CN108418575A - 一种触控压力传感器及触控压力开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控压力传感器，第一电极层可以与用户触碰的部位之间形成电容，从而实现对用户触碰区域的定位；同时当用户按压触控压力传感器时，可以改变第二电极层与第三电极层之间电容的大小，从而可以实现对用户按压力大小的检测。通过上述触控压力传感器可以在对用户触碰区域定位的同时，对用户按压力大小进行检测，从而降低触控压力传感器的误触发率。同时上述对用户触碰区域定位的信号与对用户按压力大小进行检测的信号会分布在不同的信号线上，从而可以实现对上述信号的冗余，增加触控压力传感器的可靠性。本发明还提供了一种触控压力开关，同样具有上述有益效果。

Description

一种触控压力传感器及触控压力开关

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种触控压力传感器及触控压力开关。

背景技术

随着近年来科技不断的进步以及触控行业的发展，触控传感器的应用范围越来越广。

在现阶段，触控感应器通常为电容式触控感应器。而电容式触控感应器虽然具有耐磨损、寿命长、维护成本低等优点，但是电容式触控感应器在使用过程中，用户仅仅需要用手指触碰或接近电容式触控感应器的表面，就可以激活触控感应器，这就很容易造成误触发。在某些具体的应用场景中，例如在车载系统中，对于硬件的安全性要求较高。在类似的应用场景中，就不再适用于现有技术中常规的触控感应器。

所以如何使得触控感应器的安全性是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种触控压力传感器，可以有效降低触控压力传感器的误触发率；本发明的另一目的在于提供一种触控压力开关，可以有效降低触控压力开关的误触发率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种触控压力传感器，所述触控压力传感器包括：

依次间隔设置的第一电极层、第二电极层和第三电极层；其中，所述第一电极层包括至少一个导电膜层，所述第二电极层与所述第三电极层之间形成电容；

位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一隔离层；

位于所述第二电极层与所述第三电极层之间的第二隔离层；其中，所述第二隔离层中设置有空气间隙。

可选的，所述第一电极层背向所述第二电极层一侧表面设置有盖板；所述第三电极层背向所述第二电极层表面设置有基板。

可选的，所述盖板背向所述第一电极层一侧表面设置有增透膜。

可选的，所述增透膜背向所述盖板一侧表面设置有抗指纹油涂层。

可选的，所述盖板背向所述第一电极层一侧表面为粗糙表面。

可选的，所述第二隔离层为由多孔材料所构成的第二隔离层。

可选的，所述第二隔离层包括多个间隔子，所述间隔子之间形成有所述空气间隙。

可选的，所述第一电极层包括两个所述导电膜层，两个所述导电膜层分别设置有相互匹配的电极图案。

本发明还提供了一种触控压力开关，所述触控压力开关包括如上述任一项所述的触控压力感应器和与所述触控压力感应器电连接的MCU。

本发明所提供的一种触控压力传感器，包括依次间隔设置的第一电极层、第二电极层和第三电极层；其中第一电极层包括至少一个导电膜层，第二电极层与第三电极层之间形成电容；并且第二电极层与第三电极层之间设置第二隔离层，该第二隔离层中设置有空气间隙。上述第一电极层包括有导电膜层，在工作状态下可以与用户触碰的部位之间形成电容，从而改变导电膜层上的电流，通过对该电信号的检测可以实现对用户触碰区域的定位；同时当用户按压触控压力传感器时，可以改变第二电极层与第三电极层之间的距离，改变第二电极层与第三电极层之间电容的大小，从而改变二电极层或第三电极层上的电流，通过对该电信号的检测可以实现对用户按压力大小的检测。通过上述触控压力传感器可以在对用户触碰区域定位的同时，对用户按压力大小进行检测，从而降低触控压力传感器的误触发率。同时上述对用户触碰区域定位的信号与对用户按压力大小进行检测的信号是通过不同的部件产生，上述两个信号会分布在不同的信号线上，从而可以实现对上述信号的冗余，增加触控压力传感器的可靠性。

本发明还提供了一种触控压力开关，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明实施例所提供的一种触控压力传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种具体的触控压力传感器的结构示意图。

图中：1.第一电极层、2.第二电极层、3.第三电极层、4.第一隔离层、5.第二隔离层、6.空气间隙、7.盖板、8.基板。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种触控压力传感器。在现有技术中，用户仅仅需要用手指触碰或接近电容式触控感应器的表面，就可以激活触控感应器，这就很容易对触控传感器造成误触发，从而降低触控传感器的安全性。

