CN106293241A - 一种压力传感器及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压力传感器及显示装置，包括：压力形变层，固定于压力形变层下方且靠近压力形变层边缘的一个检测单元组或沿垂直于压力形变层下表面的方向层叠设置的多个检测单元组；其中，检测单元组具有多个并排设置的且延伸方向为第一方向的检测单元，多个并排设置的且延伸方向为第二方向的检测单元，且第一方向与第二方向不平行；各检测单元包括一一对应设置的一个光发射端和一个光接收端，且光发射端发出的光信号仅射向对应的光接收端，规定检测单元中光发射端和光接收端之间的光传播方向为检测单元的延伸方向。该压力传感器通过检测光信号的方式来实现压力检测，因此不受电学环境因素的影响，从而稳定性高，并且可以增加检测精度。

Description

一种压力传感器及显示装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种压力传感器及显示装置。
背景技术
随着触控技术的不断发展，压力触控检测的应用极大地提升了用户的体验度。目前，市场上压力触控主要分电阻式和电容式两种。但是电阻式触摸屏的外层薄膜容易被划伤导致触摸屏不可用，因此电容式触摸屏是目前实现压力触控主要采用的方式。
电容式触摸屏主要是通过压力改变电容两端电极之间的距离使电容发生变化，从而通过检测这个电容的变化实现对压力的检测。但是由于通过电容的方式实现压力检测需要有形变产生，因此对触摸屏而言，需要特殊的设置。并且这种压力检测方式易受电学环境影响，导致压力检测处理困难，而且也不稳定。
发明内容
本发明实施例提供的一种压力传感器及显示装置，通过检测光信号实现压力检测，从而解决了现有技术中存在受电学环境因素影响的问题，从而可以提高检测的稳定性和检测精度。
因此，本发明实施例提供了一种压力传感器，包括：压力形变层，固定于所述压力形变层下方且靠近所述压力形变层边缘的一个检测单元组或沿垂直于所述压力形变层下表面的方向层叠设置的多个检测单元组；其中，
所述检测单元组具有多个并排设置的且延伸方向为第一方向的检测单元，多个并排设置的且延伸方向为第二方向的检测单元，且所述第一方向与所述第二方向不平行；各所述检测单元包括一一对应设置的一个光发射端和一个光接收端，且所述光发射端发出的光信号仅射向对应的所述光接收端，规定所述检测单元中所述光发射端和所述光接收端之间的光传播方向为所述检测单元的延伸方向。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，各所述检测单元组中，延伸方向为第一方向的所有所述检测单元的光发射端位于同一侧。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，各所述检测单元组中，延伸方向为第一方向的所有所述检测单元的光发射端由狭缝排列方向为第二方向的光栅和光源组成；
其中所述光栅中一个狭缝对应一个光发射端，且光源位于所述光栅背离所述光接收端一侧。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，各所述检测单元组中，延伸方向为第二方向的所有所述检测单元的光发射端位于同一侧。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，各所述检测单元组中，延伸方向为第二方向的所有所述检测单元的光发射端由狭缝排列方向为第一方向的光栅和光源组成；
其中所述光栅中一个狭缝对应一个光发射端，且光源位于所述光栅背离所述光接收端一侧。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，还包括：与各所述光发射端和各所述光接收端连接的触控芯片，所述触控芯片用于通过如下方式来确定按压点的最终位置：
检测各层检测单元组中所有的所述接收端；
针对各层检测单元组，确定延伸方向为第一方向的所述感光单元中没有接收到光信号的接收端为第一接收端，确定延伸方向为第二方向的所述感光单元中没有接收到光信号的接收端为第二接收端；根据各所述第一接收端沿第二方向上的位置坐标的平均值确定所述检测单元组对应的按压点沿第二方向上的位置坐标，根据各所述第二接收端的位置坐标的平均值确定所述检测单元组对应的按压点沿第一方向上的位置坐标；
根据各层检测单元组对应的按压点的位置坐标确定按压点的最终位置。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述触控芯片用于根据各层检测单元组对应的按压点的位置坐标确定按压点的最终位置，具体为：
当所述检测单元组为一个时时，所述检测单元组对应的按压点的位置坐标为按压点的最终位置；
当所述检测单元组为多个层叠设置时，根据各层所述检测单元组对应的按压点沿第一方向的位置坐标的平均值，以及各层所述检测单元组对应的按压点沿第二方向的位置坐标的平均值确定按压点的最终位置。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述光发射端发射的光为激光。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述激光为红外光。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述压力形变层的材料为遮光材料。
较佳地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述压力形变层的材料为不透光的泡棉。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括触摸显示屏，还包括位于所述触摸显示屏下方的本发明实施例提供的上述任一项压力传感器。
