CN114217704B - 电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电子设备，其包括框体(100)、显示屏(200)和压感模组；显示屏(200)与框体(100)之间设置有压感模组；压感模组包括参考件(300)、随动件(400)和检测件，参考件(300)设置于框体(100)，随动件(400)设置于显示屏(200)，参考件(300)和随动件(400)在第一方向上具有第一间距，在第二方向上具有第二间距，在第一方向上，参考件(300)的正投影位于随动件(400)的正投影之外，检测件的至少一部分分别与参考件(300)和随动件(400)相连，第一方向垂直于显示屏(200)，第二方向垂直于第一方向；显示屏(200)受压时，第一间距和第二间距均发生变化。

Description

电子设备
技术领域
本申请属于显示屏压感结构设计技术领域，具体涉及一种电子设备。
背景技术
随着电子设备行业的不断发展，消费者对于电子设备的各项性能要求越来越高。其中，按键作为人机交互的重要结构之一，会直接影响电子设备的防水性能、外观品质等各方面性能，可以实现按键功能的压感模组因其所具备的隐藏性而广泛应用于电子设备中。
传统技术中，压感模组设置于显示屏的下方，当用户按压显示屏时，显示屏在电子设备的厚度方向上发生弯曲变形，此时压感模组的形变件将随显示屏的弯曲变形而变形，通过对形变件的形变程度进行检测，即可获得按压力的大小。
然而，上述方案中，显示屏受压所发生的形变主要集中在电子设备的厚度方向上，而电子设备的厚度方向的空间往往非常有限，因此这就导致预留给显示屏和压感模组的变形空间较小，如果用户施加的按压力较小，或者显示屏的刚性较大，压感模组就无法感应到用户施加的按压力，因此此种压感模组的灵敏性较差。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种电子设备，能够解决压感模组的灵敏性较差的问题。
本申请实施例提供了一种电子设备，其包括框体、显示屏和压感模组；所述显示屏与所述框体相连，且所述显示屏与所述框体之间设置有所述压感模组；其中，所述压感模组包括参考件、随动件和检测件，所述参考件设置于所述框体，所述随动件设置于所述显示屏，所述参考件和所述随动件在第一方向上具有第一间距，所述参考件和所述随动件在第二方向上具有第二间距，且在所述第一方向上，所述参考件的正投影位于所述随动件的正投影之外，所述检测件的至少一部分分别与所述参考件和所述随动件相连，所述第一方向垂直于所述显示屏，所述第二方向垂直于所述第一方向；
在所述显示屏受压的情况下，所述第一间距和所述第二间距均发生变化。
本申请实施例中，当显示屏受压时，参考件和随动件在垂直于显示屏的方向上的间距以及在平行于显示屏的方向上的间距均发生变化，检测件可以感应到该距离变化，从而输出对应的检测信号。该方案将显示屏受压后的一部分变形分散至平行于显示屏的方向上，相比于垂直于显示屏的方向，电子设备在平行于显示屏的方向上具有更大的空间，因此显示屏及压感模组的结构设计受空间的限制更小，从而提升压感模组的灵敏性。
附图说明
图1为本申请第一实施例公开的电子设备的部分结构的示意图；
图2为本申请第一实施例公开的电子设备的部分结构在显示屏受压前后的对比图；
图3为本申请第一实施例公开的电子设备的部分结构的俯视图；
图4为本申请第一实施例公开的压感模组的结构示意图；
图5为本申请第一实施例公开的压感模组的检测电路模型示意图；
图6至图8为本申请第一实施例公开的压感模组在不同状态下的结构示意图；
图9为本申请第二实施例公开的电子设备的部分结构的示意图；
图10为本申请第二实施例公开的电子设备的部分结构在显示屏受压前后的对比图；
图11为本申请第二实施例公开的压感模组的结构示意图；
图12为本申请第二实施例公开的压感模组的检测电路模型示意图；
图13至图15为本申请第二实施例公开的压感模组在不同状态下的结构示意图。
附图标记说明：
