本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种触控模组、触控屏、智能设备及立体触控方法。
背景技术：
现有的智能设备如手机通过立体触控功能来追求更多的触摸反馈信息来丰富各种场景的应用。现有的立体触控功能需要额外的一层film(有一层金属层的膜)或fpc(flexibleprintedcircuit，柔性电路板)来实现感应操作，导致触摸屏成本增加。另外，由于film或fpc会影响lcd(液晶显示器)透过率，所以基于电容实现的立体触控一般用在amoled(active-matrixorganiclightemittingdiode，有源矩阵有机发光二极体)上，即将立体触控的基材贴附在amoled玻璃背面，所以现有技术中常规的lcd无法实现电容式的立体触控功能。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中立体触控功能无法在lcd中实现，仅能贴附在amoled玻璃等材质屏上导致触摸屏成本增加的缺陷，提供一种适用于在低成本的触控方案中实现立体触控功能的触控模组、触控屏、智能设备及立体触控方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明的第一方面提供了一种触控模组，用于智能设备的触摸屏，所述智能设备的前壳台阶的表面设有金属层，所述触控模组包括模组本体，所述触控模组还包括触控芯片和多个通道，所述模组本体的四周的每一侧至少设有一个所述通道，所述通道与所述金属层中的对应部分形成平面电容；
所述触控芯片用于获取所述平面电容的容值，并根据所述平面电容的容值的变化获取触控位置数据，所述触控位置数据用于确定所述触摸屏的压力点的位置。
可选地，所述触控芯片用于获取所述平面电容的容值，具体包括：
所述触控芯片用于向每个所述通道发送第一触控信号并接收所述通道返回的第二触控信号，所述触控芯片还用于根据接收的所述第二触控信号确定所述平面电容的容值。
可选地，所述第一触控信号为正弦波或方波；
所述触控芯片还用于根据接收的所述第二触控信号确定所述平面电容的容值，具体包括：
所述触控芯片还用于根据所述第二触控信号的电压值确定所述平面电容的容值。
可选地，所述触控模组包括第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道；
其中，所述第一通道和所述第三通道平行设置于所述模组本体的横向两侧；所述第二通道和所述第四通道平行设置于所述模组本体的纵向两侧；
所述第一通道与所述金属层中的对应部分构成第一横向电容；所述第三通道与所述金属层中的对应部分构成第二横向电容；所述第二通道与所述金属层中的对应部分构成第一纵向电容；所述第四通道与所述金属层中的对应部分构成第二纵向电容；
当所述第一通道和所述第三通道基于触控压力产生形变时，所述触控芯片用于通过所述第一横向电容的容值和所述第二横向电容的容值获取所述触控位置数据中的横向位置信息；
当所述第二通道和所述第四通道基于触控压力产生形变时，所述触控芯片用于通过所述第一纵向电容的容值和所述第二纵向电容的容值获取所述触控位置数据中的纵向位置信息；
所述触控芯片还用于通过所述横向位置信息和所述纵向位置信息确定所述触摸屏的压力点的位置。
可选地，所述触控芯片用于通过所述第一横向电容的容值和所述第二横向电容的容值获取所述触控位置数据中的横向位置信息，具体包括：
所述触控芯片用于通过所述第一横向电容的容值和所述第二横向电容的容值的比值关系计算所述横向位置信息；
所述触控芯片用于通过所述第一纵向电容的容值和所述第二纵向电容的容值获取所述触控位置数据中的纵向位置信息，具体包括：
所述触控芯片用于通过所述第一纵向电容的容值和所述第二纵向电容的容值的比值关系计算所述纵向位置信息。
本发明的第二方面还提供了一种触摸屏，包括第一方面的触控模组。
本发明的第三方面还提供了一种智能设备，包括前壳，所述智能设备还包括第二方面所述的触摸屏，所述金属层接地。
可选地，所述触摸屏通过边框点胶或泡棉与所述前壳固接。
可选地，所述智能设备为智能手表或智能手机或平板电脑或笔记本电脑或一体机或机器人。
本发明的第四方面还提供了一种立体触控方法，基于第一方面所述的触控模组实现，所述触控模组用于智能设备的触摸屏，所述智能设备的前壳台阶的表面设有金属层，所述触控模组包括模组本体，所述触控模组还包括触控芯片和多个通道，所述模组本体的四周的每一侧至少设有一个所述通道，所述通道与所述金属层中的对应部分形成平面电容；
所述立体触控方法包括以下步骤：
按压所述触摸屏；
所述触控芯片获取所述平面电容的容值，并根据所述平面电容的容值的变化获取触控位置数据，所述触控位置数据用于确定所述触摸屏的压力点的位置。
