CN206649490U - 压力检测装置以及电子终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压力检测装置以及电子终端，装置包括驱动电极、压力感应电极、参考电极，所述驱动电极与所述压力感应电极之间形成分压电容，所述压力感应电极与所述参考电极之间形成压力检测电容，所述压力感应电极的下表面与所述参考电极的上表面之间具有可随所述压力发生变化的间隙，所述压力检测电容的电容值可根据所述间隙的变化而变化，压力检测电容和分压电容分别产生用于确定所述压力感应电极受压时的压力特征数据的输出电信号。本实用新型简化了压力检测模型，增加了电压变化量，减弱或消除了环境变化对压力性能影响加剧，以及实现环境自校准和压力感应电极和参考电极之间初始间隙的(GAP)自校准。

Description

压力检测装置以及电子终端

技术领域

本实用新型实施例涉及压力检测技术领域，尤其涉及一种压力检测装置以及电子终端。

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，并对应输出不同的功能，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，通常通过检测压力感应器中压力感应电极与参考电极形成的电容的变化，进一步再与显示设备结合来实现触控显示。

在现有电容检测方式实施的结构中，存在两个电容，一个为压力检测电容，该压力检测电容由压力感应电极和参考电极之间形成，压力感应电极和参考电极之间存在受压发生形变的间隙，该电容的大小变化代表压力大小的变化。除了压力检测电容之外，还存在一个额外的负载电容，该负载电容由压力感应电极与负载电极之间形成，压力感应电极与负载电极之间的间隙几乎不会受压而发生形变。而如果基于现有的压力检测模型，由于负载电容的存在，使得压力检测模型一方面较为复杂，另外一方面增加了总电容，使得检测电压变化量降低；另外，环境变化对负载电容的影响会等效到压力检测电容上，而在现有技术的压力检测模型中缺默认负载电容恒定不变，从而导致环境变化对压力性能影响加剧；最后，负载电容的存在使得现有技术中的压力检测模型由于外接电容器难以实现环境自校准和压力感应电极和参考电极之间初始间隙的(GAP)自校准。

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以及电子终端，用以至少解决现有技术中的上述问题。

为实现本实用新型实施例的目的，本实用新型实施例提供了一种压力检测装置，其包括驱动电极、压力感应电极、参考电极，所述驱动电极与所述压力感应电极之间形成分压电容，所述压力感应电极与所述参考电极之间形成压力检测电容，所述压力感应电极的下表面与所述参考电极的上表面之间具有可随所述压力发生变化的间隙，所述压力检测电容的电容值可根据所述间隙的变化而变化，所述压力检测电容和所述分压电容分别产生用于确定所述压力感应电极受压时的压力特征数据的输出电信号。

本实用新型实施例还提供一种电子终端，其包括任一实施例中的压力检测装置。

本实用新型实施例中，压力检测装置包括驱动电极、压力感应电极、参考电极，所述驱动电极与所述压力感应电极之间形成分压电容，所述压力感应电极与所述参考电极之间形成压力检测电容，所述压力感应电极的下表面与所述参考电极的上表面之间具有可随所述压力发生变化的间隙，所述压力检测电容的电容值可根据所述间隙的变化而变化，所述压力检测电容和所述分压电容分别产生用于确定所述压力感应电极受压时的压力特征数据的输出电信号，从而简化了压力检测模型，增加了电压变化量，减弱或消除了环境变化对压力性能影响加剧，以及实现环境自校准和压力感应电极和参考电极之间初始间隙的(GAP)自校准。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中压力检测装置的叠层结构示意图；

图2为本实用新型实施例二中压力检测装置的等效电路示意图；

图3为本实用新型实施例三中压力检测方法流程示意图；

图4为本实用新型实施例四中压力特征数据与压力值的关系示意图；

图5为本实用新型实施例五中压力检测方法的流程示意图；

图6为本实用新型实施例六中受环境影响时实施压力特征数据的曲线示意图

图7为本实用新型实施例七中压力检测装置的结构示意图；

图8为本实用新型实施例八中压力检测装置的结构示意图；

图9为本实用新型实施例九中压力检测装置的电场分布示意图，

图10为本实用新型实施例十中压力检测装置的结构示意图；

图11为本实用新型实施例十一中压力检测装置的等效电路结构示意图；

图12为本实用新型实施例十二中压力检测方法的流程示意图；

图13为本实用新型实施例十三中压力检测装置的一电场示意图；

图14为本实用新型实施例十四中压力检测装置的另一电场示意图；

图15为本实用新型实施例十五中压力检测装置的叠层结构示意图；

图16为本实用新型实施例十六中压力检测装置的电场示意图；

图17为本实用新型实施例十七中压力检测装置的平面示意图；

图18为本实用新型实施例十八中压力检测装置的平面示意图；

图19为本实用新型实施例十九中压力检测装置的叠层示意图；

图20为本实用新型实施例二十中压力检测装置的一电场示意图；

图21为本实用新型实施例二十一中压力检测装置的另一电场示意图；

图22为本实用新型实施例二十二中压力检测装置的平面示意图；

图23为本实用新型实施例二十三中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图24为本实用新型实施例二十四中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图25为本实用新型实施例二十五中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图26为本实用新型实施例二十六中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图27为本实用新型实施例二十七中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图28为本实用新型实施例二十八中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图29为本实用新型实施例二十九中压力检测装置的应用示例结构示意图；

