CN107688405B - 触摸压力感测装置及电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触摸压力感测装置，包括触感主体和触摸压力传感器。触摸压力传感器包括至少两个压力敏感电阻和薄膜，所述薄膜包括第一区域和第二区域，压力敏感电阻分别固定于第一区域和第二区域，第一区域中的压力敏感电阻与触压区之间的触摸压力传递路径上的第一连接媒介的刚性大于第二区域中的压力敏感电阻与触压区之间的触摸压力传递路径上的第二连接媒介的刚性，第一连接媒介至少包括第一区域，第二连接媒介至少包括第二区域，当触压区将触摸压力传递至薄膜时，第一区域内的压力敏感电阻和第二区域内的压力敏感电阻之间产生应变差异。本发明还提供一种电子产品。本发明能够精确测量触摸压力。

Description

触摸压力感测装置及电子产品

技术领域

本发明涉及触摸屏的压力感测装置及具有所述触摸压力感测装置的电子产品。

背景技术

为了提升人与手机、手表、可穿戴设备等终端设备的互动，目前压力传感器已经开始广泛应用于触摸屏及外壳等部位，以便在识别用户触摸位置的同时识别用户的触摸压力，进而实现速度更快、内容更丰富的操作体验。

如何设计一种能够精确测量触摸压力的压力传感器为业界发展的方向。

发明内容

本发明提供一种触摸压力感测装置及电子产品，能够精确测量触摸压力。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种触摸压力感测装置，包括触感主体和触摸压力传感器，所述触感主体包括供用户施加触摸压力的触压区，所述触摸压力传感器位于所述触感主体之背离所述触压区的一侧；

所述触摸压力传感器包括至少两个压力敏感电阻和薄膜，所述薄膜在受力的情况下产生弹性形变，所述薄膜包括相互邻接的第一区域和第二区域；

其中至少一个所述压力敏感电阻固定于所述第一区域，其余的所述压力敏感电阻固定于所述第二区域；

所述第一区域中的所述压力敏感电阻与所述触压区之间的触摸压力传递路径上的第一连接媒介的刚性大于所述第二区域中的所述压力敏感电阻与所述触压区之间的触摸压力传递路径上的第二连接媒介的刚性，所述第一连接媒介至少包括所述第一区域，所述第二连接媒介至少包括所述第二区域；

当所述触压区将触摸压力传递至所述压力敏感电阻时，所述第二区域能够相对所述第一区域产生弹性变形，从而所述第一区域和所述第二区域之间产生应变差异，并通过所述压力敏感电阻感测所述应变差异。

本发明有益效果在于：通过所述第一区域中的所述压力敏感电阻与所述触压区之间的触摸压力传递路径上的第一连接媒介的刚性大于所述第二区域中的所述压力敏感电阻与所述触压区之间的触摸压力传递路径上的第二连接媒介的刚性，即通过解压区所对应的第一区域和第二区域处的连接媒介的刚性的差别，使得压力敏感电阻所感测到的应变形成差异，进一步通过应变的差异来测量触摸压力，本发明能够精确测量触摸压力。

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述第一连接媒介还包括所述第一区域与所述触感主体之间的第一连接物,所述第一连接物越薄越好。

结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，所述第一连接媒介还包括所述第一区域与所述压力敏感电阻之间的第一结合物，所述第一结合物越薄越好。

结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，所述第一区域越薄越好。

第一连接物、第一结合物、第一区域越薄(三者可以单独变化也可以相互结合，或者共同变薄)，第一区域中的压力敏感电阻对触摸压力越敏感，应变越大。这样第一区域和第二区域中的压力敏感电阻的应变差异越明显，测量越准确。

进一步而言，第一连接物、第一结合物、第一区域的弹性变形系数越小越好，三者的弹性系数可以单独变化，也可以相互结合。弹性变形系数越小，第一区域中的压力敏感电阻对触摸压力的应变越大。

结合第一方面，在第四种可能的实施方式中，所述第二连接媒介还包括所述第二区域与所述触感主体之间的第二连接物,所述第二连接物越厚越好。

结合第一方面，在第五种可能的实施方式中，所述第二连接媒介还包括所述第二区域与所述压力敏感电阻之间的第二结合物，所述第二结合物越厚越好。

结合第一方面，在第六种可能的实施方式中，第二区域越厚越好。

第二连接物、第二结合物、第二区域越厚(三者可以单独变化也可以相互结合，或者共同变厚)，第二区域中的压力敏感电阻对触摸压力越不敏感，应变越小。这样第一区域和第二区域中的压力敏感电阻的应变差异越明显，测量越准确。