可选地，所述触控芯片获取所述平面电容的容值，具体包括以下步骤：
所述触控芯片向每个所述通道发送第一触控信号并接收所述通道返回的第二触控信号，根据接收的所述第二触控信号确定所述平面电容的容值。
可选地，根据接收的所述第二触控信号确定所述平面电容的容值，具体包括以下步骤：
根据所述第二触控信号的电压值确定所述平面电容的容值。
可选地，所述触控模组包括第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道；
其中，所述第一通道和所述第三通道平行设置于所述模组本体的横向两侧；所述第二通道和所述第四通道平行设置于所述模组本体的纵向两侧；
所述第一通道与所述金属层中的对应部分构成第一横向电容；所述第三通道与所述金属层中的对应部分构成第二横向电容；所述第二通道与所述金属层中的对应部分构成第一纵向电容；所述第四通道与所述金属层中的对应部分构成第二纵向电容；
所述立体触控方法还包括以下步骤：
当所述第一通道和所述第三通道基于触控压力产生形变时，所述触控芯片通过所述第一横向电容的容值和所述第二横向电容的容值获取所述触控位置数据中的横向位置信息；当所述第二通道和所述第四通道基于触控压力产生形变时，所述触控芯片通过所述第一纵向电容的容值和所述第二纵向电容的容值获取所述触控位置数据中的纵向位置信息；
所述触控芯片通过所述横向位置信息和所述纵向位置信息确定所述触摸屏的压力点的位置。
可选地，所述触控芯片通过所述第一横向电容的容值和所述第二横向电容的容值获取所述触控位置数据中的横向位置信息，具体包括以下步骤：
所述触控芯片通过所述第一横向电容的容值和所述第二横向电容的容值的比值关系计算所述横向位置信息；
所述触控芯片通过所述第一纵向电容的容值和所述第二纵向电容的容值获取所述触控位置数据中的纵向位置信息，具体包括以下步骤：
所述触控芯片通过所述第一纵向电容的容值和所述第二纵向电容的容值的比值关系计算所述纵向位置信息。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的触控模组、触控屏、智能设备及立体触控方法通过在模组本体的四周的每一侧设置通道，使得通道与前壳台阶的金属层形成平面电容，再根据容值的变化确定触摸屏的压力点的位置，从而实现立体触控的功能。本发明提供了一种适用于在低成本的触控方案中实现立体触控功通的实现方式，避免了现有实现立体触控需要额外的一层film或fpc来实现感应操作所导致的成本高的问题，同时也解决了由于film或fpc会影响屏幕透过率导致不得不使用昂贵的amoled玻璃等材质屏而不能使用低成本的lcd屏的问题，本发明提供的触控模组可以用于各种材质的触摸屏，不增加额外材料，共用原本触摸屏的膜材，不改变触摸屏ic(集成电路)设计，不改变模组厂制程能力，实现方式简单，特别适用于在低成本的触控方案上实现立体触控功能。
附图说明
图1为本发明实施例1的触控模组的示意图。
图2为包括图1的触控模组的智能设备的前壳的示意图。
图3为本发明实施例2中计算压力点的横向位置信息时所在的区域的示意图。
图4为本发明实施例2中计算压力点的纵向位置信息时所在的区域的示意图。
图5为本发明实施例3的立体触控方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，一种触控模组，用于智能设备的触摸屏，所述智能设备的前壳台阶的表面设有如图2所示的金属层1。触控模组包括模组本体(图中未示出)、触控芯片2和四个通道。触控芯片2设于柔性电路板4上。每个通道与金属层1中的对应部分形成一个平面电容。触控芯片2用于获取每个平面电容的容值，并根据平面电容的容值的变化获取触控位置数据，触控位置数据用于确定触摸屏的压力点的位置。
本实施例中，四个通道分别为第一通道31、第二通道32、第三通道33和第四通道34。其中，第一通道31和第三通道33平行设置于模组本体的横向两侧；第二通道32和第四通道34平行设置于模组本体的纵向两侧。第一通道31与金属层1中的对应部分构成第一横向电容；第三通道33与金属层1中的对应部分构成第二横向电容；第二通道32与金属层1中的对应部分构成第一纵向电容；第四通道34与金属层1中的对应部分构成第二纵向电容。
本实施例中，触控芯片2用于获取每个平面电容的容值，具体包括：触控芯片2用于向每个通道发送第一触控信号并接收该通道返回的第二触控信号，触控芯片还用于根据接收的第二触控信号的电压值确定该平面电容的容值。其中，第一触控信号可以为正弦波，也可以为方波。
