压敏触摸面板制造技术

压敏触摸面板。描述了一种用于组合的电容和压力感测的设备。该设备包括具有多个输入端(76)和输出端(F)的多路复用器(75)、触摸面板(29)以及前端模块(3)。触摸面板包括层结构(5；图15)，层结构包括一层或多层，每一层垂直于厚度方向延伸，一层或多层包括压电材料层(10；图15)，层结构具有相对的第一表面(6)和第二表面(7；图15)，并且所述层布置在第一表面与第二表面之间，使得每一层的厚度方向垂直于第一表面和第二表面。触摸面板还包括多个第一电极(8)，多个第一电极设置在第一表面上，每个第一电极连接至多路复用器的相应的输入端。触摸面板还包括设置在第二表面上的至少一个第二电极(9)。前端模块被配置成从多路复用器的输出端接收输入信号(11)。前端模块包括第一级(12)和第二级，第一级被配置成基于输入信号提供放大信号，第二级包括第一频率相关滤波器(13)和第二频率相关滤波器(14)，第一频率相关滤波器和第二频率相关滤波器被配置成接收放大信号并且提供相应的第一滤波信号(16)和第二滤波信号(17)。第一滤波信号具有第一频率带宽，并且第二滤波信号具有第二频率带宽，与第一频率带宽相比，第二频率带宽具有相对较高的起始频率。

Pressure-sensitive touch panel

Pressure-sensitive touch panel. A device for combined capacitance and pressure sensing is described. The device includes a multiplexer (75) having a plurality of input terminals (76) and an output (F), a touch panel (29), and a front end module (3). The touch panel includes layer structure (5; 15), layer structure includes one or more layers, each layer perpendicular to the thickness direction of one or more layers including a layer of piezoelectric material (10; 15), layer structure has a first surface opposite to the surface (6) and second (7; 15) and, the layer is arranged between the first surface and the second surface, the thickness of each layer in the direction perpendicular to the first surface and the second surface. The touch panel also includes a plurality of first electrodes (8), and a plurality of first electrodes are disposed on the first surface, each of which is connected to the corresponding input of the multiplexer. The touch panel also includes at least one second electrode (9) disposed on the second surface. The front end module is configured to receive an input signal (11) from an output of the multiplexer. The front-end module includes a first stage (12) and the second stage, the first stage is configured to provide the amplified signal based on the input signal, the second stage includes a first frequency correlation filter (13) and second (14), frequency dependent filter first frequency correlation filter and second frequency filter is configured to receive the amplified signal and provides a first signal filtering the corresponding (16) and second (17) signal filtering. The first filtering signal has a first frequency bandwidth, and the second filtering signal has a second frequency bandwidth, and the second frequency bandwidth has a relatively high starting frequency as compared to the first frequency bandwidth.