CN206224415U - 压力检测装置及电子终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种压力检测装置及电子终端，压力检测装置包括压力感应电极、辅助电极以及用于减小或消除边缘电容的第一屏蔽电极，所述压力感应电极和所述辅助电极之间形成压力检测电容，所述压力检测电容包括平行板电容和所述边缘电容，所述第一屏蔽电极设置在所述平行板电容的外围，本实用新型实施例降低了边缘电容在压力检测电容中的占比，提高了压力值计算的精度。同时，由于第一屏蔽电极的存在减小了边缘电容，在计算时不需要依赖边缘电容的计算模型，而直接可以利用简单的平板电容的计算模型来计算压力值，降低了算法复杂度，提高了压力检测的准确度。

Description

压力检测装置及电子终端

技术领域

本实用新型实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种压力检测装置及电子终端。

背景技术

触控技术如应用在智能终端上，可以让使用者只要通过手势操作即可实现终端的操作，摆脱了传统的机械键盘，使人机交互更为直截了当。

在目前大部分电子产品终端中，用户手指触摸显示屏只会产生二维的坐标输入，但是，随着触控技术的发展，比如电容触控为例，单纯的手指触控已经不能满足用户更多维度输入的需求，在电容触摸屏中加入压力检测技术(Force Touch)能够增加一个输入维度，让触摸屏能够感知手指压力信息，感知轻压以及重压的力度，这样当用户手指按压显示屏时不仅会产生二维的坐标输入，也会产生第三维的压力输入，并调出不同的对应功能，从而提供更加良好的用户体验。比如在触摸屏的压力检测技术中，通常通过压力感应器来检测有效对参考电极的电容变化，与显示设备结合来实现触控显示。

现有技术中，压力感应器中的压力感应电极与应用其的终端中的参考电极之间形成一间隙，压力感应电极与应用其的终端中的参考电极之间形成一压力检测电容，当有力施加触控模组上时，压力感应器受压导致压力感应电极和参考电极之间的间隙会发生相应的形变，施加力越大，形变量也越大，将该形变转换为电容变化或者电阻变化或者其他电气特性变化，通过检测电容变化或者电阻变化或者其他电气特性变化的变化量，从而来确定压力值大小。

但是，在实现本实用新型的过程中，发明人发现，压力检测电容可以包括平行板电容和边缘电容，由于边缘电容对间隙间距不如平行板电容敏感，即当边缘电容和平行板电容大小相同时，改变间隙间距，平行板电容的电容变化量大于边缘效应电容的电容变化量，即边缘电容占压力检测电容比例越大，会导致压力检测电容的变化率减小，会导致压力值计算精度较差。如果同时基于边缘电容的计算模型和平行板电容的计算模型来确定压力值，由于边缘电容的计算模型和平行板电容的计算模型存在差异，边缘电容的计算模型复杂且难以获取，如果边缘电容占总电容比例较大，而摈弃边缘电容的计算模型单纯只用平行板电容的计算模型来定制压力检测算法，也会导致压力值计算精度误差。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种压力检测装置及电子终端，用以解决现有技术中边缘电容的存在影响了压力检测效果的技术问题。

本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例一种压力检测装置，其包括压力感应电极、辅助电极以及用于减小或消除边缘电容的第一屏蔽电极，所述压力感应电极和所述辅助电极之间形成压力检测电容，所述压力检测电容包括平行板电容和所述边缘电容，所述第一屏蔽电极环绕所述压力感应电极。

