本發(fā)明涉及移動終端設備技術領域，尤其涉及一種用于觸摸屏的壓力檢測裝置、觸摸屏以及一種具有該觸摸屏的移動終端。

背景技術：

觸摸屏因具有易操作性、靈活性等優(yōu)點，已成為個人移動通信設備和綜合信息終端(如手機、平板電腦和超級筆記本電腦等)的主要人機交互手段。現(xiàn)有的電容觸摸屏僅感知屏體所在平面的觸摸位置及操作，難以支持垂直施加于屏體表面的壓力變化帶來的觸摸參數(shù)。

相關技術中，蘋果公司通過在觸摸屏Touch sensor的側面和蓋板下方增加額外的力傳感器，以實現(xiàn)設備的壓力感應功能。此外，Synaptics(一家全球領先的移動計算、通信和娛樂設備人機界面交互開發(fā)解決方案設計制造公司)的筆記本電腦采用了壓感式觸控板，即通過多個力傳感器和表面耦合以實現(xiàn)對多個施加在表面上的力的檢測。另外，江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心也采用了壓力傳感器輔助電容觸摸屏的方式，通過電容屏獲取觸摸點數(shù)和觸摸位置，再根據(jù)分布于電容屏背面的壓力傳感器接收到的壓力值，計算出各個觸摸點對應的壓力值，以實現(xiàn)設備的壓力感知。

雖然，將電容式壓力檢測法集成到電容觸摸屏最為方便，但是由于電容變化微弱，需提高觸控IC(Integrated Circuit，集成電路)檢測靈敏度才能夠檢測到電容的變化，然而這樣會增加對觸控芯片與觸摸屏Pattern(模式)要求。此外，雖然應變電阻式壓力檢測能夠檢測絕對壓力，但是這種檢測方法容易受裝機應力不同的影響，個體之間存在差異性，無法標準化。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種用于觸摸屏的壓力檢測裝置。該裝置采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

本發(fā)明的第二個目的在于提出一種觸摸屏。

本發(fā)明的第三個目的在于提出一種移動終端。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實施例的觸摸屏的壓力檢測裝置，包括：支架；設置在所述支架上的多個壓電片；與所述多個壓電片相連的電荷轉換模塊，用于檢測所述多個壓電片的電荷并根據(jù)所述電荷生成電壓信號；與所述電荷轉換模塊相連的電壓放大模塊，用于對所述電壓信號進行放大；以及控制模塊，用于根據(jù)所述放大的電壓信號生成壓力信號。

根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸屏的壓力檢測裝置，通過電荷轉換模塊檢測多個壓電片的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號，電壓放大模塊對電壓信號進行放大，控制模塊根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測，即通過采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述支架為H型或Z型。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述壓電片為4個，所述4個壓電片分別設置在所述H型或Z型支架的四角。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述壓力檢測裝置還包括：連接在所述電壓放大模塊和所述控制模塊之間的濾波模塊；以及分別與所述電荷轉換模塊、電壓放大模塊和濾波模塊相連的電壓基準，用于分別為所述電荷轉換模塊、電壓放大模塊和濾波模塊提供偏置電壓。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面實施例的觸摸屏，包括：本發(fā)明第一方面實施例的壓力檢測裝置，所述壓力檢測裝置設置在所述觸摸屏之下；FPC，所述電荷轉換模塊和電壓放大模塊設置在所述FPC之中。

根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸屏，通過將壓力檢測裝置設置在觸摸屏之下，將壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊和電壓放大模塊可設置在FPC之中，當用戶的手指觸摸觸摸屏時，通過壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊檢測多個壓電片的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號，電壓放大模塊對電壓信號進行放大，控制模塊根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測，即通過采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述FPC包括第一屏蔽層、第一信號層、第二信號層和第二屏蔽層。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多個壓電片通過多個信號線與所述電荷轉換模塊相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多個信號線之間通過地線進行隔離。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第三方面實施例的移動終端，包括本發(fā)明第二方面實施例的觸摸屏。

根據(jù)本發(fā)明實施例的移動終端，通過將壓力檢測裝置設置在觸摸屏之下，將壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊和電壓放大模塊可設置在FPC之中，當用戶的手指觸摸觸摸屏時，通過壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊檢測多個壓電片的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號，電壓放大模塊對電壓信號進行放大，控制模塊根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測，即通過采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于觸摸屏的壓力檢測裝置的結構示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電荷轉換模塊的電路示例圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓電片在H型支架上的結構示意圖；

圖4(a)是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓電片在一個Z型支架上的結構示意圖；

圖4(b)是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓電片在多個Z型支架上的結構示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的用于觸摸屏的壓力檢測裝置的結構示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的集成了電荷放大電路的FPC的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的觸摸屏的結構示意圖；以及

圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的FPC的結構示例圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述本發(fā)明實施例的用于觸摸屏的壓力檢測裝置、觸摸屏和移動終端。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于觸摸屏的壓力檢測裝置的結構示意圖。如圖1所示，該用于觸摸屏的壓力檢測裝置可以包括：支架110(圖1中未示出)、多個壓電片120、電荷轉換模塊130、電壓放大模塊140和控制模塊150。其中，在本發(fā)明的實施例中，多個壓電片120設置在支架110上，電荷轉換模塊130可與多個壓電片120相連，電壓放大模塊140可與電荷轉換模塊130相連。

具體地，電荷轉換模塊130可用于檢測多個壓電片120的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號。為了使得本領域的技術人員能夠更加地了解電荷轉換模塊130的工作原理，下面可結合電荷轉換模塊130的電路圖分別進行介紹。例如，如圖2所示，電荷轉換模塊130中的電路圖主要由有比較器、比較器的反饋電容Cf和比較器的反饋電阻Rf組成，比較器將比較器輸入端的電荷與比較器的反饋電容Cf進行比較，并根據(jù)比較結果輸出0/1電平，從而實現(xiàn)將電荷轉換成電壓信號的目的。

電壓放大模塊140可用于對電壓信號進行放大。控制模塊150可用于根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號。可以理解，壓電片120可為壓電傳感器。

例如，當用戶的手指觸摸觸摸屏時，用戶的手指針對觸摸屏會有一定的壓力，此時電荷轉換模塊130可檢測壓電片120受壓時電荷的變換，并根據(jù)該電荷變換生成相應的電壓信號。電壓放大模塊140可對該微弱的電壓信號進行放大?？刂颇K150可根據(jù)該放大的電壓信號生成壓力信號，從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測。

其中，在本發(fā)明的一個實施例中，支架110可為H型或Z型。也就是說，支架110的形狀可以是H形或Z形。其中，在本發(fā)明的實施例中，壓電片120的個數(shù)可為4個，該4個壓電片120可分別設置在H型支架110或Z型支架110的四角。例如，圖3為本發(fā)明一個實施例的4個壓電片120在H型支架110上的結構示意圖，如圖3所示，該4個壓電片120分別設置在H型支架110的四個角上。又如，圖4(a)為本發(fā)明一個實施例的4個壓電片120在Z型支架110的結構示意圖，如圖4(a)所示，該4個壓電片120分別設置在一個Z型支架110的四個角上；如圖4(b)所示，具有多個Z型支架110，每個Z型支架110的四個角上均具有一個壓電片120。需要說明的是，多個壓電片120的分布式設置的組合方式具有多樣性，不限于上述所示出的兩種組合方式。由此，可以通過壓電片120的分布式結構，實現(xiàn)多點壓力的檢測。

進一步的，在本發(fā)明的一個實施例中，如圖5所示，該壓力檢測裝置還可包括：濾波模塊160和電壓基準170。其中，在本發(fā)明的實施例中，濾波模塊160連接在電壓放大模塊140和控制模塊150之間，可用于減少噪聲干擾。此外，電壓基準170可分別與電荷轉換模塊130、電壓放大模塊140和濾波模塊160相連，可用于分別為電荷轉換模塊130、電壓放大模塊140和濾波模塊160提供偏置電壓，從而可以使得壓力檢測 裝置工作在合適的靜態(tài)工作點。

需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，電荷轉換模塊130、電壓放大模塊140、濾波模塊160和電壓基準170可組成一個適用于壓力檢測的微型化電荷放大電路，該電荷放大電路可集成到柔性電路板FPC之上。在本發(fā)明的實施例中，該FPC可采用單芯片+電阻/電容結構，通過接口與觸控模組或者主板相連。例如，圖6為本發(fā)明實施例的集成了電荷放大電路的FPC的示意圖，如圖6所示，壓電片120可為壓電傳感器，電荷轉換模塊130、電壓放大模塊140、濾波模塊160和電壓基準170可組成一個處理電路，此外，該FPC還具有屏蔽結構，該屏蔽結構可用于屏蔽在檢測過程中產(chǎn)生的噪聲。這是因為，由于受玻璃蓋板和顯示屏的影響，實際檢測的信號是非常微弱的，電壓放大模塊140在放大信號的同時也會放大噪聲，盡管通過電路優(yōu)化(如濾波模塊160減少噪聲干擾)可以提升信噪比，但是，若未做良好的屏蔽優(yōu)化的效果，則放大的電壓信號會被電磁干擾等因素所抵消。由此，屏蔽至關重要。

在本發(fā)明的實施例中，屏蔽的具體實現(xiàn)方式可如下：可結合移動終端結構進行屏蔽設計，如屏蔽結構的頂層和底層接地處理以屏蔽外界電磁干擾、信號線之間添加地線等，從而避免信號之間的干擾。

