CN107562242A - 压力感应装置和具有其的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力感应装置和具有其的显示设备，压力感应装置包括：保护盖板；用于感应触摸位置的电容感应层，电容感应层设在保护盖板下方；用于感应触摸压力的压力感应层，压力感应层设在保护盖板下方，压力感应层包括电阻式压敏材料件和检测电路，检测电路具有多个检测电极对，每个检测电极对中的两个电极间隔开设在电阻式压敏材料件上，以检测电阻式压敏材料件的处于两个电极之间的部分的电阻，检测电路内预设有电阻与触摸压力的对应关系数据库且适于根据电阻的变化得到触摸压力的信息。根据本发明实施例的压力感应装置可以实现触摸压力检测，成本较低且厚度较小。

Description

压力感应装置和具有其的显示设备

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，更具体地，涉及一种用于压力感应装置和具有该压力感应装置的显示设备。

背景技术

触摸屏由于具有易操作性、直观性和灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端的主要人机交互媒介。触摸屏为了能够感应触摸操作压力可以看采用增加压力传感器辅助电容触摸屏的方式，即通过电容屏获取触摸操作点数和触摸操作位置，再根据分布于电容屏背面的压力传感器接收到的压力值，计算出各个触摸点对应的触摸操作压力值，实现设备的压力感知。通过额外增加压力传感器的方式，虽然能够实现压力感应功能，但是成本较高，产品的厚度较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种压力感应装置，所述压力感应装置可以实现触摸压力检测，成本较低且厚度较小。

本发明还提出了一种具有上述压力感应装置的显示设备。

根据本发明第一方面实施例的压力感应装置，包括：保护盖板；电容感应层，所述电容感应层设在所述保护盖板下方；压力感应层，所述压力感应层设在所述保护盖板下方，所述压力感应层包括电阻式压敏材料件和检测电路，所述检测电路具有多个检测电极对，每个所述检测电极对中的两个电极间隔开设在所述电阻式压敏材料件上，以检测所述电阻式压敏材料件的处于两个所述电极之间的部分的电阻，所述检测电路内预设有所述电阻与触摸压力的对应关系数据库且适于根据所述电阻的变化得到所述触摸压力的信息。

根据本发明实施例的压力感应装置可以实现触摸压力检测，成本较低且厚度较小。

另外，根据本发明上述实施例的压力感应装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，任意一个所述检测电极对中的两个电极均设在所述电阻式压敏材料件的同一侧或分别设在所述电阻式压敏材料件的相背的两侧。

根据本发明的一些实施例，还包括：基底层，任意一个所述检测电极对中的两个电极分别设在所述电阻式压敏材料件的相背的两侧，所述基底层设在所述电极的背向所述电阻式压敏材料件的一侧的表面上。

根据本发明的一些实施例，，每个所述电极分别形成为块状或条状，位于所述电阻式压敏材料件的同一侧的多个所述电极呈阵列布置。

根据本发明的一些实施例，每个所述检测电极对中的两个所述电极设在所述电阻式压敏材料件的两侧且在水平方向上有重叠。

根据本发明的一些实施例，每个所述检测电极对中的两个所述电极分别形成为延伸方向垂直的条状。

根据本发明的一些实施例，所述电阻式压敏材料件为量子隧道复合材料件。

根据本发明的一些实施例，所述电阻式压敏材料件为压敏复合材料薄膜或压敏复合材料块，所述压敏复合材料薄膜或压敏复合材料块内分布有导电粒子。

根据本发明的一些实施例，所述电阻式压敏材料件包括绝缘基体，所述导电粒子分布在所述绝缘基体内。

根据本发明的一些实施例，所述导电粒子为金属导电粒子、非金属导电粒子或金属氧化物粒子，所述导电粒子的粒径为10nm-50um。

所述电阻式压敏材料件为量子隧道复合材料件。

根据本发明的一些实施例，所述电阻式压敏材料件为压敏复合材料薄膜或压敏复合材料块，所述压敏复合材料薄膜或压敏复合材料块内分布有导电粒子。

根据本发明的一些实施例，所述电阻式压敏材料件还包括绝缘基体，所述导电粒子分布在所述绝缘基体内。

可选地，所述导电粒子为金属导电粒子、非金属导电粒子或金属氧化物粒子，所述导电粒子的粒径为10nm-50um。

根据本发明的一些实施例，所述压力感应层设在所述电容感应层的上方、下方或内部。

根据本发明第二方面实施例的显示设备，包括：显示模组；根据本发明第一方面实施例的压力感应装置，所述显示模组设在所述电容感应层下方。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明第一个实施例的压力感应装置的压力感应层的结构示意图；

