CN105445988A - 一种具有压力检测功能的电子设备及压力检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备以及压力检测方法，该电子设备包括：金属中框以及显示模组；所述金属中框包括金属底面；所述显示模组设置在所述金属中框内，且与所述金属底面相对设置；所述显示模组至少包括电极层；所述电极层与所述金属底面形成压力检测电容，所述压力检测电容用于检测所述电子设备受到的压力值。该电子设备通过所述电极层与金属中框的金属底面形成压力检测电容实现压力检测，该压力检测电容的一个极板为电子设备自身固有金属部件，所述电极层为显示模组的电极层，相对于在电子设备内直接设置压力传感器的实现方式，本发明技术方案成本低，厚度薄。

Description

一种具有压力检测功能的电子设备及压力检测方法

技术领域

本发明涉及压力检测技术领域，更具体的说，涉及一种具有压力检测功能的电子设备及压力检测方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，具有触控显示功能的电子设备被广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。

随着移动通信技术的不断发展，用户对电子设备(如手机，平板等)的功能要求越来越高，而压力感应功能成为电子设备进一步提高用户体验的重要功能。电子设备实现压力检测后，可以利用压力维度的信息进行电子设备相关应用功能的开发。

现有技术中，为了实现电子设备的压力检测功能，一般是直接在显示模组表面或是与所述显示模组相对设置的中框表面贴合压力传感器。这样，导致电子设备的厚度增加且制作成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有压力检测功能的电子设备及压力检测方法，使得电子设备在实现压力检测功能的同时，具有较低的制作成本以及较薄的厚度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有压力检测功能的电子设备，该电子设备包括：

金属中框以及显示模组；

所述金属中框包括金属底面；所述显示模组设置在所述金属中框内，且与所述金属底面相对设置；

所述显示模组至少包括电极层；

所述电极层与所述金属底面形成压力检测电容，所述压力检测电容用于检测所述电子设备受到的压力值。

优选的，在上述电子设备中，所述显示模组还包括：

相对设置的彩膜基板以及TFT阵列基板；

位于所述彩膜基板与所述TFT阵列基板之间的液晶层；

其中，所述TFT基板包括所述电极层；所述TFT阵列基板朝向所述金属底面设置。

优选的，在上述电子设备中，所述TFT阵列基板包括：透明基板；设置在所述透明基板表面的TFT阵列以及所述电极层；

其中，所述电极层设置在所述透明基板朝向所述金属底面的一侧，所述TFT阵列设置在所述透明基板背离所述金属底面的一侧；所述TFT阵列背离所述金属底面的一侧还设置有公共电极。

优选的，在上述电子设备中，还包括：设置在所述电极层与所述透明基板之间的金属屏蔽层；所述金属屏蔽层与所述电极层绝缘。

优选的，在上述电子设备中，所述金属屏蔽层与所述电极层之间设置有绝缘层。

优选的，在上述电子设备中，所述TFT阵列基板包括：透明基板；设置在所述透明基板表面的TFT阵列以及所述电极层；

其中，所述TFT阵列设置在所述透明基板背离所述金属底面一侧的表面；所述电极层设置在所述TFT阵列背离所述金属底面的一侧；所述电极层还用于作为所述显示模组的公共电极。