本发明实施例提供的上述压力传感器及显示装置，包括压力形变层，以及固定于压力形变层下方且靠近所述压力形变层边缘的一个检测单元组或沿垂直于所述压力形变层下表面的方向层叠设置的多个检测单元组。这样当外力作用使压力形变层的形变量不足以阻挡检测单元组中光发射端发出的光信号时，说明每一个检测单元组中的所有光接收端都能接收到光信号；当外力作用使压力形变层的形变量只阻挡第一个检测单元组而不阻挡第二个检测单元组中光发射端发出的光信号时，说明第一个检测单元组中只有部分光接收端能接收到光信号；当外力作用使压力形变层的形变量可以阻挡两个检测单元组光发射端发出的光信号时，说明两个检测单元组中均有光接收端接收不到光信号。因此上述压力传感器可以通过检测光接收端是否接收到光信号的方式来确定压力级别，实现压感检测。因此本发明实施例提供的上述压力传感器可以通过检测光信号来实现压力检测，因此可以不受电学环境因素的影响，从而稳定性高，并且可以增加检测精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的压力传感器的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的压力传感器的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的压力传感器中检测单元组的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的压力传感器在有外力作用时的结构示意图之一；
图5为本发明实施例提供的压力传感器的在有外力作用时的结构示意图之二；
图6为本发明实施例提供的压力传感器的在有外力作用时的结构示意图之三；
图7为本发明实施例提供的压力传感器中延伸方向为第一方向的检测单元的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的压力传感器中触控芯片确定按压点最终位置的流程示意图；
图9为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之一；
图10为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种压力传感器，包括：压力形变层01，如图1所示，固定于压力形变层01下方且靠近压力形变层01边缘的一个检测单元组02，或者，如图2所示，固定于压力形变层01下方沿垂直于压力形变层01下表面的方向层叠设置的多个检测单元组02；其中，
如图3所示，检测单元组02具有多个并排设置的且延伸方向为第一方向X的检测单元021，多个并排设置的且延伸方向为第二方向Y的检测单元021，且第一方向X与第二方向Y不平行；各检测单元021包括一一对应设置的一个光发射端001和一个光接收端002，且光发射端001发出的光信号仅射向对应的光接收端002，规定检测单元021中光发射端001和光接收端002之间的光传播方向为检测单元的延伸方向。
本发明实施例提供的压力传感器，包括压力形变层，以及固定于压力形变层下方且靠近所述压力形变层边缘的一个检测单元组或沿垂直于所述压力形变层下表面的方向层叠设置的多个检测单元组。这样当压力形变层在外力作用下发生形变时，如图4所示，压力形变层01的形变量不足以阻挡检测单元组02中光发射端001发出的光信号时，说明每一个检测单元组02中的所有光接收端002都能接收到光信号；如图5所示，当外力作用使压力形变层01的形变量只阻挡第一个检测单元组02而不阻挡第二个检测单元组02中光发射端001发出的光信号时，说明第一个检测单元组02中只有部分光接收端002能接收到光信号；如图6所示，当外力作用使压力形变层01的形变量可以阻挡两个检测单元组02光发射端001发出的光信号时，说明两个检测单元组02中均有光接收端002接收不到光信号。因此上述压力传感器可以通过检测光接收端是否接收到光信号的方式来确定压力级别，实现压感检测。因此本发明实施例提供的上述压力传感器可以通过检测光信号来实现压力检测，因此可以不受电学环境因素的影响，从而稳定性高，并且可以增加检测精度。
较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，第一方向与第二方向垂直。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，第一方向可以是行方向，第二方向可以是列方向；或者第一方向也可以是列方向，第二方向也可以是行方向，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，如图3所示，在检测单元组02中，延伸方向为第一方向X的所有检测单元021的光发射端001位于同一侧，从而可以降低制作难度。当然，在具体实施时，延伸方向为第一方向X的所有检测单元021的光发射端001也可以位于不同侧，在此不作限定。
