CN206039460U - 压力感应装置和具有其的显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力感应装置和具有其的显示设备，压力感应装置包括：保护盖板；用于检测触摸位置信息的触摸感应层，触摸感应层设在保护盖板下方；压力感应层，压力感应层包括检测电路，检测电路具有发射电极和接收电极，发射电极被构造为在接收电流或电压信号后构建电场且接收电极适于接收电场的电平信号，检测电路预设有触摸手势与电平信号之间以及触摸运动速度与触摸压力之间的对应关系数据库且适于根据接收电极接收到的电平信号以及对应关系数据库得到触摸压力信息。根据本实用新型的压力感应装置具有压力感应功能，成本较低且厚度较小。

Description

压力感应装置和具有其的显示设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地，涉及一种压力感应装置和具有该压力感应装置的显示设备。

背景技术

触摸屏因具有易操作性、灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端(如手机、平板电脑或超级笔记本电脑)的主要人机交互手段。相对于电阻式触摸屏和其它方式的触摸屏，电容式触摸屏以成本低、结构简单和耐用等优势，逐渐被智能终端广泛使用。

在相关技术中，电容触摸屏仅能感知屏体所在平面的触摸位置及操作，难以支持垂直施加于屏体表面的压力变化所带来的触摸参数。在一些触摸屏中，接触传感器的侧面和盖板下方增加了额外的力传感器，以实现设备的压力感应功能；在另一些触摸屏中，采用了压感式触控板，使输入设备可以通过多个力传感器和表面耦合来实现对多个施加在表面上的力的检测。

在采用独立力传感器进行压力检测的方案中，力传感器放置在保护盖板与装置中框或显示模组与装置中框等之间。通过额外增加压力传感器的方式，虽然能够实现压力感应功能，但是需增加额外的传感器、独立的压力传感器芯片以及配套的处理电路，该方式成本较高；同时由于传感器存在较大的厚度，会明显增加整个触摸屏装置的厚度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种压力感应装置，所述压力感应装置具有压力感应功能，成本较低。

本实用新型还提出了一种厚度较小的压力感应装置。

本实用新型还提出了一种具有上述压力感应装置的显示设备。

根据本实用新型第一方面的压力感应装置，包括：保护盖板；用于检测触摸位置信息的触摸感应层，所述触摸感应层设在所述保护盖板下方，所述触摸感应层包括第一基材层；压力感应层，所述压力感应层设在所述保护盖板下方，所述压力感应层包括第二基材层和检测电路，所述检测电路具有发射电极和接收电极，所述发射电极和所述接收电极分别设在所述第一基材层的两侧或所述第二基材层的两侧，其中，所述发射电极被构造为在接收电流或电压信号后构建电场且所述接收电极适于接收所述电场的电平信号，所述检测电路预设有触摸手势与所述电平信号之间以及触摸运动速度与触摸压力之间的对应关系数据库且适于根据所述接收电极接收到的所述电平信号以及所述对应关系数据库得到触摸压力信息。

根据本实用新型的压力感应装置具有压力感应功能，成本较低且厚度较小。

另外，根据本实用新型上述实施例的压力感应装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，所述发射电极为一个，所述接收电极为多个，在水平方向上，多个所述接收电极沿所述发射电极的周向分布且邻近所述第一基材层或所述第二基材层的边沿设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述压力感应层位于所述触摸感应层的上方或下方；或者所述压力感应层与所述触摸感应层在上下方向上有重叠。

根据本实用新型的一些实施例，所述触摸感应层、所述发射电极、所述第二基材层、所述接收电极与所述保护盖板由下向上依次设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述触摸感应层还包括感应电极，所述发射电极位于所述第一基材层与所述第二基材层之间，所述接收电极和所述感应电极位于所述第一基材层和所述保护盖板之间且所述接收电极间隔设在所述感应电极的外周。

根据本实用新型的一些实施例，所述触摸感应层还包括上线电极和下线电极，所述第一基材层包括上线基材层和下线基材层，所述第二基材层、所述发射电极、所述下线基材层、所述下线电极、所述上线基材层、所述上线电极和所述保护盖板由下到上依次设置，所述接收电极设在所述下线基材层和所述上线基材层之间且间隔设置在所述下线电极的外周。