本实用新型实施例还提供一种触控模组，其包括上述任一实施例或则多个实施例组合的压力检测装置。

本实用新型实施例的技术方案具有以下优点：通过设置用于减小或消除边缘电容的第一屏蔽电极，所述压力感应电极和所述辅助电极之间形成压力检测电容，所述压力检测电容包括平行板电容和所述边缘电容，所述第一屏蔽电极环绕所述压力感应电极，从而降低了边缘电容在压力检测电容中的占比，相当于增加了平行板电容的占比，由于平行板电容的电容变化率大于边缘效应电容的电容变化率，从而增加了压力检测电容的变化率，提高了压力值计算的精度。同时，由于第一屏蔽电极的存在减小了边缘电容，在计算时不需要依赖边缘电容的计算模型，而直接可以利用简单的平板电容的计算模型来计算压力值，降低了算法复杂度，提高了压力检测的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一中压力检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二中压力检测装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三中压力检测装置的结构示意图；

图4-6分别为本实用新型实施例四-六中压力检测装置的平面示意图；

图7-9为本实用新型实施例七-九中压力检测装置的平面示意图；

图10为本实用新型实施例十压力检测装置触控模组的平面示意图；

图11为本实用新型实施例十一压力检测装置的结构示意图；

图12为图11压力检测装置的平面示意图；

图13为本实用新型实施例十二压力检测装置的结构示意图；

图14为图13压力检测装置的平面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下述实施例中，通过设置用于减小或消除边缘电容的第一屏蔽电极，所述压力感应电极和所述辅助电极之间形成压力检测电容，所述压力检测电容包括平行板电容和所述边缘电容，所述第一屏蔽电极环绕所述压力感应电极，从而降低了边缘电容在压力检测电容中的占比，相当于增加了平行板电容的占比，由于平行板电容的电容变化率大于边缘效应电容的电容变化率，从而增加了压力检测电容的变化率，提高了压力值计算的精度。同时，由于第一屏蔽电极的存在减小了边缘电容，在计算时不需要依赖边缘电容的计算模型，而直接可以利用简单的平板电容的计算模型来计算压力值，降低了算法复杂度，提高了压力检测的准确度。

图1为本实用新型实施例一压力检测装置的结构示意图；如图1所示，其包括压力感应电极101、辅助电极102以及第一屏蔽电极103，所述压力感应电极101和所述辅助电极102之间形成一可随压力发生形变的间隙104，以形成压力检测电容，所述压力检测电容包括平行板电容和边缘电容，所述第一屏蔽电极103用于减小或消除所述边缘电容，所述第一屏蔽电极环绕所述压力感应电极。

本实施例中，平行板电容C1为图1中所述压力感应电极101和所述辅助电极102之间极板区域中垂直电场线形成的电容，边缘电容C2为图1中所述压力感应电极101和所述辅助电极102之间极板区域外开口状电场线形成的电容。

图2为本实用新型实施例二压力检测装置的结构示意图；如图2所示，本实施例中，所述辅助电极102为电子终端的导电中框，所述电子终端的导电中框与所述压力感应电极101之间形成可随压力发生形变的间隙。所述第一屏蔽电极103电连接系统地。如果按照第一屏蔽电极103围绕压力感应电极101设置，则参考地电极可以为地环，压力检测电容可以为对地自电容，也可以为互电容。

本实施例中，压力感应电极101与辅助电极102之间形成压力检测电容，该压力检测电容包括平行板电容C1和边缘电容C2，与现有技术相比，由于增加了第一屏蔽电极103，在现有技术中原本压力感应电极101和辅助电极102之间的边缘电容C2，转而转换成第一屏蔽电极与压力感应电极之间的电容C3，从而降低了边缘电容在压力检测电容中的占比，相当于增加了平行板电容的占比，由于平行板电容的电容变化率大于边缘电容的电容变化率，从而增加了压力检测电容的变化率，提高了压力值计算的精度。

图3为本实用新型实施例三压力检测装置的结构示意图；如图3所示，本实施例中，所述辅助电极与系统地连接，所述第一屏蔽电极103电连接所述压力感应电极101的驱动信号使得所述第一屏蔽电极与所述压力感应电极电连接相同的电势以形成等势的第一屏蔽电极103。如果按照第一屏蔽电极103围绕压力感应电极101设置，则等势第一屏蔽电极103可以为等势环，压力检测电容可以为对地自电容，也可以为互电容。

