一种压力感测方法及其系统的制作方法

一种压力感测方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种压力感测方法及其系统，其包括手指按压位置的按压力引起的电阻变化量、温度引起的电阻变化量及与所述按压位置相邻的至少两感测电极的按压力所引起的电阻变化量之间呈函数关系，对所述函数关系进行解方程运算，以获得按压位置的按压力所引起的电阻值变化量，并可根据所述电阻值变化量获得按压位置的按压力大小。本发明所提供的压力感测方法及其系统基于一函数关系式通过解方程运算获得由压力所引起的按压位置的电阻值变化量及前后温度变化所引起的电阻值变化量，根据电阻值变化量可检测到实际按压力的大小及按压位置的实际温度大小。
【专利说明】
一种压力感测方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力触控感测领域，尤其涉及一种压力感测方法及其系统。
【【背景技术】】
[0002]触控面板广泛应用于各种消费电子设备，例如:智能型手机、平板计算机、相机、电子书、MP3播放器等携带式电子产品，或是应用于操作控制设备的显示屏幕。近年来，可感测按压力度大小侦测的触控面板受到了广泛关注。
[0003]现有技术中普遍采用压力感测电极块侦测出受压前后的电阻值变化从而判断按压力度的大小，但目前常见的压阻材料的限制，其的电阻变化不可避免地会受到环境温度的影响，例如其电阻值会受温度(环境温度或触控操作手指的温度)影响而产生变化，受到温差的因素而引起的电阻变化的影响将无法精准检测到压力及压力大小。在现有技术中存在一种包括双层压感电极层，并通过惠斯通电桥进行温度补偿与压力侦测的技术方案。
[0004]然而双层压感层的设置使得电子设备的整体厚度增加，会影响压力检测的灵敏度，同时不符合现行轻薄化电子设备的发展趋势，故，业界亟待提出一种新的温度补偿解决方案，以克服现有触控面板所存在的压力感测受温度等环境因素影响而导致压力感测不精准及触控面板较为厚重的问题。
【
【发明内容】
】
[0005]为克服目前压力感测受到温度因素影响的问题，本发明提供一种新型的压力感测方法及其系统。
[0006]本发明解决上述技术问题的一技术方案是提供一种压力感测方法，其具体包括提供一压力感测装置，施加按压力于所述压力感测装置表面，按压位置的按压力引起的电阻变化量、温度引起的电阻变化量及与所述按压位置相邻的至少两感测电极的按压力所引起的电阻变化量之间呈函数关系，对所述函数关系进行解方程运算，以获得按压位置的按压力所引起的电阻值变化量。
[0007]优选地，所述函数关系包括第一函数关系及第二函数关系，所述压力感测方法具体包括如下步骤:提供多个位置感测电极及多个压力感测电极;步骤SI，对所述位置感测电极进行扫描，并在感测到手指按压后输出按压位置的坐标;步骤S2，选取与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极;步骤S3，根据所选取的至少两个压力感测电极获得电阻值变化量，并根据所选取的至少两个压力感测电极与按压位置之间的距离及所述第一函数关系，确定力参数及温度参数;及步骤S4，基于压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数结合所述第二函数关系进行解方程运算，获得按压位置由按压力引起的电阻值变化量。
[0008]优选地，上述步骤SI包括:步骤Pl，对位置感测电极进行扫描;步骤P2，判断是否侦测到触控信号，若是，则进入步骤P3，若否，则返回步骤Pl;及步骤P3，获得按压位置坐标。
[0009]优选地，上述步骤S2包括:步骤TlOl，以所述压力感测装置的质心为原点；及步骤T102，确定相对朝向所述压力感测装置的原点的至少两个与按压位置之间距离不相等的压力感测电极。
[0010]优选地，上述步骤S2包括:步骤QlOl，将所述压力感测装置划分为至少一个中心区域及至少一个边缘区域，通过位置感测电极感测手指按压位置所在的区域;步骤Q102，判断按压位置是否位于所述中心区域，若是，则进入步骤Q103，如否，则进入步骤S104;步骤Q103，选取与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极，进入步骤S3;及步骤Q104，选取相对朝向所述中心区域的与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极，进入步骤S3 ο
[0011]优选地，选取两个所述压力感测电极，所选取的所述两个压力感测电极位于同一方向或不同方向上。
[0012]优选地，所述两个压力感测电极中的任一个所述压力感测感测电极与所述按压位置的距离为O。
[0013]优选地，在上述步骤S3进一步包括:步骤PlOl，根据所选取的至少两个压力感测电极的坐标分别计算出其与按压位置的距离;步骤P102，根据按压位置沿所选取的至少两个压力感测电极的方向的力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系，确定所选取的至少两个压力感测电极相对于按压位置的力参数和温度参数;及步骤P103，分别获取所选取的至少两个压力感测电极的电阻值变化量。
[0014]优选地，在上述步骤P102中确定所选取的至少两个压力感测电极相对于按压位置的力参数和温度参数具体为:将所述步骤PlOl获得的距离参数代入力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系中进行解方程运算，获得对应的力参数、温度参数;或提供一预设数据库，所述预设数据库用于存储距离参数、力参数、温度参数及其函数关系，根据所述步骤PlOl获得的距离参数，从所述预设数据库中获取相对应的力参数、温度参数。
[0015]优选地，所述压力感测方法进一步包括:根据获得的由按压力引起的电阻值变化量后，并依据所述由按压力引起的电阻值变化量，获得按压位置的按压力大小。
