CN111078058A - 一种应变感应结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应变感应结构及电子设备，属于应变感应技术领域。其中，该应变感应结构包括相贴设置的第一线路层与面板层，第一线路层设置有至少一第一应变感应元件，面板层设置有一个或多个槽体，槽体的槽深小于或等于面板层的厚度，且至少一个槽体与第一应变感应元件相对。本技术方案，其可有效解决现有应变感应结构对于面板受到的微应变容易产生感应不准确、不灵敏的技术问题。

Description

一种应变感应结构及电子设备

技术领域

本发明涉及应变感应技术领域，特别涉及一种应变感应结构及电子设备。

背景技术

现有的应变感应结构通常仅由应变感应元件(如力敏电阻、电容感应型、压电陶瓷型)组成，通过安设于相应的面板下，以对面板受压发生的应变作出相应的感应，并发出相应的控制信号。然而，这些压力传感器抗外界环境干扰性较低，需在面板受压较大，发生的应变较大时，才可及时对面板受压发生的应变作出相应的感应，并发出相应的控制信号，而在面板受压较小，发生的应变较小时，其容易忽略面板的受压情况，从而造成微应变感应的不准确、不灵敏。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种应变感应结构及电子设备，其旨在解决现有应变感应结构对于面板受到的微应变容易产生感应不准确、不灵敏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种应变感应结构，所述应变感应结构包括相贴设置的第一线路层与面板层，所述第一线路层设置有至少一第一应变感应元件，所述面板层设置有一个或多个槽体，所述槽体的槽深小于或等于所述面板层的厚度，且至少一个所述槽体与所述第一应变感应元件相对。

可选地，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体的横向截面为梯形或矩形或十字形或五角形或V字形，且所述槽体的横向截面平行于所述第一线路层与所述面板层之间的相接面。

可选地，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体的纵向截面为梯形或V字形，且所述槽体邻近所述第一线路层的一侧面积大于所述槽体远离所述第一线路层的一侧面积；所述槽体的纵向截面垂直于所述第一线路层与所述面板层之间的相接面，且所述槽体的纵向截面与所述第一应变感应元件的长度方向平行。

可选地，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体为凹槽，且所述凹槽的开口面向所述第一线路层。

可选地，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体为通槽。

可选地，所述应变感应结构还包括第二线路层，所述第二线路层贴设于所述面板层远离所述第一线路层的一侧表面，所述第二线路层设置有至少一第二应变感应元件，且所述第二应变感应元件与所述通槽相对。

可选地，与所述第一应变感应元件相对的至少一个所述槽体为空心槽。

可选地，所述应变感应结构还包括第二线路层，所述第二线路层贴设于所述面板层远离所述第一线路层的一侧表面，所述第二线路层设置有至少一第二应变感应元件，且所述第二应变感应元件与所述空心槽相对。。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的应变感应结构。

可选地，所述面板层为所述电子设备的外壳。

本发明提供的应变感应结构及电子设备，其应变感应结构包括相贴设置的第一线路层与面板层，第一线路层设置有至少一第一应变感应元件，面板层设置有一个或多个槽体，槽体的槽深小于或等于面板层的厚度，且至少一个槽体与第一应变感应元件相对。这样一来，当面板层受压发生微应变时，与第一应变感应元件相对的槽体形成的镂空区域可将该微应变进行有效放大，以将该微应变产生的应力集中到第一应变感应元件之上，使得第一应变感应元件可及时检测出该微应变，并作出相应的感应及发出相应的控制信号。可见，本技术方案，其可有效解决现有应变感应结构对于面板受到的微应变容易产生感应不准确、不灵敏的技术问题。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中提供的应变感应结构的局部剖视结构示意图。

图2a至图2e为图1所示应变感应结构的槽体的各种形状的横向截面示意图。

图3a至图3e为图1所示应变感应结构的槽体的各种形状的纵向截面示意图。

图4为一个实施例中提供的应变感应结构的局部剖视结构示意图。

图5为图4所示应变感应结构的另一种实现形式的局部剖视结构示意图。

图6为一个实施例中提供的应变感应结构的局部剖视结构示意图。

图7为图6所示应变感应结构的另一种实现形式的局部剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在一个实施例中，如图1所示，本实施例提供一种应变感应结构100，该应变感应结构100包括相贴设置的第一线路层110与面板层120，其中，第一线路层110设置有至少一第一应变感应元件130，面板层120设置有一个或多个槽体 121，槽体121的槽深(即槽体121在面板层120的厚度方向上的距离)小于或等于面板层120的厚度，且至少一个槽体121与第一应变感应元件130相对。

