。在下基板2的上面幾乎在整個面上形成光透過性的下導電層4。在下導電層4的上面由絕緣樹脂按規(guī)定間隔形成多個點形襯墊(圖中未示)。在上導電層7的兩端分別形成有一對上電極(未圖示)，而在下導電層4的兩端，在與上電極正交的方向上分別形成一對下電極(圖中未示)。 在襯墊5的上下面上涂敷著粘結(jié)劑(圖中未示)。由該粘結(jié)劑，將上基板6和下基板2在外周粘合起來，并使上導電層7與下導電層4留出規(guī)定的空隙對峙地構(gòu)成觸摸屏。這樣構(gòu)成的觸摸屏，配置在顯示元件的前面并安裝于電子設備上的同時，將一對上電極和下電極、與設備的電子電路(圖中未示)進行電連接。 對應觸摸屏背面的顯示元件，用戶只要用手指或筆等對上基板6的上面進行按壓操作，則上基板就會彎曲，被按壓的部位的上導電層7就會接觸下導電層4。電子電路將電壓依次施加到上電極和下電極。電子電路根據(jù)這些電極間的電壓比，檢測被按壓的部位，并切換設備的各種各樣的功能。 也就是，在觸摸屏背面的顯示元件上顯示多個菜單等的狀態(tài)下，用戶在所希望的菜單上的位置對上基板6的上面進行按壓操作。電子電路根據(jù)上電極和下電極之間的電壓比，檢測該被操作的位置，并從多個菜單中選擇所希望的菜單。 如上所述，在設置于上基板6的下面的大致矩形的上導電層7的兩端設置一對上電極。并且，在與下基板2的上面的相同的大致矩形的下導電層4的、與上電極正交的方向的兩端設置一對下電極。電子電路根據(jù)這些電極間的電壓比，檢測被按壓的部位。所以，可以檢測的被按壓的位置只有一處。例如當用戶以某個手指按壓箭頭A的部位的同時，又用另一手指按壓箭頭B的部位時，電子電路不能同時檢測這兩處的按壓位置。
為了進行這種狀態(tài)下的按壓檢測，例如提出下述觸摸屏對于上導電層17和下導電層4不是做成大致矩形，而是以大致帶狀且以多個導電層形成并在相互正交方向以規(guī)定空隙交叉且對峙地配置。依次對該各個導電層施加電壓，可以檢測多個按壓位置。此時，也與觸摸屏的大小有關， 一般必須形成十幾個到幾十個導電層。
在這樣地設置多個上下導電層的情況下，必須有用于從各個導電層向電子電路連接的幾十個上下電極。因此整體的外形形狀變大。而且由于必須在其所有的電極上依次施加電壓來進行按壓位置的檢測，因此用于位置檢測也需要時間，與電子電路的連接或位置檢測的運算處理也變得復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是可以由簡單的構(gòu)成來檢測多個按壓位置并且可進行多種操作的觸摸屏、
以及檢測該觸摸屏的按壓操作位置的方法。 本發(fā)明的觸摸屏，具有光透過性的上基板；光透過性的下基板；額緣狀的襯墊。在上基板的下面形成上導電層，在下基板的上面形成與上導電層空出規(guī)定的空隙并對峙的下導電層。襯墊插入到上基板與下基板之間。而且具有以下的任意的構(gòu)成。(1)由多個帶狀導電層構(gòu)成上導電層，并在多個帶狀導電層各自的端部設置上電極。由與全部多個帶狀導電層對峙的單一導電層構(gòu)成下導電層，并在下導電層的，與多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對下電極。(2)由多個帶狀導電層構(gòu)成下導電層，并在多個帶狀導電層各自的端部設置下電極。由與全部多個帶狀導電層對峙的單一導電層構(gòu)成上導電層，并在上導電層的、與多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對上電極。
