CN106066737B - 一种压力触控单元、压力大小检测方法及触控基板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力触控单元、压力大小检测方法及触控基板，压力触控单元包括第一封装层、第二封装层、弹性层、感应层、信号发射部和信号接收部；所述弹性层和感应层设置在所述第一封装层和第二封装层之间，所述信号发射部和信号接收部分别设置在所述感应层的两侧，所述信号发射部发出的信号通过所述感应层后射入所述信号接收部。本发明基于光传播的原理，通过压力改变凹槽内的气体密度从而改变气体的折射率，再通过接收到光的强度来检测压力触控过程中压力的大小。且本发明压力触控单元具有精度高、结构简单、体积小、成本低等优点。同时，本发明压力触控单元设置有该压力触控单元的触控基板具有精度高、结构简单、体积小、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及触控显示技术领域，特别是一种压力触控单元、压力大小检测方法及触控基板。
背景技术
日常生活中，人们通常在移动终端进行指纹解锁，查看文件，触摸控制等操作。传统的触摸屏采用电容式触控方案，可以在移动终端进行二维的触控操作。随着科技的发展与用户对触控体验的更高要求，基于三维触摸控制的压力触控技术已开越来越多的用于移动终端上。
现有的压力触控技术主要为电容检测法与压敏电阻检测法。电容检测法基于电容的大小随手指压力的大小而变化，其缺点是体积大，灵敏度差，离散型较大；压敏电阻检测法基于压敏电阻的阻值大小随手指压力大小而变化，其缺点是实现结构难，成本较高，精度较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压力触控单元、压力大小检测方法及触控基板，以解决现有技术中的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种压力触控单元，包括第一封装层、第二封装层、弹性层、感应层、信号发射部和信号接收部；
所述弹性层和感应层设置在所述第一封装层和第二封装层之间，所述弹性层在所述感应层上方，所述信号发射部和信号接收部分别设置在所述感应层的两侧，所述信号发射部发出的信号通过所述感应层后射入所述信号接收部。
优选地，所述信号发射部包括多个发射模块；所述信号接收部包括多个接收模块；每一个所述发射模块对应一个所述接收模块。
优选地，感应层为胶粘层。
优选地，所述胶粘层内，在相邻的两个所述发射模块之间沿信号传播的方向设置有信号隔离板。
优选地，所述胶粘层与弹性层相邻的面上设置有多个凹槽，多个所述凹槽内注入气体，并通过所述弹性层将气体密封在所述凹槽内。
优选地，感应层包括感测层和胶粘层，所述信号发射部和信号接收部分别设置在所述感测层两侧。
优选地，所述感测层内，在相邻的两个所述发射模块之间沿信号传播的方向设置有信号隔离板。
优选地，所述感测层与弹性层相邻的面上设置有多个凹槽，多个所述凹槽内注入气体，并通过所述弹性层将气体密封在所述凹槽内。
优选地，多个所述凹槽内注入同一种气体，且多个所述凹槽内气体密度相同。
优选地，多个所述凹槽呈阵列分布。
优选地，每一个所述发射模块与接收模块之间均设置有所述凹槽。
优选地，所述弹性层远离所述感应层的面上设置有压力层。
优选地，所述压力层内设置有多个压力块，每一个所述压力块对应一个所述凹槽。
优选地，所述压力层的边缘设置有密封部。
优选地，还包括隔离层，所述隔离层设置在所述第一封装层和/或第二封装层远离所述感应层的一面。
优选地，所述隔离层远离所述感应层的一面上设置有第三封装层。
根据本发明的第二方面，提供一种利用上述压力触控单元检测压力大小的方法，包括如下步骤：
通过所述信号发射部向所述感应层发射光；
通过所述信号接收部从所述感应层接收由所述信号发射部发射的光；
基于所述信号接收部接收到的光强度与基准值的差值来判断所述压力触控单元所受压力的大小。
优选地，所述基准值为所述压力触控单元不受压力时所述信号接收部接收到的光强度值。
优选地，所述光为可见光、红外光或紫外光。
根据本发明的第三方面，提供一种触控基板，包括从上到下依次设置的保护盖板、电容触控单元、上述的压力触控单元以及显示单元，所述保护盖板、电容触控单元、压力触控单元和显示单元之间粘贴连接。