图30为本实用新型实施例三十中压力检测装置的应用示例性结构示意图；

图31为本实用新型实施例三十一中压力检测装置的应用示例性结构示意图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本实用新型下述实施例中，压力检测装置包括驱动电极、压力感应电极、参考电极，所述驱动电极与所述压力感应电极之间形成分压电容，所述压力感应电极与所述参考电极之间形成压力检测电容，所述压力感应电极的下表面与所述参考电极的上表面之间具有可随所述压力发生变化的间隙，所述压力检测电容的电容值可根据所述间隙的变化而变化，所述压力检测电容和所述分压电容分别产生用于确定所述压力感应电极受压时的压力特征数据的输出电信号受压时，从而简化了压力检测模型，增加了电压变化量，减弱或消除了环境变化对压力性能影响加剧，以及实现环境自校准和压力感应电极和参考电极之间初始间隙的(GAP)自校准。

图1为本实用新型实施例一中压力检测装置的叠层结构示意图；如图1所示，本实施例中压力检测装置包括驱动电极101、压力感应电极102、参考电极103，驱动电极101具体为在现有技术中的压力感应电极102和负载电极104比如Vcom层之间单独增加的电极，参考电极103具体为压力检测装置所在电子终端的导电中框，参考电极103接系统地。本实施例中，增加的驱动电极101与压力感应电极102的形状面积大小相同。

本实施例中，由于是单独增加的驱动电极101，因此，增加的驱动电极101与负载电极104(比如Vcom层)之间形成环境检测电容C_V。可替代地，其他实施例中，除参考电极103和驱动电极101之外且距离压力感应电极最近的其他导电面也可以作为负载电极104，只要可以跟驱动电极101可形成环境检测电容C_V即可。所述驱动电极101与压力感应电极102之间形成的分压电容C_S，所述分压电容C_S在所述压力感应电极受压时产生对应的输出电信号。本实施例中，所述压力感应电极102与所述参考电极103之间具有可随所述压力发生变化的间隙，使得所述压力感应电极102与所述参考电极103之间形成的压力检测电容C_M可根据所述间隙的变化而变化，所述压力检测电容C_M在所述压力感应电极受压时产生对应的输出电信号，该输出信号可以反映所述压力检测电容的变化，以根据所述分压电容C_S的输出电信号和所述压力检测电容C_M的输出电信号，确定所述压力感应电极102受压时的压力特征数据。

图2为本实用新型实施例二中压力检测装置的等效电路示意图；图中A点对应驱动电极101，B点对应压力感应电极102，对应于上述图1的叠层结构，本实施例中，环境检测电容C_V、分压电容C_S和压力检测电容C_M之间的电路连接关系如图2所示，分压电容C_S和压力检测电容C_M相互串联，由于驱动电极的低输出阻抗，因此环境检测电容C_V基本对驱动信号无影响，因此，可以通过分压电容C_S与压力检测电容C_M的分压关系确定压力特征数据。具体确定压力特征数据的技术处理过程请参见图3所示方法实施例。

上述图1所示实施例中，由于驱动电极101将压力感应电极102与负载电极104相互隔离，故现有技术中压力感应电极102与负载电极104之间形成的负载电容C_L转换为：分压电容C_S和环境检测电容C_V的串联形式，本质上相当于将负载电容C_L与压力检测电容C_M分离开来，这样同等压力产生同等ΔC_M的情况下能够得到更高的电压信号变化量，故压力检测SNR也随之提高。具体示例性的解释如下：

公式(1)中ΔU₁为现有技术自容压力检测方案中压力检测电容C_M的电压变化量，ΔU₂为实施例一中压力检测电容C_M的电压变化量，U_TX为驱动信号Tx幅值，ΔC_M为按压时压力检测电容C_M相对无按压时的基准压力检测电容C_M0的变化量，由上述公式可见，ΔU₂大于ΔU₁，假如环境检测电容C_V值是压力检测电容C_M值的N倍，则SNR也提高N倍。

图3为本实用新型实施例三中压力检测方法流程示意图；如图3所示，其包括：

S301、向所述驱动电极加载驱动信号以及检测所述压力感应电极输出的感应信号；

本实施例中，通过所述驱动电极电连接至提供驱动信号的驱动电路，驱动电路通过打码的方式向所述驱动电极101加载恒定幅值的交流信号比如正弦波；所述压力感应电极连接至检测电路再通过检测电路检测压力感应电极102输出的与所述驱动信号耦合的感应信号。具体地，参照图2，在图2中的A点加载恒定幅值的交流信号(即驱动信号)，而在B点检测压力感应电极102的感应信号。