在(1)的構(gòu)成中，以在一對下電極間施加電壓的狀態(tài)下對上基板進行按壓操作以使上導電層與下導電層接觸，則從任意帶狀導電層產(chǎn)生與帶狀導電層延伸方向上的按壓位置對應的電壓。根據(jù)該電壓值和檢測到電壓的帶狀導電層的位置，檢測上基板的按壓位置。在(2)的構(gòu)成中，以在一對上電極間施加電壓的狀態(tài)下對上基板按壓操作以使上導電層與下導電層接觸，則從任意帶狀導電層產(chǎn)生與帶狀導電層延伸方向上的按壓位置對應的電壓。根據(jù)該電壓值和檢測到電壓的帶狀導電層的位置，檢測上基板的按壓位置。也就是，只要檢測帶狀導電層的電壓，就可以檢測按壓位置。并且在按壓多個部位的情況下，如果對應按壓位置的帶狀導電層不同便可以檢測各自的按壓位置。而且電極的數(shù)量也可以很少，在可以防止整體外形形狀變大的同時，也使與電子電路的連接或位置檢測的運算處理變得簡單。


圖1是本發(fā)明的實施方式的觸摸屏的剖面圖。
圖2是圖1所示的觸摸屏的分解立體圖。
圖3是圖1所示的觸摸屏與電子電路的連接圖。
圖4是圖2的4-4線的剖面的概念圖。 圖5A、圖5B是表示將圖1所示的觸摸屏安裝到顯示裝置的狀態(tài)的平面圖。
圖6A、圖6B是表示對圖4所示的觸摸屏進行按壓操作時的剖面的概念圖。
圖7是本發(fā)明的實施方式的其它觸摸屏的分解立體圖。
圖8是以往的觸摸屏的剖面圖。
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，對于上述附圖為了更容易理解結(jié)構(gòu)，因而局部放大尺寸后加以顯示。 圖1、圖2分別是本發(fā)明的實施方式的觸摸屏的剖面圖和分解立體圖。圖1表示圖2的1-1線的剖面。圖3是該觸摸屏和電子電路的連接圖。圖4是圖2的4-4線的剖面的概念圖。觸摸屏20具有上基板11和下基板13和襯墊17。 光透過性的上基板11由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜(polyethersulphone)、聚碳酸酯等的光透過性樹脂來形成。在上基板ll的下面由氧化銦錫或氧化錫等用濺射法等形成光透過性的上導電層12。上導電層12由以寬度O. 3 2mm左右、0.6 4mm左右的間隔形成的帶狀導電層12A、12B等來構(gòu)成。在各帶狀導電層的端部設置銀或炭等的上電極15。 光透過性的下基板13由玻璃或丙烯酸、聚碳酸酯等來形成。在下基板13的上面，由氧化銦錫或氧化錫等以濺射法等形成矩形的光透過性的下導電層14。下導電層14由與設置在上基板11上的多個帶狀導電層的全部對峙的大小的單一導電層來構(gòu)成。
在下導電層14的上面由環(huán)氧或硅等的絕緣樹脂以規(guī)定間隔形成多個點形襯墊(圖中未示)。在下導電層14的前端與后端，分別形成一對下電極16A、16B。 S卩，在下導電層14的與多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上分別設置下電極16A、16B。
襯墊17，是由聚酯、環(huán)氧、無紡布等在上基板11和下基板13之間的外周內(nèi)緣形成為額緣狀。在襯墊17的上下面或者單面上涂敷丙烯酸或橡膠等粘結(jié)劑(圖中未示)。通過該粘結(jié)劑將上基板11與下基板13的外周粘合起來并使上導電層12與下導電層14空出規(guī)定空隙對峙配置。也就是將額緣狀的襯墊17插入到上基板11與下基板13之間。
