CN108604148A - 一种压敏装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种压敏装置(200),包括:第一基底(202);第二基底(208),第二基底(208)与第一基底(202)下方的一个平面平行;数个基壁(204),数个基壁(204)的每个基壁(204)包括上端、下端及侧表面,上端与所述第一基底(202)接触,下端与第二基底(208)接触,数个基壁(204)与第一基底(202)及第二基底(208)共同形成数个封闭的空腔;数个压敏元件(206),数个压敏元件分别贴合于数个空腔内的第一基底(202)下方的平面,且每个压敏元件(206)的阻抗随每个压敏元件(206)所受压力变化而变化;及数个电极(210),数个电极(210)中每两个电极(210)分别连接至每个压敏元件(206)的两点,用于检测压敏元件(206)的阻抗的变化。
Description
本发明涉及压力传感领域,尤其涉及一种压力传感压敏装置及制造方法。
现今,触摸屏得到广泛应用。图1所示为现有常用的触摸屏压力感应压敏装置100。压敏装置100包括基底104,触摸板102及位于触摸板四角的四个电容式的压力传感器106。压力源如手指等施加到触摸板102上后,会引起触摸板102的位移,从而四个角的压力传感器106的电容发生变化,进而可以检测出压力大小。而由于压力源施加的位置不同,四个压力传感器106检测到的压力值也会有所不同。根据四个压力传感器106检测的压力的结果,通过处理器的一个算法,就可以定位压力源的位置。
在图1所示方案中,触摸板由非透明材料构成,且该四角悬空结构很难应用于触屏表面,只能用于屏幕背面从而远离压力源,对于压力的感应精度会大大降低;再者,该结构四个角的传感器感应并计算来定位压力源位置,需要检测后并进行一次数据处理计算,响应速度慢,精度低;该结构需要极大的悬空部分,使得整个传感器厚度较大,结构复杂。
发明内容
第一方面,本发明实施例提供了一种压敏装置,包括:
第一基底;
第二基底,所述第二基底与所述第一基底下方的一个平面平行;
数个基壁,所述数个基壁的每个基壁包括上端、下端及侧表面,所述上端与所述第一基底接触,所述下端与所述第二基底接触,所述数个基壁与所述第一基底及所述第二基底共同形成数个封闭的空腔;
数个压敏元件,所述数个压敏元件分别贴合于所述数个空腔内的所述第一基底下方的所述平面,且所述每个压敏元件的阻抗随所述每个压敏元件所受压力变化而变化;及
数个电极,所述数个电极中每两个电极分别连接至所述每个压敏元件的两点,用于检测所述压敏元件的阻抗的变化。
由于压敏元件良好的压敏特性,本发明可由相对小的压力得到较大电阻变化,从而具有测量压力源位置准确,灵敏度高的优点。若第一基底采用柔性材料制成,本发明还可应用于柔性表面或曲面表面。更进一步地,相对于传统的压力感应压敏装置,本发明具有制作成本低廉的优点。
在第一方面的第一种可能的实现方式中,构成所述压敏元件的材料包括石墨烯。
结合第一方面,或者第一方面第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,所述数个基壁均匀排列,且所述数个封闭的空腔的体积相等。
结合第一方面,或者第一方面第一至第二种任意一种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,所述空腔的厚度不大于100um。腔体的厚度非常小,这不仅增加测量的准确性,也使得该压敏装置更易于集成到各个应用系统中。
结合第一方面,或者第一方面第一至第三种任意一种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,构成所述第一基底及基壁的材料包括聚合物。
结合第一方面,或者第一方面第一至第四种任意一种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,所述数个压敏元件相同,且所述每个压敏元件的形状包括以下形状中的任一种:矩形、圆形及不规则形状。
结合第一方面,或者第一方面第一至第五种任意一种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,所述数个压敏元件所受压力来自对所述第一基底的上方平面的施力。
