CN109917941A - 压力感应模组、触控显示屏和触控电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压力感应模组、触控显示屏和触控电子设备，其中，压力感应模组包括：可形变载板；惠斯通电桥，惠斯通电桥包括均具有压敏特性的第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻和第二电阻串联连接形成第一串联回路，第三电阻和第四电阻串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路之间并联连接；其中，第一电阻的导电箔线和第三电阻的导电箔线以第一预设间距并行设置于可形变载板的一侧面板，或第二电阻的导电箔线和第四电阻的导电箔线以第二预设间距并行设置于可形变载板的一侧面板。通过本发明的技术方案，提高了压力感应模组的灵敏度和可靠性，降低了故障率。

Description

压力感应模组、触控显示屏和触控电子设备

技术领域

本发明涉及薄膜压感式触摸屏领域，具体而言，涉及一种压力感应模组、一种触控显示屏和一种触控电子设备。

背景技术

相关技术中，电阻式压感组件通常基于惠斯通电桥原理实现触控检测，如图1所示，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4构成惠斯通电桥的四个电桥臂，电源E对惠斯通电桥通电，节点A和节点B之间接入电压计V。

如图2所示，当无压力按压绝缘板100时，以R1为例，其水平长度为L，当时，电压计输出电压信号为零。

如图3所示，当用户手指按压第一电阻102上方的触控显示屏200时产生向下的压力F，由于触控显示屏200的绝缘盖板与第一电阻102贴合设置，因此，绝缘盖板带动第一电阻102发生形变，即水平长度增大为L’，厚度减小，阻值变大，进而导致此时电压计输出电压信号不为零，控制器根据电压信号计算。

目前电阻应变式压力感应模组通常是应用惠斯通电桥中单臂电桥的原理，因其仅引用一个电桥臂，故而压力触控感应的灵敏度相对而言不是很高，且单臂电桥在失效时，会造成该区域无法对压力进行感应，影响产品质量和用户体验。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种压力感应模组。

本发明的另一个目的在于提供一种触控显示屏。

本发明的另一个目的在于提供一种触控电子设备。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种压力感应模组，包括：可形变载板；惠斯通电桥，惠斯通电桥包括均具有压敏特性的第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻和第二电阻串联连接形成第一串联回路，第四电阻和第三电阻串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路并联连接；其中，第一电阻的导电箔线和第三电阻的导电箔线以第一预设间距并行设置于可形变载板的一侧面板，或第二电阻的导电箔线和第四电阻的导电箔线以第二预设间距并行设置于可形变载板的一侧面板。

在该技术方案中，通过将第一电阻的导电箔线和第三电阻的导电箔线以第一预设间距并行设置在可形变载板的一侧面板，或第二电阻的导电箔线和第四电阻的导电箔线以第二预设间距并行设置在可形变载板的一侧面板，有利于提高压力感应模组的灵敏度和可靠性。

具体地，以电压表的A端为正极输出端，B端为负极输出端，上述惠斯通电桥的电压输出公式如下：

其中，第一电阻和第三电阻与电压输出幅值负相关，第二电阻和第四电阻与电压输出幅值负相关，譬如，将第一电阻与第三电阻并行设置于可形变载板的正侧面时，当可形变载板受到由正侧面向背侧面的压力时，第一电阻与第三电阻均受到压应力，阻值均减小，因此，上述设置方式可以增大输出的电压信号，提升压力感应模组的灵敏度。

相关技术中，第一电阻的阻值R1、第二电阻的阻值R2、第三电阻的阻值R3和第四电阻的阻值R4均为R，仅第一电阻用于感测压力信号F，假设第一电阻受到压应力时阻值R1减小为0.5R，输出电压信号U为16E。

而采用本申请的方式设置惠斯通电桥的压敏电阻后，两个并行设置的压敏电阻均感测压力信号F，假设第一侧板面的第一电阻和第三电阻受到压应力时阻值均减小为0.5R，根据压力输出公式计算，输出电压信号U为也即在压力感应模组在受到相同压力信号F时，输出压力信号U的幅值增大为2倍，不仅提高了检测灵敏度，而且对于微小信号检测来说，降低了滤波处理的复杂度。

再者，相邻连接的第一电阻和第三电阻贴合设于可形变载板同一侧板面上，或相邻连接的第二电阻和第四电阻贴合设于可形变载板同一侧板面上，第一电阻和第三电阻会同时受到力的作用，或第二电阻和第四电阻会同时受到力的作用，在用户使用过程中，即使一个传感器单元的一个电桥臂失效，另外一个电桥臂仍然可以实现触控检测目的，从而保证了该压力感应模组不会完全失效，进而保证了产品质量，消除了用户在使用过程中因产品完全失效的烦恼，提高了用户体验。