本发明提供的压力触控单元基于光传播的原理，通过压力改变凹槽内的气体密度从而改变气体的折射率，再通过接收到光的强度来检测压力触控过程中压力的大小。且本发明压力触控单元具有精度高、结构简单、体积小、成本低等优点。同时，本发明压力触控单元设置有该压力触控单元的触控基板具有精度高、结构简单、体积小、成本低等优点。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为第一实施例压力触控单元的结构示意图；
图2为第二实施例压力触控单元的结构示意图；
图3为压力层结构示意图；
图4为第三实施例压力触控单元的结构示意图；
图5为胶粘层俯视示意图；
图6为利用压力触控单元检测压力大小的方法的流程图；
图7为本发明提供的触控基板的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
图1为第一实施例压力触控单元100的结构示意图。
如图1所示，本发明提供的压力触控单元100包括第一封装层110、第二封装层120、压力层130、弹性层140、感应层150、信号发射部160和信号接收部170。
所述第一封装层110和第二封装层120分别设置在所述压力触控单元的100的最上层和最下层，主要用于减轻各层之间的机械强度与延展性的不同造成的压力不均匀，使压力尽可能均匀的传递到所述压力层130。同时所述第一封装层110和第二封装层120还起到将其他各层与相邻单元之间的隔离作用。优选地，所述第一封装层110和第二封装层120可选用聚酰亚胺或环氧树脂等材料。
图2为第二实施例压力触控单元100的结构示意图。
如图2所示，在本实施例中，所述压力触控单元100还设置有隔离层180，所述隔离层180与所述第一封装层110和/或第二隔离层120相邻设置，用于防止所述压力触控单元100外侧的感应电荷对压力触控的感应，优选地，所述隔离层180为铜片。所述隔离层180靠近远离所述感应层150的面上还设置有第三封装层190，所述第三封装层190与所述第一封装层110和第二封装层120材料相同。
所述压力层130设置在所述第一封装层110与弹性层140之间，如图1、3所示，所述压力层130内设置有压力块131，所述压力块131为柱形结构，其两端分别与所述第一封装层110和弹性层140连接。所述压力块131设置有多个，优选地，多个所述压力块131呈方形或圆形阵列分布，本实施例中所述压力块131呈方形阵列分布。优选地，沿所述压力层130的边缘还设置有密封部132，所述密封部132沿所述压力层130的边缘设置，并分别与所述第一封装层110和弹性层140连接，使所述弹性层140内形成密封空间阻止杂质进入，且所述密封部132的设置还可提高所述弹性层140的机械强度。所述压力层130的设置可以使所述压力触控单元100受到的压力能够更好的传递到所述感应层150，在其他可行性实施方式中，还可以不设置所述压力层130。
所述感应层150设置在所述弹性层140和第二封装层120之间，所述感应层150为透光材料，优选地，其透光率至少为90％，且折射率为1～1.3。所述感应层150在与所述弹性层140的接触的面上向内形成有凹槽151，所述凹槽151的数量及分布与所述压力层130内的所述压力块131相同，即每一个所述凹槽151对应一个所述压力块131。所述凹槽151的截面大于或等于所述压力块131的截面。所述凹槽151内注入一定量的气体，并通过所述弹性层140将气体密封在所述凹槽151内，多个所述凹槽151内为同一种气体，且多个所述凹槽151内的气体密度相同，所述凹槽151内的气体可以选用如氦气、氮气等。所述弹性层140为具有良好韧性的弹性胶，使其可以粘贴在所述感应层150上对所述凹槽151进行密封，且受到所述压力块131的压力后会产生形变，并在压力消失后能够恢复，所述弹性层140在所述压力块131的作用下产生形变可使所述凹槽151内的气体密度发生变化。