结合第一方面,或者第一方面第一至第六种任意一种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中,所述第一基底、所述基壁及所述数个压敏元件均由透明材料构成,且所述第二基底为屏幕。第一基底及压敏元件均可选择由透明材料构成,因而在触摸屏感应系统中,该压敏装置可以第一基底及压敏元件在上,屏幕在下的方式放置,从而使得压力源(如手)离压敏装置更近,从而使得测量结果更加准确。
结合第一方面第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中,所述透明材料包括聚对苯二甲酸乙二酯。
结合第一方面,或者第一方面第一至第六种任意一种可能的实现方式,在第九种可能的实现方式中,所述第一基底为传感器基底,所述第二基底208为腔体基底。
第二方面,本发明实施例提供了一种制造压敏装置的方法,包括:
生成第一基底及数个基壁,所述数个基壁的每个基壁包括上端、下端及数个侧表面,所述上端与所述第一基底接触;
将数个压敏元件贴合于所述第一基底的下方,所述每个压敏元件的阻抗随所述每个压敏元件所受压力变化而变化;
使第二基底与所述下端接触,以使所述数个基壁与所述第一基底及所述第二基底共同形成数个封闭的空腔,其中,所述数个压敏元件中的每个压敏元件位于所述数个封闭的空腔中的一个空腔内;及
生成数个电极,使所述数个电极中每两个电极分别连接至所述每个压敏元件的两点。
在第二方面的第一种可能的实现方式中,所述将数个压敏元件贴合于所述第一基底的下方包括:
使构成所述压敏元件的材料覆盖于所述第一基底的下方及所述每个基壁的下端及数个侧表面;及
使用掩膜及刻蚀工艺,保留所述材料位于第一基底下方的部分,将其余部分去掉。
结合第二方面,或者第二方面第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,构成所述数个压敏元件的材料包括石墨烯。
结合第二方面,或者第二方面第一至第二种任意一种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,使所述数个基壁均匀排列,且使所述数个封闭的空腔的体积相等。
结合第二方面,或者第二方面第一至第三种任意一种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,使所述空腔内的厚度不大于100um。
结合第二方面,或者第二方面第一至第四种任意一种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,构成所述第一基底的材料包括聚合物。
结合第二方面,或者第二方面第一至第五种任意一种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,使数个压敏元件相同,且所述每个压敏元件的
形状包括以下形状中的任一种:矩形、圆形及不规则形状。
第三方面,本发明实施例提供了、一种应用压敏装置的方法,所述方法包括:
压敏元件接收来自第一基底上方平面的施力;
响应于所述施力,所述压敏元件产生形变;
经电极检测由于所述压敏元件形变所引起的所述压敏元件的电特性的变化情况;及
根据所述变化情况,判断所述压敏元件所在处所受压力情况,从而产生信号以控制系统作出响应于所述施力的反应。
在第三方面的第一种可能的实现方式中,压敏装置应用于移动终端系统,通过判断某压敏元件所在处受到了压力,则系统相应启动一个应用程序。
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是现有技术中的触摸屏感应压敏装置示意图。
图2是本发明第一实施例的压敏装置的截面示例图。
图3包括图1中的压敏装置的透视俯视图。
图4是本发明第二实施例的一种制造压敏装置的方法的流程图。
图5是本发明第三实施例的一种运用压敏装置的方法的流程图。
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。
图2是本发明第一实施例的压敏装置200的截面示例图。如图2所示,
