CN113220151A - 力感测装置以及包括力感测装置的电子装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种力感测装置以及包括力感测装置的电子装置。所述力感测装置包括：框架；多个接触块，设置在所述框架的第一侧上；至少一个力传感器，设置在所述多个接触块中的相邻的接触块之间；以及至少一个按压构件，从所述框架的第二侧向外突出，其中，所述至少一个按压构件设置在与所述接触块中的一个或更多个对应的区域中。

Description

力感测装置以及包括力感测装置的电子装置

本申请要求于2020年2月5日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0013913号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

技术领域

以下描述涉及一种力感测装置以及包括力感测装置的电子装置。

背景技术

诸如膝上型计算机、智能电话和智能平板的便携式终端通常配备有显示器和用于由用户提供信息的输入装置。为了改进这种便携式终端的设计和性能(诸如，防水和防尘)，已经研究了使用力感测装置代替传统机械按钮作为输入装置的技术。

发明内容

提供本发明内容是为了按照简化的形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的所选择的构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，一种力感测装置包括：框架，具有设置在所述框架的第一侧上的多个接触块；至少一个力传感器，设置在所述多个接触块中的相邻的接触块之间；至少一个按压构件，从所述框架的第二侧向外突出，其中，所述至少一个按压构件设置在与所述多个接触块中的一个或更多个对应的区域中。

所述至少一个按压构件可具有悬臂弹簧的形状。

所述力感测装置还可包括结合至所述框架的所述第二侧的壳体。所述至少一个按压构件可与所述壳体一体地形成。

所述壳体可包括板状构件。所述至少一个按压构件可通过所述壳体的弯曲部形成。

所述至少一个按压构件可具有压花形状。

所述壳体可包括通过沿着所述至少一个按压构件的形状切割而形成的切口部。

所述至少一个按压构件可包括彼此间隔开的按压构件。所述按压构件中的至少两个按压构件可被设置为使得所述至少两个按压构件的端部在不同方向上向外突出。

所述力感测装置还可包括设置在所述框架的表面上的电路板。所述至少一个力传感器可包括在所述电路板上彼此间隔开的多个力传感器。

在另一总体方面，一种电子装置包括：容纳构件，包括第一内壁以及与所述第一内壁相对的第二内壁；以及力感测装置，设置在所述容纳构件中。所述力感测装置包括：框架，包括设置在所述框架的第一侧上的多个接触块；传感器部，设置在所述多个接触块中的相邻的接触块之间；以及至少一个按压构件，从所述框架的第二侧向外突出到所述第二内壁。所述至少一个按压构件设置在与所述接触块中的一个或更多个对应的区域中，并且被构造为将所述接触块中的所述一个或更多个按压抵靠所述第一内壁。

所述至少一个按压构件可具有悬臂弹簧的形状。

所述至少一个按压构件可包括至少一个弯曲部。

所述力感测装置还可包括结合至所述框架的所述第二侧的壳体。所述至少一个按压构件可与所述壳体一体地形成。

所述力感测装置的厚度可大于所述第一内壁与所述第二内壁之间的距离。

所述力感测装置可结合至所述第一内壁和所述第二内壁。

所述至少一个按压构件可具有压花形状。

所述至少一个按压构件可具有与所述第二内壁表面接触的接触表面。

通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是根据实施例的力感测装置的前视图。

图2是图1所示的力感测装置的仰视图。

图3是沿图2的线I-I'截取的截面图。

图4是图1所示的力感测装置的后视图。

图5是包括图3的力感测装置的电子装置的截面图。

图6至图9是示意性地示出根据实施例的力感测装置的视图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型和等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作以外，可做出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对本领域中已知的特征的描述。

在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅是为了示出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。

在此，注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而全部示例和实施例不限于此。

在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者它们之间可存在一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，它们之间可不存在其他元件。

如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项和任意两项或更多项的任意组合。

尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”、“下面”、“前面”、“后面”和“侧面”的空间相对术语来描述如附图中示出的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“上方”或“上面”的元件将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。又例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“前面”的元件将相对于另一元件位于“后面”。因此，术语“前面”根据装置的空间方位包括“前面”和“后面”两种方位。装置还可以以其他方式被定位(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。

在此使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的具体形状，而是包括在制造期间发生的形状的改变。

在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造是可行的。

图1是根据实施例的力感测装置100的前视图。图2是力感测装置100的仰视图，图3是沿图2的线I-I'截取的截面图。图4是力感测装置100的后视图。

参照图1至图4，力感测装置100包括例如传感器部140、框架110和壳体160。

传感器部140可包括一个或更多个力传感器120(以下称为“力传感器120”)，并且可包括连接部130，连接部130被构造为电连接到其上安装有力感测装置100的电子装置。

