CN213715902U - 压力触摸板 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种压力触摸板，其包括受力基板、上表面与所述受力基板贴合的触摸板，还包括设置在所述触摸板下表面的至少一个压力感应装置，所述压力感应装置包括固定于所述触摸板下表面的能够跟随所述触摸板形变的基板，以及贴合在所述基板下表面的能够跟随所述基板形变的至少一个压力感应器。通过将压力感应装置设置在所述触摸板下表面，结构简单，压力感应装置上的基板能够跟随触摸板形变，压力感应器能够跟基板形变以输出感应信号，层叠结构的应变的传递直接，使得压力感应灵敏度。

Description

压力触摸板

技术领域

本申请属于触摸板领域，更具体地说，是涉及一种压力触摸板。

背景技术

压力触控板(Trackpad)，支持多点触控，同时感应来自垂直于触控板(常称Z轴)方向的压力，结合两者感应信息，简化原有功能的操作手法，或者实现更多的功能，例如将轻按、重按等多级压力作为相关功能的输入条件，丰富了用户的人机交互体验。

当今业界，常见的压力触控板中压力感压技术，有应变片技术、压电陶瓷、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)、力敏电阻(Force Sensor Resistive，FSR)等。其中，应变片技术需要挑选相近阻值的应变片，黏贴到一定的结构上，例如悬臂梁等，对结构有着高度的依赖性，成本高。压电陶瓷技术，通过对压力陶瓷装置快速冲击产生压电效应来获取压力信号，压力信号不仅与压力有关，还与作用时间的快慢强相关，不支持缓慢按压，也不易实现多级压力分级。而MEMS技术，使用传统的集成电路的设计和生产技术，将半导体应变片等力敏材料刻制在应力硅薄膜内壁，应力硅薄膜会因受外力作用而发生弹性形变，为获取较高的应变灵敏度，往往需要在传感器背部增加支撑件，组装难度大，不适于面板作业。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种压力触摸板，以解决现有技术中存在的触摸板结构复杂，灵敏度差的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种压力触摸板，包括受力基板、上表面与所述受力基板贴合的触摸板，还包括设置在所述触摸板下表面的至少一个压力感应装置，所述压力感应装置包括固定于所述触摸板下表面的能够跟随所述触摸板形变的基板，以及贴合在所述基板下表面的能够跟随所述基板形变的至少一个压力感应器。

可选地，所述压力感应装置通过表面贴装技术固定于所述触摸板下表面。

可选地，所述基板上表面的中间位置和边缘位置分别通过连接材料与所述触摸板下表面固定连接。

可选地，所述压力感应器包括相串联或相并联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻为应变感应电阻，所述第一电阻设置于所述基板下表面的中心，所述第二电阻设于所述基板的上表面或下表面边缘位置。

可选地，所述压力感应器包括第一电阻，所述第一电阻设置于所述基板下表面的中心，所述第一电阻与一外置于所述压力感应装置的第二电阻串联或并联，所述第一电阻为应变感应电阻，所述第二电阻为固定阻值电阻。

可选地，所述压力感应器包括多个第一电阻和多个第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻为应变感应电阻，多个所述第一电阻相互间隔地设置于所述基板下表面，多个所述第二电阻相互间隔地设于所述基板的上表面或下表面边缘位置，一个所述第一电阻和与一个所述第二电阻相串联或相并联。

可选地，所述压力感应器包括多个第一电阻，多个第一电阻相互间隔地设置于所述基板下表面，一个所述第一电阻与一个外置于所述压力感应装置的第二电阻串联或并联，所述第一电阻为应变感应电阻，所述第二电阻为固定阻值电阻。

可选地，所述基板于所述第一电阻对应的位置内部镂空，或在所述基板其中一个表面于所述第一电阻对应的位置设有开槽。

可选地，所述基板为单层板结构或多层板结构。

可选地，所述基板的厚度为0.2mm～3.0mm。

本申请提供的压力触摸板的有益效果在于：与现有技术相比，本申请压力触摸板通过将压力感应装置设置在所述触摸板下表面，结构简单，压力感应装置上的基板能够跟随触摸板形变，压力感应器能够跟基板形变以输出感应信号，层叠结构的应变的传递直接，大大提升压力感应灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本申请一实施例提供的压力触摸板的结构示意图；

