一种压力感测装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种压力感测装置，包括一力传感器，所述压力感测装置进一步包括一刚性力传导体和一软性形变体，所述刚性力传导体设置于所述力传感器和所述软性形变体之间。本发明所提供的压力感测装置及具有压力感测功能的压力感测装置具有侦测灵敏，力值侦测范围广等优点。
【专利说明】
一种压力感测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力感测领域，尤其涉及一种压力感测装置。
【【背景技术】】
[0002]现有的部分触控装置上已加载压力感测装置，如手机、运动手环等，以手机为例，通常在手机的屏幕下方配置压力感测装置，用户在使用手指，手写笔等在触控装置上进行按压操作时，所述压力感测装置可以侦测到按压操作所对应的按压力值，进而从力度上感知用户的输入操作，如轻点，轻按，重按等。不同按压力可设置与其匹配的不同执行功能，如此为人机交互开拓出了全新的空间。
[0003]常见的压力感测装置包括在现有的触控感测装置中与触控感测层和/或显示器平行地增加一独立的压力感测层，在触控感测装置的非显示区域与触控感测层和/或显示器并列地设置若干机械式压力感测装置;前者具有较高的灵敏度，但会增加整个装置的厚度，后者可以较好的利用空间，但传统机械式压力感测装置的灵敏度却不高。传统机械式压力感测装置通常包括一力感测器和一弹簧形变计，弹簧受力形变，传递一反作用力于力感测器，力感测器在受到压力时产生电信号输出，不同大小的电信号对应不同大小的按压力值。然而，由于整个压力感测装置的组装工差，或弹簧形变计因按压所产生的形变空间较小，导致按压力不能较好的被力感测器侦测到或侦测到的按压力值与实际按压力值偏差较大，如此，导致力传感器对按压力值侦测不够精准的同时，其力值侦测范围较小，多阶范围的力值侦测难以实现。现有的压力感测装置亟待提出改进。
【
【发明内容】
】
[0004]为克服目前的压力感测装置所存在力侦测性能差的问题，本发明提供一种压力感测装置。
[0005]本发明提供了一种解决上述技术问题的技术方案:一种压力感测装置，包括一力传感器，所述压力感测装置进一步包括一刚性力传导体和一软性形变体，所述刚性力传导体设置于所述力传感器和所述软性形变体之间。
[0006]优选地，所述刚性力传导体包括一片材件，所述片材件位于力传感器和软性形变体之间，并直接接触所述软性形变体。
[0007]优选地，所述刚性力传导体进一步包括一凸点，该凸点与片材件一体成型或分体设置，所述凸点位于力传感器和片材件之间，并直接接触所述力传感器。
[0008]优选地，所述力传感器与凸点接触的面为第一表面，所述凸点与所述力传感器的接触面积小于所述第一表面面积。
[0009]优选地，所述片材件为U字形或半U形。
[0010]优选地，所述力传感器设置在一承载层上，所述片材件至少一端与力传感器所在承载层连接。
[0011]优选地，所述片材件之一端设置有至少二分部。
[0012]优选地，所述片材件呈C字形，该片材件之一端设置有二分部，该二分部之间设置有一开口，与该开口位置对应的片材件内壁设置有一凸点，该凸点与所述片材件一体成型或分体设置，所述开口位置与力传感器位置对应。
[0013]优选地，所述压力感测装置还包括一壳体，所述软性形变体粘贴在壳体上或粘贴于刚性力传导体上。
[0014]优选地，所述刚性力传导体为金属，硬橡胶，塑料中的一种，所述软性形变体为软质橡胶、泡棉、硅胶中的一种。
[0015]优选地，所述刚性力传导体为加硫系数25以上的硬橡胶，所述软性形变体加硫系数在15以下的软质橡胶。
[0016]优选地，所述压力感测装置还包括一盖板及一壳体，用于夹持所述压力感测装置。
[0017]优选地，所述力传感器应所述盖板与所述壳体对压力感测装置的夹持作用受到一预压力，该预压力大小为0.5-1.5N。
[0018]优选地，压力感测装置进一步包括一第一承载层，所述第一承载层为力传感器的承载体，所述第一承载层为盖板，或贴合于盖板之异于按压操作面上的FPC层。
[0019]优选地，所述压力感测装置进一步包括一液晶显示模组，液晶显示模组设置在所述盖板和所述壳体之间，该液晶显示模组包括一背光底板，该背光底板呈矩形，其直角位置处延伸出一延伸部，所述刚性力传导体之片材件由所述延伸部弯曲形成。
[0020]与现有技术相比，本实施例提供的压力感测装置和/或其他实施样态具有如下优占.V.