诸如柔性印刷电路板(FPCB)的印刷电路板可用作连接部130，但是连接部不限于是印刷电路板。稍后将描述的力传感器120可安装在连接部130的第一表面(例如，前表面)上，并且因此力传感器120可通过连接部130彼此电连接。

力传感器120可设置为在连接部130上间隔开。

力感测装置100可包括力传感器120，力传感器120包括感测线圈(诸如，谐振感测线圈)。具体地，力传感器120可以是检测感测线圈与其上安装有力感测装置100的电子装置的壳体之间的距离变化的传感器。

感测线圈的形状没有特别限制，并且感测线圈的线圈图案可具有诸如圆形、方形等的各种形状中的一种。另外，感测线圈可以是PCB或FPCB上的布线图案的形式，或者是片式电感器的形式。

例如，力传感器120可检测到电子装置的壳体(例如，金属壳体)因用户按压壳体而变形。例如，当用户按压壳体时，壳体以壳体的至少一部分更靠近力传感器120的形式弯曲，并且因此，力传感器120的谐振感测线圈与作为导电物体的壳体之间的距离改变。

通过上述距离变化，在壳体中产生的涡流的大小变化，并且因此，感测线圈的电感发生变化。因此，力感测装置100可基于上述电感的变化来检测壳体上的压力的变化，并且将压力的变化识别为输入信号。

框架110是支撑传感器部140的构件，并且可包括在其第一表面(例如，前表面)上的至少一个接触块114。接触块114之间的空间可包括容纳部112，力传感器120结合到容纳部112。因此，容纳部112可以是凹槽的形式，并且当力传感器120设置在容纳部112中时，力传感器120的一个表面可暴露于框架110的外部。

在力感测装置100中，接触块114可比力传感器120更向外突出。因此，由接触块114形成的框架110的表面比由力传感器120形成的表面设置得更向外。也就是说，框架110的由接触块114的表面形成的第一表面可比力传感器120的一个表面更向外突出。

在示出的实施例中，框架110具有其中多个接触块114和多个容纳部112形成在平板状主体上的形式。然而，框架110不限于示出的构造，并且可根据其上安装有力感测装置100的电子装置的结构而被修改为具有各种形式。

壳体160可结合到框架110的与框架110的第一表面相对的第二表面(例如，后表面)。

壳体160以围绕框架110的第二表面和侧表面的形式结合到框架110。因此，壳体160可形成为与框架110的第二表面的形状对应的形状。

壳体160可通过使诸如金属板的平板状构件弯曲来形成，但不限于以这种方式形成。

如上所述，由于力传感器120基于与用户向其施加压力的按压表面(例如，电子装置的壳体)的距离的变化来检测输入信号，所以只要用户不向按压表面施加压力，力传感器120与按压表面之间的距离应该总是保持恒定。

图5是其上安装有力感测装置100的电子装置的截面图。为了便于描述，图5中示出的电子装置的唯一部分是容纳构件10，力感测装置100容纳在容纳构件10中。

容纳构件10具有容纳空间，力感测装置100容纳在所述容纳空间内。容纳空间由容纳构件的第一内壁14和容纳构件10的被设置为面对第一内壁14的第二内壁15界定。

力感测装置100沿着图5的方向D1插入到容纳构件10中。在这种情况下，在力感测装置100中，框架110可能由于装配公差和制造公差而与容纳构件10的内壁14和15间隔开。在这种情况下，由于力传感器120与按压表面12之间的距离不均匀，因此可能降低力传感器120的感测效率。

因此，为了提高力传感器120的感测效率，力感测装置100可包括按压构件150。

按压构件150设置在框架110的第二表面上，并且被构造为朝向框架110的第一侧按压力感测装置100。因此，力感测装置100通过按压构件150的偏置力沿图5的方向D2被按压，使得接触块114的一个表面与容纳构件10的第一内壁14保持紧密接触。

为此，容纳构件10的内部空间的宽度(图5中的W)可被构造为略小于力感测装置100的厚度(图3中的T)。这里，容纳构件10的内部空间的宽度W是指第一内壁14与第二内壁15之间的最短距离。另外，力感测装置100的厚度T是指框架110的一个表面与按压构件150的突出端之间的最短距离。当力感测装置100插入容纳构件10中时，力感测装置100的厚度T的方向与容纳构件10的内部空间的宽度W的方向相同。

