CN106325622A - 自电容式压力触摸装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种自电容式压力触摸装置及终端设备。所述自电容式压力触摸装置包括：表面盖板，所述表面盖板上根据设定的间隔距离分布有多个悬浮电极，所述多个悬浮电极为透明导电块；触摸模组，所述触摸模组位于所述表面盖板的下方，所述触摸模组上设置有多个触控电极，所述多个悬浮电极和所述多个触控电极的中心一一对齐。本公开技术方案可以将手指与悬浮电极的接触面积等效为悬浮电极的面积，确保手指在触摸屏上的触摸点相对于触控电极的耦合面积为恒值，方便在手指触摸触摸屏时采集手指的触摸压力值。

Description

自电容式压力触摸装置及终端设备

技术领域

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种自电容式压力触摸装置及终端设备。

背景技术

在电容式触摸屏中，当人体的手指触摸到触摸屏的金属层时，在人体与触摸屏表面形成一个耦合电容，在触摸屏输入高频电流时，耦合电容相当于直接导体，由于手指会对流经触摸屏的电流进行分流，被分流的电流会从触摸屏的四个角上的电极中流出，电流值的大小与手指到触摸屏的四个角的距离成正比，手机上的控制器通过计算这四个角流出的电流的比例，得出手指在触摸屏上的触摸位置，而该触摸位置仅为手指触摸的触摸屏上的XY轴坐标，相关技术并不能确定手指在触摸屏上的压力。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种自电容式压力触摸装置及终端设备，用以方便在手指触摸触摸屏时采集手指的触摸压力值。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种自电容式压力触摸装置，包括：

表面盖板，所述表面盖板上根据设定的间隔距离分布有多个悬浮电极，所述多个悬浮电极为透明导电块；

触摸模组，所述触摸模组位于所述表面盖板的下方，所述触摸模组上设置有多个触控电极，所述多个悬浮电极和所述多个触控电极的中心一一对齐。

在一实施例中，所述多个悬浮电极相互之间绝缘。

在一实施例中，所述多个悬浮电极的形状和尺寸可以与所述多个触控电极的形状和尺寸相同。

在一实施例中，所述多个悬浮电极可以制作在所述表面盖板的玻璃基材上，与所述表面盖板粘合。

在一实施例中，所述多个悬浮电极可以通过一体化触控工艺制作在表面盖板所述玻璃基材上，或者，通过玻璃底片或金属网格工艺制作在导电薄膜上，并将所述导电薄膜与表面盖板粘合。

在一实施例中，所述多个悬浮电极的局部可以为镂空状，所述多个悬浮电极的边缘线条可以具有弯折。

在一实施例中，所述多个悬浮电极中的相邻的悬浮电极之间可以设置有悬浮消隐块。

在一实施例中，所述装置还可包括：形变结构，所述形变结构设置在所述表面盖板与所述触摸模组之间。

在一实施例中，所述形变结构可以为透明软性可形变材质。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

自电容式压力触摸装置；其中，所述自电容式压力触摸装置被配置为：

表面盖板，所述表面盖板上根据设定的间隔距离分布有多个悬浮电极，所述多个悬浮电极为透明导电块；

触摸模组，所述触摸模组位于所述表面盖板的下方，所述触摸模组上设置有多个触控电极，所述多个悬浮电极和所述多个触控电极的中心一一对齐。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：当手指触摸到触摸屏时，手指与悬浮电极由于导通而成为一体，因此可视为电容式触摸屏的极板的一端，此时手指与悬浮电极的接触面积可被等效为悬浮电极的面积。由于悬浮电极的面积不变，因此手指在触摸屏上的触摸点相对于触控电极的耦合面积为恒值，进而通过悬浮电极与触控电极之间的电容值可以方便地确定手指对触摸屏的触摸压力值。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1A是根据一示例性实施例示出的自电容式压力触摸装置的结构示意图。

