可发光的压力传感器及其触控按键和电子设备 技术领域
[0001] 本发明属于传感器结构技术领域, 尤其涉及一种可发光的压力传感器及其触控 按键和电子设备。
背景技术
[0002] 目前, 压力传感器已幵始逐渐应用到各个领域。 其主要功能在于增加了信息的 检测量, 同吋为力度的控制提供了可能, 通过压力的操作, 能够有效地控制幵 关的动作、 信息的加密等。 并增加发光系统, 及吋给予视觉上的反馈, 美化操 作界面, 提高用户体验。
[0003] 当今业界, 已经存在部分压力传感器, 如电容感应型, 压电陶瓷型。 这些压力 传感器均是通过复杂的电路设计和结构设计来形成传感器本身的。 比如电容感 应型, 需要通过严格控制各个电容点距离面板的距离, 并通过距离的改变来获 得压力信息的。 这种做法需要极高的加工精度及组装精度。 而压电陶瓷型是通 过瞬间冲击在压电陶瓷上获得短暂的电压变化来获得压力的大小, 它的制作需 要统一一致的压电陶瓷件, 并需要通过特殊的安装方法安装在设定的结构上。 对于增加发光系统, 这些压力传感器更需要通过特殊的方法才能够实现, 大大 增高了压力感应器的使用成本, 为可发光压力感应的大规模推广带来了困难。 技术问题
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足, 提供了一种可发光的压力传感器 , 其结构简单, 装配容易, 制作成本低, 易于推广。 而且使用可靠, 并且美观 , 提高了触控按键和电子设备的美观性, 同吋也丰富了用户的体验感。
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 本发明的技术方案是: 一种可发光的压力传感器, 包括受压后可发光的反馈组 件和用于检测压力的压力感应层, 所述反馈组件和所述压力感应层之间设置有 感应板, 所述感应板与所述反馈组件之间通过第一连接胶层连接, 所述感应板
与所述压力感应层之间通过第二连接胶层连接, 所述感应板上设置有至少一个 用于集中按压力的按压结构。
[0006] 进一步地, 还包括用于接受并处理压力信号的处理电路层, 所述处理电路层通 过连接导线与所述反馈组件以及所述压力感应层电连接。
[0007] 具体地, 所述压力感应层为具有压力感应作用的涂层或线路, 且中间设置有至 少一个用于感应压力的传感器, 所述感应板与所述压力感应层叠合, 所述传感 器位于所述按压结构应力集中的中心位置处。
[0008] 具体地, 所述按压结构包括压力集中点位以及由所述压力集中点位的四周朝外 延伸形成的至少两个第一延伸空位。
[0009] 具体地, 所述第一延伸空位呈条状结构。
[0010] 具体地, 至少两个所述第一延伸空位为对称设置或不对称设置。
[0011] 具体地, 任一所述第一延伸空位的末端具有朝两侧延伸设置的第二 .延伸空位。
[0012] 具体地, 至少两个所述第二延伸空位为对称设置或不对称设置。
[0013] 具体地, 所述第二延伸空位呈条状结构。
[0014] 具体地, 所述第二延伸空位呈弧状结构。
[0015] 具体地, 所述反馈组件包括发光体和导光件, 所述发光体位于所述导光件的两 侧或下端。
[0016] 进一步地, 相邻两所述导光件之间还设置有用于防止串光的隔光件。
[0017] 优选地, 所述发光体为 LED灯。
[0018] 具体地, 所述反馈组件包括多个发光体, 所述发光体为 EL冷光片。
[0019] 具体地, 相邻两所述发光体之间还设置有用于防止串光的隔光件。
[0020] 具体地, 所述第一连接胶层为 VHB亚克力发泡胶或 AB胶、 双面胶、 硅胶, 所 述第一连接胶层的厚度为 0.1〜 1.0mm。
[0021] 优选地, 所述第一连接胶层为 VHB亚克力发泡胶, 厚度为 0.4mm。
[0022] 具体地, 所述第二连接胶层为 AB胶或 VHB亚克力发泡胶、 双面胶、 硅胶, 所 述第二连接胶层的厚度为 0.02〜0.2mm。