[0016]优选地，通过对所述函数关系进行解方程运算后，获得按压位置的由温度变化引起的电阻值变化量，并依据所述由温度变化引起的电阻值变化量，获得按压位置的按压力大小。
[0017]本发明解决上述技术问题的又一技术方案是提供一种压力感测系统，其包括:电阻检测模块，包括用于侦测按压力值的压力感测电极，所述电阻检测模块用于获取所述压力感测电极在按压前后的电阻值，并获得手指按压引起的电阻值变化量;位置检测模块，包括用于侦测手指按压位置的位置感测电极，所述位置检测模块用于计算获得手指按压位置及与其相邻的压力感测电极之间的距离;存储模块，用于存储所述电阻检测模块中所检测获得的所述压力感测电极的电阻值及电阻值变化量；比较模块，用于对存储在所述存储模块中的手指按压位置及与其相邻的至少两压力感测电极之间的距离并进行比较与排序，以选取其中最小距离;运算模块，用于根据压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数结合所述函数关系进行解方程运算，获得按压位置由按压力引起的电阻值变化量;及参照模块，用于根据由按压力引起的电阻值变化量获得与其对应的按压力值大小;其中，所述电阻检测模块连接所述存储模块，所述位置检测模块连接所述存储模块，所述存储模块依次连接所述比较模块及所述运算模块，所述参照模块与所述运算模块连接。
[0018]优选地，所述比较模块与所述存储模块之间数据双向传输;所述存储模块与所述运算模块之间数据双向传输。
[0019]相对于现有技术，本发明所提供的压力感测方法及其系统可实现采用单层压力触摸屏实现按压力大小的检测，具体为，基于一函数关系式通过运算获得手指按压位置的由压力所引起的电阻值变化量A R0F，从而可根据电阻值变化量△ ROF可检测到实际按压力的大小，与现有采用双层结构使用电桥方法进行温度补偿不同，本发明采用单层压力触摸屏即可实现按压力大小的精准检测。
【【附图说明】】
[0020]图1是本发明中一压力感测装置的叠层结构示意图。
[0021]图2A是图1中所示位置感测层的位置感测电极分布示意图。
[0022]图2B是图1中所示压力感测层的压力感测电极分布示意图。
[0023]图3A本发明压力感测方法的力参数-距离关系曲线图。
[0024]图3B是本发明压力感测方法的温度参数-距离关系曲线图。
[0025]图4是本发明第一实施例压力感测方法的流程示意图。
[0026]图5A是本发明第二实施例压力感测方法的流程示意图。
[0027I图5B是图5A中所示按压位置的平面示意图。
[0028I图5C是图5B中所示按压位置区域分布示意图。
[0029]图6A-6E是图5B中A处-E处的放大示意图。
[0030]图7A是本发明第三实施例压力感测方法的流程示意图。
[0031]图7B是图7A中所示按压位置的平面示意图。
[0032]图7C是图7B中所示按压位置区域分布示意图。
[0033]图8A-8E是图7B中A处-E处的放大示意图。
[0034]图9是本发明第五实施例压力感测系统的模块示意图。
【【具体实施方式】】
[0035]为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0036]一压力触摸屏上手指按压过程中受到压力变化及温度变化而产生感测电极电阻的变化，其中，以压力所产生的电阻值变化量表示为A R0F，而按压前后温度变化所引起的电阻值变化量表示为A R0T。其中，由压力所产生的电阻值变化量△ ROF与按压力大小成正比，而按压前后温度变化所引起的电阻值变化量△ ROT则与感测电极的材料相关。
[0037]请参阅图1，提供一压力感测装置10，其包括一位置感测层13、一绝缘层12及一压力感测层U。所述位置感测层13与所述压力感测层11分别位于所述绝缘层12的两侧。在本发明所提供的压力感测装置10—些较优的实施例中，所述位置感测层13较佳的是更靠近所述压力感测装置10的触摸操作面。
[0038]如图2A中所示，所述位置感测层包括纵横分布的多个第一方向位置感测电极131及多个第二方向位置感测电极132。如图2B中所示，所述压力感测层11包括以5列X9行为例阵列分布的多个压力感测电极111。
[0039]当手指按压在所述压力感测装置10的某一位置时，手指按压位置的按压力作用(含按压力的传递及温度传递)会以按压位置为中心向所述压力感测装置10的四周传递。手指按压后会对与该按压位置相邻的压力感测电极111电阻值产生影响。其中，影响所述压力感测电极111的电阻值变化较大的因素包括:按压力因素及温度因素。其中，按压位置中按压力与温度的传递与按压位置及压力感测电极的设置位置相关。
[0040]其中，力参数-距离关系图及温度参数-距离关系图是与所述压力感测装置10的整体层叠结构、压力感测电极分布及其尺寸大小密切相关的，其中，温度参数-距离关系图还与组成压力感测电极材料的温度系数(如材料为正温度系数材料或负温度系数材料)相关。上述任一项条件的改变，都会对应变量-厚度关系图中曲线的形态造成影响，因此，力参数-距离关系图及温度参数-距离关系图仅表示在特定条件下类似结构的大致走势图。
[0041 ] 如图3A中所示，系以图2B中按压位置112为例，在按压位置112沿某一方向(如图2B中按压位置112指向Rl、R2的方向)的力参数-距离关系图，以按压位置112为原点沿该方向的不同距离处，代表力对该处影响程度的力参数α与该处距原点距离L满足如下函数关系式
(I):
[0042]a = -9E-10L6+2E-07L5-lE-05L4+0.0004L3_0.0059L2+0.0044L+1.0035; (I)
[0043]当L = Ll时，力参数α表示为al ；当L = L2时，力参数α表示为α2。
