一種可變陣列雙功能觸控感應器、觸控模組和觸控顯示裝置的製作方法

2023-10-11 23:58:09

本實用新型涉及一種可變陣列雙功能觸控感應器、雙功能觸控控制檢測系統，尤其涉及一種雙功能觸控模組和觸控顯示裝置。

背景技術：

隨著觸控技術的發展，給人們日常工作和生活帶來很多便利，由於用戶可以直接用手或者其他物體接觸觸控屏以輸入信息，從而減少甚至消除用戶對其他輸入設備的依賴，方便用戶的操作。但是，不同觸控方式使用範圍也受到了很多限制。電容觸控操作功能支持手觸控操作，電磁觸控操作功能支持電磁筆觸控操作和原筆跡書寫操作的電磁觸控操作功能，但是這些觸控功能的產品都必須分別對應設置電容觸控感應器模組和電磁觸控感應器模組，要兩套觸控感應器模組，這樣結構偏厚，而且複雜，成本高昂，不便於市場推廣實施。

同時，各種觸控方式也存在很多缺點。電容屏雖然可以實現多點觸摸和筆觸控功能，但其筆和手觸控的反應速度慢解析度低，且存在定位精度較低的缺點。電磁屏雖然可以在大尺寸上有廣泛應用，定位準確，但無法實現多點觸摸的便捷性,實現人機互動。

技術實現要素：

為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種可變陣列雙功能觸控感應器，使用同一觸控感應器模組，而且是用一觸控感應器模組上的相同觸控感應器天線單元，通過兩組陣列開關的分別導通和斷開來改變觸控感應器天線單元，使得觸控感應器為電容觸控天線陣列形式，或者為電容觸控天線陣列形式，這樣實現了電容觸控手操作功能和電磁筆觸控操作與原筆跡書寫操作功能，並且一併提出了高度集成的雙功能觸控處理系統的集成晶片和雙觸控功能的觸控顯示裝 置。本實用新型的器件具有結構厚度薄，結構簡單，成本低廉等優點。

本實用新型的可變陣列雙功能觸控感應器由第一方向天線陣列組和第二方向天線陣列組構成，第一方向天線陣列組在觸控有效區內由一個以上雙功能觸控感應器天線單元構成，觸控有效區外由一個以上單電磁觸控感應器天線單元構成；第二方向天線陣列組在觸控有效區內由一個以上雙功能觸控感應器天線單元構成，觸控有效區外由一個以上單電磁觸控感應器天線單元構成。

第一方向天線陣列組和第二方向天線陣列組的方向之間有一為大於0度的第一夾角，且所述第一方向天線陣列組與第二方向天線陣列組之間相互絕緣。

本實用新型的可變陣列雙功能觸控感應器可採用一塊絕緣基板，在基板一面上沉積形成第一方向天線陣列組的觸控感應器天線單元，在絕緣絕緣材料基板的另一面上沉積形成第二方向天線陣列組的觸控感應器天線單元。

本實用新型的可變陣列雙功能觸控感應器也可採用其採用兩塊絕緣材料基板，在第一絕緣基板的一面沉積形成第一方向天線陣列組的觸控感應器天線單元，在第二絕緣基板的一面沉積形成第二方向天線陣列組的觸控感應器天線單元，然後再以透明膠將第一絕緣基板和第二絕緣基板整面粘為一體。

可變陣列雙功能觸控感應器觸控有效區內的天線單元由人眼不能直接辨識線寬小於30微米的極細銅、或銀、或鋁、或鉬、或鉻、或鎳、或鐵、或合金的金屬絲填充的連續金屬網填充而成。