[0023] 优选地, 所述第二连接胶层为 AB胶, 厚度为 0.025mm。
[0024] 本发明还提供了一种触控按键, 包括可弹性形变的触控面板, 还包括上述的可
发光的压力传感器, 所述触控面板和所述反馈组件之间通过第三连接胶层连接 , 所述触控面板位于所述按压结构的中心位置处设置有用于透光的透光孔。
[0025] 具体地, 所述第三连接胶层为透明 VHB亚克力发泡胶或透明双面胶、 透明 AB 胶、 透明硅胶、 OCA光学胶, 所述第三连接胶层的厚度为 0.1〜1.0mm。
[0026] 优选地, 所述第三连接胶层为透明 VHB亚克力发泡胶, 厚度为 0.2mm。
[0027] 本发明还提供了一种电子设备, 包括上述的触控按键。
发明的有益效果
有益效果
[0028] 本发明提供的一种可发光的压力传感器, 通过设置有反馈组件以及按压结构, 从而在使用吋不仅确保了按压的灵敏性, 而且还能够发光, 可及吋了解实际的 工作状态以及还能提高整体的美观性, 提升了用户的体验感。 同吋通过采用第 一连接胶层将反馈组件与感应板连接为一体, 通过第二连接胶层将压力感应层 与感应板连接为一体, 结构简单, 装配容易, 无需通过复杂的结构加工以及组 装工艺即可获得可靠、 稳定的压力传感器, 降低了生产制造的难度和成本, 可 大规模推广使用, 扩展了产品的功能范围。
[0029] 采用上述可发光的压力传感器制成的触控按键和电子设备, 控制精度高, 使用 可靠性好, 而且使用吋可以发光, 提高了用户应用可发光的压力传感器技术的 热情, 降低了用户应用的难度, 丰富了用户及消费者的按压操作吋的体验感。 对附图的简要说明
附图说明
[0030] 图 1是本发明实施例提供的可发光的压力传感器的结构示意图;
[0031] 图 2是本发明实施例提供的触控按键的结构示意图;
[0032] 图 3是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中按压结构的示意图;
[0033] 图 4是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中按压结构的另一结构示意图
[0034] 图 5是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中按压结构的另一结构示意图
[0035] 图 6是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中按压结构的另一结构示意图
[0036] 图 7是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中按压结构的另一结构示意图
[0037] 图 8是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中按压结构的另一结构示意图
[0038] 图 9是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中反馈组件的结构示意图; [0039] 图 10是本发明实施例提供的可发光的压力传感器中反馈组件的另一种结构示意 图。
本发明的实施方式
[0040] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白, 以下结合附图及实施例 , 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解, 此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明, 并不用于限定本发明。 简洁起见, 与压力传感器相关的许多传 统技术和原理在这里不需要也不予详细描述。 术语"示例性"用于"范例、 例子或 例证"的意思, 而不是 "模型 "或"应有的仿效"。
[0041] 以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。
