触控力检测方法、触控力检测装置、触控面板及显示装置

摘要

本发明提供一种触控力检测方法、触控力检测装置、触控面板及显示装置，其包括以下步骤：S1，获得待检测面板的触控点数目N，N为大于或等于1的整数；S2，任意选择待检测面板上的M个测试位置，M为大于或等于N的整数，并获得各个测试位置的电容变化量；该电容变化量为在触摸待检测面板时，其感应电极与参考电极之间的电容在该测试位置处的变化量；S3，根据各个测试位置处的所述电容变化量，获得各个测试位置的面板形变量；S4，根据面板形变量与触控力的对应关系计算获得触控点处的触控力。本发明提供的触控力检测方法，其可以实现对单个或多个手指的触控力度进行检测。

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种触控力检测方法、触控力检测装置、触控面板及显示装置。

背景技术

电容式触摸屏是通过捕捉电极间的电容变化，进行触控位置的侦测，由于人体是导体，当手指靠近电极时，手指与电极间的电容值会增加，通过检测电容变化量，即可确认触控位置。

目前，触控面板通常采用可产生形变的柔性面板，当单个或多个手指按压柔性面板时，面板的整个表面均会产生不同程度的形变，导致很难对各个手指的触控力度的大小进行检测。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种触控力检测方法、触控力检测装置、触控面板及显示装置，其可以实现对单个或多个手指的触控力度进行检测。

为实现本发明的目的而提供一种触控力检测方法，包括以下步骤：

S1，获得所述待检测面板的触控点数目N，N为大于或等于1的整数；

S2，任意选择所述待检测面板上的M个测试位置，M为大于或等于N的整数，并获得各个所述测试位置的电容变化量；所述电容变化量为在触摸所述待检测面板时，其感应电极与参考电极之间的电容在该测试位置处的变化量；

S3，根据各个所述测试位置处的所述电容变化量，获得各个所述测试位置的面板形变量；

S4，根据所述面板形变量与触控力的对应关系计算获得所述触控点处的触控力。

其中，在所述步骤S4中，当N＝1时，取M＝1，根据下述公式计算获得所述触控点处的触控力；

F＝kΔw

其中，F为所述触控点处的触控力；k为形变系数；Δw为所述测试位置的面板形变量。

其中，在所述步骤S4中，当N≥2时，取M≥2，通过求解下述联立方程式获得各个所述触控点处的触控力；

其中，w₁～w_M为第1个～第M个所述测试位置处的所述面板形变量；P_i为单独在所述待检测面板的第i个所述触控点施加的触控力，i＝1,2,...,N；f_i1～f_iM为P_i分别在第1个～第M个所述测试位置处的形变权重。

其中，在所述步骤S3中，根据下述公式进行反推计算，获得各个所述测试位置的面板形变量；

其中，ΔC_FT为电容变化量；ε为介电系数；A为所述感应电极与参考电极之间的单位面积；w为所述感应电极与参考电极之间的原始距离；Δw为面板形变量。

优选的，在完成所述步骤S1之后，且进行所述步骤S3之前，还包括以下步骤：

排除所述待检测面板的N个触控点的位置信息。

优选的，所述测试位置包括点或者具有预设面积的区域。

优选的，当N＝2，M＝2时，两个所述触控点的位置分别靠近所述待检测面板的其中一对对角处，且相对于所述待检测面板的中心对称；

两个所述测试位置分别靠近所述待检测面板的其中另一对对角处；并且，两个所述测试位置分别与所述待检测面板的相互垂直的两条中线之间的距离不等。

优选的，所述感应电极包括相互交错的多条纵向电极线和多条横向电极线，所述纵向电极线与所述横向电极线不在同一平面内；

在所述步骤S2中，基于整条所述纵向电极线或者横向电极线上的电容，获得所述测试位置的电容变化量。

优选的，所述感应电极包括相互交错的多条纵向电极线和多条横向电极线，所述纵向电极线与所述横向电极线不再同一平面内；

在所述步骤S2中，基于与所述测试位置相对应的所述纵向电极线和所述横向电极线上的电容，获得该测试位置的电容变化量。

优选的，所述感应电极包括网格状的电极线；

在所述步骤S2中，基于与所述测试位置相对应的所述网格状的电极线上的电容，获得该测试位置的电容变化量。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种触控力检测装置，其包括：