所述感应层150的相对的两侧分别设置有信号发射部160和信号接收部170，在本实施例中所述信号发射部160用于发射光信号，所述信号接收部170用于接收光。所述信号发射部160设置有多个发射模块161，所述发射模块161发射特定频率的光，优选地，所述发射模块161可以发射可见光、红外光或紫外光等，每一个所述发射模块161对应一列所述凹槽151。所述信号接收部170设置有多个接收模块171，每一个所述接收模块171对应一列所述凹槽151，即每一个所述发射模块161对应一个所述接收模块171。所述发射模块161发出的光在所述感应层150内传播，且在传播过程中会穿过所述凹槽151。由于所述凹槽151内密封有气体，且气体密度可随所述弹性层140的形变发生变化，使气体的折射率发生变化，从而影响光在气体中的传播，即所述弹性层140形变越大，则所述凹槽151内的气体密度越大，光在气体内的通过性也会变差，进而使所述接收模块171接收到的光强度变弱。所述发射模块161向所述感应层150发射光，所述接收模块171从所述感应层150内接收由所述发射模块161发射的光，且所述接收模块171接收到的光强度越小代表所述压力触控单元100在该位置受到的压力越大，反之，则表明所述压力触控单元100在相应位置受到的压力越小。
在上述实施例中，所述感应层150可以为胶粘层，具有胶粘层的连接作用。
图4为第三实施例压力触控单元100的结构示意图。
在该实施例中，所述感应层150包括感测层1501和胶粘层1502，所述感测层1501与胶粘层1502接触，所述感测层1501远离所述胶粘层1502的一面与所述弹性层140接触；所述胶粘层1502远离所述感测层1501的一面与所述第二封装层120接触，所述胶粘层1502用于将所述感测层1501与第二封装层120粘接到一起。所述信号发射部160与信号接收部170分别设置在所述感测层1501相对的两侧。所述凹槽151设置在所述感测层1501与所述弹性层140的接触的面上。
本发明提供的压力触控单元100组装完成后在不受压力的情况下检测并记录所述信号接收部170的各个接收模块171接收到的光强度，并将该光的强度值设定为基准值。在使用过程中哪一个所述接收模块171接收到的光强度小于所述基准值时则表明所述触控单元100在该位置处受到压力，且接收光强度越小表明受到压力越大。
为了避免不同的所述发射模块161发出的光相互干扰，所述感应层150内部设置有信号隔离板152，如图5所示，所述信号隔离板152使每一个所述发射模块161发射的光沿特定的路线传播，并使各所述发射模块161发出的光之间不会造成干扰。优选地，所述信号隔离板152设置在相邻两列所述凹槽151之间。
本发明提供的压力触控单元100可应用但不限于应用在智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备上的触摸屏内。
图6为利用上述压力触控单元检测压力大小的方法的流程图。
在步骤S510，通过信号发射部向感应层发射光，例如可见光、红外光或紫外光。光在所述感应层内传播，且在传播过程中会穿过凹槽。由于凹槽内密封有气体，且气体密度可随弹性层的形变发生变化，使气体的折射率发生变化，从而影响光在气体中的传播，即弹性层形变越大，则所述凹槽内的气体密度越大，折射率变大，光在气体内的通过性也会变差，进而使所述接收模块接收到的光强度变弱。
在步骤S520，通过信号接收部从所述感应层接收由所述信号发射部发射的光。例如，反之，则表明所述压力触控单元在相应位置受到的压力越小。
在步骤S530，基于所述信号接收部接收到的光强度与基准值的差值来判断所述压力触控单元所受压力的大小。例如，所述基准值可以为所述压力触控单元不受压力时所述信号接收部接收到的光强度值。在使用过程中，如果信号接收部的对应接收模块接收到的光强度小于所述基准值时则表明所述触控单元100在该接收模块所对应的位置处受到压力，且接收光强度越小表明受到压力越大。
本发明还提供一种触控基板，如图7所示，本发明提供的触控基板包括保护盖板200、电容触控单元300、压力触控单元100和显示单元400。所述保护盖板200、电容触控单元300、压力触控单元100和显示单元400之间可通过双面胶、水胶或泡棉胶等胶合剂进行粘贴。优选地，所述保护盖板200、电容触控单元300、压力触控单元100和显示单元400从上到下依次设置。