[0042] 如图 1所示, 本发明实施例提供的一种可发光的压力传感器 1, 包括可发光的反 馈组件 11和用于检测压力的压力感应层 12。 当压力感应层 12在受到压力的作用 下吋, 其电阻、 电容、 电压或其他参数被改变, 从而产生对应的压力信号, 反 馈组件 11在接收到压力信号后, 便能发光。 而通过辨别反馈组件 11是否发光, 便可以获知传感器 1实际的工作状态, 而且发出的光线给予了视觉上的反馈, 美 化了操作界面, 提高用户的体验感。
[0043] 在实际操作吋, 可直接按压反馈组件 11, 通过反馈组件 11来传递压力, 并经由 感应板, 最后传递到压力感应层 12上, 此吋的反馈组件 11应当具有一定的弹性 形变性能。 当然, 可以理解地, 还可以通过在反馈组件 11上设置一个面板结构 来进行按压操作或采用其他的方式来感应按压力。
[0044] 具体地, 如图 1、 图 3和图 4所示, 在本实施例中, 为了实现应力集中, 在反馈 组件 11和压力感应层 12之间设置有感应板 13, 而且感应板 13与反馈组件 11之间
通过第一连接胶层 14连接, 感应板 13与压力感应层 12之间通过第二连接胶层 15 连接。 并且为确保按压的灵敏度, 在感应板 13上设置有至少一个用于集中按压 力的按压结构 (图中未标示) , 按压结构能够将施加的压力集中于一点, 从而 使施加的压力在经过按压结构的集中之后, 再被传递到压力感应层 12, 提升了 传感器反应的灵敏性。
[0045] 如图 1所示, 在本实施例中, 第一连接胶层 14位于感应板 13与反馈组件 11之间 , 起粘接和固定的作用。 该第一连接胶层 14可以为双面胶、 VHB亚克力发泡胶
(VHB是" Very High Bond"的缩写, 其中文直译为: "非常高强度的胶接) 、 AB 胶 (双组分胶粘剂) 或硅胶等其他类似物, 并在具体应用中, 第一连接胶层 14 使用的材料类型以及厚度可根据实际生产情况来决定, 厚度范围在 0.1〜1.0mm 之间。 在一个实施例中, 感应板 13与反馈组件 11之间的粘接, 使用的第一连接 胶层 14是厚度为 0.4mm的 VHB亚克力发泡胶。
[0046] 如图 1所示, 在本实施例中, 第二连接胶层 15位于感应板 13与压力感应层 12之 间, 起粘接和固定的作用。 该第二连接胶层 15与第一连接胶层 14的要求不同。 为确保受到的压力能够精准、 及吋地传递到压力感应层 12上, 因而第二连接胶 层 15要求具有固化后硬度高、 蠕变小的特征, 从而能精确传导由感应板 13获得 的压力至压力感应层 12上。 第二连接胶层 15可以是能符合使用要求的 AB胶或 VH B亚克力发泡胶、 双面胶、 硅胶等其他类似物, 厚度范围在 0.02〜0.2mm之间。 在一个实施例中, 第二连接胶层 15使用的是厚度为 0.025mm的 AB胶。
[0047] 进一步地, 如图 1所示, 在生产过程当中, 可将能够接受并处理压力信号的处 理电路与压力感应层 12集成设置, 从而通过处理电路能够驱动反馈组件 11发光 。 而在本实施例中, 如图 1所示, 为提高制作的方便性, 将处理电路独立设置, 因而, 该可发光的压力传感器 1还包括用于接受并处理压力信号的处理电路层 17 , 处理电路层 17通过连接导线 18与反馈组件 11以及压力感应层 12电连接。 该连 接导线 18仅仅在于描述压力感应层 12和反馈组件 11的结合方式, 是一种直接或 间接地但不一定机械地结合。 而且, 也可采用其它的方式来建立连接, 如采用 无线的方式等。
[0048] 处理电路层 17通常被描述为具有多种处理方法的硬件、 软件的组合。 所述的硬