[0021]I，采用刚性力传导体及软性形变体与力传感器相配合来进行压力的侦测，软性形变体为软性材料，其可形变程度较大，以弹性系数相同的弹簧和软性形变体为例为说明，假定单位长度的弹簧在压缩后产生LI的位移后就到达了压缩极限，因其刚性材质的特性，无法再响应于按压发生形变产生位移;单位长度的软性形变体在压缩后产生L2的位移后就到达了压缩极限，单位长度的软性形变体所能够产生形变的程度远远大于相同单位长度的弹簧，S卩L2>L1。因此，单位尺寸内的软性材料形变所产生的反作用力力值范围较广。因为软性材料的软性特征，即便是按压力度过大，其具有较好的缓冲作用，可以较好地保护力传感器，避免其在按压力度过大时造成损坏。因此，软性形变体与弹簧相比，其具有绝对优势，但软性材料也因局限性，如若将其与力传感器直接接触，在按压力产生时，软性材料将反作用力传递给力传感器的力度并不均匀，也就是与软性材料接触的力传感器的不同部位所感测到的压力存在差异，整体上来说软性形变体的力传导性能较差，导致力传感器对按压力的侦测效果欠佳。本发明中巧将刚性力传导体设置在软性形变体与力传感器之间，由于刚性力传导体为刚性材料，刚性材料的力传导性较好，故，刚性力传导体可以较好的把力传递给与其接触的力传感器。软性形变体的形变程度大，其增加了压力感测装置的力值侦测范围，使得多阶范围的力值大小能够被侦测到，其力传导性能虽差，但与其配合的刚性力传导体对软性形变体的力传导性进行了补偿。反作用力直接由刚性力传导体传递给力传感器，避开了软性形变体所带来的力传导性能较差的问题。如此使得压力感测装置有较好的力传导性能，获得较广的力值侦测范围。
[0022]2，由于刚性力传导体包括凸点和片材件，凸点与力传感器直接接触，所述力传感器与凸点接触面积小于力传感器之第一表面面积。片材件相对于凸点尺寸较大，其能够稳定地将力通过凸点传递给力传感器。凸点的设置不仅有利于力的集中传导，而且能够使力传感器能感受到越明显的压力作用，其原理为:P = F/S，F为反作用力大小，S为凸点与力传感器接触的面积，P为力传感器所感受到的压强，S越小，力传感器所能感测的压力作用效果越明显。故。即使是轻按压作用于电子产品，力传感器也能灵敏响应于按压力产生相应的电讯号。凸点与力传感器接触的面积S为力传感器第一表面面积的30%-80%，此时既能够保证凸点与力传感器良好接触的同时还可以使力传感器获得较好的力传递效果，更优地，S为力传感器面积的50%-60%。
[0023]3，由于压力感测装置在内置在电子产品内时具有预压力设计，预压力的设计不仅使得压力感测装置元器件之间的接触更加紧密，避免按压时因压力传感器各元器件之间间隙的存在导致侦测不到按压力或侦测到的按压力小于实际按压力，同时预压力的设计可以为力传感器提供校正功能，并使得力传感器应压力产生的压力-电性号曲线之线性度更佳。
[0024]4，刚性力传导体之片材件形状为U字形或半U形，直接将刚性传导体固定于力传感器的承载体上，保证刚性传导体与力传感器的精准对位接触;或者刚性力传导体是由与盖板精确对的液晶显示模组中的背光底板等器件延伸而成，同样可以保证刚性传导体与力传感器的精准对位接触。
[0025]5，在优选实施例中，所述刚性力传导体为加硫系数25以上的硬橡胶，所述软性形变体加硫系数在15以下的软质橡胶，由于两者材质具有亲和性，故，两者之间能够获得效果优异的力传导性能，是的力传感器的侦测性能得到进一步提升。
【【附图说明】】
[0026]图1A本发明第一实施例压力感测装置的剖面结构示意图。
[0027]图1B本发明第一实施例压力感测装置的另一实施样态剖面结构示意图。
[0028]图2A本发明为现有加载有压力感测装置的触控装置的主视图。
[0029]图2B为图2A中压力感测装置所受到的预压力大小示意图。
[0030]图2C为力传感器受到压力时，力传感器输出的电性号与压力所对应的曲线示意图。
[0031 ]图3A为发明第一实施例压力感测装置组装前的结构示意图。
[0032]图3B-3C为图3A中压力感测装置组装前其他实施样态的结构示意图。
[0033]图4A及图4B是图1B中压力感测装置另一实施样态的结构示意图。
[0034]图4C是图4B中片材件的立体图。
[0035]图4D是图4C中片材件另一实施样态的结构立体图。
[0036]图4E中所示为图4B中刚性力传导体的另一实施样态的结构示意图。
[0037]图4F是图1B中压力感测装置另一实施样态的结构示意图。
[0038]图5A本发明第二实施例压力感测装置组装前的状态示意图。
[0039]图5B为图5A中压力感测装置组装时，软性形变体和壳体刚接触时的状态示意图。
[0040]图5C为图5A中压力感测装置组装完成的状态示意图。
[0041 ]图6A本发明第三实施压力感测装置组装前的状态示意图。
[0042]图6B为图6A中压力感测装置组装时，刚性力传导体和壳体刚接触时的状态示意图。