上述所讲的薄或厚指的是在触摸压力传递路径方向上的尺寸，例如，薄膜的第一区域在垂直于薄膜的方向上为触摸压力传递的路径方向。

一种实施方式中，薄膜的第一区域和第二区域的薄厚是同样的，而且压力敏感电阻和薄膜之间的第一结合物及第二结合物也是相同的，压力敏感电阻可以通过印刷的方式形成在薄膜上。这种情况下，第一连接物和第二连接物的区别导致了第一区域和第二区域所受的应力的差异。

进一步而言，第二连接物、第二结合物、第二区域的弹性变形系数越大越好，三者的弹性系数可以单独变化，也可以相互结合。弹性变形系数越大，第二区域中的压力敏感电阻对触摸压力的应变越小。

一种实施方式中，将薄膜的第一区域通过粘胶的方式贴合在触感主体上，将第一区域和触感主体结合为一体，触压区受到触摸压力时，触感主体将触摸压力传递至第一区域，使得第一区域上的压力敏感电阻的阻值产生变化，通过备胶粘贴的方式实现第一区域和触感主体之间的刚性连接。一种实施方式中，第二区域与触摸主体之间不连接或者通过柔性材质连接，以达成所述触感主体受力的情况下，第二区域接受不到力的作用或者接触到较小力的作用。通过柔性材质连接的意思是指薄膜的第二区域与触感主体之间连接的结构具有弹性，例如通过泡棉或弹片设置在薄膜和触感主体之间，触感主体的触压区受到触摸压力时，柔性材质(例如泡棉)能够吸收触摸压力，使得薄膜不受触摸压力的影响或者受触摸压力影响很小。这样第二区域中的压力敏感电阻的阻值没有变化或者变化也非常小。

进一步而言，所述泡棉与所述触感主体之间通过粘胶固定，所述泡棉与所述第二区域之间亦通过粘胶固定。薄膜与触感主体不连接的情况下，当触感主体受到触摸压力时，薄膜在应力的作用下产生变形，这样触摸压力对薄膜上的压力敏感电阻的阻值的影响也非常小。第一区域和第二区域中的压力敏感电阻的阻值的变化差异(即应变差异)用于测量触压区的触摸压力的大小。

结合第一方面，在第七种可能的实施方式中，对于用户的同一触摸压力,所述第一区域上的所述压力敏感电阻所接收到的应变是所述第二区域上的所述压力敏感电阻所接收到的应变的1.2倍以上。

结合第一方面，在第八种可能的实施方式中，所述薄膜的厚度范围为：0.02-0.2mm。

结合第一方面，在第九种可能的实施方式中，所述第二区域内设有凹槽，以增加所述第二区域相对所述第一区域的弹性变形能力。

所述凹槽的设置使得所述第二区域在触摸压力的作用下，能够进一步相对所述第一区域产生弹性形变，以吸收所述触摸压力。

所述凹槽的开槽的方式包括将薄膜厚度方向上的材料全部挖空，也就是说，开槽打通了薄膜的两面。当然，开槽的方式也可以为只挖掉部分薄膜厚度方向上的材料，这种开槽的结构类似盲孔结构。不管开槽的结构是怎样的，都能够使得薄膜的第二区域的柔性增加。

结合第一方面第九种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，所述凹槽呈U形延伸，且所述第二区域内的所述压力敏感电阻位于所述凹槽所包围的区域内。

进一步而言，可以通过压力检测桥臂电路，至少两个压力敏感电阻作为压力检测桥臂电路的桥臂，且两个压力敏感电阻的应变敏感系统一致。当触感主体的触压区受至触摸压力时，第一区域中的压力敏感电阻受到触摸压力的影响，即产生应变，第二区域中的压力敏感电阻不受触摸压力的影响，应变为零。即，同一个压力检测桥臂电路中的电阻的变化产生差异，通过电阻变化的差异可检测触摸压力的力度。

具体的压力检测桥臂电路实施方式如下。

结合第一方面，在第十一种可能的实施方式中，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻依次首尾连接，且每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻固定于所述第一区域，所述第四电阻固定于所述第二区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的阻值产生第一应变，所述第四电阻的阻值产生第二应变，所述第二应变小于所述第一应变。

结合第一方面，在第十二种可能的实施方式中，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻依次首尾连接，且每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻位于所述第二区域，所述第四电阻位于所述第一区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的阻值产生第二应变，所述第四电阻的阻值产生第一应变，所述第二应变小于所述第一应变。

结合第一方面，在第十三种可能的实施方式中，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻依次首尾连接，且每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻和所述第二电阻位于第一区域，所述第三电阻和所述第四电阻位于所述第二区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值产生第一应变，所述第三电阻和所述第四电阻的阻值产生第二应变，所述第二应变小于所述第一应变。

