CN201548928U

CN201548928U - 一种压电式触摸屏

Info

Publication number: CN201548928U
Application number: CN2009202055319U
Authority: CN
Inventors: 张新华; 杨青春; 陈大军
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-09-29

Abstract

本实用新型提供了一种压电式触摸屏，包括相对设置的上基板和下基板，所述下基板的上表面设置有导电层，还包括位于导电层和上基板之间的可在厚度方向上产生电压的压电基材，所述导电层的形状与压电基材的形状匹配，所述压电基材包括横向连接的压电块矩阵和纵向连接的压电块矩阵，所述横向连接的压电块矩阵与纵向连接的压电块矩阵形成大致互补的结构，所述相邻横向连接的压电块之间和相邻纵向连接的压电块之间形成交叉，且交叉处的横向连接压电块和纵向连接压电块相互连接，横向连接的压电块和纵向连接的压电块分别连接到下基板的导电层上。本实用新型利用材料的压电特性形成的电荷转移来形成电流。

Description

一种压电式触摸屏

技术领域

本实用新型属于触摸屏技术领域，尤其涉及一种压电式触摸屏。

背景技术

现有触摸屏技术主要有电阻式、电容式、表面声波式、红外线感应式等几种，在电子产品上的应用主要是电阻式和电容式触摸屏两类。

电阻式触摸屏的上、下面板需用回路的模式让电流一直导通，在没有触摸动作时，触摸屏仍会耗电，在传统的电阻式触控技术下实现多点触控时，如果触摸的两个点过于靠近，电阻传感器没有办法辨别这是一个点还是两个点。电容式触摸屏需要用手指来操作，在电容式多点触控技术下，面板必须保持干净，任何污渍、甚至是雾气所带的静电都可能导致误操作，且电容式多点触控在使用时常常会出现所谓的“鬼点”，精准度不高。

同时随着手机功能的多样化，手机的功耗也越来越大，所以手机设计中对功耗的要求变得越来越苛刻，而电阻式、电容式触摸屏都需要用手机电源给触摸屏供电，势必更加加重手机电池的负担，使手机的待机时间缩短。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的触摸屏需要提供外接电源的技术问题，提供一种可自行提供能源的压电式触摸屏。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

包括相对设置的上基板和下基板，所述下基板的上表面设置有导电层，还包括位于导电层和上基板之间的可在厚度方向上产生电压的压电基材，所述导电层的形状与压电基材的形状匹配，所述压电基材包括横向连接的压电块矩阵和纵向连接的压电块矩阵，所述横向连接的压电块矩阵与纵向连接的压电块矩阵形成大致互补的结构，所述相邻横向连接的压电块之间和相邻纵向连接的压电块之间形成交叉，且交叉处的横向连接压电块和纵向连接压电块相互连接，横向连接的压电块和纵向连接的压电块分别连接到下基板的导电层上。

所述压电块为正菱形。

所述正菱形的面积为1mm*1mm-10mm*10mm。

所述压电基材为聚偏二氟乙烯薄膜。

所述压电基材的厚度为50-150微米。

所述导电层为透光的氧化铟锡层。

实用新型的压电式触摸屏的触摸传感器本身并不需要外部电源供电，而是利用材料的压电特性，利用压电效应形成的电荷转移来形成电流。可且通过压电块的特定的连接方式，可实现多触点的精密感应。

附图说明

图1是本实用新型的压电式触摸屏结构分解图。

图2是本实用新型的压电式触摸屏压电块和其对应的导电层结构示意图、

图3是本实用新型的压电式触摸屏整体结构示意图。

图4是本实用新型的压电式触摸屏单点触摸工作模型图。

图5是本实用新型的压电式触摸屏单点触摸等效电气连接示意图。

图6是本实用新型的压电式触摸屏双点触摸工作模型图。

图7是本实用新型的压电式触摸屏双点触摸等效电气连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1，本实用新型的压电触摸屏包括相对设置的具有光透过性的上基板11和下基板14，所述下基板上设置有导电层13，其还包括位于导电层和上基板之间的可在厚度方向上产生电压的压电基材12，所述压电基材和导电层形状一致。

参考图2、图3，所述压电基材由横向连接的Y方向的压电块121矩阵(如图中阴影部分结构所示)和纵向连接的X方向的压电块矩阵组成，所述X方向的压电块矩阵组成大致填补Y方向的压电块矩阵的空白，所述压电块的横向连接和纵向连接交汇处122连接在一起，横向连接的压电块和纵向连接的压电块分别连接到下基板的导电层上。所述横向连接和纵向连接分别延伸至下基板的边缘处123，并通过引线接到微控制单元(MCU)，所述MCU微控制器里的芯片将引线输入的信息进行分析处理并做出判定。

根据MCU的端口数目和屏幕的尺寸要求可以灵活设定纵向和横向的压电块的数目。单个压电块的大小、和形状可根据要求设定。本实用新型优选其形状为菱形，以菱形为例，为了支持触控笔一般要求，单个菱形单元的尺寸为1mm*1mm-10mm*10mm，以保证屏幕有足够的解析度。

