CN108534921A - 压力传感器、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力传感器、显示装置，属于压力检测技术领域，其可至少部分解决现有的压力传感器无法实现对压力分布状况的检测的问题。本发明的压力传感器包括对盒的第一基板和第二基板；所述压力传感器具有多个压力感测单元，每个压力感测单元包括：设于所述第一基板朝向第二基板一侧的第一电极；设于所述第二基板朝向第一基板一侧与第一电极相对位置的第二电极；设于所述第一电极与第二电极间的支撑柱，其由弹性绝缘材料构成，且两端分别与第一电极与第二电极接触。

Description

压力传感器、显示装置

技术领域

本发明属于压力检测技术领域，具体涉及一种压力传感器、显示装置。

背景技术

压力传感器是一种非常重要的传感器，其被广泛应用于3D Touch(即可感知触摸压力的触控)、气压控制、液压控制、液位测量、流量/流速测量等众多领域，有极广的应用前景。

现有压力传感器包括电阻式、半导体式等不同形式，但其均为针对单点压力的检测，而无法实现对一定区域内压力分布状况的检测。

发明内容

本发明至少部分解决现有的压力传感器无法实现对压力分布状况的检测的问题，提供一种可准确检测出压力分布状况的压力传感器、显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种压力传感器，包括对盒的第一基板和第二基板；所述压力传感器具有多个压力感测单元，每个压力感测单元包括：

设于所述第一基板朝向第二基板一侧的第一电极；

设于所述第二基板朝向第一基板一侧与第一电极相对位置的第二电极；

设于所述第一电极与第二电极间的支撑柱，其由弹性绝缘材料构成，且两端分别与第一电极与第二电极接触。

优选的是，每个所述压力感测单元中支撑柱的数量为一个。

优选的是，所述压力传感器还包括：

多个设于所述第一基板与第二基板间的保护柱，其一端连接在第一基板或第二基板上，且其高度小于支撑柱的高度。

进一步优选的是，所述压力传感器还包括：

所述保护柱由弹性绝缘材料构成。

优选的是，所述第一基板朝和第二基板间的空间为真空；

或者，

所述第一基板朝和第二基板间的空间中填充有绝缘液体。

优选的是，多个所述压力感测单元排成阵列；

或者，

多个所述压力感测单元排成一列。

优选的是，多个所述第二电极连为一体，形成公共电极；

各所述第一电极相互分开。

优选的是，多个所述压力感测单元排成阵列，各所述第一电极相互分开；

每个所述压力感测单元还包括开关晶体管，其第一极连接第一电极；

同行压力感测单元中的各开关晶体管的栅极连接一条扫描线；

同列压力感测单元中的各开关晶体管的第二极连接一条读取线。

进一步优选的是，所述压力传感器还包括驱动单元，所述驱动单元包括：

多个扫描端口，每个扫描端口连接一条扫描线，各扫描端口用于向各扫描线轮流提供导通信号；

多个读取端口，每个读取端口连接一条读取线，并用于接收来自读取线的检测信号；

所述驱动单元用于根据检测信号计算对应的压力感测单元所受的压力。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其包括：

显示面板，其具有出光侧；

设于显示面板的出光侧外的上述的压力传感器，且其中第一基板、第二基板、第一电极、第二电极均由透明材料构成。

本发明的压力传感器中具有多个压力感测单元，每个压力感测单元可独立的测出其所受的压力，故通过多个压力感测单元的结合，即可确定出压力传感器所在范围内多点的压力，也就是确定出压力的分布状况；同时，每个压力感测单元中均设有弹性的支撑柱，而支撑柱在受压时发生的是弹性变形，故两电极间距离的变化与压力基本呈线性关系，即其电容的变化与压力也基本为线性关系，因此，相应压力的计算过程更简单，测出的压力更准确。

附图说明

图1为本发明的实施例的一种压力传感器的俯视结构示意图(未示出第二基板上的结构、支撑柱、保护柱)；

图2为本发明的实施例的一种压力传感器中一个压力感测单元处的局部剖面结构示意图；

其中，附图标记为：11、第一电极；12、第二电极；2、压力感测单元；31、支撑柱；32、保护柱；51、开关晶体管；52、扫描线；53、读取线；8、驱动单元；91、第一基板；92、第二基板。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1、图2所示，本实施例提供一种压力传感器。

该压力传感器能检测出一定范围内多个点的压力，例如用于检测一个面内的气压、液压等的分布，以形成压力分析图；或者，其也可用于显示装置的3D Touch，以确定触控面上各触摸点的压力；或者，其也可用作液位传感器，以通过不同位置的液压判定液位等。