触控检测模块，用于获得所述待检测面板的触控点数目N，N为大于或等于1的整数；

电容检测模块，用于任意选择所述待检测面板上的M个测试位置，M为大于或等于N的整数，并获得各个所述测试位置的电容变化量；所述电容变化量为在触摸所述待检测面板时，其感应电极与参考电极之间的电容在该测试位置处的变化量；

计算模块，用于根据各个所述测试位置处的所述电容变化量，获得各个所述测试位置的面板形变量，并根据所述面板形变量与触控力的对应关系计算获得所述触控点处的触控力。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种触控面板，包括触控力检测装置，所述触控力检测装置采用本发明提供的上述触控力检测装置。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示装置，其包括本发明提供的上述触控面板。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的触控力检测方法、触控力检测装置及触控面板的技术方案中，通过任意选择待检测面板上的M个测试位置，并获得各个测试位置的电容变化量，然后根据该电容变化量获得各个测试位置的面板形变量，并通过利用面板形变量与触控力的对应关系计算获得触控点处的触控力，可以实现对单个或多个手指的触控力度进行检测。

附图说明

图1为本发明提供的触控力检测方法的流程框图；

图2为触控面板在被施加触控力时产生形变的原理图；

图3A为一种感应电极的结构图；

图3B为另一种感应电极的结构图；

图3C为又一种感应电极的结构图；

图4A为触控点和测试位置的分布图；

图4B为测试位置A在图3A中的观察方向上的形变曲线图；

图5A为触控点和测试位置的一种分布图；

图5B为触控点和测试位置的另一种分布图；

图6为触控点和测试位置的又一种分布图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的触控力检测方法、触控力检测装置、触控面板及显示装置进行详细描述。

图1为本发明提供的触控力检测方法的流程框图。请参阅图1，触控力检测方法，其包括以下步骤：

S1，获得待检测面板的触控点数目N，N为大于或等于1的整数。

在检测触控点位置的同时即可获得触控点数目。

S2，任意选择待检测面板上的M个测试位置，M为大于或等于N的整数，并获得各个测试位置的电容变化量。

测试位置可以包括点或者具有预设面积的区域。

图2为触控面板在被施加触控力时产生形变的原理图。如图2所示，触摸面板具有感应电极，其与参考电极构成电容C_FT。例如参考电极为地，感应电极与地构成电容(自电容)。又如，参考电极与感应电极为交叉设置的横向电极与纵向电极，二者在交叉的地方形成电容(互电容)。

当待检测面板被施加触控力F时，感应电极发生形变，其与参考电极之间的原始距离w发生变化，在任意一测试位置处的形变量为△w，从而感应电极与参考电极之间的电容C_FT在该测试位置处发生变化，即为该测试位置的电容变化量。

下面针对不同结构的感应电极，获得各个测试位置的电容变化量的方法进行详细描述。具体地，如图3A所示，感应电极包括相互交错的多条纵向电极线和多条横向电极线，二者不在同一平面内。以参考电极为地为例，纵向电极线和横向电极线分别与地之间构成电容C_FT。在步骤S2中，可以基于整条纵向电极线上的电容，获得测试位置的电容变化量，而横向电极线上的电容不参考，以避免在检测两个电极线的电容值时，因横向电极线与纵向电极线相互遮挡，而造成检测出的电容数据不准确。在这种情况下，是将与测试位置相对应的整条纵向电极线上的电容均视为该测试位置处的电容C_FT。当然，也可以基于整条横向电极线上的电容，获得测试位置的电容变化量，而纵向电极线上的电容不参考。