[0044]如图3Β中所示，系以图2Β中按压位置112为例，在按压位置112沿某一方向(如图2Β中按压位置112指向R1、R2的方向)的温度参数-距离关系图，以按压位置112为原点沿该方向的不同距离处，代表温度对该处影响程度的温度参数β与该处距原点距离L满足如下函数关系式(2):
[0045]e = -lE-08L5+2E-06L4-0.0002L3+0.0069L2_0.1332L+1 ；(2)
[0046]当L = Ll时，温度参数β表示为β?;当L = L2时，温度参数β表示为β2。
[0047]不同的按压位置沿不同的方向可能会有不同的力参数-距离关系式、温度参数-距离关系式，但可以确定的是，相同按压位置沿相同方向的力参数-距离关系式不同于温度参数-距离关系式。因此当按压位置确定时，可以根据按压位置的信息，选择与按压位置不同距离的压力感测电极R1、压力感测电极R2，根据按压位置指向压力感测电极R1、压力感测电极R2方向的不同的力参数α-距离L的函数关系式与温度参数β-距离L的函数关系式分别获得相应的力参数α?、力参数α2，温度参数β?及温度参数β2。在实际选择压力感测电极R1、压力感测电极R2的过程中，为了增加感测的灵敏度，较佳是选择与按压位置距离不相等的两个压力感测电极，所选择的与按压位置距离不相等的两个压力感测电极，较佳是与按压位置距离较近，因此，还可将压力感测层中不同按压位置沿各不同方向选取距离最短的压力感测电极，根据按压位置沿各不同方向的力参数α-距离关系式与温度参数距离关系式力计算出距离最近的压力感测电极对应于所述手指按压位置力参数α与温度参数β整理为数据表，并将所述数据表存储为一预设数据库中，便于力参数α与温度参数β的快速选取与确定。
[0048]以下结合图2Β，对按压力所引起的电阻值变化量的具体的计算过程进行说明如下:
[0049]为了使上述式(I)与式(2)成立，需选取距离LI不等于距离L2的压力感测电极Rl与压力感测电极R2，获取手指按压前后压力感测电极Rl的电阻值变化量ARl及压力感测电极R2的电阻值变化量△ R2。其中，电阻值变化量△ Rl及电阻值变化量A R2同时受到按压力变化及温度变化的影响。
[0050]以ARlF表示按压力变化引起的压力感测电极Rl的电阻值变化量，以ARlT表示温度变化对压力感测电极Rl的电阻值变化量，则电阻值变化量A Rl可进一步表示为如下式
(3):
[0051]ARl= ARlF+Δ RlT; (3)
[0052]以△R2F表示按压力变化引起的压力感测电极R2的电阻值变化量，以△ R2T表示温度变化对压力感测电极R2的电阻值变化量，则电阻值变化量AR4可进一步表示为如下式
(4):
[0053]AR2= AR2F+AR2T；(4)
[0054]对于所选取的压力感测电极Rl与所选取的压力感测电极R2的某一选定的方向上，均具有一特定的力参数α-距离关系式与温度参数距离关系式，其如上述函数关系式(I)及函数关系式(2)中所示，具体的函数关系式会根据所述压力感测电极Rl与所述压力感测电极R2的位置及选取的方向相关，其中，△ RlF与△ R2F可以根据压力感测电极Rl、压力感测电极R2与按压位置112的距离与电阻值变化量AROF的关系如式(5)及式(6)中所示:
[0055]ARlF = QlX Δ R0F; (5)
[0056]AR2F = a2X AR0F；(6)
[0057]同样地，基于上述函数关系式(I)及函数关系式(2)，其中，ARlT与AR2T可以根据压力感测电极R1、压力感测电极R2与按压位置112的距离与电阻值变化量AROT的关系如式
(7)及式(8)中所示:
[0058]ARlT = WX Δ R0T; (7)
[0059]AR2T = 02X AR0T；(8)
[0060]更进一步地，将上述式(3)-式(8)可得到如下式(9)及式(10):
[0061 ] ARi= A RiF+A RiT = al X Δ ROF+βΙ X AR0T；(9)
[0062]AR2= AR2F+AR2T = a2X Δ ROF+02 X Δ ROT; (10)
[0063]其中，由于电阻值变化量Δ Rl与电阻值变化量Δ R2可通过测量获得，而力参数al、力参数a2、温度参数β?及温度参数β2可通过如图3A及图3B中所示的函数关系式得出(也可从上述的预设数据库中调取相关的数值):
[0064]当LI = 1mm 时，力参数 al =0.97，温度参数 β? =0.3;
[0065]当L2 = 20mm 时，力参数 α2 = 0.6，温度参数 β2 = 0.15。
[0066]因此，通过上述式(9)及式(10)可计算获得按压位置121的按压力引起的电阻值变化量△ ROF及按压位置的温度变化引起的电阻值变化量△ R0T。
[0067]在本发明中利用上述式(9)及式(10)的对按压位置的按压力引起的电阻变化量、温度引起的电阻变化量及与其相邻的至少两感测电极的按压力所引起的电阻变化量之间呈函数关系，对所述函数关系进行解方程运算，以获得按压位置的按压力所引起的电阻值变化量，从而实现对按压力所引起的电阻值变化量进行更精准的感测。
[0068]请参阅图4，本发明第一实施例提供一种压力感测方法S10，所述压力感测方法SlO具体包括如下步骤:提供一函数关系，所述函数关系包括第一函数关系与第二函数关系，进一步提供用于感测按压位置的位置感测电极及用于感测按压作用的压力感测电极；
[0069]步骤SI，对所述位置感测电极进行扫描，并在感测到手指按压后输出按压位置的坐标；
[0070]步骤S2，选取与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极；
[0071]步骤S3，根据所选取的至少两个压力感测电极获得电阻值变化量，并根据所选取的至少两个压力感测电极与按压位置之间的距离及所述第一函数关系，确定力参数及温度参数;及
[0072]步骤S4，基于压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数结合所述第二函数关系进行解方程运算，获得按压位置由按压力引起的电阻值变化量。