具体的，该压力传感器包括对盒的第一基板91和第二基板92；且压力传感器具有多个压力感测单元2，每个压力感测单元2包括：

设于第一基板91朝向第二基板92一侧的第一电极11；

设于第二基板92朝向第一基板91一侧与第一电极11相对位置的第二电极12；

设于第一电极11与第二电极12间的支撑柱31，其由弹性绝缘材料构成，且两端分别与第一电极11与第二电极12接触。

如图2所示，本实施例的压力传感器主体为两个对盒的基板(如玻璃基板、塑料基板等)，故其整体形状与基板的形状相同，为板状或条状。同时，压力传感器有多个压力感测单元2，而每个压力感测单元2中包括间隔且相对设置的第一电极11和第二电极12，这两个电极可由铝(Al)、铜(Cu)等金属材料构成，或者也可由氧化铟锡(ITO)等透明导电材料构成。而在两电极之间，则设有弹性绝缘材料(如亚克力树脂)的支撑柱31，该支撑柱31与两电极均接触，故相当于对两基板提供支撑。当其中一侧基板受到压力时，相应压力感测单元2中的支撑柱31受压变形，两电极间的距离变化，也就是两电极间的电容变化，故通过检测该电容的变化，即可确定出相应压力感测单元2的变形程度，也就是确定出导致该变形的压力大小，实现压力检测。

本实施例的压力传感器中具有多个压力感测单元2，每个压力感测单元2可独立的测出其所受的压力，故通过多个压力感测单元2的结合，即可确定出压力传感器所在范围内多点的压力，也就是确定出压力的分布状况；同时，每个压力感测单元2中均设有弹性的支撑柱31，而支撑柱31在受压时发生的是弹性变形，故两电极间距离的变化与压力基本呈线性关系，即其电容的变化与压力也基本为线性关系，因此，相应压力的计算过程更简单，测出的压力更准确。

优选的，每个压力感测单元2中支撑柱31的数量为一个。

显然，相对每个压力感测单元2中有多个支撑柱31的情况，当只有一个支撑柱31时，则不用考虑压力在不同支撑柱间的分配、不同支撑柱的变形不同等问题，故压力的计算更简单、准确。

优选的，压力传感器还包括：多个设于第一基板91与第二基板92间的保护柱32，其一端连接在第一基板91(具体可接触第一电极11)或第二基板92(具体可接触第二电极12)上，且其高度小于支撑柱31的高度。

如图2所示，在两基板间还可设有一些高度较“矮”的保护柱32，其一端连接在某个基板(包括其上的电极)上，在不受压力时另一端不与另一基板(包括其上的电极)接触；由此，保护柱32平时并不起作用，但是当压力传感器受到较大压力而导致较严重的变形时，则另一基板会与保护柱32接触时，从而保护柱32可提供更强的支撑，以避免压力传感器继续变形而损坏。

更优选的，保护柱32由弹性绝缘材料构成。

显然，若保护柱32由弹性绝缘材料构成，则当其开始起到支撑作用时，即使压力继续增大，则保护柱32也可发生弹性变形，从而避免发生因硬性碰撞而导致结构损坏。

由于保护柱32起到的是预防性的保护作用，故其分布没有必然的规定，其可直接与某基板接触，也可设于电极处而与某电极接触。当然，从改善保护效果的考虑，多个保护柱32应在压力传感器中均匀分布。

优选的，作为本实施例的一种方式，第一基板91朝和第二基板92间的空间为真空。

也就是说，两基板之间的空间应封闭，且该空间可被抽成真空，这样基板变形不会受到其中填充物的影响，压力检测更简单准确。

优选的，作为本实施例的另一种方式，第一基板91朝和第二基板92间的空间中填充有绝缘液体。

也就是说，也可在两基板之间填充绝缘的液体，优选是高介电系数的绝缘液体(如超纯水、酯类油等)，以调整电极所形成的电容的介电系数，并对基板进行更好的支撑、保护。当然，在这种情况下，绝缘液体的存在会对基板的变形造成一定的影响，故需要对压力-变形关系进行相应的校正。

优选的，作为本实施例的一种方式，多个压力感测单元2排成阵列。

如图1所示，各压力感测单元2可在一个面上按照行、列的形式排成阵列，从而压力传感器可均匀的检测出该面上各点的压力。

优选的，作为本实施例的另一种方式，多个压力感测单元2排成一列。

也就是说，各压力感测单元2也可排成“一条”，从而压力传感器可对一条线上各点的压力进行检测，如用于以上的液位检测。

优选的，多个第二电极12连为一体，形成公共电极；各第一电极11相互分开。

压力传感器中实际是通过各压力感测单元2中电极形成的电容检测压力的，要获知电容，可在电容的一个极片上加信号而检测另一极片上的感应信号。显然，各电容中所加的信号可以是统一的，只要能分别检测出各极片的感应信号即可。因此，可如图2所示，不同压力感测单元2中的第二电极12可连为一体，形成可统一供电的公共电极(即用于统一用于加信号)，以简化产品结构；相应的，不同的第一电极11则需要相互分开，以保证各电容的独立性(即用于分别检测感应信号)。

