觸控螢幕和使用它的輸入裝置的製作方法
2023-08-10 10:25:41 3
專利名稱：觸控螢幕和使用它的輸入裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在各種電子機器的輸入操作中使用的觸控螢幕和使用它的輸入裝置。
背景技術：
近年來，隨著電子機器多動能化的進展，使用安裝在液晶顯示元件等顯示面上的光透過性的觸控螢幕。使用者通過該觸控螢幕可以辨認選擇在顯示元件上顯示的文字或記號，圖案等符號，通過用手指或專用筆等按壓操作觸控螢幕，可以使電子機器的各種功能工作。
現在來說明特開平7-169367號公報中公開的現有的觸控螢幕。圖5為現有的觸控螢幕的截面圖。在薄膜狀的光透過性的上基板1的下表面上形成氧化銦錫等的光透過性的上電阻層3。在薄膜狀的光透過性的下基板2的上表面上，形成氧化銦錫等光透過性的下電阻層4。在下電阻層4的上面，以給定間隔形成由絕緣樹脂製成的多個點墊片5。在上電阻層3的兩端形成一對上電極(圖中沒有示出)，在下電阻層4的兩端形成與上電極垂直方向的一對下電極(圖中沒有示出)。利用在畫框狀的墊片6的上面塗敷形成的粘接層(圖中沒有示出)，將墊片6的上面和上基板1的外周貼合。利用在墊片6的下面塗敷形成的粘接層(圖中沒有示出)，將墊片6和下基板2的外周邊貼合。這樣，上電阻層3和下電阻層4以給定的空隙7相對地構成觸控螢幕。
將這種觸控螢幕配置在液晶顯示元件等顯示元件的顯示面上，並安裝在電子機器上，使其一對上電極和下電極與控制迴路(圖中沒有示出)連接。
當使用者通過觸控螢幕，辨認顯示元件的顯示面，並用手指或筆等按壓操作上基板1的上表面時，上基板1撓曲，上電阻層3的被按壓部分與下電阻層4接觸。控制迴路依次將電壓施加在上電極和下電極上，利用電極間的電壓比，檢測被按壓部分的位置。控制迴路根據檢測的位置起動電子機器的各種功能。由於現有的觸控螢幕由上基板1，上電阻層3，空隙7，下電阻層4和下基板2等多個部分構成，外部光在這些部分的上下表面上反射，因此透過率低下。這樣，使用者難以通過觸控螢幕看見顯示元件。
通過空隙7產生光的幹涉條紋，即所謂的牛頓環。將矽系的油等填充在空隙7中，可在一定程度上減少牛頓環，但製造觸控螢幕的工序增加，結果觸控螢幕的價格提高。
發明內容
觸控螢幕具備具有第一面和第一面相反側的第二面的光透過性的壓電基礎材料；設在壓電基礎材料的第一面上的光透過性的第一電阻層；以及設在壓電基礎材料的第二面上的光透過性的第二電阻層。壓電基礎材料的被按壓部分的電阻局部地減小。
這種觸控螢幕可用簡單的結構減少外部光的反射和牛頓環的產生。
圖1為本發明的實施方式的觸控螢幕的截面圖。
圖2為實施方式的觸控螢幕的分解立體圖。
圖3為實施方式的輸入裝置的結構圖。
圖4為實施方式的輸入裝置的分解結構圖。
圖5為現有的觸控螢幕的截面圖。
具體實施例方式
圖1為本發明的實施方式的觸控螢幕101的截面圖。圖2為觸控螢幕101的分解立體圖。在聚偏氟乙烯等制的壓電樹脂製成的厚度為150～200μm左右的光透過性的壓電基礎材料11的上表面11A上，利用真空濺射法等形成氧化銦錫或氧化錫等的光透過性的上電阻層12。在基礎材料11的下表面11B上，利用真空濺射法形成氧化銦錫或氧化錫等的光透過性的下電阻層13。在上電阻層12的上表面12C上形成由丙烯酸系等的透明絕緣樹脂製成的硬塗層14。在下電阻層13的下表面13C上形成由聚酯或環氧樹脂等透明絕緣樹脂製成的絕緣層15。在上電阻層12的左右端印刷形成由銀或碳等導體製成的上電極12A和12B。在下電阻層13的前後端分別印刷形成下電極13A和13B，構成觸控螢幕101。上電極12A，12B的配置方向D1與下電極13A，13B的配置方向D2垂直。