這樣構(gòu)成的觸摸屏被配置在液晶顯示元件等的前面并安裝到電子設備上。而且多個上電極15與下電極16A、16B與電子設備的電子電路30電連接。將布線151連接到各上電極15，將布線161A、161B分別連接到下電極16A、16B。 在以上的構(gòu)成中，根據(jù)配置于觸摸屏20的背面的顯示元件的顯示，用戶用手指或筆等對上基板11的上面的、例如箭頭A的部位進行按壓操作。由該操作使上基板11彎曲，被按壓部位的帶狀導電層12A與下導電層14接觸。此時，電子電路通過下電極16A、16B在下導電層14的兩端施加電壓。例如在下電極16A與下電極16B之間施加5V的電壓。這種情況下從帶狀導電層12A檢測出例如1V的電壓。以該電壓值為基礎，電子電路30檢測箭頭A的前后方向的位置。也就是，電子電路30根據(jù)上電極15中的檢測出電壓的上電極15A的檢測電壓值，檢測上基板11的上導電層12的各帶狀導電層的延伸方向上的按壓位置。
而且，電子電路30檢測該被檢測電壓的帶狀導電層12A是在上導電層12中例如從右開始第二個。根據(jù)該檢測，電子電路30檢測箭頭A的左右方向的位置。也就是，電子電路30，根據(jù)與上電極15中的檢測出電壓的上電極15A連接的帶狀導電層12A的位置，檢測上電極ll的帶狀導電層并排的方向上的按壓位置。通過這樣，分別檢測箭頭A的前后方向以及左右方向的按壓位置。 如圖5A的平面圖所示，在觸摸屏20的背面的顯示元件上以顯示多個菜單等的狀態(tài)下，用戶對所希望的菜單上的上基板11上面進行按壓操作。例如用戶按壓了箭頭A的部位，則電子電路30，通過從帶狀導電層12A檢測的電壓檢測前后方向的位置，然后由帶狀導電層12A是第幾個來檢測左右方向的位置。根據(jù)該檢測，電子電路30從多個菜單中選擇所希望的菜單。
進而，如圖5B所示，在觸摸屏20的背面的顯示元件中，例如以顯示照片或地圖等的狀態(tài)下，用戶用手指對例如右下的箭頭A的部位進行按壓操作。這種情況下，與上述一樣，電子電路30檢測該箭頭A的按壓位置。此時，如果用戶在按壓箭頭A的部位的同時，再用另一手指按壓左上的箭頭B的位置，則上基板11的箭頭B的位置也彎曲。例如圖1、圖2或圖4所示，該被按壓部位的帶狀導電層12B也與下導電層14接觸。 在這種情況下，例如從帶狀導電層12B檢測出4V的電壓。因此，電子電路30根據(jù)該檢測電壓來檢測箭頭B的前后方向的位置。而且，通過檢測出電壓的帶狀導電層12B是上導電層12之中例如從左開始第二個，來檢測左右方向的位置。這樣，在觸摸屏20上，如果在多個按壓位置上接觸下導電層14的帶狀導電層不同，就可以檢測各個按壓位置。
進而，當這樣地對照片或地圖等的右下和左上的部位進行按壓操作的同時，用戶將第二根手指在對角線上向外方或內(nèi)方移動。這種情況下，與上述一樣，電子電路30檢測該箭頭A、B的兩處的按壓位置的移動。根據(jù)該檢測，電子電路30在顯示元件上例如對照片或地圖的顯示進行放大、縮小。可以進行這樣多種操作。 也就是，在下導電層14的兩端例如施加了 5V電壓的狀態(tài)下，同時對箭頭A和箭頭B的兩處進行了按壓操作的情況下，可以從帶狀導電層12A檢測出例如1V的電壓、從帶狀導電層12B檢測出例如4V的電壓。這樣由于按壓位置的前后方向的不同而檢測不同的電壓，電子電路30就可以進行多個按壓位置的檢測。 如上所述，由多個帶狀導電層構(gòu)成上基板11的下面設置的上導電層12，由按壓操作將帶狀導電層12A、12B等與矩形的下導電層14接觸。并且，根據(jù)帶狀導電層12A、12B等的電壓，檢測前后方向的位置。另一方面，根據(jù)檢測出電壓的帶狀導電層12A、12B是第幾個來，檢測左右方向的位置。由此可以檢測多個按壓位置。 而且，用于與電子電路30連接的布線151、161A、161B，也與上基板11側(cè)的布線151的帶狀導電層相同有十幾根，而下基板13側(cè)的布線161A、 161B只有兩根，進而以很少的根數(shù)即可解決。因此，既可以防止整體的外形形狀變大，又可以簡便地進行向電子電路30的連接或位置檢測的運算處理。這樣可以由簡單的構(gòu)成實現(xiàn)多樣的操作。