100-框体、200-显示屏、300-参考件、400-随动件、410-第一随动件、420-第二随动件、511-形变电阻、511a-第一电阻、511b-第二电阻、511c-第三电阻、511d-第四电阻、520-参考电阻、521-第五电阻、522-第六电阻。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的电子设备进行详细地说明。
参考图1至图8，本申请实施例公开一种电子设备，其包括框体100、显示屏200和压感模组。框体100可以作为电子设备的基础构件，其可以为电子设备的其它部件提供安装基础，可选地，这里的框体100可以包括中框，该中框可以包括主板上盖以及环绕主板上盖且与主板上盖相连的边框，主板上盖可以用于安装电子设备的主板等部件。显示屏200与框体100相连，且显示屏200与框体100之间设置有压感模组，压感模组用于感应用户施加于显示屏200的压力，从而根据该压力的作用位置和大小执行对应的操作。当显示屏200受压时，显示屏200可以获取按压位置的坐标信息，并将该坐标信息传输至电子设备的控制模块，控制模块可以据此调用对应参数和阈值，与此同时，压感模组感应用户施加于显示屏200的压力值，所获得的压力值可以传输至压感模组的处理单元，处理单元对信号进行数模转换，转换后的信号传输至控制模块，控制模块可结合坐标信息和压力值执行对应的操作。
压感模组可以包括参考件300、随动件400和检测件，参考件300设置于框体100，可选地，参考件300可以设置于中框，参考件300可以固定不动。随动件400设置于显示屏200，检测件的至少一部分分别与参考件300和随动件400相连。可选地，当显示屏200受压时，显示屏200变形，检测件的至少一部分发生变形，从而使得随动件400和参考件300之间的距离发生变化。参考件300和随动件400在第一方向上具有第一间距，参考件300和随动件400在第二方向上具有第二间距，且在第一方向上，参考件300的正投影位于随动件400的正投影之外，这里的第一方向垂直于显示屏200，第二方向垂直于第一方向，即第二方向可以平行于显示屏200。
需要说明的是，随动件400可以随着显示屏200受压产生的变形而有所动作，也就是说，显示屏200受压后所产生的变形可以触发随动件400，该随动件400可以是块状结构、片状结构等，本申请实施例对此不作限制。可选地，随动件400可以与显示屏200固定连接，显示屏200变形后，随动件400随之发生变形，显示屏200所发生的变形可以是弯曲变形，随动件400随之发生的变形同样可以是弯曲变形；或者，随动件400与显示屏200可以活动连接，两者可以相对运动，可选地，随动件400与框体100之间可以设置弹簧等弹性部件，该弹性部件可向随动件400施加轻微的压力，使得随动件400可以始终与显示屏200贴合，当显示屏200受压时，随动件400同时受到显示屏200和检测件的至少一部分所施加的作用力，从而在第一方向和第二方向上均产生运动。进一步可选地，随动件400可以通过滑轨等结构与显示屏200滑动连接，从而使得随动件400可以保持与显示屏200的连接关系，同时可以相对于显示屏200运动。当然，显示屏200变形后，随动件400也可以在发生变形的同时，在第一方向和第二方向上均产生运动。
在显示屏200受压的情况下，上述第一间距和第二间距均发生变化，可选地，当显示屏200受压时，第一间距可以减小，第二间距则可以增大，或者，第一间距和第二间距均可以减小。检测件可以感应到第一间距和第二间距的变化，从而输出对应的检测信号。该方案将显示屏200受压后的一部分变形分散至平行于显示屏200的方向上，相比于垂直于显示屏200的方向，电子设备在平行于显示屏200的方向上存在更大的空间，因此显示屏200及压感模组的结构设计受空间的限制更小，从而可以适当优化显示屏200和压感模组的结构，以提升压感模组的灵敏性。该方案允许显示屏200受压后的变形量更大，从而更有利于压感模组感应显示屏200的变形。