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压敏触摸面板
本专利技术涉及一种用于组合的电容和压力感测的触摸面板。
技术介绍
电阻式触摸面板和电容式触摸面板被用作计算机和移动设备的输入装置。一种类型的电容式触摸面板，投射电容式触摸面板通常用于移动设备，这是因为外部层可以由玻璃制成，从而提供耐划伤的硬表面。US2010/0079384A1中描述了投射电容式触摸面板的示例。投射电容式触摸面板通过检测由导电物体的接近引起的电场的变化来工作。投射电容式触摸面板被触摸的位置通常使用电容传感器阵列或电容传感器栅格来确定。尽管投射电容式触摸面板通常可以在单点触摸事件和多点触摸事件之间进行区分，但投射电容式触摸面板具有无法感测压力的缺点。因此，投射电容式触摸面板往往不能在相对轻的轻击和相对重的按压之间进行区分。能够感测压力的触摸面板可以使得用户能够通过向简单的触摸位置提供附加信息来以新的方式与装置交互。已经提出了不同的方法来使得触摸面板能够感测压力。一种方法是提供包括间隙的电容传感器，该间隙的尺寸可以通过所施加的压力而减小，以产生可测量的互电容差。例如，US2014/043289A描述了一种用于数字转换器系统的压敏电容传感器，其包括：交互表面；至少一个感测层，可操作成通过互电容感测来感测交互；以及附加层，包括弹性属性并且可操作成响应于在与电容传感器进行用户交互期间局部地施加的压力而被局部地压缩。然而，对于可测量位移的需求使得更难以使用玻璃触摸表面，并且会导致在反复拉伸之后引起材料疲劳的问题。已经提出了其他压敏触摸面板，其使用一个或多个支撑电容式触摸面板的离散力传感器，使得被施加至电容式触摸面板的压力被传送到位于该面板后面或设置在周界周围的一个或多个传感器。例如，US2013/0076646A1描述了使用具有可以耦接至触摸电路的力传感器接口的应变仪。WO2012/031564A1描述了一种触摸面板，其包括第一面板、第二面板以及介于第一面板与第二面板之间的位移传感器。诸如电容式传感器或压阻式传感器之类的位移传感器被放置在第二面板的边缘周围。然而，使用位于触摸面板后面或设置在周界周围的传感器，可能难以区分多点触摸的压力。已经提出了其他压敏触摸面板，其尝试将电容式触摸感测与力敏压电层接合。例如，WO2009/150498A2描述了一种装置，其包括第一层、第二层、第三层、耦接至第一层的电容感测部件以及力感测部件，该力感测部件被耦接至第一层和第三层并且被配置成检测被施加至第二层的力的量。WO2015/046289A1描述了通过层叠压电传感器和静电传感器而形成的触摸面板。压电传感器连接至按压力检测信号生成单元，以及静电传感器连接至接触检测信号生成单元。然而，使用单独的电子元件来感测电容和压力变化的系统会使触摸面板更笨重且昂贵。电极被直接施加或图案化到压电膜上的系统制造起来更复杂且昂贵。
技术实现思路
本专利技术寻求提供一种改进的电容式触摸面板。根据本专利技术的第一方面，提供一种设备，该设备包括具有多个输入端和输出端的多路复用器。该设备还包括触摸面板，该触摸面板包括层结构，层结构包括一层或多层，每一层垂直于厚度方向延伸。一层或多层包括压电材料层。层结构具有相对的第一表面和第二表面。一层或多层布置在第一表面与第二表面之间，使得每一层的厚度方向垂直于第一表面和第二表面。层结构还包括多个第一电极，多个第一电极设置在第一表面上，每个第一电极连接至多路复用器的相应的输入端。层结构还包括设置在第二表面上的至少一个第二电极。该设备包括前端模块，前端模块被配置成从多路复用器的输出端接收输入信号。前端模块包括第一级，第一级被配置成基于输入信号提供放大信号。前端模块包括第二级，第二级包括第一频率相关滤波器和第二频率相关滤波器，第一频率相关滤波器和第二频率相关滤波器被配置成接收放大信号并且提供相应的第一滤波信号和第二滤波信号。第一滤波信号具有第一频率带宽，并且第二滤波信号具有第二频率带宽，与第一频率带宽相比，第二频率带宽具有相对较高的起始频率。因此，可以使用触摸面板执行压力测量和电容测量，而不需要单独的压力电极和电容电极。从包括压力信息和电容信息的电极接收单个输入信号，并且使用单个前端可以对输入信号进行放大和处理。