[实用新型]一种感知触控力度和精准定位的电容-压电复合式触摸屏

说明书

技术领域

本实用新型属于触摸屏技术领域，特别涉及一种感知触控力度和精确定位的电容-压电复合式触摸屏。

背景技术

触摸屏技术是继键盘、鼠标技术后，新发展出的一种人机交互式在线输入技术，近几年已广泛地应用于日常生活中，比如手机、笔记本电脑、MP4及各类自动服务终端机。相对于传统的输入方式，触摸屏技术拥有设备更为轻便和便携、输入方式更加人性化等诸多优点。现在使用较为广泛的触摸屏按工作原理主要可以分为四种：电阻式、电容式、红外线式和表面声波式，其中电阻式与电容式的触摸屏应用最为广泛。

电阻式触摸屏的工作原理为：一种多层的复合薄膜，由一层玻璃作为基层，表面涂有一层ITO透明导电层，上面盖有一层光滑防刮的塑料层，作为保护层，在保护层的内表面涂有一层导电层。在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点绝缘，并在两层ITO工作面的边线上各涂有一条银胶，一端加电压，另一端接地，从而在工作面的一个方向上形成均匀连续的平行电压分布。当手指触摸屏幕时，压力使两层导电层在接触点位置就有了一个接触，控制器侦测到这个接通，立刻A/D转换测量接触点的模拟量电压值，根据它和施加电压的比例公式就能计算出触摸点的X、Y轴的位置。

电容式触摸屏由一个模拟感应器和一个双向智能控制器组成。模拟感应器是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO导电涂层，最外层是矽土玻璃，形成坚实耐用的保护层。夹层ITO涂层作为工作面，四个角上各引出一个电极，内层ITO作为屏蔽层用以保证良好的工作环境。触摸屏工作时，感应器边缘的电极产生分布的电压场,由于人体电场的存在,触摸屏幕时,手指和触摸屏的工作面之间就会形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号，于是手指吸走一个很小的电流，分别从触摸屏四个角上的电极中流出。从理论上讲，流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对这四个电流比例的精密计算，从而可以得出触摸点的位置。最后，控制器将数字化的触摸位置数据传送给主机，以实现人机交互。

与传统的电容、电阻式触摸屏相比，本实施专利的电容-压电复合式触摸屏有着如下几方面显著优势：

1.实现三维触控，提供更丰富的触控特征和信息：电容-压电复合式触摸屏可以类似现有电容触摸屏，非常精确地感知触点的位置，同时，因为电容屏边框处压电陶瓷材料的存在，还可以对上述触摸位置处具体的作用力大小、作用力变化特征等信息做出及时响应，极大地丰富了人机交互的信息量，这也为触摸屏及其相关产品更丰富的功能开发提供了技术可能。

2.对接触物体的材质及形状没有特殊要求：由于压电力传感器是基于压电陶瓷的压电效应，无论用任何材质或任何形状的物体对屏幕进行作用，屏幕都可以做出及时响应，而并不像传统电容或电阻屏那样，要求触摸物体必须是非绝缘体（导电体）或尖硬物体。该技术提供了极为丰富的操控便利性，即使经过防水密封处理的触摸屏也可以在水下等特殊环境中触控操作和使用，使用者也可以带着手套完成触摸屏的操控。

3.良好的稳定性：由于压电性能不局限于与作用源的近距离接触，故可将压电材料贴附于屏幕之下，可以极大减少压电屏与外界的接触，增加其稳定性。

4.更低的成本：压电力传感器制造工艺简单，制造成本非常低廉。在已有电容屏的基础上，额外增加极低的成本，就可以实现更广泛和有趣的多种附加操作功能和新的触控体验。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种感知触控力度和精确定位的电容-压电复合式触摸屏，其特征在于：所述电容-压电复合式触摸屏是在电容式触摸屏表面保护层、压电力传感器、夹层玻璃及电极依次叠加组成；所述压电力传感器由压电陶瓷片或膜两面涂覆金属电极及柔性黏结胶膜构成；压电力传感器两面分别通过柔性黏结胶膜与电容式触摸屏表面保护层、夹层玻璃粘合在一起，构成电容-压电复合式触摸屏；其中压电力传感器位于电容式触摸屏表面保护层下方的边角或者边沿处，保留原电容触摸屏的结构而不在触摸屏中部添加额外的传感器；压电力传感器对称分布于电容式触摸屏表面保护层的面内几何中心，呈现规则排列；压电力传感器所形成的位置传感区与触摸屏的工作区分离、不重合，压电力传感器的存在不影响触摸屏工作区的各项工作性能。

所述柔性黏结胶膜为环氧胶、环氧树脂胶、导电胶、应变胶、密封胶、光学胶、耐腐蚀胶、结构胶、非结构胶或者商用黏结薄膜中一种。

所述夹层玻璃有两层，上层夹层玻璃布置于压电陶瓷片或膜和上层ITO导电层之间，下层夹层玻璃位于上下两层ITO导电层之间，起到分隔绝缘的作用。