图2是根据本发明第二个实施例的压力感应装置的压力感应层的结构示意图；

图3是根据本发明第三个实施例的压力感应装置的压力感应层的结构示意图；

图4是根据本发明第四个实施例的压力感应装置的压力感应层的结构示意图；

图5是根据本发明第五个实施例的压力感应装置的压力感应层的结构示意图；

图6是根据本发明第六个实施例的压力感应装置的压力感应层的结构示意图；

图7是根据本发明第六个实施例的压力感应装置在制备中使用的光学透明胶开孔示意图；

图8是根据本发明第一个实施例的显示设备的结构示意图；

图9是根据本发明第二个实施例的显示设备的结构示意图；

图10是根据本发明第三个实施例的显示设备的结构示意图；

图11是根据本发明第四个实施例的显示设备的结构示意图。

附图标记：

压力感应装置100；显示设备200；

保护盖板10；

电容感应层20；上线电极221；下线电极222；

压力感应层30；电阻式压敏材料件31；检测电路32；检测电极对33；电极331；上电极331a；下电极331b；基底层34；上基底层341；下基底层342；

显示模组110；

通孔101。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的压力感应装置。

参照图1至图11所示，根据本发明实施例的压力感应装置100可以包括保护盖板10、电容感应层20和压力感应层30。

具体而言，电容感应层20和压力感应层30均可以设在保护盖板10下方，保护盖板10可以对其他部件起到保护作用，同时人手可以在保护盖板10上触摸。电容感应层20可以用于检测触摸位置信息，即人手在保护盖板10上的触摸位置和触摸时间。压力感应层30可以用于检测触摸压力，即检测人手施加给保护盖板10的垂直于保护盖板10的压力。

压力感应层30可以包括电阻式压敏材料件31和检测电路32，检测电路32具有多个检测电极对33，每个检测电极对33中的两个电极331可以间隔开设在电阻式压敏材料件31上，以检测电阻式压敏材料件31的处于两个电极331之间的部分的电阻。检测电路32内预设有所述电阻与触摸压力的对应关系数据库，检测电路32可以根据所述电阻的变化得到触摸压力的信息。

当人手向保护盖板10施加压力时，保护盖板10可以将力向下传递，压力感应层30可以接收该压力作用，电阻式压敏材料件31受力可以发生电阻变化，其中，处于两个电极331之间的部分的电阻的变化可以被检测到，检测电路32可以根据所述电阻变化以及对应关系数据库得到触摸压力的信息。

由此，压力感应层30可以检测施加在压力感应层30所处位置的力的大小信息，通过设置多个检测电极对33可以实现对多个输入对象的压力实现检测和感应；在电容感应层20和压力感应层30同时处于工作状态的情况下，当电容感应层20和压力感应层30均检测到触摸操作事件时，可以利用电容感应层20识别触摸操作位置，利用压力感应层30识别触摸操作压力；当电容感应层20未检测到触摸操作事件而压力感应层30检测到触摸操作事件时，可以利用压力感应层30识别触摸操作位置和触摸操作压力。

根据本发明实施例的压力感应装置100，通过在电容式触摸结构中增加含有电阻式压敏材料件31和检测电极对33的压力感应层30，可以以低成本的方式使电容式触摸结构不但能够检测多个输入对象的精确位置，同时能够实现对多个输入对象的压力实现检测和感应，并且产品的厚度较小。

可选地，压力感应层30和电容感应层20的设置位置可以根据需要进行设置。例如，压力感应层30可以位于电容感应层20的上方、下方或内部。即压力感应层30与电容感应层20可以为简单的上下层叠的结构，也可以为内嵌结构，具体采用哪种结构可以根据具体情况进行设置。