進而，采用觸摸屏20可以實現(xiàn)如下檢測。首先如圖6A的概念剖面圖所示那樣，用戶以手指輕輕地接觸上基板11的上面而進行按壓操作。此時，上基板11彎曲，只有該部位的帶狀導電層12E與下導電層14接觸。在下電極16A與下電極16B之間例如施加5V電壓的狀態(tài)，從帶狀導電層12E例如檢測2V的電壓。 當這種情況下用戶在手指加力進行強力按壓操作時，如圖6B所示，手指接觸面積增加上基板11的彎曲也變大。因此，帶狀導電層12E與下導電層14接觸的部分向前后擴大，左右的帶狀導電層12C、12D也接觸下導電層14。其結(jié)果，從帶狀導電層12C和帶狀導電層12D也檢測出電壓。 也就是，由于以多個帶狀導電層形成上基板11下面的上導電層12，因此，用手指輕輕地接觸上基板11上面而進行操作的情況下、與加力很重地按壓操作的情況下，接觸下導電層14的帶狀導電層的個數(shù)是變化的。 所以，例如圖5A那樣，在顯示元件上顯示多個菜單等的狀態(tài)下，當輕按觸摸屏20時，例如表示下一個菜單，當進行了加力按壓操作時，確定選擇的菜單。這樣就可以進行多樣的操作。
另外，在以上的說明中，說明了對以多個帶狀導電層形成上基板11的下面的上導電層12的構(gòu)成。除此之外，如圖1的分解立體圖所示那樣，將上導電層22形成為矩形，以多個帶狀導電層來形成下基板13的上面的下導電層24也可以。此時，在多個帶狀導電層的端部分別設置下電極26，由與全部多個帶狀導電層對峙的單一的導電層來構(gòu)成上導電層22。并且，在上導電層22的與多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對上電極25A、25B。在這樣的構(gòu)成中，也可以得到與圖1、圖2所示的觸摸屏20同樣的效果。
也就是，電子電路30在上電極25A、25B之間施加電壓。然后檢測下電極26的各個電壓。進而，根據(jù)與下電極26中的檢測出電壓的下電極連接的帶狀導電層的位置，檢測上基板ll的帶狀導電層并排方向上的按壓位置。另一方面，根據(jù)下電極26中的檢測出電壓的下電極的檢測電壓值，檢測上基板11的帶狀導電層延伸方向上的按壓位置。
在這樣的本實施方式中，由多個帶狀導電層構(gòu)成上基板11的下面的上導電層12，并以與全部多個帶狀導電層對峙的單一導電層來構(gòu)成對的下導電層14。或者由多個帶狀導電層構(gòu)成下基板13的上面的下導電層24，并以與全部多個帶狀導電層對峙的單一導電層來構(gòu)成對的上導電層22。無論由哪一種結(jié)構(gòu)，只要檢測由多個帶狀導電層構(gòu)成的上導電層12或者下導電層24的任意一方的電壓，就可以檢測多個按壓位置。因此，上電極15或下電極16A、16B或者上電極25A、25B與下電極26的數(shù)量很少即可，并可以防止整體的外形形狀變大。而且與電子電路30的連接或位置檢測的運算處理也變得簡單，以簡單的構(gòu)成進行多個按壓位置的檢測，可以制造可進行多種操作的觸摸屏。 如上所述，采用本發(fā)明的簡單結(jié)構(gòu)的觸摸屏，可以檢測多個按壓位置，而且可以進行多種操作。該觸摸屏主要作為各種電子設備的操作用來有效的。
權(quán)利要求