根据本实用新型的一些实施例，压力感应装置还包括：导电层，所述导电层接地设置且覆盖在所述压力感应层的下表面或所述触摸感应层的下表面上。

可选地，所述发射电极与所述接收电极分别为氧化铟锡电极。

可选地，所述发射电极的形状形成为方框形或网状，所述接收电极形成为条状。

根据本实用新型第二方面的压力感应装置，包括：保护盖板；用于检测触摸位置信息的触摸感应层，所述触摸感应层设在所述保护盖板下方；压力感应层，所述压力感应层设在所述保护盖板下方，所述压力感应层与所述触摸感应层在上下方向上有重叠。

根据本实用新型实施例的压力感应装置的厚度较小，为制造厚度较薄的触摸屏装置创造了可能。

根据本实用新型第三方面的显示设备，包括：显示模组；根据本实用新型实施例的压力感应装置，所述显示模组设在所述压力感应层和所述触摸感应层的下方。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型第一个实施例的显示设备的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的显示设备的压力感应层在没有人手干扰时的电场示意图；

图3是根据本实用新型实施例显示设备的压力感应层在有人手干扰时的电场示意图；

图4是根据本实用新型第二个实施例的显示设备的结构示意图；

图5是根据本实用新型第三个实施例的显示设备的结构示意图；

图6是根据本实用新型第四个实施例的显示设备的结构示意图。

附图标记：

压力感应装置100；显示设备200；

保护盖板10；

触摸感应层20；第一基材层21；上线基材层211；下线基材层212；感应电极22；上线电极221；下线电极222；

压力感应层30；第二基材层31；发射电极32；接收电极33；

导电层40；

显示模组110；薄膜晶体管111、液晶层112；彩色滤光片113；偏光片114。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图详细描述根据本实用新型实施例的压力感应装置100。

参照图1至图6所示，根据本实用新型实施例的压力感应装置100可以包括保护盖板10、触摸感应层20和压力感应层30。

具体而言，触摸感应层20和压力感应层30均可以设在保护盖板10下方，保护盖板10可以对其他部件起到保护作用，同时人手可以在保护盖板10上触摸。触摸感应层20可以用于检测触摸位置信息，即人手在保护盖板10上的触摸位置和触摸时间等。压力感应层30可以用于检测触摸压力，即检测人手施加给保护盖板10的垂直于保护盖板10的压力。

触摸感应层20可以包括第一基材层21。压力感应层30可以包括第二基材层31和检测电路，检测电路可以具有发射电极32和接收电极33。发射电极32和接收电极33分别设在第一基材层21的上侧和下侧或第二基材层31的上侧和下侧。

也就是说，在竖直方向上，发射电极32和接收电极33不在同一水平高度处，接收电极33的设置位置高于发射电极32，并且发射电极32与接收电极33之间间隔有基材层，基材层可以为第一基材层21和第二基材层31中的其中一个。当基材层为第一基材层21时，发射电极32可以位于第一基材层21的下方，接收电极33可以为第一基材层21的上方；当基材层为第二基材层31时，发射电极32可以位于第二基材层31的下方，接收电极33可以位于第二基材层31的上方。由此，发射电极32和接收电极33可以间隔开，相互之间影响小，有利于发射电极32产生电场，同时也方便接收电极33对电平信号的接收。

其中，发射电极32可以在接收电流或电压信号后构建电场，接收电极33适于接收电场的电平信号，检测电路预设有触摸手势与电平信号之间以及触摸运动速度与触摸压力之间的对应关系数据库，检测电路适于根据接收电极33接收到的电平信号以及对应关系数据库得到触摸压力信息，从而实现对触摸压力的检测。