此外，上述实施例还具有以下优点：当显示屏200的刚性较大或用户施加的压力较小时，显示屏200的微小变形可以通过压感模组进行放大，从而使得压感模组更精准地感应显示屏200的变形，同时，由于显示屏200的变形可以被放大，因此压感模组的信噪比更高，感应时的校准系数可以降低，从而使得误触风险更低；由于压感模组不需要依赖电子设备厚度方向的空间进行感应，因此框体不需要过多地挖空而预留变形空间，因此框体可以形成更大的散热面积，以使电子设备的散热效果更好；采用此种感压方案基本不存在负信号区域，也就不需要剔除负信号区域，因此显示屏的可感应面积更大。
显示屏200的变形可以引起检测件的电容、电阻等参数发生变化，从而感应显示屏200受到的压力，相对而言，通过电阻变化实现压感检测具有结构更简单、准确性更高等优势，为此，可选的实施例中，检测件可以包括形变电阻511，形变电阻511连接于参考件300和随动件400之间，检测件连接成惠斯通电桥。当显示屏200受压时，随动件400和参考件300之间的第一间距和第二间距发生变化，形变电阻511的电阻值发生变化，该形变电阻511的电阻值与显示屏200所受的压力之间具有映射关系，因此根据形变电阻511的电阻值即可获得显示屏200所受的压力大小，从而执行对应的操作。
一种可选的实施例中，形变电阻511可以包括第一电阻511a、第二电阻511b、第三电阻511c和第四电阻511d，第一电阻511a、第二电阻511b、第三电阻511c和第四电阻511d连接成惠斯通电桥，此时所形成的惠斯通电桥可以为全桥惠斯通电桥。第一电阻511a和第二电阻511b在第三方向上排布，第三电阻511c和第四电阻511d在第三方向上排布，第一电阻511a和第三电阻511c在第一方向上具有间隔，第二电阻511b和第四电阻511d在第一方向上具有间隔，这里的第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。可选地，第三电阻511c和第四电阻511d可以位于第一电阻511a和第二电阻511b的外侧。显示屏200受压的过程中，由于第三电阻511c和第四电阻511d所对应的半径大于第一电阻511a和第二电阻511b所对应的半径，而各电阻的两端之间的夹角变化相同，因此第三电阻511c和第四电阻511d的形变量大于第一电阻511a和第二电阻511b的形变量，从而产生电阻阻值差，据此可以获得显示屏200所受压力的大小。
此实施例中，可以使电阻值同时变大的电阻处于电路的不同支路上，使电阻值同时变小的电阻处于电路的不同支路上。参考图5所示电路模型，惠斯通电桥被施加的电压为V参考，第一电阻511a的电阻值R1和第二电阻511b的电阻值R2可以同时变大，第三电阻511c的电阻值R3和第四电阻511d的电阻值R4可以同时变小，VNP会变大，VNN变小，此时VNP和VNN之间的差值将会变大，如此即可输出差分放大信号，从而感应显示屏200所受压力的大小。
当形变电阻511包括第一电阻511a、第二电阻511b、第三电阻511c和第四电阻511d时，第一电阻511a和第二电阻511b受温度影响所产生的形变基本相同，第三电阻511c和第四电阻511d受温度影响所产生的形变基本相同，第一电阻511a和第二电阻511b所处的高度与第三电阻511c和第四电阻511d所处的高度不同，这里的高度表示对应电阻在电子设备的厚度方向上所处的位置，而电子设备在自身厚度方向上的温度存在梯度变化，因此第一电阻511a和第二电阻511b受温度影响所产生的形变与第三电阻511c和第四电阻511d受温度影响所产生的形变不同，最终导致压感模组的检测精度较差。
为了解决上述问题，需要额外设置温度补偿部件，该温度补偿部件可以设置在参考件300的表面，也可以设置在随动件400的表面，还可以设置在其他能够感应各电阻受温度影响所产生的形变的位置，从而校正压感模组的检测值，可选地，温度补偿部件的制造材料可与形变电阻511的制造材料相同，可选地，温度补偿部件可以采用能够检测热应力形变的热敏电阻，该热敏电阻的制造材料可以包括半导体、金属、合金等，本申请实施例对此不作限制。但增加温度补偿部件会导致电子设备的内部空间被大幅度占用，且其成本将会大大增加。