具体地，假设第一电阻102发生断路故障，此时第一串联回路断路，但是，由于第三电阻104仍然设于压力信号的感应区域，参考基准信号为如感测压力信号仍为F，第三电阻104阻值减小为0.5R，计算电压信号为输出电压信号幅值为

在上述任一技术方案中，优选地，在第一电阻的导电箔线和第三电阻的导电箔线以第一预设间距并行设置时，第一电阻的导电箔线和第三电阻的导电箔线均为盘绕设置的S形导电箔线。

在该技术方案中，通过将第一电阻与第三电阻设置为S形导电箔线，可以最大程度提高压敏电阻的布线长度，由于压敏电阻发生形变主要是长度变化，因此，盘绕设置的S形的压敏电阻布线方式能够提高输出的电压信号，进而提高检测灵敏度。

在上述任一技术方案中，优选地，在第二电阻的导电箔线和第四电阻的导电箔线以第二预设间距并行设置时，第二电阻的导电箔线和第四电阻的导电箔线均为盘绕设置的S形导电箔线。

在该技术方案中，通过将第二电阻与第四电阻设置为S形导电箔线，可以最大程度提高压敏电阻的布线长度，由于压敏电阻发生形变主要是长度变化，因此，盘绕设置的S形的压敏电阻布线方式能够提高输出的电压信号，进而提高检测灵敏度。

在上述任一技术方案中，优选地，压力感应模组还包括：地线，设于任两条相邻且并行的导电箔线之间。

在该技术方案中，通过将地线设于任两条相邻且并行的导电箔线之间，保证了地线相邻且并行的导电箔线之间完全间隔开，避免相邻导线产生短路，此时，即时线路中有短路，也是信号线与地线短路，并可通过地线输出的信号检测出来，即用地线保护信号线，提高了信号的稳定性与准确性，达到了减少信号干扰的目的，同时在生产过程中可检测产品是否短路，提高产品合格率，保证产品质量。

在上述任一技术方案中，优选地，任两条相邻且并行的导电箔线之间的最小间距大于或等于第三预设间距。

在该技术方案中，通过将任两条相邻且并行的导电箔线之间的最小间距设置为大于或等于第三预设间距，从而保证了任两条导电箔线之间不会产生短路，避免压力感应模组失效，从而提升用户体验。

其中，第三预设间距可以设置为10μm、20μm或50μm。

另外，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的末端均设置有引脚，用以传递输出信号，从而确定触控位置。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻和第二电阻串联连接形成第一串联回路，第三电阻和第四电阻串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路之间并联连接，压敏电阻布线层满足对应关系包括：

其中，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值。

在该技术方案中，通过对压敏电阻的阻值进行限定，保证第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻之间为惠斯通电桥连接，进而实现对可形变载板上所受压力的检测。

在上述任一技术方案中，优选地，可形变载板为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板。

在该技术方案中，聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板均属于非导电的光学塑料，通过将可形变载板设置为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板，可提高可形变载板的耐折性、耐高温性和透明度等，进而有利于提升压力感应模组的结构可靠性。

根据本发明的第二方面的技术方案，提供了一种触控显示屏，包括：可形变的绝缘盖板，绝缘盖板的正侧面用于检测用户的触控操作；还包括压力感应模组，压力感应模组贴合设于绝缘盖板的背侧面，压力感应模组根据触控操作确定对应的触控指令。

在该技术方案中，通过在绝缘盖板(Cover Glass，简称CG)的背侧面贴合设置上述压力感应模组(Touch Sensor)，提高了触控显示屏对触控指令检测的准确度，而并不提高触控显示屏的硬件成本，有利于批量生产和市场推广。

根据本发明的第三个方面的技术方案，提供了一种触控电子设备，包括：本发明第二个方面的技术方案中的触控显示屏，触控电子设备为手机、平板电脑、笔记本、显示器、电视机和可穿戴智能设备中的一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了惠斯通电桥的电路图；

图2示出了压力感应模组在未受力时的示意图；

图3示出了压力感应模组在受压力时的示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的压力感应模组的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的压力感应模组的局部放大图；

图6示出了图5所示的压力感应模组的AA’向剖视图；

图7示出了根据本发明的另一个实施例的压力感应模组的剖视图；

图8示出了根据本发明的另一个实施例的压力感应模组的局部放大图。

其中，图1至图8中附图标记与部件之间的对应关系为：

100可形变载板、102第一电阻、104第三电阻、106引脚、108地线、110第二电阻、112第四电阻、200触控显示屏。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

下面结合图4至图8对根据本发明的实施例的压力感应模组具进行具体说明。

如图4至图8所示，根据本发明的实施例的压力感应模组，包括：可形变载板100；惠斯通电桥，惠斯通电桥包括均具有压敏特性的第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112，第一电阻102和第二电阻110串联连接形成第一串联回路，第四电阻112和第三电阻104串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路之间并联连接；其中，第一电阻102的导电箔线和第三电阻104的导电箔线以第一预设间距并行设置于可形变载板100的一侧面板，或第二电阻110的导电箔线和第四电阻112的导电箔线以第二预设间距并行设置于可形变载板100的一侧面板。