S302、在自容检测模式下根据加载的所述驱动信号和检测的所述感应信号，分别获得分压电容的输出电信号以及压力检测电容的输出电信号；

本实施例中，分压电容C_S的输出电信号以及压力检测电容C_M的输出电信号可以分别为分压电容C_S的两端电压、压力检测电容C_M的两端电压。

S303、根据所述分压电容的输出电信号和所述压力检测电容的输出电信号，确定所述压力感应电极在当前环境中受压时的压力特征数据。

本实施例中，步骤S303中根据所述分压电容C_S的输出电信号和所述压力检测电容C_M的输出电信号，确定所述压力感应电极102受压时的压力特征数据时具体可以包括：

S313、根据所述分压电容C_S的输出电信号的信号值除以所述分压电容C_S以及所述压力检测电容C_M的输出电信号的信号值之和，确定第一分压比例；

具体地，可以通过公式(2)来计算第一分压比例Rate：

式(2)中，C_S表示所述分压电容的电容值，C_M表示所述压力检测电容的电容值。

S323、根据所述第一分压比例确定所述压力感应电极在当前环境中受压时的压力特征数据。

进一步地，步骤S323中根据所述第一分压比例确定所述压力感应电极102受压时的压力特征数据时，可以具体包括：

S3231、根据所述第一分压比例确定所述分压电容C_S的输出电信号的信号值和所述压力检测电容C_M的输出电信号的信号值之间的比例；

S3232、根据所述分压电容C_S的输出电信号的信号值和所述压力检测电容C_M的输出电信号的信号值之间的比例确定所述压力感应电极102受压时的压力特征数据。

公式(3)中，ForceData表示压力感应电极102在当前环境中受压时的压力特征数据。

在上述实施例的基础上，在计算出压力特征数据之后，还包括：根据所述压力感应电极102在当前环境中受压时的压力特征数据以及在当前环境中无按压时的基准压力特征数据确定所述压力特征数据对应的压力大小。

公式(4)中，d_M0为压力感应电极102到参考电极103的初始间距，ε_M为压力感应电极102到参考电极103之间电介质的等效介电常数，S为压力感应电极102与参考电极103之间的正对面积，k为所在电子终端中压力检测受压面的弹性模量，即将压力转换为形变量，单位为m/g，F为压力感应电极102受压时的压力值。

将上述公式(4)带入公式(3)中即得公式(5)：

由于压力特征数据ForceData已知，而对于公式(5)中来说，除压力值F外，其他均是整体已知或者可校准测量，因此，通过上述公式(5)即可计算出对应所述压力特征数据的压力值F。

图4为本实用新型实施例四中压力特征数据与压力值的关系示意图；如图4所示，参考上述公式(5)，由此可见，压力特征数据ForceData与压力值F成线性关系，当压力感应电极102和参考电极103出厂时的初始间距d_M0发生变化，得到当前的初始距离d'_M0，根据上述公式(5)，得到在当前环境中无按压时的基准压力特征数据ForceData'₀：

参照上述公式(5)得到出厂的初始间距发生后有按压时的压力特征数据ForceData'：

通过上述公式(7)计算的ForceData'与ForceData'₀做差获得特征数据差值ΔForceData：

进一步地根据特征数据差值确定出受压时的压力值F。由此可见，在图3实施例的基础上，通过计算压力特征数据差值的方式计算出压力值F时，体现初始距离影响的基准压力特征数据相互抵消，从而压力值F不受初始距离变化的影响，即实现了对初始间距(GAP)的自校准。

图5为本实用新型实施例五中压力检测方法的流程示意图；如图5所示，本实施例中，以环境中温度或者湿度的影响压力特征数据为例进行说明，具体地，其包括如下步骤：

S501、获得驱动电极与压力感应电极之间形成的分压电容的输出电信号受环境影响的变化因子；

本实施例中，驱动电极101与压力感应电极102之间的间隙、正对面积和电介质的介电常数受环境中温度、湿度的影响从而发生变化，而变化会直接反应在分压电容C_S的输出电信号上，因此，通过测量当前环境中的分压电容C_S的实时输出信号与预设固定环境下的分压电容C_S的基准输出电信号的比例，从而计算出分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子。

具体地，结合上述公式(5)进行说明，分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子λ_CS计算公式如(9)：

其中C_S0是分压电容在预设固定环境如出厂环境下的基准耦合电容，C_ST是分压电容在实时环境下的耦合电容，推而广之即通过分压电容C_S在预设固定环境下的基准输出电信号以及在当前环境下的实时输出点信号，来确定分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子λ_CS。需要说明的是，在确定受环境影响的变化因子时，可以在压力感应电极受压情形下确定，也可以在压力感应电极不受压的情形下确定，详细不再赘述。