有鉴于此，另一种可选的实施例中，如图9至图15所示，形变电阻511包括第一电阻511a和第二电阻511b，第一电阻511a和第二电阻511b均连接于参考件300和随动件400之间，第一电阻511a和第二电阻511b在第三方向上排布，这里的第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。检测件还包括参考电阻520，参考电阻520包括第五电阻521和第六电阻522，第五电阻521设置于参考件300，第六电阻522设置于随动件400，显示屏200受压时，这里的参考电阻520的形变量较小，甚至不会发生形变。第一电阻511a、第二电阻511b、第五电阻521和第六电阻522连接成惠斯通电桥，此时所形成的惠斯通电桥可以为半桥惠斯通电桥，此结构比全桥惠斯通电桥的成本更低。此实施例的电路模型与形变电阻511包括第一电阻511a、第二电阻511b、第三电阻511c和第四电阻511d时的电路模型基本相同，区别在于第五电阻521和第六电阻522的电阻均可以为R0。该实施例中基本只有第一电阻511a和第二电阻511b会受温度影响而产生形变，但两者受温度影响所产生的形变基本相同，因此不会给压感模组的检测结果带来不良影响，也就不需要设置用于实现温度补偿的结构，从而有利于减小电子设备的厚度，降低成本以及电子设备的功耗。
上述第五电阻521可以设置于参考件300的侧面，也可以设置于参考件300朝向显示屏200的一面，还可以设置于参考件300背离显示屏200的一面。由于电子设备在第一方向上的尺寸需要设置得尽量小，因此参考件300的侧面空间有限，而参考件300朝向显示屏200的一面以及参考件300背离显示屏200的一面的空间受限较小，因此可以使得参考件300背离显示屏200的一面以及参考件300背离显示屏200的一面的尺寸更大一些，从而便于设置第五电阻521。同时，将第五电阻521设置于参考件300背离显示屏200的一面时，第五电阻521不容易受到显示屏200工作时的高温影响，其可靠性更高。
第六电阻522可以设置于随动件400的侧面，也可以设置于随动件400朝向显示屏200的一面，还可以设置于随动件400背离显示屏200的一面。由于电子设备在第一方向上的尺寸需要设置得尽量小，因此随动件400的侧面空间有限，而随动件400朝向显示屏200的一面以及随动件400背离显示屏200的一面的空间受限较小，因此可以使得随动件400朝向显示屏200的一面以及随动件400背离显示屏200的一面的尺寸更大一些，以便于设置第六电阻522。此外，第六电阻522设置于随动件400背离显示屏200的一面时，第六电阻522不容易受到显示屏200工作时的高温影响，其可靠性更高。
当检测件还包括参考电阻520时，第一电阻511a与参考件300和随动件400的连接位置有多种选择方案，例如，第一电阻511a的两端分别与参考件300和随动件400靠近显示屏200的一侧相连，但此种设置方式下，由于第一电阻511a距离显示屏较近，因此容易受显示屏200工作时的高温影响而变形，导致检测精度变差。据此，可以使第一电阻511a的一端连接于参考件300远离显示屏200的一侧，第一电阻511a的另一端连接于随动件400远离显示屏200的一侧，从而增加第一电阻511a与显示屏200之间的距离，防止第一电阻511a受显示屏200工作时的高温影响而变形，同时也可以防止第一电阻511a变形时与显示屏200干涉。
同理地，当检测件还包括参考电阻520时，第二电阻511b与参考件300和随动件400的连接位置有多种选择方案，例如，第二电阻511b的两端分别与参考件300和随动件400靠近显示屏200的一侧相连，但此种设置方式下，由于第二电阻511b距离显示屏较近，因此容易受显示屏200工作时的高温影响而变形，导致检测精度变差。据此，可以使第二电阻511b的一端连接于参考件300远离显示屏200的一侧，第二电阻511b的另一端连接于随动件400远离显示屏200的一侧，从而增加第二电阻511b与显示屏200之间的距离，防止第二电阻511b受显示屏200工作时的高温影响而变形，同时也可以防止第二电阻511b变形时与显示屏200干涉。
