触摸传感器、触摸检测装置及检测方法、触控设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种触摸传感器、触摸检测装置及检测方法、触控设备。该触摸传感器包括依次设置的第一电极层、刚性绝缘层、第二电极层、可压缩层和第三电极层；其中，可压缩层可在受到触摸压力时改变第二电极层与第三电极层之间的距离；第二电极层与第三电极层可形成一电容器结构，电容器结构的电容值随第二电极层与第三电极层之间的距离的变化而变化。本发明专利技术根据该电容值的变化即可计算出用户的触摸操作的压力信息，具体实施时，所有的电极层完全可以复用触控设备中原本存在的一些具有电极层的部件，相当于在设备厚度和成本上都不需要增加的情况下，实现高灵敏度的触摸压力检测，提升了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及触控
，尤其涉及一种触摸传感器、触摸检测装置及检测方法、触控设备。
技术介绍
触控技术由于其输入的便利性和直观性，已经广泛应用在各种电子设备中，如笔记本电脑的触控板、平板电脑及智能手机的触摸屏等，其原理为利用触摸位置检测结构识别出触摸操作的具体触摸位置，再对该触摸位置上的触摸操作予以响应。后来人们发现，如果在触控的基础上集成压力检测的话，则能够在识别出具体触摸位置的情况下进一步识别出触摸压力信息(如压力大小等)，而基于触摸压力的一些应用将会带给用户更好的体验，特别是对于应用场景不断丰富的智能手机而言，如能支持触摸压力检测，在市场竞争上也将会更加有优势。因此，带有触摸压力检测功能的触摸检测技术越来越受到用户和触控设备厂商的关注。目前，在触控设备上实现触摸压力检测主要通过在原触控设备的触摸位置检测的基础上额外增加压力检测装置实现。例如，在触控设备的屏幕与中框之间增加电容压力传感器及其相应的解调电路，或者在触控设备的保护玻璃与边框的四周贴装压敏材料。但是这些都需要额外增加相关器件(压力传感器或压敏材料等)，不可避免地需要增加整个触控设备的成本和厚度，不利于其在日益强调便携轻薄的电子设备中实施。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于不增加触控设备厚度的情况下，利用原有的触控位置检测结构，实现高灵敏度的触摸压力检测，以提升用户体验。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种触摸传感器，所述触摸传感器包括依次设置的第一电极层、刚性绝缘层、第二电极层、可压缩层和第三电极层；其中，所述可压缩层在受到触摸压力时改变所述第二电极层与所述第三电极层之间的距离；所述第一电极层用于单独作为触摸传感组件，或与所述第二电极层共同形成触摸传感组件；所述第二电极层与所述第三电极层可形成一电容器结构，所述电容器结构的电容值随所述可压缩层的形变量而变化。本专利技术实施例还提供了一种触摸检测装置，包括：如上所述的触摸传感器；驱动电路，用于驱动所述第一电极层、第二电极层和第三电极层；触摸压力检测单元，用于根据所检测到的所述电容器结构的电容值的变化，计算出用户触摸操作的压力信息。本专利技术实施例还提供了一种内置有如上所述的触摸检测装置的触控设备。本专利技术实施例还提供了一种触摸检测装置的检测方法，所述触摸检测装置为如上所述的触摸检测装置；所述检测方法包括：第二驱动步骤：在有触摸操作时以第二组驱动信号驱动所述第一电极层、第二电极层和第三电极层；第二电容值检测步骤：在有触摸操作时对所述电容器结构进行检测得到第二电容值；触摸压力计算步骤：根据所述电容器结构在无触摸操作时的第一电容值与所述第二电容值的差值计算出用户触摸操作的压力信息。本专利技术实施例中，由于用户的触摸操作的压力可通过可压缩层传导至第三电极层，进而会引起第二电极层与第三电极层之间的电容值的变化，因此当进行触摸压力检测时，根据该电容值的变化即可计算出用户的触摸操作的压力信息。具体实施时，所有的电极层完全可以复用触控设备中原本存在的一些具有电极层的部件，相当于在设备厚度和成本上都不需要增加的情况下，实现高灵敏度的触摸压力检测，提升了用户体验。附图说明图1是本专利技术实施例提供的触摸检测装置的示意图。图2是图1中触摸传感器的结构示意图。图3A-图3E是图2中的三个电极层的电极图案的设计示意图。图4是本专利技术实施例提供的一种触摸压力检测方法的流程图。图5A-图5D是采用图4所示触摸压力检测方法进行检测时对相关电容值的检测示意图。图6是本专利技术实施例提供的又一种触摸压力检测方法的流程图。图7A-图7C是采用图6所示触摸压力检测方法进行检测时对相关电容值的检测示意图。图8是将本专利技术实施例所提供的触摸检测装置应用在混合In Cell触控屏幕设备中的结构图。图9A是图8所示结构中的触控传感层的电极图案的设计示意图。图9B是图8所示结构中的显示驱动层上的公用电极图案的设计示意图。图10A-图10C图8所示的结构进行触摸压力检测时对相关电容值的检测示意图。