[0073]其中，所述第一函数关系指的是按压位置某一方向上的力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系。
[0074]所述第二函数关系指的是如上述式(9)及式(10)中所示，按压位置由按压力引起的电阻值变化量、按压位置由温度引起的电阻值变化量、所选取的压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数之间的函数关系式。
[0075]所述与按压位置之间距离不相等的压力感测电极，即为至少选取两个与按压位置距离不相等的压力感测电极，且较佳是选取其中与按压位置距离较短的至少两个所述压力感测电极。
[0076]上述步骤SI可进一步分为如下步骤:
[0077]步骤SlOl，对位置感测电极进行扫描；
[0078]步骤S102，判断是否侦测到位置感测电极信号，若是，则进入步骤S103，如否，则返回步骤SlOl;及
[0079]步骤S103，获得按压位置的坐标。
[0080]在上述步骤S3中可进一步细分为如下步骤:
[0081]步骤PlOl，根据所选取的至少两个压力感测电极的坐标分别计算出其与按压位置的距离；
[0082]步骤P102，根据按压位置沿所选取的至少两个压力感测电极的方向的力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系，确定所选取的至少两个压力感测电极相对于按压位置的力参数和温度参数;及
[0083]步骤P103，分别获取所选取的至少两个压力感测电极的电阻值变化量。
[0084]其中，在上述步骤P102中，根据按压位置沿所选取的至少两压力感测电极的方向的力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系，确定所选取的至少两压力感测电极相对于按压位置的力参数和温度参数可具体包括:
[0085](I)将步骤PlOl获得的距离参数代入力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系中进行解方程运算，获得对应的力参数与温度参数。
[0086](2)根据步骤PlOl获得的距离参数，从预设数据库中获取相对应的力参数、温度参数。其具体为，先对所述压力感测装置中的压力感测电极沿各个方向的力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系中压力感测电极与按压位置之间距离及与其对应的力参数、温度参数存储在一预设数据库中，在通过上述步骤Si获得压力感测电极与按压位置之间距离后，可从预设数据库中调取相关的力参数、温度参数数据，从而可简化力参数与温度参数的调取过程，以提高相关参数获得的速率，并提高准确度。
[0087]在另外的一些实施方式中，上述步骤所选取的压力感测电极的数量还可进一步为三个、四个、五个，其对应的函数关系式也会相应增加。其中最优的实施方式是选取两个压力感测电极进行感测及计算，可以使运算速度更快。
[0088]在本实施例中一些较优的实施方法中，对压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数进行解方程运算，运算获得按压位置的由按压力引起的电阻值变化量。
[0089]在本实施例中一些较优的实施方式中，在上述步骤S4中之后进一步包括:
[0090]步骤S5，根据所述电阻值变化量获得按压位置的按压力大小;及
[0091]步骤S6，通过对所述函数关系进行解方程运算后获得按压位置的由温度变化引起的电阻值变化量，并依据所述由温度变化引起的电阻值变化量，获得按压位置的按压力大小。
[0092]上述步骤S5具体为在确定所述压力输入装置10的尺寸及层结构后，对按压力值大小与压力所引起的电阻变化、温度变化所引起的电阻变化的数量关系进行记录并形成一数据库存储在所述预设数据库中，便于数据的调取与输出。根据由按压力引起的电阻值变化量AROF与所述预设数据库进行比对，获得按压位置的实际按压力大小。
[0093]为了更快速地确定与按压位置距离不同的两压力感测电极，并进一步减小所述预设数据库的存储压力，本发明第二实施例提供一种压力感测方法T10，所述压力感测方法TlO与上述第一实施例的区别在于:如图5A中所示，所述步骤S2中选取至少两个用于感测按压位置电阻值变化量的压力感测电极的步骤包括:
[0094]步骤TlOl，以所述压力感测装置的质心为原点;及
[0095]步骤T102，确定相对朝向所述压力感测装置的原点的至少两个与按压位置之间距离不相等的压力感测电极。
[0096]其中，所述与按压位置之间距离不相等的压力感测电极，即为至少选取两个与按压位置距离不相等的压力感测电极，且较佳是选取与按压距离较短的至少两个所述压力感测电极。
[0097]在本实施例一些较优的实施方式中，所选取的压力感测电极的数量为两个，所述两个压力感测电极可处于相同方向或不同方向上。
[0098]具体地，如图5B中所示，表示为手指按压在所述压力感测装置10表面时，按压位置与所述压力感测电极111之间的位置关系及区域划分示意图。如图5C中所示，本实施例中的压力感测方法以所述压力感测装置10的中心作为原点建立一 X-Y坐标系，所述X-Y坐标系将所述压力感测装置10划分为四个象限区域，其中，I点与II点位于第一象限区域(Χ>0，Υ>0)，111点位于第二象限区域0<0，￥>0)，1￥点位于第三象限区域0<0，￥<0)及￥点位于第四象限区域(Χ>0，Υ<0)，原点坐标(Χ = 0，Υ = 0)。
[0099]请参阅图6Α-图6Ε，其中所选取的第一压力感测电极、第二压力感测电极……均表示为在所述压力感测层中所选取的不同位置的压力感测电极。