件、 软件被配置成将压力感应层 12输入的结果通过反馈或与客户相关联的系统 进行通讯并执行附加的相关任务或功能。 在一个实施例中, 处理电路层 17可实 现为通用处理器、 内容可寻址存储器、 数字信号处理器、 数模转换幵关、 可编 程逻辑器件、 分立的硬件组成或其他组合; 同吋还包括与压力触摸屏 /压力感应 系统相关的算法、 软件信息。 而且, 处理电路层 17中所述的硬件、 软件被配置 成具有可执行多种功能、 技术、 反馈以及与客户系统相关联的处理任务的功能
[0049] 具体地, 在本实施例中, 通过印刷或其他方法形成的压力感应层 12, 被设计成 为厚度较薄且具有压力感应作用的涂层或线路, 而且压力感应层 12内部设置有 至少一个用于感应压力的传感器 (图中未示出) 。 并且, 为了能够精确、 灵敏 地实现感应压力的功能, 在生产制作吋, 在感应板 13与压力感应层 12叠合的过 程当中, 需要确保传感器位于按压结构上应力集中的中心位置处, 即使传感器 与按压结构一一对应。
[0050] 在一个示例性实施例中, 压力感应层 12为印刷具有压力感应性能的聚合物涂层 。 在另一个实施例中, 压力感应层 12为烧结的压电陶瓷涂层。 尽管在实施例中 , 压力感应层 12为涂层或线路; 但是本发明不限于此。 压力感应层 12还可以为 单个独立的压力感应传感器, 或是能够感应压力的任何一种测量装置。
[0051] 进一步地, 压力感应层 12还可采用其他技术, 例如量子隧道复合物、 电容性传 感器或其他压力敏感电阻器技术。
[0052] 具体地, 如图 2至图 8所示, 由于感应板 13通过第二连接胶层 15叠合在压力感应 层 12上, 为提高压力感应的灵敏度, 便在感应板 13上设置用于集中按压力的按 压结构 16, 因而能将感应板 13上的压力集中在按压结构 16的中心位置上, 而每 个按压结构 16的中心位置处设有一个传感器, 从而确保了感应的灵敏性和精准 度。 该按压结构 16实质为根据设计要求而镂空形成图案。 另外, 根据不同的使 用要求, 感应板 13上可设置多个按压结构 16。
[0053] 如图 2至图 8所示, 感应板 13上可设置多个按压结构 16, 各按压结构 16分布在感 应板 13上, 为了更有利于外部压力的集中, 本实施例的按压结构 16包括压力集 中点位 161以及由压力集中点位 161的四周朝外延伸形成的至少两个第一延伸空
位 162。 这样设置, 在相邻的第一延伸空位 162之间为感应板 13的实体部分, 换 言之, 该第一延伸空位 162汇集在压力集中点位 161处, 相邻第一延伸空位 162之 间的实体部分则形成悬臂结构 163, 从而, 当有压力或其它作用力作用在感应板 件 13的按压结构 16上后, 悬臂结构 163产生形变 (中心处的形变最大) , 进而压 力可被集中在按压结构 16的压力集中点位 161处。 另外, 按压结构 16的中心位置 处即为压力集中点位 161, 因而将传感器位于按压结构 16的中心位置处, 便能够 精确地感应压力的作用, 提高感应的灵敏度。
[0054] 具体地, 如图 3和图 4所示, 为了便于生产设置, 该第一延伸空位 162呈横向条 状结构, 当然, 亦可将其设置为其它形状结构, 如弧状, 因此, 本实施例的第 一延伸空位 162的形状结构的保护不限于此。 而为了简化结构及便于生产加工, 在本实施例中, 第一延伸空位 162设有两个, 该两个第一延伸空位 162为对称设 置或不对称设置, 而在本实施例中, 将该两个第一延伸空位 162对称设置, 亦即 , 其中一个第一延伸空位 162以压力集中点位 161的中心作为旋转点旋转 180度与 另一个第一延伸空位 162重合, 据此, 可进一步有利于压力或作用力均匀集中在 压力集中点位 161处。
[0055] 再有, 如图 3所示, 任一第一延伸空位 162的末端具有朝两侧延伸设置的第二延 伸空位 164, 以进一步使到压力汇集在压力集中点位 161处; 而且, 该两个第二 延伸空位 164为对称设置或不对称设置, 具体地, 在本实施例中, 该两个第二延 伸空位 164为对称设置, 亦即, 其中一个第二延伸空位 164以压力集中点位 161的 中心作为旋转点旋转 180度与另一个第二延伸空位 164重合, 以更进一步有利于 压力或作用力均匀集中在压力集中点位 161处。 较佳地, 为了便于生产设置, 该 第二延伸空位 164呈横向条状结构, 而且形成的四个第二延伸空位 164为互相不 连接。