图11是图8所示的结构进行触摸压力检测的流程图。图12A-图12D是将本专利技术实施例所提供的触摸检测装置应用在混合In Cell触控屏幕设备中另一种的结构图以及在进行触摸压力检测时对相关电容值的检测示意图。图13A-图13D是将本专利技术实施例所提供的触摸检测装置应用在全In cell触控屏幕设备中的结构图以及在进行触摸压力检测时对相关电容值的检测示意图。图14A-图14D是将本专利技术实施例所提供的触摸检测装置应用在全On cell触控屏幕设备中的结构图以及在进行触摸压力检测时对相关电容值的检测示意图。图15A是图14A-图14D所示结构中的触控传感层的电极图案的设计示意图。图15B是图14A-图14D所示结构中的显示驱动层上的公共电极层的电极图案的设计示意图。图16A-图16D是将本专利技术实施例所提供的触摸检测装置应用在out-off-cell触控屏幕设备中的结构图以及在进行触摸压力检测时对相关电容值的检测示意图。图17A是图16A-图16D所示结构中的触控传感层的电极图案的设计示意图。图17B是图16A-图16D所示结构中的显示驱动层上的公共电极层的电极图案的设计示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。触控设备中，用以实现触摸位置检测的触摸传感器一般包括第一、第二电极层，该两个电极层之间形成一电容器结构，进而实现互电容检测。本专利技术实施例中，还包括与第二电极层通过一可压缩层相隔的第三电极层。由于用户的触摸操作的压力可通过可压缩层传导至第三电极层，进而会引起第二电极层与第三电极层之间的电容值的变化，因此当进行触摸压力检测时，根据该电容值的变化即可计算出用户的触摸操作的压力信息。基于上述原理，本专利技术实施例所提供的触摸检测装置如图1所示，该触摸检测装置包括驱动电路1、触摸传感器2和触摸压力检测单元3。该触摸检测装置可内置于需要具有触控和压力检测功能的设备中，如智能手机、平板电脑、电脑触控板等。图2示出了上述触摸传感器2的结构，触摸传感器2包括第一电极层21、第二电极层22、第三电极层23，第一电极层21和第二电极层22之间为刚性绝缘层24，该刚性绝缘层24用于将第一电极层21和第二电极层22隔开固定距离，第二电极层22和第三电极层23之间设有可压缩层25，可压缩层25具有一定的可压缩性，可感知由用户的触摸压力所带来的形变，当受到用户的触摸压力时，可压缩层25的形变会造成第二电极层22与第三电极层23之间的距离的改变。进一步地，还可以在第一电极层21的表面设置保护层26，用于对第一电极层21进行保护，防止划伤、撞击等动作对第一电极层21造成损伤。第一电极层21、第二电极层22和刚性绝缘层24构成了触摸传感组件，例如可以进行触摸位置的检测，当对触摸位置检测时，可通过第一电极层21和第二电极层22共同实现(例如互电容触摸传感器)，当然也可以通过第一电极层21单独实现(例如自电容触摸传感器)。第一电极层21和第二电极层22上的电极图案可以采用如3A-3D示出的横条状、竖条状、矩阵状、波浪条纹状等，第二电极层22上还可以不设计电极图案，直接采用如图3E所示的一整块电极。第三电极层23也可以采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触摸传感器，其特征在于，所述触摸传感器包括依次设置的第一电极层、刚性绝缘层、第二电极层、可压缩层和第三电极层；其中，所述可压缩层可在受到触摸压力时改变所述第二电极层与所述第三电极层之间的距离；所述第一电极层用于单独作为触摸传感组件，或与所述第二电极层共同形成触摸传感组件；所述第二电极层与所述第三电极层可形成一电容器结构，所述电容器结构的电容值随所述第二电极层与所述第三电极层之间的距离的变化而变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种触摸传感器，其特征在于，所述触摸传感器包括依次设置的第一电极层、刚性绝缘层、第二电极层、可压缩层和第三电极层；其中，所述可压缩层可在受到触摸压力时改变所述第二电极层与所述第三电极层之间的距离；所述第一电极层用于单独作为触摸传感组件，或与所述第二电极层共同形成触摸传感组件；所述第二电极层与所述第三电极层可形成一电容器结构，所述电容器结构的电容值随所述第二电极层与所述第三电极层之间的距离的变化而变化。2.一种触摸检测装置，其特征在于，包括：如权利要求1所述的触摸传感器；驱动电路，用于驱动所述第一电极层、第二电极层和第三电极层；触摸压力检测单元，用于根据所检测到的所述电容器结构的电容值的变化，计算出用户触摸操作的压力信息。3.如权利要求2所述的触摸检测装置，其特征在于：所述驱动电路具体用于在无触摸操作时以第一组驱动信号驱动所述第一电极层、第二电极层和第三电极层，在有触摸操作时以第二组驱动信号驱动所述第一电极层、第二电极层和第三电极层；所述触摸压力检测单元具体用于在无触摸操作时，对所述电容器结构进行检测得到第一电容值，在有触摸操作时对所述电容器结构进行检测得到第二电容值，然后根据所述第一电容值与所述第二电容值的差值计算出用户触摸操作的压力信息。