图1B是根据一示例性实施例示出的悬浮电极在终端设备上的布局示意图。

图1C是根据一示例性实施例示出的悬浮电极和触控电极之间的位置示意图。

图2A是根据又一示例性实施例示出的自电容式压力触摸装置的结构示意图。

图2B是根据又一示例性实施例示出的悬浮电极和触控电极之间的位置示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的在触摸屏上监测触摸的方法的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种适用于自电容式压力触摸装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1A是根据一示例性实施例示出的自电容式压力触摸装置的结构示意图，图1B是根据一示例性实施例示出的悬浮电极在终端设备上的布局示意图，图1C是根据一示例性实施例示出的悬浮电极和触控电极之间的位置示意图，该自电容式压力触摸装置可以应用在具有触摸屏的终端设备(例如：智能手机、平板电脑)上。

如图1A所示，自电容式压力触摸装置包括：表面盖板11和触摸模组12。

其中，表面盖板11上根据设定的间隔距离分布有多个悬浮电极111，多个悬浮电极111为透明导电块；触摸模组12位于表面盖板11的下方，触摸模组12上设置有多个触控电极121，多个悬浮电极111和多个触控电极121的中心一一对齐。

如图1B所示，多个悬浮电极111按序分布在智能手机10的表面盖板11上，其中，表面盖板11与触摸屏贴合，表面盖板11包括智能手机的触摸屏所在的显示区域和显示区域之外的外围区域。在一实施例中，悬浮电极111可通过一体化触控(One Glass Solution，简称为OGS)工艺制作在表面盖板11的玻璃基材上，或者，通过玻璃底片(glass film)或金属网格(metal mesh)工艺制作在导电薄膜上，并将导电薄膜与智能手机10的表面盖板11粘合，或者，将悬浮电极111制作在LCD显示模组(LCD Module，简称为LCM)结构中的触控电极12之上。由此可知，本公开对悬浮电极111与表面盖板11上的具体位置不做限制。在一实施例中，导电薄膜可以为氧化铟锡(ITO)膜。

如图1C，手指与智能手机10触摸屏的接触面积S1与触控电极121之间形成平板电容。由于不同手指大小、触摸的角度、以及触摸用力程度，接触面积S1的大小是无规律的，因此接触面积S1与正对手指下方的触控电极121的耦合面积S2的大小也是变化的，其面积变化范围为0<＝S2<＝S0(S0为触控电极121的面积)。本公开通过将悬浮电极111设置在智能手机10的表面盖板11上，并将悬浮电极11设置在手指与触控电极121之间，悬浮电极111的面积S3大小以能够遮挡触控电极121为准。

当手指触摸到触摸屏时，手指与悬浮电极111由于导通而成为一体，因此可视为电容式触摸屏的极板的一端，此时手指与悬浮电极111的接触面积S1可被等效为悬浮电极111的面积S3。由于悬浮电极111的面积S3不变，因此手指在触摸屏上的触摸点相对于触控电极121的耦合面积S3为恒值，进而通过悬浮电极111与触控电极121之间的电容值可以方便地确定手指对触摸屏的触摸压力值。

在确定触摸压力值之后，即可根据触摸压力值确定触摸屏被按压时的触摸行为所对应的触摸类型，因此可以在手指触摸触摸屏的情况下，实现对手指对触摸屏的触摸压力值进行采集，从而准确识别手指的轻点、重压等操作，进而区分造成触摸行为是手指操作还是其他物体挤压，避免对触摸屏的误操作。

本实施例中，通过在表面盖板上增加悬浮电极111，由于悬浮电极111不需要触控IC的驱动，降低了悬浮电极111的阻抗设计的难度，因此可以在制作易实现并且成本良率较高的前提下，使触控传感器(sensor)层所在的导电薄膜的厚度更薄，并且避免一体黑、强光反射的对终端设备的外观效果的影响。

在一实施例中，多个悬浮电极相互之间绝缘。

在一实施例中，多个悬浮电极的形状和尺寸可以与多个触控电极的形状和尺寸相同。

在一实施例中，多个悬浮电极可以制作在表面盖板的玻璃基材上，与表面盖板粘合。

在一实施例中，多个悬浮电极可以通过一体化触控(One Glass Solution，简称为OGS)工艺制作在表面盖板11的玻璃基材上，或者，通过玻璃底片(glass film)或金属网格(metal mesh)工艺制作在ITO导电薄膜上，并将导电薄膜与智能手机10的表面盖板11粘合。

