專利名稱：基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸摸屏，尤其是一種基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，具體地說是通過壓力傳感器與多點(diǎn)式電容觸摸屏有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)支持三維多點(diǎn)觸控的觸摸屏，屬于人機(jī)交互的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
觸摸屏因具有易操作性、直觀性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)，已成為個(gè)人移動(dòng)通信設(shè)備和綜合信息終端如平板電腦和智能手機(jī)、超級(jí)筆記本電腦的主要人機(jī)交互手段。觸摸屏根據(jù)不同的觸控原理可分為電阻觸摸屏、電容觸摸屏、紅外觸摸屏和表面聲波(SAW)觸摸屏等四種主要類型。其中電容觸摸屏具有多點(diǎn)觸控的功能，反應(yīng)時(shí)間快、使用壽命長(zhǎng)和光透過率較 高，用戶使用體驗(yàn)優(yōu)越，同時(shí)隨著工藝的逐步成熟，良品率得到顯著提高，電容屏價(jià)格日益降低，目前已成為中小尺寸信息終端觸控交互采用的主要技術(shù)。電容觸摸屏存在易受環(huán)境干擾的缺點(diǎn)，對(duì)于戴著手套和手指帶水進(jìn)行觸控的情況或者在下雨、下雪等天氣的室外使用時(shí)，難以準(zhǔn)確捕獲發(fā)生的觸控行為。同時(shí)電容觸摸屏存在由于靈敏度較高導(dǎo)致手指懸空在觸摸屏上方時(shí)引起觸摸誤操作的問題。此外，電容觸摸屏僅感知屏體所在平面(X，Y軸二維空間)的觸摸位置，難以支持垂直于屏體平面(Z軸)的觸摸參數(shù)感知。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，提高觸摸檢測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)三維多點(diǎn)式觸摸操作檢測(cè)，安全可
O按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，包括電容觸摸屏體及用于檢測(cè)對(duì)所述電容觸摸屏體觸控操作的電容觸摸屏控制芯片；所述電容觸摸屏體的背面設(shè)置若干用于檢測(cè)作用于電容觸摸屏體觸摸壓力的薄膜壓力傳感器，所述薄膜壓力傳感器通過壓力傳感器接口芯片與主控芯片連接，主控芯片與電容觸摸屏控制芯片連接；壓力傳感器接口芯片將薄膜壓力傳感器檢測(cè)的觸摸壓力值傳輸至主控芯片內(nèi)，電容觸摸屏控制芯片將得到對(duì)電容觸摸屏體觸摸的觸摸點(diǎn)數(shù)及位置信息傳輸至主控芯片，主控芯片根據(jù)壓力傳感器接口芯片及電容觸摸屏控制芯片的輸入信息，得到對(duì)電容觸摸屏體觸摸操作的觸摸點(diǎn)數(shù)、觸摸位置及對(duì)應(yīng)的觸摸壓力。所述電容觸摸屏體的背面設(shè)置至少兩個(gè)薄膜壓力傳感器，所述薄膜壓力壓力傳感器位于電容觸摸屏體的端角。在壓力傳感器接口芯片將檢測(cè)的觸摸壓力傳輸至主控芯片前，主控芯片使得電容觸摸屏控制芯片進(jìn)入低功耗狀態(tài)；主控芯片接收壓力傳感器接口芯片傳輸?shù)挠|摸壓力后，主控芯片使得電容觸摸屏控制芯片進(jìn)入工作狀態(tài)，并通過電容觸摸屏控制芯片檢測(cè)觸摸操作的觸摸點(diǎn)數(shù)及觸摸位置。所述主控芯片通過壓力傳感器接口芯片使得位于端角對(duì)角線上的兩個(gè)薄膜壓力傳感器處于工作狀態(tài)，并使得電容觸摸屏體背面的其余薄膜壓力傳感器進(jìn)入低功耗狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過在多點(diǎn)式電容觸摸屏體的背面集成多個(gè)低功耗薄膜壓力傳感器，基于薄膜壓力傳感器檢測(cè)的壓力感知濾除由于電容觸摸屏體過于靈敏導(dǎo)致的手指懸空誤操作，避免出現(xiàn)手指按壓而由于環(huán)境惡劣無法捕獲觸摸行為的情況。