在该技术方案中，通过将第一电阻102的导电箔线和第三电阻104的导电箔线以第一预设间距并行设置在可形变载板100的一侧面板，或第二电阻110的导电箔线和第四电阻112的导电箔线以第二预设间距并行设置在可形变载板100的一侧面板，有利于提高压力感应模组的灵敏度和可靠性，第一预设间距可以设置为10μm、20μm或50μm，第二预设间距可以设置为10μm、20μm或50μm。

具体地，以电压表的A端为正极输出端，B端为负极输出端，上述惠斯通电桥的电压输出公式如下：

其中，第一电阻102和第三电阻104与电压输出幅值负相关，第二电阻110和第四电阻112与电压输出幅值负相关，譬如，将第一电阻102与第三电阻104并行设置于可形变载板100的正侧面时，当可形变载板100受到由正侧面向背侧面的压力时，第一电阻102与第三电阻104均受到压应力，阻值均减小，因此，上述设置方式可以增大输出的电压信号，提升压力感应模组的灵敏度。

相关技术中，第一电阻102的阻值R1、第二电阻110的阻值R2、第三电阻104的阻值R3和第四电阻112的阻值R4均为R，仅第一电阻102用于感测压力信号F，假设第一电阻102受到压应力时阻值R1减小为0.5R，输出电压信号U为

而采用本申请的方式设置惠斯通电桥的压敏电阻后，两个并行设置的压敏电阻均感测压力信号F，假设第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104受到压应力时阻值均减小为0.5R，根据压力输出公式计算，输出电压信号U为也即在压力感应模组在受到相同压力信号F时，输出压力信号U的幅值增大为2倍，不仅提高了检测灵敏度，而且对于微小信号检测来说，降低了滤波处理的复杂度。

再者，相邻连接的第一电阻102和第三电阻104贴合设于可形变载板100同一侧板面上，或相邻连接的第二电阻110和第四电阻112贴合设于可形变载板100同一侧板面上，第一电阻102和第三电阻104会同时受到力的作用，或第二电阻110和第四电阻112会同时受到力的作用，在用户使用过程中，即使一个传感器单元的一个电桥臂失效，另外一个电桥臂仍然可以实现触控检测目的，从而保证了该压力感应模组不会完全失效，进而保证了产品质量，消除了用户在使用过程中因产品完全失效的烦恼，提高了用户体验。

具体地，假设第一电阻102发生断路故障，此时第一串联回路断路，但是，由于第三电阻104仍然设于压力信号的感应区域，参考基准信号为如感测压力信号仍为F，第三电阻104阻值减小为0.5R，计算电压信号为输出电压信号幅值为

如图5和图6所示，在上述任一技术方案中，优选地，在第一电阻102的导电箔线和第三电阻104的导电箔线以第一预设间距并行设置时，第一电阻102的导电箔线和第三电阻104的导电箔线均为盘绕设置的S形导电箔线。

在该技术方案中，通过将第一电阻102与第三电阻104设置为S形导电箔线，可以最大程度提高压敏电阻的布线长度，由于压敏电阻发生形变主要是长度变化，因此，盘绕设置的S形的压敏电阻布线方式能够提高输出的电压信号，进而提高检测灵敏度。

值得特别指出的是，以第一电阻102和第三电阻104并行设于可形变载板为例，压敏电阻在可形变载板上形成多个单元检测区域C(如图4所示，形成有12个单元检测区域C)，且以阵列形式分布，每个单元检测区域C的设置位置对应于触控显示屏的一个图标标识的显示位置。

如图7所示，在上述任一技术方案中，优选地，在第二电阻110的导电箔线和第四电阻112的导电箔线以第二预设间距并行设置时，第二电阻110的导电箔线和第四电阻112的导电箔线均为盘绕设置的S形导电箔线。

在该技术方案中，通过将第二电阻110与第四电阻112设置为S形导电箔线，可以最大程度提高压敏电阻的布线长度，由于压敏电阻发生形变主要是长度变化，因此，盘绕设置的S形的压敏电阻布线方式能够提高输出的电压信号，进而提高检测灵敏度。

如图8所示，在上述任一技术方案中，优选地，压力感应模组还包括：地线108，设于任两条相邻且并行的导电箔线之间。

在该技术方案中，通过将地线108设于任两条相邻且并行的导电箔线之间，保证了地线108相邻且并行的导电箔线之间完全间隔开，避免相邻导线产生短路，此时，即时线路中有短路，也是信号线与地线108短路，并可通过地线108输出的信号检测出来，即用地线108保护信号线，提高了信号的稳定性与准确性，达到了减少信号干扰的目的，同时在生产过程中可检测产品是否短路，提高产品合格率，保证产品质量。