[0100]如图6A-6C中所示，手指按压位置分别位于I点、II点及III点时，手指按压位置与任一所述压力感测电极111均不重叠，为获得更精准的按压力传递与温度传递效果，则选取相对朝向所述X-Y坐标系原点的两个所述压力感测电极111以实现压力感测(本发明中相对朝向所述X-Y坐标系原点是指与原点的直线距离相对小于按压位置与原点的直线距离)，具体可包括:
[0101 ]如图6A所示，当手指按压位置位于I点时，I点的坐标为(Xa，Ya)，Xa>O，Ya >O，选取第一压力感测电极31a及第二压力感测电极32a以进行压力感测。其中，所述第一压力感测电极31a的坐标为(Xla，Yla)，Xa>Xla>0，Ya>Yla>0;所述第二压力感测电极32a的坐标为(X2a，Y2a)，Xa>X2a>0，Ya>Y2a>0。
[0102]如图6B所示，当手指按压位置位于11点时，II点的坐标为(Xb，Yb)，Xa > O，Ya > O，选取第一压力感测电极31b及第二压力感测电极32b以进行压力感测。其中，所述第一压力感测电极31b的坐标为(Xlb，Ylb)，Xb>Xlb>0，Yb>Ylb>0;所述第二压力感测电极32b的坐标为(X2b，Y2b)，Xb>X2b>0，Yb>Y2b>0。
[0103]如图6C所示，当手指按压位置位于III点时，III点的坐标为(Xe，Yc)，Xe<O，Yc>0，选取第一压力感测电极31c及第二压力感测电极32c以进行压力感测。其中，所述第一压力感测电极31c的坐标为(X1c，Y1c)，Xc<X1c<0，Yc>Y1c>0;所述第二压力感测电极32c的坐标为(X2c，Y2c)，Xc<X2c<0，Yc>Y2c>0。
[0104]相似的，当手指按压位置位于第三象限区域、第四象限区域，且按压位置与任一所述压力感测电极111的位置均不重叠时，则可选取相对朝向所述X-Y坐标系原点方向且与所述按压位置距离较接近的两压力感测电极以分别感测按压前后的电阻值变化量。
[0105]如图6D-6E中所示，手指按压位置分别位于IV点及V点时，手指按压位置与其中一所述压力感测电极111重叠，为获得更精准的按压力传递与温度传递效果，可选取相对朝向所述X-Y坐标系原点的两个所述压力感测电极111以实现压力感测:
[0106]如图6D所示，当手指按压位置位于IV点时，IV点的坐标为(Xd，Yd)，按压位置与所述第一压力感测电极31d重叠，则可以选取按压位置所在压力感测电极31d和相对朝向所述X-Y坐标系原点方向且与所述按压位置距离较接近的第二压力感测电极32d或第三压力感测电极33d或第四压力感测电极34d以进行压力感测，其中，所述第一压力感测电极31d的坐标为(Xld，Yld)，Xd = Xld，Yd = Yld;所述第二压力感测电极32d的坐标为(X2d，Y2d)，Xd<X2d<0，Yd = Y2d;所述第三压力感测电极33d的坐标为(X3d，Y3d)，Xd<X3d<0，Yd<Y3d<O ；所述第四压力感测电极34d的坐标为(X4d，Y4d)，Xd = X4d，Yd<Y4d<O。
[0107]如图6E所示，当手指按压位置位于V点时，V点的坐标为(Xe，Ye)，按压位置与所述第一压力感测电极31e重叠，且Xe较靠近X = O时，则可以选取按压位置所在压力感测电极31e和具有相同X坐标值的第二压力感测电极32e以进行压力感测，其中，所述第一压力感测电极316的坐标为016，￥16)，乂6 = 乂16，￥6 = ￥16;所述第二压力感测电极326的坐标为(父26，Y2e)，Xe = X2e，Ye<Y2e<0o
[0108]从上述按压位置IV点及V点可以看出，当按压位置与一所述压力感测电极111的位置重叠时，可选取按压位置所在压力感测电极，和与所述按压位置相邻的任一具有最短距离的压力感测电极以感测按压前后的电阻值变化量，为了取点的方便性，可选取与按压位置相比相对朝向所述X-Y坐标系原点的一个压力感测电极以分别感测按压前后的电阻值变化量。
[0109]在本发明中，不同的点，根据其所在的位置，沿不同的方向上具有不同的力传导、温度传导与距离的关系曲线。
[0110]在本实施例中，分别以按压位置I点、II点、III点、IV点及V点相对朝向所述X-Y坐标系的原点的方向作为选定的方向，并根据所选定的方向确定其所满足的力参数-距离函数关系式及温度参数-距离函数关系式;在确定上述函数关系式后，选取在选定的方向上的距离最小的压力感测电极，确定按压位置与相邻的压力感测电极的距离，从而获得在该距离下对应的力参数α与温度参数β的数值，并依据上述式(9)及式(10)，计算获得的按压位置在受到按压前后的按压力引起的电阻值变化量A ROF及温度变化引起的电阻值变化量△ROT0
[0111]在本实施例中，将压力感测装置10分为四个象限区域，再根据按压位置所在象限进行相邻压力感测电极的选取，将压力感测电极的选取方向限定为1-3个方向，大大地提高了待测压力感测电极的选取速率，并且可以减小所述数据库对不同方向力参数-距离关系式、温度参数-距离关系式的存储量，并进一步使将各按压位置与待测压力感测电极的距离与力参数、温度参数的对应关系整理成数据表进行方便取点成为可能。
[0112]此外，在实际测量中发现，当按压位置并不位于压力感测电极周边时，按压位置沿四周各个方向的力参数-距离、温度参数-距离关系式差异不大，可模拟出沿各个方向通用的关系式函数，进一步地本发明的第三实施例提供一压力感测方法Q10，所述压力感测方法QlO与上述第一实施例的区别在于:如图7Α中所示，所述步骤S2中选取至少两个用于感测按压位置电阻值变化量的压力感测电极的步骤包括:
[0113]步骤QlOl，将所述压力感测装置10划分为至少一个中心区域及至少一个边缘区域，通过位置感测电极感测手指按压位置所在的区域；
[0114]步骤Q102，判断按压位置是否位于所述中心区域，若是，则进入步骤Q103，如否，则进入步骤S104;
[0115]步骤Q103，选取与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极，进入步骤S3;及