可變陣列雙功能觸控感應器觸控有效區內的天線單元填充的連續金屬網是正方形，或是菱形，或是隨機四邊形，或是不規則纖維編織形，或是不規則多邊形。

可變陣列雙功能觸控感應器觸控有效區內的天線單元是傳統的ITO透明導電材料，或是納米銀絲透明導電材料。

可變陣列雙功能觸控感應器觸控有效區內天線單元的圖形是方條形，或是口字形，或是木梯形，或是串聯菱形，或串聯矩形，或是均勻分布的任意圖形。

觸控有效區外的觸控天線單元是單電磁觸控模式用到的電磁觸控感應器天線單元，是不透明寬度小於1毫米的低阻抗金屬導線。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統由觸控主控板、第一陣列開關和第二陣列開關構成。觸控主控板由處理器、信號切換電路、電容觸控信號掃描檢測電路、電磁觸控信號掃描檢測電路構成，第一陣列開關內包括一個以上跨接編碼開關；第二陣列開關內包括一個以上跨接編碼開關；第一陣列開關和第二陣列開關可變陣列開關切換控制總線連接觸控主控板。第一方向天線陣列組的上端連接第一陣列開關；第二方向天線陣列組的右端連接第二陣列開關；第一方向天線陣列組的下端和第二方向天線陣列組的左端連接觸控主控板的輸入信號總線。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統的觸控主控板透過輸入信號總線控制第一陣列開關內的跨接編碼開關全部斷開和第二陣列開關內的跨接編碼開關全部斷開，可變陣列雙功能觸控感應器變換成電容觸控天線陣列。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統的觸控主控板透過輸入信號總線控制第一陣列開關內的跨接編碼開關全部導通和第二陣列開關內的跨接編碼開關全部導通，可變陣列雙功能觸控感應器變換為電磁觸控天線陣列。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統的雙功能觸控主控板、第一陣列開關和第二陣列開關可全部集成在一顆晶片。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統的雙功能觸控主控板可集成在一顆晶片，第一陣列開關和第二陣列開關集成在另一顆晶片。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統的雙功能觸控主控板、第一陣列開關、第二陣列開關可分別集成在一顆晶片。

本實用新型的雙功能觸控模組由可變陣列雙功能觸控感應器和雙功能觸控控制檢測系統構成。

本實用新型的帶雙功能觸控模組的雙功能觸控顯示裝置由雙功能觸控模組、顯示屏透明面板和顯示屏模組構成，雙功能觸控觸控模組設置在顯示屏透明面板與顯示屏模組之間。

附圖說明

圖1示出的是本實用新型的雙功能觸控模組；

圖2示出的是本實用新型的雙功能觸控模組；

圖3示出的是本實用新型的雙功能觸控感應天線陣列；

圖4示出的是本實用新型的雙功能觸控第一方向天線陣列；

圖5示出的是本實用新型的雙功能觸控第二方向天線陣列；

圖6示出的是本實用新型的電容觸控天線陣列；

圖7示出的是本實用新型的電磁觸控天線陣列；

圖8示出的是本實用新型的等效電路圖；

圖9示出的是本實用新型的等效電路圖；

圖10示出的是本實用新型雙功能觸控模組單層材料結構的示意圖。

圖11示出的是本實用新型雙功能觸控模組雙層材料結構的示意圖。

圖12示出的是本實用新型雙功能觸控感應天線陣列天線單元金屬網的示意圖。

圖13示出的是本實用新型是本實用新型雙功能觸控感應天線陣列天線單元的圖形示意圖。

圖14示出的是本實用新型觸控顯示裝置的機構示意圖。

具體實施方式

本實用新型的可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)由第一方向天線陣列組(圖4)和第二方向天線陣列組(圖5)構成。第一方向天線陣列組(圖4)在觸控有效區內由一個以上雙功能觸控感應器天線單元(401)構成，在觸控有效區外由一個以上單電磁觸控感應器天線單元(402)構成；第二方向天線陣列組(圖5)在觸控有效區內由一個以上雙功能觸控感應器天線單元(501)構成，在觸控有效區外由一個以上單電磁觸控感應器天線單元(502)構成。

第一方向天線陣列組(圖4)和第二5方向天線陣列組(圖5)的方向之間有一為大於0度的第一夾角，且所述第一方向天線陣列組(圖4)與第二方 向天線陣列組之間(圖5)相互絕緣。

圖10示出了本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)的一種實施結構。其在第一絕緣材料基板(600)一面上沉積形成第一方向天線陣列組(圖4)的觸控感應器天線單元(401和402)。然後在第一絕緣絕緣材料基板(600)的另一面上沉積形成第二方向天線陣列組(圖5)的觸控感應器天線單元(501和502)，這樣以單層絕緣基板為載體來構成本實用新型的可變陣列雙功能觸控感應器。

圖11示出了本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)的另一種實施結構。其採用第一絕緣基板(601)和第二絕緣基板(602)兩塊絕緣材料基板，在第一絕緣基板601的一面沉積形成第一方向天線陣列組(圖4)的觸控感應器天線單元(401和402)，在第二絕緣基板602的一面沉積形成第二方向天線陣列組(圖5)的觸控感應器天線單元(501和502)，然後再以透明膠701將第一絕緣基板(601)和第二絕緣基板(602)整面粘為一體，這樣既構成本實用新型的可變陣列雙功能觸控感應器。