优选的，在上述电子设备中，所述显示模组与所述金属底面之间形成有间隙。

优选的，在上述电子设备中，还包括：部分填充或完全填充所述间隙的弹性介质层。

优选的，在上述电子设备中，还包括：透明盖板；所述透明盖板位于所述显示模组背离所述金属底面的一侧。

优选的，在上述电子设备中，所述电极层由一层图案化的导体层制备。

本发明还提供了一种压力检测方法，用于上述任一项所述的电子设备，该检测方法包括：

获取触控位置的位置坐标；

获取所述位置坐标处压力检测电容的变化量；

根据所述压力检测电容的变化量确定所述电子设备收到的压力值。

通过上述描述可知，本发明提供的电子设备包括：金属中框以及显示模组；所述金属中框包括金属底面；所述显示模组设置在所述金属中框内，且与所述金属底面相对设置；所述显示模组至少包括电极层；所述电极层与所述金属底面形成压力检测电容，所述压力检测电容用于检测所述电子设备受到的压力值。该电子设备通过所述电极层与金属中框的金属底面形成压力检测电容实现压力检测，该压力检测电容的一个极板为电子设备自身固有金属部件，所述电极层为显示模组的电极层，相对于在电子设备内直接设置压力传感器的实现方式，本发明技术方案成本低，厚度薄。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种常见的具有压力检测功能的电子设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种显示模组的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种显示模组的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种压力检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，图1为现有技术中一种常见的具有压力检测功能的电子设备的结构示意图，该电子设备包括：金属中框16；设置在该金属中框16内的液晶显示模组12；设置在液晶显示模组12背离金属中框16一侧表面的触控面板11，触控面板11与液晶显示面板12全贴合固定；设置在金属中框16底部的缓冲层14，缓冲层14通过胶层18固定在金属中框16底部；设置在缓冲层14朝向液晶显示模组13一侧的压力传感器13，压力传感器13通过胶层17固定在缓冲层14表面。液晶显示模组12与压力传感器13之间具有间隙15。

当触控面板11被触摸时，会导致液晶显示模组12发生形变，触摸施加压力的大小与型变量的大小呈设定关系，压力传感器13通过感知型变量的大小检测该电子设备受到的压力大小。

在图1所示电子设备中，为了实现压力检测功能，在金属中框16底面的缓冲层14表面设置了压力传感器13。但是，在该处设置压力传感器13进行压力检测时，需要压力传感器13与液晶显示模组12之间具有设定厚度的间隙15，以便于压力传感器13感应型变量。压力传感器13自身的厚度以及间隙的厚度导致电子设备的厚度大大增加，同时成品的压力传感器成本较高，导致电子设备的制作成本较高。

为了解决该问题，本发明提供了一种具有压力检测功能的电子设备，该电子设备包括：

金属中框以及显示模组；

金属中框包括金属底面；显示模组设置在金属中框内，且与金属底面相对设置；

显示模组至少包括电极层；

电极层与金属底面形成压力检测电容，压力检测电容用于检测电子设备受到的压力值。

本发明技术方案中，电极层可以为显示模组内已有金属层或是额外制备的金属层，该电极层与金属中框的金属底面形成压力检测电容，根据该压力检测电容检测电子设备受到的压力大小。电子设备不受力时，该压力检测电容为初始值，当电子设备受到压力发生形变时，该电极层与金属底面之间的间距发生改变，进而导致该压力检测电容发生改变，压力检测电容的改变量与压力成设定关系，根据压力检测电容的变化量即可检测电子设备受到的压力大小。

可见，本发明技术方案通过压力检测电容使得该电子设备具有压力检测功能，该压力检测电容的一个极板为金属中框的金属底面，该金属底面为电子设备自身固有金属部件，另一个极板为显示模组的电极层。因此，本发明所述电子设备实现方式简单，成本低。同时无需设置设定厚度的间隙。因此，相对于直接在电子设备内部设置成品压力传感器的实现方式，本发明技术方案电子设备的厚度较小，制作成本较低。

上述是本发明技术方案的核心思想，下面结合具体的附图描述，对发明实施例电子设备进行详细描述。

基于上述核心思想，本发明一个实施例提供了具有压力检测功能的电子设备，该电子设备具有压力检测功能，同时其厚度较薄，且制作成本较低，该电子设备的结构如图2所示。

参考图2，图2为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括：金属中框21以及显示模组22。其中，金属中框21包括金属底面211；显示模组22设置在金属中框21内，且与金属底面211相对设置。具体的，金属中框21包括：金属底面211、侧壁212以及腔室213。腔室213具有开口。显示模组22设置在腔室213内。

显示模组22至少包括电极层。电极层与金属底面211形成压力检测电容，压力检测电容用于检测电子设备受到的压力值。

为了避免电子设备受压力形变时，显示模组直接与金属底面接触而导致的显示模组损坏问题，显示模组与金属底面之间形成有间隙，该间隙的厚度为H。通过设置该间隙，一方面可以避免显示模组22受力形变时与金属底面211发生挤压的问题，另一方面，该间隙还可以作为电子设备安装时的预留间隙，便于在显示模组22尺寸具有误差或是金属中框21预留的安装尺寸具有误差进行安装。

可选的，该电子设备还包括：部分填充或完全填充间隙的弹性介质层。弹性介质层可以为弹性胶层或是其他材料。设置该间隙的厚度H的取值范围是1mm-4mm，包括端点值。通过设置该弹性介质层，能够在显示模组22受力发生形变时，对显示模组22进行受力缓冲，防止显示模组22损伤。