一種觸摸屏，具備在下面形成上導電層的光透過性的上基板；在上面形成與上述上導電層空出規(guī)定空隙并對峙的下導電層的光透過性的下基板；和插入到上述上基板與上述下基板之間的額緣狀的襯墊，由多個帶狀導電層構(gòu)成上述上導電層，并在上述多個帶狀導電層各自的端部設置上電極，由與全部上述多個帶狀導電層對峙的單一導電層構(gòu)成上述下導電層，并在上述下導電層的與上述多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對下電極，或者，由多個帶狀導電層構(gòu)成上述下導電層，并在上述多個帶狀導電層各自的端部設置下電極，由與全部上述多個帶狀導電層對峙的單一導電層構(gòu)成上述上導電層，并在上述上導電層的與上述多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對上電極。
2. —種檢測觸摸屏的上基板的按壓操作位置的方法，上述觸摸屏具有在下面形成上導電層的光透過性的上述上基板；在上面形成與上述上導電層空出規(guī)定空隙并對峙的下導電層的光透過性的下基板；和插入到上述上基板與上述下基板之間的額緣狀的襯墊，由多個帶狀導電層構(gòu)成上述上導電層，并在上述多個帶狀導電層各自的端部設置上電極，由與全部上述多個帶狀導電層對峙的單一導電層構(gòu)成上述下導電層，并在上述下導電層的與上述多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對下電極，上述方法具備在上述一對下電極間施加電壓的步驟；檢測上述上電極各自的電壓值的步驟；從與上述上電極中的檢測出電壓值的上電極連接的帶狀導電層的位置，檢測上述上基板的上述帶狀導電層并排的方向上的按壓位置的步驟；禾口根據(jù)對上述上電極檢測出的電壓值，檢測上述上基板的上述帶狀導電層延伸的方向上的按壓位置的步驟。
3. —種檢測觸摸屏的上基板的按壓操作位置的方法，上述觸摸屏具有在下面形成上導電層的光透過性的上述上基板；在上面形成與上述上導電層空出規(guī)定空隙并對峙的下導電層的光透過性的下基板；和插入到上述上基板與上述下基板之間的額緣狀的襯墊，由多個帶狀導電層構(gòu)成上述下導電層，并在上述多個帶狀導電層各自的端部設置下電極，由與全部上述多個帶狀導電層對峙的單一導電層構(gòu)成上述上導電層，并在上述上導電層的與上述多個帶狀導電層延伸方向的兩端對應的位置上設置一對上電極，上述方法具備在上述一對上電極間施加電壓的步驟；檢測上述下電極各自的電壓值的步驟；從與上述下電極中的檢測出電壓值的下電極連接的帶狀導電層的位置，檢測上述上基板的上述帶狀導電層并排的方向上的按壓位置的步驟；禾口根據(jù)對上述下電極檢測出的電壓值，檢測上述上基板的上述帶狀導電層延伸的方向上的按壓位置的步驟c
全文摘要
在觸摸屏中，由多個帶狀導電層來構(gòu)成上基板的下面的上導電層、或者下基板的上面的下導電層的任意一方。由與全部這些多個帶狀導電層對峙的單一的導電層構(gòu)成另一方。然后在該單一的導電層的、與帶狀導電層的延伸方向的兩端的對應位置上，設置一對電極。以在向這一對電極間施加電壓的狀態(tài)下對上基板進行按壓操作并使上導電層與下導電層接觸，則從帶狀導電層的任意一方，產(chǎn)生與帶狀導電層的延伸方向上的按壓位置對應的電壓。可根據(jù)該電壓值和產(chǎn)生電壓的帶狀導電層的位置，來檢測上基板的按壓位置。
文檔編號G06F3/041GK101782822SQ20101000459
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者田邊功二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社