[0043]图6C为图6A中的压力感测装置组装完成的状态示意图。
[0044]图6D为图6A中背光底板的平面结构不意图。
[0045]图7为本发明第四实施例压力感测装置结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0046]为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0047]本发明中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”等位置词仅指当前指定视图的相对位置，而非绝对位置，在本发明中，“上”是指相对更靠近按压施力物体的方向。
[0048]请参阅1A，本发明第一实施例提供一种压力感测装置10，该压力感测装置10可用于内置在手机、笔记本电脑、运动手环等电子产品内用于侦测压力值。压力感测装置10至少包括一力传感器11，一刚性力传导体12以及一软性形变体13，刚性力传导体12位于力传感器11和软性形变体13之间。压力感测装置10在内置入电子产品后，刚性力传导体12既保持与力传感器11直接接触，又保持与软性形变体13直接接触。
[0049]刚性力传导体12为刚性材质制作而成，其具有较佳的力传导功能，在受到压力时，其可以较好地把力传递给与其直接接触的其他元器件。刚性力传导体12包括一凸点121和一片材件122，所述凸点121和片材件122较佳为一体成型制作形成，但也可以分体制作形成。凸点121呈穹顶状，穹顶状的顶部朝力传感器11方向设置。所述片材件122具有一与软性形变体13充分接触的平面，在一【具体实施方式】中，片材件122还具有两固定用的支脚，其可利用一薄片状材质弯曲而成一 U形结构。该U形开口朝力传感器11方向设置。凸点121容纳于U形的片材件122底部平面上。所述U形的片材件122包括第一支脚1221和第二支脚1222，第一支脚1221和第二支脚1222设置在U形的片材件122底部平面的末端，呈弧形以保持一定的形变能力。第一支脚1221和第二支脚1222还用于保证刚性传导体12与力传感器11精准对位，当力传感器11固定于一承载体时(图未示)，第一支脚1221和第二支脚1222则定位于承载体上力传感器11两侧的特定位置，使得刚性传导体12的凸点121与力传感器精准对位。所述凸点121与力传感器11接触，所述片材件122与软性形变体13接触，软性形变体13位置与凸点121位置对应。力传感器11与凸点121接触的面为第一表面11’，凸点121与所述力传感器11的接触面积小于第一表面面积11’，优选凸点121与所述力传感器11的接触面积为第一表面面积11’的30%-80%。凸点121纵向投影面积小于片材件122及软性形变体13的纵向投影面积。凸点121和片材件122为刚性材质，如金属，硬橡胶，塑料中的一种，硬橡胶优选为加硫系数25以上的硬橡胶。
[0050]软性形变体13为软性材料，其具有较佳的形变能力，在受到不同程度的压力时对应产生不同程度的形变，其可以是软质橡胶、泡棉、硅胶中的一种，软质橡胶优选为加硫系数在15以下的软质橡胶。
[0051 ]在除重力外无任何外力加载在所述压力感测装置10上时，力传感器11、凸点121、片材件122以及软性形变体13的总高度为hi。在所述压力感测装置10受到压力时，软性形变体13会首先发生形变。
[0052]请参阅图1B，压力感测装置10进一步包括一第一承载层191，该第一承载层191为力传感器11的承载体，即力传感器11成型于或贴合于第一承载层191上或紧靠第一承载层191设置。片材件122之第一支脚1221和第二支脚1222分别固定于第一承载层191上或紧靠第一承载层191设置。软性形变体13以第二承载层192为承载体，即软性形变体13直接贴合于第二承载层192上或紧靠第二承载层192设置。所述第一承载层191和第二承载层192可以是电子产品内中的任意相配合的叠层结构，如触控面板之按压操作盖板与壳体、FPC层与壳体等。
[0053]当压力传感器10内置于电子产品内时，力传感器11，凸点121，片材件122以及软性形变体13依次设置在第一承载层191和第二承载体192层之间，高度为h2，h2<hl，即力传感器11、凸点121、片材件122以及软性形变体13相当于夹持在第一承载层191和第二承载体192层之间，因夹持作用产生了一夹持力，由于软性形变体13具有较好的形变能力，其在夹持力作用下发生微形变并至少产生一反作用力于刚性力传导体12，刚性力传导体12具有较好的力传导能力，其将该反作用力传递给力传感器11，为力传感器11提供一预压力。该预压力大小为0.5-1.5N，优选0.8-1.2N。
[0054]预压力的设计不仅使得压力感测装置10元器件之间的接触更加紧密，避免按压时因压力传感器10各部件之间间隙的存在导致侦测不到按压力或侦测到的按压力小于实际按压力，同时预压力的设计还至少具有如下优点:
[0055]一、预压力为力传感器11提供校正功能;请参阅图2A和2B，以图2A中所示的一触控装置为例，其四个角落处设置有现有的压力感测装置SI，S2，S3，S4，它们离触控装置的中心位置P处距离相同，理论上来讲，当一力均匀作用于P处时，压力感测装置SI，S2，S3，S4所感测的力度应当一致，然而，任何元器件的制造均存在细微的差异，再加上安装工序难以做到完全一致，故，当用户按压触控装置的中心位置时，压力感测装置SI，S2，S3，S4所侦测的结果并不相同，如图2B中所示，出现了误差，这种误差的产生会导致压力侦测的精准度下降。而压力感测装置10中的预压力设计方案则可以降低这种误差，由于内置在电子产品内的每个压力感测装置10均受到一预压力，当不同压力感测装置10的预压力大小存在差异时，说明不同压力感测装置10由于制造或安装工序等原因产生了差异，这时，我们可以对压力感测装置10进行校正，使不同压力感测装置10对力的侦测表现一致。具体校正操作包括调节力传感器11电阻或通过软件程序对压力感测装置10所侦测到的电性号进行矫正。
[0056]二、预压力使得力传感器11应压力产生的电性号与力值线性度更佳;请参阅图2C，该图示中以压力感测装置10之力传感器11为一电阻式力传感器为例来说明，在压力-电性号(电阻)曲线的起始位置处(按压力较小时)，电阻式力传感器无电性号产生或产生的电性号杂讯较多，但按压力增大时，压力-电性号曲线的线性度较好。本发明中通过预压力的设置使得压力感测装置10在受到按压力作用，避开了压力-电性号曲线的起始位置，使得力传感器11应压力产生的电性号对应在与压力-电性号曲线更为线性的区段，如此降低了压力信号处理的复杂程度，进一步提高了压力侦测的精准度。
[0057]请参阅图3A，压力感测装置10的第一承载层191，力传感器11，刚性力传导体12以及软性形变体13可以预先制作形成，并将力传感器11成型于或贴合于第一承载层191上或紧靠第一承载层191设置，刚性力传导体12之第一支脚1221和第二支脚1222分别固定于第一承载层191上或紧靠第一承载层191设置。软性形变体13设置在片材件122之远离力传感器11的一侧。然后将所述压力感测装置10装配于电子产品内使软性形变体13与第二承载层192紧密接触即可。作为另一实施方式，压力感测装置10各部件之间也可以是分体制作在装配于电子产品内，如图3B和3C所示。
[0058]在图3B中，压力感测装置1a内置于电子产品中后，其结构与与压力感测装置10相同。压力感测装置1a在内置入电子产品之前，力传感器Ila以第一承载层191a为承载体，刚性力传导体12a之凸点121a固定于力传感器Ila下方，与凸点121a—体成型的片材件122a之第一支脚1221a和第二支脚1222a分别固定于第一承载层191a上或紧靠第一承载层191a设置。软性形变体13a单独设置，其预先通过粘贴等方式固定于第二承载层192a上，待装配时，将两侧分别设置第一承载层191a和刚性力传导体12a的力传感器Ila放置入电子产品内，刚性力传导体12a与软性形变体13a紧密接触。
[0059]在图3C中，压力感测装置1b内置于电子产品中后，其结构与与压力感测装置10相同。压力感测装置1b在内置入电子产品之前，力传感器Ilb以第一承载层191b为承载体。刚性力传导体12b之凸点121b连接在力传感器Ilb下方，片材件122a与凸点121b分体设置，待装配时，将其上设置有力传感器Ilb的第一承载层191b装配于电子产品内，然后再将片材件122b之第一支脚1221b和第二支脚1222b分别固定于第一承载层191b上或紧靠第一承载层191b设置，凸点121b容纳于U形的片材件122b底部并与其始终保持接触状态。软性形变体13b预先通过粘贴等方式固定于第二承载层192b上，软性形变体13b位置与刚性力传导体12b位置相对应，装配完成后，刚性力传导体12b与刚性力传导体12b紧密接触。
[0060]请参阅图4A，作为压力感测装置10的另一实施方式，图示压力感测装置1c同样包括依次紧密接触的一第一承载层191c，一力传感器11c，一刚性力传导体12c以及一软性形变体13c，在内置入电子产品中时，压力感测装置1c之软性形变体13c与第二承载层192c紧密接触并使得力传感器I Ic受到一预压力。压力感测装置1c与压力感测装置10不同之处在于:刚性力传导体12c包括一片材件(未标号)，其未设置压力感测装置10之凸点121。
[0061]请参阅图4B和图4C，作为压力感测装置10的另一实施方式，压力感测装置1d与压力感测装置10不同之处在于:刚性力传导体12d之片材件122d形状与片材件121结构不同，片材件122d为一薄片状材质弯曲而成，大体呈半U形，其仅设置有一第一支脚1221d与第一承载层191d连接，未设置第二支脚。凸点121d容纳在半U形底端。凸点121d与片材件122d—体制作形成或分体制作形成。