在正常觸摸條件下，可以通過多個(gè)薄膜壓力傳感器的壓力值檢測(cè)，獲得多個(gè)觸摸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力值，實(shí)現(xiàn)基于壓力的三維界面控制和人機(jī)交互，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，提高觸摸檢測(cè)精度，安全可靠。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的工作流程圖。附圖標(biāo)記說明1-電容觸摸屏體、2-薄膜壓力傳感器、3-觸摸屏可視顯示區(qū)域、4-電容觸摸屏控制芯片、5-主控芯片及6-壓力傳感器接口芯片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示為了克服現(xiàn)有電容觸摸屏體I存在觸摸誤操作、容易受使用環(huán)境和使用條件干擾等方面的缺點(diǎn)，本發(fā)明包括電容觸摸屏體I及用于檢測(cè)對(duì)所述電容觸摸屏體I觸控操作的電容觸摸屏控制芯片4 ;所述電容觸摸屏體I的背面設(shè)置若干用于檢測(cè)作用于電容觸摸屏體4觸摸壓力的薄膜壓力傳感器2，所述薄膜壓力傳感器2通過壓力傳感器接口芯片6與主控芯片5連接，主控芯片5與電容觸摸屏控制芯片4連接；壓力傳感器接口芯片6將薄膜壓力傳感器2檢測(cè)的觸摸壓力值傳輸至主控芯片5內(nèi)，電容觸摸屏控制芯片4將得到對(duì)電容觸摸屏體I觸摸的觸摸點(diǎn)數(shù)及位置信息傳輸至主控芯片5，主控芯片5根據(jù)壓力傳感器接口芯片6及電容觸摸屏控制芯片4的輸入信息，得到對(duì)電容觸摸屏體I觸摸操作的觸摸點(diǎn)數(shù)、觸摸位置及對(duì)應(yīng)的觸摸壓力。具體地，電容觸摸屏體I可以采用傳統(tǒng)多點(diǎn)式電容觸摸屏，電容觸摸屏體I是與用戶直接交互的實(shí)體，外表面通常為抗刮擦玻璃，通過在電容觸摸屏體I平面的X軸和Y軸分別設(shè)置由透明導(dǎo)電材料制成的多條信號(hào)驅(qū)動(dòng)線和信號(hào)檢測(cè)線，形成交互電容矩陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體觸摸弓I起的電容變化進(jìn)行檢測(cè)。所述電容觸摸屏控制芯片4與電容觸摸屏體I內(nèi)X、Y軸的多條信號(hào)驅(qū)動(dòng)線和信號(hào)檢測(cè)線相連，根據(jù)發(fā)生電容變化的信號(hào)驅(qū)動(dòng)線和信號(hào)檢測(cè)線對(duì)應(yīng)的編號(hào)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)觸控點(diǎn)的檢測(cè)和定位。為了實(shí)現(xiàn)高精度的定位和降低環(huán)境噪聲對(duì)電容變化檢測(cè)信號(hào)的影響，電容觸摸屏控制芯片4通常內(nèi)嵌門限檢測(cè)、噪聲信號(hào)濾波和空間插值算法等本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段，此處不再一一列舉。所述薄膜壓力傳感器2布設(shè)在電容觸摸屏體I的下表面和設(shè)備主機(jī)之間，即電容觸摸屏體I的背面，用于感知用戶觸摸電容觸摸屏體I產(chǎn)生的觸控壓力。薄膜壓力傳感器2的厚度薄，面積很小，通常布設(shè)在電容觸摸屏體I的四角(位于屏幕可見顯示區(qū)域3外)，不會(huì)顯著增加電容觸摸屏體I的總體厚度和邊緣寬度。薄膜壓力傳感器2的布設(shè)數(shù)量至少為2個(gè)，可以為2、3或4等個(gè)，布設(shè)數(shù)量的增加利于提高對(duì)電容屏幕觸屏體I觸控操作檢測(cè)的可靠性，同時(shí)提高多個(gè)點(diǎn)觸控壓力的辨識(shí)計(jì)算能力。