[0116]步骤Q104，选取相对朝向所述中心区域的与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极，进入步骤S3。
[0117]在本发明一些较优的实施例中，所述步骤Q103所述步骤Q104所选取两个压力感测电极可位于同一方向或不同方向上。
[0118]其中，所述与按压位置之间距离不相等的压力感测电极，即为至少选取两个与按压位置距离不相等的压力感测电极，且选取其中与按压位置距离较短的至少两个所述压力感测电极。
[0119]具体地，如图7Β中所示，其表示为手指按压在所述压力感测装置10表面时，按压位置与所述压力感测电极111之间的位置关系及区域划分示意图。如图7C中所示，本实施例中的压力感测方法将所述压力感测装置10以“井”字形划分为一个中心区域及8个边缘区域，其中，区域101表示为压力触摸屏30的中心区域，区域102与区域103表示为压力触摸屏30的长边缘区域，区域104与区域105表示为压力触摸屏30的短边缘区域，区域106、区域107、区域108及区域109表示为压力触摸屏30的四个边角区域。
[0120]当按压位置位于所述中心区域之内时，按压位置沿四周不同方向的力参数α、温度参数β与距离大小的差异性不大，可随意选取任意方向不同距离的两点；
[0121]而当按压位置位于所述边缘区域之内时，按压位置沿四周不同方向的力参数α、温度参数β与距离大小的差异性较大，为了获得更高的压力感测精准度，在选择与按压位置的距离不同的两个压力感测电极时，倾向于选取更靠近中心区域的压力感测电极。
[0122]请参阅图8A-图SE，其中所选取的第一压力感测电极、第二压力感测电极……均表示为在所述压力感测层中所选取的不同位置的压力感测电极，其中，按压位置与所选取的压力感测电极的坐标并未示出。
[0123]如图8A-8C中所示，手指按压位置分别位于I'点、11'点及III'点时，手指按压位置与任一所述压力感测电极111均不重叠，为获得更精准的按压力传递与温度传递效果，则选取相对朝向所述X-Y坐标系原点的两个所述压力感测电极111以实现压力感测:
[0124]当手指按压位置位于I'点时，按压位置位于所述中心区域，其可选取沿按压位置的至少一方向的任意两个与所述按压位置距离不相等的压力感测电极以进行压力感测，所选取的两个所述压力感测电极可为31a'与33a, ,32a7与33a, ,34a7与35a, ,38a7与39a,、36a7与37a'等组合方式。其中，所选取的压力感测电极与按压位置的距离为第一短距离及第二短距离。
[0125]当手指按压位置位于11'点时，按压位置位于长边区域104，其具体为选取第一压力感测电极31K及第二压力感测电极321/以进行压力感测，其中，所选取的所述第一压力感测电极31K及所述第二压力感测电极321/靠近所述中心区域101。
[0126]当手指按压位置位于III'点时，按压位置位于边角区域106，其具体为选取第一压力感测电极31(/及第二压力感测电极32(/以进行压力感测，其中，所述第一压力感测电极31c7及第二压力感测电极32(/靠近所述中心区域101。
[0127]如图8D-8E中所示，手指按压位置分别位于IV'点及V'点时，手指按压位置与其中一所述压力感测电极重叠，具体地:
[0128]当手指按压位置位于If点时，按压位置与所述第一压力感测电极31(Τ的位置重叠，其具体可选取第二压力感测电极32(Τ或第三压力感测电极33(Τ或第四压力感测电极34个以进行压力感测。
[0129]当手指按压位置位于V点时，按压位置与所述第一压力感测电极31e'重叠，其具体可选取第二压力感测电极32^与第三压力感测电极33^以进行压力感测。
[0130]从上述按压位置I'点、11'点、III'点、IV'点及V'点可以看出，当按压位置位于所述中心区域之内时，如按压位置V点与按压位置IV'点则可选取任一角度与所述按压位置相邻的任一具有最短距离的压力感测电极以感测按压前后的电阻值变化量;而当按压位置位于所述边缘区域之内(如短边区域104、边角区域108、边角区域109等区域)时，如按压位置If点、IlV点、及Ψ点则可较优地选择靠近所述中心区域的压力感测电极以实现压力感测。其中，选取的任一个所述压力感测电极的中心位置与所述按压位置的中心位置的距离为与之相邻的按压位置。
[0131]在本实施例中，将压力感测装置10分为中心区域和周边区域，再根据按压位置所在区域进行相邻压力感测电极的选取，再进一步确定力参数-距离关系式与温度参数-距离关系式，从而大大地提高了待测压力感测电极的选取速率，并且可以减小所述预设数据库对不同方向力参数-距离关系式、温度参数-距离关系式中距离参数、力参数与温度参数等数据的存储量，并进一步将各按压位置与待测压力感测电极之间的距离与力参数、温度参数的对应关系整理成预设数据表，并进行方便取点成为可能。
[0132]本发明第四实施例提供一种压力感测方法，所述压力感测方法与上述第一至第三实施例的区别在于:所述压力感测方法除了可对按压力大小、按压位置温度进行感测之外，还可进一步对在按压过程中，可有效区分对引起按压位置的电阻值变化的其它因素(如环境因素、压力感测装置的层结构等因素)，从而获得由该一种或多种因素引起的按压位置的电阻值变化量进行感测，从而更精准地感测获得实际按压作用力的大小。
[0133]与上述第一至第三实施例中相似，在本实施例中，通过获得引起按压位置的电阻值变化的其它因素(包括一种或多种因素)的参数与距离之间的函数关系，从而实现对由该一种或多种因素引起的按压位置的电阻值变化量进行感测。
[0134]在本发明的一些较优的实施例中，所选取的所述压力感测电极的数量还可进一步为三个、四个、五个等、其中，所述压力感测电极的具体数量与所述函数关系式中引起按压位置的电阻值变化的系数的数量所决定，所述的系数可为如力参数、温度参数、环境系数等弓I起按压位置的电阻值变化的系数。