对于本领域技术人员而言，可根据实际需要对第一应变感应元件130的数量以及面板层120中槽体121的数量进行任意增减，只需其中至少一个槽体121 与至少一个第一应变感应元件130相对即可。

其中，本申请“槽体121与第一应变感应元件130相对”指的是槽体121 与第一应变感应元件130在特定面上的投影有部分重叠或全部重叠。可选地，特定面为面板层120与线路层110的相接面，或者是该相接面的平行面。

对于第一线路层110设置了多个第一应变感应元件130、且面板层120设置了多个槽体121的情形，可采用如一个第一应变感应元件130与一个槽体121 相对，或者一个第一应变感应元件130与多个槽体121相对，或者多个第一应变感应元件130与一个槽体121相对等结构。

其中，对于一个第一应变感应元件130与一个槽体121相对的情形，可以是在第一应变感应元件130的长度方向上,第一应变感应元件130在特定面的投影覆盖槽体121在特定面的投影，即第一应变感应元件130的两端跨设于该槽体121两侧的槽壁上；或者，在第一应变感应元件130的长度方向上,槽体121 在特定面的投影覆盖第一应变感应元件130在特定面的投影；或者，在第一应变感应元件130的长度方向上,槽体121在特定面的投影与第一应变感应元件 130在特定面的投影有至少部分重叠。

对于一个第一应变感应元件130与多个槽体121相对的情形，可以是多个槽体121可沿第一应变感应元件130的长度方向并排设置，与其相对的第一应变感应元件130沿其排列方向跨设于多个槽体121上；或者是，多个槽体121 可沿面板厚度方向层叠设置，且相邻两个槽体121之间可以相对或错开；或者是，多个槽体121可在面板层中呈多行多列分布，且任意方向的每相邻两个槽体121之间可以相对或错开。其中第一应变感应元件130的任意一端可与槽体 121的镂空处相对或者与槽体121的槽壁相对。

对于多个第一应变感应元件130与一个槽体121相对的情形，可以是多个第一应变感应元件130沿相应的槽体121的开口的长度方向并排设置，每一第一应变感应元件130均沿相应的槽体121的开口的宽度方向跨设于相应的槽体 121的开口上；或者是，多个第一应变感应元件130可沿面板厚度方向层叠设置，且相邻两个第一应变感应元件130之间可以相对或错开；或者是，多个第一应变感应元件130可在面板层中呈多行多列分布，且任意方向的每相邻两个第一应变感应元件130之间可以相对或错开。其中第一应变感应元件130的任意一端可与槽体121的镂空处相对或者与槽体121的槽壁相对。

对于本领域技术人员而言，以上仅为多个槽体121及多个第一应变感应元件130的优选设置方式，即亦可采用其他的排列方式设置多个槽体121及多个第一应变感应元件130的位置关系，如多个槽体121层叠设置，或者多个第一应变感应元件130层叠设置等等。多个槽体121的类型可以相同，亦可以不同，槽体121的类型包括凹槽、通槽、空心槽等等。

在一个实施例中，第一线路层110上还设有与应变感应元件130连接的导电线路，导电线路还用于连接外部的测量芯片，从而把应变感应元件130产生的电信号传输至外部测量芯片。第一线路层110可以通过在柔性基板或刚性基板上设置导电线路和应变感应元件130得到。例如，第一线路层110可以是设有应变感应元件130的印刷电路板(PCB)或柔性电路板(FPC)。第一应变感应元件130可以是力敏电阻、压电元件或其他可以感应应变的元器件。例如，本实施例的第一应变感应元件130为力敏电阻，通过在薄膜材料上印刷导电线路图案形和力敏材料，形成带力敏电阻的FPC。

在一个实施例中，第一应变感应元件130可以设置在第一线路层110远离面板层120的一侧表面，也可以设置在第一线路层110邻近面板层120的一侧表面。第一线路层110通过胶水或其他贴合材料贴合在面板层120上。面板层 120可以采用不同的材料，例如玻璃、金属、塑料、陶瓷等。可通过3D打印、挖槽、或者用多块材料拼接等方式，在面板层120上形成一个或多个槽体121。

这样一来，在相同的作用力下，当面板层120受压发生微应变时，与第一应变感应元件130相对的槽体121形成的镂空区域可将该微应变进行有效放大，以将该微应变产生的应力集中到第一应变感应元件130之上，进而增加第一应变感应元件130的形变，使其输出的信号强度更大，更容易被检测到。

