CN204759381U - 具有压力检测功能的触摸屏终端 - Google Patents

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本实用新型适用于触摸屏技术领域，提供了一种具有压力检测功能的触摸屏终端，其内部嵌设有压力传感器。本实用新型与现有技术相比，充分利用触摸屏终端的内部结构空间，为内部结构复杂、空间有限的便携式电子产品提供了一种压力检测方式，以达到良好的压力检测效果，同时压力传感器内置的设计，也不会明显增大触摸屏终端的尺寸。

Description

具有压力检测功能的触摸屏终端
技术领域
本实用新型属于触摸屏技术领域，尤其涉及一种具有压力检测功能的触摸屏终端。
背景技术
压力检测主要用于建筑行业或者电子秤产品，消费类电子产品的压力检测技术应用较少。
如图1A所示，目前电子秤的压力传感器精度高，但是其外形非常大，需要占据较大空间，无法将其放置于具有便携性、轻薄特点的消费电子产品上。
如图1B所示，压力传感器应用在笔记本电脑的触摸板上，由于触摸板材质硬度大，结构简单，且压力传感器直接支撑触摸板，所以当在触摸板表面施加压力的时候压力传感器能够有效识别压力。但是该压力传感器同样具有外形大的问题，在便携式电子产品如手机上很难找到空间安放压力传感器，并且由于便携式电子产品的内部结构复杂，器件众多，空间有限，很难采用依靠压力传感器独立支撑受力平面的方式，因此无法获得很好的力度识别效果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有压力检测功能的触摸屏终端，旨在为内部结构复杂、空间有限的便携式电子产品提供一种压力检测方式，以提升压力传感器的检测效果。
本实用新型是这样实现的，一种具有压力检测功能的触摸屏终端，所述触摸屏终端的内部嵌设有压力传感器。
进一步地，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有电容触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述触摸屏与所述中框之间。
进一步地，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有电容触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述显示屏与所述中框之间。
进一步地，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有电容触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述触摸屏与所述显示屏之间。
进一步地，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有电容触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述触摸屏内。
进一步地，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有电容触摸屏和显示屏，所述触摸屏终端还包括位于所述中框下方的底框，所述压力传感器设于所述底框与所述中框之间。
本实用新型的目的还在于提供一种具有压力检测功能的触摸屏终端，内部嵌设有压力传感器，所述压力传感器的位置为上述的一种或者多种；所述压力传感器为电容式压力传感器、电阻式压力传感器或者第三方独立传感器中的一种或者多种。
本实用新型与现有技术相比，充分利用触摸屏终端的内部结构空间，将压力传感器嵌设在触摸屏终端内，为内部结构复杂、空间有限的便携式电子产品提供了一种压力检测方式，以达到良好的压力检测效果，同时压力传感器内置的设计，也不会增大触摸屏终端的尺寸。
附图说明
图1A是现有技术提供的电子秤中压力传感器的结构示意图；
图1B是现有技术提供的应用在触摸板的压力传感器的结构示意图；
图2是本实用新型实施例应用的触摸屏终端的三维立体图；
图3是本实用新型实施例应用的触摸屏终端的平面图；
图4A是本实用新型实施例一提供的触摸屏终端的结构示意图；
图4B是本实用新型实施例一提供的触摸屏终端的另一种结构示意图；
图4C-1、图4C-2、图4C-3、图4C-4分别是图4B中S的四种结构示意图；
图5A是本实用新型实施例二提供的触摸屏终端的结构示意图；
图5B-1、图5B-2分别是图5A中S的两种结构示意图；
图6是本实用新型实施例一和实施例二提供的触摸屏终端的俯视图；
图7A是本实用新型实施例三提供的触摸屏终端的结构示意图；
图7B-1、图7B-2、图7B-3、图7B-4分别是图7A中S的四种结构示意图；
图8A是本实用新型实施例四提供的触摸屏终端的结构示意图；