圖12示出了本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)觸控有效區內的天線單元的優選材料是由人眼不能直接辨識線寬小於30微米的極細銅、或銀、或鋁、或鉬、或鉻、或鎳、或鐵、或合金的金屬絲填充的連續金屬網導電材料；此連續金屬網可以是正方形(801)，為了消除構成本雙功能觸控模組天線單元金屬網格的網格周期與背後顯示屏像素點格周期之間的光幹涉而形成摩爾現象，影響雙功能觸控模組(332)背後顯示模組的圖像效果，實用新型人經過摸索研究和實驗發現，本實用新型的連續金屬網導電材料的微觀圖形可以是菱形(804)，可以是隨機四邊形(802)，可以是不規則纖維編織形(803)，也可以是不規則多邊形，這種以低阻連續金屬網構成的觸控感應天線阻抗極低，信噪比很高，觸控操作靈敏好，可以實現100寸以上超大尺寸可變陣列雙功能觸控感應器的設計應用。

本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)觸控有效區內的天線單元(401)和501可以優選使用傳統的ITO和低阻抗納米銀絲透明導電材料。

圖13示出了本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)觸控有效區內天線單元的圖形。可以方條形(901)，可以是口字形(902)，可以是木梯形(903)，可以是串聯菱形(904)，可以串聯矩形(905)，可以是均勻分布的任意圖形。

本實用新型可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)觸控有效區外的觸控天線單元是單電磁觸控模式用到的電磁觸控感應器天線單元，是不透明寬度小於1毫米的低阻抗金屬導線(402和502)，這樣可節省觸控區外的布線空間，便於雙功能觸控感應器(圖3)的布線設計。

圖10、圖11、圖13和圖14僅給出製造最簡單的天線陣列組的結構示意圖。其他結構與前面表述的電路結構相同，這裡就不多加贅述。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統由主控板(100)、第一陣列開關(200)、第二陣列開關(300)構成。觸控主控板(100)，由處理器(101)、信號切換電路(114)、電容觸控信號掃描檢測電路(107)、電磁觸控信號掃描檢測電路(108)構成；第一陣列開關(200)，包括一個以上跨接編碼開關(201)；第二陣列開關(300)，包括一個以上跨接編碼開關(301)。

第一方向天線陣列組(圖4)的Xj1至Xj26連接第一陣列開關200；第二方向天線陣列組(圖5)的Yj1至Yj22連接第二陣列開關300。

第一方向天線陣列組(圖4)的Xs1至Xs26和第二方向天線陣列組(圖5)的Ys1至Ys22連接觸控主控板(100)的輸入信號總線102。

第一陣列開關200和第二陣列開關300透過可變陣列開關切換控制總線114連接觸控主板100。

優選的，觸控主控板(100)過輸入信號總線(114)控制第一陣列開關(200)內的跨接編碼開關(201)全部斷開,第一陣列開關(200)等效圖8.1，圖8.1等效圖8.4，即Xj1至Xj26懸空，第一方向天線陣列組(圖4)被變換成電容觸控第一方向天線陣列組(圖6.1)；觸控主控板100透過輸入信號總線114控制第二陣列開關(300)內的跨接編碼開關(301)全部斷開,第二陣列開關(300)內的跨接編碼開關301全部斷開，第二陣列開關(300)等效圖9.1，圖9.1等效圖9.4， 即Yj1至Yj22懸空，第二方向天線陣列組(圖5)被變換成電容觸控第二方向天線陣列組(圖6.2)，第一方向天線陣列組(圖4)和第二方向天線陣列組(圖5)被變換成電容觸控陣列組即可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)被變換成電容觸控天線陣列(圖6)；第一陣列開關(200)內的跨接編碼開關201全部斷開，Xj1至Xj26懸空，第一方向天線陣列組(圖5 4)被變換成電容觸控第一方向天線陣列組(圖6.1)，同時電容觸控第一方向天線陣列組Xs1至Xs26對觸控主控板(100)的輸入信號總線(102)輸出的是電容觸控信號；第二陣列開關(300)內的跨接編碼開關301全部斷開，Yj1至Yj22懸空，第二方向天線陣列組(圖5)被變換成電容觸控第二方向天線陣列組(圖6.2)，同時電容觸控第二方向天線陣列組(圖6.2)Xs1至Xs22對觸控主控板100的輸入信號總線(102)輸出的是電容觸控信號。

