一種壓感觸控面板及壓感觸控裝置的製作方法

2023-05-29 01:20:41

本發明實施例涉及觸控技術領域，具體涉及一種壓感觸控面板以及基於該壓感觸控面板的壓感觸控裝置。

背景技術：

當前的TP(Touch Panel,觸控面板)主要包括電容式觸控螢幕和電阻式觸控螢幕。電容式觸控螢幕通過手指與屏幕平面之間形成的電容來實現定位及檢測，但是，當手指用一定壓力按壓面板平面時，屏幕不再是一個平面，會在不同方向上產生電容，另外由於不同方向上產生的電容的靜電容量會有差異，因此會導致檢測結果具有一定的誤測率。電阻式觸控螢幕通過透明隔離點將兩層導電層隔開絕緣，當手指按壓屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，此處電阻發生變化，會在X和Y兩個方向上產生信號，從而確定按壓位置，但是，需要施加給屏幕較大的力才能實現兩層導電層的接觸，容易對屏幕的使用壽命產生不利影響。

技術實現要素：

鑑於此，本發明實施例提供一種壓感觸控面板及壓感觸控裝置，能夠提高壓感觸控檢測結果的準確性，減少對屏幕使用壽命的影響。

本發明實施例提供的一種壓感觸控面板，包括屏幕、多個壓電陶瓷片、輸出電路以及震蕩電路，多個壓電陶瓷片設置於屏幕的不同位置，輸出電路與壓電陶瓷片的上下表面通過電極連接，以用於輸出按壓後多個壓電陶瓷片產生的電壓，震蕩電路與壓電陶瓷片的上下表面通過電極連接，以用於驅動多個壓電陶瓷片振動以響應按壓動作。

可選地，壓感觸控面板包括設置於所述屏幕的非顯示區域的至少三個壓電陶瓷片，屏幕呈矩形設置，多個壓電陶瓷片分別設置於屏幕的四角和四個邊的任意組合處，且其中任意三個壓電陶瓷片呈三角形設置。

可選地，多個壓電陶瓷片中的沿平行於屏幕邊緣方向設置的兩個通過非陶瓷材料介質連接。

可選地，輸出電路輸出的電壓包括壓電陶瓷片產生的正向電壓，以確認按壓動作開始，輸出電路輸出的電壓還包括壓電陶瓷片受按壓結束且形變恢復時產生的反向電壓，以確認按壓動作結束。

可選地，壓電陶瓷片通過焊接貼附於屏幕表面。

可選地，壓感觸控面板還包括絕緣層，絕緣層包裹於壓電陶瓷片的外表面，輸出電路和震蕩電路從絕緣層穿出。

本發明實施例提供的一種壓感觸控裝置，其包括驅動IC、處理器以及上述壓感觸控面板，驅動IC與輸出電路連接，用以獲取多個壓電陶瓷片產生的電壓，並以此獲取按壓位置和壓力值，處理器與驅動IC連接，用以向驅動IC發出振動指令，震蕩電路在驅動IC的控制下驅動多個壓電陶瓷片振動，從而在按壓位置產生與壓力值對應的振動。

有益效果：相比較於電容式觸控螢幕，本發明實施例利用壓電陶瓷片的壓電效應以及形變差異來檢測屏幕被按壓的位置和壓力值，定位及檢測與屏幕的形變沒有關係，從而能夠提高壓感觸控檢測結果的準確性；相比較於電阻式觸控螢幕，本發明實施例只需施加給壓電陶瓷片較小的力就會使其發生形變，從而能夠減少對屏幕使用壽命的影響。

附圖說明

圖1是本發明的壓感觸控裝置一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明的壓電陶瓷片在屏幕上的布局示意圖；

圖3是按壓本發明的壓電陶瓷片時的電壓變化示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明所提供的各個示例性的實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。在不衝突的情況下，下述各個實施例以及實施例中的特徵可以相互組合。並且，本發明全文所採用的方向性術語，例如「上」、「下」等措辭，均是為了更好的描述各個實施例，並非用於限制本發明的保護範圍。

請參閱圖1，為本發明一實施例的壓感觸控裝置。所述壓感觸控裝置10可以包括壓感觸控面板11、驅動IC 12以及處理器13。處理器13可以為與壓感觸控面板11連接的CPU(Central Processing Unit,中央處理器)，兩者可以通過MIPI(Mobile Industry Processor Interface,移動產業處理器接口)進行連接，驅動IC 12可以通過SPI(Serial Peripheral Interface,串行外設接口)與處理器13連接。

壓感觸控面板11包括屏幕111、多個壓電陶瓷片112、輸出電路113以及震蕩電路114。其中，輸出電路113與各個壓電陶瓷片112的上下表面通過電極連接，震蕩電路114與多個壓電陶瓷片112的上下表面通過電極連接，驅動IC 12與輸出電路113連接，處理器13與驅動IC 12連接。

結合圖2所示，屏幕111呈矩形設置，多個壓電陶瓷片112可以分別設置於屏幕111的四個角。並且，四個壓電陶瓷片112中的沿平行於屏幕111的邊緣方向設置的兩個可以通過非陶瓷材料介質連接，在組裝時可以一次安裝兩個壓電陶瓷片112，從而使得組裝工藝更加簡單。當然，其他實施例可以設置並不限於四個壓電陶瓷片112，且其位置也並不限於四個角，例如可以設置於壓電陶瓷片112的四個邊，或者設置於四個角和四個邊的任意組合處。其中，需要說明的是，壓感觸控面板11至少包括對應位於其非顯示區域的三個壓電陶瓷片112，且其中任意三個壓電陶瓷片112呈三角形設置，以通過三角定位檢測手指在壓感觸控面板11上的按壓位置。