具体地，图2为压力感应层30在无干扰时构建的电场示意图，图3为压力感应层30在有人手干扰时构建的电场示意图。发射电极32上加载电流或电压信号后，发射电极32周围的电场可视为准静电场。位于基材层上方的接收电极33处于该准静电场中，可以接收到电平信号。当人手触摸装置时，人手可视为接地，因此会干扰发射电极32构建的电场，接收电极33接收到的电平信号会发生变化。不同的手势对发射电极32构建的电场产生不同的影响，接收电极33可以接收到对应手势影响所造成的不同电平信号。

因此，可以建立不同触摸手势与接收电极33接收到的电平信号的对应关系数据库，根据该对应关系数据库以及通过接收电极33检测到的电平信号，就可以判断人手触摸的手势，进而可以实现对人手触摸时人手的位置和时间的检测数据。另外，根据检测到的人手的位置与时间的信息，还可以判断人手靠近压力感应装置100表面时的运动速度；同时，可以建立人手的运动速度与人手触摸压力感应装置100时的力的关系，当人手靠近压力感应装置100表面的运动速度越快，人手与压力感应装置100的碰撞触摸力越大。因此，压力感应装置100可以判断人手单击、双击等触碰装置时的力的信息。

根据本实用新型实施例的压力感应装置100，通过在电容式触摸结构中增加压力感应层30，可以通过对触摸手势的位置和时间的追踪检测触摸的力值信息，从而使压力感应装置100具有压力感应功能，触摸压力检测效果好，无需再额外设置力传感器，成本可以降低并且压力感应装置100的厚度可以减小。该压力感应装置100中集成了压力感应层30和触摸感应层20可以实现触摸位置信息以及触摸压力的检测，检测较全面，工作性能可靠。

根据本实用新型的一些实施例，发射电极32可以为一个，接收电极33可以为多个，在水平方向上，多个接收电极33可以沿发射电极32的周向分布，并且多个接收电极33分别可以邻近第一基材层21或第二基材层31的边沿设置。

也就是说，从水平方向上来看，多个接收电极33可以围设在发射电极32的外围，当多个接收电极33设在第一基材层21上时，多个接收电极33可以邻近第一基材层21的边沿设置，此时，发射电极32可以大致位于第一基材层21的中心所处区域内；当多个接收电极33设在第二基材层31上时，多个接收电极33可以邻近第二基材层31的边沿设置，此时，发射电极32可以大致位于第二基材层31的中心所处的区域内。由此，多个发射电极32可以更好地接收不同位置处的电平信号，接收信息更全面，检测效果更好。

在本实用新型的一些较优选地实施例中，发射电极32可以为一个，接收电极33可以为四个到六个。由此，不仅检测效果好，而且成本相对较低。例如，在本实用新型的一个具体示例中，发射电极32为一个，接收电极33为五个，五个接收电极33的分布轨迹大致形成为圆形，发射电极32处于该圆形的中心，五个接收电极33均处于发射电极32的电场中，可以接收电平信号，保证检测效果。

可选地，压力感应层30和触摸感应层20的设置位置可以根据需要进行设置。例如，压力感应层30可以位于触摸感应层20的上方，触摸感应层20也可以位于压力感应层30的上方，或者压力感应层30与触摸感应层20在上下方向上存在重叠，即压力感应层30与触摸感应层20可以为简单的上下层叠的结构，也可以为相互结合，存在穿插的结构。具体采用哪种结构可以根据具体情况进行设置。

例如，如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，压力感应层30可以位于触摸感应层20的上方，即触摸感应层20、压力感应层30与保护盖板10从下到上依次设置，压力感应层30位于触摸感应层20与保护盖板10之间。压力感应层30的发射电极32和接收电极33设在第二基材层31之间，触摸感应层20、发射电极32、第二基材层31、接收电极33与保护盖板10由下向上依次设置，发射电极32设在触摸感应层20的上表面上，保护盖板10设在接收电极33的上表面上。

由此，发射电极32与接收电极33配合性好，检测触摸压力性能好，而且压力感应层30与触摸感应层20之间的干涉性小，保证了压力感应装置100整体的工作性能。

再例如，如图4所示，在本实用新型的另一些实施例中，触摸感应层20可以包括第一基材层21和感应电极22，第一基材层21设在第二基材层31上方，发射电极32可以位于第一基材层21与第二基材层31之间，接收电极33和感应电极22均可以位于第一基材层21和保护盖板10之间，并且接收电极33可以间隔设在感应电极22的外周。