图2a-图2e为槽体121与第一应变感应元件130在面板层与第一线路层的相接面上的投影示意图，图中空白处表示槽体121，矩形虚线框表示第一应变感应元件130。如图2a-图2e所示，与第一应变感应元件130相对的至少一个槽体121的横向截面既可以是矩形，亦可是梯形、十字形、五角形、V字形等其他形状，原则上，第一应变感应元件130的设置位置优选在槽体121的应力集中点上，即对于槽体121的横向截面的形状不同，与其相对设置的第一应变感应元件130的设置位置亦有所不同，对于不同形状的槽体121，与其相对设置的第一应变感应元件130的优选设置位置如图2a-图2e所示。此外，槽体121的横向截面还可以是三角形、菱形、多边形、圆形、椭圆形、L字型、T字型、波浪形、锯齿形或上述形状的任意组合或不规则形状。本实施中所说的槽体121 的横向截面平行于第一线路层110与面板层120之间的相接面。

图3a-图3e为槽体121与第一应变感应元件130在纵向截面上的剖视图，图中空白处表示槽体121，带阴影的矩形虚线框表示第一应变感应元件130。与第一应变感应元件130相对的槽体的纵向截面既可以是梯形，亦可以是矩形、V 字形、椭圆形或上述形状的任意组合或不规则形状。优选采用梯形或V字形，且当其采用梯形或V字形时，槽体121邻近第一线路层110的一侧面积大于槽体121远离第一线路层110的一侧面积。这种结构设置可更好地将面板层120 受压发生微应变时产生的应力集中到第一应变感应元件130之上。其中，本实施中所说的槽体121的纵向截面垂直于第一线路层110与面板层120之间的相接面，且槽体121的纵向截面与第一应变感应元件130的长度方向平行，亦即与图1中的剖面平行。

在一个实施例中，如图1所示，至少一个与第一应变感应元件130相对的槽体121为凹槽，即槽体121在面板层120的一侧面形成开口，且槽体121沿面板层120的厚度方向的深度小于面板层120的厚度。可选地，槽体121可以在面板层120邻近第一线路层110的一侧表面形成开口，也可以在面板层120 远离第一线路层110的一侧表面形成开口。图1以该凹槽的开口面向第一线路层110且第一应变感应元件130跨设于该凹槽的开口上作为示例。这样一来，当面板层120受压发生微应变时，凹槽的开口可将该微应变进行有效放大，以将该微应变产生的应力集中到第一应变感应元件130之上，使得第一应变感应元件130的形变增大，进而增强应变感应结构的信号量，提升灵敏度。可以理解的是，第一应变感应元件130也可以不跨设于该凹槽的开口上，例如第一应变感应元件130整个置于该凹槽的开口范围，或者第一应变感应元件130的一端置于该凹槽的开口范围等等。

在一个实施例中，如图4所示，至少一个与第一应变感应元件130相对的槽体221为通槽，即槽体221在面板层220厚度方向上贯穿面板层220，以在面板层220邻近第一线路层110的一侧表面形成开口的同时，在面板层220远离第一线路层210的另一侧表面亦形成开口，进而形成通槽。

另外，为了进一步提高本应变感应结构200的检测精度，或者使得本应变感应结构200可适应用于更丰富的应用场合，如图5所示，本实施例的应变感应结构200还可设置第二线路层240，第二线路层240贴设于面板层220远离第一线路层210的一侧表面，第二线路层240设置有至少一第二应变感应元件250，且第二应变感应元件250与通槽相对。

在一个实施例中，如图5所示，第一应变感应元件230跨设于通槽的一侧开口上，第二应变感应元件250跨设于通槽的另一侧开口上，第一应变感应元件230与第二应变感应元件250可通过第一线路层210和第二线路层240连接形成电桥，以进一步提高本应变感应结构200的检测精度。当通槽的纵向截面为梯形时，即槽体221邻近第一线路层210的一侧开口面积与槽体221远离第一线路层210的另一侧开口面积不同，此时，当面板层220受压发生微应变时，通槽两侧的开口由于大小不同，其对该微应变的放大能力也不同，使得第一应变感应元件230感应到的应力亦不同第二应变感应元件250感应到的应力，基于此种变化，本应变感应结构200可适应用于更丰富的应用场合。

在一个实施例中，如图6所示，至少一个与第一应变感应元件330相对的槽体321为空心槽，即在面板层320的厚度方向上形成的中间镂空、四周有侧壁的槽体。作为一种实施方式，为了使得空心槽放大的应力可更好地传递到与其相对的第一应变感应元件330，空心槽邻近第一线路层310的一侧的壁厚不大于3mm。优选的，空心槽邻近第一线路层310的一侧的壁厚在0.05mm-2.5mm之间。