本發(fā)明具體實(shí)施例中，示出了分布于電容觸摸屏體I四個(gè)端角處的4個(gè)薄膜壓力傳感器2 ;當(dāng)設(shè)置的薄膜壓力傳感器2數(shù)量多于電容觸摸屏體I的端角數(shù)量時(shí)，可以將薄膜壓力傳感器2設(shè)置在電容觸摸屏體I的端邊或側(cè)邊上，薄膜壓力傳感器2設(shè)置的位置不會(huì)影響對(duì)觸摸壓力操作的檢測(cè)精度，薄膜壓力傳感器2可以采用現(xiàn)有的薄膜壓力傳感器結(jié)構(gòu)。所述壓力傳感器接口芯片6通過導(dǎo)線與薄膜壓力傳感器2相連，完成多個(gè)薄膜壓力傳感器2的壓力測(cè)量值采樣，并通過數(shù)字接口將多個(gè)薄膜壓力傳感器2測(cè)量的壓力值傳送給主控芯片5。所述主控芯片5是個(gè)人移動(dòng)通信設(shè)備和綜合信息終端等設(shè)備的CPU，根據(jù)壓力傳感器接口芯片6發(fā)送的壓力值判斷是否發(fā)生觸控行為發(fā)生觸控行為時(shí)，啟動(dòng)電容觸摸屏控制芯片4，獲取觸控點(diǎn)數(shù)和各點(diǎn)觸控位置信息；無觸控行為時(shí)，使電容觸摸屏控制芯片4處于休眠狀態(tài)，降低功耗。同時(shí)根據(jù)多個(gè)薄膜壓力傳感器2的壓力值測(cè)量數(shù)據(jù)和觸控點(diǎn)數(shù)、各點(diǎn)觸控位置，通過數(shù)據(jù)融合處理，得到各點(diǎn)觸摸位置對(duì)應(yīng)的觸控壓力。如圖2所示為本發(fā)明具體實(shí)施例的工作流程圖，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟I)、設(shè)備啟動(dòng)設(shè)備啟動(dòng)后，薄膜壓力傳感器2和壓力傳感器接口芯片6處于工作狀態(tài)，電容觸摸屏控制芯片4處于休眠狀態(tài)，減少系統(tǒng)總體功耗。為進(jìn)一步降低功耗，可令多個(gè)薄膜壓力傳感器2中位于對(duì)角線的2個(gè)傳感器處于值守工作狀態(tài)。通過壓力傳感器值守2和電容觸摸屏控制芯片4休眠的方式，有效濾除了手指懸空引起的觸控誤操作。步驟2)、壓力傳感器對(duì)觸控行為的探測(cè)當(dāng)用戶觸摸電容觸摸屏體I時(shí)，處于值守狀態(tài)的薄膜壓力傳感器2通過測(cè)量的壓力值變化檢測(cè)到觸控行為后，主控芯片5立即將電容觸摸屏控制芯片4由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換至工作狀態(tài)。如果沒有發(fā)生觸摸行為，電容觸摸屏控制芯片4仍處于休眠狀態(tài)。步驟3)、電容觸摸屏體I對(duì)觸控行為的檢測(cè)電容觸摸屏控制芯片4進(jìn)入工作狀態(tài)后，對(duì)觸控點(diǎn)數(shù)和觸控點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行檢測(cè)。如果沒有檢測(cè)到任何觸控點(diǎn)，主控芯片5根據(jù)薄膜壓力傳感器2的觸控行為檢測(cè)結(jié)果執(zhí)行對(duì)應(yīng)的處理當(dāng)檢測(cè)結(jié)果顯示觸控行為仍在持續(xù)，則提高電容觸摸屏控制芯片4的檢測(cè)靈敏度，避免出現(xiàn)人體按壓屏體但由于環(huán)境惡劣而無法捕獲觸摸行為的情況；若觸控行為已結(jié)束，則將電容觸摸屏控制芯片4轉(zhuǎn)換為休眠狀態(tài)。步驟4)、各觸控點(diǎn)的觸控壓力計(jì)算主控芯片5根據(jù)收到的各個(gè)薄膜壓力傳感器2的壓力測(cè)量值、電容觸摸屏控制芯片4獲得的觸控點(diǎn)數(shù)和觸控點(diǎn)具體位置，進(jìn)行各個(gè)觸控點(diǎn)壓力的計(jì)算。以電容觸摸屏體I的背面設(shè)置四個(gè)薄膜壓力傳感器2為例，來說明本發(fā)明實(shí)施例的具體計(jì)算過程。設(shè)四個(gè)薄膜壓力傳感器2的布設(shè)位置分別為(0，O)、(L，0)、(0，B)、(L，B)，對(duì)應(yīng)壓力測(cè)量值分別為P1、P2、P3、P4 ;其中，以四個(gè)薄膜壓力傳感器2中的一個(gè)定位基點(diǎn)，參數(shù)L表示相鄰兩個(gè)薄膜壓力傳感器2的長(zhǎng)度，參數(shù)B表示相鄰兩個(gè)薄膜壓力傳感器2的高度。觸控點(diǎn)數(shù)為三個(gè)，對(duì)應(yīng)觸控點(diǎn)位置分別為(xl，yl)、(x2，y2)、(x3，y3)，所述參數(shù)坐標(biāo)為以電容觸摸屏體I的X軸、Y軸的坐標(biāo)系得到的坐標(biāo)值。待計(jì)算的對(duì)應(yīng)觸控點(diǎn)壓力分別為pl、p2、p3。根據(jù)壓力觸控技術(shù)中的壓力與位置關(guān)系可得到如下等式