也就是说，接收电极33和感应电极22可以设置在同一基材层上，接收电极33和感应电极22可以存在于同一平面上，并且接收电极33可以与感应电极22间隔开设置，当接收电极33为多个时，多个接收电极33可以大致沿感应电极22的周向分布。

由此，发射电极32与接收电极33不再通过压力感应层30的第二基材层31间隔开，而是通过第一基材层21间隔开，发射电极32位于第二基材层31的上表面上，接收电极33则位于设置有感应电极22的第一基材层21的上表面上，压力感应层30与触摸感应层20重叠设置，可以提高空间利用率以及部件使用率，使结构更为紧凑，厚度可以保持较小，而且检测效果也有保证。

当然，压力感应层30与触摸感应层20重叠安装的结构不限于此。再例如，如图5所示，在本实用新型的一些示例中，触摸感应层20可以包括第一基材层21、上线电极221和下线电极222，第一基材层21可以包括上线基材层211和下线基材层212，第二基材层31、发射电极32、下线基材层212、下线电极222、上线基材层211、上线电极221和保护盖板10由下到上可以依次设置，接收电极33可以设在下线基材层212和上线基材层211之间并且间隔设置在下线电极222的外周。接收电极33与下线电极222均设在下线基材层212上，处于同一平面上，发射电极32设在第二基材层31的上表面上，上线电极221设在上线基材层211的上表面上，保护盖板10盖设在上线电极221上。

由此，发射电极32、接收电极33、上线电极221和下线电极222可以分别独立工作，互不影响，保证了检测效果，而且压力感应层30与触摸感应层20之间的穿插安装，可以充分利用空间，使结构更紧凑，厚度相对较小。

为了减少压力感应装置100中其它电磁场对压力感应层30的发射电极32与接收电极33构成的电场的影响。较优选地，根据本实用新型实施例的压力感应装置100还可以包括导电层40，导电层40可以接地设置，并且导电层40可以覆盖在压力感应层30的下表面或触摸感应层20的下表面上。当触摸感应层20设在压力感应层30之上时，导电层40则可以设在压力感应层30的下表面上。

如图6所示，当压力感应层30在上，触摸感应层20在下时，导电层40可以覆盖在触摸感应层20的下表面上。由此，可以抵消其它电磁场对压力感应层30和触摸感应层20的影响，更好地保证压力感应装置100的检测效果。

可选地，发射电极32与接收电极33分别可以由透明的导电材料制成。例如，发射电极32和接收电极33分别可以为氧化铟锡电极，即采用氧化铟锡(ITO)制造形成。由此，不仅外观好，而且电性能优良。

对于发射电极32与接收电极33的形状不做特殊限制。较优选地，发射电极32的形状可以形成为方框形或网状，接收电极33可以形成为条状。由此，发射电极32发射的电场更好，并且接收电极33更方便安装，更易于对电平信号进行接收。这里，方框形可以是指长方形框和正方形框的统称。

第一基材层21可以为透明聚酯薄膜，第二基材层31也可以为透明聚酯薄膜。由此，不仅便于制造，而且外观好，绝缘性好。例如，在本实用新型的一些具体实施例中，第一基材层21和第二基材层31均为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET薄膜)。

可选地，保护盖板10可以为玻璃盖板、塑料盖板、聚甲基丙烯酸甲酯盖板或蓝宝石盖板等。由此，保护盖板10保护性好，而且外观好。保护盖板10具体采用哪种可以根据需要进行设置。例如，在本实用新型的一些具体示例中，保护盖板10采用强化玻璃盖板。由此，不仅强度较高，不易损坏，保护性能好，而且装饰性能好。

参照图1、图3至图6所示，根据本实用新型实施例的显示设备200可以包括显示模组110和根据本实用新型实施例的压力感应装置100，显示模组110可以设在压力感应层30和触摸感应层20的下方。也就是说，显示模组110处在显示设备200的下部，保护盖板10处于显示设备200的上部，压力感应层30和触摸感应层20设在中部，显示模组110可以设在压力感应层30或者触摸感应层20的下侧。