图8B-1、图8B-2、图8B-3、图8B-4分别是图8A中S的四种结构示意图；
图9是本实用新型实施例三和实施例四提供的触摸屏终端的俯视图；
图10是本实用新型实施例三和实施例四提供的触摸屏终端的另一俯视图；
图11是本实用新型实施例五提供的触摸屏终端的结构示意图；
图12A、图12B分别是本实用新型提供的一种矩形电极结构的互电容、自电容压力传感器的示意图；
图13A、图13B分别是本实用新型提供的一种环形电极结构的互电容、自电容压力传感器的示意图；
图14A、图14B分别是本实用新型提供的另一种矩形电极结构的互电容、自电容压力传感器的示意图；
图15A、图15B分别是本实用新型提供的又一种矩形电极结构的互电容、自电容压力传感器的示意图；
图16A、图16B分别是本实用新型提供的另一种环形电极结构的互电容、自电容压力传感器的示意图；
图17是本实用新型提供的在电容触摸屏边缘走线区设计压力传感器的示意图；
图18是本实用新型提供的电容触摸屏检测电极结构的示意图；
图19是本实用新型提供的一种前端带有电阻的检测电极结构的示意图；
图20是本实用新型提供的另一种前端带有电阻的检测电极结构的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型通过结合触摸屏终端的整机结构，合理布置与设计压力传感器S的位置和形式，为内部结构复杂、空间有限的便携式电子产品提供一种压力检测方式，以达到良好的压力检测效果，同时压力传感器内置的设计，也不会增大触摸屏终端的尺寸。
图2为触摸屏手机的三维立体图，手机正面包含触摸屏10，侧面为中框20，压力传感器嵌设于手机内部。图3为触摸屏手机的平面图，沿剖面线A0A1或者剖面线B0B1方向，可观察得到手机内部的具体结构。
沿剖面线A0A1或者剖面线B0B1方向，触摸屏终端包括凹槽型中框，在中框的凹陷部内从上至下依次容置有触摸屏和显示屏。本实用新型实施例充分利用触摸屏、显示屏和中框等结构部件之间的空隙层，将压力传感器嵌设于多种不同的位置。
需要说明的是，本实用新型实施例在具有相似内部结构的电子产品中均可适用。以下实施例从剖面线A0A1或者剖面线B0B1方向进行描述，触摸屏以电容触摸屏为例。
实施例一
在显示屏与中框的凹陷部之间(如图4A所示)，或者电容触摸屏与显示屏之间(如图4B所示)具有空隙层或者软性填充物，压力传感器S设于电容触摸屏与中框之间。当触摸屏终端受到按压时，空隙层也受到挤压，触摸屏终端的内部空间变小。利用空隙层受到挤压变化的过程可检测压力。
优选地，压力传感器S为电容式压力传感器，该压力传感器S包括上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶(又可称为框胶)或者空隙层，形成电容Cap。
在本实用新型的一个实施例中，上下极板可以是独立的导电层，如图4C-1所示，通过双面粘合胶分别与电容触摸屏的下表面和中框的上表面贴合。
在本实用新型的另一些实施例中，上下极板可复用电容触摸屏和/或中框的导电层。如图4C-2所示，下极板复用金属材质的中框上表面；如图4C-3所示，上极板复用电容触摸屏的导电层；如图4C-4所示，上极板复用电容触摸屏的导电层，下极板复用金属材质的中框上表面。这样的复用方式使得触摸屏终端的内部结构更简洁。
实施例二
在显示屏与中框的凹陷部之间(如图5A所示)，或者电容触摸屏与显示屏之间(图中未示出)具有空隙层或者软性填充物，压力传感器S设于电容触摸屏内。当触摸屏终端受到按压时，空隙层也受到挤压，触摸屏终端的内部空间变小。利用空隙层受到挤压变化的过程可检测压力。
通常，电容触摸屏包括盖板和触摸传感器，两者之间为填充层，通过OCA(OpticallyClearAdhesive，用于胶结透明光学元件的特种粘胶剂)光学胶粘接。在本实用新型的一个实施例中，如图5B-1所示，压力传感器S设于盖板和触摸传感器之间。为了不影响电容触摸屏的透光率，压力传感器S设于电容触摸屏的边缘，上下表面通过粘合胶分别与盖板和触摸传感器粘接，电容触摸屏的中间区域仍使用OCA光学胶进行粘接。压力传感器S可以为电容式压力传感器或者电阻式压力传感器等。
在本实用新型的另一实施例中，如图5B-2所示，电容触摸屏具有上导电层和下导电层，上导电层和下导电层之间填充有粘合胶或者空隙；压力传感器S为电容式压力传感器，该压力传感器S包括上极板和下极板，上极板复用上导电层，下极板复用下导电层。这样的复用方式使得触摸屏终端的内部结构更简洁。
图6示出了实施例一和实施例二的一种俯视图，压力传感器S(sensor)位于触摸屏的外围。
实施例三
在显示屏与中框之间(如图7A所示)具有空隙层或者软性填充物，压力传感器S设于显示屏与中框之间。
