一種壓電式觸控螢幕的製作方法
2024-02-15 04:29:15
專利名稱：一種壓電式觸控螢幕的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於觸控螢幕技術領域，尤其涉及一種壓電式觸控螢幕。
背景技術：
現有觸控螢幕技術主要有電阻式、電容式、表面聲波式、紅外線感應式等幾種，在電 子產品上的應用主要是電阻式和電容式觸控螢幕兩類。 電阻式觸控螢幕的上、下面板需用迴路的模式讓電流一直導通，在沒有觸摸動作時，
觸控螢幕仍會耗電，在傳統的電阻式觸控技術下實現多點觸控時，如果觸摸的兩個點過於靠
近，電阻傳感器沒有辦法辨別這是一個點還是兩個點。電容式觸控螢幕需要用手指來操作，在
電容式多點觸控技術下，面板必須保持乾淨，任何汙漬、甚至是霧氣所帶的靜電都可能導致
誤操作，且電容式多點觸控在使用時常常會出現所謂的"鬼點"，精準度不高。 同時隨著手機功能的多樣化，手機的功耗也越來越大，所以手機設計中對功耗的
要求變得越來越苛刻，而電阻式、電容式觸控螢幕都需要用手機電源給觸控螢幕供電，勢必更加
加重手機電池的負擔，使手機的待機時間縮短。
實用新型內容本實用新型為解決現有的觸控螢幕需要提供外接電源的技術問題，提供一種可自行 提供能源的壓電式觸控螢幕。 本實用新型是通過以下技術方案實現的 包括相對設置的上基板和下基板，所述下基板的上表面設置有導電層，還包括位 於導電層和上基板之間的可在厚度方向上產生電壓的壓電基材，所述導電層的形狀與壓電 基材的形狀匹配，所述壓電基材包括橫向連接的壓電塊矩陣和縱向連接的壓電塊矩陣，所 述橫向連接的壓電塊矩陣與縱向連接的壓電塊矩陣形成大致互補的結構，所述相鄰橫向連 接的壓電塊之間和相鄰縱向連接的壓電塊之間形成交叉，且交叉處的橫向連接壓電塊和縱 向連接壓電塊相互連接，橫向連接的壓電塊和縱向連接的壓電塊分別連接到下基板的導電 層上。 所述壓電塊為正菱形。所述正菱形的面積為lmm*lmm-10mm*10mm。 所述壓電基材為聚偏二氟乙烯薄膜。 所述壓電基材的厚度為50-150微米。 所述導電層為透光的氧化銦錫層。 實用新型的壓電式觸控螢幕的觸摸傳感器本身並不需要外部電源供電，而是利用材 料的壓電特性，利用壓電效應形成的電荷轉移來形成電流。可且通過壓電塊的特定的連接 方式，可實現多觸點的精密感應。
圖1是本實用新型的壓電式觸控螢幕結構分解圖。 圖2是本實用新型的壓電式觸控螢幕壓電塊和其對應的導電層結構示意圖、 圖3是本實用新型的壓電式觸控螢幕整體結構示意圖。 圖4是本實用新型的壓電式觸控螢幕單點觸摸工作模型圖。 圖5是本實用新型的壓電式觸控螢幕單點觸摸等效電氣連接示意圖。 圖6是本實用新型的壓電式觸控螢幕雙點觸摸工作模型圖。 圖7是本實用新型的壓電式觸控螢幕雙點觸摸等效電氣連接示意圖。
具體實施方式為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下 結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施 例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。 參考圖l，本實用新型的壓電觸控螢幕包括相對設置的具有光透過性的上基板11和 下基板14，所述下基板上設置有導電層13，其還包括位於導電層和上基板之間的可在厚度 方向上產生電壓的壓電基材12，所述壓電基材和導電層形狀一致。 參考圖2、圖3，所述壓電基材由橫向連接的Y方向的壓電塊121矩陣(如圖中陰 影部分結構所示)和縱向連接的X方向的壓電塊矩陣組成，所述X方向的壓電塊矩陣組成 大致填補Y方向的壓電塊矩陣的空白，所述壓電塊的橫向連接和縱向連接交匯處122連接 在一起，橫向連接的壓電塊和縱向連接的壓電塊分別連接到下基板的導電層上。所述橫向 連接和縱向連接分別延伸至下基板的邊緣處123，並通過引線接到微控制單元(MCU)，所述 MCU微控制器裡的晶片將引線輸入的信息進行分析處理並做出判定。 根據MCU的埠數目和屏幕的尺寸要求可以靈活設定縱向和橫向的壓電塊的數 目。單個壓電塊的大小、和形狀可根據要求設定。本實用新型優選其形狀為菱形，以菱形為 例，為了支持觸控筆一般要求，單個菱形單元的尺寸為lmm*lmm-10mm*10mm，以保證屏幕有 足夠的解析度。 所述上基板為具有一定剛性的透光的聚合物薄膜，如由聚對碳酸酯(PC)等構成 薄膜狀，並具有光透過性。 所述下基板可由具有一定剛性的透光材料構成，如玻璃。 壓電薄膜由厚度為50 150um左右的聚偏二氟乙烯構成，具有光透過性，通過按 壓在壓電薄膜的厚度方向上產生電壓。壓電薄膜和導電層緊密貼合在一起。 導電層由具有光透過性的氧化銦錫(ITO)材料構成，所述ITO經過蝕刻成與壓電 基材對應的形狀，以滿足需要的電流傳導要求。根據本實用新型所述與單個的壓電塊對應 的ITO電阻值為10-300歐姆。 當沒有觸點接觸時，由於沒有電壓產生所以在各個引腳上檢測的電流值都為零， 當有單個觸點產生時由於各個觸點導電層的阻值相同，可以定量的計算出觸點處引起的各 引腳的電流變化；當有兩個觸點時，同單點類似，各引腳的電流值可以定量累加來定位。例 如，當觸點觸控到某個壓電塊時，由於壓電效應，該壓電塊就會產生電壓，這時和各對應ITO 相連的引腳就會檢測到相應的電流變化，根據距離觸點的遠近，則觸點產生的電壓到該點