其中，壓電陶瓷片112所採用的壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，是一種具有壓電效應的材料。所謂壓電效應是指壓電陶瓷片112在受到外力作用時，哪怕這種外力如聲波振動那樣微小，都會產生壓縮或伸長等形狀變化，引起壓電陶瓷片112表面帶電，其電荷密度與外力成正比，遵循關係式：δ＝d*T(δ為電荷密度，d為壓電應變常數，T為伸縮應力)，這是正壓電效應或壓電效應。反之，對壓電陶瓷片112施加激勵電場，壓電陶瓷片112將產生機械形變，稱為逆壓電效應。壓電材料具有的壓電效應可使壓電陶瓷片112作為能量收集的媒介，利用壓電材料收集按壓動作產生的能量，將該能量轉換成電能。壓電材料具有的逆壓電效應可使壓電陶瓷片112產生振動，以使手指在按壓位置能夠感覺到輕微的振動(手感)，即能夠響應按壓動作。也就是說，本發明實施例可以利用壓電陶瓷片112的壓電效應和逆壓電效應實現Force touch(壓感觸控)技術。

壓電陶瓷片112可以採用鈣鈦解構礦、鎢青銅結構、鉍層狀結構、焦綠石結構等晶體結構或其複合材料、納米材料構成的壓電陶瓷材料。鑑於壓電陶瓷材料的介電損耗、介電常數、壓電常數、機械品質因素、機電耦合係數等都會影響到壓電陶瓷的壓電性能，因此，本實施例優選壓電陶瓷片112由介電損耗越小、介電常數和壓電常數越大、機械品質因素和機電耦合係數越大的壓電陶瓷材料製得。

鑑於當前面板朝向輕薄化發展，壓電陶瓷片112優選設置於屏幕111的下方，且壓電陶瓷片112可以通過焊接貼附於屏幕111表面，另外，壓電陶瓷片112厚度可以為0.5～2.5毫米。

下面結合圖1和圖2，介紹所述壓感觸控裝置10的工作原理：

在正壓電效應階段：在用戶手指按壓屏幕111時，四個壓電陶瓷片112會產生形變，從而發生正壓電效應以產生電壓。四個壓電陶瓷片112產生形變的不同所產生的電壓不同，其中，形變越大產生的電壓越大，形變越小產生的電壓越小。輸出電路113將四個壓電陶瓷片112受按壓後產生的電壓(四個電信號)輸出給驅動IC 12，驅動IC 12通過判斷四個電信號之間的差異即可獲取此次按壓動作的按壓位置和壓力值。

其中，輸出電路113輸出的電壓具有兩種類型。如圖3所示，隨著時間t變化，按壓產生的電壓V會產生變化。具體地，在手指按壓屏幕111以使壓電陶瓷片112發生形變時，壓電陶瓷片112產生的電壓為正向電壓V1；當手指按壓的壓力解除時，壓電陶瓷片112受按壓結束且形變恢復，此時其產生的電壓為反向電壓V2。驅動IC 12通過檢測正向電壓V1和反向電壓V2，即可確認按壓動作的開始和結束。

在逆壓電效應階段：處理器13接收驅動IC 12檢測到的按壓位置和壓力值，並據此向驅動IC 12發出振動指令。驅動IC 12通過震蕩電路114向四個壓電陶瓷片112輸出不同頻譜、不同強度的交流電壓信號，從而驅動四個壓電陶瓷片112振動，從而在按壓位置產生與壓力值對應的振動，使得手指在按壓位置能夠感覺到輕微的振動。

由上述可知，相比較於電容式觸控螢幕，本發明實施例利用壓電陶瓷片112的壓電效應以及形變差異來檢測屏幕被按壓的位置和壓力值，按壓位置的定位及按壓動作的壓力值的檢測與屏幕111的形變沒有關係，從而能夠提高壓感觸控檢測結果的準確性；相比較於電阻式觸控螢幕，哪怕施加給壓電陶瓷片112如聲波振動那樣微小的力都會使其產生形變，即本發明實施例只需施加給壓電陶瓷片112較小的力就會使其發生形變，從而能夠減少對屏幕111使用壽命的影響。

應該理解到，上述實施例僅是本發明的部分實施例，在實際實現時可以有其他改變，例如，壓感觸控面板11還可以設置有絕緣層，絕緣層包裹於各個壓電陶瓷片112的外表面，輸出電路113和震蕩電路114從絕緣層穿出，該絕緣層可防止聚集於壓電陶瓷片112外表面的電荷傳導到至壓感觸控面板11的其他組件而影響其工作。

在上述所有實施例中，所述壓感觸控裝置10可以為智慧型手機、PDA(Personal Digital Assistant，個人數字助理或平板電腦)等可攜式通信裝置，也可以是佩戴於肢體或者嵌入於衣物、首飾、配件中的可穿戴設備，還可以是其他具有觸控顯示功能的智能電子設備。

再次說明，以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，例如各實施例之間技術特徵的相互結合，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。