例如，在本发明的一个实施例中，电容感应层20可以包括两层电极层，压力感应层30可以位于两层电极层之间，电容感应层20和压力感应层30可以位于保护盖板10和显示模组110之间。

每个检测电极对33中的两个电极331在电阻式压敏材料件31上的设置位置不做限制，只要将两个电极331间隔开即可。可选地，如图1所示，在本发明的一些实施例中，任意一个检测电极对33中的两个电极331均可以设在电阻式压敏材料件31的同一侧，即两个电极331可以均设在电阻式压敏材料件31的上表面或下表面上。由此，不仅方便制造，而且可以实现电阻变化的测量。

可选地，如图2至图6所示，在本发明的另一些实施例中，任意一个检测电极对33中的两个电极331分别可以设在电阻式压敏材料件31的相背的两侧。也就是说，检测电极对33中一个电极331(即上电极331a)设在电阻式压敏电阻材料件31的上表面上，另一个电极331(即下电极331b)设在电阻式压敏材料件31的下表面上。当压力感应层30受压时，电阻式压敏材料31的上表面与下表面之间的电阻会发生更明显的改变。因此，可以根据各个检测电极对33之间的电阻的阻值的变化关系判断按压的位置以及按压时力的大小信息。由此，不仅方便设置，而且检测更容易且准确，检测效果更好。

参照图1至图6所示，根据本发明的一些实施例，每个电极331分别可以形成为块状或条状，位于电阻式压敏材料件31的同一侧的多个电极331可以呈阵列布置，例如，呈矩阵布置。由此，电极331在电阻式压敏材料件31上分布更均匀适宜，可以实现多个位置处的触摸压力的检测，检测效果更好，而且方便制造。

例如，如图1所示，每个检测电极对33中的两个电极331均可以形成为块状，并且均分布在检测电阻式压敏材料件31的同一侧。其中，距离较近的两个电极331可以形成一个检测电极对33，例如，A与A’可以构成一个检测电极对33，B与B’可以构成一个检测电极对33，C与C’也可以构成一个检测电极对33，每个电极对33均可以实现触摸压力的检测。可选地，电极331可以通过蒸镀、喷涂、丝印等方式制作在电阻式压敏材料件31上。

再例如，如图3所示，任意一个检测电极对33中的两个电极331分别设在电阻式压敏材料件31的相背的两侧，上电极331a设在电阻式压敏材料件31的上表面上，下电极331b设在电阻式压敏材料件31的下表面上。压力感应装置100还可以包括基底层34，基底层34可以设在两个电极331的背向电阻式压敏材料件31的一侧的表面上。也就是说，基底层34可以包括上基底层341和下基底层342，上基底层341设在上电极331a的上表面上，下基底层342设在下电极331b的下表面上。由此，设置有检测电极对33的电阻式压敏材料件31可以夹设在上基底层341和下基底层342之间，压力感应装置100的结构性能更好，进一步保证检测效果。

可选地，电极331可以通过蒸镀、涂覆、丝印、气相沉积(CVD)等方式制备在基底层34上，形成为块状的电阻式压敏材料件31可以通过涂覆、丝印等方式在带电极图案的基底层34上进行制备。

在本发明的一些较优选的实施例中，每个检测电极对33中的两个电极331可以设在电阻式压敏材料件31的两侧并且在水平方向上有重叠。也就是说，每个检测电极对33中的一个电极331设在电阻式压敏材料件上侧，另一个电极331设在电阻式压敏材料件31下侧，在竖直方向上向下投影，两个电极331的投影存在重叠区域或交叉区域。或者说，两个电极331在竖直方向上存在正对部分。由此，这两个电极331可以检测电阻式压敏材料件31在竖直方向上的电阻变化，检测效果更好。

进一步地，如图2和图3所示，每个检测电极对33中的两个电极331分别可以形成为延伸方向垂直的条状。也就说，每个检测电极对33中的两个电极331分布在电阻式压敏材料件31的两侧，两个电极331均形成为条状，并且延伸方向呈90度。由此，不仅便于制造，而且两个电极331在水平方向上可以重叠，可以保证较好的检测效果。