如图2所示，该电子设备还包括：透明盖板23；透明盖板23位于显示模组22背离金属底面21的一侧。具体的，透明盖板23位于腔室213的开口处，用于对显示模组22进行封装保护。该透明盖板23通过透明胶层24与显示模组22进行贴合固定。

通过压力检测电容使得该电子设备具有压力检测功能，该压力检测电容的一个极板为金属中框21的金属底面211，该金属底面211为电子设备自身固有金属部件，另一个极板为显示模组22的电极层，该电极层为一层金属层。因此，相对于直接在电子设备内部设置成品压力传感器的实现方式，本发明电子设备至多只需要在电子设备内部增加一层金属层，因此该电子设备的厚度较小，制作成本较低。

本发明实施例中，显示模组的结构可以如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种显示模组的结构示意图，该显示模组为液晶显示模组，该显示模组包括：相对设置的彩膜基板32以及TFT阵列基板31；位于彩膜基板32与TFT阵列基板31之间的液晶层33。其中，TFT基板31包括电极层313；TFT阵列基板31朝向金属底面设置。

图3所示实施方式中，TFT阵列基板31包括：透明基板b；设置在透明基板b表面的TFT阵列以及电极层e。其中，电极层e设置在透明基板b朝向金属底面的一侧，TFT阵列设置在透明基板b背离金属底面的一侧；TFT阵列背离金属底面的一侧还设置有公共电极a。该实施方式中，在显示模组的TFT阵列基板背离液晶层的一侧表面单独设置一层电极层，通过该电极层与金属中框的金属底面构成压力检测电容，通过一检测电路检测该电极层与金属中框之间的电容值即可检测电子设备受到的压力值。

需要说明的是，图3所示实施方式中，未示出TFT阵列。TFT阵列位于公共电极a与透明基板b之间。该实施方式在传统的TFT阵列基板背面增加一层电极层，通过检测该电极层与金属中框的金属底面之间的电容值即可实现压力检测，相对于增加成品压力检测传感器的传统方法，制作成本较低，且电子设备的厚度较薄。

显示模组进行图像显示时，公共电极a需要输入公共电压信号，以进行图像显示控制。此时，为了避免公共电压信号对压力检测电容的电磁干扰，保证压力检测在准确度，该电子设备还包括：还包括：设置在电极层e与透明基板b之间的金属屏蔽层c；金属屏蔽层c与电极层e绝缘。可选的，金属屏蔽层c与电极层e之间设置有绝缘层d。通过绝缘层d使得金属屏蔽层c与电极层e绝缘。

在本发明其他实施例中，显示模组的结构还可以如图4所示，图4为本发明实施例提供的另一种显示模组的结构示意图，图4所示显示模组与图3所示显示模组不同在于TFT阵列基板的结构不同，图4所示显示模组包括：相对设置的彩膜基板42以及TFT阵列基板41；位于彩膜基板42与TFT阵列基板41之间的液晶层43。其中，TFT基板41包括电极层411；TFT阵列基板41朝向金属底面设置。该实施方式中，TFT阵列基板41包括：透明基板412；设置在透明基板412表面的TFT阵列以及电极层411。

其中，TFT阵列设置在透明基板412背离金属底面一侧的表面；电极层411设置在TFT阵列背离金属底面的一侧；电极层411还用于作为显示模组的公共电极。需要说明的是，图4中未示出TFT阵列，TFT阵列位于透明基板412与电极层411之间。

该实施方式中复用显示模组的公共电极作为该形成压力检测电容的一个极板，压力检测电容的另一个极板复用金属中框的金属底面，通过一检测电路检测该电极层411与金属底面之间的电容即可检测电子设备受到的压力值，无需在显示模组中增加其他结构即可实现压力检测，相同对于在电子设备中设置成品的压力传感器的传统实现方式，图4所示显示模组制备的电子设备的厚度较薄，且制作成本较低。