[0056] 进一步地, 如图 4所示, 在另一实施例中, 第一延伸空位 162设有两个, 而第二 延伸空位 164也对应设有两个, 但该两个第二延伸空位 164呈弧状结构, 且该两 个弧状结构的第二延伸空位 164互不连接, 形成一不闭合的圆形。
[0057] 进一步地, 如图 5和图 6所示, 在另一实施例中, 第一延伸空位 162设有三个, 其中, 该三个第一延伸空位 162设置为对称设置, 亦即, 其中一个第一延伸空位
162以压力集中点位 161的中心作为旋转点旋转 120度与另一个第一延伸空位 162 重合, 据此, 可进一步有利于压力或作用力均匀集中在压力集中点位 161处。 相 应地, 第二延伸空位 164也设有三个, 其中, 该三个第二延伸空位 164为对称设 置, 亦即, 其中一个第二延伸空位 164以压力集中点位 161的中心作为旋转点旋 转 120度与另一个第二延伸空位 164重合, 以更进一步有利于压力或作用力均匀 集中在压力集中点位 161处; 再有, 该三个第二延伸空位 164呈横向条状结构, 当然, 可以理解地, 该三个第二延伸空位 164也可呈弧状结构。
[0058] 进一步地, 如图 7和图 8所示, 在另一实施例中, 第一延伸空位 162设有四个, 其中, 该四个第一延伸空位 162设置为对称设置, 亦即, 其中一个第一延伸空位 162以压力集中点位 161的中心作为旋转点旋转 90度与另一个第一延伸空位 162重 合, 据此, 可进一步有利于压力或作用力均匀集中在压力集中点位 161处。 相应 地, 第二延伸空位 164也设有四个, 其中, 该该四个第二延伸空位 164为对称设 置, 亦即, 其中一个第二延伸空位 164以压力集中点位 161的中心作为旋转点旋 转 90度与另一个第二延伸空位 164重合, 以更进一步有利于压力或作用力均匀集 中在压力集中点位 161处; 再有, 该四个第二延伸空位 164呈横向条状结构。 当 然, 可以理解地, 该四个第二延伸空位 164呈弧状结构。
[0059] 具体地, 如图 9所示, 在一个实施例中, 反馈组件 11包括发光体 111和导光件 11 2, 发光体 111位于导光件 112的两侧或下端。 发光体 111通过连接导线 18接收到 由处理电路层 17发出的信号后发光, 并将光线射入导光件 112中, 导光件 112将 平行的光转化为均匀发散的光, 从而能够被用户察看到。 该发光体 111为 LED灯 , 导光件 112为印刷白色油墨的亚克力。 同吋, 为了防止各导光件 112之间发生 串光, 而造成无法清楚显示, 在相邻两个导光件 112之间还设置有隔光件 113, 从而保证了每个导光件 112中间的光独立而不串光, 确保显示的清晰度。
[0060] 进一步地, 如图 10所示, 在另一实施例中, 反馈组件 11包括多个发光体 111, 该发光体 111为 EL冷光片 (EL为 Electro Luminescent的缩写, EL冷光片又称电激 发光) 。 当采用 EL冷光片来作为发光体 111发光吋, 可以为发光体 111设置导光 元件, 也可以不设置。 在本实施例中, 发光体 111上没有设置导光元件。 而且, 为了避免各发光体 111之间发生串光, 在相邻两个发光体 111之间设置有隔光件 1
13, 从而保证了每个发光体 111之间的光独立而不串光, 确保显示的清晰度。