优选地，压力传感器S为电容式压力传感器，该压力传感器S包括上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶或者空隙层，形成电容Cap。
在本实用新型的一个实施例中，上下极板可以是独立的导电层，如图7B-1所示，通过双面粘合胶分别与显示屏的下表面和中框的上表面贴合。
在本实用新型的另一些实施例中，上下极板可复用显示屏和/或中框的导电层。如图7B-2所示，下极板复用金属材质的中框上表面；如图7B-3所示，上极板复用显示屏的导电层(电极)；如图7B-4所示，上极板复用显示屏的导电层，下极板复用金属材质的中框上表面。这样的复用方式使得触摸屏终端的内部结构更简洁。
实施例四
在电容触摸屏与显示屏之间(如图8A所示)具有空隙层或者软性填充物，压力传感器S设于电容触摸屏与显示屏之间。
优选地，压力传感器S为电容式压力传感器，该压力传感器S包括上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶或者空隙层，形成电容Cap。
在本实用新型的一个实施例中，上下极板可以是独立的导电层，如图8B-1所示，通过双面粘合胶分别与电容触摸屏的下表面和显示屏的上表面贴合。
在本实用新型的另一些实施例中，上下极板可复用电容触摸屏和/或显示屏的导电层。如图8B-2所示，下极板复用显示屏的导电层(电极)；如图8B-3所示，上极板复用电容触摸屏的导电层；如图8B-4所示，上极板复用电容触摸屏的导电层，下极板复用显示屏的导电层。这样的复用方式使得触摸屏终端的内部结构更简洁。
图9和图10示出了实施例三和实施例四的两种俯视图。图9中，压力传感器S(sensor)位于显示屏的外围；图10中，压力传感器S位于显示屏的中间区域。
实施例五
参照图11，触摸屏终端还包括位于中框下方的底框，中框和底框之间具有空隙层或者软性填充物，压力传感器S设于底框与中框之间。
需要说明的是，上述五个实施例均以电容式压力传感器为例，但不限于此，压力传感器还可以是电阻式压力传感器，或者是利用其它物理量检测压力的压力传感器。压力传感器的位置可以为上述实施例中所描述的组合。即压力传感器的类型、位置和数量可为以上描述的任意组合。
以下举例说明，当为电容式压力传感器时极板的多种设计：
一般地，电容检测又分为互电容与自电容两种。互电容的设计就是常见的平行板电容器设计，设计两个检测电极分别布置于两个相对的平面上，形成平行板电容，当有压力施加，导致某一极板的平面发生形变，则两个电极之间的间距减小，从而改变了电容的大小，所以两极板电容的大小就代表了压力的大小。
互电容的极板可以设计为一个极板与另一个极板相对形成一个电容，也可以设计为一个极板与另外多个极板相对形成多个电容，或者是多个极板与多个极板相对形成多个电容用于检测不同的位置。电极的形状包括但不限于矩形、三角形、条形、多边形、圆形、菱形、环形等形状。
自电容的设计只需要一个检测电极，该检测电极检测其与系统地之间的电容大小。将检测电极设于某一平面，当该平面或者与其相对的另一接地平面发生形变时，检测电极与系统地的距离发生改变(如在实施例一中，为电容触摸屏所在平面与中框的距离发生改变)，则改变了两者之间的电容，所以检测电极与系统地之间电容大小代表了压力大小。
自电容的极板设计可以参照互容的设计，只需要将另外一个相对的极板去除。自容也可以设计成单个电极对系统地或者多个电极对系统地，电极的形状包括但不限于矩形、三角形、条形、多边形、圆形、菱形、环形等形状。
图12A至图16B示出了多种形式的互电容压力传感器和自电容压力传感器的检测电极图形对比。检测电极可以设计成一极板(如图12A和图12B)或者环形(如图13A和图13B)，进一步地，可以设计成多个极板(如图14A、图14B、图15A和图15B)或者多段条形(如图16A和图16B)。其中，对于互电容，交叉网格填充部分是有效互容面积，对于自电容，交叉网格填充部分为有效自容面积。
结合上述实施例二，可以将压力传感器的检测电极设计在电容触摸屏上，在电容触摸屏边缘走线区设计一个或者多个条形或者环形等形状的电极，或者是复用触摸屏传感器的导电层(检测电极)。
(1)将压力传感器的检测电极设计在电容触摸屏边缘区域：可以在边缘额外多布置检测电极，也可以利用已有的触摸屏传感器的布线作为压力检测的电极。这些电极的设计可以是自电容形式也可以是互电容模式。
如图17所示，在电容触摸屏的边缘走线区，通常用来布置电容触摸屏的走线，中间区域为可视区。在边缘走线区布设压力传感器的检测电极，检测电极可以是单个或者多个(图17是多个)，甚至电容触摸屏的布线就是压力传感器的检测电极也是可以的。
(2)压力传感器的检测电极复用电容触摸屏的导电层(电极)：电容触摸屏传感器不仅仅用来检测坐标，还可用来检测压力的大小。