图1B为本申请另一实施例提供的压力触摸板的结构示意图；

图2为图1所示的压力触摸板的压力感应装置中的一实施例的结构示意图；

图3为图1所示的压力触摸板上的压力感应器的等效电路图；

图4为图1所示的压力触摸板上的压力感应器的等效电路图；

图5为图1所示的压力触摸板上的基板的第一实施例的结构示意图；

图6为图1所示的压力触摸板上的基板的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1A和图1B，现对本申请实施例提供的压力触摸板进行说明。压力触摸板包括受力基板10，上表面与受力基板10贴合的触摸板20，以及设置在触摸板20下表面的至少一个压力感应装置30，压力感应装置30包括固定于触摸板20下表面的能够跟随触摸板20形变的基板40，以及贴合在基板40下表面的能够跟随基板40形变的至少一个压力感应器50。

受力基板10可以是塑料面板、玻璃、陶瓷、蓝宝石等介电常数较低的材料，触摸板20与受力基板10通过粘接胶体60贴合，粘接胶体60可以是非常高强度的胶带(Very HighBond，VHB)、双面胶、502胶、热固胶、紫外光(Ultraviolet Rays)固化胶、环氧胶膜、两液混合硬化(AB)胶或泡棉胶等。

触摸板20可以是典型的带电容的印制电路板(Printed Circuit Board， PCB)，或是带补强板或不带补强板的电容柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，或其他带线路层的电容式触摸传感器、电阻式触摸传感器、红外式触摸传感器或超声波式触摸传感器等，触摸板20厚度应在0.2mm～3.0mm 之间，视不同的应用产品选择。

压力感应装置30可以在触摸板20下表面的设置一个或多个，其中，图1A 示出了压力触摸板设置一个压力感应装置30的示例；图1B示出了压力触摸板设置三个压力感应装置30的示例。压力感应装置30的基板40典型为PCB或软硬结合板，也可以是附有线路层的钢片、铝片、玻璃、FR4或其他复合刚性材料。压力感应装置30的基板40应在0.2mm～3.0mm之间，视不同的应用产品选择。

可选地，压力感应装置30是通过表面贴装技术(Surface Mounted Technology，SMT)固定于触摸板20下表面，采用SMT的安装方式的好处在于，一是可以将压感信号通过SMT将压力感应器50的感应信号传输到电容触摸板 20上以一并跟触摸信号输出到设备主板上，压力感应装置30与设备主板的连接线路简单，节省线缆；二是SMT固定压力感应装置30同时可以用于直接地传递应变，提高压感检测的精度。

可选地，基板40上表面的中间位置和边缘位置分别通过连接材料70与触摸板20下表面固定连接。连接材料70典型的是焊锡，也可以是其他具有导电能力的固体材料。当人手作用于受力基板10上，受力基板10发生应变，由于触摸板20与受力基板10是紧密贴合的，所以触摸板20将跟随受力基板10发生相同规律的形变。从横向看，压力感应装置30的基板40与触摸板20为三点接触的“简支梁”结构，当此区域的触摸板20发生形变时，压力感应装置30 的基板40中间区域将发生较大的形变，而压力感应装置30的基板40边缘区域的形变较小。换言之，当受力基板10受到作用力时，压力感应装置30中间也将反生较大的形变，从而使基板40下表面的压力感应器50发生拉伸和电阻阻值变大，通过信号处理电路，将获得与压力相关的电信号，结合压力反馈，实现压力触控。

请参阅图2，在一个实施例中，压力感应器50包括相串联或相并联的第一电阻51和第二电阻52，第一电阻51和第二电阻52为应变感应电阻，第一电阻51设置于基板40下表面的中心，第二电阻52设于基板40的上表面或下表面边缘位置。在一个可替代的实施例中，压力感应器50包括第一电阻51，第一电阻51设置于基板40下表面的中心，第一电阻51与一外置于压力感应装置 30的第二电阻52串联或并联，第一电阻51为应变感应电阻，第二电阻52为固定阻值电阻。压力感应器50为多个时，应阵列布置。

令第一电阻51的阻值为R1，第二电阻52的阻值为R2。上述两个实施例中，请参阅图3，第一电阻51与第二电阻52组成串联分压电路时，采用恒压源在 V+与V-两端加以输入电压Ui，检测Vo处的电势，或测量Vo与地之间的输出电压Uo，有输入输出电压公式：

当受力基板10发生形变时，压力感应装置30的第一电阻51反生形变导致阻值R2变化比较大，而第二电阻52阻值没有变化，这样串联分压电路就输出一个电信号，通过分析压力信号的特征以识别作用力，从而实现压力感应。

上述两个实施例中，请参阅图4，第一电阻51与第二电阻52组成并联分流电路时,采用恒流源在I+与I-两端加以输入电流I，测量R1支路上的输出电流I1，有输入输出电流公式：

当受力基板10发生形变时，压力感应装置30的第一电阻51反生形变导致阻值变化比较大，压力感应装置30的这样并联分流电路就输出一个电信号，通过分析压力信号的特征以识别作用力，从而实现压力感应。

在一个实施例中，压力感应器50包括多个第一电阻51和多个第二电阻52，多个第一电阻51相互间隔地设置于基板40下表面，多个第二电阻52相互间隔地设于基板40的上表面或下表面边缘位置，一个第一电阻51和与一个第二电阻52相串联或相并联。在一个可替代的实施例中，压力感应器50包括多个第一电阻51，多个第一电阻51相互间隔地设置于基板40下表面，一个第一电阻 51与一个外置于压力感应装置30的第二电阻52串联或并联，第一电阻51为应变感应电阻，第二电阻52为固定阻值电阻。

形成多个串联分压电路或并联分流电路，提高压力感应装置30的检测灵敏度和精度，可选地，多个第一电阻51是阵列或非阵列布置的。

应变感应电阻典型使用无损检测(Nondestructive Testing，NDT)的微压力应变传感器之外，也可以使用金属丝应变片、硅片应变片、多晶或非晶半导体、铜镍合金、碳纳米管、石墨烯、FSR、压电陶瓷、以及导体绝缘体复合材料等其他压感材料等。

请参阅图5，在一个实施例中，压力感应装置30的基板40于第一电阻51 对应的位置内部镂空42。请参阅图6，在一个可替代的实施例中，在基板40 其中一个表面于第一电阻51对应的位置设有开槽44。可选地，基板40为单层板结构或多层板结构。基板40内部镂空42或开槽44，作用在于让在应变感应电阻的对应位置有软化效果，使得形变更容易，相同力度的条件下，压力感应装置30的基板40的这个位置将发生更大的变形，从而使压力感应装置30检测压力更为灵敏，增强装置的性能。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力触摸板，包括受力基板，以及上表面与所述受力基板贴合的触摸板，其特征在于，所述压力触摸板还包括设置在所述触摸板下表面的至少一个压力感应装置，所述压力感应装置包括基板和至少一个压力感应器，所述基板固定于所述触摸板下表面，且能够跟随所述触摸板形变，所述至少一个压力感应器贴合在所述基板下表面，且能够跟随所述基板形变以输出感应信号。

2.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述压力感应装置通过表面贴装技术固定于所述触摸板下表面。

3.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述基板上表面的中间位置和边缘位置分别通过连接材料与所述触摸板下表面固定连接。

4.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述压力感应器包括相串联或相并联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻为应变感应电阻，所述第一电阻设置于所述基板下表面的中心，所述第二电阻设于所述基板的上表面或下表面边缘位置。

5.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述压力感应器包括第一电阻，所述第一电阻设置于所述基板下表面的中心，所述第一电阻与一外置于所述压力感应装置的第二电阻串联或并联，所述第一电阻为应变感应电阻，所述第二电阻为固定阻值电阻。

6.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述压力感应器包括多个第一电阻和多个第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻为应变感应电阻，多个所述第一电阻相互间隔地设置于所述基板下表面，多个所述第二电阻相互间隔地设于所述基板的上表面或下表面边缘位置，一个所述第一电阻和与一个所述第二电阻相串联或相并联。

7.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述压力感应器包括多个第一电阻，多个第一电阻相互间隔地设置于所述基板下表面，一个所述第一电阻与一个外置于所述压力感应装置的第二电阻串联或并联，所述第一电阻为应变感应电阻，所述第二电阻为固定阻值电阻。

8.如权利要求4至7任一项所述的压力触摸板，其特征在于：所述基板于所述第一电阻对应的位置内部镂空，或在所述基板其中一个表面于所述第一电阻对应的位置设有开槽。

9.如权利要求8所述的压力触摸板，其特征在于：所述基板为单层板结构或多层板结构。

10.如权利要求1所述的压力触摸板，其特征在于：所述基板的厚度为0.2mm～3.0mm。

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