结合第一方面，在第十四种可能的实施方式中，所述第二区域的数量为两个，两个所述第二区域分布在所述第一区域的两侧，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻依次首尾连接，且每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻和所述第四电阻分别位于两个所述第二区域，所述第二电阻和所述第三电阻位于所述第一区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻和所述第四电阻的阻值产生第二应变，但所述第二电阻和所述第三电阻的阻值产生第一应变，所述第二应变小于所述第一应变。

结合第一方面，在第十五种可能的实施方式中，所述至少两个压力敏感电阻的温度系数相同。

结合第一方面，在第十六种可能的实施方式中，所述触感主体为电子产品的显示屏，所述触压区设于所述显示屏的外表面，所述触摸压力传感器被配置为能够透光，且位于所述显示屏的内表面。

结合第一方面，在第十七种可能的实施方式中，所述触感主体包括显示屏和背光模组，所述触压区设于所述显示屏的外表面，所述背光模组层叠设置在所述显示屏的内表面的一侧，所述触摸压力传感器位于所述背光模组之背离所述显示屏的一侧，所述显示屏及所述背光模用于将所述触压区所受到的触摸应力传递至所述触摸压力传感器，所述触摸压力传感器被配置为不透光。

进一步的设计为：每个检测电路中的四个电阻彼此邻近设置，且每个触摸压力传感器的最大面积为10mm×10mm，触摸压力传感器的最大面积的设计与触压区的面积相关，当使用者手指按压在触压区时，手指能够覆盖的面积，即是触摸压力传感器的最大面积。每个触摸压力传感器中所有的电阻的温度变化一致或者温度相同，以便减少电阻间的温度差异，当电子产品的温度发生变化时，每个检测电路中的所有的电阻的变化一致，进而保证电桥输出电压保持不变，即温度对电桥的输出没有影响。

具体而言，上述几种实施方式中，四个电阻可以排列呈一排，也可以排列呈两排两列的排列方式(即正方形架构)。

结合上述任意一种实施方式，所述薄膜包括相背设置的正面和反面，所述正面粘合至所述触感主体，所述第一区域内的所述压力敏感电阻设置于所述正面，所述第二区域内的所述压力敏感电阻设置于所述反面。

结合上述任意一种实施方式，所有的所述压力敏感电阻的温度系数相同。温度系数相同能够更加精确地测量触摸压力。

进一步而言，所有的所述压力敏感电阻之温度系数基本相同，这里所讲的基本相同，指的是：在温度变化的过程中，所有的压力敏感电阻会产生相同的改变，但也允许不同的压力敏感电阻之温度系数存在差异，具体的差异可以为：当应变敏感系数与温度敏感系数比较接近时，温度敏感系数的允许差异也较为严格，比如应变敏感系数为50(归一化数值，下同，含温度敏感系数也是归一化数值)而温度敏感系数为10时，这时温度敏感系数的允许差异为20％；当应变敏感系数与温度敏感系数相差较大时，温度敏感系数允许的差异可以适当放大，比如应变敏感系数为100(归一化数值，下同，含温度敏感系数也是归一化数值)而温度敏感系数为10时，这时温度敏感系数的允许差异为60％。

结合上述任意一种实施方式，所述触感主体为电子产品的显示屏，所述触压区设于所述显示屏的外表面，所述触摸压力传感器被配置为能够透光，且位于所述显示屏的内表面(因为背光模组所发出的光需要透过触摸压力传感器，显示屏才可以被照亮)，可以使用透明薄膜，以及通过透明材料在薄膜上制作电阻。具体而言，触摸压力传感器设置在背光模组和显示面板之间，触压区受到触摸压力时，第一区域内压力敏感电阻能够在更快的时间内产生应变，提升了感测的速度，且由于距离触压区更近，也提升了感测的精度。

结合上述任意一种实施方式，所述触感主体包括显示屏和背光模组，所述触压区设于所述显示屏的外表面，所述背光模组层叠设置在所述显示屏的内表面的一侧，所述触摸压力传感器位于所述背光模组之背离所述显示屏的一侧，所述触压区所受到的触摸应力，通过所述显示屏及所述背光模组能够被传递至所述触摸压力传感器，所述触摸压力传感器被配置为不透光。本实施方式之触摸压力传感器不需要制作成透光的结构，因此，本实施方式中的触摸压力传感器成本低，且贴合至背光模组背离触摸屏的一侧，由于不需要精密的贴合工艺，也不要制作成透光的结构，使得制作方法也容易，使用不透光的材料制作薄膜及电阻，制造成本低于使用透光材料制作薄膜及电阻。

第二方面，本发明还提供一种电子产品，包括上述任意一项所述的触摸压力感测装置和主板，所述主板上设有传感器电路，所有的所述压力敏感电阻电连接至所述传感器电路，所述传感器电路用于比较所述第一区域内的所述压力敏感电阻和所述第二区域内的所述压力敏感电阻的之间的应变差异，以实现测量所述触摸压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式提供的触摸压力感测装置的侧面示意图。

图2是本发明一种实施方式提供的触摸压力感测装置中的触摸压力传感器的示意图。

图3是本发明一种实施方式提供的触摸压力感测装置的电桥电路示意图。

图4是第一种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图5是第二种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图6是第三种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图7是第四种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图8是第五种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图9是第六种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图10是第七种实施方式中的触摸压力感测装置中压力敏感电阻分布示意图。

图11是本发明一种实施方式提供的触摸压力传感器设置在电子产品之触摸屏内表面的示意图。

图12是图11的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，本发明提供一种触摸压力感测装置，包括触感主体100和触摸压力传感器200，触感主体100包括供用户施加触摸压力的触压区101(位于触感主体100的外表面)，所述触摸压力传感器200位于所述触感主体100之背离所述触压区的一侧(即位于触感主体100的内表面)，其中触压区101为使用者手指触压的区域，即触压区101的面积的设计参照使用者手指按压时在触感主体100表面的接触面积。

如图2所示，所述触摸压力传感器200包括薄膜10和多个检测电路20(也就是多个压力检测单元20)。具体而言，薄膜10可以为FPC或PET等塑料材料，所述薄膜10受力能够产生弹性形变。所述薄膜10包括多个呈阵列分布的承载区域11，图1中显示了薄膜上包括5行3列分布的承载区域11。所述多个检测电路20一一对应地分别设置在所述薄膜10之所述多个承载区域11内，也就是说，每个承载区域11内都设置一个检测电路20。每个所述承载区域11均具有弹性形变能力，具体而言，可以使用具有弹性变形能力的薄膜，这里所述的“弹性变形能力”指的是：在受力的情况下，薄膜的每一个部分均可以在薄膜厚度方向上产生弹性摆动，也可以在每个承载区域11内设置开槽(或开缝)S，提升承载区域的弹性变形能力。每个检测电路20均包括至少两个压力敏感电阻R，在每个检测电路20中，所述薄膜10包括相互邻接的第一区域A1和第二区域A2(请参阅图4至图10所示的实施例的附图，其中虚线框内部的区域为第一区域A1，虚线框外部的区域为第二区域A2)。其中至少一个所述压力敏感电阻R固定于所述第一区域A1，其余的所述压力敏感电阻R固定于所述第二区域A2。

所述第一区域A1中的所述压力敏感电阻R与所述触压区101之间的触摸压力传递路径上的第一连接媒介的刚性大于所述第二区域A2中的所述压力敏感电阻R与所述触压区101之间的触摸压力传递路径上的第二连接媒介的刚性，所述第一连接媒介至少包括所述第一区域A1，所述第二连接媒介至少包括所述第二区域A2。

所述第一连接媒介还包括所述第一区域A1与所述触感主体100之间的第一连接物,所述第一连接物越薄越好。第一连接物可以为胶体，即第一区域A1与所述触感主体100之间通过粘胶方式连接。

所述第一连接媒介还包括所述第一区域A1与所述压力敏感电阻R之间的第一结合物，所述第一结合物越薄越好。第一结合物也可以为胶体，即压力敏感电阻R通过粘胶方式固定在第一区域A1。

所述第一区域A1越薄越好。

第一连接物、第一结合物、第一区域A1越薄(三者可以单独变化也可以相互结合，或者共同变薄)，第一区域A1中的压力敏感电阻R对触摸压力越敏感，应变越大。这样第一区域A1和第二区域A2中的压力敏感电阻的应变差异越明显，测量越准确。

进一步而言，第一连接物、第一结合物、第一区域A1的弹性变形系数越小越好，三者的弹性系数可以单独变化，也可以相互结合。弹性变形系数越小，第一区域A1中的压力敏感电阻对触摸压力的应变越大。

所述第二连接媒介还包括所述第二区域A2与所述触感主体100之间的第二连接物,所述第二连接物越厚越好。第二连接物可以为两面均有粘胶层的泡棉，即将泡棉粘接在第二区域A2和触感主体100之间。

所述第二连接媒介还包括所述第二区域A2与所述压力敏感电阻R之间的第二结合物，所述第二结合物越厚越好。第二结合物也可以为胶体。

第二区域A2越厚越好。

第二连接物、第二结合物、第二区域A2越厚(三者可以单独变化也可以相互结合，或者共同变厚)，第二区域A2中的压力敏感电阻对触摸压力越不敏感，应变越小。这样第一区域A1和第二区域A2中的压力敏感电阻R的应变差异越明显，测量越准确。

进一步而言，第二连接物、第二结合物、第二区域A2的弹性变形系数越大越好，三者的弹性系数可以单独变化，也可以相互结合。弹性变形系数越大，第二区域A2中的压力敏感电阻R对触摸压力的应变越小。

具体而言，所述第一区域A1与所述触感主体100之间可以通过粘胶的方式粘合在一起，触压区101受到触摸压力时，触感主体100将触摸压力传递至第一区域A1，使得第一区域A1上的压力敏感电阻R的阻值产生变化，可以通过备胶粘贴的方式实现刚性连接。

所述第二区域A2与所述触感主体100之间可以受力隔离。“受力隔离”包括不连接或通过柔性材质连接，只要能达成所述触感主体100受力的情况下，第二区域A2接受不到力的作用或者接受至很小的力的作用。通过柔性材质连接的意思是指薄膜10的第二区域A2与触感主体100之间连接的结构具有弹性，例如通过泡棉或弹片设置在薄膜10和触感主体100之间，触感主体100的触压区101受到触摸压力时，柔性材质(例如泡棉)能够吸收触摸压力，使得薄膜10不受触摸压力的影响或者受到较小的触摸压力的影响。这样第二区域A2中的压力敏感电阻R的阻值变化较小。

所述第二区域A2内设可以通过置凹槽，以使当所述触压区101将触摸压力传递至所述薄膜10时，所述第二区域A2能够相对所述第一区域A1产生弹性变形，从而在所述第一区域A1内的所述压力敏感电阻R和所述第二区域A2内的所述压力敏感电阻R之间产生应变差异。

第一区域A1和第二区域A2中的压力敏感电阻R的阻值的变化(即应变差异)用于测量触压区101的触摸压力的大小。

一种实施方式中，所述触感主体100为电子产品的显示屏，所述触摸压力传感器之所述薄膜贴合至所述显示屏之内表面。其它实施方式中，触感主体100也可以为触摸板或电子产品后壳。

进一步而言，可以通过压力检测桥臂电路，至少两个压力敏感电阻R作为压力检测桥臂电路的桥臂，且两个压力敏感电阻R的应变敏感系统一致。当触感主体100的触压区101受至触摸压力时，第一区域A1中的压力敏感电阻R受到触摸压力的影响，即产生应变，第二区域A2中的压力敏感电阻R不受触摸压力的影响，应变为零。即，同一个压力检测桥臂电路中的电阻的变化产生差异，通过电阻变化的差异可检测触摸压力的力度。

图2所示的实施例子中，每个检测电路20中压力敏感电阻R的数量为四个，但本发明所保护的检测电路20不限于包括四个压力敏感电阻R，例如，可以通过两个电阻形成半桥电路，也能实现检测的功能，因此，每个检测电路20中，压力敏感电阻R的数量为至少两个。

一种实施方式中，在每个检测电路中，所述电阻包括第一压力敏感电阻和第二压力敏感电阻，且所述第一压力敏感电阻和所述第二压力敏感电阻形成半桥电路，换言之，第一压力敏感电阻和所述第二压力敏感电阻构成压力检测桥臂电路的两个邻接桥臂，所述第一压力敏感电阻处的所述薄膜与电子产品之触感主体刚性连接，所述第二压力敏感电阻处的所述薄膜与所述触感主体之间不连接或柔性连接。所述第二压力敏感电阻与所述第一压力敏感电阻应变敏感系数一致。本实施方式中，每个检测电路中的两个电阻构成一个半桥电路，当触摸屏受到按压时，由于第一压力敏感电阻所述的薄膜与触感主体之间刚性连接，导致第一压力敏感电阻的阻值变化，由于第二压力敏感电阻所在的薄膜与触感主体之间不连接或柔性连接，导到第二压力敏感电阻阻值不变，进一步通过第一压力敏感电阻和第二压力敏感电阻阻值变化的差异实现触摸屏所受到的触摸压力的精确测量。

另一种实施方式中，在每个检测电路20中，所述压力敏感电阻R的数量为四个，且形成电桥电路。本实施例中的全侨电路基于惠斯特电桥的应变原仪原理，例如：利用其中两个压力敏感电阻R的阻值变化的大小大于另两个压力敏感电阻R的阻值变化，使得输出电压产生变化，也是通过压力敏感电阻阻值变化的差异实现触感主体100之触压区101所受到的触摸压力的精确测量。

请参阅图3，图3所示为电桥电路(惠斯通电桥)示意图，Ui为供电电压，Uo为输出也就是测量电压，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4依次首尾连接，且每个压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，电阻电桥的一个对角接供电电压，另一个对角接输出电压，具体架构为：所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压Ui，所述第一电阻R1和所述第三电阻R3的连接点形成第一输出节点，所述第二电阻R2和所述第四电阻R4的连接点形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间连接测量电压Uo。所述测量电压Uo用于输出电压以测量触摸压力值。在当用户按压触压区101时，其中一个或多个电阻的阻值产生第一应变，其他的电阻的阻值产生第二应变。第二应变小于第一应变。同时Ui保持不变，Uo会产生相应输出，即可测得用户按压触压区101的力。

为了使得电桥电路中一部分电阻的阻值产生第一应变，其他的电阻的阻值产生第二应变，这些电阻由应变敏感材料组成，通常情况下存在如下关系：

ΔR/R＝S*ε

其中R为电阻原始阻值，ΔR为应变引起的电阻变化值，S为电阻应变敏感系数，ε为应变。

也就是可以通过使得电阻处的结构产生应变变化来改变电阻阻值，即通过用户按压触感主体的触摸面使得与触感主体刚性连接的触摸压力传感器结构产生应变变化和电阻变化。

同时，压力敏感电阻R1、R2、R3、R4由应变敏感材料制成，应变敏感材料对于温度也非常敏感，也就是当温度升高/降低时电阻也相应的升高/降低，因此为了精确的测量用户的压力，需要降低温度对电阻影响，本发明实施例中，所述至少两个电阻之材料相同，进一步地，每个检测电路中的四个电阻彼此邻近设置，且每个检测电路(即触摸压力传感器)的整体最大面积为10mm×10mm，触摸压力传感器的最大面积的设计与触压区101的面积相关，当使用者手指按压在触压区101时，手指能够覆盖的面积，即是触摸压力传感器的最大面积。各压力敏感电阻的温度变化一致或者温度相同，以便减少电阻间的温度差异，当电子产品的温度发生变化时，每个检测电路中的所有的电阻的变化一致，进而保证电桥输出电压保持不变，即温度对电桥的输出没有影响。具体而言，所述第一压力敏感电阻和所述第二压力敏感电阻之温度系数基本相同，这里所讲的基本相同，指的是：在温度变化的过程中，第一压力敏感电阻和第二压力敏感电阻会产生相同的改变，但也允许第一压力敏感电阻和第二压力敏感电阻之温度系数存在差异，具体的差异可以为：当应变敏感系数与温度敏感系数比较接近时，温度敏感系数的允许差异也较为严格，比如应变敏感系数为50(归一化数值，下同，含温度敏感系数也是归一化数值)而温度敏感系数为10时，这时温度敏感系数的允许差异为20％；当应变敏感系数与温度敏感系数相差较大时，温度敏感系数允许的差异可以适当放大，比如应变敏感系数为100(归一化数值，下同，含温度敏感系数也是归一化数值)而温度敏感系数为10时，这时温度敏感系数的允许差异为60％。

电桥电路中的四个电阻排列方式可以为：四个电阻排列呈一排(形成矩形架构)；或者四个电阻排列呈两排两列(形成正方形架构)。

四个电阻的具体分布及相应的电阻所对应的薄膜10与触压区101连接的架构，详见下述四种具体的实施方式。

第一种实施方式：请参阅图4，四个压力敏感电阻分别为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，依次首尾连接排列呈一排，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3位于所述第一区域A1(虚线框内的区域)，所述第四电阻R4位于所述第二区域A2(虚线框外的区域)，当用户施加触摸压力至所述触压区101时，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的阻值产生第一应变，但所述第四电阻R4的阻值产生第二应变。第二应变小于所述第一应变。本实施方式中，薄膜上设有两个开缝S，且两个开缝S相对设置且分别位于四个电阻R1、R2、R3、R4的两侧，开缝S用于提升薄膜10之承载区域11的弹性形变能力，主要是用于提提升第二区域A2的弹性形变能力。

第二种实施方式：请参阅图5，检测电路20中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4排列呈两排两列，其中第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3设于第一区域A1内，第一区域A1呈L形区域(即虚线框内的区域)，第四电阻R4设于第二区域A2内。本实施方式中，薄膜上设有一个开缝S，开缝S位于第二区域A2中的第四电阻R4之远离第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的一侧。

第三种实施方式：请参阅图6，与第一种实施方式设置相反，具体为：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4排列呈一排。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3设于第二区域A2内，且用于产生第二应变。第四电阻R4位于第一区域A1内，且用于产生第一应变。第二应变小于所述第一应变。本实施方式中，薄膜上设有两个开缝S，且两个开缝S相对设置且分别位于四个电阻R1、R2、R3、R4的两侧。

第四种实施方式：请参阅图7，与第二种实施方式设置相反，具体为：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4排列呈两排两列，其中三个相邻的电阻(第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3)位于第二区域A2内，第二区域A2呈L形区域；第四电阻R4位于第一区域A1内。本实施方式中，薄膜上设有一个开缝S，开缝位于第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的远离第四电阻R4的侧边，半包围第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。

第五种实施方式：请参阅图8，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4排列呈一排，其中两个相邻的所述电阻(第一电阻R1、第二电阻R2)位于第一区域A1内；另两个所述电阻(第三电阻R3、第四电阻R4)位于第二区域A2内。本实施方式中，薄膜上设有两个开缝S，且两个开缝S相对设置且分别位于四个电阻R1、R2、R3、R4的两侧。

第六种实施方式：请参阅图9，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4呈两排两列，其中两个相邻的所述电阻(第一电阻R1、第二电阻R2)位于第一区域A1内；另两个所述电阻(第三电阻R3、第四电阻R4)位于第二区域A2内。本实施方式中，薄膜上设有一个开缝S，且位于第三电阻R3、第四电阻R4的远离第一电阻R1、第二电阻R2的一侧。

第七种实施方式中，请参阅图10，本实施例子中，薄膜10包括两个第二区域A2和一个第一区域A1，且两个第二区域A2分别位于第一区域A1的两侧。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4排列呈一排，其中位于中间的两个相邻的所述电阻(第一电阻R1、第二电阻R2)位于第一区域A1内；第三电阻R3和第四电阻R4分别位于两个第二区域A2中。本实施方式中，薄膜上设有两个开缝S，且两个开缝S相对设置且分别位于两个第二区域A2中，且分别包围第三电阻R3和第四电阻R4。

上述所有的实施例中，位于第一区域A1中的压力敏感电阻R的阻值产生第一应变，位于第二区域A2中的压力敏感电阻R的阻值产生第二应变。第二应变小于第一应变。这样通过第一区域A1和第二区域A2中的压力敏感电阻的应变差异，来测量触摸压力的大小。

本发明将多个检测电路20阵列分布在薄膜10上，薄膜10具有弹性形变能力，通常薄膜10本身就是较软的材质，其本身具有弹性摆动的功能；若薄膜10比较硬，可以在薄膜10上开槽(即上述各实施例中的开槽S)，例如U形槽或C形槽，或类似的半包围结构的槽，由于通过开槽将开槽所包围的区域与薄膜其它区域隔离，使得开槽所包围的薄膜的区域具有弹性摆动的功能。一种实施方式中，所述薄膜10设有多个开槽S，所述多个开槽S分布在所述薄膜10与所述触摸屏之间不连接或通过软质材料连接的区域内。开槽的方式包括将薄膜厚度方向上的材料全部挖空，也就是说，开槽打通了薄膜的两面。当然开槽的方式也可以为只挖掉部分薄膜厚度方向上的材料，这种开槽的结构类似盲孔结构。不管开槽的结构是怎样的，都能够使得薄膜的柔性增加，特别是所述薄膜与所述触摸屏之间不连接或通过软质材料连接的区域内的薄膜的柔性。

进一步而言，多个检测电路20阵列分布在薄膜10上，可以分布在薄膜10的同一个表面，也可以分布在薄膜10的正反两面。薄膜10的厚度很薄，本发明薄膜10结合电阻R的厚度可以达到0.1mm左右。

一种实施方式中，所述薄膜10包括相背设置的正面和反面，所述正面粘合至所述触感主体100，所述第一区域A1内的所述压力敏感电阻设置于所述正面，所述第二区域内A2的所述压力敏感电阻设置于所述反面。

请参阅图11和图12，本发明还提供一种电子产品，触摸压力感测装置和主板(未图示)，所述主板上设有传感器电路，所有的所述压力敏感电阻电连接至所述传感器电路，所述传感器电路用于比较所述第一区域内的所述压力敏感电阻和所述第二区域内的所述压力敏感电阻的之间的应变差异，以实现测量所述触摸压力。

其中，所述触摸压力传感器之所述触感主体100可以为显示屏，薄膜10贴设在显示屏的内表面，需要将触摸压力传感器设计为可以透光，可以使用透明薄膜，以及通过透明材料在薄膜上制作电阻。所述触摸压力传感器之所述薄膜贴合至所述触摸屏之内表面，使得触摸压力传感器与触摸屏的距离近，从而可以更精确地测量触摸应力。

另一种实施方式中，触感主体100可以包括显示屏和背光模组，所述薄膜贴合至所述背光模组之背离所述显示屏的一侧。本实施方式之触摸压力传感器不需要制作成透光的结构，因此，本实施方式中的触摸压力传感器成本低，且贴合至背光模组背离触摸屏的一侧，制作方法也容易，制造成本也低。只是因为距离显示屏的距离要较前一种实施方式远，检测触摸应用的精度不及前一种实施方式。

有些电子装置，例如手机，将指纹模块设置在后壳上，这种情况下，触感主体100为电子装置的后壳，本实施方式中，薄膜贴合在后壳的内表面。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种触摸压力感测装置，其特征在于，包括触感主体和触摸压力传感器，所述触感主体包括供用户施加触摸压力的触压区，所述触摸压力传感器位于所述触感主体之背离所述触压区的一侧；

所述触摸压力传感器包括至少两个压力敏感电阻和薄膜，所述薄膜在受力的情况下产生弹性形变，所述薄膜包括相互邻接的第一区域和第二区域，其中至少一个所述压力敏感电阻固定于所述第一区域，其余的所述压力敏感电阻固定于所述第二区域；

所述第一区域中的所述压力敏感电阻与所述触压区之间的触摸压力传递路径上的第一连接媒介的刚性大于所述第二区域中的所述压力敏感电阻与所述触压区之间的触摸压力传递路径上的第二连接媒介的刚性，所述第一连接媒介至少包括所述第一区域，所述第二连接媒介至少包括所述第二区域；

所述第二区域内设有凹槽，以增加所述第二区域相对所述第一区域的弹性变形能力，当所述触压区将触摸压力传递至所述压力敏感电阻时，所述第二区域能够相对所述第一区域产生弹性变形，从而所述第一区域和所述第二区域之间产生应变差异，并通过所述压力敏感电阻感测所述应变差异。

2.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述第一连接媒介还包括所述第一区域与所述触感主体之间的第一连接物。

3.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述第一连接媒介还包括所述第一区域与所述压力敏感电阻之间的第一结合物。

4.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述第二连接媒介还包括所述第二区域与所述触感主体之间的第二连接物。

5.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述第二连接媒介还包括所述第二区域与所述压力敏感电阻之间的第二结合物。

6.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，对于用户的同一触摸压力,所述第一区域上的所述压力敏感电阻所接收到的应变是所述第二区域上的所述压力敏感电阻所接收到的应变的1.2倍以上。

7.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述薄膜的厚度范围为：0.02-0.2mm。

8.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述凹槽呈U形延伸，且所述第二区域内的所述压力敏感电阻位于所述凹槽所包围的区域内。

9.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，且依次首尾连接，每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻固定于所述第一区域，所述第四电阻固定于所述第二区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的阻值产生第一应变，所述第四电阻的阻值产生第二应变，所述第二应变小于所述第一应变。

10.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，且依次首尾连接，每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻位于所述第二区域，所述第四电阻位于所述第一区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的阻值产生第二应变，所述第四电阻的阻值产生第一应变，所述第二应变小于所述第一应变。

11.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，且依次首尾连接，每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻和所述第二电阻位于第一区域，所述第三电阻和所述第四电阻位于所述第二区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值产生第一应变，所述第三电阻和所述第四电阻的阻值产生第二应变，所述第二应变小于所述第一应变。

12.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述第二区域的数量为两个，两个所述第二区域分布在所述第一区域的两侧，所述压力敏感电阻的数量为四个，四个所述压力敏感电阻分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，且依次首尾连接，每个所述压力敏感电阻均形成电阻电桥的各桥臂，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点形成第一输入节点，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点形成第二输入节点，所述第一输入节点和所述第二输入节点之间连接供电电压，所述第一电阻和所述第三电阻之间形成第一输出节点，所述第二电阻和所述第四电阻之间形成第二输出节点，所述第一输出节点和所述第二输出节点之间输出测量电压；所述测量电压用于输出电压以测量触摸压力值；所述第一电阻和所述第四电阻分别位于两个所述第二区域，所述第二电阻和所述第三电阻位于所述第一区域，当用户施加触摸压力至所述触压区时，所述第一电阻和所述第四电阻的阻值产生第二应变，但所述第二电阻和所述第三电阻的阻值产生第一应变，所述第二应变小于所述第一应变。

13.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述薄膜包括相背设置的正面和反面，所述正面粘合至所述触感主体，所述第一区域内的所述压力敏感电阻设置于所述正面，所述第二区域内的所述压力敏感电阻设置于所述反面。

14.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述至少两个压力敏感电阻的温度系数相同。

15.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述触感主体为电子产品的显示屏，所述触压区设于所述显示屏的外表面，所述触摸压力传感器被配置为能够透光，且位于所述显示屏的内表面。

16.如权利要求1所述的触摸压力感测装置，其特征在于，所述触感主体包括显示屏和背光模组，所述触压区设于所述显示屏的外表面，所述背光模组层叠设置在所述显示屏的内表面的一侧，所述触摸压力传感器位于所述背光模组之背离所述显示屏的一侧，所述显示屏及所述背光模用于将所述触压区所受到的触摸应力传递至所述触摸压力传感器，所述触摸压力传感器被配置为不透光。

17.一种电子产品，其特征在于，所述电子产品包括如权利要求1-16任意一项所述的触摸压力感测装置和主板，所述主板上设有传感器电路，所述至少两个压力敏感电阻电连接至所述传感器电路，所述传感器电路用于比较所述第一区域内的所述压力敏感电阻和所述第二区域内的所述压力敏感电阻的之间的应变差异，所述应变差异用于测量所述触摸压力。

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