与上述图2实施例不同的是，本实施例中由于增加了电连接驱动信号的第一屏蔽电极103，在现有技术中原本压力感应电极101和辅助电极102之间的边缘电容C2，转而转换成压力感应电极101与辅助电极102之间平行板电容或者近似平行板电容，从而降低了边缘电容在压力检测电容中的占比，相当于增加了平行板电容的占比，由于平行板电容的电容变化率大于边缘电容的电容变化率，从而增加了压力检测电容的变化率，提高了压力值计算的精度。

图4-6分别为本实用新型实施例四-六压力检测装置的平面示意图；如图4-6所示，所述第一屏蔽电极103环绕所述压力感应电极101设置，第一屏蔽电极103为多个，压力感应电极101为多个，一个所述第一屏蔽电极103环绕一个所述压力感应电极101，如果驱动通道能力较弱，所述第一屏蔽电极103之间相互独立分别连接不同的驱动通道；如果驱动能力较强，或者相互之间电连接再与同一驱动通道连接。另外，可替代地一个第一屏蔽电极103环绕多个所述压力感应电极101。

图4-6实施例中，第一屏蔽电极与所述压力感应电极沿着水平方向对齐布置，或者沿着垂直方向错位布置。

图4-6的实施例中，所述压力感应电极的形状为长方形或者正方形或者圆形，所述第一屏蔽电极的形状为环状，优选地，所述压力感应电极101的外形可以为无棱角形状，比如为圆形、椭圆形或者经过倒角处理的长方形，用于辅助所述第一屏蔽电极103减小或者消除所述边缘电容。

图7-9为本实用新型实施例七-九压力检测装置的平面示意图；如图7-9所示，由于压力感应电极101的信号线也是压力感应电极101本身结构的一部分，也可以增加针对该信号线的第一屏蔽电极103，比如顺着压力感应电极101的信号线设置参考信号线，该参考信号线作为第一屏蔽电极103；或者，对于相邻压力感应电极101来说，可以将其中一个压力感应电极101作为另外一个压力感应电极的第一屏蔽电极103。图7-图9中，实线为压力感应电极101的信号线，虚线为参考信号线。

图10为本实用新型实施例十压力检测装置的平面示意图；如图10所示，所述压力感应电极、辅助电极以及第一屏蔽电极远离触控模组中有效触控区域的边缘，且所述压力感应电极设置在所述触控模组中有效触控区域的中心区域，所述触控模组受压时具有最大等效形变的所述压力感应电极位于所述中心区域内。

在他实施例中，辅助电极以及第一屏蔽电极也可以设置在所述触控模组中有效触控区域的中心区域。

如图10所示，中心区域为触控模组中有效触控区域的中心点为基准的一定大小的区域，其中距离A和距离B与触控模组的材质、厚度、尺寸等因素有关，在手机应用中，中心区域距离触控模组有效触控区域长边的距离A一般为10～20mm，中心区域距离触控模组有效触控区域短边的距离B一般为10～25mm，触控模组的材质杨氏模量、厚度和尺寸越大，则距离A和B也越大，边缘区域C为触控模组中有效触控区域除中心区域S之外的其余区域。

本实施例的技术方案适用于上述实施例一至实施例九的情形，详细不再赘述。

图11为本实用新型实施例十一压力检测装置的结构示意图；图12为图11压力检测装置的平面示意图；本实施例一中，以自电容为例进行说明。如图11、12所示，其包括：导电面100、压力感应电极101、辅助电极102、温度补偿电极105以及第一屏蔽电极103，与上述各实施例相比，增加了温度补偿电极105。导电面100比如为电子终端的显示模组中的公共电极，受压时相对所述压力感应电极距离可变的辅助电极102为电子终端的导电中框。所述辅助电极102电连接与系统地，所述辅助电极102与所述压力感应电极101之间形成压力检测自电容。