在上述任一技术方案中，优选地，任两条相邻且并行的导电箔线之间的最小间距大于或等于第三预设间距。

在该技术方案中，通过将任两条相邻且并行的导电箔线之间的最小间距设置为大于或等于第三预设间距，从而保证了任两条导电箔线之间不会产生短路，避免压力感应模组失效，从而提升用户体验。

其中，第三预设间距可以设置为10μm、20μm或50μm。

另外，第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112的末端均设置有引脚106，用以传递输出信号，从而确定触控位置。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻102和第二电阻110串联连接形成第一串联回路，第三电阻104和第四电阻112串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路之间并联连接，压敏电阻布线层满足对应关系包括：

其中，R1为第一电阻102的阻值，R2为第二电阻110的阻值，R3为第三电阻104的阻值，R4为第四电阻112的阻值。

在该技术方案中，通过对压敏电阻的阻值进行限定，保证第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112之间为惠斯通电桥连接，进而实现对可形变载板100上所受压力的检测。

在上述任一技术方案中，优选地，可形变载板100为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板。

在该技术方案中，聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板均属于非导电的光学塑料，通过将可形变载板100设置为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板，可提高可形变载板100的耐折性、耐高温性和透明度等，进而有利于提升压力感应模组的结构可靠性。

根据本发明的实施例，提供了一种触控显示屏200，包括：可形变的绝缘盖板，绝缘盖板的正侧面用于检测用户的触控操作；还包括压力感应模组，压力感应模组贴合设于绝缘盖板的背侧面，压力感应模组根据触控操作确定对应的触控指令。

在该技术方案中，通过在绝缘盖板(Cover Glass，简称CG)的背侧面贴合设置上述压力感应模组(Touch Sensor)，提高了触控显示屏200对触控指令检测的准确度，而并不提高触控显示屏200的硬件成本，有利于批量生产和市场推广。

根据本发明的实施例，提供了一种触控电子设备，包括：上述触控显示屏200，触控电子设备为手机、平板电脑、笔记本、显示器、电视机和可穿戴智能设备中的一种。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中提出的压力感应模组的灵敏度低且故障率高等技术问题，本发明提出了一种压力感应模组和触控显示屏以及触控显示设备，通过将第一电阻的导电箔线和第三电阻的导电箔线以第一预设间距并行设置在可形变载板的一侧面板，或第二电阻的导电箔线和第四电阻的导电箔线以第二预设间距并行设置在可形变载板的一侧面板，有利于提高压力感应模组的灵敏度和可靠性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力感应模组，其特征在于，

可形变载板；

惠斯通电桥，所述惠斯通电桥包括均具有压敏特性的第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接形成第一串联回路，所述第四电阻和所述第三电阻串联连接形成第二串联回路，所述第一串联回路和所述第二串联回路并联连接；

其中，所述第一电阻的导电箔线和所述第三电阻的导电箔线以第一预设间距并行设置于所述可形变载板的一侧面板，用于压力检测，或所述第二电阻的导电箔线和所述第四电阻的导电箔线以第二预设间距并行设置于所述可形变载板的一侧面板，用于压力检测。

2.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

在所述第一电阻的导电箔线和所述第三电阻的导电箔线以所述第一预设间距并行设置时，所述第一电阻的导电箔线和所述第三电阻的导电箔线均为盘绕设置的S形导电箔线。

3.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

在所述第二电阻的导电箔线和所述第四电阻的导电箔线以所述第二预设间距并行设置时，所述第二电阻的导电箔线和所述第四电阻的导电箔线均为盘绕设置的S形导电箔线。

4.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，还包括：

地线，设于任两条相邻且并行的所述导电箔线之间。

5.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

所述第一预设间距可以设置为10μm、20μm或50μm，所述第二预设间距可以设置为10μm、20μm或50μm。

6.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

所述惠斯通电桥满足对应关系包括：

其中，所述R1为所述第一电阻的阻值，所述R2为所述第二电阻的阻值，所述R3为所述第三电阻的阻值，所述R4为所述第四电阻的阻值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力感应模组，其特征在于，

所述可形变载板为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板。

8.一种触控显示屏，其特征在于，包括：

可形变的绝缘盖板，所述绝缘盖板的正侧面用于检测用户的触控操作；

如权利要求1至7中任一项所述的压力感应模组，所述压力感应模组贴合设于所述绝缘盖板的背侧面，所述压力感应模组根据所述触控操作确定对应的触控指令。

9.一种触控电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的触控显示屏。

10.根据权利要求9所述的触控电子设备，其特征在于，

所述触控电子设备为手机、平板电脑、笔记本、显示器和电视机中的一种。