该压敏装置200包括第一基底202、数个基壁204、数个压敏元件206、第二基底208及数个电极210。第二基底208与第一基底202的一个平面平行。数个基壁204的每个基壁包括上端、下端及数个侧表面。上端与第一基底202接触,下端与第二基底208接触。数个基壁204与第一基底202及第二基底208共同形成数个封闭的空腔。在一个实施例中,数个基壁204与第一基底202相连。在一个实施例中,数个基壁204均匀排列,且数个封闭的空腔的体积相等。构成第一基底202及数个基壁204的材料包括聚合物,例如是聚对苯二甲酸乙二酯或聚氯乙烯。空腔内的厚度(即基壁204上端至基壁204下端的距离)为微米级。在一个实施例中,空腔内的厚度不大于100um。例如,空腔内的厚度为50微米。
数个压敏元件206分别贴合与数个空腔内的第一基底202的下方,且每个压敏元件的阻抗随每个压敏元件所受压力变化而变化。数个压敏元件206可覆盖空腔内的第一基底202下方的全部或局部面积。在一个实施例中,构成压敏元件206的材料包括石墨烯。在一个实施例中,数个压敏元件206相同,且每个压敏元件的形状为以下形状中的任一种:矩形、圆形及不规则形状。数个电极中210每两个电极分别连接至每个压敏元件的两个不同点。在一个实施例中,数个压敏元件206制成条状,每两个电极分别连接至每个压敏元件206的两端。
压敏装置200可用作触摸屏感应压敏装置。在此应用中,第二基底208为屏幕。当压力自第一基底202向下施压时,受到压力的压敏元件206与与其贴合处的第一基底202产生形变。空腔为形变提供了空间。压敏元件206的阻抗由于自身形变产生变化。所产生变化的大小与所产生的自身形变大小相关。自身形变大小与所受压力大小相关。电信号通过电极210施加于压敏元件206。如电流自电极210从压敏元件206的一端流入,经过压敏元件206,又自压敏元件206的另一端流出。当压敏元件206的阻抗发生变化时,若施加于压敏元件206两端的电压不变,则可检测到流经压敏元件206的电流发生变化。由于其他处的压敏元件206未受到压力,因而阻抗及流经其上的电流也不发生变化。因而,由流经某个压敏元件206的电流发生变化,则可判断该压敏元件206的阻抗发生变化,从而判断该压敏元件206所在处受到了压力和触摸,从而通知系统进行相应的响应。例如,该压敏装置
200应用于移动终端系统,则通过判断某处受到了压力,则系统相应启动一个应用程序。
压敏装置200不局限于应用于触摸屏感应系统中。例如,压敏装置200还可应用于工业腔体中气体压强的测试。在此应用中,第一基底202为传感器基底,第二基底208为腔体基底,在基壁206与第二基底208间放置若干气密胶以增加气密性。
由于压敏元件良好的压敏特性,本发明可由相对小的压力得到较大电阻变化,从而具有测量压力源位置准确,灵敏度高的优点。第一基底及压敏元件均可选择由透明材料构成,因而在触摸屏感应系统中,该压敏装置可以第一基底及压敏元件在上,屏幕在下的方式放置,从而使得压力源(如手)离压敏装置更近,从而使得测量结果更加准确。腔体的厚度非常小,这不仅增加测量的准确性,也使得该压敏装置更易于集成到各个应用系统中。若第一基底采用柔性材料制成,本发明还可应用于柔性表面或曲面表面。更进一步地,相对于传统的压力感应压敏装置,本发明具有制作成本低廉的优点。
图3所示为本发明第一实施例的压敏装置200的透视俯视图,便于读者更好地理解本发明的结构(第二基底208及数个电极210未示出)。
图4所示为本发明第二实施例的制造压敏装置的方法400的流程图。如图4所示,方法400包括:在步骤402中,生成第一基底及数个基壁。数个基壁的每个基壁包括上端、下端及数个侧表面。上端与第一基底接触。在步骤404中,将数个压敏元件贴合于第一基底的下方。每个压敏元件的阻抗随所述每个压敏元件所受压力变化而变化。在步骤406中,使第二基底与下端接触,以使数个基壁与第一基底及第二基底共同形成数个封闭的空腔,其中,数个压敏元件中的每个压敏元件位于数个封闭的空腔中的一个空腔内。在步骤408中,生成数个电极,使数个电极中每两个电极分别连接至每个压敏元件的两点。
