CN106445242A - 压力触控装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种压力触控装置，包括：所述第一阵列，接收指纹反射的第一光线；所述第一处理模块，根据所述第一光线确定指纹图形；所述第二阵列，接收所述保护层反射的第二光线；所述第二处理模块，根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置信息确定所述保护层受到的压力。根据本公开的技术方案，可以将光电传感器阵列中的部分光电传感器设置为检测触控压力，无需额外添加结构，实现起来较为容易。并且也无需和其他结构配合检测触控压力，避免了其他结构导致的性能差异，可以提高同一批次产品压力检测性能的一致性。

Description

压力触控装置和电子设备

技术领域

本公开涉及终端技术领域，尤其涉及一种压力触控装置和一种电子设备。

背景技术

现有各大终端厂商的主打机型中指纹识别已经成为必不可少的配置，并且在指纹识别的基础上，还集成了压力触控等功能，以便对触控压力进行识别。

相关技术的一种基于电容式指纹识别模组集成压力触控功能的结构如图1所示，其中FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)与电容式的指纹识别模组相连，在FPC中设置有钢板补强，其中以中框作为参考地，FPC与中框间形成电容C，该电容的容值与FPC和中框间的间距呈相关变化。当手指按压指纹模组时，按压力度的差异将导致指纹模组FPC与中框间的间距产生不同变化，通过检测FPC与中框间的容值变化即可确定施加于指纹模组上的压力大小，进而实现相应的压力触控功能。

在上述结构中，由于指纹识别模组下方一般设置有充电接口，因此会导致指纹模组与中框之间的间隙不平整，从而难以在FPC与中框之间形成稳定的电容。而且上述检测触控压力的电容，是由FPC和中框两种结构形成的，因此在制作时需要考虑中框的组装公差、接地性能、FPC的材质等参数，从而导致生产制作难度加大。

发明内容

本公开提供一种压力触控装置和电子设备，以解决相关技术中的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种压力触控装置，包括：第一处理模块、第二处理模块、光电传感器阵列以及设置在所述光电传感器阵列之上的保护层，所述光电传感器阵列包括第一阵列和第二阵列，其中，

所述第一阵列，用于接收指纹反射的第一光线；

所述第一处理模块，电连接于所述第一阵列，用于根据所述第一光线确定指纹图形；

所述第二阵列，用于接收所述保护层反射的第二光线；

所述第二处理模块，电连接于所述第二阵列，用于根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置信息确定所述保护层受到的压力。

可选地，在所述保护层未受到压力时，所述第二阵列中位于预设位置的光电传感器接收到所述第二光线，所述第二处理模块根据所述位置信息和所述预设位置的距离确定所述保护层受到的压力。

可选地，上述压力触控装置还包括：

光源，与所述光电传感器阵列设置在同一层或设置在所述光电传感器阵列之下，用于向所述保护层射出光线。

可选地，上述压力触控装置还包括：

反射层，设置在所述保护层之上的预设区域，用于将来自所述光源的光线反射至所述第二阵列。

可选地，在所述保护层未受到压力时，所述反射层将来自所述光源的光线反射至所述光电传感器阵列的第一区域，在所述保护层受到阈值压力时，所述反射层将来自所述光源的光线反射至所述光电传感器阵列的第二区域，

其中，所述第二阵列中距离所述第一阵列最近的光电传感器位于所述第一区域，距离所述第一阵列最远的光电传感器位于所述第二区域。

可选地，所述第一阵列为矩形。

可选地，所述第二阵列与所述矩形的一条边相接。

可选地，所述第二阵列与所述矩形的多条边相接。

可选地，所述第二阵列与所述矩形的每条边相接。

可选地，所述光电传感器包括以下至少一种：

光电二极管、光电三极管、光电晶体管。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

处理模块；

用于存储处理模块可执行指令的存储器；

其中，所述电子设备还包括压力触控装置，所述压力触控装置包括：第一处理模块、第二处理模块、光电传感器阵列以及设置在所述光电传感器阵列之上的保护层，所述光电传感器阵列包括第一阵列和第二阵列，其中，