本实施例中，在确定上述基准输出电信号或者实时输出电信号时，可以在对应地预设固定环境中或者对应地当前环境中通过在驱动电极101上加载驱动信号，检测压力感应电极102的感应信号，在互容检测模式，从而确定基准输出电信号、当前环境下的实时输出信号，进而当前环境下的实时输出信号与分压电容C_S在预设固定环境下的基准输出电信号相比，确定分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子λ_CS。

S502、根据分压电容的输出电信号受环境影响的变化因子获得所述压力检测电容的输出电信号受环境影响的变化因子；

参见步骤S502，驱动电极101与压力感应电极102之间电介质的介电常数受环境中温度、湿度的影响从而发生变化，同理，压力感应电极102与参考电极103之间电介质的介电常数受环境影响也会发生变化。通过步骤S501中确定出的分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子可对所述压力检测电容C_M的输出电信号受环境影响的变化因子进行校准，从而可实现将所述分压电容C_S可作为一环境传感器，通过该环境传感器来确定环境变化对压力检测电容C_M变化的影响。

本实施例中，预先通过材料试验，建立分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子与所述压力检测电容C_M的输出电信号受环境影响的变化因子之间的关系，再根据上述步骤S501中计算出分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子从而确定所述压力检测电容C_M的输出电信号受环境影响的变化因子λ_εM。

S503、根据分压电容的输出电信号受环境影响的变化因子以及压力检测电容的输出电信号受环境影响的变化因子确定压力特征数据受环境影响的变化因子；

本实施例中，通过计算分压电容C_S的输出电信号受环境影响的变化因子与压力检测电容C_M的输出电信号受环境影响的变化因子之间的比值，从而确定出压力特征数据受环境影响的变化因子。

具体如下述公式(10)所示，压力特征数据受环境影响的变化因子λ：

S504、根据压力特征数据受环境影响的变化因子以及所述分压电容的输出电信号和所述压力检测电容的输出电信号，确定所述压力感应电极在当前环境下受压时的压力特征数据；

本实施例中，参见上述公式(5),当受压时受环境影响时的压力特征数据ForceData'如公式(11)所示：

公式(11)在图6中虚线所示，斜率为公式(5)在图6中实线所示，斜率为

在另一实施例中，可替代地，还可以根据所述分压电容受环境影响的变化因子获得所述压力检测电容受环境影响的变化因子，根据所述压力检测电容受环境影响的变化因子校准所述压力检测电容的输出电信号，从而可以根据所述分压电容校准后的输出电信号和所述压力检测电容校准后的输出电信号，确定所述压力感应电极在当前环境下受压时的压力特征数据。需要说明的是，在另外一实施例中，如果环境对压力检测电容没有影响，则可以不对分压电容和压力检测电容的输出电信号进行校准，详细不再赘述。

S505、根据受压时在当前环境中的压力特征数据以及无按压时在当前环境中的基准压力特征数据确定在当前环境受压时对应的压力值。

本实施例中，可以通过下述公式(12)计算当前环境中的压力特征数据差值ΔForceData'

对上述公式(12)变形得到公式(13)，根据公式(13)计算在当前环境下受压时的压力值F：

由公式(13)可见，通过压力特征数据受环境影响的变化因子λ从而对压力特征数据差值ΔForceData'进行校准，从而计算出压力值F，详细可参见图6，图6为本实用新型实施例六中受环境影响时实施压力特征数据的曲线示意图。

图7为本实用新型实施例七中压力检测装置的结构示意图；如图7所示，在上述图1实施例的基础上，负载电极104(例如Vcom层)与压力感应电极102的边缘之间仍会残留少部分负载电容C_L，该负载电容C_L的存在会对实时压力检测性能带来影响，为此，参照图8，图8为本实用新型实施例八中压力检测装置的结构示意图。如图8所示，为消除图7所示负载电容C_L影响，在图8所示实施例中，驱动电极101的面积大于压力感应电极的面积并覆盖住所述压力感应电极，以屏蔽图7中的负载电容C_L。参照图9，图9为本实用新型实施例九中压力检测装置的电场分布示意图，在图9中，由于驱动电极101的面积大于压力感应电极102，因此，压力感应电极102的边缘和Vcom层之间形成如图7中所示的负载电容C_L极小，对压力检测性能的影响可以忽略。

上述确定压力特征数据以及对应压力值的方法实施例同样也可以适用于图8所示的压力检测装置叠层结构示意图，详细不再赘述。

图10为本实用新型实施例十中压力检测装置的结构示意图；如图10所示，本实施例中，压力感应电极102的面积大于驱动电极101的面积，因此，压力感应电极102与负载电极104如Vcom层之间形成了负载电容C_L。除此之外，压力感应电极102与驱动电极101之间形成分压电容C_S，压力感应电极102与参考电极103之间形成压力检测电容C_M，驱动电极101与负载电极104如Vcom层形成了环境检测电容C_V。

