CN106775051A - 一种压感触控面板及压感触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压感触控面板及压感触控装置。通过在屏幕的不同位置分别设置压电陶瓷片，利用压电陶瓷片的压电效应以及形变差异来检测屏幕被按压的位置和压力值；并且，分别施加给压电陶瓷片不同强度的电信号，利用压电陶瓷片的逆压电效应以及振动差异来响应按压动作。本发明相比较于电容式触摸屏能够提高压感触控检测结果的准确性，相比较于电阻式触摸屏能够减少对屏幕使用寿命的影响。

Description

一种压感触控面板及压感触控装置

技术领域

本发明实施例涉及触控技术领域，具体涉及一种压感触控面板以及基于该压感触控面板的压感触控装置。

背景技术

当前的TP(Touch Panel,触控面板)主要包括电容式触摸屏和电阻式触摸屏。电容式触摸屏通过手指与屏幕平面之间形成的电容来实现定位及检测，但是，当手指用一定压力按压面板平面时，屏幕不再是一个平面，会在不同方向上产生电容，另外由于不同方向上产生的电容的静电容量会有差异，因此会导致检测结果具有一定的误测率。电阻式触摸屏通过透明隔离点将两层导电层隔开绝缘，当手指按压屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，此处电阻发生变化，会在X和Y两个方向上产生信号，从而确定按压位置，但是，需要施加给屏幕较大的力才能实现两层导电层的接触，容易对屏幕的使用寿命产生不利影响。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种压感触控面板及压感触控装置，能够提高压感触控检测结果的准确性，减少对屏幕使用寿命的影响。

本发明实施例提供的一种压感触控面板，包括屏幕、多个压电陶瓷片、输出电路以及震荡电路，多个压电陶瓷片设置于屏幕的不同位置，输出电路与压电陶瓷片的上下表面通过电极连接，以用于输出按压后多个压电陶瓷片产生的电压，震荡电路与压电陶瓷片的上下表面通过电极连接，以用于驱动多个压电陶瓷片振动以响应按压动作。

可选地，压感触控面板包括设置于所述屏幕的非显示区域的至少三个压电陶瓷片，屏幕呈矩形设置，多个压电陶瓷片分别设置于屏幕的四角和四个边的任意组合处，且其中任意三个压电陶瓷片呈三角形设置。

可选地，多个压电陶瓷片中的沿平行于屏幕边缘方向设置的两个通过非陶瓷材料介质连接。

可选地，输出电路输出的电压包括压电陶瓷片产生的正向电压，以确认按压动作开始，输出电路输出的电压还包括压电陶瓷片受按压结束且形变恢复时产生的反向电压，以确认按压动作结束。

可选地，压电陶瓷片通过焊接贴附于屏幕表面。

可选地，压感触控面板还包括绝缘层，绝缘层包裹于压电陶瓷片的外表面，输出电路和震荡电路从绝缘层穿出。

本发明实施例提供的一种压感触控装置，其包括驱动IC、处理器以及上述压感触控面板，驱动IC与输出电路连接，用以获取多个压电陶瓷片产生的电压，并以此获取按压位置和压力值，处理器与驱动IC连接，用以向驱动IC发出振动指令，震荡电路在驱动IC的控制下驱动多个压电陶瓷片振动，从而在按压位置产生与压力值对应的振动。

有益效果：相比较于电容式触摸屏，本发明实施例利用压电陶瓷片的压电效应以及形变差异来检测屏幕被按压的位置和压力值，定位及检测与屏幕的形变没有关系，从而能够提高压感触控检测结果的准确性；相比较于电阻式触摸屏，本发明实施例只需施加给压电陶瓷片较小的力就会使其发生形变，从而能够减少对屏幕使用寿命的影响。

附图说明

图1是本发明的压感触控装置一实施例的结构示意图；

图2是本发明的压电陶瓷片在屏幕上的布局示意图；

图3是按压本发明的压电陶瓷片时的电压变化示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所提供的各个示例性的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。在不冲突的情况下，下述各个实施例以及实施例中的特征可以相互组合。并且，本发明全文所采用的方向性术语，例如“上”、“下”等措辞，均是为了更好的描述各个实施例，并非用于限制本发明的保护范围。