或者，如图3B所示，也可以基于与测试位置相对应的纵向电极线和横向电极线上的电容C_FT，获得该测试位置的电容变化量。具体地，分别检测纵向电极线和横向电极线在触摸待检测面板前后的电容变化，以分别确定触控点的横向坐标和纵向坐标，然后组合成面板的触摸坐标，以此为根据获得各个测试位置的电容变化量。

或者，如图3C所示，感应电极包括网格状的电极线，这种结构的感应电极与参考电极之间构成的电容C_FT布满整个待检测面板，因此，在步骤S2中，只要触控位置确定，即可根据该触控位置获得各个测试位置的电容变化量。

S3，根据各个测试位置处的电容变化量，获得各个测试位置的面板形变量。

如图2所示，当待检测面板被施加触控力F时，感应电极发生形变，其与参考电极之间的原始距离w发生变化，在任意一测试位置处的形变量△w即为面板形变量。

优选的，可以根据下述公式进行反推计算，获得各个测试位置的面板形变量。

其中，ΔC_FT为电容变化量；ε为介电系数；A为感应电极与参考电极之间的单位面积；w为感应电极与参考电极之间的原始距离；Δw为面板形变量。

这里，△C_FT已在步骤S2中获得，介电系数ε、单位面积A和原始距离w均是已知的，由此可以将这些参数代入上述公式，反推计算获得面板形变量△w。

S4，根据面板形变量与触控力的对应关系计算获得触控点处的触控力。

面板形变量与触控力之间具有对应关系，利用该对应关系，在获得面板形变量之后，即可通过计算获得触控力。下面对利用面板形变量与触控力之间的对应关系进行触控力计算的具体实施方式进行详细描述。

具体地，当N＝1，即，单指触摸待检测面板时，由于整个待检测面板均会发生形变，而并不局限于触控点所在位置，因此，可以基于整个面板发生的形变特性，计算获得触控点处的触控力。

基于上述原理，可以取M＝1，即，任意选择触摸面板上的一点作为测试位置，并根据下述公式计算获得触控点处的触控力：

F＝kΔw

其中，F为触控点处的触控力；k为形变系数；Δw为测试位置的面板形变量。

这里，面板形变量△w已在步骤S3中获得，形变系数k是已知的，由此可以将这些参数代入上述公式，计算获得触控力F。

对于多指触摸待检测面板的情况，即，N≥2时，由于面板形变量与触控力的对应关系是线性的，当待检测面板同时受到多个力的下压时，任意测试位置处的形变量等于待检测面板单独受到各个力在对应触控点处下压时的形变量总和。

基于上述原理，取M≥2，并通过求解下述联立方程式获得各个触控点处的触控力：

其中，w₁～w_M为第1个～第M个测试位置处的面板形变量；P_i为单独在待检测面板的第i个触控点施加的触控力，i＝1,2,...,N；f_i1～f_iM为P_i分别在第1个～第M个测试位置处的形变权重。

下面以N＝2，M＝2为例，对检测多指触摸待检测面板的触控力的方法进行详细描述。具体地，请一并参阅图4A和图4B，当待检测面板上的触控点1和触控点2分别受到两个力P₁和P₂时，测试位置A处的形变量等于两个力P₁和P₂各自单独施加在对应的触控点1和触控点2时的形变量之和；测试位置B处的形变量等于两个力P₁和P₂各自单独施加在对应的触控点1和触控点2时的形变量之和。即：

w_A＝w_1A+w_2A(式1)

w_B＝w_1B+w_2B(式2)

其中，w_1A和w_1B为力P₁单独施加在触控点1时，分别在测试位置A和测试位置B处产生的形变量；w_2A和w_2B为力P₂单独施加在触控点2时，分别在测试位置A和测试位置B处产生的形变量。