这可以使得设备能够更容易地集成到现有的投射电容式触摸面板中和/或易于与诸如触摸控制器IC(集成电路)之类的现有设备结合地使用。设备还可以包括信号源，信号源被配置成提供周期信号。前端模块可以被配置成接收周期信号，并且第一级可以被配置成基于输入信号和周期信号提供放大信号。第二滤波信号可以基于周期信号，并且第一滤波信号可以不基于周期信号。向前端模块提供周期信号(而不是直接通过触摸面板电极)可以使得用于将来自压电材料层的信号放大的增益能够增大，而不会引起第一级输出的饱和。这样可以使得模/数转换器(ADC)能够用于具有较低动态范围的后续级中。信号源可以提供具有至少0.5kHz，可选地至少1kHz，可选地至少10kHz的基本频率的周期信号。信号源可以提供具有至少20kHz的基本频率的周期信号。信号源可以提供具有至少50kHz的基本频率的周期信号。信号源可以提供具有至少100kHz的基本频率的周期信号。信号源可以提供具有正弦波形、方波形、三角波形或者锯齿状波形的周期信号。信号源可以提供包括具有不同频率的两个或多个正弦波形的叠加的周期信号。信号源可以是数/模转换器(DAC)。所述设备可以包括控制器，控制器被配置成使得多路复用器根据由控制器所确定的次序将多个第一电极中的每一个连接至前端模块。所述次序可以是预先确定的。所述次序可以是动态确定的。第一级和第二级可以被配置成使得第一滤波信号的振幅取决于与通过多路复用器连接至前端模块的所给定的第一电极靠近地施加至压电材料层的压力。第一级和第二级可以被配置成使得第二滤波信号的振幅取决于通过多路复用器连接至前端模块的所给定的第一电极的电容。第二滤波信号的振幅可以取决于与所给定的第一电极相关联的自电容。第二滤波信号的振幅可以取决于所给定的第一电极与第二电极之间的互电容。第一频率相关滤波器可以包括低通滤波器，并且第二频率相关滤波器可以包括至少一个带通滤波器。第一频率相关滤波器可以包括至少一个带阻滤波器，并且第二频率相关滤波器可以包括至少一个带通滤波器。第一频率相关滤波器可以包括低通滤波器，并且第二频率相关滤波器可以包括高通滤波器。每个带通滤波器可以是陷波滤波器。每个带阻滤波器可以是陷波滤波器。滤波器可以包括有源滤波器电路。滤波器可以包括无源滤波器电路。滤波器可以包括单个级。滤波器可以包括多个级。滤波器可以包括从由巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、高斯滤波器和贝塞尔滤波器组成的组中选择的滤波器电路。第一级可以具有被配置成拒绝压电材料层的热电响应的低频截止频率。第一级可以具有被配置成拒绝市电配电频率的低频截止频率。低频截止频率可以为至少50Hz。低频截止频率可以为60Hz。低频截止频率可以为至少100Hz。低频截止频率可以为至少200Hz。第一级可以包括被配置成对输入信号求积分的一个或多个积分放大器。第一级可以包括被配置成接收输入信号的一个或多个差分放大器。多个第一电极可以包括以二维阵列设置在第一表面上的多个导电焊盘。触摸面板还可以包括多个第三电极，多个第三电极被设置成覆盖在层结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：多路复用器，具有多个输入端和输出端；触摸面板，包括：层结构，包括一层或多层，每一层垂直于厚度方向延伸，所述一层或多层包括压电材料层，所述层结构具有相对的第一表面和第二表面，并且所述层布置在所述第一表面与所述第二表面之间，使得每一层的厚度方向垂直于所述第一表面和所述第二表面；多个第一电极，设置在所述第一表面上，每个第一电极连接至所述多路复用器的相应的输入端；至少一个第二电极，设置在所述第二表面上；前端模块，被配置成从所述多路复用器的输出端接收输入信号，所述前端模块包括：第一级，被配置成基于所述输入信号提供放大信号；以及第二级，包括第一频率相关滤波器和第二频率相关滤波器，所述第一频率相关滤波器和所述第二频率相关滤波器被配置成接收所述放大信号并且提供相应的第一滤波信号和第二滤波信号；其中，所述第一滤波信号具有第一频率带宽，并且所述第二滤波信号具有第二频率带宽，与所述第一频率带宽相比，所述第二频率带宽具有相对较高的起始频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.17 GB 1512621.2;2015.12.18 GB PCT/GB2015/01.一种设备，包括：多路复用器，具有多个输入端和输出端；触摸面板，包括：层结构，包括一层或多层，每一层垂直于厚度方向延伸，所述一层或多层包括压电材料层，所述层结构具有相对的第一表面和第二表面，并且所述层布置在所述第一表面与所述第二表面之间，使得每一层的厚度方向垂直于所述第一表面和所述第二表面；多个第一电极，设置在所述第一表面上，每个第一电极连接至所述多路复用器的相应的输入端；至少一个第二电极，设置在所述第二表面上；前端模块，被配置成从所述多路复用器的输出端接收输入信号，所述前端模块包括：第一级，被配置成基于所述输入信号提供放大信号；以及第二级，包括第一频率相关滤波器和第二频率相关滤波器，所述第一频率相关滤波器和所述第二频率相关滤波器被配置成接收所述放大信号并且提供相应的第一滤波信号和第二滤波信号；其中，所述第一滤波信号具有第一频率带宽，并且所述第二滤波信号具有第二频率带宽，与所述第一频率带宽相比，所述第二频率带宽具有相对较高的起始频率。