图11为本实用新型实施例十一中压力检测装置的等效电路结构示意图；如图11所示，对于图10所示的压力检测装置建立的等效电路结构，压力检测电容C_M与负载电容C_L并联后再与分压电容C_S串联，由于驱动电极的低输出阻抗，环境检测电容C_V几乎对驱动信号无影响。

另外，需要说明的是，图10仅是形成负载电容的一示例性结构，比如在图7的结构中也可能形成负载电容，可以参照上述图11的等效电路结构，详细不再赘述。

对于上述图7或者图10示例性的存在负载电容的结构，压力特征数据的确定可参见图12。

图12为本实用新型实施例十二中压力检测方法的流程示意图；如图12所示，其包括：

S1201、根据向所述驱动电极电连接的驱动信号以及检测到的所述压力感应电极输出的感应信号，以分别获得驱动电极与压力感应电极之间形成的分压电容的输出电信号、所述压力感应电极与参考电极之间形成的压力检测电容的输出电信号、所述压力感应电极与所述负载电极形成的负载电容的输出电信号；

本实施例中，向驱动电极101加载驱动信号以及通过从压力感应电极102输出的感应信号获得各个电容的输出电信号，类似上述图1实施例对应的检测方法，在此不再赘述。

S1202、根据向所述压力感应电极加载的驱动信号以及检测到的所述驱动电极输出的感应信号，以分别获得驱动电极与压力感应电极之间形成的分压电容的输出电信号、所述驱动电极与所述负载电极之间形成的环境检测电容的输出电信号。

本实施例中，向压力感应电极102加载驱动信号以及通过驱动电极101输出的感应信号，获得各个电容的输出电信号类似步骤S1201中。

S1203、根据步骤S1201中的所述分压电容的输出电信号与所述压力检测电容、所述负载电容以及所述分压电容的输出电信号之和的比例，计算第一压力原始特征数据；

本实施例中，图13为本实用新型实施例十三中压力检测装置的一电场示意图；电场具体可以通过公式(14)分别计算出分压电容C_S的输出电信号与所述压力检测电容C_M、所述负载电容以及所述分压电容C_S的输出电信号之和的比例Rate₁以及第一压力原始特征数据RawData₁。

S1204、根据步骤S1202中分压电容的输出电信号与所述环境检测电容与分压电容的输出电信号之和的比例，计算第二压力原始特征数据；

本实施例中，图14为本实用新型实施例十四中压力检测装置的另一电场示意图；具体可以通过公式(15)分别计算出所述环境检测电容C_V的输出电信号的信号值除以所述环境检测电容C_V与分压电容C_S的输出电信号的信号值之和确定第二分压比例Rate₂以及第二压力原始特征数据RawData₂，第二压力原始特征数据等同于在当前环境中的环境特征数据。公式(15)中，所述环境检测电容C_V的输出电信号具体为电压信号U_CV，分压电容C_S的输出电信号具体为U_CS。

本实施例中，在步骤S1204中，根据分压电容C_S的输出电信号的信号值与所述环境检测电容C_V、所述分压电容C_S的输出电信号的信号值之和得到第二比例，计算第二压力原始特征数据时，可以根据负载电容C_L与所述环境检测电容C_V的比例关系，以及所述环境检测电容C_V的输出电信号，确定所述负载电容C_L的输出电信号。

S1205、根据所述第一压力原始特征数据和第二压力原始特征数据，确定所述压力感应电极在当前环境中因受压产生的压力特征数据。

本实施例中，由于在实际产品中，驱动电极101、压力感应电极102距离负载电极104如Vcom层距离近似相等，且驱动电极101、压力感应电极102与负载电极104之间的介电常数大致相等，因此，表现在电容值的不同上，主要由于驱动电极101、压力感应电极102分别与负载电极104的正对面积不同导致，进而使得环境检测电容C_V与负载电容C_L之间具有固定的比例关系如(16)所示：

C_L＝ηC_V (16)

通过在上述公式(15)中的RawData₂的算式两端乘以η，再根据下述公式(17)计算压力特征数据ForceData”。

再将上述公式(4)带入公式(17)中即得公式计算压力特征数据ForceData”的公式(18)。

进一步地，为确定压力特征数据对应的压力值，在上述公式(18)中，令F＝0，即得未受压时的基准压力特征数据ForceData₀”，当有受压时，通过上述第一压力原始特征数据和第二压力原始特征数据确定出压力特征数据ForceData'与'基准压力特征数据ForceData₀”做差即可得到类似上述公式(8)，从而根据类似上述公式(8)的公式，计算出压力值F。