本实施例中，当第一通道31和第三通道33基于触控压力产生形变时，触控芯片2用于通过第一横向电容的容值和第二横向电容的容值的比值关系计算横向位置信息；当第二通道32和第四通道34基于触控压力产生形变时，触控芯2片用于通过第一纵向电容的容值和第二纵向电容的容值的比值关系计算纵向位置信息；其中，四个通道基于触控压力会同时产生形变。触控芯片2还用于通过横向位置信息和纵向位置信息确定触摸屏的压力点的位置。
本实施例中，通过在模组本体的四周的每一侧设置通道，使得通道与前壳台阶的金属层形成平面电容，再根据容值的变化确定触摸屏的压力点的位置，从而实现立体触控的功能。避免了现有实现立体触控需要额外的一层film或fpc来实现感应操作所导致的成本高的问题，同时也解决了由于film或fpc会影响屏幕透过率导致不得不使用昂贵的amoled玻璃等材质屏而不能使用低成本的lcd屏的问题，本实施例提供的触控模组可以用于各种材质的触摸屏，例如gff(coverglassfilmfilm，玻璃盖板加一层膜再加一层膜)触摸屏或gf(coverglassfilm，玻璃盖板加一层膜)触摸屏，不增加额外材料，共用原本触摸屏的膜材，不改变触摸屏的ic设计，不改变模组厂制程能力，实现方式简单，特别适用于在低成本的触控方案上实现立体触控功能。
模组本体为了实现相应的触控和显示功能，还需包含必要的组件，例如依次设置的玻璃盖板、上oca(光学胶)层、感应接收层、下oca层、驱动放射层和lcd模组。具体应用时，通道可以设置于任一层的四周。但是，为了减少对现有的触控模组的改动以达到降低成本的效果，可以将四个通道设置在驱动放射层的四周。具体为，将现有技术中模组本体的驱动放射层外围的用于防止外界esd(静电释放)损伤触摸屏内部线路的gnd(地)线替换为通道，具体为将一整圈的gnd线分割成上下左右四个部分，每个部分通过各自的线路连接至对应的引出端，每个引出端分别同柔性电路板中相应的接口电连接。
本实施例提供的触控模组针对gff/gf触摸屏的触控方案，解决了常规的lcd无法实现电容式的立体触控功能的问题。
实施例2
本实施例提供了一种智能设备，包括前壳和使用实施例1的触控模组的触摸屏。其中，金属层接地，能够进一步防止外界esd损伤内部线路。触摸屏通过边框点胶或泡棉与前壳固接。
本实施例中，智能设备可以为智能手表或智能手机或平板电脑或笔记本电脑或一体机或机器人。
为了更好的理解本实施例，现以智能手机为例说明实现立体触控具体原理：
因为智能手机的触摸屏通过边框点胶或泡棉和前壳组装在一起，而点胶和泡棉都有弹性形变，所以当按压触摸屏表面时四周的四个通道和前壳的垂直距离会减小。通道为金属走线，而对应位置的前壳台阶的表面上为金属层，所以两者形成的平面电容的容值会跟着垂直距离的变化而变化。触控芯片发送第一触摸信号至每个通道，在一定时间内再接收每个通道返回的第二触控信号。根据每个通道返回的第二触控信号的电压值能够确定该通道对应的平面电容的容值。然后再通过四个平面电容的容值的比值能够计算出触摸屏上压力点的位置坐标。第一通道对应的第一横向电容的容值除以第三通道对应的第二横向电容的容值可以确定坐标系(同lcd像素数)中的横向位置信息，即压力点的横坐标，该横坐标的范围可以参考图3中编号为40的线段。同理，第二通道对应的第一纵向电容的容值除以第四通道对应的第二纵向电容的容值可以确定坐标系中的纵向位置信息，即压力点的纵坐标，该纵坐标的范围参考图4中编号为41的线段。根据上述横坐标和纵坐标即可确定压力点的唯一位置，从而实现立体触控功能。
实施例3
如图5所示，本实施例提供了一种立体触控方法，该方法基于上述实施例提供的包含有触控模组的智能设备实现，该立体触控方法包括以下步骤：
步骤101、按压触摸屏；
步骤102、触控芯片向四个通道中每个通道发送第一触控信号并接收每个通道返回的第二触控信号；
步骤103、根据每个通道对应的第二触控信号的电压值确定该通道对应的平面电容的容值；
步骤104、根据平面电容的容值的变化获取触控位置数据，触控位置数据用于确定触摸屏的压力点的位置。
具体的，为了对步骤104进行说明，下面给出一种可能的实现方式，说明如下：当第一通道和第三通道基于触控压力产生形变时，触控芯片通过第一横向电容的容值和第二横向电容的容值的比值关系确定触控位置数据中的横向位置信息；当第二通道和第四通道基于触控压力产生形变时，触控芯片通过第一纵向电容的容值和第二纵向电容的容值的比值关系确定触控位置数据中的纵向位置信息；触控芯片通过横向位置信息和纵向位置信息确定触摸屏的压力点的位置。
本实施例提供的立体触控方法避免了现有实现立体触控需要额外的一层film或fpc来实现感应操作所导致的成本高的问题，同时也解决了由于film或fpc会影响屏幕透过率导致不得不使用昂贵的amoled玻璃等材质屏而不能使用低成本的lcd屏的问题。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。