[0062]请参阅图4D，图4D中所示为图4C中片材件122d另一实施样态的结构示意图，其区别之处仅在于:片材件122d’的第一支脚1221d’又进一步从中间开口而分成两个分部:第一分部1221d’l和第二分部1221d’2。如此设置的目的在于:如图4B和图4C中所示，仅有一个第一支脚1221d的片材件122d在与第一承载层191d连接时，因只有一个对位点(即第一支脚1221d)，其容易在与第一承载层191d固定时，发生定位偏转，进而使片材件122d与力传感器Ild对位不够精准，而本实施样态的结构中通过在片材件122d’与力传感器承载体相连接的第一支脚1221d’中间开口而分成两个分部，增加了固定时的定位点，使得片材件122d’与力传感器承载体之间的对位更加精准，不容易出现偏转现象。
[0063]请参阅图4E，图4E中所示为图4B中刚性力传导体12e的另一实施样态的结构示意图，其区别之处仅在于:刚性力传导体12e中的片材件122e与片材件122d的整体形状不同，图4E中所不的片材件122e整体呈横向的C字形，其一端包括第一支脚1221e，该第一支脚1221e从中间设置一开口 1222e而分成第一分部1221e’l和第二分部1221e’2。片材件122e通过第一支脚1221e与力传感器(图未视)的承载体(图未视)固定。与开口 1222e位置对应的片材件122e内壁上设置有一凸点121e，该凸点121e与片材件122e可以是一体成型或分体设置。片材件122e在与力传感器的承载体固定时，力传感器位于开口 1222e处且与凸点121e接触。如此设置的目的在于:如图4B和图4C中所示，仅有一个第一支脚1221d的片材件122d在与第一承载层191d连接时，因只有一个对位点(即第一支脚1221d)，其容易在与第一承载层191d固定时，发生定位偏转，进而使片材件122d与力传感器IId对位不够精准，而本实施样态的结构中通过在片材件122e与力传感器承载体相连接的第一支脚1221e中间开口而分成两个分部，增加了固定时的定位点，使得片材件122e与力传感器之承载体之间的对位更加精准，不容易出现偏转现象。进一步，由于开口 1222e的位置既与凸点121e对应，又与力传感器位置对应，因此，提高了凸点121e与力传感器的对位精准性。
[0064]请参阅图4F，作为压力感测装置10的另一实施方式，压力感测装置1f与压力感测装置10不同之处在于:片材件122f形状与片材件121结构不同，片材件122f为一刚性平面薄片，其设置在软性形变体13f与凸点121f之间，成型于第一承载层191f上的力传感器Ilf与凸点121f接触。
[0065]与现有技术相比，本实施例提供的压力感测装置10和/或其他实施样态具有如下优点:
[0066]I，采用刚性力传导体12及软性形变体13与力传感器11相配合来进行压力的侦测，软性形变体13为软性材料，其可形变程度较大，以弹性系数相同的弹簧和软性形变体13为例为说明，假定单位长度的弹簧在压缩后产生LI的位移后就到达了压缩极限，因其刚性材质的特性，无法再响应于按压发生形变产生位移;单位长度的软性形变体13在压缩后产生L2的位移后就到达了压缩极限，单位长度的软性形变体13所能够产生形变的程度远远大于相同单位长度的弹簧，即L2>L1。因此，单位尺寸内的软性材料形变所产生的反作用力力值范围较广。因为软性材料的软性特征，即便是按压力度过大，其具有较好的缓冲作用，可以较好地保护力传感器11，避免其在按压力度过大时造成损坏。因此，软性形变体13与弹簧相比，其具有绝对优势，但软性材料也因局限性，如若将其与力传感器11直接接触，在按压力产生时，软性材料将反作用力传递给力传感器11的力度并不均匀，也就是与软性材料接触的力传感器11的不同部位所感测到的压力存在差异，整体上来说软性形变体13的力传导性能较差，导致力传感器11对按压力的侦测效果欠佳。本发明中巧将刚性力传导体12设置在软性形变体13与力传感器11之间，由于刚性力传导体12为刚性材料，刚性材料的力传导性较好，故，刚性力传导体12可以较好的把力传递给与其接触的力传感器11。软性形变体13的形变程度大，其增加了压力感测装置10的力值侦测范围，使得多阶范围的力值大小能够被侦测到，其力传导性能虽差，但与其配合的刚性力传导体12对软性形变体13的力传导性进行了补偿。反作用力直接由刚性力传导体12传递给力传感器11，避开了软性形变体13所带来的力传导性能较差的问题。如此使得压力感测装置10有较好的力传导性能，获得较广的力值侦测范围。