在一实施例中，多个悬浮电极的局部可以为镂空状，多个悬浮电极的边缘线条可以具有弯折。

在一实施例中，多个悬浮电极中的相邻的悬浮电极之间可以设置有悬浮消隐块。

在一实施例中，装置还可包括：形变结构，设置在表面盖板与触摸模组之间。

在一实施例中，形变结构可以为透明软性可形变材质。

至此，本公开实施例提供的上述装置，可以将手指与悬浮电极的接触面积等效为悬浮电极的面积，由于悬浮电极的面积不变，因此手指的触摸动作相对于触控电极的耦合面积为恒值，从而方便在手指触摸触摸屏时采集手指的触摸压力值，有利于通过触摸压力值识别手指的触摸类型。

下面以具体实施例来说明本公开实施例提供的技术方案。

图2A是根据又一示例性实施例示出的自电容式压力触摸装置的结构示意图，图2B是根据又一示例性实施例示出的悬浮电极和触控电极之间的位置示意图；本实施例利用本公开实施例提供的上述装置，以通过在表面盖板和触摸模组之间增加形变结构为例进行示例性说明。

如图2A所示，在表面盖板11和触摸模组12之间设置有形变结构13，形变结构13可以为透明软性可形变材质。当通过手指在表面盖板11的表面施加适当压力后，触摸模组12对应压力的位置局部形变减薄，表面盖板11与触摸模组12的距离距变薄。在另一实施例中，表面盖板11和触摸模组11之间也可为空气缝隙。

在一实施例中，多个悬浮电极的形状和尺寸可以与多个触控电极的形状和尺寸相同。如图2A所述，可以基于触控电极121的形状和尺寸来设计悬浮电极111的形状和尺寸，并确保悬浮电极111的形状和尺寸与电容触控电极形状相同并且面积等大；为了生产对齐的精度，悬浮电极111的形状和尺寸可以略大于触控电极121的形状和尺寸。

在一实施例中，多个悬浮电极可以设置在表面盖板的玻璃盖板的上表面、或者下表面、或者表面盖板的中间层。

在一实施例中，多个悬浮电极的局部可以为镂空状，多个悬浮电极的边缘线条可以具有弯折。在一实施例中，多个悬浮电极中的相邻的悬浮电极之间可以设置有悬浮消隐块。

悬浮电极111通过镂空设计或者在悬浮电极111的边缘线条增加弯折、相邻悬浮电极之间增加悬浮消影块等处理，可以用户不能察觉到悬浮电极111，从而避免悬浮电极111在触摸屏上发生光学显影现象。

本实施例在现有电容式触摸屏的基础上上，通过在表面盖板上设置悬浮电极，实现了多个电容式压力传感器结构，由于悬浮电极通过局部镂空、或者边缘线条的弯折处理、或者相邻悬浮电极之间增加悬浮消隐块等处理，避免对终端设备的触控功能和光学效果的影响。

图3是根据一示例性实施例二示出的在触摸屏上监测触摸的方法的流程图；本实施例利用本公开实施例提供的上述装置，以如何通过本公开提供的自电容式压力触摸装置监测触摸屏被触摸为例进行示例性说明，如图3所示，包括如下步骤：

在步骤S301中，确定触摸屏被按压时悬浮电极与触控电极的第一电容值。

在一实施例中，可以通过检测流经悬浮电极和触控电极之间的电流，进而根据相关技术中的公式I＝Cd(u)/d(t)来确定第一电容值，其中，I表示流经悬浮电极之间的电流，C表示第一电容值，d(u)/d(t)表示悬浮电极和触控电极之间的电压的变化量。

在步骤S302中，根据第一电容值确定触摸屏上产生的触摸压力值。

在一实施例中，确定第一电容值与触摸屏未被按压时的第二电容值的电容变化量，通过电容变化量来确定悬浮电极和触控电极之间的距离变化量，通过距离变化量进而确定被按压位置的触摸压力值；在一实施例中，可以根据距离变化量来确定悬浮电极与触控电极之间的形变结构所承受的触摸压力值来确定触摸压力值。