4.如权利要求3所述的触摸检测装置，其特征在于：所述驱动电路具体通过如下方式在无触摸操作时对所述第一电极层、第二电极层和第三电极层进行驱动：保持以第一驱动信号驱动所述第一电极层，先将所述第二电极层置于第一固定电平信号，然后再将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地；所述触摸压力检测单元具体通过如下方式在无触摸操作时对所述电容器结构进行检测得到所述第一电容值：检测将所述第二电极层置于第一固定电平信号时所述第一电极层的自电容值C11，以及检测将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地时所述第一电极层的自电容值C15；然后，根据自电容值C11和自电容值C15计算得到第一电容值C12；所述驱动电路具体通过如下方式在有触摸操作时对所述第一电极层、第二电极层和第三电极层进行驱动：保持以第二驱动信号驱动所述第一电极层，先将所述第二电极层置于第二固定电平信号，然后再将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地；所述触摸压力检测单元具体通过如下方式在有触摸操作时对所述电容器结构进行检测得到所述第二电容值：检测将所述第二电极层置于第二固定电平信号时所述第一电极层的自电容值C16，以及检测将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地时所述第一电极层的自电容值C18；然后，根据所述自电容值C11和所述自电容值C16计算得到触摸手指与所述第一电极层之间的电容值C13；再根据所述电容值C13和所述自电容值C18计算得到所述自电容值C11与所述第二电容值的串联后的电容值C19；之后，再根据所述电容值C19和自电容值C11计算出第二电容值C14；所述触摸压力检测单元最后再根据所述第一电容值C12相对于所述第二电容值C14的差值，换算出用户触摸操作的压力信息。5.如权利要求3所述的触摸检测装置，其特征在于，所述驱动电路具体通过如下方式在无触摸操作时对所述第一电极层、第二电极层和第三电极层进行驱动：以第三驱动信号驱动所述第一电极层，将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地；所述触摸压力检测单元具体通过如下方式在无触摸操作时对所述电容器结构进行检测得到所述第一电容值：检测所述第一电极层的自电容值C75；所述自电容值C75为无触摸操作时电容值C71和所述第一电容值的串联值，所述电容值C71为所述第一电极层和所述第二电极层之间的电容值；所述驱动电路具体通过如下方式在有触摸操作时对所述第一电极层、第二电极层和第三电极层进行驱动：保持以第四驱动信号驱动所述第一电极层，先以第四驱动信号驱动所述第二电极层，然后再将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地；所述触摸压力检测单元具体通过如下方式在有触摸操作时对所述电容器结构进行检测得到所述第二电容值：检测以第四驱动信号驱动所述第二电极层时所述第一电极层与人体的电容值C73，以及检测将所述第二电极层置于悬浮状态且所述第三电极层接地时所述第一电极层的自电容值C76；然后，根据所述自电容值C76和所述自电容值C73计算得到有触摸操作时所述电容值C71和所述第二电容值的串联值；最后，再根据所述自电容值C75相对于所述自电容值C76的差值，换算出用户触摸操作的压力信息。6.一种触控设备，其特征在于，其内置有如权利要求2至5任一项所述的触摸检测装置。7.如权利要求6所述的触控设备，其特征在于，所述触控设备包括一金属中框，所述金属中框具有一凹陷部；所述金属中框表面覆盖有起保护作用的钢化玻璃；在所述凹陷部之内容置有框内组件，所述框内组件包括从上到下依次设置的：显示屏的偏振片、透明的触控传感层、CF玻璃、显示驱动层和TFT玻璃；在所述金属中框与所述框内组件之间存在空气间隙或者泡棉；其中，所述透明的触控传感层复用为所述第一电极层；所述显示驱动层上的公共电极层复用为所述第二电极层，其位于所述CF玻璃的下表面；所述金属中框复用为所述第三电极层；所述空气间隙或者所述泡棉复用为所述可压缩层。8.如权利要求6所述的触控设备，其特征在于，所述触控设备包括一可导电的铁框或者放射片以及设置在所述铁框或者放射片上的支撑块，还包括从上到下依次设置有对显示屏幕进行保护的钢化玻璃、偏振片、触控传感层、CF玻璃、显示驱动层、TFT玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖瑜，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44