所述第一阵列，用于接收指纹反射的第一光线；

所述第一处理模块，电连接于所述第一阵列，用于根据所述第一光线确定指纹图形；

所述第二阵列，用于接收所述保护层反射的第二光线；

所述第二处理模块，电连接于所述第二阵列，用于根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置预设位置确定所述保护层受到的压力。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本公开可以将光电传感器阵列中的部分光电传感器设置为检测触控压力，无需额外添加结构，实现起来较为容易。并且也无需和其他结构配合检测触控压力，在制作过程中只需要考虑光电传感器的性能即可，避免了其他结构导致的性能差异，可以提高同一批次产品压力检测性能的一致性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中压力触控装置的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种压力触控装置的结构示意图。

图3是图2所示压力触控装置受到压力的示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的另一种压力触控装置的结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的光电传感器阵列的结构示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的光电传感器阵列的结构示意图。

图7是图6所示光电传感器阵列沿AA’的截面示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种显示装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图2是根据一示例性实施例示出的一种压力触控装置的结构示意图。图3是图2所示压力触控装置受到压力的示意图。该压力触控装置可以应用于手机、平板电脑等电子设备。

如图2所示，该压力触控装置包括：第一处理模块(图中未示出)、第二处理模块(图中未示出)、光电传感器阵列1以及设置在所述光电传感器阵列1之上的保护层2，所述光电传感器阵列1包括第一阵列11和第二阵列12。

在一个实施例中，第一阵列和第二阵列中的光电传感器可以通过相同的横向和纵向的导线相连。也可以通过不同的横向和纵向导线相连，例如第一阵列中的光电传感器通过一套横向和纵向的导线连接至第一处理模块，第二阵列中的光电传感器通过另一套横向和纵向的导线连接至第二处理模块。

在一个实施例中，保护层可以由玻璃材料制成，其可以与光电传感器阵列直接接触，也可以设置在光电传感器上的其他结构之上。

所述第一阵列11，用于接收指纹反射的第一光线；

所述第一处理模块，电连接于所述第一阵列，用于根据所述第一光线确定指纹图形。

在一个实施例中，从光源射出的光可以通过保护层射出。当手指接触保护层时，指纹可以将光反射回保护层，并进一步照射在第一阵列的光电传感器上，由于指纹的谷脊高度不同，因此反射的光线光路也存在差异，第一处理模块可以根据第一阵列接收到光线的情况确定指纹的图形。进一步可以根据得到的指纹的图形来进行指纹识别。

所述第二阵列12，用于接收所述保护层反射的第二光线；

所述第二处理模块，电连接于所述第二阵列，用于根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置信息确定所述保护层受到的压力。

在一个实施例中，从光源射出的光可以照射在保护层的上表面，并有部分被反射，从而照射在第二阵列中的光电传感器上。

如图3所示，当手指对保护层产生一定压力时，可以导致保护层的上表面产生形变，从而改变对来自光源的光线的反射方向，使其照射在第二阵列上的位置也发生改变，而受到的压力越大，位置的改变也越大，从而可以根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置信息确定所述保护层受到的压力。

根据上述实施例，通过第一阵列进行指纹识别，通过第二阵列检测触控压力，可以将光电传感器阵列中的部分光电传感器设置为检测触控压力，无需额外添加结构用于检测触控压力，因此实现起来较为容易。并且检测触控压力的操作由光电传感器阵列独立完成，无需其他结构配合，在制作过程中也就只需要考虑光电传感器的性能即可，避免了其他结构导致的性能差异，有利于提高同一批次产品压力检测性能的一致性。

可选地，在所述保护层未受到压力时，所述第二阵列中位于预设位置的光电传感器接收到所述第二光线，第二处理模块根据所述位置信息和所述预设位置的距离确定所述保护层受到的压力。

在一个实施例中，可以将保护层未受到压力时，第二阵列中接收到第二光线的光电传感器的位置记录为预设位置。当保护层受到压力产生形变时，第二阵列中接收到第二光线的光电传感器的位置相对于预设位置就会产生差异，处理模块根据该差异即可确定保护层上表面的形变程度，进而可以根据形变程度确定受到的压力值，然后即可根据压力值的大小触发相应的操作。

如图1所示，上述压力触控装置还包括：

光源3，与所述光电传感器阵列设置在同一层或设置在所述光电传感器阵列之下，用于向所述保护层射出光线。

在一个实施例中，光源可以如图2所示与光电传感器阵列设置在同一层，也可以根据需要设置在其他位置，例如设置在光电传感器阵列之下。并且光源的类型也可以根据需要进行设置，例如可以为蓝光光源、红外光源等。