而本发明所提供的一种触控压力传感器，包括依次间隔设置的第一电极层、第二电极层和第三电极层；其中第一电极层包括至少一个导电膜层，第二电极层与第三电极层之间形成电容；并且第二电极层与第三电极层之间设置第二隔离层，该第二隔离层中设置有空气间隙。上述第一电极层包括有导电膜层，在工作状态下可以与用户触碰的部位之间形成电容，从而改变导电膜层上的电流，通过对该电信号的检测可以实现对用户触碰区域的定位；同时当用户按压触控压力传感器时，可以改变第二电极层与第三电极层之间的距离，改变第二电极层与第三电极层之间电容的大小，从而改变二电极层或第三电极层上的电流，通过对该电信号的检测可以实现对用户按压力大小的检测。通过上述触控压力传感器可以在对用户触碰区域定位的同时，对用户按压力大小进行检测，从而降低触控压力传感器的误触发率。同时上述对用户触碰区域定位的信号与对用户按压力大小进行检测的信号是通过不同的部件产生，上述两个信号会分布在不同的信号线上，从而可以实现对上述信号的冗余，增加触控压力传感器的可靠性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种触控压力传感器的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，所述触控压力传感器包括依次间隔设置的第一电极层1、第二电极层2和第三电极层3；其中，所述第一电极层1包括至少一个导电膜层，所述第二电极层2与所述第三电极层3之间形成电容；位于所述第一电极层1与所述第二电极层2之间的第一隔离层4；位于所述第二电极层2与所述第三电极层3之间的第二隔离层5；其中，所述第二隔离层5中设置有空气间隙6。

上述第一电极层1主要用于感应用户的触碰以及对用户触碰的区域进行定位。具体的，上述第一电极层1包括至少一个导电膜层，该导电膜层通常会电连接有外部电源，而外部电源会在导电膜层上形成电流。具体的，在导电膜层上刻蚀有电极，并且电极电连接有引线。外部电源会通过引线将电流传递到各个电极中。在工作状态时，当用户触碰或接近触控感应器表面的某一区域时，位于该区域的电极会与用户触碰的部位形成电容，从而吸走导电膜层上一微小电流。此时外部电源会向导电膜层补充一电流。通过对该电流的分析可以对用户触碰或接近的区域进行定位。有关触控压力传感器中触控功能的具体的工作原理可以参照现有技术，在本发明实施例中不在进行赘述。

在现阶段触控感应器需要进行定位的区域通常为一平面，在平面中对一个点进行准确的定位通常需要在两个方向上对该位置进行定位。相应的在本发明实施例中，所述第一电极层1包括两个所述导电膜层，两个所述导电膜层分别设置有相互匹配的电极图案。

上述第一电极层1中包括的两个导电膜层通常分别称为第一导电膜层与第二导电膜层，与上述导电膜层相似，在第一导电膜层中刻蚀有第一电极，第一电极电连接有第一引线，所述第一电极在第一导电膜层中构成第一电极图案，第一引线从第一方向往所述第一电极传递电流，使得第一电极可以在第一方向上对用户触碰的区域进行定位。

与第一导电膜层相似，在本发明实施例中在第二导电膜层中刻蚀有第二电极，第二电极电连接有第二引线，所述第二电极在第二导电膜层中构成第二电极图案，第二引线从第二方向往所述第二电极传递电流，使得第二电极可以在第二方向上对用户触碰的区域进行定位。

需要说明的是，由第一电极构成的第一电极图案与由第二电极构成的第二电极图案通常需要相互匹配。通过上述第一电极层1中包括的两个导电膜层即可实现对用户触碰区域的精确定位。

在本发明实施例中，所述第一电极层1与所述第二电极层2之间设置有第一隔离层4，所述第二电极层2与所述第三电极层3之间形成电容。

上述第一隔离层4的作用是将第一电极层1与第二电极层2分离开，防止第一电极层1与第二电极层2相互接触而电连接。上述第一隔离层4的通常是由绝缘材料制备而成。有关第一隔离层4的具体作用在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。

上述第二电极层2在本发明实施例中通常为接地电极层，即上述第二电极层2在本发明实施例中通常接地，其电压通常为零。上述第二电极层2通常是由一导电膜层构成，有关第二电极层2的具体结构以及具体成分可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。

上述第二电极层2与设置在第一电极层1与第三电极层3之间，即第三电极层3设置在第二电极层2中与背向第一电极层1的一侧。在本发明实施例中，所述第二电极层2与第三电极层3之间形成一电容，即在工作状态下，第二电极层2与第三电极层3通常会与外部电源连通。与第二电极层2相类似，第三电极层3通常也是由一导电膜层构成，但是通常情况下第三电极层3不会接地。

在工作状状态时，由第二电极层2与第三电极层3之间形成的电容可以用来检测用户的按压，通常情况下，用户会从沿第一电极层1指向第二电极层2的方向按压触控压力传感器。具体的，在本发明实施例中，在第二电极层2与第三电极层3之间设置有第二隔离层5；其中，所述第二隔离层5中设置有空气间隙6。