如果形变电阻511为平直型结构，那么形变电阻511受力时，形变电阻511将会被逐渐拉扯，进而容易损坏。如果将形变电阻511设置为弯曲型结构，当显示屏200不受压时，形变电阻511呈现弯曲状态，显示屏200受压时，形变电阻511将发生变形，其弯曲程度可以逐渐变化，换言之，形变电阻511的曲率将会发生变化，形变电阻511的电阻值及曲率的变化与显示屏200所受压力之间具有映射关系，从而实现压力感应。此实施例中，形变电阻511不容易被拉扯，进而不容易损坏。
参考图6至图8，以及图13至图15，其中，图7、图8、图14和图15中的虚线可以表示随动件400在显示屏200未受压的情况下所处的位置，图6至图8，以及图13至图15中的点划线表示形变电阻511在显示屏200未受压时的半径R，形变电阻511两端所形成的圆心角为θ(即以形变电阻511的两端为圆心，以R为半径画圆后，两圆的交点与形变电阻511的两端之间的连线所形成的夹角)，形变电阻511的半径R维持不变，圆心角θ越大，形变电阻511的弧长越大，同时，形变电阻511的曲率也会发生变化，从而为压力感应提供依据。
上述弯折型的形变电阻511的弯曲方向可以为朝向显示屏200的方向，但如此设置会导致形变电阻511与显示屏200过近，进而容易受显示屏200工作时的高温影响而变形，导致检测精度变差，同时容易出现形变电阻511与显示屏200干涉的情况。为此，可以使形变电阻511的弯曲方向为背离显示屏200的方向，从而使得形变电阻511尽量远离显示屏200，使其不容易受显示屏200工作时的高温影响而变形，同时防止形变电阻511与显示屏200干涉。
上述随动件400和检测件的数量可以一个；或者，随动件400和检测件的数量均为至少两个，各随动件400与各检测件一一对应设置，各随动件400沿平行于显示屏200的方向排布。后一实施例中，随动件400可以对应显示屏200的更大的区域，当用户在显示屏200的不同位置处施加按压力时，与受压位置相对应的随动件400与参考件300之间的第一间距和第二间距发生变化，从而实现显示屏200的更大区域内的压力感应。
可选地，显示屏200具有长度方向，随动件400的数量为至少两个，其中包括第一随动件410和第二随动件420，第一随动件410和第二随动件420沿该长度方向排布。此实施例中，由于显示屏200在其长度方向上的尺寸最大，因此该方向上布置至少两个随动件400，就可以充分发挥该至少两个随动件400的作用，从而获得更好的压力感应效果。同时，由于压感模组的灵敏度较高，因此随动件400的数量不需要过多，例如在显示屏200的宽度方向上，只需要布置一个随动件400即可满足感应需求，因此该实施例可以适当控制随动件400的数量，避免随动件400的数量过多而造成冗余，从而降低电子设备的成本。
随动件400的制造材料有多种选择，例如随动件400可以采用软性材料制成，也可以采用硬质材料制成，此外，随动件400的形状也有多种选择，例如可以采用块状结构。可选地，随动件400为硬质片状结构，此时，随动件400可以采用金属等硬质材料制成，从而使得随动件400的硬度较高，当显示屏200受压时，随动件400可以更可靠地运动，从而提升压感模组的灵敏度；随动件400的形状为片状时，随动件400自身占用的空间较小，从而使得整个压感模组占用的空间更小，更有利于电子设备的结构设计。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括框体(100)、显示屏(200)和压感模组；所述显示屏(200)与所述框体(100)相连，且所述显示屏(200)与所述框体(100)之间设置有所述压感模组；其中，所述压感模组包括参考件(300)、随动件(400)和检测件，所述参考件(300)设置于所述框体(100)，所述随动件(400)设置于所述显示屏(200)，所述参考件(300)和所述随动件(400)在第一方向上具有第一间距，所述参考件(300)和所述随动件(400)在第二方向上具有第二间距，且在所述第一方向上，所述参考件(300)的正投影位于所述随动件(400)的正投影之外，所述检测件的至少一部分分别与所述参考件(300)和所述随动件(400)相连，所述第一方向垂直于所述显示屏(200)，所述第二方向垂直于所述第一方向；