需要說明的是，圖6中的FPC結構主要是考慮FPC制作工藝和成本而設計的，該結構FPC可以在單位面積材料內制作更多器件，也可擴展其他結構。

還需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，電壓放大模塊140可為高輸入阻抗單芯片，該單芯片內含多個放大器以將電路精確化。同時，本發(fā)明實施例的壓力檢測裝置可采用Pt電阻對溫漂進行補償以保證數(shù)據(jù)的準確性。

根據(jù)本發(fā)明實施例的用于觸摸屏的壓力檢測裝置，通過電荷轉換模塊檢測多個壓電片的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號，電壓放大模塊對電壓信號進行放大，控制模塊根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測，即通過采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

為了實現(xiàn)上述實施例，本發(fā)明還提出了一種觸摸屏。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的觸摸屏的結構示意圖。如圖7所示，該觸摸屏可以包括用于觸摸屏的壓力檢測裝置100和FPC200。其中，在本發(fā)明的實施例中，壓力檢測裝置100可設置在觸摸屏之下。此外，壓力檢測裝置100中的電荷轉換模塊和電壓放大模塊可設置在FPC200之中。需要說明的是，壓力檢測裝置100中的電壓基準和濾波模塊也可設置在FPC200之中。

具體地，在本發(fā)明的實施例中，F(xiàn)PC200可包括第一屏蔽層、第一信號層、第二信號層和第二屏蔽層。例如，如圖8所示，F(xiàn)PC200的層次結構可采用4層結構：1層gnd(Ground，代表地線或零線)屏蔽層、2層信號層、3層信號層、4層gnd屏蔽層。從圖8中可以看出，2層信號層可以被集成電荷放大電路，該電荷放大電路可由壓力檢測裝置100中的電荷轉換模塊、電壓放大模塊、濾波模塊和電壓基準組成，3層信號層可被集成分布式壓電片，可以理解分布式壓電片的組合方式具體多樣性，可以是圖8中的H型組合方式，也可以是圖8中的Z型組合方式，需要說明的是，這里只是給出了分布式壓電片的兩種組合方式，具體組合方式不做具體限定。其中，在本發(fā)明的實施例中，多個壓電片可通過多個信號線與電荷轉換模塊相連。

此外，在本發(fā)明的實施例中，多個信號線之間可通過地線進行隔離。由此，可起到屏蔽的目的，避免檢測過程中信號之間的干擾。

需要說明的是，為了考慮FPC200制作工藝和成本，可將FPC200設計成如圖6所示的結構，該結構FPC200可以在單位面積材料內制作更多器件，也可擴展其他結構。其中，從圖6和圖8中可以看出，該FPC200可具體屏蔽層，該屏蔽層主要用于屏蔽壓力檢測裝置100在檢測過程中產(chǎn)生的噪聲。這是因為，由于受玻璃蓋板和顯示屏的影響，實際檢測的信號是非常微弱的，電壓放大模塊在放大信號的同時也會放大噪聲，盡管通過電路優(yōu)化(如濾波模塊減少噪聲干擾)可以提升信噪比，但是，若未做良好的屏蔽優(yōu)化的效果，則放大的電壓信號會被電磁干擾等因素所抵消。由此，屏蔽至關重要。

在本發(fā)明的實施例中，屏蔽的具體實現(xiàn)方式可如下：可結合移動終端結構進行屏蔽設計，如屏蔽層的頂層和底層接地處理以屏蔽外界電磁干擾、信號線之間添加地線等，從而避免信號之間的干擾。

根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸屏，通過將壓力檢測裝置設置在觸摸屏之下，將壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊和電壓放大模塊可設置在FPC之中，當用戶的手指觸摸觸摸屏時，通過壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊檢測多個壓電片的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號，電壓放大模塊對電壓信號進行放大，控制模塊根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測，即通過采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

為了實現(xiàn)上述實施例，本發(fā)明還提出了一種移動終端，該移動終端可包括上述任一個實施例所述的觸摸屏。

根據(jù)本發(fā)明實施例的移動終端，通過將壓力檢測裝置設置在觸摸屏之下，將壓力檢測 裝置中的電荷轉換模塊和電壓放大模塊可設置在FPC之中，當用戶的手指觸摸觸摸屏時，通過壓力檢測裝置中的電荷轉換模塊檢測多個壓電片的電荷并根據(jù)該電荷生成電壓信號，電壓放大模塊對電壓信號進行放大，控制模塊根據(jù)放大的電壓信號生成壓力信號從而可以根據(jù)該壓力信號來實現(xiàn)觸摸屏的壓力的檢測，即通過采用電式壓力檢測克服了現(xiàn)有技術中其他壓力檢測方法的缺點，其實際檢測的是電荷量，之后對電荷量進行轉換，最終表征為檢測力的變化，因此不受裝機的影響，同時可以獨立于觸摸屏進行設計，降低了觸摸屏的設計難度。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。