壳体160可包括通过沿着按压构件150的形状部分地切割壳体160而形成的切口部162(图3)。因此，本实施例的按压构件150可通过使壳体160的位于切口部162内的部分弯曲而形成，使得壳体160的位于切口部162内的部分远离框架110的第二侧突出。

因此，按压构件150可形成为一端固定到壳体160的板弹簧或悬臂弹簧，并且可与壳体160一体地形成。另外，按压构件150的一端可连接到壳体160，并且按压构件150的作为自由端的另一端可被设置为与由壳体160形成的平面间隔开预定距离。

然而，按压构件150不限于以上描述，并且还可将按压构件150制备为单独的构件，然后将按压构件150附连到框架110的第二表面。另外，在省略了壳体160的示例中，按压构件150也可与框架110一体地构造。

参照图5，按压构件150可具有至少一个弯曲部155。然而，本公开不限于这样的构造，并且各种修改是可行的，诸如，按压构件150具有平板形状而不具有弯曲部155，或者按压构件150形成为包括弯曲表面的形状。

多个按压构件150可被设置为沿着壳体160/框架110间隔开。参照图2，按压构件150设置在不与容纳部112对应的区域(即，与接触块114对应的区域)内。这里，“不与容纳部112对应的区域”的描述是指：当将按压构件150虚拟地投影到框架110的第一表面上时，其中设置虚拟地投影的按压构件150的区域不与容纳部112重叠。因此，“与接触块114对应的区域”的描述是指：当将按压构件150虚拟地投影到框架110的第一表面上时，其中设置虚拟地投影的按压构件150的区域与接触块114重叠。换句话说，按压构件150在力感测装置100的垂直于厚度方向T的长度方向上与相应的接触块114的一部分对准，并且按压构件150在长度方向上不与容纳部112对准。

如果按压构件150设置在与容纳部112对应的区域中，则通过按压构件150施加的力可能传递到设置在容纳部112中的力传感器120，因此，力传感器120可能变形或损坏。

因此，在示出的示例中，按压构件150可设置在与接触块114对应的区域中，而不是设置在与其上设置有力传感器120的部分对应的区域中，从而防止力传感器120变形或损坏。

另外，如果按压构件150设置在与容纳部112对应的区域中并且由每个按压构件150提供的弹力存在差异，则每个力传感器120与按压表面12之间的分离距离也可以不同。

然而，根据图1至图5的实施例的力感测装置100将按压构件150设置在与接触块114对应的区域中，而不是设置在与容纳部112对应的区域中。因此，由于按压构件150仅将框架110的接触块114朝向容纳构件10的第一内壁按压，所以力传感器120与按压表面12之间的距离可保持恒定。

另外，力感测装置100以使得力感测装置100插入到电子装置的容纳构件10中的方式结合到电子装置。因此，力感测装置100易于组装并与电子装置组合。

另外，由于力感测装置100包括按压构件150，因此即使在力感测装置100或电子装置的容纳构件10中存在装配公差，力传感器120与电子装置的按压表面12之间的距离(图5中的D)也可保持恒定。因此，可提高力传感器120的感测灵敏度。

然而，本公开不限于上述实施例，并且各种应用是可行的。

图6至图9是示意性地示出根据实施例的力感测装置的视图，所述力感测装置处于结合到电子装置的容纳构件10的状态。

参照图6，根据实施例的力感测装置200与上面描述的力感测装置100类似地被构造，并且不同之处仅在于壳体160-1的按压构件150-1的形状。

力感测装置200的多个按压构件150-1包括至少两个按压构件150a和150b，所述至少两个按压构件150a和150b具有向外突出以面向不同方向的自由端。

例如，多个按压构件150-1可包括第一按压构件150a和第二按压构件150b，第一按压构件150a具有向上突出的自由端，第二按压构件150b具有在相对于第一按压构件150a的自由端突出的方向旋转45°的方向上突出的自由端。然而，本公开不限于该构造，并且多个按压构件150-1可以以各种形式设置，只要它们可容易地插入到容纳构件10中即可。

在图7所示的力感测装置300中，按压构件150c以半球形状形成在壳体160-2上。在图8所示的力感测装置400中，按压构件150d以四分之一球的形状形成在壳体160-3上。

当按压构件150c形成为如图7所示的半球形状时，按压构件150可以通过按压加工形成为压花形状(embossing shape)。在这种情况下，可不切割壳体160。