同理，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，如图3所示，在各检测单元组02中，延伸方向为第二方向Y的所有检测单元021的光发射端001位于同一侧，，从而可以降低制作难度。当然，在具体实施时，延伸方向为第二方向Y的所有检测单元021的光发射端001也可以位于不同侧，在此不作限定。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，如图7所示，当在检测单元组02中，延伸方向为第一方向X的所有检测单元021的光发射端001位于同一侧时，延伸方向为第一方向X的所有检测单元021的光发射端001由狭缝排列方向为第二方向Y的光栅03和光源04组成，其中光栅03中一个狭缝对应一个光发射端001，且光源04位于光栅03背离光接收端002的一侧。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，当在检测单元组中，延伸方向为第二方向的所有检测单元的光发射端位于同一侧时，延伸方向为第二方向的所有所述检测单元的光发射端由狭缝排列方向为第一方向的光栅和光源组成，其中光栅中一个狭缝对应一个光发射端，且光源位于背离光接收端的光栅一侧。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，如图7所示，光源04可以是一个长条状的光源04，或者也可以是与光栅中的狭缝一一对应的多个独立的光源，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，还包括：与各光发射端和各光接收端连接的触控芯片，触控芯片用于确定按压点的最终位置。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，如8图所示，触控芯片可以通过如下方式来确定按压点的最终位置：
S801、通过检测各层检测单元组中所有的光接收端；
S802、针对各层检测单元组，确定延伸方向为第一方向的感光单元中没有接收到光信号的接收端为第一接收端，确定延伸方向为第二方向的感光单元中没有接收到光信号的接收端为第二接收端；根据第一接收端沿第二方向上的位置坐标的平均值确定检测单元组对应的按压点沿第二方向上的位置坐标，根据第二接收端的位置坐标的平均值确定检测单元组对应的按压点沿第一方向上的位置坐标；
例如当压力形变层的形变量增大至阻挡至少一个检测单元组时，针对被阻挡的第n个检测单元组(n＝1，2，3…N，N为压力传感器中检测单元组的数量)，第一接收端的沿第二方向上的位置坐标分别为：Ym，Ym+1，Ym+2……Ym+k，那么第n个检测单元组对应的按压点沿第二方向上的位置坐标第二接收端沿第一方向上的位置坐标分别Xp，Xp+1，Xp+2……Xp+k，那么第n个检测单元组对应的按压点沿第一方向上的位置坐标
S803、根据各层检测单元组对应的按压点的位置坐标确定按压点的最终位置。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，触控芯片用于根据各层检测单元组对应的按压点的位置坐标确定按压点的最终位置具体为：
当检测单元组为一个时，检测单元组对应的按压点的位置坐标为按压点的最终位置。例如，上述实施例中N＝1，那么第1个检测单元组对应的位置坐标(X_1，Y_1)就为按压点的最终位置。
当检测单元组为多个层叠设置时，根据各层检测单元组对应的按压点沿第一方向的位置坐标的平均值，以及各层检测单元组对应的按压点沿第二方向的位置坐标的平均值确定按压点的最终位置。例如以两个检测单元组为例，按压点的最终位置就为
进一步地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，检测单元组可以通过支撑框固定于压力形变层下方，在此不作限定。
进一步地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，光发射端发射的光为激光，在此不作限定。
进一步地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，光发射端发射的激光为红外光，在此不作限定。
具体实施时，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，压力形变层的材质为遮光材料，在此不作限定。
进一步地，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，遮光材料可以为泡棉，在此不作限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，如图9所示，包括触摸显示屏10，还包括本发明实施例提供的位于触摸显示屏10下方的任一项压力传感器。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述压力传感器的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的上述显示装置，包括触摸显示屏和压力传感器。由于压力传感器可以通过检测光接收端是否接收到光信号的方式来确定压力级别，实现压感检测。因此本发明实施例提供的上述显示装置可以通过检测光信号来实现压力检测，因此可以不受电学环境因素影响，从而稳定性高，并且可以增加检测精度。
在具体实施时，以压力感应器包括2个检测单元组为例，本发明实施例提供的上述显示装置，当手指进行触控时，压力通过触摸显示屏传递到压力形变层上，当检测到每一个检测单元组中的所有光接收端都能接收到光信号时，说明手指压力较小，压力形变层的形变量不足以阻挡检测单元组中光发射端发出的光信号，因此可以定义压力触控为第一等级；当检测到第一个检测单元组中有部分光接收端没有接收到光信号时，说明手指压力增大，压力形变层的形变量可以阻挡一个检测单元组中光发射端发出的光信号，因此可以定义压力触控为第二等级；当检测到两个检测单元组中均有光接收端没有接收到光信号时，说明手指压力继续增大，压力形变层的形变量可以阻挡两个检测单元组中光发射端发出的光信号，因此可以定义压力触控为第三等级。因此上述显示装置可以针对不同等级的压力触控设计不同的操作功能。例如当检测到压力触控等级为第一等级时，可以设计为触摸显示屏只进行触控操作。