如图18所示，为一个简单的电容触摸屏的电极结构，其工作原理如下：互容模式下D0～D2为驱动电极，S0～S2为感应电极，驱动电极与感应电极之间形成电容如D0与S0的电容为C0，当人手触摸的时候影响C0的大小，从而可以识别出触摸的坐标。自容模式下D0～D2、S0～S2都是同样的检测电极，检测电极与系统地都会形成一个对地电容，如D0与系统地的电容C1，S0与系统地的电容C2，当人手触摸的时候影响这些电容的大小，从而可以识别出触摸坐标。
当压力传感器的检测电极复用电容触摸屏的检测电极时，外部压力使系统地与电极之间的距离发生改变，影响了C0～C2的大小，所以同样可以利用这些电容的大小来判断压力的大小。
类似地，在其他的实施例中，压力传感器检测电极的结构也可以如图18的结构，并且不限于图18，如单层菱形格等电极结构也同样适用。
更进一步地，为了可以加大上述电容，如C0～C2，受压力影响的变化量，可以采用如下这种设计：在一个或者多个检测电极的前端串联电阻，该电阻可以是焊接在外部线路板上的电阻元器件，如图19所示；也可以是在检测电极的前端通过特殊设计而成(检测电极本身为具有阻抗的导电材料，如ITO，控制其长度和宽度可以控制阻抗的大小)，如图20所示。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种具有压力检测功能的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏终端的内部嵌设有压力传感器。
2.如权利要求1所述的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述触摸屏与所述中框之间。
3.如权利要求1所述的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述显示屏与所述中框之间。
4.如权利要求1所述的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述触摸屏与所述显示屏之间。
5.如权利要求1所述的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有触摸屏和显示屏，所述压力传感器设于所述触摸屏内。
6.如权利要求1所述的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏终端包括凹槽型中框，在所述中框的凹陷部内从上至下依次容置有触摸屏和显示屏；所述触摸屏终端还包括位于所述中框下方的底框，所述压力传感器设于所述底框与所述中框之间。
7.如权利要求2所述的触摸屏终端，其特征在于，所述压力传感器为电容式压力传感器，包括上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶或者空隙层，所述上极板粘附于所述触摸屏的下表面或者复用所述触摸屏的导电层，所述下极板粘附于所述中框的上表面或者复用所述中框；复用时，所述中框的上表面为金属材质。
8.如权利要求3所述的触摸屏终端，其特征在于，所述压力传感器为电容式压力传感器，包括上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶或者空隙层，所述上极板粘附于所述显示屏的下表面或者复用所述显示屏的导电层，所述下极板粘附于所述中框的上表面或者复用所述中框；复用时，所述中框的上表面为金属材质。
9.如权利要求4所述的触摸屏终端，其特征在于，所述压力传感器为电容式压力传感器，包括上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶或者空隙层，所述上极板粘附于所述触摸屏的下表面或者复用所述触摸屏的导电层，所述下极板粘附于所述显示屏的上表面或者复用所述显示屏的导电层。
10.如权利要求5所述的触摸屏终端，其特征在于，所述压力传感器为电容式压力传感器，包含上极板和下极板，上下极板之间为粘合胶或者空隙层；所述触摸屏为电容式触摸屏，包含上导电层和下导电层；所述上极板复用所述上导电层，所述下极板复用所述下导电层。
11.如权利要求5所述的触摸屏终端，其特征在于，所述触摸屏包括盖板和触摸传感器，所述压力传感器设于所述盖板和所述触摸传感器之间。
12.如权利要求7～10任一项所述的触摸屏终端，其特征在于，所述电容式压力传感器的极板为检测电极，其前端串联有电阻。
13.如权利要求12所述的触摸屏终端，其特征在于，所述检测电极呈矩形、三角形、条形、多边形、圆形、菱形或者环形。
14.一种具有压力检测功能的触摸屏终端，其特征在于，内部嵌设有压力传感器，所述压力传感器的位置为权利要求2～6中的一种或者多种；所述压力传感器为电容式压力传感器、电阻式压力传感器或者第三方独立传感器中的一种或者多种。
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