[0067]2，由于刚性力传导体12包括凸点121和片材件122，凸点121与力传感器11直接接触，所述力传感器11与凸点121接触面积小于力传感器11之第一表面11’面积。片材件122相对于凸点121尺寸较大，其能够稳定地将力通过凸点121传递给力传感器11。凸点121的设置不仅有利于力的集中传导，而且能够使力传感器11能感受到越明显的压力作用，其原理为:P = F/S，F为反作用力大小，S为凸点121与力传感器11接触的面积，P为力传感器11所感受到的压强，S越小，力传感器11所能感测的压力作用效果越明显。故。即使是轻按压作用于电子产品，力传感器11也能灵敏响应于按压力产生相应的电讯号。凸点121与力传感器11接触的面积S为力传感器11第一表面11’面积的30%-80%，此时既能够保证凸点121与力传感器11良好接触的同时还可以使力传感器11获得较好的力传递效果，更优地，S为力传感器11面积的 50%-60 %。
[0068]3，由于压力感测装置10在内置在电子产品内时具有预压力设计，预压力的设计不仅使得压力感测装置10元器件之间的接触更加紧密，避免按压时因压力传感器10各元器件之间间隙的存在导致侦测不到按压力或侦测到的按压力小于实际按压力，同时预压力的设计可以为力传感器11提供校正功能，并使得力传感器11应压力产生的压力-电性号曲线之线性度更佳。
[0069]4，刚性力传导体12之片材件122形状为U字形或半U形，直接将刚性传导体固定于力传感器的承载体上，保证刚性传导体与力传感器的精准对位接触;或者刚性力传导体是由与盖板精确对的液晶显示模组中的背光底板等器件延伸而成，同样可以保证刚性传导体与力传感器的精准对位接触。
[0070]5，在优选实施例中，所述刚性力传导体12为加硫系数25以上的硬橡胶，所述软性形变体13加硫系数在15以下的软质橡胶，由于两者材质具有亲和性，故，两者之间能够获得效果优异的力传导性能，是的力传感器11的侦测性能得到进一步提升。
[0071]请参阅图5A-5C，本发明第二实施例提供一种压力感测装置20，该压力感测装置20进一步包括一盖板2，一液晶显示模组24，一壳体292，液晶显示模组24位于壳体292和盖板2之间并贴合于盖板2的下方，在盖板2下方设置有至少一力传感器21，优选压力感测装置20的四个直角位置处分别设置一力传感器21。力传感器21设置在盖板2与壳体292之间。
[0072]换而言之，本实施例的压力感测装置20从上至下依次包括一第一承载层291，力传感器21，刚性力传导体22以及一软性形变体23，第一承载层291为一 FPC层，力传感器21成型于FPC层上，FPC层贴合于盖板2之异于按压操作面的一面。力传感器21下方设置一刚性力传导体22，刚性力传导体22包括凸点221和片材件222，凸点221位于刚性力传导体22和片材件222之间。凸点221呈穹顶状，穹顶状的顶部朝力传感器21方向设置。所述片材件222具有一与软性形变体23充分接触的平面，在一【具体实施方式】中，片材件222还具有两定位和固定用的支脚，其可利用一薄片状材质弯曲而成一 U形结构。该U形开口朝力传感器21方向设置。凸点221容纳于U形的片材件222底部平面上。所述U形的片材件222包括第一支脚2221和第二支脚2222，第一支脚2221和第二支脚2222设置在U形的片材件222底部平面的末端呈弧形以保持一定的形变能力，且与第一承载层291连接。所述凸点221与力传感器21直接接触，所述片材件222与软性形变体23直接接触，位置与刚性力传导体22对应。
[0073]盖板2可为玻璃或薄膜材质;其还可为一具有触控电极的盖板结构，包括多条第一方向触控电极和/或多条第二方向触控电极，所述多条第一方向触控电极和/或多条第二方向触控电极可以设置在盖板2之异于按压操作面的一面;此外，多条第一方向触控电极和多条第二方向触控电极也可分别设置在另一承载层不同的两侧面，或二不同的承载层上，再与力传感器21，刚性力传导体22、软性形变体23等贴合于盖板2之异于按压操作面的一面(其一表面为按压操作面)贴合。
[0074]盖板2下方设置有液晶显示模组24的区域为显示区域，未设置液晶显示模组24的区域为非显示区域。在该非显示区域对应的盖板2之异于按压操作面的一面设置有一油墨层2i，该油墨层2i用于遮挡非显示区域对应的盖板2下方的线路等。从垂直于按压操作面角度来看，压力感测装置设置在油墨层2i正下方，压力感测装置及其线路等均被油墨层2i遮蔽，即所述压力感测装置在盖板2上的垂直投影区域与所述油墨层2i在盖板2上的垂直投影区域完全重叠，可以理解，压力感测装置在盖板2上的垂直投影区域被包含于油墨层2i在盖板2上的垂直投影区域。
[0075]图5A为压力感测装置20之盖板2安装前的状态，力传感器21通过第一承载层291贝占合于盖板2之异于按压操作面的一面。力传感器21，刚性力传导体22以及一软性形变体23固定连接于盖板2。将盖板2朝壳体292移动，软性形变体23逐渐向壳体292靠近，当两者刚接触时，如图5B所示，压力感测装置未受到任何外力，力传感器21，刚性力传导体22以及软性形变体23高度为h3。将盖板2继续朝壳体292移动，直到盖板2与壳体292装配完成，如图5C所示，盖板292通过粘胶层293与壳体292贴合。此时，力传感器21，刚性力传导体22以及软性形变体23高度为h4，h4<h3。压力感测装置夹持在盖板2与壳体292之间，软性形变体23受到夹持作用产生一反作用力通过刚性力传导体22传递给力传感器21，力传感器21受到一预压力。