对于类似上述存在负载电容的情形，初始距离自校准以及环境自校准的以及信噪比的说明，可参见上述针对图1的检测方法说明，详细不再赘述。

图15为本实用新型实施例十五中压力检测装置的叠层结构示意图；图16为本实用新型实施例十六中压力检测装置的电场示意图；如图15、16所示，驱动电极101的面积大于压力感应电极102，与此同时，如考虑到此时压力感应电极102的走线与负载电极104如Vcom层之间还会存在负载电容。为此，本实施例中，在压力感应电极102的走线与负载电极104如Vcom层再增加一层屏蔽电极105，用于屏蔽所述压力感应电极102的走线与所述负载电极104之间形成负载电容C_L，所述屏蔽电极105设置在所述压力感应电极的走线与所述负载电极之间，所述屏蔽电极105可以与所述驱动电极101设置在同一层，也可以上下错位设置。在向所述驱动电极101加载驱动信号时，一并加载到所述屏蔽电极105上，分别获得驱动电极101、屏蔽电极105分别与压力感应电极102之间形成的分压电容C_S的输出电信号以及压力感应电极102与参考电极103之间形成的压力检测电容C_M的输出电信号。

如图16所示，所述驱动电极101和所述屏蔽电极105电连接至驱动信号时，驱动电极101与负载电极104形成环境检测电容C_V1，屏蔽电极105与负载电极104形成环境检测电容C_V2，压力感应电极102及其走线分别与参考电极103形成压力检测电容C_M1与C_M2，驱动电极101与压力感应电极102之间形成分压电容C_S1，屏蔽电极105与压力感应电极102的走线之间形成分压电容C_S2，环境检测电容C_V1和环境检测电容C_V2的加和等于上述实施例中的环境检测电容C_V，并不参与压力特征数据的确定，分压电容C_S1与分压电容C_S2的加和等于上述确定压力特征数据公式中的分压电容C_S，压力检测电容C_M1与压力检测电容C_M2的加和等于上述确定压力特征数据公式中的C_M。

具体地，本实施例中，所述驱动电极101电连接至驱动信号时，一并加载到所述屏蔽电极105上，可以根据驱动电路的驱动能力，比如驱动电路中，如果单个驱动通道的驱动能力较强，可以使用一个驱动通道同时给驱动电极101和屏蔽电极105加载同一驱动信号；或者，如果单个驱动通道的驱动能力较弱，可以使用两个驱动通道，分别给驱动电极101和屏蔽加载具有相同属性(频率、幅值、相位等)的驱动信号。

另外，若单个驱动通道的驱动能力足以同时驱动多个驱动电极101和多个屏蔽电极105，则可以使用一个驱动通道向多个驱动电极101和多个屏蔽电极105加载驱动信号，从而尽可能的减少驱动通道的数量。

再者，可替代地，在其他实施例中，可以将驱动电极101和屏蔽电极105设置在同一层，由于驱动电极101和屏蔽电极105加载同一驱动信号，为此，还可以直接将驱动电极101和屏蔽电极105连通，再使用一驱动通道向驱动电极101和屏蔽电极105加载驱动信号。

对于图15所示的压力检测装置也可以对应有类似上述对1的压力检测方法以及确定压力值的方案，详细不再赘述。

图17为本实用新型实施例十七中压力检测装置的平面示意图；图18为本实用新型实施例十八中压力检测装置的平面示意图；图17和图18中，为了清楚的显示屏蔽电极105与走线的设置示意图，省略了其他部件，详细不再赘述。

如图17所示，对于每一个压力感应电极102的走线对应设置一个屏蔽电极105，多个屏蔽电极105共用一个驱动通道，多个驱动电极101可以共用一个驱动通道，屏蔽电极105和驱动电极101之间还可以共用一个驱动通道。

如图18所示，通过设置一个面积大于驱动电极101，从而使得驱动电极101同时与压力感应电极102及其走线形成分压电容C_S，压力感应电极102及其走线与参考电极103形成压力检测电容C_M。

图19为本实用新型实施例十九中压力检测装置的叠层示意图；如图19所示，本实施例中，驱动电极101的面积小于压力感应电极102的面积，此时压力感应电极102与负载电极104如Vcom层形成负载电容C_L。另外，如考虑驱动电极101的走线与参考电极103形成的环境干扰电容的存在，并消除其对环境特征数据带来的影响。本实施例中，在驱动电极101的走线与参考电极103之间设置屏蔽电极105，该屏蔽电极105用于屏蔽所述驱动电极101的走线与所述参考电极103之间形成的环境干扰电容，屏蔽电极105设置在所述驱动电极101的走线与所述参考电极103之间，所述屏蔽电极105可以与压力感应电极102设置在同一层，也可以上下错位设置。本实施例中，屏蔽电极105和压力感应电极102可以位于同一层。

