[实用新型]边角多点分布的感知位置、力和加速度的压电式触摸屏

说明书

技术领域

本实用新型属于压电触摸屏技术领域，特别涉及到一种边角多点分布的感知位置、力和加速度的压电式触摸屏。

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。

发明内容

本实用新型提供了一种边角多点分布的感知位置、力和加速度的压电式触摸屏，在保留传统触摸屏的优点的同时，克服其一些缺点。

本实用新型采用的技术方案为：

该触摸屏包括透明基板、压电陶瓷片、电极及柔性粘结物质。基板同压电陶瓷片之间通过柔性粘结物质粘合在一起，压电陶瓷片位于透明基板的边角或者的边沿处，且对称于透明基板的面内几何中心，呈现规则排列，压电陶瓷片所形成的位置传感区与触摸屏的工作区分离、不重合，压电陶瓷片的存在不影响触摸屏工作区的透光率；作用于基板上的力使压电陶瓷片产生电压，通过不同位置处压电陶瓷片上所测电压幅值或电荷量的比值，可以获知触点XY坐标位置和触摸力度，通过对压电陶瓷片上电压波形上升沿和下降沿的测量获知触点力的变化速度或称为力的加速度信息。

所述柔性粘结物质为环氧胶、环氧树脂胶、导电胶、应变胶、密封胶、光学胶、耐腐蚀胶、结构胶或者非结构胶。

所述压电陶瓷片为长条形、正方形、圆形、椭圆形或其他多边形。

所述压电陶瓷片为单层、双层或由多层陶瓷片复合而成。其中，压电陶瓷片由多片陶瓷片复合而成时，各陶瓷片在结构上为串联、在电路连接上为并联。

所述压电式触摸屏的触点坐标信息由压电陶瓷片的输入电压的相互比例关系确定：对于边角多点分布的压电式触摸屏，设触点位置为坐标原点，根据力/力矩平衡，分别对触摸屏的长/宽方向列出力矩平衡方程，计算得出触点位置与边角分布的压电陶瓷片所受压力的比例关系；跟据压电陶瓷片所受压力同压电电压成正比，得出触点位置与压电电压的比例关系，最终通过压电电压的比例关系反推出触点坐标。

所述压电式触摸屏的触摸力度和加速度信息由压电陶瓷片的压电电压大小确定：对于边角多点分布的压电式触摸屏，压电陶瓷片所受合力的大小即为触摸力度的大小，而压电电压总和又与所受合力呈线性关系，得出触摸力度同压电电压总和呈线性关系，即触摸力度由多点分布的压电陶瓷片产生的压电电压总和判定，而触摸加速度由多点分布的压电陶瓷片产生的压电电压总和的上升或下降沿的斜率判定。