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：信号源，被配置成提供周期信号；其中，所述前端模块被配置成接收所述周期信号，并且所述第一级被配置成基于所述输入信号和所述周期信号提供所述放大信号；以及其中，所述第二滤波信号基于所述周期信号，并且所述第一滤波信号不基于所述周期信号。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成使得所述多路复用器根据由所述控制器所确定的次序将所述多个第一电极中的每一个连接至所述前端模块。4.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第一级和所述第二级被配置成使得所述第一滤波信号的振幅取决于与通过所述多路复用器连接至所述前端模块的所给定的第一电极靠近地施加至所述压电材料层的压力。5.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第一级和所述第二级被配置成使得所述第二滤波信号的振幅取决于通过所述多路复用器连接至所述前端模块的所给定的第一电极的电容。6.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第一级包括被配置成对所述输入信号求积分的一个或多个积分放大器。7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第一级包括被配置成接收所述输入信号的一个或多个差分放大器。8.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述多个第一电极包括以二维阵列设置在所述第一表面上的多个导电焊盘。9.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，所述触摸面板还包括多个第三电极，所述多个第三电极被设置成覆盖在所述层结构的第一表面上，并且被布置成使得所述层结构位于所述多个第三电极与所述第二电极之间；其中，所述多个第三电极中的每一个连接至所述多路复用器的相应的输入端。10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述设备包括控制器，所述控制器被配置成使得所述多路复用器根据由所述控制器所确定的次序将所述多个第一电极中的每一个和所述多个第三电极中的每一个连接至所述前端模块。11.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，还包括：第二多路复用器，具有多个输入端和输出端；第二前端模块，被配置成从所述第二多路复用器的输出端接收输入信号，所述第二前端模块与所述前端模块具有相同的电子构型；其中，所述触摸面板还包括：多个第三电极，被布置成设置成覆盖在所述层结构的第一表面上，并且被布置成使得所述层结构位于所述多个第三电极与所述第二电极之间，每个第三电极连接至所述第二多路复用器的相应的输入端。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述设备包括控制器，所述控制器被配置成使得所述第二多路复用器根据由所述控制器所确定的次序将所述多个第三电极中的每一个连接至所述第二前端模块。13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中，每个第一电极沿着第一方向延伸，并且所述多个第一电极被排列成与所述第一方向垂直地间隔开，并且其中，每个第三电极沿着第二方向延伸，并且所述多个第三电极被排列成与所述第二方向垂直地间隔开，其中，所述第一方向与所述第二方向不同。14.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中，所述触摸面板还包括第二层结构，所述第二层结构包括一个或多个介电层，每个介电层垂直于厚度方向延伸，所述第二层结构具有相对的第三表面和第四表面，所述介电层布置在所述第三表面与所述第四表面之间，使得每个介电层的厚度方向垂直于所述第三表面和所述第四表面；其中，所述多个第三电极设置在所述第二层结构的第三表面上，并且所述第二层结构的所述第四表面与所述多个第一电极接触。15.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中，所述多个第三电极设置在所述层结构的第一表面上，其中，每个第一电极包括连续的导电区域，并且每个第三电极包括通过跳线彼此电连接的多个导电区域，每个跳线跨越形成所述第一电极之一的一部分的导电区域。