图20为本实用新型实施例二十中压力检测装置的一电场示意图；图21为本实用新型实施例二十一中压力检测装置的另一电场示意图；图20、图21为对应上述图19的电场示意图。参照上述存在负载电容C_L的实施例，为了消除负载电容C_L的影响，对驱动电极101加载驱动信号，并使得屏蔽电极105处于悬浮状态，分别检测压力感应电极102的感应信号；在对压力感应电极102和屏蔽电极105加载驱动信号，检测驱动电极101的感应信号。

具体地，当所述屏蔽电极105处于悬浮状态时，再根据向所述驱动电极101加载的驱动信号以及检测到的所述压力感应电极102输出的感应信号，以分别获得驱动电极101与压力感应电极102之间形成的分压电容C_S的输出电信号、所述压力感应电极102与参考电极103之间形成的压力检测电容C_M的输出电信号、所述压力感应电极102与所述负载电极104形成的负载电容C_L的输出电信号；

根据所述压力感应电极102与所述屏蔽电极105电连接的驱动信号以及检测到的所述驱动电极101输出的感应信号，以分别获得驱动电极101及其走线分别与压力感应电极102和所述屏蔽电极105之间形成的分压电容C_S的输出电信号，以及所述驱动电极101及其走线与所述负载电极104之间形成的环境检测电容C_V的输出电信号。

本实施例中，由于屏蔽电极105的存在，在向驱动电极101加载驱动信号时，屏蔽电极105处于悬浮状态；而当向压力感应电极102加载驱动信号时，同时向屏蔽电极105加载同一驱动信号。

图20和图21中，环境检测电容C_V1和环境检测电容C_V2求和得到确定压力特征数据公式中的环境检测电容C_V，分压电容C_S1和分压电容C_S2求和得到确定压力特征数据公式中的分压电容C_S，压力检测电容C_M1和压力检测电容C_M1求和得到确定压力特征数据公式中的压力检测电容C_M。将此处得到的C_V、C_S、C_M、C_L带入上述公式(14)、(15)中从而计算出压力特征数据。还可以根据公式(8)进而确定出压力值F。

图22为本实用新型实施例二十二中压力检测装置的平面示意图；如图22所示，对于图19所示的压力检测装置叠层示意图，为了清楚地显示驱动电极101、压力感应电极102、屏蔽电极105的关系，省略了其他相关部件，每个针对每个压力感应电极102的走线设置了一个屏蔽电极105，多个屏蔽电极105之间可以共用同一驱动通道，也可以单独设置有不同的驱动通道，压力感应电极102和屏蔽电极105可以共用同一驱动通道，也可以单独设置有不同的驱动通道，具体可以根据驱动通道的驱动能力来设置。

在其他实施例中，还可以通过设置面积较大的压力感应电极102，从而使得压力感应电极102同时起到本实施例中屏蔽电极105的技术作用，以下不再赘述。

图23为本实用新型实施例二十三中压力检测装置的应用示例结构示意图；如图23所示，在实际应用时，可以将上述实施例中驱动电极101和压力感应电极102等制成一感应器(sensor)100，同时复用压力检测装置所在电子终端的导电中框作为其中的参考电极103，以形成上述压力检测装置。感应器100中压力感应电极和导电中框之间设置下泡棉109等填充物。下玻璃107和上玻璃106之间存在Vcom层，Vcom层之上依次为上玻璃106以及盖板110。

而在感应器100和下玻璃107之间设置的上泡棉108等填充物，尽量实现将用户按压形变无损传递给感应器100。

图24为本实用新型实施例二十四中压力检测装置的应用示例结构示意图；如图24所示，与上述图23实施例不同的是，在感应器100中的压力感应电极和导电中框之间设置下泡棉109并使得该下泡棉109与导电中框具有空气间隙，从而增加受压时压力感应电容的形变量。

图25为本实用新型实施例二十五中压力检测装置的应用示例结构示意图；如图25所示，与上述图24实施例不同的是，省略了感应器100和下玻璃107之间设置上泡棉108等填充物，同时将感应器100直接设置在下玻璃107的下表面上，即所述压力感应电极和驱动电极夹设在可随所述压力发生变化形变的填充物如上泡棉与近似不随压力发生变化的基材如下玻璃之间。所述驱动电极与所述压力感应电极之间填充物还可做镂空处理使得所述填充物呈镂空状，以调整比如减小所述驱动电极与所述压力感应电极之间形成的分压电容的大小。

图26为本实用新型实施例二十六中压力检测装置的应用示例结构示意图；如图26所示，与上述图25实施例不同的是，在感应器100和导电中框之间设置下泡棉109并使得该下泡棉109与导电中框保持一个空气间隙，从而增加受压时压力感应电容的形变量。

上述图23-26的应用示例结构示意图中，感应器可以包括上下两层电极即：驱动电极和压力感应电极。此时，通过驱动电极避免了现有技术中Vcom层与压力感应电极之间的负载电容，在确定压力特征数据时从而消除负载电容。

