CN207557911U - 压力感应模组和触控显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压力感应模组和触控显示屏，其中，压力感应模组包括：可形变载板；阵列分布的压感单元，第一电阻和第二电阻串联连接形成第一串联回路，第三电阻和第四电阻串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路并联连接，以形成惠斯通电桥；地线，设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间；其中，第一电阻和第三电阻设于可形变载板的第一侧板面，第二电阻和第四电阻设于可形变载板的第二侧板面，且所述压感单元中的电阻的布线形状呈扇形，扇形的弧边与所述可形变载板的边缘相匹配。通过本实用新型的技术方案，一方面，提升了压力感应模组的可靠性，另一方面，提高了压力感应模组的灵敏度。

Description

压力感应模组和触控显示屏

技术领域

本实用新型涉及薄膜压感式触摸屏领域，具体而言，涉及一种压力感应模组和一种触控显示屏。

背景技术

相关技术中，电阻式压力感应组件通常基于惠斯通电桥原理实现压力检测，如图1所示的惠斯通电桥的拓扑结构中，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻构成惠斯通电桥的四个电桥臂，电源E对惠斯通电桥通电，节点A和节点B之间接入电压计V。

如图2所示，相关技术中，仅将第一电阻102设于触控显示屏200的压力感应区，其水平长度为L，第一电阻102的阻值R1、第二电阻的阻值R2、第三电阻的阻值R3和第四电阻的阻值R4在不受外力时满足此时电压计输出电压信号为零。

如图3所示，当用户手指按压第一电阻102上方的触控显示屏200时产生向下的压力F，由于触控显示屏200的绝缘盖板与第一电阻102贴合设置，因此，绝缘盖板带动第一电阻102发生形变，即水平长度增大为L’，厚度减小，阻值R1变大，进而导致此时电压计输出的电压信号不为零，控制器根据第一电阻102形变对应的电压信号确定触控指令。

相关技术中的压力感应模组通常仅引用一个电桥臂进行压力信号检测，故而灵敏度较低，且在用于检测的电桥臂失效或故障时，会造成该区域无法对压力信号进行检测，影响产品质量和用户体验。此外现有电桥臂的电阻布线形状一般是弓字形或者回字形，无法适应形状特别的智能设备。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提供一种压力感应模组。

本实用新型的另一个目的在于提供一种触控显示屏。

本实用新型的另一个目的在于提供一种触控电子设备。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例，提供了一种压力感应模组，包括：可形变载板，包括第一侧板面和第二侧板面；压感单元，每个压感单元包括均第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻和第二电阻串联连接形成第一串联回路，第三电阻和第四电阻串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路并联连接，以形成惠斯通电桥；地线，设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间；其中，第一电阻和第三电阻设于的第一侧板面，第二电阻和第四电阻设于的第二侧板面，且所述压感单元中的电阻(第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻)的布线形状呈扇形，扇形的弧边与所述可形变载板的边缘相匹配。

在该技术方案中，压感单元采用惠斯通电桥的多个电阻，由于第一电阻和第三电阻对电压信号的变化影响趋势相同，以及第二电阻和第四电阻对电压信号的变化影响趋势相同，因此，上述设置方式可以增大输出的电压信号，提升压力感应模组的灵敏度。

进一步地，第一电阻和第三电阻设于可形变载板的第一侧板面，第二电阻和第四电阻设于可形变载板的第二侧板面，可以尽可能提高压敏电阻的布线长度优化了布线空间。

此外与可形变载板匹配的扇形布线形状的电阻使得整个表盘面都能够很好的感应压力，尤其是相对于现有技术的回字型电阻形状设计，扇形布线使得手表边缘的压力灵敏度大大提高。具体的，扇形布线靠近边缘的电阻线为弧线，而靠近中心的电阻线为直线，弧线设计使得越靠近边缘电阻线越长因此电阻越大，这也有利于提高压力感应的灵敏性。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻的布线区域和第二电阻的布线区域关于可形变载板对称，且第四电阻的布线区域和第三电阻的布线区域关于可形变载板对称。