通過在薄膜片狀態下，在厚度方向11C上施加電壓，聚偏氟乙烯制的壓電基礎材料11的分子從隨機的結構取向成有規則性的晶格狀結構，利用在電阻層12，13之間施加電壓，使基礎材料11極化，例如使上表面11A帶正電，下表面11B帶負電地使基礎材料11極化。在極化的狀態下，基礎材料11在被按壓的部分上，在厚度方向11C上產生導電性。即被按壓的部分與按壓前相比，電阻局部地減小。另外，被按壓部分的周圍部分的電阻，以比被按壓部分的電阻變化量小的變化量變化，但周圍部分的電阻不變化也可以。即基礎材料11的被按壓部分，與包含其周圍部分的其他部分相比，電阻降低。
圖3為實施方式的輸入裝置的結構圖。圖4為輸入裝置的分解結構圖。觸控螢幕101配置在液晶顯示元件等顯示元件102的顯示面102A上，從而安裝在電子機器上。上電極12A，12B和下電極13A，13B與由微型計算機形成的控制迴路20連接，形成輸入裝置。
現在說明使用實施方式的觸控螢幕的輸入裝置的動作。使用者通過觸控螢幕101辨認顯示元件102的顯示面102A，利用手指或筆等按壓硬塗層14上面的位置P1。這樣，與基礎材料11的位置P1對應的部分通過硬塗層14和上電阻層12被按壓壓縮。另外，基礎材料11的被按壓部分的分子的晶格間距離減小，與包含被按壓部分周圍的、不被按壓的其他部分比較，電阻減小。
在上電阻層12的上電極12A和12B之間，由控制迴路20施加規定的電壓。控制迴路20通過基礎材料11的被按壓部分、下電阻層13、下電極13A、13B，檢測上電阻層12的被按壓部分的電位。控制迴路20根據所施加的電壓和所檢測的電位的比，檢測出被按壓部分在方向D1上的位置。
其次，由控制迴路20將給定電壓施加在下電阻層13的下電極13A和13B之間。控制迴路20通過基礎材料11的被按壓部分、上電阻層12和上電極12A，12B，檢測出下電阻層13的被按壓部分的電位。控制迴路20根據所施加的電壓與所檢測的電位的比，檢測出被按壓部分在方向D2上的位置。
這樣，控制迴路20可以從方向D1，D2的位置檢測被按壓部分的位置P1。控制迴路20根據被檢測出的位置P1，起動電子機器的各種功能。
如上所述，實施方式的觸控螢幕101由基礎材料11，上電阻層12，下電阻層13，硬塗層14和絕緣層15構成。由於沒有圖6的電阻層間的空隙7，觸控螢幕101即使碰到太陽光或燈光等外部光，也難以發生反射或牛頓環。因此，使用者可通過觸控螢幕101明確地辨認顯示元件102的顯示面102A。
通過將電壓施加在電阻層12、13之間，聚偏氟乙烯制的壓電基礎材料11按照使分子呈有規則性的晶格狀取向地極化。因此，如上所述，當從控制迴路20給上電阻層12和下電阻層13兩端施加電壓時，壓電基礎材料11的被按壓部分通過壓電作用而振動，該振動通過手指或筆等傳給使用者，因此，按壓操作時，可得到「卡塔」的聲感。
為了檢測出被按壓部分，通常由控制迴路20所施加的工作電壓為5V左右。在檢測出觸控螢幕101被按壓時，控制迴路20也可將比通常的工作電壓高的、數十V左右的電壓施加在電阻層12、13上。施加在電阻層12、13上的電壓越高，基礎材料11的振動越大，通過這種高的電壓，可獲得更明顯的「卡塔」聲。