16.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述层结构包括层叠在所述层结构的第一表面与所述压电材料层之间的一个或多个介电层。17.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述层结构包括层叠在所述层结构的第二表面与所述压电材料层之间的一个或多个介电层。18.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第二电极包括导电材料区域，所述导电材料区域与所述第二表面大体上共同延伸。19.根据权利要求2至17中任一项所述的设备，其中，所述至少一个第二电极包括被布置成栅格的导电材料区域。20.根据权利要求2至19中任一项所述的设备，其中，所述信号源包括受控电压源，并且所述设备还包括：耦接至所述第二电极的偏置源。21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述偏置源由所述信号源提供。22.根据权利要求2至19中任一项所述的设备，其中，所述信号源包括一个或多个同步受控电流源，每个受控电流源将所述周期信号提供给相应的前端模块。23.根据权利要求20或21所述的设备，其中，每个前端模块的第一级包括：运算放大器(OP1)，至少具有耦接至第一轨的反相输入端、经由包括第一电阻器(Rd)的路径耦接至所述受控电压源的非反相输入端以及耦接至第二轨的输出端；第二电阻器(Ri)，将所述第一轨耦接至所述多路复用器的与所述前端模块对应的输出端；第三电阻器(Rf)，将所述第一轨耦接至所述第二轨；以及第三电容器(Cf)，将所述第一轨耦接至所述第二轨；其中，所述第二轨提供所述放大信号。24.根据权利要求20或权利要求21所述的设备，其中，每个前端模块的第一级包括：第一运算放大器(OP1)，至少具有耦接至第一轨的反相输入端、经由包括第一电阻器(Rd1)和第二轨的路径耦接至所述电压源的非反相输入端以及耦接至第三轨的输出端；第二运算放大器(OP2)，至少具有耦接至第四轨的反相输入端、经由包括第二电阻器(Rd2)的路径耦接至所述第二轨的非反相输入端以及耦接至第五轨的输出端；比较器(CM1)，至少具有耦接至所述第三轨的反相输入端、耦接至所述第五轨的非反相输入端以及提供所述放大信号的输出端；第三电阻器(Ri1)，将所述第一轨耦接至所述多路复用器的与所述前端模块对应的输出端；第四电阻器(Rf1)，将所述第一轨耦接至所述第三轨；第一电容器(Cf1)，将所述第一轨耦接至所述第三轨；第五电阻器(Rf2)，将所述第四轨耦接至所述第五轨；第二电容器(Cf2)，将所述第四轨耦接至所述第五轨；以及第六电阻器(Ri2)，将所述第四轨经由包括第三电容器(C参考)的路径耦接至地。25.根据权利要求22所述的设备，其中，每个前端模块的第一级包括：运算放大器(OP1)，至少具有经由第一轨耦接至第一受控电流源的反相输入端、经由包括第一电阻器(Rd)的路径耦接至地的非反相输入端以及耦接至第二轨的输出端；第二电阻器(Rf)，将所述第一轨耦接至所述第二轨；以及第三电阻器(Ri)，将所述第一轨经由包括第一电容器(Cf)的路径耦接至地；其中，所述第一轨耦接至所述多路复用器的与所述前端模块对应的输出端并且所述第二轨耦接至所述第二电极，或者所述第一轨耦接至所述第二电极并且所述第二轨耦接至所述多路复用器的与所述前端模块对应的输出端；以及其中，所述第二轨提供所述放大信号。26.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第一级包括：第一运算放大器(OP1)，至少具有经由第一轨耦接至第一受控电流源的反相输入端、经由包括第一电阻器(Rd1)的路径耦接至地的非反相输入端以及耦接至第二轨的输出端；第二运算放大器(OP2)，至少具有经由第三轨耦接至第二电流源的反相输入端、经由包括第二电阻器(Rd2)的路径耦接至地的非反相输入端以及耦接至第四轨的输出端；比较器(CM1)，至少具有耦接至所述第二轨的反相输入端、耦接至所述第四轨的非反相输入端以及提供所述放大信号的输出端；第三电阻器(Rf1)，将所述第一轨与所述第二轨耦接；第四电阻器(Ri1)，将所述第一轨经由包括第一电容器(Cf1)的路径耦接至地；第五电阻器(Ri2)，将所述第三轨经由包括第二电容器(Cf2)的路径耦接至地；第六电阻器(Rf2)，将所述第三轨耦接至所述第四轨；以及第三电容器(C参考)，将所述第三轨耦接至所述第四轨；其中，所述第一轨耦接至所述多路复用器的与所述前端模块对应的输出端并且所述第二轨耦接至所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿罗基亚·内森，苏克白·车，杰克逊·莱，科宾·丘奇，
申请(专利权)人：剑桥触控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB