CN108200774B - 压力检测装置、压力检测方法及电子终端 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种压力检测装置、压力检测方法及电子终端，压力检测装置包括：压力感应电极、第一辅助电极、补偿电极和第二辅助电极；所述压力感应电极与所述第一辅助电极形成一压力检测电容；所述补偿电极与所述第二辅助电极形成随环境变化而电容值改变的补偿电容，以补偿因环境变化导致的所述压力检测电容的变化，所述补偿电极位于多个所述压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在所述阵列中。本发明实施例提高了压力检测的可靠性及准确度。

Description

压力检测装置、压力检测方法及电子终端
技术领域
本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种压力检测装置、压力检测方法及电子终端。
背景技术
触控技术如应用在智能终端上，可以让使用者只要通过手势操作即可实现终端的操作，摆脱了传统的机械键盘，使人机交互更为直截了当。
在目前大部分电子产品终端中，用户手指触摸显示屏只会产生二维的坐标输入，但是，随着触控技术的发展，比如电容触控为例，单纯的手指触控已经不能满足用户更多维度输入的需求，在电容触摸屏中加入压力检测技术(Force Touch)能够增加一个输入维度，让触摸屏能够感知手指压力信息，感知轻压以及重压的力度，这样当用户手指按压显示屏时不仅会产生二维的坐标输入，也会产生第三维的压力输入，并调出不同的对应功能，从而提供更加良好的用户体验。比如在触摸屏的压力检测技术中，通常通过压力感应器来检测有效对参考电极的电容变化，与显示设备结合来实现触控显示。
现有技术中，压力感应器中的压力感应电极与应用其的终端中的参考电极之间形成一间隙，压力感应电极与应用其的终端中的参考电极之间形成一有效压力检测电容，当有力施加触控模组上时，压力感应器受压导致压力检测电极和参考电极之间的间隙会发生相应的形变，施加力越大，形变量也越大，将该形变转换为电容变化或者电阻变化或者其他电气特性变化，通过检测电容变化或者电阻变化或者其他电气特性变化的变化量，从而来确定压力值大小。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：由于温度对压力检测电容的大小的影响，会导致压力检测的准确度较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种压力检测装置、温度补偿方法及电子终端，用以解决现有技术中环境变化影响了压力检测效果的技术问题。
本发明实施例采用的技术方案如下：
本发明实施例提供一种压力检测装置，其包括：压力感应电极、第一辅助电极、补偿电极和第二辅助电极；所述压力感应电极与所述第一辅助电极形成一压力检测电容；所述补偿电极与所述第二辅助电极形成随环境变化而电容值改变的补偿电容，以补偿因环境变化导致的所述压力检测电容的变化，所述补偿电极位于多个所述压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在所述阵列中。
本发明实施例还提供一种压力检测方法，包括：
获取压力感应电极与第一辅助电极之间形成的压力检测电容被按压前后输出的电容值；
获取补偿电极与第二辅助电极之间形成随环境变化而电容值改变的补偿电容在环境变化前后输出的电容值，所述补偿电极位于多个所述压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在所述阵列中，所述补偿电容在环境变化前后输出的电容值用于补偿所述压力检测电容因环境变化时导致的被按压前后输出的电容值的变化；
根据所述压力检测电容被按压前后输出的电容值以及补偿电容在环境变化前后输出的电容值，计算按压的压力。
本发明实施例再提供一种电子终端，其包括任一项实施例中所述的压力检测装置。
本发明实施例的技术方案具有以下优点：由于压力检测装置中，压力感应电极与第一辅助电极形成一压力检测电容；补偿电极与第二辅助电极形成随环境变化而电容值改变的补偿电容，以补偿因环境变化导致的压力检测电容的变化，补偿电极位于多个压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在阵列中，从而补偿因环境如温度导致的有效压力检测电容的变化，从而提高了压力检测的可靠性及准确度。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一压力检测装置的结构示意图；
图2为图1压力检测装置的平面示意图；
图3为本发明实施例二压力检测装置的结构示意图；
图4为图3压力检测装置的平面示意图；
图5为本发明实施例三压力检测装置的结构示意图；
图6为图5压力检测装置的平面示意图；
图7为本发明实施例四压力检测装置的结构示意图；
图8为本发明实施例五压力检测装置的结构示意图；
图9为本发明实施例六压力检测装置的结构示意图；
图10为本发明实施例七温度补偿方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
本发明下述实施例中，由于压力检测装置中，压力感应电极与第一辅助电极形成一压力检测电容；补偿电极与第二辅助电极形成随环境变化而电容值改变的补偿电容，以补偿因环境变化导致的压力检测电容的变化，补偿电极位于多个压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在阵列中，从而补偿因环境如温度导致的有效压力检测电容的变化，从而提高了压力检测的可靠性及准确度。
为了对本发明上述核心思想做出清楚的说明，本发明下述实施例中，以自电容技术方案为例进行说明。
本发明的下述实例中，以参考电极作为第一辅助电极，第二辅助电极共用所述参考电极为例进行说明，以环境中的温度补偿为例进行说明。
图1为本发明实施例一压力检测装置的结构示意图；图2为图1压力检测装置的平面示意图；本实施例一中，以自电容为例进行说明。如图1、2所示，其包括：导电面101、压力感应电极102、参考电极103、补偿电极104，导电面101比如为电子终端的显示模组中的公共电极，受压时相对所述压力感应电极距离可变的参考电极103为电子终端的导电中框。所述参考电极103电连接与系统地，所述参考电极103与所述压力感应电极102之间形成压力检测自电容。
本实施例中，多个所述压力感应电极102构成一阵列，一个或多个所述补偿电极104穿插设置在所述阵列中，所述补偿电极104和所述压力感应电极102位于不同的面，比如位于所述压力感应电极102之上，所述补偿电极在所述压力感应电极采样时复用为减弱在确定压力大小时负载电容对压力检测电容的第二屏蔽电极，复用情形时的第二屏蔽电极和所述压力感应电极102具有相同的电势，以减少所述补偿电极104与所述参考电极103之间形成的压力负载电容。所述压力感应电极102在所述温度补偿电极采样时复用减弱负载电容对压力检测电容的影响的的第一屏蔽电极。
具体地，本实施例中，当所述压力感应电极102采样时，所述温度补偿电极104复用为用来减少压力感应电极102与所述参考电极103之间形成的压力负载电容的屏蔽电极，当温度补偿电极104采样时，所述压力感应电极102复用为减弱负载电容对压力检测电容的影响的第一屏蔽电极。
需要说明的是，可替代地，在其他实施例中，也可以使用显示模组中的其他导电层作为第一辅助电极，详细不再赘述。
图3为本发明实施例二压力检测装置的结构示意图；图4为图3压力检测装置的平面示意图；与上述图1实施例相同的是，本实施例中，压力检测装置仍然包括：参考电极103、压力感应电极102、导电面101、补偿电极104，导电面101比如为显示模组中的公共电极，受压时相对所述压力感应电极距离可变的参考电极103为电子终端的导电背壳。
本实施例中，多个所述压力感应电极102构成一阵列，一个或多个所述补偿电极104穿插设置在所述阵列中，所述补偿电极104和所述压力感应电极位于同一面内，所述补偿电极104和与所述参考电极103之间设置有减弱负载电容对压力检测电容的影响的第一屏蔽电极105。
在上述使用屏蔽电极的实施例中，屏蔽电极的面积要大于参考电极和压力感应电极中面积最大的电极。
图5为本发明实施例三压力检测装置的结构示意图；图6为图5压力检测装置的平面示意图；与上述图1实施例相同的是，本实施例中，压力检测装置仍然包括：参考电极103、压力感应电极102、导电面101、温度补偿电极104，导电面101比如为显示模组中的公共电极，受压时相对所述压力感应电极距离可变的参考电极103为电子终端的导电背壳。
本实施例中，多个所述压力感应电极102构成一阵列，一个或多个所述温度补偿电极104设置在所述阵列外围比如角落或者边缘，以使所述温度补偿电极104不随压力发生形变，以与所述参考电极103之间形成仅因温度变化引起电容值变化的补偿电容。
本实施例中，由于补偿电极设置在边缘位置，对于形变来说，敏感度不高，或者可理解为压力引起边缘位置形变比较微小，或者近似为补偿电极不会因受压发生形变，从而不会分别与导电面、辅助电极之间形成电容的变化，只有环境的变化，才会引起补偿电极与辅助电极之间形成电容的变化。
图7为本发明实施例四压力检测装置的结构示意图；如图7所示，以在上述图3的基础上做进一步技术改进为例，在压力感应电极102上面增加第二屏蔽电极106，所述第二屏蔽电极与所述导电面101之间形成负载电容，所述第二屏蔽电极106用于减弱或消除在确定所述压力大小时所述负载电容对所述压力检测电容的影响。具体地，如果要消除负载电容对压力检测电容的影响，第二屏蔽电极106和压力感应电极102可以具有相同的电势，比如共用同一驱动通道，第二屏蔽电极106和压力感应电极102之间不会有电场形成，只有第二屏蔽电极和导电面之间有点电场分布形成了负载电容，但是该负载电容由于第二屏蔽电极106和压力感应电极102之间不会有电场形成从而不会影响压力检测电容；如果是减小的话，则分别接具有不同输出电压的驱动通道。
如图7所示，本实施例中，第二屏蔽电极106与压力感应电极102之间一一对应。
本实施例中，如果驱动通道能力较弱，每个所述第二屏蔽电极电连接有一个驱动通道；如果驱动通道能力较弱，多个所述第二屏蔽电极互联起来再与同一个驱动通道电连接。
其他与图3的相同的内容在此不再赘述。
图8为本发明实施例五压力检测装置的结构示意图；如图8所示，与上述图7不同的是，对于每个温度补偿电极104也设置了对应的第二屏蔽电极106，其他与图7的相同的内容在此不再赘述。温度补偿电极104与第二屏蔽电极106之间也具有相同的电势，即温度补偿电极104、压力感应电极102与第二屏蔽电极106之间也具有相同的电势，从而实现了温度补偿电极104、压力感应电极102分别与第二屏蔽电极106形成的负载电容不会对压力检测电容有影响。
图9为本发明实施例六压力检测装置的结构示意图；如图9所示，与上述图8不同的是，本实施例中使用一整块的第二屏蔽电极起到与上述多个第二屏蔽电极同样的作用，一个第二屏蔽电极106共用面积大于多个所述压力感应电极102和多个温度补偿电极104面积的总和。
上述图7-图8的实施例中，所述屏蔽电极、所述压力感应电极、所述补偿电极、所述第一辅助电极、及所述第二辅助电极依次从上到下设置，所述压力感应电极和所述补偿电极位于同一面内。
需要说明的是，可替代地，所述第一辅助电极、所述第二辅助电极、所述屏蔽电极、所述压力感应电极、及所述补偿电极、从上到下设置，所述压力感应电极和所述补偿电极位于同一面内，详细不再附图赘述，此时，如果是互电容检测的话，所述参考电极与驱动信号电连接，所述参考电极与所述压力感应电极之间形成压力检测互电容。
需要说明的是，参照上述图7，在设置第二屏蔽电极的时候，也可以将第二屏蔽电极设置成远离触控模组的有效触控区域的边缘，且所述第二屏蔽电极设置在所述有效触控区域的中心区域，详细不再附图说明。
图10为本发明实施例七温度补偿方法的流程示意图；如图10所示，本实施例中的方法应用于上述任一实施例中的压力检测装置，具体地，本实施例方法包括：
S801、获取压力感应电极与第一辅助电极之间形成的压力检测电容被按压前后输出的电容值；
S802、获取补偿电极与第二辅助电极之间形成随环境变化而电容值改变的补偿电容在环境变化前后输出的电容值；
本实施例中，所述补偿电容在环境变化前后输出的电容值用于补偿所述压力检测电容因环境变化时导致的被按压前后输出的电容值的变化；
S803、根据所述压力检测电容被按压前后输出的电容值以及补偿电容在环境变化前后输出的电容值，计算按压的压力。
以下将结合具体公式对图10的技术方案进行说明。
设在基准温度T下，压力电极和温度电极的读数分别为RC和RT，当温度变化到Tx时，压力电极和温度电极的读数对应变化到RCx和RTx，由于压力电极和温度电极电容上下电介质相同，因此，在不大的温度范围内，它们的相对变化近似相等，即：
Figure GDA0002704646500000081
根据上式，可将用温度电极将压力电极任意温度下的读数RCx校正到基准温度下的读数RC：
Figure GDA0002704646500000082
而在实际计算压力时，如果有环境变化，则比如可以通过按压前后压力检测电容的电容值做差再与
Figure GDA0002704646500000083
乘积，从而计算出压力值。
需要说明的是，上述实施例中，以导电面为第二辅助电极，以参考电极为第一辅助电极，压力感应电极与第一辅助电极之间形成压力检测电容，压力感应电极与第二辅助电极之间形成负载电容，所述补偿电极与所述第一辅助电极之间形成对因环境变化引起电容值变化的补偿电容为例进行说明。但是，本领域技术人员明了，也可以导电面为第一辅助电极，参考电极为第二辅助电极，压力感应电极与第二辅助电极之间形成压力检测电容，压力感应电极与第一辅助电极形成负载电容，所述补偿电极与所述第二辅助电极之间形成因环境变化引起电容值变化的补偿电容为例进行说明。
需要说明的是，在上述实施例中，也可以在单独增加第二辅助电极，使得补偿电极与第二辅助电极之间形成补偿电容，比如，在第二辅助电极与参考电极设置在同一面内。