请参阅图1，为本发明一实施例的压感触控装置。所述压感触控装置10可以包括压感触控面板11、驱动IC 12以及处理器13。处理器13可以为与压感触控面板11连接的CPU(Central Processing Unit,中央处理器)，两者可以通过MIPI(Mobile IndustryProcessor Interface,移动产业处理器接口)进行连接，驱动IC 12可以通过SPI(SerialPeripheral Interface,串行外设接口)与处理器13连接。

压感触控面板11包括屏幕111、多个压电陶瓷片112、输出电路113以及震荡电路114。其中，输出电路113与各个压电陶瓷片112的上下表面通过电极连接，震荡电路114与多个压电陶瓷片112的上下表面通过电极连接，驱动IC 12与输出电路113连接，处理器13与驱动IC 12连接。

结合图2所示，屏幕111呈矩形设置，多个压电陶瓷片112可以分别设置于屏幕111的四个角。并且，四个压电陶瓷片112中的沿平行于屏幕111的边缘方向设置的两个可以通过非陶瓷材料介质连接，在组装时可以一次安装两个压电陶瓷片112，从而使得组装工艺更加简单。当然，其他实施例可以设置并不限于四个压电陶瓷片112，且其位置也并不限于四个角，例如可以设置于压电陶瓷片112的四个边，或者设置于四个角和四个边的任意组合处。其中，需要说明的是，压感触控面板11至少包括对应位于其非显示区域的三个压电陶瓷片112，且其中任意三个压电陶瓷片112呈三角形设置，以通过三角定位检测手指在压感触控面板11上的按压位置。

其中，压电陶瓷片112所采用的压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指压电陶瓷片112在受到外力作用时，哪怕这种外力如声波振动那样微小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起压电陶瓷片112表面带电，其电荷密度与外力成正比，遵循关系式：δ＝d*T(δ为电荷密度，d为压电应变常数，T为伸缩应力)，这是正压电效应或压电效应。反之，对压电陶瓷片112施加激励电场，压电陶瓷片112将产生机械形变，称为逆压电效应。压电材料具有的压电效应可使压电陶瓷片112作为能量收集的媒介，利用压电材料收集按压动作产生的能量，将该能量转换成电能。压电材料具有的逆压电效应可使压电陶瓷片112产生振动，以使手指在按压位置能够感觉到轻微的振动(手感)，即能够响应按压动作。也就是说，本发明实施例可以利用压电陶瓷片112的压电效应和逆压电效应实现Force touch(压感触控)技术。

压电陶瓷片112可以采用钙钛解构矿、钨青铜结构、铋层状结构、焦绿石结构等晶体结构或其复合材料、纳米材料构成的压电陶瓷材料。鉴于压电陶瓷材料的介电损耗、介电常数、压电常数、机械品质因素、机电耦合系数等都会影响到压电陶瓷的压电性能，因此，本实施例优选压电陶瓷片112由介电损耗越小、介电常数和压电常数越大、机械品质因素和机电耦合系数越大的压电陶瓷材料制得。

鉴于当前面板朝向轻薄化发展，压电陶瓷片112优选设置于屏幕111的下方，且压电陶瓷片112可以通过焊接贴附于屏幕111表面，另外，压电陶瓷片112厚度可以为0.5～2.5毫米。

下面结合图1和图2，介绍所述压感触控装置10的工作原理：

在正压电效应阶段：在用户手指按压屏幕111时，四个压电陶瓷片112会产生形变，从而发生正压电效应以产生电压。四个压电陶瓷片112产生形变的不同所产生的电压不同，其中，形变越大产生的电压越大，形变越小产生的电压越小。输出电路113将四个压电陶瓷片112受按压后产生的电压(四个电信号)输出给驱动IC 12，驱动IC 12通过判断四个电信号之间的差异即可获取此次按压动作的按压位置和压力值。

其中，输出电路113输出的电压具有两种类型。如图3所示，随着时间t变化，按压产生的电压V会产生变化。具体地，在手指按压屏幕111以使压电陶瓷片112发生形变时，压电陶瓷片112产生的电压为正向电压V1；当手指按压的压力解除时，压电陶瓷片112受按压结束且形变恢复，此时其产生的电压为反向电压V2。驱动IC 12通过检测正向电压V1和反向电压V2，即可确认按压动作的开始和结束。

在逆压电效应阶段：处理器13接收驱动IC 12检测到的按压位置和压力值，并据此向驱动IC 12发出振动指令。驱动IC 12通过震荡电路114向四个压电陶瓷片112输出不同频谱、不同强度的交流电压信号，从而驱动四个压电陶瓷片112振动，从而在按压位置产生与压力值对应的振动，使得手指在按压位置能够感觉到轻微的振动。

由上述可知，相比较于电容式触摸屏，本发明实施例利用压电陶瓷片112的压电效应以及形变差异来检测屏幕被按压的位置和压力值，按压位置的定位及按压动作的压力值的检测与屏幕111的形变没有关系，从而能够提高压感触控检测结果的准确性；相比较于电阻式触摸屏，哪怕施加给压电陶瓷片112如声波振动那样微小的力都会使其产生形变，即本发明实施例只需施加给压电陶瓷片112较小的力就会使其发生形变，从而能够减少对屏幕111使用寿命的影响。

应该理解到，上述实施例仅是本发明的部分实施例，在实际实现时可以有其他改变，例如，压感触控面板11还可以设置有绝缘层，绝缘层包裹于各个压电陶瓷片112的外表面，输出电路113和震荡电路114从绝缘层穿出，该绝缘层可防止聚集于压电陶瓷片112外表面的电荷传导到至压感触控面板11的其他组件而影响其工作。

在上述所有实施例中，所述压感触控装置10可以为智能手机、PDA(PersonalDigital Assistant，个人数字助理或平板电脑)等便携式通信装置，也可以是佩戴于肢体或者嵌入于衣物、首饰、配件中的可穿戴设备，还可以是其他具有触控显示功能的智能电子设备。

再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种压感触控面板，其特征在于，所述压感触控面板包括屏幕、多个压电陶瓷片、输出电路以及震荡电路，所述多个压电陶瓷片设置于所述屏幕的不同位置，所述输出电路与所述压电陶瓷片的上下表面通过电极连接，以用于输出按压后所述多个压电陶瓷片产生的电压，所述震荡电路与所述压电陶瓷片的上下表面通过电极连接，以用于驱动所述多个压电陶瓷片振动以响应按压动作。

2.根据权利要求1所述的压感触控面板，其特征在于，所述压感触控面板包括设置于所述屏幕的非显示区域的至少三个压电陶瓷片，所述屏幕呈矩形设置，所述多个压电陶瓷片分别设置于所述屏幕的四个角和四个边的任意组合处，且其中任意三个所述压电陶瓷片呈三角形设置。

3.根据权利要求2所述的压感触控面板，其特征在于，所述多个压电陶瓷片中的沿平行于所述屏幕边缘方向设置的两个通过非陶瓷材料介质连接。

4.根据权利要求1所述的压感触控面板，其特征在于，所述输出电路输出的电压包括所述压电陶瓷片产生的正向电压，以确认按压动作开始，所述输出电路输出的电压还包括所述压电陶瓷片受按压结束且形变恢复时产生的反向电压，以确认按压动作结束。

5.根据权利要求1所述的压感触控面板，其特征在于，所述压电陶瓷片通过焊接贴附于所述屏幕表面。

6.根据权利要求1所述的压感触控面板，其特征在于，所述压感触控面板还包括绝缘层，所述绝缘层包裹于所述压电陶瓷片的外表面，所述输出电路和所述震荡电路从所述绝缘层穿出。

7.一种压感触控装置，其特征在于，包括驱动IC、处理器以及权利要求1-6任一项所述的压感触控面板，所述驱动IC与所述输出电路连接，用以获取所述多个压电陶瓷片产生的电压，并以此获取按压位置和压力值，所述处理器与所述驱动IC连接，用以向所述驱动IC发出振动指令，所述震荡电路在所述驱动IC的控制下驱动所述多个压电陶瓷片振动，从而在所述按压位置产生与所述压力值对应的振动。