另外，需要说明的是，上述具有两层电极的结构中，也可以复用压力感应电极之上的其他可导电的金属层如负载电极作为驱动电极，从而直接避免了负载电容的形成，同样达到了在确定压力特征数据时消除了负载电容。如果复用其他金属层作为驱动电极的话，则上述感应器中的电极只有一层电极即：压力感应电极。

图27为本实用新型实施例二十七中压力检测装置的应用示例结构示意图；本实施例中，由于存在光学组件111以及依次位于光学组件111之上的下玻璃107、Vcom层、上玻璃106、盖板110，因此会存在一金属背壳，将该金属背壳作为与负载电极104，而其中的Vcom层作为参考电极103，该Vcom层与感应器100中压力感应电极102之间具有空气间距，从而形成压力检测电容C_M。

图28为本实用新型实施例二十八中压力检测装置的应用示例结构示意图；本实施例中，中框作为参考电极103，感应器100中压力感应电极102与中框之间具有可压缩的柔性胶以形成压力检测电容C_M。另外，由于还存在用于感应触控操作的触控感应阵列113，因此，驱动电极101可以复用触控感应器113中的电极。压力感应电极102和驱动电极101都位于压力检测装置所在电子装置的有效显示区域外围。

图29为本实用新型实施例二十九中压力检测装置的应用示例结构示意图；如图29所示，本实施例中，对于由于设置虚拟按键而设置对应虚拟按键电极115的情形，驱动电极101可以复用虚拟按键电极115。

图30为本实用新型实施例三十中压力检测装置的应用示例性结构示意图；如图30所示，本实施例中，感应器100包括的电极为压力感应电极102，而感应器100中驱动电极101复用负载电极104如Vcom层，比如通过分时控制实现复用，使得Vcom层一方面可以用作驱动电极101，另外一方面可以起到类似现有技术中Vcom层相同的作用。

图31为本实用新型实施例三十一中压力检测装置的应用示例性结构示意图；如图31所示，与上述图30不同的是，设置类似图20的空气间隙。

参见上述相关实施例，所述驱动电极和所述压力感应电极的形状均为矩形；或者，所述驱动电极的形状为圆形，所述压力感应电极的形状为矩形。

本实用新型实施例还提供了一种电子终端，其可以包括上述任一实施例中的压力检测装置。该电子终端具体可以是手表、平板电脑、触控板、压力计或者手机等。

本实用新型的实施例所提供的装置可通过计算机程序实现。本领域技术人员应该能够理解，上述的单元以及模块划分方式仅是众多划分方式中的一种，如果划分为其他单元或模块或不划分块，只要信息对象的具有上述功能，都应该在本实用新型的保护范围之内。

本领域的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种压力检测装置，其特征在于，包括驱动电极、压力感应电极、参考电极，所述驱动电极与所述压力感应电极之间形成分压电容，所述压力感应电极与所述参考电极之间形成压力检测电容，所述压力感应电极的下表面与所述参考电极的上表面之间具有可随所述压力发生变化的间隙，所述压力检测电容的电容值可根据所述间隙的变化而变化，所述压力检测电容和所述分压电容分别产生用于确定所述压力感应电极受压时的压力特征数据的输出电信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电极电连接至驱动信号，所述压力感应电极输出与所述驱动信号耦合的感应信号。

3.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动电极设置在所述压力感应电极与负载电极之间，所述驱动电极的面积大于所述压力感应电极的面积并覆盖住所述压力感应电极。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括用于屏蔽所述压力感应电极的走线与所述负载电极之间形成的负载电容的屏蔽电极，所述屏蔽电极设置在所述压力感应电极的走线与所述负载电极之间。

5.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动电极面积小于所述压力感应电极的面积。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括用于屏蔽所述驱动电极的走线与所述参考电极之间形成的环境干扰电容的屏蔽电极，所述屏蔽电极设置在所述驱动电极的走线与所述参考电极之间。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动电极复用压力检测装置所在电子装置中显示模组的公共电极，或者，所述驱动电极设置在所述压力感应电极和负载电极之间；或者，所述驱动电极复用压力检测装置所在电子装置的触控感应阵列中的电极。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考电极为压力检测装置所在电子终端的导电中框；或者，所述参考电极为压力检测装置所在电子终端的导电背壳；或者，所述参考电极为压力检测装置所在电子终端的显示模组的公共电极。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电极与所述压力感应电极之间填充物呈镂空状。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电极与所述压力感应电极设置在压力检测装置所在电子装置的有效显示区域的外围。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电极和所述压力感应电极的形状均为矩形；或者，所述驱动电极的形状为圆形，所述压力感应电极的形状为矩形。

12.一种电子终端，其特征在于，包括上述权利要求1-11任一项所述的压力检测装置。