其中，对于显示模组110的结构不做特殊限制。可选地，如图4所示，显示模组110可以包括薄膜晶体管(TFT)111、液晶层112和彩色滤光片113，薄膜晶体管111、液晶层112和彩色滤光片113可以由下到上层叠设置，压力感应层30可以设在彩色滤光片113的上表面上。显示模组110还可以包括偏光片114，偏光片114可以设置在接收电极33与保护盖板10之间。该显示模组110显示效果好。

由于根据本实用新型实施例的压力感应装置100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的显示设备200具有压力感应功能，并且产品厚度相对较小，成本相对较低。可选地，根据本实用新型实施例的显示设备200可以为显示屏。

根据本实用新型实施例的显示设备200的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种压力感应装置，其特征在于，包括：

保护盖板；

用于检测触摸位置信息的触摸感应层，所述触摸感应层设在所述保护盖板下方，所述触摸感应层包括第一基材层；

压力感应层，所述压力感应层设在所述保护盖板下方，所述压力感应层包括第二基材层、检测电路、发射电极和接收电极，所述发射电极和所述接收电极分别位于所述第一基材层的两侧或所述第二基材层的两侧，

其中，所述发射电极被构造为在接收电流或电压信号后构建电场且所述接收电极适于接收所述电场的电平信号，所述检测电路预设有触摸手势与所述电平信号之间以及触摸运动速度与触摸压力之间的对应关系数据库且适于根据所述接收电极接收到的所述电平信号以及所述对应关系数据库得到触摸压力信息。

2.根据权利要求1所述的压力感应装置，其特征在于，所述发射电极为一个，所述接收电极为多个，多个所述接收电极在水平方向上沿所述发射电极的周向分布且邻近所述第一基材层或所述第二基材层的边沿设置。

3.根据权利要求1所述的压力感应装置，其特征在于，所述压力感应层位于所述触摸感应层的上方或下方；或者

所述压力感应层与所述触摸感应层在上下方向上有重叠。

4.根据权利要求3所述的压力感应装置，其特征在于，所述触摸感应层、所述发射电极、所述第二基材层、所述接收电极与所述保护盖板由下向上依次设置。

5.根据权利要求3所述的压力感应装置，其特征在于，所述触摸感应层还包括：感应电极，所述发射电极位于所述第一基材层与所述第二基材层之间，所述接收电极和所述感应电极位于所述第一基材层和所述保护盖板之间且所述接收电极间隔设在所述感应电极的外周。

6.根据权利要求3所述的压力感应装置，其特征在于，所述触摸感应层还包括：上线电极和下线电极，所述第一基材层包括上线基材层和下线基材层，所述第二基材层、所述发射电极、所述下线基材层、所述下线电极、所述上线基材层、所述上线电极和所述保护盖板由下到上依次设置，所述接收电极设在所述下线基材层和所述上线基材层之间且间隔设置在所述下线电极的外周。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的压力感应装置，其特征在于，还包括：导电层，所述导电层接地设置且覆盖在所述压力感应层的下表面或所述触摸感应层的下表面上。

8.根据权利要求1所述的压力感应装置，其特征在于，所述发射电极与所述接收电极分别为氧化铟锡电极。

9.根据权利要求1所述的压力感应装置，其特征在于，所述发射电极的形成为方框形或网状，所述接收电极形成为条状。

10.一种压力感应装置，其特征在于，包括：

保护盖板；

用于检测触摸位置信息的触摸感应层，所述触摸感应层设在所述保护盖板下方；

用于检测触摸压力的压力感应层，所述压力感应层设在所述保护盖板下方，所述压力感应层与所述触摸感应层在上下方向上有重叠。

11.一种显示设备，其特征在于，包括：

显示模组；

根据权利要求1-10中任一项所述的压力感应装置，所述显示模组设在所述压力感应层和所述触摸感应层的下方。