利用電阻層12、13上的硬塗層14和絕緣層15，可防止按壓操作時上電阻層12的磨損，可以提高電阻層12、13的電氣絕緣性。
另外，在實施方式的觸控螢幕101中，上電極12A，12B的配置方向D1，與下電極13A、13B的配置方向D2垂直。方向D1和方向D2不是必需垂直，只要相互不平行，控制迴路20就可以檢測被按壓位置P1。
另外，在實施方式的觸控螢幕101中，上電阻層12和下電阻層13覆蓋基礎材料11的表面11A，11B的全部。也可使上電阻層12形成為由互相平行的多個線狀的層和連接它們端部的上電極構成的鋸齒形狀，使下電阻層13形成為由向與上電極層12的多個層垂直的方向延伸的多個線狀的層，和連接它們端部的電極構成的鋸齒形狀。
權利要求
1.一種觸控螢幕，其特徵為，具備具有第一面和所述第一面相反側的第二面，且被按壓部分的電阻局部地減小的光透過性的壓電基礎材料；設在所述壓電基礎材料的所述第一面上的光透過性的第一電阻層；以及設在所述壓電基礎材料的所述第二面上的光透過性的第二電阻層。
2.如權利要求1所述的觸控螢幕，其特徵為，所述壓電基礎材料由聚偏氟乙烯製成。
3.如權利要求1所述的觸控螢幕，其特徵為，還具備設置在所述第一電阻層上，與所述第一電阻層連接且配置在第一方向上的第一和第二電極層；以及設置在所述第二電阻層上，與所述第二電阻層連接且配置在與所述第一方向不平行的第二方向上的第三和第四電極層。
4.如權利要求3所述的觸控螢幕，其特徵為，所述第一方向與所述第二方向垂直。
5.如權利要求1所述的觸控螢幕，其特徵為，還具有設置在所述第一電阻層上的樹脂層。
6.一種輸入裝置，它具有觸控螢幕，以及與所述第一至第四電極層連接的、檢測所述壓電基礎材料的所述被按壓部分的位置的控制迴路，所述觸控螢幕具備具有第一面和所述第一面相反側的第二面，且被按壓部分的電阻局部地減小的光透過性的壓電基礎材料；設在所述壓電基礎材料的所述第一面上的光透過性的第一電阻層；設在所述壓電基礎材料的所述第二面上的光透過性的第二電阻層；設置在所述第一電阻層上，與所述第一電阻層連接且配置在第一方向上的第一和第二電極層；以及設置在所述第二電阻層上，與所述第二電阻層連接且配置在與所述第一方向不相同的第二方向上的第三和第四電極層。
7.如權利要求6所述的輸入裝置，其特徵為，所述壓電基礎材料由聚偏氟乙烯製成。
8.如權利要求6所述的輸入裝置，其特徵為，所述第一方向與所述第二方向垂直。
9.如權利要求6所述的輸入裝置，其特徵為，所述控制迴路為了檢測所述被按壓部分的位置，而在所述第一電極層和所述第二電極層之間施加第一電壓。
10.如權利要求9所述的輸入裝置，其特徵為，所述控制迴路在所述觸控螢幕被按壓時，在所述第一電阻層和所述第二電阻層之間施加第二電壓，所述壓電基礎材料通過所施加的所述第二電壓而振動。
11.如權利要求10所述的輸入裝置，其特徵為，所述第二電壓比所述第一電壓高。
全文摘要
觸控螢幕具備具有第一面和第一面相反側的第二面的光透過性的壓電基礎材料；設在壓電基礎材料的第一面上的光透過性的第一電阻層；以及設在壓電基礎材料的第二面上的光透過性的第二電阻層。壓電基礎材料的被按壓部分的電阻局部地減小。這種觸控螢幕可用簡單的結構減少外部光的反射和牛頓環的發生。
文檔編號H01H13/70GK1614626SQ20041008661
公開日2005年5月11日 申請日期2004年10月29日 優先權日2003年11月7日
發明者松本賢一, 村上哲郎 申請人:松下電器產業株式會社