[實用新型]一種感知觸控力度和精準(zhǔn)定位的電容-壓電復(fù)合式觸摸屏

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320166496.0
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN203217542U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 褚祥誠;劉佳燚;袁世明
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);精拓麗音科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種感知觸控力度和精確定位的電容-壓電復(fù)合式觸摸屏。

背景技術(shù)

觸摸屏技術(shù)是繼鍵盤、鼠標(biāo)技術(shù)后，新發(fā)展出的一種人機交互式在線輸入技術(shù)，近幾年已廣泛地應(yīng)用于日常生活中，比如手機、筆記本電腦、MP4及各類自動服務(wù)終端機。相對于傳統(tǒng)的輸入方式，觸摸屏技術(shù)擁有設(shè)備更為輕便和便攜、輸入方式更加人性化等諸多優(yōu)點。現(xiàn)在使用較為廣泛的觸摸屏按工作原理主要可以分為四種：電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波式，其中電阻式與電容式的觸摸屏應(yīng)用最為廣泛。

電阻式觸摸屏的工作原理為：一種多層的復(fù)合薄膜，由一層玻璃作為基層，表面涂有一層ITO透明導(dǎo)電層，上面蓋有一層光滑防刮的塑料層，作為保護層，在保護層的內(nèi)表面涂有一層導(dǎo)電層。在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點絕緣，并在兩層ITO工作面的邊線上各涂有一條銀膠，一端加電壓，另一端接地，從而在工作面的一個方向上形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。當(dāng)手指觸摸屏幕時，壓力使兩層導(dǎo)電層在接觸點位置就有了一個接觸，控制器偵測到這個接通，立刻A/D轉(zhuǎn)換測量接觸點的模擬量電壓值，根據(jù)它和施加電壓的比例公式就能計算出觸摸點的X、Y軸的位置。

電容式觸摸屏由一個模擬感應(yīng)器和一個雙向智能控制器組成。模擬感應(yīng)器是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO導(dǎo)電涂層，最外層是矽土玻璃，形成堅實耐用的保護層。夾層ITO涂層作為工作面，四個角上各引出一個電極，內(nèi)層ITO作為屏蔽層用以保證良好的工作環(huán)境。觸摸屏工作時，感應(yīng)器邊緣的電極產(chǎn)生分布的電壓場,由于人體電場的存在,觸摸屏幕時,手指和觸摸屏的工作面之間就會形成一個耦合電容,因為工作面上接有高頻信號，于是手指吸走一個很小的電流，分別從觸摸屏四個角上的電極中流出。從理論上講，流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這四個電流比例的精密計算，從而可以得出觸摸點的位置。最后，控制器將數(shù)字化的觸摸位置數(shù)據(jù)傳送給主機，以實現(xiàn)人機交互。

與傳統(tǒng)的電容、電阻式觸摸屏相比，本實施專利的電容-壓電復(fù)合式觸摸屏有著如下幾方面顯著優(yōu)勢：

1.實現(xiàn)三維觸控，提供更豐富的觸控特征和信息：電容-壓電復(fù)合式觸摸屏可以類似現(xiàn)有電容觸摸屏，非常精確地感知觸點的位置，同時，因為電容屏邊框處壓電陶瓷材料的存在，還可以對上述觸摸位置處具體的作用力大小、作用力變化特征等信息做出及時響應(yīng)，極大地豐富了人機交互的信息量，這也為觸摸屏及其相關(guān)產(chǎn)品更豐富的功能開發(fā)提供了技術(shù)可能。

2.對接觸物體的材質(zhì)及形狀沒有特殊要求：由于壓電力傳感器是基于壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，無論用任何材質(zhì)或任何形狀的物體對屏幕進行作用，屏幕都可以做出及時響應(yīng)，而并不像傳統(tǒng)電容或電阻屏那樣，要求觸摸物體必須是非絕緣體（導(dǎo)電體）或尖硬物體。該技術(shù)提供了極為豐富的操控便利性，即使經(jīng)過防水密封處理的觸摸屏也可以在水下等特殊環(huán)境中觸控操作和使用，使用者也可以帶著手套完成觸摸屏的操控。

3.良好的穩(wěn)定性：由于壓電性能不局限于與作用源的近距離接觸，故可將壓電材料貼附于屏幕之下，可以極大減少壓電屏與外界的接觸，增加其穩(wěn)定性。

4.更低的成本：壓電力傳感器制造工藝簡單，制造成本非常低廉。在已有電容屏的基礎(chǔ)上，額外增加極低的成本，就可以實現(xiàn)更廣泛和有趣的多種附加操作功能和新的觸控體驗。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種感知觸控力度和精確定位的電容-壓電復(fù)合式觸摸屏，其特征在于：所述電容-壓電復(fù)合式觸摸屏是在電容式觸摸屏表面保護層、壓電力傳感器、夾層玻璃及電極依次疊加組成；所述壓電力傳感器由壓電陶瓷片或膜兩面涂覆金屬電極及柔性黏結(jié)膠膜構(gòu)成；壓電力傳感器兩面分別通過柔性黏結(jié)膠膜與電容式觸摸屏表面保護層、夾層玻璃粘合在一起，構(gòu)成電容-壓電復(fù)合式觸摸屏；其中壓電力傳感器位于電容式觸摸屏表面保護層下方的邊角或者邊沿處，保留原電容觸摸屏的結(jié)構(gòu)而不在觸摸屏中部添加額外的傳感器；壓電力傳感器對稱分布于電容式觸摸屏表面保護層的面內(nèi)幾何中心，呈現(xiàn)規(guī)則排列；壓電力傳感器所形成的位置傳感區(qū)與觸摸屏的工作區(qū)分離、不重合，壓電力傳感器的存在不影響觸摸屏工作區(qū)的各項工作性能。

所述柔性黏結(jié)膠膜為環(huán)氧膠、環(huán)氧樹脂膠、導(dǎo)電膠、應(yīng)變膠、密封膠、光學(xué)膠、耐腐蝕膠、結(jié)構(gòu)膠、非結(jié)構(gòu)膠或者商用黏結(jié)薄膜中一種。

所述夾層玻璃有兩層，上層夾層玻璃布置于壓電陶瓷片或膜和上層ITO導(dǎo)電層之間，下層夾層玻璃位于上下兩層ITO導(dǎo)電層之間，起到分隔絕緣的作用。