图4是根据一示例性实施例示出的另一种压力触控装置的结构示意图。如图4所示，在图2所示实施例的基础上，上述压力触控装置还包括：

反射层4，设置在所述保护层2之上的预设区域，用于将来自所述光源3的光线反射至所述第二阵列12。

在图2所示的实施例中，由于第二处理模块需要根据第二阵列中接收到保护层反射的光线的光电传感器的位置来确定受到的压力，但是保护层上表面的反射率是有限的，并且第一阵列还需要接收指纹反射的光线，这就需要保护层是透光的，所以由光源射出并被保护层反射至第二阵列的光并不多，因此强度也较低，入射到第二阵列上的环境光也可能对检测结果造成影响。

基于此，在一个实施例中，可以在保护层为透光的情况下，在保护层上表面的预设区域设置反射层，以便将光源照射在预设区域的光全部反射至第二阵列，使得第二阵列中的光电传感器能够接收到足够的反射光产生足够的电信号，降低接收到外界光线而产生的电信号对检测结果造成的影响，保证第二处理模块能够准确地确定接收到反射光的光电传感器位置，进而准确地确定压力。

在一个实施例中，反射层可以由反光金属制成，例如铝、银等。反射层除了可以设置在保护层之上，还可以设置在保护层内部，具体可以根据需要进行调整。

可选地，在所述保护层未受到压力时，所述反射层将来自所述光源的光线反射至所述光电传感器阵列的第一区域，在所述保护层受到阈值压力时，所述反射层将来自所述光源的光线反射至所述光电传感器阵列的第二区域，

其中，所述第二阵列中距离所述第一阵列最近的光电传感器位于所述第一区域，距离所述第一阵列最远的光电传感器位于所述第二区域。

在一个实施例中，由于反射层具有一定宽度，因此会将来自光源的光线反射到一个区域内，例如在保护层未受到压力时，反射层可以将光线反射至上述第一区域，在保护层受到阈值压力，也即所能承受的最大压力时，反射层可以将光线反射至上述第二区域，而在保护层受到的压力小于阈值压力时，则可以将光线反射到第一区域和第二区域之间。

通过将第二阵列中距离第一阵列最近的光电传感器设置在第一区域，将距离第一阵列最远的光电传感器设置在第二区域，可以保证在保护层受到压力产生形变时，反射片随之改变反射路径的过程中，反射的光线始终能够照射在第二阵列上，从而保证第二阵列对于反射光线变化的全面采集，进而保证对于受到压力的准确计算。

图5是根据一示例性实施例示出的光电传感器阵列的结构示意图。如图5所示，所述第一阵列为矩形。

如图5所示，所述第二阵列与所述矩形的一条边相接。

在一个实施例中，如图5所示，第二阵列12可以设置在第一阵列11的右侧，其中，图2即图5沿AA’的截面图，光源3可以设置在第二阵列12的右侧，以便为第二阵列提供足够强的反射光。并且第一阵列和第二阵列中光电传感器可以通过相同工艺制作，以便简化制作流程，而且同一批次制作的光电传感器性能较差很小，易于保证同一批次产品具有相同的压力检测性能。

可选地，所述第二阵列与所述矩形的多条边相接。

由于用户在保护层上进行压力触控操作时，手指的按压中心一般在第一阵列所处区域，因此引发第一阵列对应的保护层上表面形变较大，而引发第二阵列对应的保护层上表面形变较小，从而导致接收反射光在第二阵列中改变的位置也较小，如图3所示，当第二阵列仅与矩形的一条边相接时，仅根据第一阵列右侧区域的第二阵列中接收反射光线位置的改变确定受力精确度较低。

在一个实施例中，通过设置第二阵列与第一阵列的构成矩形的多条边相接，在保护层受要按压时，可以引起第一阵列每条边对应的第二阵列接收光线的位置发生改变，从而提高了第二阵列对于反射光线的采样数量，进而可以更加准确地确定反射光线位置改变的情况，以便更加准确地确定保护层的受力情况。

图6是根据一示例性实施例示出的光电传感器阵列的结构示意图，图7是图6所示光电传感器阵列沿AA’的截面示意图。如图6和图7所示，所述第二阵列12与所述矩形的每条边相接。