4之間經過的ITO模塊的數量不同，則產生的電流大小不同，觸點到觸點所在的行和列的距
離最短，則此行列檢測到的電流最大，根據此特點即可定位觸點。也可實現多點觸摸感應，
主要視微控制單元晶片的處理能力和方式而定。 下面通過實施例來進一步介紹壓電式觸控螢幕的工作原理。 實施例1 該實施例說明本實用新型單點觸摸時的工作原理。 如圖4、圖5所示，假定圖4中a所示為受觸摸的壓電塊，產生的電壓為U，單個壓 電塊對應的IT0電阻為R(圖5中陰影部位)，和該觸點不相鄰的壓電塊對應的ITO中橫向 一行的節點電阻等效為R"，列向一列的電阻等效為R'，等效電氣連接如圖5所示，則該受觸 點在各個引腳X1、X2、 Yl和Y2上檢測到的電流分別為 ; = = ^ =^——A =^——,、, 根據MUC計算電流值和基準電流值的比例關係即可確定觸點的位置。 實施例2 該實施例說明本實用新型雙點點觸摸時的工作原理。 如圖6、圖7所示，假定圖6中bl、 b2所標記部分為受觸摸的壓電塊，產生的電壓 為U，各個壓電塊對應的ITO電阻為R(圖7中陰影部位)，和該觸點不相鄰的壓電塊中橫向 一行的節點電阻等效為R"，列向一列的電阻等效為R'，等效電氣連接如圖7所示，則該受觸 點在各個引腳XI、 X2、 Yl、 Y2和Y3上檢測到的電流分別為
/ = : +-r-/ = _r_ +.
/ =上/ =且 根據MUC計算電流值和基準電流值的比例關係即可確定觸點的位置。 對於連續的觸摸動作。就某單列或者單行的ITO來說，其驅動原理與按鍵式觸摸 屏原理相同，用檢測ITO上的電流變化，來判定ITO是否被激活，如圖1所示，以5*5放入列 陣來說明。單個的IT0根據其設計的大小可以實現4到10個點的解析度。以Y軸方向為 例，當有手指觸摸觸控螢幕感應區時，Yl到Y5各ITO電極上的電流值通過引線被外部MCU採 集到，通過其上的控制器軟體數據處理後得到一 Y軸坐標值，當手指沿Yl到Y5個ITO上電 流值特有的變化規律經MCU處理後，能得到一連續的坐標值，然後MCU根據一定算法，出具 處理後，就能得到手指在屏幕感應區的運動估計。X軸方向上的觸摸動作同理可判定，即可 得到手寫模擬控制操作。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護範圍之內。
權利要求一種壓電式觸控螢幕，包括相對設置的上基板和下基板，所述下基板的上表面設置有導電層，其特徵在於，還包括位於導電層和上基板之間的可在厚度方向上產生電壓的壓電基材，所述導電層的形狀與壓電基材的形狀匹配，所述壓電基材包括橫向連接的壓電塊矩陣和縱向連接的壓電塊矩陣，所述橫向連接的壓電塊矩陣與縱向連接的壓電塊矩陣形成大致互補的結構，所述相鄰橫向連接的壓電塊之間和相鄰縱向連接的壓電塊之間形成交叉，且交叉處的橫向連接壓電塊和縱向連接壓電塊相互連接，橫向連接的壓電塊和縱向連接的壓電塊分別連接到下基板的導電層上。
2. 如權利要求1所述的壓電式觸控螢幕，其特徵在於，所述壓電塊為正菱形。
3. 如權利要求2所述的壓電式觸控螢幕，其特徵在於，所述正菱形的面積為 1mm*1mm_10mm*10mm。
4. 如權利要求1所述的壓電式觸控螢幕，其特徵在於，所述壓電基材為聚偏二氟乙烯薄膜。
5. 如權利要求4所述的壓電式觸控螢幕，其特徵在於，所述壓電基材的厚度為50-150微 米。
6. 根據權利要求1所述的壓電式觸控螢幕，其特徵在於，所述導電層為透光的氧化銦錫層。
專利摘要本實用新型提供了一種壓電式觸控螢幕，包括相對設置的上基板和下基板，所述下基板的上表面設置有導電層，還包括位於導電層和上基板之間的可在厚度方向上產生電壓的壓電基材，所述導電層的形狀與壓電基材的形狀匹配，所述壓電基材包括橫向連接的壓電塊矩陣和縱向連接的壓電塊矩陣，所述橫向連接的壓電塊矩陣與縱向連接的壓電塊矩陣形成大致互補的結構，所述相鄰橫向連接的壓電塊之間和相鄰縱向連接的壓電塊之間形成交叉，且交叉處的橫向連接壓電塊和縱向連接壓電塊相互連接，橫向連接的壓電塊和縱向連接的壓電塊分別連接到下基板的導電層上。本實用新型利用材料的壓電特性形成的電荷轉移來形成電流。
文檔編號G06F3/041GK201548928SQ20092020553
公開日2010年8月11日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者張新華, 楊青春, 陳大軍 申請人:比亞迪股份有限公司