另外，为了进一步提高本应变感应结构300的检测精度，或者使得本应变感应结构300可适应用于更丰富的应用场合，如图7所示，本实施例的应变感应结构300还包括设置第二线路层340，第二线路层340贴设于面板层320远离第一线路层310的一侧表面，第二线路层340设置有至少一第二应变感应元件 350，且第二应变感应元件350与空心槽相对。同理，为了使得空心槽放大的应力可更好地传递到与其相对的第二应变感应元件330，空心槽邻近第二线路层 340的一侧的壁厚亦不大于3mm。优选的，空心槽邻近第二线路层340的一侧的壁厚在0.05mm-2.5mm之间。

在一个实施例中，如图7所示，第一应变感应元件330跨设于空心槽的一侧上，第二应变感应元件350跨设于空心槽的另一侧上，第一应变感应元件330 与第二应变感应元件350可通过第一线路层310和第二线路层340连接形成电桥，以进一步提高本应变感应结构300的检测精度。当空心槽的纵向截面为梯形时，即槽体321邻近第一线路层310的一侧面积与槽体321远离第一线路层 310的另一侧面积不同，此时，当面板层320受压发生微应变时，空心槽两侧的面积由于大小不同，其对该微应变的放大能力也不同，使得第一应变感应元件 330感应到的应力亦不同第二应变感应元件350感应到的应力，基于此种变化，本应变感应结构300可适应用于更丰富的应用场合。

以上各实施例中的应变感应结构可以设置在终端、耳机、穿戴式设备、家电、遥控器等电子设备上。例如，终端可以是手机、平板电脑、笔记本、柜员机、自动售卖机等等；耳机可以是有线耳机或无线耳机；穿戴式设备可以是智能手环、手表等等；家电可以是冰箱、洗衣机、电视机等等。此时，面板层可以是电子设备的外壳，例如手机的边框或后盖(第一线路层位于边框的内侧，以实现手机侧边按键的功能)、洗衣机的触摸面板(第一线路层位于触摸面板的内侧，以实现洗衣机的触摸面板的触控功能)或外壳等等。或者，面板层也可以是独立于电子设备外壳的基材，使得该应变感应结构可作为独立的器件以贴合或其他方式设置在电子设备的壳内或外壳表面，或者设置在电子设备的屏幕下方。

上述各实施例提供的应变感应结构及电子设备，其当应变感应结构的面板层受压发生微应变时，与第一应变感应元件相对的槽体形成的镂空区域可将该微应变进行有效放大，以将该微应变产生的应力集中到第一应变感应元件之上，使得第一应变感应元件可及时检测出该微应变，并作出相应的感应及发出相应的控制信号，进而有效解决现有应变感应结构对于面板受到的微应变容易产生感应不准确、不灵敏的技术问题。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应变感应结构，其特征在于，所述应变感应结构包括相贴设置的第一线路层与面板层，所述第一线路层设置有至少一第一应变感应元件，所述面板层设置有一个或多个槽体，所述槽体的槽深小于或等于所述面板层的厚度，且至少一个所述槽体与所述第一应变感应元件相对。

2.根据权利要求1所述的应变感应结构，其特征在于，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体的横向截面为梯形或矩形或十字形或五角形或V字形，且所述槽体的横向截面平行于所述第一线路层与所述面板层之间的相接面。

3.根据权利要求1所述的应变感应结构，其特征在于，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体的纵向截面为梯形或V字形，且所述槽体邻近所述第一线路层的一侧面积大于所述槽体远离所述第一线路层的一侧面积；所述槽体的纵向截面垂直于所述第一线路层与所述面板层之间的相接面，且所述槽体的纵向截面与所述第一应变感应元件的长度方向平行。

4.根据权利要求1-3任一项所述的应变感应结构，其特征在于，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体为凹槽，且所述凹槽的开口面向所述第一线路层。

5.根据权利要求1-3任一项所述的应变感应结构，其特征在于，至少一个与所述第一应变感应元件相对的所述槽体为通槽。

6.根据权利要求5所述的应变感应结构，其特征在于，所述应变感应结构还包括第二线路层，所述第二线路层贴设于所述面板层远离所述第一线路层的一侧表面，所述第二线路层设置有至少一第二应变感应元件，且所述第二应变感应元件与所述通槽相对。

7.根据权利要求1-3任一项所述的应变感应结构，其特征在于，与所述第一应变感应元件相对的至少一个所述槽体为空心槽。

8.根据权利要求7所述的应变感应结构，其特征在于，所述应变感应结构还包括第二线路层，所述第二线路层贴设于所述面板层远离所述第一线路层的一侧表面，所述第二线路层设置有至少一第二应变感应元件，且所述第二应变感应元件与所述空心槽相对。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8任一所述的应变感应结构。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述面板层为所述电子设备的外壳。

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