上述第二间隔层的作用与第一间隔层相类似，其主要作用是将第二电极层2与第三电极层3分离开，防止第二电极层2与第三电极层3相互接触而电连接。

由于上述第二隔离层5中设置有空气间隙6，在按压触控压力传感器的时候上述第二隔离层5可以发生形变，从而使得第二电极层2与第三电极层3之间的距离发生改变，进而影响到第二电极层2与第三电极层3之间电容值的大小，从而使得流经第二电极层2与第三电极层3的电流发生变化，从而产生由压力引起的电信号。通过对该电信号检测，可以对用户的压力进行检测。由于上述第二电极层2通常为接地电极层，所以上述由压力引起的电信号通常由第三电极层3传出。与之相对的，上述由于用户触碰所产生的电信号通常是由第一电极层1传出。

需要说明的是，上述第一电极层1、第一间隔层和第二电极层2的刚度需要在一合适的范围内，即上述结构的刚度不易过大，从而导致用户需要使用过大的力量才能使得第二间隔层发生形变；以及上述结构的刚度不易过小，从而导致误触发情况的发生。

对于上述第二隔离层5的具体结构，在本发明实施例中提供两种具体的方案。第一种，所述第二隔离层5为由多孔材料所构成的第二隔离层5。

上述第二隔离层5具体可以由疏松多孔的材料制备而成，从而使得第二隔离层5中天然具有空气间隙6。在按压触控压力传感器时，可以使得第二隔离层5发生形变，从而改变第二电极层2与第三电极层3之间电容值的大小。有关上述由疏松多孔的材料制备而成的第二隔离层5的具体材质可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。

第二种，所述第二隔离层5包括多个间隔子，所述间隔子之间形成有所述空气间隙6。

上述第二隔离层5中可以设置有多个间隔子，多个间隔子之间形成有空气间隙6，使得第二电极层2、第二间隔层以及第三电极层3形成类似于电阻式触摸屏的结构，从而使得第二电极层2与第三电极层3之间的距离可以发生改变。当然，在本发明实施例中并不需要第二电极层2与第三电极层3之间相互接触，通常情况下第二电极层2与第三电极层3之间的距离只要发生一个微小的变化就可以使得触控压力传感器感应到用户的按压。具体的，在本发明实施例中，只要第二电极层2与第三电极层3之间的距离贴近0.02mm左右，本发明实施例所提供的触控压力传感器感应到用户的按压。

本发明实施例所提供的一种触控压力传感器，包括依次间隔设置的第一电极层1、第二电极层2和第三电极层3；其中第一电极层1包括至少一个导电膜层，第二电极层2与第三电极层3之间形成电容；并且第二电极层2与第三电极层3之间设置第二隔离层5，该第二隔离层5中设置有空气间隙6。上述第一电极层1包括有导电膜层，在工作状态下可以与用户触碰的部位之间形成电容，从而改变导电膜层上的电流，通过对该电信号的检测可以实现对用户触碰区域的定位；同时当用户按压触控压力传感器时，可以改变第二电极层2与第三电极层3之间的距离，改变第二电极层2与第三电极层3之间电容的大小，从而改变二电极层或第三电极层3上的电流，通过对该电信号的检测可以实现对用户按压力大小的检测。通过上述触控压力传感器可以在对用户触碰区域定位的同时，对用户按压力大小进行检测，从而降低触控压力传感器的误触发率。同时上述对用户触碰区域定位的信号与对用户按压力大小进行检测的信号是通过不同的部件产生，上述两个信号会分布在不同的信号线上，从而可以实现对上述信号的冗余，增加触控压力传感器的可靠性。

对于本发明所提供的触控压力传感器，可以对其结构进行进一步的优化，详细内容请参照下述发明实施例。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种具体的触控压力传感器的结构示意图。

区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，详细介绍触控显示模组中盖板7的具体结构。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图2，在本发明实施例中，所述第一电极层1背向所述第二电极层2一侧表面设置有盖板7；所述第三电极层3背向所述第二电极层2表面设置有基板8。

由于上述第一电极层1以及第三电极层3中通常均设置有与外部电源电连接的导电膜层，所以为了有效保护整个触控压力传感器不易受到外界环境的影响，以及为了提高触控压力传感器在使用过程中的使用寿命，在本发明实施例中，可以在第一电极层1背向第二电极层2一侧表面设置盖板7；以及在第三电极层3背向第二电极层2表面设置基板8。即上述盖板7以及基板8位于整个触控压力传感器的最外侧，通常情况下用户会从触控压力传感器中的盖板7一侧触碰甚至是按压触控压力传感器。