本发明提供的压力触控单元100中设置信号发射部160和信号接收部170，在光的传播路径上设置凹槽151，并在所述凹槽151内密封气体。触控单元100受到的压力可改变所述凹槽151的体积，使所述凹槽151内的气体密度发生变化，从而改变气体的折射率，然后通过所述信号接收部170接收到的光强度的大小即可判断所述压力控制单元100各部位受到压力的大小。本发明利用光传播的特性，使压力检测的精度更高，同时，还简化了所述压力触控单元100的结构。设置有本发明压力触控单元100的触控基板也能够具有较高的精度，并且由于所述压力触控单元100的结构简单使所述触控基板的体积能够更小，成本也会更低。
注：本文中以压力触控单元承受触控压力的面为上，与其相对的面为下。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (20)
1.一种压力触控单元，其特征在于，包括第一封装层、第二封装层、弹性层、感应层、信号发射部和信号接收部；
所述弹性层和感应层设置在所述第一封装层和第二封装层之间，所述弹性层在所述感应层上方，所述信号发射部和信号接收部分别设置在所述感应层的两侧，所述信号发射部发出的信号通过所述感应层后射入所述信号接收部，
其中，所述感应层在与所述弹性层的接触的面上向内形成有凹槽，多个所述凹槽内注入气体，并通过所述弹性层将气体密封在所述凹槽内。
2.根据权利要求1所述的压力触控单元，其特征在于，所述信号发射部包括多个发射模块；所述信号接收部包括多个接收模块；每一个所述发射模块对应一个所述接收模块。
3.根据权利要求1所述的压力触控单元，其特征在于，感应层为胶粘层。
4.根据权利要求3所述的压力触控单元，其特征在于，所述胶粘层内，在相邻的两个所述发射模块之间沿信号传播的方向设置有信号隔离板。
5.根据权利要求3所述的压力触控单元，其特征在于，所述胶粘层与弹性层相邻的面上设置有多个凹槽，多个所述凹槽内注入气体，并通过所述弹性层将气体密封在所述凹槽内。
6.根据权利要求1所述的压力触控单元，其特征在于，所述感应层包括感测层和胶粘层，所述信号发射部和信号接收部分别设置在所述感测层两侧。
7.根据权利要求6所述的压力触控单元，其特征在于，所述感测层内，在相邻的两个所述发射模块之间沿信号传播的方向设置有信号隔离板。
8.根据权利要求6所述的压力触控单元，其特征在于，所述感测层与弹性层相邻的面上设置有多个凹槽，多个所述凹槽内注入气体，并通过所述弹性层将气体密封在所述凹槽内。
9.根据权利要求5或8所述的压力触控单元，其特征在于，多个所述凹槽内注入同一种气体，且多个所述凹槽内气体密度相同。
10.根据权利要求9所述的压力触控单元，其特征在于，多个所述凹槽呈阵列分布。
11.根据权利要求10所述的压力触控单元，其特征在于，每一个所述发射模块与接收模块之间均设置有所述凹槽。
12.根据权利要求10所述的压力触控单元，其特征在于，所述弹性层远离所述感应层的面上设置有压力层。
13.根据权利要求12所述的压力触控单元，其特征在于，所述压力层内设置有多个压力块，每一个所述压力块对应一个所述凹槽。
14.根据权利要求13所述的压力触控单元，其特征在于，所述压力层的边缘设置有密封部。
15.根据权利要求1所述的压力触控单元，其特征在于，还包括隔离层，所述隔离层设置在所述第一封装层和/或第二封装层远离所述感应层的一面。
16.根据权利要求15所述的压力触控单元，其特征在于，所述隔离层远离所述感应层的一面上设置有第三封装层。
17.一种利用权利要求1-16中任一项所述的压力触控单元检测压力大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过所述信号发射部向所述感应层发射光；
通过所述信号接收部从所述感应层接收由所述信号发射部发射的光；
基于所述信号接收部接收到的光强度与基准值的差值来判断所述压力触控单元所受压力的大小。
18.根据权利要求17所述的检测压力大小的方法，其特征在于，所述基准值为所述压力触控单元不受压力时所述信号接收部接收到的光强度值。
19.根据权利要求17所述的检测压力大小的方法，其特征在于，所述光为可见光、红外光或紫外光。
20.一种触控基板，其特征在于，包括从上到下依次设置的保护盖板、电容触控单元、权利要求1-16中任一项所述的压力触控单元以及显示单元，所述保护盖板、电容触控单元、压力触控单元和显示单元之间粘贴连接。
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