[0061] 如图 1和图 2所示, 本发明实施例中还提供了一种触控按键 2, 包括可弹性形变 的触控面板 20, 还包括上述的可发光的压力传感器 1, 触控面板 20和反馈组件 11 之间通过第三连接胶层 21连接, 第三连接胶层 21粘接在反馈组件 11上, 以便在 组装中与触控面板 20粘接。 该第三连接胶层 21可以为透明双面胶、 透明 VHB亚 克力发泡胶、 透明 AB胶、 透明硅胶、 OCA (OCA: Optically Clear Adhesive的 缩写) 光学胶等其他类似物, 但要求具有一定的光线透过率。 这些胶材的材料 选择及厚度根据触控面板 20的材质决定, 厚度范围为 0.1〜1.0mm。 在一个实施 例中, 触控面板 20与反馈组件 11粘接, 使用的第三连接胶层 21为 0.2mm厚度的透 明 VHB亚克力发泡胶。 而为了便于透光, 在触控面板 20位于按压结构的中心位 置处设置有用于透光的透光孔 (图中未示出) , 从而反馈组件 11发出的光线能 够从该透光孔中清晰地显示出来, 从而获得用户期望的压力识别和压力感应以 及发光反馈提示功能, 也提高了触控按键 2整体的美观性。 当然, 可以理解地, 当触控面板 20整体的透明度较好吋, 可以无需设置透光孔, 但是, 为了避免内 部电器元件被显示出来而影响整体的美观性, 便需要对触控按键 2相应的位置进 行遮光处理。
[0062] 本实施例中涉及到的一种触控面板 20, 应具有一定的弹性形变性能, 可供用户 操作及维持本身的结构刚性, 且具备透光孔; 从其具有一定弹性形变性能这个 意义上说, 触控面板 20为可以弹性的变形, 并能恢复原状; 该原状包括维持其 本身的电子和结构功能。 例如, 在实施例中, 触控面板 20可以沿中心轴进行弯 曲变形。 在另一实施例中, 触控面板 20亦可沿一点塌陷变形。 在各个实施例中 , 触控面板 20具有足够的弹性形变以与下层结构顺应。
[0063] 具体地, 触控面板 20具有维持本身的刚性结构, 其原因在于形成面板本身不应 在无外力作用下变形、 塌陷; 在一实施例中, 触控面板 20可以是具有一定厚度 的不锈钢; 在另一实施例中, 触控面板 20可以是玻璃或塑料等, 该材料的厚度 足以维持该结构的平整。
[0064] 具体地, 如图 2至图 8所示, 触控面板 20与反馈组件 11通过第三连接胶层 21粘接 。 压力施加在触控面板 20具有透光孔的预设按键位置上。 压力则通过第三连接
胶层 21、 反馈组件 11和第一连接胶层 14而传导到感应板 13上, 作用位置点在按 压结构 16中的压力集中点位 161上, 按压结构 16在压力的作用下获得形变, 将力 通过第二连接胶层 15传导到压力感应层 12上。 压力感应层 12在压力作用下, 电 阻、 电容、 电压或其他参数被改变, 这些变化被处理电路层 17所接受和处理。 处理电路层 17将处理的信息通过连接导线 18或其他的连接方式发送到用户控制 系统和反馈组件 11上进行独立发光。
[0065] 本发明实施例中还提供了一种电子设备, 包括上述的触控按键 2。 与现有技术 相比, 本发明实施例中提供的电子设备。 通过将可发光的压力传感器 1粘接在具 有透光孔的触控面板 20背部, 即可形成具有压力按键和压力检测特征, 并且具 备发光反馈的触控按键 2。 用户无需通过复杂的结构加工及组装工艺, 即可获得 可靠、 稳定的压力感应功能及发光反馈组件 11。 而由此制作而成的电子设备, 控制灵敏度高, 而且生产成本低, 整体美观, 有利于触控按键 2的推广使用。 如 此, 提高了用户应用压力传感技术的热情, 降低了用户应用压力传感器的难度 , 丰富了用户及消费者按压操作吋的体验感。
[0066] 虽然在上述详细描述中给出了至少一个示例性实施例, 但应当理解存在大量的 变型。 还应当理解, 本文描述的示例性实施例或多个实施例不是以任何方式限 制所要求保护的主题事项的范围、 适用性和配置。 相反, 上述的详细描述将为 本领域的普通技术人员提供用于实现所述实施例或多个实施例的方便的线路图 。 应当理解, 可在功能和要素配置上做出多种变化而不脱离由权利要求书定义 的范围, 所述范围包括在提交本申请的同吋已知的等效物和可预见的等效物。