在具体实施时，触摸显示屏可以是外挂式触摸屏(Out-cell touch panel)，即触控模组外挂在显示面板上；也可以是外嵌式触摸屏(On-cell touch panel)，即触控模组外嵌于显示面板的上基板与偏光片之间；还可以是内嵌式触摸屏(In-cell touch panel)，即触控模组内嵌于显示面板中，在此不作限定。
在具体实施时，触摸显示屏可以是液晶显示屏，也可以是有机电致发光显示屏，在此不作限定。
在具体实施时，当显示装置为手机时，如图10所示，还包括玻璃盖板20，手机中框30和保护背板40，其中压力传感器中的检测单元组02可以通过手机中框30固定于压力形变层01下方，在此不作限定。当检测单元组通过手机中框固定于压力形变层下方时，检测单元组处于显示装置内部，不受外界光源干扰，信号稳定。
进一步地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，当压力形变层为遮光材料时，可以避免触摸显示屏发出的光对检测单元组造成的信号干扰。
本发明实施例提供的上述压力传感器及显示装置，包括压力形变层，以及固定于压力形变层下方且靠近所述压力形变层边缘的一个检测单元组或沿垂直于所述压力形变层下表面的方向层叠设置的多个检测单元组。这样当外力作用使压力形变层的形变量不足以阻挡检测单元组中光发射端发出的光信号时，说明每一个检测单元组中的所有光接收端都能接收到光信号；当外力作用使压力形变层的形变量只阻挡第一个检测单元组而不阻挡第二个检测单元组中光发射端发出的光信号时，说明第一个检测单元组中只有部分光接收端能接收到光信号；当外力作用使压力形变层的形变量可以阻挡两个检测单元组光发射端发出的光信号时，说明两个检测单元组中均有光接收端接收不到光信号。因此上述压力传感器可以通过检测光接收端是否接收到光信号的方式来确定压力级别，实现压感检测。因此本发明实施例提供的上述压力传感器可以通过检测光信号来实现压力检测，因此可以不受电学环境因素的影响，从而稳定性高，并且可以增加检测精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种压力传感器，其特征在于，包括：压力形变层，固定于所述压力形变层下方且靠近所述压力形变层边缘的一个检测单元组或沿垂直于所述压力形变层下表面的方向层叠设置的多个检测单元组；其中，
所述检测单元组具有多个并排设置的且延伸方向为第一方向的检测单元，多个并排设置的且延伸方向为第二方向的检测单元，且所述第一方向与所述第二方向不平行；各所述检测单元包括一一对应设置的一个光发射端和一个光接收端，且所述光发射端发出的光信号仅射向对应的所述光接收端，规定所述检测单元中所述光发射端和所述光接收端之间的光传播方向为所述检测单元的延伸方向。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，各所述检测单元组中，延伸方向为第一方向的所有所述检测单元的光发射端位于同一侧。
3.如权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，各所述检测单元组中，延伸方向为第一方向的所有所述检测单元的光发射端由狭缝排列方向为第二方向的光栅和光源组成；
其中所述光栅中一个狭缝对应一个光发射端，且光源位于所述光栅背离所述光接收端一侧。
4.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，各所述检测单元组中，延伸方向为第二方向的所有所述检测单元的光发射端位于同一侧。
5.如权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，各所述检测单元组中，延伸方向为第二方向的所有所述检测单元的光发射端由狭缝排列方向为第一方向的光栅和光源组成；
其中所述光栅中一个狭缝对应一个光发射端，且光源位于所述光栅背离所述光接收端一侧。
6.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还包括：与各所述光发射端和各所述光接收端连接的触控芯片，所述触控芯片用于通过如下方式来确定按压点的最终位置：
检测各层检测单元组中所有的所述接收端；
针对各层检测单元组，确定延伸方向为第一方向的所述感光单元中没有接收到光信号的接收端为第一接收端，确定延伸方向为第二方向的所述感光单元中没有接收到光信号的接收端为第二接收端；根据各所述第一接收端沿第二方向上的位置坐标的平均值确定所述检测单元组对应的按压点沿第二方向上的位置坐标，根据各所述第二接收端的位置坐标的平均值确定所述检测单元组对应的按压点沿第一方向上的位置坐标；
根据各层检测单元组对应的按压点的位置坐标确定按压点的最终位置。
7.如权利要求6所述的压力传感器，其特征在于，所述触控芯片用于根据各层检测单元组对应的按压点的位置坐标确定按压点的最终位置，具体为：
当检测单元组为一个时，所述检测单元组对应的按压点的位置坐标为按压点的最终位置；
当检测单元组为多个层叠设置时，根据各层所述检测单元组对应的按压点沿第一方向的位置坐标的平均值，以及各层所述检测单元组对应的按压点沿第二方向的位置坐标的平均值确定按压点的最终位置。
8.如权利要求1-7任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述检测单元组通过支撑框固定于所述压力形变层下方，所述压力形变层的材料为遮光材料或泡棉。
9.如权利要求1-7任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述光发射端发射的光为激光，所述激光为红外光。
10.一种显示装置，包括触摸显示屏，其特征在于，还包括位于所述触摸显示屏下方的如权利要求1-9任一项所述的压力传感器。
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