需要说明的是，以上所描述的压力感应层30的结构仅作为示例进行描述，压力感应层30的结构不限于此，压力感应层30根据电极331的形状、分布位置以及排列情况等的组合变化可以形成多种不同的结构，并不限于附图中所示的结构，这对本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这些结构也将在本发明的保护范围之内。

另外，对于具有基底层34的结构而言，基底层34上除了设置检测电极对33之外还可以设置电容感应层20的一些结构。例如，如图6所示，电容感应层20可以包括上线电极221和下线电极222，上线电极221可以设在上基底层341的下表面上，下线电极222可以设在下基底层342的上表面上。电容感应层20和压力感应层30可以形成为穿插结构，两个感应层共用基底层34。由此，可以提高空间利用率，降低厚度以及成本。

另外，在该结构中，由于压力感应层30的检测电极对33需要直接连接至掺导电粒子的电阻式压敏材料件31的两侧，因此对电容感应层20的上线电极221与下线电极222进行贴合的光学透明胶层(OCA)在电阻式压敏材料件31的位置可以采取挖孔处理，即开设通孔101，如图7所示，以保证检测效果。

可选地，电阻式压敏材料件31可以为量子隧道复合材料。由此，电阻式压敏材料件31的电阻对压力较为敏感，可以较好的实现触摸压力的检测和感应。例如，电阻式压敏材料件31可以为掺导电粒子的压敏复合材料薄膜。再例如，电阻式压敏材料件可以为掺导电粒子的压敏复合材料块。薄膜和块体易于制造和装配，实用性较强。

当掺导电粒子的电阻式压敏材料件31不受压力时，电阻式压敏材料件31中的导电粒子距离较远，电阻式压敏材料件31呈绝缘或高电阻状态；当电阻式压敏材料件31受压力时，电阻式压敏材料件31受压缩，导电粒子之间的距离变短，由于量子隧道效应，电阻式压敏材料件31中导电粒子之间的电子迁移能力增强，从而从宏观上体现为电阻式压敏材料件31的电阻降低；随着电阻式压敏材料件31受压力的增大，电阻会逐渐减小。由此，可以通过对电阻的检测实现对压力的检测。

根据本发明的一些实施例，电阻式压敏材料件31可以包括导电粒子和绝缘基体，导电粒子可以分布在绝缘基体内。由于，电阻式压敏材料件31在未受压时可以保持绝缘或高电阻状态，当电阻式压敏材料件受压时，分布在绝缘基体内的导电粒子之间的间距可以发生变化，从而使电阻式压敏材料件的电阻可以随着压力发生较明显的变化，从而更易于实现对触摸压力的检测。较优选地，导电粒子可以均匀地分布在绝缘基体内，以保证更好的检测效果。

对于导电粒子和绝缘基体的材质不做特殊限制。可选地，导电粒子可以为金属导电粒子、非金属导电粒子或金属氧化物粒子等，导电粒子的粒径可以为10nm-50um。绝缘基体可以为聚酯纤维层、环氧树脂层、聚酯层、有机硅层或橡胶层等。例如，导电粒子可以为镍、银、铜粉或金属合金粒子等金属导电粒子，也可以为碳黑、石墨或导电纳米管等非金属导电粒子，还可以为如氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌或氧化钛等金属氧化物粒子。

可选地，保护盖板10可以为玻璃盖板、塑料盖板、聚甲基丙烯酸甲酯盖板或蓝宝石盖板等。由此，保护盖板10保护性好，而且外观好。保护盖板10具体采用哪种可以根据需要进行设置。例如，在本发明的一些具体示例中，保护盖板10采用强化玻璃盖板。由此，不仅强度较高，不易损坏，保护性能好，而且装饰性好。

在本发明的一些具体实施方式中，压力感应装置100还可以包括柔性电路板，检测电路32可以为惠斯通电桥电路，惠斯通电桥电路可以集成在柔性电路板中。由此，不仅方便制造，不易损坏而且检测效果好。其中，柔性线路板上可以设置压力感应检测芯片，检测结果也可以保存在压力感应检测芯片中，另外，上述电阻与触摸压力的对应关系数据库也可以预设在压力感应检测芯片中。