图5所示为本发明第三实施例的运用压敏装置的方法500的流程图。如图5所示,方法500包括:在步骤502中,压敏元件接收来自第一基底上方平面的施力。在步骤504中,响应于该施力,压敏元件产生形变。在步骤506中,经电极检测由于压敏元件形变所引起的压敏元件的电特性的变化情况。例如,电信号通过电极施加于压敏元件。如电流自电极210从压敏元件
206的一端流入,经过压敏元件,又自压敏元件的另一端流出。当压敏元件的阻抗由于压敏元件的形状变化发生变化时,若施加于压敏元件两端的电压不变,则可检测到流经压敏元件的电流发生变化。在步骤508中,根据该变化情况,判断压敏元件所在处所受压力情况,从而产生信号以控制系统作出响应于该压力的反应。例如,由于其他处的压敏元件未受到压力,因而阻抗及流经其上的电流也不发生变化。因而,由流经某个压敏元件的电流发生变化,则可判断该压敏元件的阻抗发生变化,从而判断该压敏元件所在处受到了压力和触摸,从而通知系统进行相应的响应。例如,该压敏装置200应用于移动终端系统,则通过判断某处受到了压力,则系统相应启动一个应用程序。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (13)
- 一种压敏装置,其特征在于,包括:第一基底;第二基底,所述第二基底与所述第一基底下方的一个平面平行;数个基壁,所述数个基壁的每个基壁包括上端、下端及侧表面,所述上端与所述第一基底接触,所述下端与所述第二基底接触,所述数个基壁与所述第一基底及所述第二基底共同形成数个封闭的空腔;数个压敏元件,所述数个压敏元件分别贴合于所述数个空腔内的所述第一基底下方的所述平面,且所述每个压敏元件的阻抗随所述每个压敏元件所受压力变化而变化;及数个电极,所述数个电极中每两个电极分别连接至所述每个压敏元件的两点,用于检测所述压敏元件的阻抗的变化。
- 如权利要求1所述的压敏装置,其特征在于,构成所述压敏元件的材料包括石墨烯。
- 如权利要求1或2所述的压敏装置,其特征在于,所述数个基壁均匀排列,且所述数个封闭的空腔的体积相等。
- 如权利要求1-3中任一项所述的压敏装置,其特征在于,所述空腔的厚度不大于100um。
- 如权利要求1-4中任一项所述的压敏装置,其特征在于,构成所述第一基底及基壁的材料包括聚合物。
- 如权利要求1-5中任一项所述的压敏装置,其特征在于,所述数个压敏元件相同,且所述每个压敏元件的形状包括以下形状中的任一种:矩形、圆形及不规则形状。
- 如权利要求1-6中任一项所述的压敏装置,其特征在于,所述数个压敏元件所受压力来自对所述第一基底的上方平面的施力。
- 如权利要求1-7中任一项所述的压敏装置,其特征在于,所述第一基底、所述基壁及所述数个压敏元件均由透明材料构成,且所述第二基底为屏幕。
- 如权利要求8所述的压敏装置,其特征在于,所述透明材料包括聚对苯二甲酸乙二酯。
- 如权利要求1-7中任一项所述的压敏装置,其特征在于,所述第一基底为传感器基底,所述第二基底208为腔体基底。
- 一种制造压敏装置的方法,其特征在于,包括:生成第一基底及数个基壁,所述数个基壁的每个基壁包括上端、下端及数个侧表面,所述上端与所述第一基底接触;将数个压敏元件贴合于所述第一基底的下方,所述每个压敏元件的阻抗随所述每个压敏元件所受压力变化而变化;使第二基底与所述下端接触,以使所述数个基壁与所述第一基底及所述第二基底共同形成数个封闭的空腔,其中,所述数个压敏元件中的每个压敏元件位于所述数个封闭的空腔中的一个空腔内;及生成数个电极,使所述数个电极中每两个电极分别连接至所述每个压敏元件的两点。
- 如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述将数个压敏元件贴合于所述第一基底的下方包括:使构成所述压敏元件的材料覆盖于所述第一基底的下方及所述每个基壁的下端及数个侧表面;及使用掩膜及刻蚀工艺,保留所述材料位于第一基底下方的部分,将其余部分去掉。
- 一种应用压敏装置的方法,其特征在于,所述方法包括:压敏元件接收来自第一基底上方平面的施力;响应于所述施力,所述压敏元件产生形变;经电极检测由于所述压敏元件形变所引起的所述压敏元件的电特性的变化情况;及根据所述变化情况,判断所述压敏元件所在处所受压力情况,从而产生信号以控制系统作出响应于所述施力的反应。
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