上述基板8以及盖板7主要用于保护触控压力传感器，在本发明实施例中对于基板8以及盖板7的具体材质并不做具体限定，只要能保护触控压力传感器即可。通常情况下，上述基板8以及盖板7通常由塑料薄膜构成，具体的可以是PET膜层、PC膜层等等。

由于在使用过程中上述盖板7主要朝向用户，相应的在本发明实施例中，可以对盖板7背向所述第一电极层1一侧表面进行多种表面处理。具体的，第一种表面处理是将盖板7背向第一电极层1一侧表面制作成粗糙表面，即在盖板7背向第一电极层1一侧表面设置有多个凹槽。当然，在本发明实施例中，所述凹槽通常是通过对盖板7背向第一电极层1一侧表面进行细微凹凸加工所形成的凹槽，该凹槽通常非常的细小，用户若用肉眼通常并不能观测出来，但是通过细微凹凸加工所形成的凹槽可以使得盖板7背向第一电极层1一侧表面变为粗糙表面。当外界光线照射到具有粗糙表面的盖板7背向第一电极层1一侧表面时，外界光线会发生散射而不会发生镜面反射，从而避免眩光情况的发生。

第二种表面处理是在盖板7背向第一电极层1一侧表面设置有减反膜。减反膜也称为减反射膜，又称增透膜。设置有减反膜的盖板7的表面可以有效减少甚至于消除反射光的产生，同时可以改善盖板7物理性能，例如力学性能等等。

第三种表面处理是在盖板7背向第一电极层1一侧表面涂布有抗指纹油涂层。抗指纹油也称为防指纹油、防指纹漆，具有防指纹，抗油污的效果。具体的抗指纹油涂层可以分为亲油型，拒油型，有关抗指纹油涂层具体的类型在本发明实施例中不做具体限定。

当然，上述抗指纹油涂层可以设置在上述减反膜的表面。上述介绍了三种表面处理的具体方法，在本发明实施例中，可以仅仅对盖板7背向第一电极层1一侧表面进行任意一种表面处理；也可以同时对盖板7背向第一电极层1一侧表面进行任意两种表面处理，还可以同时对盖板7背向第一电极层1一侧表面进行三种表面处理，甚至于还可以进行其他种类的表面处理。有关对盖板7表面处理的具体内容在本发明实施例中不做具体限定。

本发明实施例所提供的一种触控压力传感器，通过在盖板7背向第一电极层1一侧表面进行多种表面处理，可以有效提升触控压力传感器的光学性能以及结构强度。

本发明实施例还提供了一种触控压力开关，所述触控压力开关包括如上述任一项发明实施例所述的触控压力感应器和与所述触控压力感应器电连接的MCU。上述MCU主要用于获取上述由于用户按压所产生的电信号，以及由于用户触碰所产生的电信号，并对这两种电信号进行识别以及分析。

由对上述发明实施例所提供的触控压力传感器可以有效降低误触发率，相应的本发明实施例所提供的触控压力开关可以有效防止误触发的发生。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种触控压力传感器及触控压力开关进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种触控压力传感器，其特征在于，所述触控压力传感器包括：

依次间隔设置的第一电极层、第二电极层和第三电极层；其中，所述第一电极层包括至少一个导电膜层，所述第二电极层与所述第三电极层之间形成电容；

位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一隔离层；

位于所述第二电极层与所述第三电极层之间的第二隔离层；其中，所述第二隔离层中设置有空气间隙。

2.根据权利要求1所述的触控压力传感器，其特征在于，所述第一电极层背向所述第二电极层一侧表面设置有盖板；所述第三电极层背向所述第二电极层表面设置有基板。

3.根据权利要求2所述的触控压力传感器，其特征在于，所述盖板背向所述第一电极层一侧表面设置有增透膜。

4.根据权利要求3所述的触控压力传感器，其特征在于，所述增透膜背向所述盖板一侧表面设置有抗指纹油涂层。

5.根据权利要求4所述的触控压力传感器，其特征在于，所述盖板背向所述第一电极层一侧表面为粗糙表面。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的触控压力传感器，其特征在于，所述第二隔离层为由多孔材料所构成的第二隔离层。

7.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的触控压力传感器，其特征在于，所述第二隔离层包括多个间隔子，所述间隔子之间形成有所述空气间隙。

8.根据权利要求1所述的触控压力传感器，其特征在于，所述第一电极层包括两个所述导电膜层，两个所述导电膜层分别设置有相互匹配的电极图案。

9.一种触控压力开关，其特征在于，所述触控压力开关包括如权利要求1至8任一项权利要求所述的触控压力感应器和与所述触控压力感应器电连接的MCU。