在步骤S303中，根据触摸压力值确定触摸屏被按压时的触摸行为所对应的触摸类型。

在一实施例中，将触摸压力值与至少一个预设范围进行比较，至少一个预设范围中的每一个预设范围对应一个触摸类型，如果触摸压力值在至少一个预设范围中的一个预设范围内，将触摸屏被按压时的触摸行为确定为一个预设范围对应的触摸类型。例如，如果触摸压力值在第一预设范围内[a1，a2]，则将触摸行为视为手指轻点，如果为触摸压力值在第二预设范围内[a2，a3]，则将触摸行为视为手指重压，等等，其中，a1、a2、a3等范围阈值可以通过实验来确定。

本实施例中，通过悬浮电极与触控电极之间的电容值来确定触摸屏上产生的触摸压力值，根据触摸压力值确定触摸屏被按压时的触摸行为所对应的触摸类型，因此可以在手指触摸触摸屏的情况下，实现对手指对触摸屏的触摸压力值进行采集，从而准确识别手指的轻点、重压等操作，进而区分造成触摸行为是手指操作还是其他物体挤压，避免对触摸屏的误操作。

图4是根据一示例性实施例示出的一种适用于终端设备的框图。例如，终端设备400可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图4，终端设备400可以包括以下一个或多个组件：处理组件402，存储器404，电源组件406，多媒体组件408，音频组件410，输入/输出(I/O)的接口412，传感器组件414，以及通信组件416。

处理组件402通常控制终端设备400的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理元件402可以包括一个或多个处理器420来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件402可以包括一个或多个模块，便于处理组件402和其他组件之间的交互。例如，处理部件402可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件408和处理组件402之间的交互。

存储器404被配置为存储各种类型的数据以支持在设终端备400的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备400上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器404可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件406为终端设备400的各种组件提供电力。电力组件406可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备400生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件408包括在所述终端设备400和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件408包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端设备400处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件410被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件410包括一个麦克风(MIC)，当终端设备400处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器404或经由通信组件416发送。在一些实施例中，音频组件410还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口412为处理组件402和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件414包括一个或多个传感器，用于为终端设备400提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件414可以检测到设备400的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为终端设备400的显示器和小键盘，传感器组件414还可以检测终端设备400或终端设备400一个组件的位置改变，用户与终端设备400接触的存在或不存在，终端设备400方位或加速/减速和终端设备400的温度变化。传感器组件414可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件414还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件414还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件416被配置为便于终端设备400和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备400可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信部件416经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信部件416还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，终端设备400可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器404，上述指令可由终端设备400的处理器420执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种自电容式压力触摸装置，其特征在于，所述装置包括：

表面盖板，所述表面盖板上根据设定的间隔距离分布有多个悬浮电极，所述多个悬浮电极为透明导电块；

触摸模组，所述触摸模组位于所述表面盖板的下方，所述触摸模组上设置有多个触控电极，所述多个悬浮电极和所述多个触控电极的中心一一对齐。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个悬浮电极相互之间绝缘。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个悬浮电极的形状和尺寸与所述多个触控电极的形状和尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个悬浮电极制作在所述表面盖板的玻璃基材上，与所述表面盖板粘合。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个悬浮电极通过一体化触控工艺制作在表面盖板所述玻璃基材上，或者，通过玻璃底片或金属网格工艺制作在导电薄膜上，并将所述导电薄膜与表面盖板粘合。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个悬浮电极的局部为镂空状，所述多个悬浮电极的边缘线条具有弯折。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个悬浮电极中的相邻的悬浮电极之间设置有悬浮消隐块。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：形变结构，设置在所述表面盖板与所述触摸模组之间。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述形变结构为透明软性可形变材质。

10.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

自电容式压力触摸装置；其中，所述自电容式压力触摸装置被配置为：

表面盖板，所述表面盖板上根据设定的间隔距离分布有多个悬浮电极，所述多个悬浮电极为透明导电块；

触摸模组，所述触摸模组位于所述表面盖板的下方，所述触摸模组上设置有多个触控电极，所述多个悬浮电极和所述多个触控电极的中心一一对齐。