[发明专利]基于压电材料的电容触屏系统及相应处理压力检测的方法

摘要

本发明公开了一种基于压电材料的电容触屏系统，它包括前端触屏面板和后端电路，前端触屏面板包括电容检测部分和压力检测部分；所述电容检测部分和压力检测部分的信号输出端均与后端电路的信号输入端相连。本发明还公开了利用上述电容触屏系统实现的处理压力检测的方法，采用预先在存储单元置入压力值比例因数表格的方法，在实际使用中对系统检测到的压力值进行计算、修订。本发明的硬件结构简单，在不增加系统复杂性的同时减少了能耗的增加，所采用的方法能有效提高触屏系统的触屏精确度，改善用户体验。本发明适用于在基于压电材料的电容触屏系统中处理压力检测。

主权项

一种在基于压电材料的电容触屏系统实现的处理压力检测的方法，采用基于压电材料的电容触屏系统来实现，所述基于压电材料的电容触屏系统包括前端触屏面板和后端电路，所述前端触屏面板包括电容检测部分和压力检测部分；所述电容检测部分和压力检测部分的信号输出端均与后端电路的信号输入端相连；所述前端触屏面板包括三层信号采集层或者四层信号采集层；其中，一）三层信号采集层所述三层信号采集层包括自上而下依次设置的激励电极层（1）、压电材料层（2）和地电极层（3），所述压电材料层（2）作为介电层，与作为电极板的激励电极层（1）和地电极层（3）一起组成电容检测部分；压电材料层（2）作为压力检测层，与激励电极层（1）和地电极层（3）一起组成压力检测部分；二）四层信号采集层所述四层信号采集层包括自上而下依次设置的压电材料层（2）、激励电极层（1）、绝缘层（4）和地电极层（3），所述激励电极层（1）、绝缘层（4）和地电极层（3）一起构成电容检测部分；所述压电材料层（2）和激励电极层（1）一起构成压力检测部分；所述后端电路为第一后端电路或第二后端电路，其中，A）第一后端电路第一后端电路包括第一读取电路、信号处理电路、第一数据存储单元和第一控制单元；所述第一读取电路的信号输入端与所述电容检测部分、压力检测部分的信号输出端相连，第一读取电路的信号输出端与信号处理电路的信号输入端相连，信号处理电路的存储信号输出端口与第一数据存储单元的存储信号输入端口相连，第一数据存储单元的控制信号输入端与第一控制单元的查询信号输出端相连，第一数据存储单元的信号输出端与第一控制单元的历史信号输入端相连；所述第一读取电路包括依次串接的电荷放大器/电压放大器、滤波单元、模数转换单元和数据选择器，其中滤波单元包括并联的低通滤波单元和带通滤波单元；模数转换单元包括并联的第一模数转换单元和第二模数转换单元，所述电容检测部分的信号输出端和压力检测部分的信号输出端，均与电荷放大器/电压放大器的信号输入端相连；低通滤波单元的信号输入端和带通滤波单元的信号输入端，均与电荷放大器/电压放大器的信号输出端相连，低通滤波单元的信号输出端与第一模数转换单元的模拟信号输入端相连，带通滤波单元的信号输出端与第二模数转换单元的模拟信号输入端相连；第一模数转换单元的数字信号输出端和第二模数转换单元的数字信号输出端，均与数据选择器的信号输入端相连，数据选择器的信号输出端与信号处理电路的信号输入端相连；B)第二后端电路第二后端电路包括第二读取电路、第二控制单元和第二数据存储单元；所述第二读取电路的信号输入端与所述电容检测部分、压力检测部分的信号输出端相连，第二读取电路的信号输出端与第二控制单元的读取信号输入端相连，第二数据存储单元的信号输出端与第二控制单元的历史信号输入端相连，第二数据存储单元的控制信号输入端与第二控制单元的查询信号输出端相连；所述第二读取电路包括串联的电荷放大器/电压放大器和模数转换单元，所述电容检测部分的信号输出端和压力检测部分的信号输出端，均与电荷放大器/电压放大器的信号输入端相连，电荷放大器/电压放大器的信号输出端与模数转换单元的模拟信号输入端相连，模数转换单元的数字信号输出端与第二控制单元的信号输入端相连；在基于压电材料的电容触屏系统实现的处理压力检测的方法，包括依次进行的以下步骤：一、当有触屏动作发生时，后端电路收集电容检测部分检测到的触摸半径相关的电信号、触摸位置相关的电信号，以及压力检测部分检测到的压力相关的电信号；二、后端电路将收集到的三种电信号加工处理；三、后端电路根据步骤二的加工处理结果，从自身存储的压力值比例因数表格中查找相对应的压力值比例因数并对步骤二的加工处理结果计算、修订，形成最终压力值；四、第一控制单元/第二控制单元对最终压力值进行进一步处理，输出相对应的控制信号；所述压力值比例因数表格的制作方法按照以下步骤依次进行：（一）在触摸半径相同的情况下，于前端触屏面板的不同位置施加同样大小的力度，分别记录信号处理电路中得到的电压值，将记录的电压值按照触摸位置编号整理成一个电压值矩阵；（二）将步骤（一）中得到的电压值矩阵做归一化处理；（三）多次改变触摸半径，重复步骤（一）和步骤（二），得到一系列归一化处理之后的电压值矩阵；（四）将得到的一系列归一化处理之后的电压值矩阵做成表格并存储于第一数据存储单元/第二数据存储单元中；所述表格即压力值比例因数表格。