[0076]液晶显示模组24可以包括液晶层，玻璃基板，偏光片，滤光片，导光板，背光底板等元件。
[0077]作为另一实施方式，所述软性形变体23和刚性力传导体22在盖板2与壳体292安装完成前是相互分离设置的。软性形变体23单独预先设置在壳体292上，在盖板2与壳体292安装后软性形变体23刚好与刚性力传导体22直接接触，软性形变体23发生形变。
[0078]最为一种实施形态，第一支脚2221和第二支脚2222之一端可设置有至少二分部。
[0079]第一实施例中压力感测装置10及其变形方式同样适用于本实施例。
[0080]压力感测装置20内设置的力传感器21、刚性力传导体22、软性形变体23等结构，使得压力感测装置20具有压力侦测(Z轴方向)功能，若配合现有成熟的触控结构提供位置侦测(X，Y方向)功能，压力感测装置20即可实现按压输入操作的三维侦测。力传感器21还可直接成型于与位置侦测结构信号连接的FPC层上，直接将FPC层与盖板2贴合即可实现资源的最大化利用。力传感器21等压力感测结构与触控结构和/或显示装置并列设置于盖板2之异于按压操作面的一面，且设置在非显示区域之盖板2和壳体292之间，这样利用了现有产品的结构空间，在几乎未增加产品厚度的情况下，为压力感测装置20加载了压力侦测功能，达到了产品结构最优化。
[0081 ]请参阅图6A-6C，本发明第三实施例提供一种具有压力感测功能的压力感测装置30，该压力感测装置30包括一盖板3(可为一具有位置侦测功能的盖板结构)，一液晶显示模组34，一壳体392。液晶显示模组34位于壳体392和盖板3之间，液晶显示模组34包括一液晶显示组件341和一背光底板342，液晶显示组件341包括液晶，滤光片，偏光片，导光板，玻璃基板等一种或多种元器件。背光底板342为液晶显示组件341提供机械支撑。在本实施例中，液晶显示模组34与盖板3会进行精确对位(液晶显示模组34与盖板3之间可以通过一些对位标记实现精确对位之后，再以光学胶贴合固定)，因而。背光底板342的具体结构如图6D所示，其整体呈矩形，采用刚性金属材料制作形成。在盖板3与液晶显示模组34对应贴合时，背光底板342沿力传感器31所在方向(图中6D中为四个直角处)均延伸有一延伸部3421。该延伸部3421作为本实施例的刚性力传导体32发挥作用，其靠近盖板3的表面上一体成型设置有一凸点321，对应贴合后力传感器31中心的位置处。在本实施例中，因液晶显示模组34会与盖板3精确对位，从而保证了背光底板342的延伸部3421与设置于盖板3之异于按压操作面的一面的力传感器31的相对位置精确，因而作为刚性力传导体32发挥作用的延伸部3421无需设置成U字形或半U形或C字形结构而定位于盖板3之异于按压操作面的一面。
[0082]压力感测装置30的盖板3下方设置有至少一第一承载层391，力传感器31，刚性力传导体32以及一软性形变体33，第一承载层391为一 FPC层，力传感器31成型于FPC层上，FPC层贴合于盖板3之异于按压操作面的一面。刚性力传导体32包括凸点321和片材件322，在本实施例中片材件322即为背光底板342之延伸部3421。延伸部3421与壳体392之间设置有一软性形变体33且软性形变体33位置与凸点321位置相对应。软性形变体33粘贴于壳体392或延伸部3421靠近壳体392之表面上。
[0083]图6A为压力感测装置30之盖板3安装前的状态，其上设置有力传感器31的FPC层贴合于盖板3之异于按压操作面的一面。液晶显示组件341固定于背光底板342之靠近盖板3侦U，背光底板342之延伸部3421位于凸点321与软性形变体33之间，力传感器31，凸点321，延伸部3421与软性形变体33位置对应。将盖板3朝壳体392移动，当软性形变体33与壳体392刚接触时，如图6B所示，无任何外力加载在压力感测装置上时，力传感器31，刚性力传导体32以及软性形变体33高度为h5。将盖板3继续朝壳体392移动，直到盖板3与壳体392组装完成，如图6C所示，盖板392通过粘胶层393与壳体392贴合。此时，力传感器31，刚性力传导体32以及软性形变体33高度为1ι6Α6<1ι5，压力感测装置夹持在盖板3与壳体392之间，软性形变体33受到夹持产生一反作用力通过刚性力传导体32传递给力传感器31，力传感器31受到一预压力。