参照图8至图11所示，根据本发明实施例的显示设备200可以包括显示模组110和根据本发明实施例的压力感应装置100，显示模组110可以设在电容感应层20的下方。显示模组110的结构对于本领域技术人员来说是可以理解并且容易实现的，在此不再详细描述。

其中，显示设备200随着电容感应层20与压力感应层30的相对位置的变化可以形成为多种结构。当压力感应层30设在电容感应层20的下方时，显示设备200可以形成为由下到上依次为显示模组110、压力感应层30、电容感应层20和保护盖板10的结构，如图8所示，也可以形成为由下到上的依次设置的压力感应层30、显示模组110、电容感应层20和保护盖板10的结构，如图9所示；当压力感应层30设在电容感应层20的上方时，显示设备200可以形成为由下到上依次设置的显示模组110、电容感应层20、压力感应层30和保护盖板10的结构，如图10所示；当压力感应层30设在电容感应层20内部时，显示设备200则形成为由下到上依次设置的显示模组110、电容感应层20和保护盖板10的结构，如图11所示。

由于根据本发明实施例的压力感应装置100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的显示设备200具有压力感应功能，并且产品厚度相对较小，成本相对较低。可选地，根据本发明实施例的显示设备200可以为显示屏。

根据本发明实施例的显示设备200的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种压力感应装置，其特征在于，包括：

保护盖板；

电容感应层，所述电容感应层设在所述保护盖板下方；

压力感应层，所述压力感应层设在所述保护盖板下方，所述压力感应层包括电阻式压敏材料件和检测电路，所述检测电路具有多个检测电极对，每个所述检测电极对中的两个电极间隔开设在所述电阻式压敏材料件上，以检测所述电阻式压敏材料件的处于两个所述电极之间的部分的电阻，所述检测电路内预设有所述电阻与触摸压力的对应关系数据库且适于根据所述电阻的变化得到所述触摸压力的信息。

2.根据权利要求1所述的压力感应装置，其特征在于，任意一个所述检测电极对中的两个电极均设在所述电阻式压敏材料件的同一侧或分别设在所述电阻式压敏材料件的相背的两侧。

3.根据权利要求2所述的压力感应装置，其特征在于，还包括：基底层，任意一个所述检测电极对中的两个电极分别设在所述电阻式压敏材料件的相背的两侧，所述基底层设在所述电极的背向所述电阻式压敏材料件的一侧的表面上。

4.根据权利要求2所述的压力感应装置，其特征在于，每个所述电极分别形成为块状或条状，位于所述电阻式压敏材料件的同一侧的多个所述电极呈阵列布置。

5.根据权利要求2所述的压力感应装置，其特征在于，每个所述检测电极对中的两个所述电极设在所述电阻式压敏材料件的两侧且在水平方向上有重叠。

6.根据权利要求5所述的压力感应装置，其特征在于，每个所述检测电极对中的两个所述电极形成为延伸方向垂直的条状。

7.根据权利要求1所述的压力感应装置，其特征在于，所述电阻式压敏材料件为量子隧道复合材料件。

8.根据权利要求7所述的压力感应装置，其特征在于，所述电阻式压敏材料件为压敏复合材料薄膜或压敏复合材料块，所述压敏复合材料薄膜或压敏复合材料块内分布有导电粒子。

9.根据权利要求8所述的压力感应装置，其特征在于，所述电阻式压敏材料件包括绝缘基体，所述导电粒子分布在所述绝缘基体内。

10.根据权利要求8所述的压力感应装置，其特征在于，所述导电粒子为金属导电粒子、非金属导电粒子或金属氧化物粒子，所述导电粒子的粒径为10nm-50um。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的压力感应装置，其特征在于，所述压力感应层设在所述电容感应层的上方、下方或内部。

12.一种显示设备，其特征在于，包括：

显示模组；根据权利要求1-11中任一项所述的压力感应装置，所述显示模组设在所述电容感应层下方。