根据公式w＝f*p，其中，w为形变量；f为形变权重；p为力。可以将上述式1和式2改写为：

w_A＝f_1A×P₁+f_2A×P₂(式3)

w_B＝f_1B×P₁+f_2B×P₂(式4)

其中，f_1A和f_1B为力P₁单独施加在触控点1时，分别在测试位置A和测试位置B处的形变权重；同理，f_2A和f_2B为力P₂单独施加在触控点2时，分别在测试位置A和测试位置B处的形变权重。在进行上述步骤S1的同时，获得触控点的位置与形变权重之间的对应关系。针对测试位置的数量大于触控点数目的情况，可以根据具体情况在所有形变权重中选择采用一部分形变权重。在实际应用中，形变权重可以在取样量测或是量产测试等的过程中进行记录，并通过相应的分析获得，或者也可以采用现有的其他任意方式获得。

通过将上述式3和式4联立求解，即可获得待检测面板上的触控点1和触控点2分别受到的两个力P₁和P₂。

如图5A所示，当N＝2，M＝2时，触控点1和触控点2的位置分别靠近待检测面板的其中一对对角处，且相对于待检测面板的中心对称。测试位置A和测试位置B分别靠近待检测面板的其中另一对对角处；并且，测试位置A和测试位置B分别与待检测面板的相互垂直的两条中线之间的距离相等。具体来说，在测试位置A与水平中线x之间的距离x_a、测试位置A与垂直中线y之间的距离y_a、测试位置B与水平中线x之间的距离x_b以及测试位置A与垂直中线y之间的距离y_b中，四个距离均相等。这种情况容易出现无限多组解的情况，为此，优选的，可以使测试位置A和测试位置B分别与待检测面板的相互垂直的两条中线之间的距离不等，即，在上述四个距离中，有至少两个距离不等。

优选的，取M＞N，以避免当测试位置A和测试位置B被触摸到时，无法正确解析数值而造成求解误差过大。例如，如图6所示，N＝2，分别为触控点1和2；M＝3，分别包括测试位置A～C。另外，针对测试位置的数量大于触控点数目的情况，上述联立方程式可能会获得多个解，此时取解的平均值。

在实际应用中，可以根据具体情况，任意设定测试位置的分布方式。

进一步优选的，在完成步骤S1之后，且进行步骤S3之前，还包括以下步骤：

排除待检测面板的N个触控点的位置信息。

在实际应用中，待检测面板的N个触控点的位置信息可能会影响检测方法的结果稳定性，加大了检测方法的实施难度，为此，通过排除待检测面板的N个触控点的位置信息，以避免上述情况的发生。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种触控力检测装置，其包括：

触控检测模块，用于获得待检测面板的触控点数目N，N为大于或等于1的整数。

在检测触控点位置的同时即可获得触控点数目。

电容检测模块，用于任意选择待检测面板上的M个测试位置，M为大于或等于N的整数，并获得各个测试位置的电容变化量；该电容变化量为在触摸待检测面板时，其感应电极与参考电极之间的电容在该测试位置处的变化量。

计算模块，用于根据各个测试位置处的电容变化量，获得各个测试位置的面板形变量，并根据面板形变量与触控力的对应关系计算获得所述触控点处的触控力。

通过借助电容检测模块任意选择待检测面板上的M个测试位置，并获得各个测试位置的电容变化量，然后借助计算模块根据该电容变化量获得各个测试位置的面板形变量，并通过利用面板形变量与触控力的对应关系计算获得触控点处的触控力，可以实现对单个或多个手指的触控力度进行检测。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种触控面板，其包括触控力检测装置，该触控力检测装置采用了本发明提供的上述触控力检测装置。

本发明提供的触摸面板，其通过采用本发明提供的上述触控力检测装置，可以实现对单个或多个手指的触控力度进行检测。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示装置，其包括本发明提供的上述触控面板。

本发明提供的显示装置，其通过采用本发明提供的上述触控面板，可以实现对单个或多个手指的触控力度进行检测。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。