本实施例中，多个所述压力感应电极101构成一阵列，一个或多个所述温度补偿电极105穿插设置在所述阵列中，所述温度补偿电极105和所述压力感应电极101位于不同的面比如位于所述压力感应电极101之上，所述温度补偿电极在所述压力感应电极采样时复用为减弱在确定压力大小时负载电容对压力检测电容的第二屏蔽电极，复用情形时的第二屏蔽电极和所述压力感应电极101具有相同的电势，以消除所述压力感应电极101与所述导电面100之间形成的负载电容。所述压力感应电极101在所述温度补偿电极采样时复用为使所述温度补偿电极105与所述辅助电极102之间形成仅因温度变化引起补偿电容的第三屏蔽电极。

需要说明的是，可替代地，在其他实施例中，也可以使用显示模组中的其他导电层作为辅助电极，详细不再赘述。

图13为本实用新型实施例十二压力检测装置的结构示意图；图14为图13压力检测装置的平面示意图；与上述图11实施例相同的是，本实施例中，压力检测装置仍然包括：辅助电极102、压力感应电极101、导电面100、温度补偿电极105以及第一屏蔽电极105，导电面100比如为显示模组中的公共电极，受压时相对所述压力感应电极距离不变的辅助电极102为电子终端的导电背壳。

本实施例中，多个所述压力感应电极101构成一阵列，一个或多个所述温度补偿电极105设置在所述阵列外围比如角落或者边缘，以使所述温度补偿电极105不随压力发生形变，以与所述辅助电极102之间形成仅因温度变化引起的补偿电容。

本实施例中，由于温度补偿电极设置在边缘位置，对于形变来说，敏感度不高，或者可理解为压力引起边缘位置形变比较微小，或者近似为温度补偿电极不会因受压发生形变，从而不会分别与导电面、辅助电极之间形成电容的变化，只有温度的变化，才会引起温度补偿电极与辅助电极之间形成电容的变化。

上述实施例中，以环境中的温度变换为例进行说明，但是在本申请上述实施例的启发下，本领域普通技术人员无须创造性劳动，也可以将上述实施例的思想应用于其他环境变换的情形。

本实用新型实施例还提供一种电子终端，其包括上述任一实施例中的电子装置，详细不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压力检测装置，其特征在于，包括压力感应电极、辅助电极以及用于减小或消除边缘电容的第一屏蔽电极，所述压力感应电极和所述辅助电极之间形成压力检测电容，所述压力检测电容包括平行板电容和所述边缘电容，所述第一屏蔽电极环绕所述压力感应电极。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一个所述第一屏蔽电极环绕一个所述压力感应电极，或者一个所述第一屏蔽电极环绕多个所述压力感应电极。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一屏蔽电极与所述辅助电极均与系统地连接，或者，所述辅助电极与系统地连接且所述第一屏蔽电极与所述压力感应电极电连接相同的电势。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力感应电极远离触控模组中有效触控区域的边缘，且所述压力感应电极设置在所述触控模组中有效触控区域的中心区域。

5.根据权利要求1所述的装置，所述压力感应电极的形状为长方形或者正方形或者圆形，所述第一屏蔽电极的形状为环状。

6.根据权利要求4所述的装置，所述中心区域上下边界分别距离所述有效触控区域上下边界10-25mm，所述中心区域左右边界分别距离所述有效触控区域左右边界10-20mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：补偿因环境导致的所述压力检测电容的变化的补偿电极，所述补偿电极与所述辅助电极之间形成因环境变化引起电容值变化的一补偿电容。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，多个所述压力感应电极构成一阵列，一个或多个所述补偿电极穿插设置在所述阵列中。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述压力感应电极与所述补偿电极具有相同的电势。

10.一种电子终端，其特征在于，包括权利要求1-9所述的装置。