所述上基板为具有一定刚性的透光的聚合物薄膜，如由聚对碳酸酯(PC)等构成薄膜状，并具有光透过性。

所述下基板可由具有一定刚性的透光材料构成，如玻璃。

压电薄膜由厚度为50～150um左右的聚偏二氟乙烯构成，具有光透过性，通过按压在压电薄膜的厚度方向上产生电压。压电薄膜和导电层紧密贴合在一起。

导电层由具有光透过性的氧化铟锡(ITO)材料构成，所述ITO经过蚀刻成与压电基材对应的形状，以满足需要的电流传导要求。根据本实用新型所述与单个的压电块对应的ITO电阻值为10-300欧姆。

当没有触点接触时，由于没有电压产生所以在各个引脚上检测的电流值都为零，当有单个触点产生时由于各个触点导电层的阻值相同，可以定量的计算出触点处引起的各引脚的电流变化；当有两个触点时，同单点类似，各引脚的电流值可以定量累加来定位。例如，当触点触控到某个压电块时，由于压电效应，该压电块就会产生电压，这时和各对应ITO相连的引脚就会检测到相应的电流变化，根据距离触点的远近，则触点产生的电压到该点之间经过的ITO模块的数量不同，则产生的电流大小不同，触点到触点所在的行和列的距离最短，则此行列检测到的电流最大，根据此特点即可定位触点。也可实现多点触摸感应，主要视微控制单元芯片的处理能力和方式而定。

下面通过实施例来进一步介绍压电式触摸屏的工作原理。

实施例1

该实施例说明本实用新型单点触摸时的工作原理。

如图4、图5所示，假定图4中a所示为受触摸的压电块，产生的电压为U，单个压电块对应的ITO电阻为R(图5中阴影部位)，和该触点不相邻的压电块对应的ITO中横向一行的节点电阻等效为R”，列向一列的电阻等效为R’，等效电气连接如图5所示，则该受触点在各个引脚X1、X2、Y1和Y2上检测到的电流分别为：

I_{X_{1}} = \frac{U}{R^{''}}

I_{X_{2}} = \frac{U}{R^{''} + R}

I_{X_{1}} > I_{X_{2}}

I_{Y_{1}} = \frac{U}{R^{'} + R}

I_{Y_{2}} = \frac{0}{R^{'} + R}

I_{Y_{1}} > I_{Y_{2}}

根据MUC计算电流值和基准电流值的比例关系即可确定触点的位置。

实施例2

该实施例说明本实用新型双点点触摸时的工作原理。

如图6、图7所示，假定图6中b1、b2所标记部分为受触摸的压电块，产生的电压为U，各个压电块对应的ITO电阻为R(图7中阴影部位)，和该触点不相邻的压电块中横向一行的节点电阻等效为R”，列向一列的电阻等效为R’，等效电气连接如图7所示，则该受触点在各个引脚X1、X2、Y1、Y2和Y3上检测到的电流分别为：

I_{X 1} = \frac{U}{R^{''}} + \frac{U}{R^{''} + R + R}

I_{X 2} = \frac{U}{R^{''} + R} + \frac{U}{R^{''} + R}

I_{Y_{1}} = \frac{0}{R^{'}}

I_{Y_{2}} = \frac{U}{R^{'}}

I_{Y 3} = \frac{U}{R^{'} + R + R} + \frac{U}{R^{'} + R + R}

对于连续的触摸动作。就某单列或者单行的ITO来说，其驱动原理与按键式触摸屏原理相同，用检测ITO上的电流变化，来判定ITO是否被激活，如图1所示，以5*5放入列阵来说明。单个的ITO根据其设计的大小可以实现4到10个点的分辨率。以Y轴方向为例，当有手指触摸触摸屏感应区时，Y1到Y5各ITO电极上的电流值通过引线被外部MCU采集到，通过其上的控制器软件数据处理后得到一Y轴坐标值，当手指沿Y1到Y5个ITO上电流值特有的变化规律经MCU处理后，能得到一连续的坐标值，然后MCU根据一定算法，出具处理后，就能得到手指在屏幕感应区的运动估计。X轴方向上的触摸动作同理可判定，即可得到手写模拟控制操作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种压电式触摸屏，包括相对设置的上基板和下基板，所述下基板的上表面设置有导电层，其特征在于，还包括位于导电层和上基板之间的可在厚度方向上产生电压的压电基材，所述导电层的形状与压电基材的形状匹配，所述压电基材包括横向连接的压电块矩阵和纵向连接的压电块矩阵，所述横向连接的压电块矩阵与纵向连接的压电块矩阵形成大致互补的结构，所述相邻横向连接的压电块之间和相邻纵向连接的压电块之间形成交叉，且交叉处的横向连接压电块和纵向连接压电块相互连接，横向连接的压电块和纵向连接的压电块分别连接到下基板的导电层上。

2.如权利要求1所述的压电式触摸屏，其特征在于，所述压电块为正菱形。

3.如权利要求2所述的压电式触摸屏，其特征在于，所述正菱形的面积为1mm*1mm-10mm*10mm。

4.如权利要求1所述的压电式触摸屏，其特征在于，所述压电基材为聚偏二氟乙烯薄膜。

5.如权利要求4所述的压电式触摸屏，其特征在于，所述压电基材的厚度为50-150微米。

6.根据权利要求1所述的压电式触摸屏，其特征在于，所述导电层为透光的氧化铟锡层。