在该技术方案中，通过设置第一电阻的布线区域和第二电阻的布线区域关于可形变载板对称，且第四电阻的布线区域和第三电阻的布线区域关于可形变载板对称，以上设置使得能够在各个区域均衡的感应压力。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻的布线区域和第四电阻的布线区域关于可形变载板对称，且第二电阻的布线区域和第三电阻的布线区域关于可形变载板对称，以上设置使得能够在各个区域均衡的感应压力。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻的阻值、第二电阻的阻值、第三电阻的阻值和第四电阻的阻值均相等,电阻选用方便。

其中，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的末端均设置有引脚，用以输出压力信号，从而确定对应的触控指令。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：地线，设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间。

在该技术方案中，通过将地线设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间，保证了地线相邻且并行的金属布线之间完全间隔开，此时，即时线路中有短路，也是信号线与地线短路，并可通过地线输出的信号检测出来，即用地线保护信号线，提高了信号的稳定性与准确性，达到了减少信号干扰的目的，同时在生产过程中可检测产品是否短路，提高产品合格率，保证产品质量。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻和第二电阻串联连接形成第一串联回路，第三电阻和第四电阻串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路之间并联连接，各压敏电阻之间满足对应关系包括：

其中，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值。

在该技术方案中，通过对压敏电阻的阻值进行限定，保证第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻之间为惠斯通电桥连接，在不存在压力信号时，惠斯通电桥的输出电压信号为零，简化了处理压力信号的复杂度。

在上述任一技术方案中，优选地，圆形可形变载板为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板，这些材料具有良好的耐折性、耐高温性和透明度等，进而有利于提升压力感应模组的结构可靠性。

根据本实用新型的第二方面的技术方案，提供了一种触控显示屏，包括：可形变的绝缘盖板，绝缘盖板的正侧面用于检测用户的触控操作；还包括压力感应模组，压力感应模组贴合设于绝缘盖板的背侧面，压力感应模组根据触控操作确定对应的触控指令。

在该技术方案中，通过在绝缘盖板(Cover Glass，简称CG)的背侧面贴合设置上述压力感应模组(Touch Sensor)，提高了触控显示屏对触控指令检测的准确度，而并不提高触控显示屏的硬件成本，有利于批量生产和市场推广。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了惠斯通电桥的电路图；

图2示出了压力感应模组在未受力时的示意图；

图3示出了压力感应模组在受压力时的示意图；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的剖视图；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的剖视图；

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的镜像示意图；

图7示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的结构示意图；

图8示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的一个压感单元的俯视图；

图9示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的一个压感单元的俯视图；

图10示出了根据本实用新型的一个实施例的压力感应模组的一个压感单元的俯视图。

其中，图1至图10中附图标记与部件之间的对应关系为：

100圆形可形变载板、102第一电阻、104第三电阻、104A第三电阻的第一布线区、106引脚、106A第一电阻的引脚、106B第三电阻的引脚、108地线、108A第一地线、108B第二地线、110第二电阻、112第四电阻、200触控显示屏。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图4至图10对根据本实用新型的实施例的压力感应模组进行具体说明。

如图4至图10所示，根据本实用新型的实施例的压力感应模组，包括：可形变载板100，包括第一侧板面和第二侧板面，所述可形变载板100的形状可以为圆形的或者六边形；压感单元，每个压感单元包括均具有压敏特性且布线形状呈扇形的第一电阻具有压敏特性且布线形状呈扇形的第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112，第一电阻102和第二电阻110串联连接形成第一串联回路，第三电阻104和第四电阻112串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路并联连接，以形成惠斯通电桥；地线108(如图9所示)，设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间；其中，第一电阻102和第三电阻104设于圆形可形变载板100的第一侧板面，第二电阻110和第四电阻112设于圆形可形变载板100的第二侧板面。

在该技术方案中，阵列分布的压感单元，可以是一个或多个压感单元，而每个压感单元内的多个同侧的压敏电阻也是阵列分布的，具体地，是指压敏电阻的布线形状为阵列分布，提高了压力感应模组的灵敏度，进一步地，第一电阻102和第三电阻104设于可形变载板100的第一侧板面，第二电阻110和第四电阻112设于可形变载板100的第二侧板面，可以尽可能提高压敏电阻的布线长度，不仅优化了布线空间，同时，由于第一电阻102和第三电阻104对电压信号的变化影响趋势相同，以及第二电阻110和第四电阻112对电压信号的变化影响趋势相同，因此，上述设置方式可以增大输出的电压信号，提升压力感应模组的灵敏度。尤其是相对于现有技术的回字型电阻形状设计，扇形布线使得手表边缘的压力灵敏度大大提高。具体的，扇形布线靠近边缘的电阻线为弧线，而靠近中心的电阻线为直线，弧线设计使得越靠近边缘电阻线越长因此电阻越大，这也有利于提高压力感应的灵敏性。

具体地，以电压表的A端为正极输出端，B端为负极输出端，惠斯通电桥的电压输出公式如下：

相关技术中，第一电阻102的阻值R1、第二电阻110的阻值R2、第三电阻104的阻值R3和第四电阻112的阻值R4均为R，仅第一电阻102用于感测压力信号F，假设第一电阻102收到压应力时阻值R1减小为0.5R，输出电压信号U为

而采用本申请的方式设置惠斯通电桥的压敏电阻后，四个电阻均感测压力信号F，假设第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104收到压应力时阻值均减小为0.5R，第二侧板面的第二电阻110和第四电阻112收到张应力时阻值均增大为2R，根据压力输出公式计算，输出电压信号U为也即在压力感应模组在收到相同压力信号F时，输出压力信号U的幅值增大为3.6倍，不仅提高了检测灵敏度，而且对于微小信号检测来说，降低了滤波处理的复杂度。

另外，假设第一电阻102发生断路故障，此时第一串联回路断路，但是，由于第三电阻104和第四电阻112仍然设于压力信号的感应区域，且分别设于第二侧板面和第一侧板面，也即第三电阻104和第四电阻112的形变相反，如感测压力信号仍为F，第三电阻104阻值减小为0.5R，第四电阻112阻值增大为2R，输出电压信号为虽然第一电阻102断路故障时灵敏度低于四个压敏电阻同时工作的灵敏度，但是仍然高于现有技术的灵敏度。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻102的阻值、第二电阻110的阻值、第三电阻104的阻值和第四电阻112的阻值均相等。

在该技术方案中，通过将第一电阻102的阻值、第二电阻110的阻值、第三电阻104的阻值和第四电阻112的阻值均相等，保证了第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112可以轻松地满足惠斯通电桥原理的要求，而且选材方便，节约了生产时间，提高了生产效率。

下面结合实施例一和实施例二对压力感应模组的压敏电阻的设置方式进行具体说明：

实施例一：

如图4所示，在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻102的布线区域和第四电阻112的布线区域关于圆形的可形变载板100对称，且第二电阻110的布线区域和第三电阻104的布线区域关于可形变载板100对称。

在该技术方案中，通过设置第一电阻102的布线区域和第四电阻112的布线区域关于圆形可形变载板100对称，且第二电阻110的布线区域和第三电阻104的布线区域关于圆形可形变载板100对称，如第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104受到压应力，则相应的第二侧板面的第二电阻110和第四电阻112受到张应力，假设第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104收到压应力时电阻均减小为0.5R，第二侧板面的第二电阻110和第四电阻112收到张应力时电阻均增大为2R，则根据压力输出公式计算，输出电压信号U为也即在压力感应模组在收到相同压力信号F时，输出压力信号U的幅值增大为3.6倍。

实施例二：

如图5所示，第一电阻102的布线区域和第二电阻110的布线区域关于圆形可形变载板100对称，且第四电阻112的布线区域和第三电阻104的布线区域关于圆形可形变载板100对称。

在该技术方案中，通过设置第一电阻102的布线区域和第二电阻110的布线区域关于圆形可形变载板100对称，且第四电阻112的布线区域和第三电阻104的布线区域关于圆形可形变载板100对称，如第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104受到压应力，则相应的第二侧板面的第二电阻110和第四电阻112受到张应力，假设第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104收到压应力时电阻均减小为0.5R，第二侧板面的第二电阻110和第四电阻112收到张应力时电阻均增大为2R，则根据压力输出公式计算，输出电压信号U为也即在压力感应模组在收到相同压力信号F时，输出压力信号U的幅值增大为3.6倍。

如图6所示，第一电阻102的布线形状、第二电阻110的布线形状、第三电阻104的布线形状和第四电阻112的布线形状均为螺旋嵌套的扇形形状，扇形的弧边与所述圆形可形变载板的圆周边相匹配。扇形的圆心角为90度，此时四个电阻就可以布满圆形可形变载板100。在其它实施方式中，扇形圆心角也可以小于90度，例如为45度，这样圆形可形变载板100上可以设置更多个压面电阻，使得压力感应更加灵敏。

如图7所示，第一侧板面的第一电阻102和第三电阻104分别与第二侧板面的第四电阻112和第二电阻110关于镜像轴对称。

在该技术方案中，通过将第一电阻102的布线形状、第二电阻110的布线形状、第三电阻104的布线形状和第四电阻112的布线形状均为螺旋嵌套的扇形形状，可以最大程度提高压敏电阻的布线长度，由于压敏电阻发生形变主要是长度变化，因此，螺旋嵌套的扇形形状的压敏电阻布线方式能够尽可能提高有限面积内压敏电阻的布线长度，进而提高输出的电压信号，进而提高检测灵敏度。

第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112的末端均设置有引脚106，用以输出压力信号，从而确定对应的触控指令。

下面结合实施例三、实施例四、实施例五对本实用新型的压力感应模组的电阻布线形状进行说明。

实施例三：

如图8所示，第三电阻104由两个第一布线区104A组成，每个第一布线区104A占据了四分之一的扇形面积，第三电阻104一共占据二分之一的扇形面积。

为了降低版图的复杂度，设置第一电阻102的布线形状、第二电阻110的布线形状和第四电阻112的布线形状与第三电阻104的布线形状相同。

如图9所示，优选地，还包括：地线108，设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间。

在该技术方案中，通过将地线108设于任两条相邻且并行的压感单元的金属布线之间，保证了地线108相邻且并行的金属布线之间完全间隔开，此时，即时线路中有短路，也是信号线与地线108短路，并可通过地线108输出的信号检测出来，即用地线108保护信号线，提高了信号的稳定性与准确性，达到了减少信号干扰的目的，同时在生产过程中可检测产品是否短路，提高产品合格率，保证产品质量。

而在具体布线过程中，由于金属布线是盘绕设置的，为了减少绝缘层的制备，以降低制备成本，可以设置第一地线108A和第二地线108B，分别连接于接地端或接地引脚。

实施例四：

如图10所示，第一电阻102和第三电阻104为盘绕设置的半弧形布线，分别连接至第一电阻的引脚106A和第三电阻的引脚106B。

在上述任一技术方案中，优选地，第一电阻102和第二电阻110串联连接形成第一串联回路，第三电阻104和第四电阻112串联连接形成第二串联回路，第一串联回路和第二串联回路并联连接，各压敏电阻之间满足对应关系包括：