優選的，觸控主控板(100)透過輸入信號總線114控制第一陣列開關(200)內的跨接編碼開關(201)全部導通，第一陣列開關(200)等效圖8.2，圖8.2也等效圖8.3，即Xj1至Xj26被跨接開關將彼此不相鄰的兩者間跨接起來；第一方向天線陣列組(圖4)被變換成電磁觸控第一方向天線陣列組(圖7.1)，觸控主控板(100)透過輸入信號總線114控制第二陣列開關(300)內的跨接編碼開關(301)全部導通，第二陣列開關(300)等效圖9.2，圖9.2也等效圖9.3，即Yj1至Yj22被跨接開關將彼此不相鄰的兩者間跨接起來，第二方向天線陣列組(圖5)被變換成電容觸控第二方向天線陣列組(圖7.2)，第一方向天線陣列組(圖4)和第二方向天線陣列組(圖5)被變換成電磁觸控陣列組即可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)被變換為電磁觸控天線陣列(圖7)；所述第一陣列開關內(200)的跨接編碼開關(201)全部導通，Xj1至Xj26被跨接開關將彼此不相鄰的兩者間跨接起來，第一方向天線陣列組(圖4)被變換成電磁觸控第一方向天線陣列組(圖7.1)，同時電磁觸控第一方向天線陣列組(圖7.1)Xs1至Xs26對觸控主控板(100)5的輸入信號總線(102)輸出的是電磁觸控信號；

第二陣列開關內(300)的跨接編碼開關(301)全部導通，Yj1至Yj22被跨接 開關將彼此不相鄰的兩者間跨接起來，第二方向天線陣列組(圖5)被變換成電磁觸控第二方向天線陣列組(圖7.2)，同時電磁觸控第二方向天線陣列組(7.2)Xs1至Xs22對觸控主控板(100)的輸入信號總線(102)輸出的是電磁觸控信號。

本實用新型的雙功能觸控控制檢測系統，其觸控主控板(100)將可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)變換成電容觸控天線陣列(圖6)的同時，觸控主控板(100)的輸入信號總線(102)上的電容觸控信號(105)將被切換至電容觸控信號掃描檢測電路(107)，電容觸控信號掃描檢測電路(107)在陣列掃描總線111的控制下解調出電容觸控信號(109)，處理器(101)再將電容觸控信號(109)處理成電容觸控對應的信號(112)，並送到外設接口(113)，這樣就實現了可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)到電容觸控天線陣列(圖6)的變換、電容觸控信號切換與掃描檢測和處理的全部過程；其觸控主控板(100)將可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)變換成電此觸控天線陣列(圖7)的同時，觸控主控板(100)的輸入信號總線(102)上的電磁觸控信號(106)將被切換至電磁觸控信號掃描檢測電路(108)，電磁觸控信號掃描檢測電路(108)在陣列掃描總線111的控制下解調出電容觸控信號(110)，處理器(101)再將電磁觸控信號(110)處理成電磁觸控對應的信號(112)，並送到外設接口(113)，這樣就實現了可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)到電磁觸控天線陣列(圖7)的變換、電磁觸控信號切換與掃描檢測和處理的全部過程。

優選的，雙功能觸控主控板(100)、第一陣列開關(200)、第二陣列開關(300)全部集成在一顆晶片。

優選的，雙功能觸控主控板(100)集成在一顆晶片、第一陣列開關(200)和第二陣列開關(300)集成在另一顆晶片。

優選的，雙功能觸控主控板(100)、第一陣列開關(200)、第二陣列開關(300)分別集成在一顆晶片。

本實用新型還公開了一種雙功能觸控模組(332)，其包括如上所述的可變陣列雙功能觸控感應器(圖3)和雙功能觸控控制檢測系統。

本實用新型還公開了一種帶雙功能觸控模組(332)的觸控顯示裝置，其包括上述雙功能觸控模組(332)、顯示屏透明面板(331)和顯示屏模組(333)，雙功能觸控觸控模組(332)設置在顯示屏透明面板(331)與顯示屏模組(333)之間。