另外，当按压构件150形成为图8所示的形状时，按压构件150d可通过部分地切割壳体160然后按压加工壳体160的切割部分来形成。

当按压构件150c和150d如上所述地被构造时，按压构件150c和150d可以通过被装配到容纳构件10中并结合至容纳构件10或者通过被压入配合到容纳构件10中而结合至电子装置的容纳构件10。

图9所示的力感测装置500的按压构件150e与图7所示的按压构件150c类似地通过按压加工以压花形式形成在壳体160-4上。按压构件150e的一部分形成为与容纳构件10的第二内壁15表面接触。

在图9的实施例中，按压构件150e被构造为使得正方形的接触表面与容纳构件10的第二内壁15表面接触。然而，本公开不限于该构造，并且诸如以圆形形状或多边形形状形成接触表面的各种修改是可行的。

因此，按压构件可以以各种形式修改，只要力感测装置的一个表面能够与容纳构件的内壁紧密接触即可。

如上所述，根据在此公开的实施例，力感测装置可以以力感测装置插入到设置在电子装置中的容纳构件中的方式结合到电子装置。因此，力感测装置易于组装并与电子装置组合。

另外，由于按压构件设置在力感测装置中，所以即使存在力感测装置或电子装置的容纳构件的装配公差，力传感器与电子装置的按压表面之间的距离也可保持恒定。因此，可提高力传感器的感测灵敏度。

尽管本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的意义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其他组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。另外，各个实施例可彼此组合。例如，在上述实施例中公开的按压构件可在一个力感测装置中彼此组合地使用。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种力感测装置，包括：

框架，具有设置在所述框架的第一侧上的多个接触块；

至少一个力传感器，设置在所述多个接触块中的相邻的接触块之间；

至少一个按压构件，从所述框架的第二侧向外突出，

其中，所述至少一个按压构件设置在与所述多个接触块中的一个或更多个对应的区域中。

2.如权利要求1所述的力感测装置，其中，所述至少一个按压构件具有悬臂弹簧的形状。

3.如权利要求1所述的力感测装置，所述力感测装置还包括结合至所述框架的所述第二侧的壳体，

其中，所述至少一个按压构件与所述壳体一体地形成。

4.如权利要求3所述的力感测装置，其中，所述壳体包括板状构件，并且

其中，所述至少一个按压构件通过所述壳体的弯曲部形成。

5.如权利要求3所述的力感测装置，其中，所述至少一个按压构件具有压花形状。

6.如权利要求3所述的力感测装置，其中，所述壳体包括通过沿着所述至少一个按压构件的形状切割而形成的切口部。

7.如权利要求2所述的力感测装置，其中，所述至少一个按压构件包括彼此间隔开的按压构件，并且

其中，所述按压构件中的至少两个按压构件被设置为使得所述至少两个按压构件的端部在不同方向上向外突出。

8.如权利要求1所述的力感测装置，所述力感测装置还包括设置在所述框架的表面上的电路板，

其中，所述至少一个力传感器包括在所述电路板上彼此间隔开的多个力传感器。

9.一种电子装置，包括：

容纳构件，包括第一内壁以及与所述第一内壁相对的第二内壁；以及

力感测装置，设置在所述容纳构件中，并且包括框架、传感器部和至少一个按压构件，所述框架包括设置在所述框架的第一侧上的多个接触块，所述传感器部设置在所述多个接触块中的相邻的接触块之间，所述至少一个按压构件从所述框架的第二侧向外突出到所述第二内壁，其中，所述至少一个按压构件设置在与所述接触块中的一个或更多个对应的区域中，并且被构造为将所述接触块中的所述一个或更多个按压抵靠所述第一内壁。

10.如权利要求9所述的电子装置，其中，所述至少一个按压构件具有悬臂弹簧的形状。

11.如权利要求10所述的电子装置，其中，所述至少一个按压构件包括至少一个弯曲部。

12.如权利要求9所述的电子装置，其中，所述力感测装置还包括结合至所述框架的所述第二侧的壳体，并且

其中，所述至少一个按压构件与所述壳体一体地形成。

13.如权利要求9所述的电子装置，其中，所述力感测装置的厚度大于所述第一内壁与所述第二内壁之间的距离。

14.如权利要求13所述的电子装置，其中，所述力感测装置结合至所述第一内壁和所述第二内壁。

15.如权利要求13所述的电子装置，其中，所述至少一个按压构件具有压花形状。

16.如权利要求13所述的电子装置，其中，所述至少一个按压构件具有与所述第二内壁表面接触的接触表面。

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