[0084]盖板3下方设置有液晶显示模组34的区域为显示区域，未设置液晶显示模组34的区域为非显示区域。在该非显示区域对应的盖板3之异于按压操作面上设置有一油墨层3i，该油墨层3i用于遮挡非显示区域所对应的盖板3下方的线路等。从垂直于按压操作面角度来看，压力感测装置设置在油墨层3i正下方，压力感测装置及其线路等均被油墨层3i遮蔽，即所述压力感测装置在盖板3上的垂直投影区域与所述油墨层3i在盖板3上的垂直投影区域完全重叠，可以理解压力感测装置在盖板3上的垂直投影区域被包含于油墨层3i在盖板3上的垂直投影区域中。
[0085]第一实施例中压力感测装置10及其变形方式同样适用于本实施例中。
[0086]本实施例中压力感测装置30利用液晶显示模组34之背光底板342上的延伸部3421作为压力感测装置的片材件322，背光底板342为电子产品的现有结构，如此利用了现有产品的元器件作为压力感测装置的元器件，降低了压力感测装置的成本，降低压力感测装置30的厚度。在本发明中，力传感器31和刚性力传导体32以及软性形变体33之间的位置对压力感测装置的30力侦测性能具有一定影响，在本实施例中，由于盖板3与液晶显示模组34的位置匹配度非常高，即贴合时，所述两者位置完全对应，可有效提升压力感测装置的30的力侦测性能。
[0087]请参阅图7，本发明第四实施例提供一种压力感测装置40，该压力感测装置40与第二实施例的不同之处在于所述力传感器41直接设置在盖板4之异于按压输入操作面，其直接以盖板4之异于按压输入操作面作为其承载层。刚性力传导体42设置在力传感器41和软性形变体43之间且保持与力传感器41和软性形变体43同时接触。如此，减少了 FPC层的设置，降低了压力感测装置40的整体厚度。本实施例所提供的方案适用于其他实施例。
[0088]除本实施例中陈述的与其他实施例的不同之处外，其他实施例的实施方案以及变形均适用于本实施例。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种压力感测装置，包括一力传感器，其特征在于:所述压力感测装置进一步包括一刚性力传导体和一软性形变体，所述刚性力传导体设置于所述力传感器和所述软性形变体之间。2.如权利要求1所述的压力感测装置，其特征在于:所述刚性力传导体包括一片材件，所述片材件位于力传感器和软性形变体之间，并直接接触所述软性形变体。3.如权利要求2所述的压力感测装置，其特征在于:所述刚性力传导体进一步包括一凸点，该凸点与片材件一体成型或分体设置，所述凸点位于力传感器和片材件之间，并直接接触所述力传感器。4.如权利要求3所述的压力感测装置，其特征在于:所述力传感器与凸点接触的面为第一表面，所述凸点与所述力传感器的接触面积小于所述第一表面面积。5.如权利要求2—4任一项所述的压力感测装置，其特征在于:所述片材件为U字形或半U形。6.如权利要求5所述的压力感测装置，其特征在于:所述力传感器设置在一承载层上，所述片材件至少一端与力传感器所在承载层连接。7.如权利要求6所述的压力感测装置，其特征在于:所述片材件之一端设置有至少二分部8.如权利要求2所述的压力感测装置，其特征在于:所述片材件呈C字形，该片材件之一端设置有二分部，该二分部之间设置有一开口，与该开口位置对应的片材件内壁设置有一凸点，该凸点与所述片材件一体成型或分体设置，所述开口位置与力传感器位置对应。9.如权利要求1所述的压力感测装置，其特征在于:所述压力感测装置还包括一壳体，所述软性形变体粘贴在壳体上或粘贴于刚性力传导体上。10.如权利要求1所述的压力感测装置，其特征在于:所述刚性力传导体为金属，硬橡胶，塑料中的一种，所述软性形变体为软质橡胶、泡棉、硅胶中的一种。11.如权利要求1所述的压力感测装置，其特征在于:所述刚性力传导体为加硫系数25以上的硬橡胶，所述软性形变体加硫系数在15以下的软质橡胶。12.如权利要求1一4、8—10任一项所述的压力感测装置，其特征在于:所述压力感测装置还包括一盖板及一壳体，用于夹持所述压力感测装置。13.如权利要求12所述的压力感测装置，其特征在于:所述力传感器应所述盖板与所述壳体对压力感测装置的夹持作用受到一预压力，该预压力大小为0.5-1.5N。14.如权利要求12所述的压力感测装置，其特征在于:压力感测装置进一步包括一第一承载层，所述第一承载层为力传感器的承载体，所述第一承载层为盖板，或贴合于盖板之异于按压操作面上的FPC层。15.如权利要求12所述的压力感测装置，其特征在于:所述压力感测装置进一步包括一液晶显示模组，液晶显示模组设置在所述盖板和所述壳体之间，该液晶显示模组包括一背光底板，该背光底板呈矩形，其直角位置处延伸出一延伸部，所述刚性力传导体之片材件由所述延伸部弯曲形成。
【文档编号】G01L1/26GK105890830SQ201610285016
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】赖世荣, 林明传, 王国欣, 卢丽娟
【申请人】宸盛光电有限公司