优选的，当多个压力感测单元2排成阵列，各第一电极11相互分开(各第二电极12可独立也可组成公共电极)；每个压力感测单元2还包括开关晶体管51，其第一极连接第一电极11；同行压力感测单元2中的各开关晶体管51的栅极连接一条扫描线52；同列压力感测单元2中的各开关晶体管51的第二极连接一条读取线53。

显然，各第一电极11的信号需要被分别引出以计算压力，而若是每个第一电极11都连接单独的引线，则会导致产品结构复杂。因此，在压力感测单元2组成阵列时，可如图1所示，通过类似于显示过程中的像素扫描的方式实现信号的引出，以简化产品结构。具体的，每行开关晶体管51的栅极都连接同一条扫描线52，而每列第一电极11则通过开关晶体管51连接同一条读取线53，由此，只要轮流向各扫描线52通入导通信号(即能使开关晶体管51导通的信号)，则可使各行开关晶体管51轮流导通，从而将相应行中第一电极11上的信号分别引入各读取线53，即每条读取线53可轮流读取一列中各第一电极11的信号。

当然，应当理解，以上描述中的“行”、“列”只是代表两个相对的方向关系，而并不代表“行”必定是沿横向分布，也不不代表“行”必定是沿纵向分布。

进一步优选的，压力传感器还包括驱动单元8，驱动单元8包括：

多个扫描端口，每个扫描端口连接一条扫描线52，各扫描端口用于向各扫描线52轮流提供导通信号；

多个读取端口，每个读取端口连接一条读取线53，并用于接收来自读取线53的检测信号；

驱动单元8用于根据检测信号计算对应的压力感测单元2所受的压力。

也就是说，还可设置驱动单元8以向各压力感测单元2提供信号并分析其中产生的信号，以确定压力。具体的，该驱动单元8可为设于以上基板上的(多个)驱动芯片(DriverIC)。

对以上形式的压力传感器，驱动单元8能向以扫描方式轮流向各扫描线52提供导通信号，并相应的依次接收来自各压力感测单元2的检测信号，从而算出压力感测单元2所受的压力。当然，该驱动单元8还可用于向各第二电极12(可组成公共电极)提供固定的电压。

当然，应当理解，当各压力感测单元2不采取以上阵列形式时，压力传感器中也可设有驱动单元8(如驱动芯片)，以提供驱动信号并计算得出压力。

实施例2：

本实施例提供一种显示装置，其包括：

显示面板，其具有出光侧；

设于显示面板的出光侧外的上述的压力传感器，且其中第一基板、第二基板、第一电极、第二电极均由透明材料构成。

也就是说，可将以上的压力传感器设于液晶显示面板、有机发光二极管(OLED)显示面板等显示面板之外，从而得到既具有显示功能，又可检测出其不同位置所受压力的显示装置(同时还可实现触控，即实现3D Touch)。当然，由于此时显示面板的光要通过压力传感器才能进入人眼，故压力传感器中的各基板、电极均应是透明的。

具体的，该显示装置可为电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压力传感器，包括对盒的第一基板和第二基板；其特征在于，所述压力传感器具有多个压力感测单元，每个压力感测单元包括：

设于所述第一基板朝向第二基板一侧的第一电极；

设于所述第二基板朝向第一基板一侧与第一电极相对位置的第二电极；

设于所述第一电极与第二电极间的支撑柱，其由弹性绝缘材料构成，且两端分别与第一电极与第二电极接触。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

每个所述压力感测单元中支撑柱的数量为一个。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还包括：

多个设于所述第一基板与第二基板间的保护柱，其一端连接在第一基板或第二基板上，且其高度小于支撑柱的高度。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，还包括：

所述保护柱由弹性绝缘材料构成。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一基板朝和第二基板间的空间为真空；

或者，

所述第一基板朝和第二基板间的空间中填充有绝缘液体。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

多个所述压力感测单元排成阵列；

或者，

多个所述压力感测单元排成一列。

7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

多个所述第二电极连为一体，形成公共电极；

各所述第一电极相互分开。

8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于；

多个所述压力感测单元排成阵列，各所述第一电极相互分开；

每个所述压力感测单元还包括开关晶体管，其第一极连接第一电极；

同行压力感测单元中的各开关晶体管的栅极连接一条扫描线；

同列压力感测单元中的各开关晶体管的第二极连接一条读取线。

9.根据权利要求8所述的压力传感器，其特征在于，还包括驱动单元，所述驱动单元包括：

多个扫描端口，每个扫描端口连接一条扫描线，各扫描端口用于向各扫描线轮流提供导通信号；

多个读取端口，每个读取端口连接一条读取线，并用于接收来自读取线的检测信号；

所述驱动单元用于根据检测信号计算对应的压力感测单元所受的压力。

10.一种显示装置，其特征在于，包括：

显示面板，其具有出光侧；

设于显示面板的出光侧外的压力传感器，其为权利要求1至9中任意一项所述的压力传感器，且其中第一基板、第二基板、第一电极、第二电极均由透明材料构成。