權(quán)利要求
1.一種基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，包括電容觸摸屏體(I)及用于檢測(cè)對(duì)所述電容觸摸屏體(I)觸控操作的電容觸摸屏控制芯片(4);其特征是所述電容觸摸屏體(O的背面設(shè)置若干用于檢測(cè)作用于電容觸摸屏體(4)觸摸壓力的薄膜壓力傳感器(2)，所述薄膜壓力傳感器(2)通過壓力傳感器接口芯片(6)與主控芯片(5)連接，主控芯片(5)與電容觸摸屏控制芯片(4)連接； 壓力傳感器接口芯片(6)將薄膜壓力傳感器(2)檢測(cè)的觸摸壓力值傳輸至主控芯片(5)內(nèi)，電容觸摸屏控制芯片(4)將得到對(duì)電容觸摸屏體(I)觸摸的觸摸點(diǎn)數(shù)及位置信息傳輸至主控芯片(5)，主控芯片(5)根據(jù)壓力傳感器接口芯片(6)及電容觸摸屏控制芯片(4)的輸入信息，得到對(duì)電容觸摸屏體(I)觸摸操作的觸摸點(diǎn)數(shù)、觸摸位置及對(duì)應(yīng)的觸摸壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，其特征是所述電容觸摸屏體(I)的背面設(shè)置至少兩個(gè)薄膜壓力傳感器(2)，所述薄膜壓力壓力傳感器(2)位于電容觸摸屏體(I)的端角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，其特征是在壓力傳感器接口芯片(6)將檢測(cè)的觸摸壓力傳輸至主控芯片(5)前，主控芯片(5)使得電容觸摸屏控制芯片(4)進(jìn)入低功耗狀態(tài)；主控芯片(5)接收壓力傳感器接口芯片(6)傳輸?shù)挠|摸壓力后，主控芯片(5)使得電容觸摸屏控制芯片(4)進(jìn)入工作狀態(tài)，并通過電容觸摸屏控制芯片(4)檢測(cè)觸摸操作的觸摸點(diǎn)數(shù)及觸摸位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，其特征是所述主控芯片(5)通過壓力傳感器接口芯片(6)使得位于端角對(duì)角線上的兩個(gè)薄膜壓力傳感器(2)處于工作狀態(tài)，并使得電容觸摸屏體(I)背面的其余薄膜壓力傳感器(2)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于壓力傳感器的三維多點(diǎn)式觸摸屏，其包括電容觸摸屏體及電容觸摸屏控制芯片；電容觸摸屏體的背面設(shè)置薄膜壓力傳感器，所述薄膜壓力傳感器通過壓力傳感器接口芯片與主控芯片連接，主控芯片與電容觸摸屏控制芯片連接；壓力傳感器接口芯片將薄膜壓力傳感器檢測(cè)的觸摸壓力值傳輸至主控芯片內(nèi)，電容觸摸屏控制芯片將得到對(duì)電容觸摸屏體觸摸的觸摸點(diǎn)數(shù)及位置信息傳輸至主控芯片，主控芯片根據(jù)壓力傳感器接口芯片及電容觸摸屏控制芯片的輸入信息，得到對(duì)電容觸摸屏體觸摸操作的觸摸點(diǎn)數(shù)、觸摸位置及對(duì)應(yīng)的觸摸壓力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，提高觸摸檢測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)三維多點(diǎn)式觸摸操作檢測(cè)，安全可靠。
文檔編號(hào)G06F3/041GK103019449SQ20121056610
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者黃奎 申請(qǐng)人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心