本发明实施例中，用于形成压力检测电容的电极层可以为一透明面电极。

在其他实施方式中，该电极层还可以由一层图案化的导体层制备，此时该电极层可以由一透明面电极进行刻蚀，形成设定图案结构。此时，该电极层包括多个阵列排布的电极块。

可选的，该电极层的材料可以为ITO或其他透明导电材料。

本发明实施例中，所述电子设备的显示模组为触控显示模组，该触控显示模组包括触控检测电极。电子设备中还包括一检测电路，该检测电路与形成压力检测电容的电极层以及金属中框的金属底面连接，该检测电路用于检测压力检测电容的电容值，通过该电容值检测电子设备受到的压力值。该检测电路与触控电极连接，该检测电路还用于通过触控电极检测触控位置，并根据压力检测电容确定该触控位置受到的压力值。

通过上述描述可知，本发明实施例所述电子设备能够检测电子设备被触摸位置受到的压力值，相对于在电子设备内设置成品压力传感器传统实施方式，制作成本较低，且厚度较薄。

基于上述实施例，本发明实施例还提供了一种压力检测方法，该压力检测方法用于上述电子设备，该压力检测方法如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种压力检测方法的流程示意图，该压力检测方法包括：步骤S11：获取触控位置的位置坐标。

该电子设备为具有触控检测电极的触控显示模组，通过检测电路驱动该触控检测电极进行触控检测，可以检测该电子设备中触控位置的位置坐标。

步骤S12：获取位置坐标处压力检测电容的变化量。

步骤S13：根据压力检测电容的变化量确定电子设备收到的压力值。

当检测电路通过触控电极确定触控位置的位置坐标以后，可以通过检测该触控位置的压力检测电容的变化量确定该位置的压力值。

当电子设备表面受到压力时，形成压力检测电容的电极层以及金属底面的距离会产生变化，根据电容的计算公式，压力检测电容C＝εS/(4πkd)，其中ε是介电常数，4πk都是常数，S为电极层与金属底面的相对面积，d为电极层与金属底面之间的间距。压力检测电容C的大小只和面积S、距离d相关。对于设定的电子设备，面积S根据设计是固定的，因此距离d越大，压力检测C越小；反之距离d越小，压力检测C越大。而距离d是因为形变量的变化而变化的。所以该电子设备中，距离d的变化量可以引起压力检测电容C的变化，从而检测到压力的大小。

需要说明的是，本发明实施例所述压力检测方法基于上述实施例所述电子设备，相同相似之处可以相互补充说明。

本发明实施例所述压力检测方法通过电极层与金属底面之间的压力检测电容实现压力检测，检测方法简单快捷。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种具有压力检测功能的电子设备，其特征在于，包括：

金属中框以及显示模组；

所述金属中框包括金属底面；所述显示模组设置在所述金属中框内，且与所述金属底面相对设置；

所述显示模组至少包括电极层；

所述电极层与所述金属底面形成压力检测电容，所述压力检测电容用于检测所述电子设备受到的压力值。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述显示模组还包括：

相对设置的彩膜基板以及TFT阵列基板；

位于所述彩膜基板与所述TFT阵列基板之间的液晶层；

其中，所述TFT基板包括所述电极层；所述TFT阵列基板朝向所述金属底面设置。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述TFT阵列基板包括：透明基板；设置在所述透明基板表面的TFT阵列以及所述电极层；

其中，所述电极层设置在所述透明基板朝向所述金属底面的一侧，所述TFT阵列设置在所述透明基板背离所述金属底面的一侧；所述TFT阵列背离所述金属底面的一侧还设置有公共电极。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，还包括：设置在所述电极层与所述透明基板之间的金属屏蔽层；所述金属屏蔽层与所述电极层绝缘。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述金属屏蔽层与所述电极层之间设置有绝缘层。

6.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述TFT阵列基板包括：透明基板；设置在所述透明基板表面的TFT阵列以及所述电极层；

其中，所述TFT阵列设置在所述透明基板背离所述金属底面一侧的表面；所述电极层设置在所述TFT阵列背离所述金属底面的一侧；所述电极层还用于作为所述显示模组的公共电极。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述显示模组与所述金属底面之间形成有间隙。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，还包括：部分填充或完全填充所述间隙的弹性介质层。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括：透明盖板；所述透明盖板位于所述显示模组背离所述金属底面的一侧。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电子设备，其特征在于，所述电极层由一层图案化的导体层制备。

11.一种压力检测方法，用于如权利要求1-10任一项所述的电子设备，其特征在于，该检测方法包括：

获取触控位置的位置坐标；

获取所述位置坐标处压力检测电容的变化量；

根据所述压力检测电容的变化量确定所述电子设备收到的压力值。