上述实施例以温度变化为例进行说明，但是，在本发明上述实施例的启发下，也可以将上述实施例的思想用到其他环境变化时的补偿，详细不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压力检测装置，其特征在于，包括：压力感应电极、第一辅助电极、补偿电极和第二辅助电极；所述压力感应电极与所述第一辅助电极形成一压力检测电容；所述补偿电极与所述第二辅助电极形成随环境变化而电容值改变的补偿电容，以补偿因环境变化导致的所述压力检测电容的变化，所述补偿电极位于多个所述压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在所述阵列中；所述补偿电极和所述压力感应电极位于不同的面，在所述压力感应电极采样时，所述补偿电极复用为减弱所述压力感应电极与所述第二辅助电极之间形成的负载电容对压力检测电容的影响的屏蔽电极，在所述补偿电极采样时，所述压力感应电极复用为减弱所述补偿电极与所述第一辅助电极之间形成的负载电容对压力检测电容的影响的屏蔽电极；或者所述补偿电极和所述压力感应电极位于同一面内并且所述补偿电极穿插设置在所述阵列中，所述补偿电极与所述第一辅助电极之间设置有减弱所述压力感应电极与所述第二辅助电极之间形成的负载电容对压力检测电容的影响的第一屏蔽电极。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一辅助电极为触控模组所在电子终端的导电中框，所述电子终端的导电中框与所述压力感应电极之间形成可随压力变化的间隙；或者，所述第一辅助电极为触控模组所在电子终端的导电背壳，所述压力感应电极与所述触控模组的导电背壳之间形成可随压力变化的间隙。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一辅助电极电连接系统地，所述第一辅助电极与所述压力感应电极之间形成压力检测自电容。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述补偿电极和所述压力感应电极位于同一面内，所述补偿电极与所述第一辅助电极之间设置有减弱负载电容对压力检测电容的影响的第一屏蔽电极时，所述装置还包括：第二屏蔽电极，所述第二屏蔽电极与距离所述第二屏蔽电极最近的导电面之间形成负载电容，所述第二屏蔽电极用于减弱或消除在确定所述压力大小时所述负载电容对所述压力检测电容的影响。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，包括多个第二屏蔽电极以及多个压力感应电极，每个第二屏蔽电极对应一个压力感应电极；或者，包括多个压力感应电极，以及一个第二屏蔽电极，多个所述压力感应电极共用一个第二屏蔽电极，一个第二屏蔽电极的面积大于多个所述压力感应电极的面积总和。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个所述第二屏蔽电极电连接一个驱动通道；或者，多个所述第二屏蔽电极互联，再与同一个驱动通道电连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二辅助电极、所述第二屏蔽电极、所述压力感应电极、所述第一辅助电极依次从上到下设置，所述压力感应电极和所述补偿电极位于同一面内；或者，所述第二辅助电极、所述第二屏蔽电极、所述补偿电极、第一屏蔽电极、及所述第一辅助电极从上到下设置，所述压力感应电极和所述补偿电极位于同一面内。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补偿电极与所述第一屏蔽电极具有相同的电势。
9.一种压力检测方法，其特征在于，包括：
获取压力感应电极与第一辅助电极之间形成的压力检测电容在被按压前后输出的电容值；
获取补偿电极与第二辅助电极之间形成的随环境变化而电容值改变的补偿电容在环境变化前后输出的电容值，所述补偿电极位于多个所述压力感应电极形成的阵列的外围或者穿插设置在所述阵列中，所述补偿电极和所述压力感应电极位于不同的面，在所述压力感应电极采样时，所述补偿电极复用为减弱所述压力感应电极与所述第二辅助电极之间形成的负载电容对压力检测电容的影响的屏蔽电极，在所述补偿电极采样时，所述压力感应电极复用为减弱所述补偿电极与所述第一辅助电极之间形成的负载电容对压力检测电容的影响的屏蔽电极；或者所述补偿电极和所述压力感应电极位于同一面内并且所述补偿电极穿插设置在所述阵列中，所述补偿电极与所述第一辅助电极之间设置有减弱所述压力感应电极与所述第二辅助电极之间形成的负载电容对压力检测电容的影响的第一屏蔽电极；所述补偿电容在环境变化前后输出的电容值用于补偿所述压力检测电容因环境变化时导致的被按压前后输出的电容值的变化；
根据所述压力检测电容被按压前后输出的电容值以及补偿电容在环境变化前后输出的电容值，计算按压的压力。
10.一种电子终端，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一项所述的压力检测装置。
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