在所述显示屏(200)受压的情况下，所述第一间距和所述第二间距均发生变化，所述检测件感应到所述第一间距和所述第二间距的变化，输出对应的检测信号。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述检测件包括形变电阻(511)，所述形变电阻(511)连接于所述参考件(300)和所述随动件(400)之间，所述检测件连接成惠斯通电桥。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述形变电阻(511)包括第一电阻(511a)、第二电阻(511b)、第三电阻(511c)和第四电阻(511d)，所述第一电阻(511a)、所述第二电阻(511b)、所述第三电阻(511c)和所述第四电阻(511d)连接成所述惠斯通电桥；
所述第一电阻(511a)和所述第二电阻(511b)在第三方向上排布，所述第三电阻(511c)和所述第四电阻(511d)在所述第三方向上排布，所述第一电阻(511a)和所述第三电阻(511c)在所述第一方向上具有间隔；
所述第三方向同时垂直于所述第一方向和所述第二方向。
4.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述形变电阻(511)包括第一电阻(511a)和第二电阻(511b)，所述第一电阻(511a)和所述第二电阻(511b)均连接于所述参考件(300)和所述随动件(400)之间，所述第一电阻(511a)和所述第二电阻(511b)在第三方向上排布；
所述检测件还包括参考电阻(520)，所述参考电阻(520)包括第五电阻(521)和第六电阻(522)，所述第五电阻(521)设置于所述参考件(300)，所述第六电阻(522)设置于所述随动件(400)，所述第一电阻(511a)、所述第二电阻(511b)、所述第五电阻(521)和所述第六电阻(522)连接成所述惠斯通电桥；
所述第三方向同时垂直于所述第一方向和所述第二方向。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述第五电阻(521)设置于所述参考件(300)背离所述显示屏(200)的一面；和/或，所述第六电阻(522)设置于所述随动件(400)背离所述显示屏(200)的一面。
6.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述第一电阻(511a)的一端连接于所述参考件(300)远离所述显示屏(200)的一侧，所述第一电阻(511a)的另一端连接于所述随动件(400)远离所述显示屏(200)的一侧；
所述第二电阻(511b)的一端连接于所述参考件(300)远离所述显示屏(200)的一侧，所述第二电阻(511b)的另一端连接于所述随动件(400)远离所述显示屏(200)的一侧。
7.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述形变电阻(511)为弯曲型结构，所述形变电阻(511)的弯曲方向为背离所述显示屏(200)的方向。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述随动件(400)和所述检测件的数量均为至少两个，各所述随动件(400)与各所述检测件一一对应设置，各所述随动件(400)沿平行于所述显示屏(200)的方向排布。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏(200)具有长度方向，所述随动件(400)的数量为至少两个，其中包括第一随动件(410)和第二随动件(420)，所述第一随动件(410)和所述第二随动件(420)沿所述长度方向排布。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述随动件(400)为硬质片状结构。
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