其中，R1为第一电阻102的阻值，R2为第二电阻110的阻值，R3为第三电阻104的阻值，R4为第四电阻112的阻值。

在该技术方案中，通过对压敏电阻的阻值进行限定，保证第一电阻102、第二电阻110、第三电阻104和第四电阻112之间为惠斯通电桥连接，在不存在压力信号时，惠斯通电桥的输出电压信号为零，简化了处理压力信号的复杂度。

在上述任一技术方案中，优选地，圆形可形变载板100为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板。

在该技术方案中，聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板均属于非导电的光学塑料，通过将圆形可形变载板100设置为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板，可提高圆形可形变载板100的耐折性、耐高温性和透明度等，进而有利于提升压力感应模组的结构可靠性。

根据本实用新型的实施例提供了一种触控显示屏200，包括：可形变的绝缘盖板，绝缘盖板的正侧面用于检测用户的触控操作；还包括压力感应模组，压力感应模组贴合设于绝缘盖板的背侧面，压力感应模组根据触控操作确定对应的触控指令。

在该技术方案中，通过在绝缘盖板(Cover Glass，简称CG)的背侧面贴合设置上述压力感应模组(Touch Sensor)，提高了触控显示屏200对触控指令检测的准确度，而并不提高触控显示屏200的硬件成本，有利于批量生产和市场推广。

根据本实用新型的实施例提供了一种触控电子设备，包括:上述触控显示屏200，触控电子设备为手机、平板电脑、笔记本、显示器、电视机和可穿戴智能设备中的一种。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型提出了一种压力感应模组和触控显示屏以及触控显示设备，通过将压力感应模组设计为双面线路，且各电阻设计为螺旋嵌套的扇形形状，并以阵列式将其排布，可以最大程度提高压敏电阻的布线长度，由于压敏电阻发生形变主要是长度变化，因此，螺旋嵌套的扇形形状的压敏电阻布线方式能够提高输出的电压信号，进而提高检测灵敏度。另外，即使一个压敏电阻失效或故障，仍能实现压力信号的检测，降低了压力感应模组的故障率和维修成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压力感应模组，应用于智能手表，其特征在于，包括：

可形变载板，包括第一侧板面和第二侧板面；

压感单元，所述压感单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接形成第一串联回路，所述第三电阻和所述第四电阻串联连接形成第二串联回路，所述第一串联回路和所述第二串联回路并联连接，以形成惠斯通电桥；

地线，设于任两条相邻且并行的所述压感单元的金属布线之间；

其中，所述第一电阻和所述第三电阻设于所述第一侧板面，所述第二电阻和所述第四电阻设于所述第二侧板面，且所述压感单元中的电阻的布线形状呈扇形，所述扇形的弧边与所述可形变载板的边缘相匹配。

2.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

所述第一电阻的布线区域和所述第二电阻的布线区域关于所述可形变载板对称，且所述第四电阻的布线区域和所述第三电阻的布线区域关于所述可形变载板对称。

3.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

所述第一电阻的布线区域和所述第四电阻的布线区域关于所述可形变载板对称，且所述第二电阻的布线区域和所述第三电阻的布线区域关于所述可形变载板对称。

4.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

所述第一电阻的阻值、所述第二电阻的阻值、所述第三电阻的阻值和所述第四电阻的阻值均相等。

5.根据权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，

所述惠斯通电桥满足对应关系包括：

其中，所述R1为所述第一电阻的阻值，所述R2为所述第二电阻的阻值，所述R3为所述第三电阻的阻值，所述R4为所述第四电阻的阻值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力感应模组，其特征在于，

所述可形变载板为聚酯类塑料载板或环烯烃塑料载板或玻璃载板。

7.一种触控显示屏，其特征在于，包括：

可形变的绝缘盖板，所述绝缘盖板的正侧面用于检测用户的触控操作；

如权利要求1至6中任一项所述的压力感应模组，所述压力感应模组贴合设于所述绝缘盖板的背侧面，所述压力感应模组根据所述触控操作确定对应的触控指令。

8.一种触控电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求7所述的触控显示屏。