根据上述实施例中的描述可知，当第二阵列仅与矩形的一条边相接时，仅根据第一阵列一侧区域的第二阵列中接收反射光线位置的改变确定受力精确度较低。而如图6和图7所示，通过设置第二阵列12与第一阵列11构成矩形的每条边相接，也即第二阵列12为方环，设置在第一阵列11外围，可以使得第一阵列对应区域的保护层发生形变时，四条边对应的第二阵列接收光线的位置也都发生改变，从而可以在更大的面积以及角度范围内对反射光线进行采样，进而可以更加准确地确定反射光线位置改变的情况，以便更加准确地确定保护层的受力情况。

所述光电传感器包括以下至少一种：

光电二极管、光电三极管、光电晶体管。

在一个实施例中，光电传感器的类型可以根据需要进行设置。

图8是根据一示例性实施例示出的一种显示装置800的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图8，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。还包括：压力触控装置，所述压力触控装置包括：第一处理模块、第二处理模块、光电传感器阵列以及设置在所述光电传感器阵列之上的保护层，所述光电传感器阵列包括第一阵列和第二阵列，其中，所述第一阵列，用于接收指纹反射的第一光线；所述第一处理模块，电连接于所述第一阵列，用于根据所述第一光线确定指纹图形；所述第二阵列，用于接收所述保护层反射的第二光线；所述第二处理模块，电连接于所述第二阵列，用于根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置预设位置确定所述保护层受到的压力。

处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理模块820来执行指令。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理模块(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理模块或其他电子元件实现。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理模块820执行。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种压力触控装置，其特征在于，包括：第一处理模块、第二处理模块、光电传感器阵列以及设置在所述光电传感器阵列之上的保护层，所述光电传感器阵列包括第一阵列和第二阵列，其中，

所述第一阵列，用于接收指纹反射的第一光线；

所述第一处理模块，电连接于所述第一阵列，用于根据所述第一光线确定指纹图形；

所述第二阵列，用于接收所述保护层反射的第二光线；

所述第二处理模块，电连接于所述第二阵列，用于根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置信息确定所述保护层受到的压力。

2.根据权利要求1所述的压力触控装置，其特征在于，在所述保护层未受到压力时，所述第二阵列中位于预设位置的光电传感器接收到所述第二光线，所述第二处理模块根据所述位置信息和所述预设位置的距离确定所述保护层受到的压力。

3.根据权利要求1所述的压力触控装置，其特征在于，还包括：

光源，与所述光电传感器阵列设置在同一层或设置在所述光电传感器阵列之下，用于向所述保护层射出光线。

4.根据权利要求3所述的压力触控装置，其特征在于，还包括：

反射层，设置在所述保护层之上的预设区域，用于将来自所述光源的光线反射至所述第二阵列。

5.根据权利要求4所述的压力触控装置，其特征在于，在所述保护层未受到压力时，所述反射层将来自所述光源的光线反射至所述光电传感器阵列的第一区域，在所述保护层受到阈值压力时，所述反射层将来自所述光源的光线反射至所述光电传感器阵列的第二区域，

其中，所述第二阵列中距离所述第一阵列最近的光电传感器位于所述第一区域，距离所述第一阵列最远的光电传感器位于所述第二区域。

6.根据权利要求1所述的压力触控装置，其特征在于，所述第一阵列为矩形。

7.根据权利要求6所述的压力触控装置，其特征在于，所述第二阵列与所述矩形的一条边相接。

8.根据权利要求6所述的压力触控装置，其特征在于，所述第二阵列与所述矩形的多条边相接。

9.根据权利要求7所述的压力触控装置，其特征在于，所述第二阵列与所述矩形的每条边相接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的压力触控装置，其特征在于，所述光电传感器包括以下至少一种：

光电二极管、光电三极管、光电晶体管。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述电子设备还包括压力触控装置，所述压力触控装置包括：第一处理模块、第二处理模块、光电传感器阵列以及设置在所述光电传感器阵列之上的保护层，所述光电传感器阵列包括第一阵列和第二阵列，其中，

所述第一阵列，用于接收指纹反射的第一光线；

所述第一处理模块，电连接于所述第一阵列，用于根据所述第一光线确定指纹图形；

所述第二阵列，用于接收所述保护层反射的第二光线；

所述第二处理模块，电连接于所述第二阵列，用于根据接收到所述第二光线的光电传感器的位置信息确定所述保护层受到的压力。