[0135]请参阅图9，本发明第五实施例提供一种压力感测系统50，其包括电阻检测模块51、位置检测模块52、存储模块53、比较模块54及运算模块55，其中，所述电阻检测模块51连接所述存储模块53，所述位置检测模块52连接所述存储模块53，所述存储模块53依次连接所述比较模块54及所述运算模块55。
[0136]其中，所述电阻检测模块51包括用于侦测按压力值的压力感测电极(图未示)，在所述电阻值检测模块51，可用于获取所述压力感测电极在按压前后的电阻值，并获得手指按压引起的电阻值变化量Δ Rl、Δ R2、Δ R3……Δ Rn;
[0137]所述位置检测模块52包括用于侦测手指按压位置(如XY坐标)的位置感测电极(图未示)，所述位置检测模块52可在获得手指按压位置的同时，进一步获得与所述手指按压位置相邻的压力感测电极，并可计算手指按压位置及与其相邻的压力感测电极之间的距离；
[0138]所述存储模块53用于存储所述电阻检测模块51中所检测获得的所述压力感测电极的电阻值及电阻值变化量AR1、AR2、AR3……△ Rn;所述存储模块53还可用于存储所述位置检测模块52所检测获得的手指按压位置及与其相邻的压力感测电极的参数，并获得两者之间的距离;所述存储模块53进一步可用于存储所述预设数据库。所述预设数据库的设定如本发明所述第一实施例中所述的预设数据库相同，在此不再赘述。
[0139]所述比较模块54用于对存储在所述存储模块53中的手指按压位置及与其相邻的压力感测电极之间的距离进行比较并排序，并选取其中较优的距离(如最小距离)，所述比较模块54的较优距离选取获得所需的压力感测电极及其电阻值变化量；
[0140]所述运算模块55用于根据压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数结合所述函数关系进行解方程运算，获得按压位置的由按压力引起的电阻值变化量A R0F;具体的运算过程如上述式(9)及式(1)中所示，在此不再赘述。
[0141]在本实施例中，所述电阻检测模块51中的所述压力感测电极与所述位置检测模块52中的所述位置感测电极的形态及其分布规律不受限制。在一些较优的实施方式中，所述电阻检测模块51中仅包括单层设置的所述压力感测电极。
[0142]如图9中所示，在本实施例一些较优的实施例中，所述比较模块54与所述存储模块53之间可实现数据双向传输，所述存储模块53与所述运算模块55之间也可实现数据双向传输，以使在所述存储模块53的预设数据与检测获得的数据之间可进行匹配与计算，实现数据的快速运算。
[0143]在本发明一些较优的实施例中，所述压力感测系统50进一步包括一参照模块56，所述参照模块56用于根据由按压力引起的电阻值变化量AROF与一预设数据库进行数据参照对比，获得与所述电阻值变化量A ROF对应的按压力值大小。
[0144]在本发明一些较优的实施例中，采取电阻值-增量的计算方式，起始值可以是不固定的，如此的信号处理方式可以将压力感测电极制程的电阻值变异和环境造成的电阻值变化忽略。
[0145]与现有技术相比，本发明所提供的压力感测方法及其系统具有如下的优点:
[0146](I)本发明所提供的压力感测方法及其系统利用单层压力感测层，基于一函数关系式可计算出施加按压前后由压力所引起的按压位置的电阻值变化量AROF及由温度变化所引起的电阻值变化量A R0T，根据电阻值变化量△ ROF可检测到实际按压力的大小及按压位置的实际温度大小。
[0147](2)本发明所提供的压力感测方法及其系统进一步利用函数关系，获得前后温度变化所引起的电阻值变化量A ROT，依据所述电阻值变化量△ ROT获得按压位置的实际温度大小。
[0148](3)本发明所提供的压力感测方法及其系统进一步包括选取与按压位置相邻的至少两压力感测电极，并进一步获取按压位置与两感测电极R1、R2之间的距离L1、L2，基于函数关系式及距离L1、L2获得对应的力参数α1、α2，及温度参数β1、β2，最后根据电阻值变化量八則、八1?2，力参数(11、(12及温度参数财、02计算获得按压位置的由按压力引起的电阻值变化量△ R0F，通过上述运算过程，可更为精准地获得电阻值变化量△ ROF，从而通过与预设数据库数值比较，获得实际按压力大小。
[0149](4)为了进一步基于函数关系运算获得更为精准的电阻值变化量AR0F，本发明进一步对选取的两个压力感测电极与手指的按压位置的相对位置进行限定，其中，选取与按压位置的距离不相等的两个压力感测电极可使在进行运算过程中，对函数关系式进行计算;所述两压力感测电极位于朝所述压力触控屏中心位置的方向上且选取的所述两压力感测电极与所述按压位置的距离为与所述按压位置相邻的压力感测电极距离的最短的距离。上述条件的选择可满足力参数-距离函数关系曲线及温度参数-距离函数关系曲线的变化趋势由大变小的趋势。
[0150](5)更进一步地，在本发明所提供的压力感测方法及其系统中，所述任一所述两压力感测电极与所述按压位置的距离为0，可实现当手指按压位置与压力感测电极重合时，也可进行压力值大小的感测。
[0151](6)在本发明所提供的压力感测方法及其系统中，进一步包括一预设数据库，所述预设数据库可设于所述存储模块中，与距离L1、L2对应的力参数α1、α2，及温度参数β1、β2存储在预设数据库中，可便于在运算过程中相应数据的调取。
[0152](7)本发明所提供的压力感测系统，其包括电阻检测模块51、位置检测模块52、存储模块53、比较模块54、运算模块55及参照模块56，其可实现对按压位置的电阻值变化量、按压位置的获取及相邻压力感测电极的选取，进一步地，可对按压位置的坐标进行比较及基于函数关系对电阻值变化量进行运算，从而获得所需的按压力值大小。
[0153](8)本发明所提供的压力感测系统中，所述比较模块54与所述存储模块53之间数据双向传输;所述存储模块53与所述运算模块55之间数据双向传输，以使在所述存储模块53的预设数据与检测获得的数据之间实现数据的快速匹配与运算。
[0154]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种压力感测方法，其特征在于:提供一压力感测装置，施加按压力于所述压力感测装置表面，按压位置的按压力引起的电阻变化量、温度引起的电阻变化量及与所述按压位置相邻的至少两感测电极的按压力所引起的电阻变化量之间呈函数关系，对所述函数关系进行解方程运算，以获得按压位置的按压力所引起的电阻值变化量。2.如权利要求1中所述压力感测方法，其特征在于:所述函数关系包括第一函数关系及第二函数关系，所述压力感测方法具体包括如下步骤:提供多个位置感测电极及多个压力感测电极； 步骤SI，对所述位置感测电极进行扫描，并在感测到手指按压后输出按压位置的坐标； 步骤S2，选取与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极； 步骤S3，根据所选取的至少两个压力感测电极获得电阻值变化量，并根据所选取的至少两个压力感测电极与按压位置之间的距离及所述第一函数关系，确定力参数及温度参数;及 步骤S4，基于压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数结合所述第二函数关系进行解方程运算，获得按压位置由按压力引起的电阻值变化量。3.如权利要求2中所述压力感测方法，其特征在于:上述步骤SI包括: 步骤Pl，对位置感测电极进行扫描； 步骤P2，判断是否侦测到触控信号，若是，则进入步骤P3，若否，则返回步骤Pl;及 步骤P3，获得按压位置坐标。4.如权利要求2中所述压力感测方法，其特征在于:上述步骤S2包括: 步骤TlOl，以所述压力感测装置的质心为原点;及 步骤T102，确定相对朝向所述压力感测装置的原点的至少两个与按压位置之间距离不相等的压力感测电极。5.如权利要求2中所述压力感测方法，其特征在于:上述步骤S2包括: 步骤QlOl，将所述压力感测装置划分为至少一个中心区域及至少一个边缘区域，通过位置感测电极感测手指按压位置所在的区域； 步骤Q102，判断按压位置是否位于所述中心区域，若是，则进入步骤Q103，如否，则进入步骤S104; 步骤Q103，选取与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极，进入步骤S3;及步骤Q104，选取相对朝向所述中心区域的与按压位置距离不相等的至少两个压力感测电极，进入步骤S3。6.如权利要求4或5中所述压力感测方法，其特征在于:选取两个所述压力感测电极，所选取的所述两个压力感测电极位于同一方向或不同方向上。7.如权利要求6中所述压力感测方法，其特征在于:所述两个压力感测电极中的任一个所述压力感测感测电极与所述按压位置的距离为O。8.如权利要求2中所述压力感测方法，其特征在于:在上述步骤S3进一步包括: 步骤PlOl，根据所选取的至少两个压力感测电极的坐标分别计算出其与按压位置的距离； 步骤P102，根据按压位置沿所选取的至少两个压力感测电极的方向的力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系，确定所选取的至少两个压力感测电极相对于按压位置的力参数和温度参数;及 步骤P103，分别获取所选取的至少两个压力感测电极的电阻值变化量。9.如权利要求8中所述压力感测方法，其特征在于:在上述步骤P102中确定所选取的至少两个压力感测电极相对于按压位置的力参数和温度参数具体为: 将所述步骤PlOl获得的距离参数代入力参数-距离函数关系及温度参数-距离函数关系中进行解方程运算，获得对应的力参数、温度参数;或提供一预设数据库，所述预设数据库用于存储距离参数、力参数、温度参数及其函数关系，根据所述步骤PlOl获得的距离参数，从所述预设数据库中获取相对应的力参数、温度参数。10.如权利要求1-5及8-9中任一项所述压力感测方法，其特征在于:所述压力感测方法进一步包括:根据获得的由按压力引起的电阻值变化量后，并依据所述由按压力引起的电阻值变化量，获得按压位置的按压力大小。11.如权利要求10中所述压力感测方法，其特征在于:所述压力感测方法进一步包括:通过对所述函数关系进行解方程运算后，获得按压位置的由温度变化引起的电阻值变化量，并依据所述由温度变化引起的电阻值变化量，获得按压位置的按压力大小。12.一种压力感测系统，其特征在于，包括: 电阻检测模块，包括用于侦测按压力值的压力感测电极，所述电阻检测模块用于获取所述压力感测电极在按压前后的电阻值，并获得手指按压引起的电阻值变化量； 位置检测模块，包括用于侦测手指按压位置的位置感测电极，所述位置检测模块用于计算获得手指按压位置及与其相邻的压力感测电极之间的距离； 存储模块，用于存储所述电阻检测模块中所检测获得的所述压力感测电极的电阻值及电阻值变化量； 比较模块，用于对存储在所述存储模块中的手指按压位置及与其相邻的至少两压力感测电极之间的距离并进行比较与排序，以选取其中最小距离； 运算模块，用于根据压力感测电极的电阻值变化量、力参数与温度参数并结合所述函数关系进行解方程运算，获得按压位置由按压力引起的电阻值变化量； 参照模块，用于根据由按压力引起的电阻值变化量获得与其对应的按压力值大小； 其中，所述电阻检测模块连接所述存储模块，所述位置检测模块连接所述存储模块，所述存储模块依次连接所述比较模块及所述运算模块，所述参照模块与所述运算模块连接。13.如权利要求12中所述压力感测系统，其特征在于:所述比较模块与所述存储模块之间数据双向传输;所述存储模块与所述运算模块之间数据双向传输。
【文档编号】G06F3/041GK105912159SQ201610209373
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】蒋承忠, 陈风, 危伟, 李裕文
【申请人】宸鸿科技(厦门)有限公司