一种压力检测结构及电子设备制造技术

本申请公开了一种压力检测结构及电子设备，涉及触控技术领域，可提升压力检测的灵敏度和准确性。该压力检测结构包括：设有第一腔体的基板，该第一腔体在基板的第一面设有开口，基板的第一面固定第一介电层，第一介电层上的N个压敏电阻连接成惠斯通电桥；N个压敏电阻中的第一压敏电阻在N个压敏电阻与第一介电层的接触面上的垂直投影沿第一方向的两端，分别位于第一腔体在接触面的垂直投影沿第一方向的两侧；N个压敏电阻中的第二压敏电阻的长边与第一方向垂直，且第二压敏电阻在接触面上的垂直投影与第一腔体的垂直投影不重合；基板的第二面受到外力按压时，向第一介电层传递应力使第一压敏电阻形变。

【技术实现步骤摘要】
一种压力检测结构及电子设备
本申请实施例涉及触控
，尤其涉及一种压力检测结构及电子设备。
技术介绍
随着移动设备技术的发展，一体化将成为一种趋势，这在防水、用户体验方面的优势很大。为了实现移动终端的一体化，电子设备可在需要设置物理按键(也称为实体按键)的区域设置包括压敏电阻的压力检测结构，该压力检测结构可以利用压敏电阻的压阻特性检测用户输入的按压操作，从而实现截屏、拍照、调整音量等物理按键的特定功能。其中，利用压敏电阻的压阻特性实现按键功能的这类按键可以称为压感按键。或者，也可以因为此类按键在电子设备的外观不可见，故可将这类按键称为虚拟按键(virtualkey)等。利用压敏电阻进行压力检测原理为：当电子设备上设置有压敏电阻的区域受到外力的挤压时，外力通过电子设备的外壳传递至压敏电阻，使得压敏电阻发生形变。其中，形变的压敏电阻的阻值会发生变化。此时，压力检测结构可以检测到压力信号(电阻变化产生的电信号)。电子设备可以根据该压力信号实现上述相关功能。然而，上述压感按键也存在许多待解决的问题。例如，在上述压力检测的过程中，可能会因为电子设备外壳厚度较大，以及电子设备上设置有压敏电阻的区域受力不均匀等原因，导致压敏电阻的形变不明显，即压敏电阻的形变程度(即应变)较小，从而导致压力检测的灵敏度较低，从而影响压力检测的准确性。而且，压敏电阻的阻值不仅会因为压敏电阻的形变而发生变化，也会受到环境条件(如温度、湿度等)的影响。并且，温度对压敏电阻的阻值的影响尤为显著。而上述方案中，并未考虑温度对压敏电阻的影响。因此，压力检测的准确性较低。
技术实现思路
本申请提供一种压力检测结构及电子设备，可以增强压敏电阻的应变，从而提升压力检测的灵敏度，并且可以减少温度对压敏电阻的阻值的影响，从而提升压力检测的准确性。第一方面，本申请提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器和一个或多个压力检测结构。上述处理器连接压力检测结构的输出端。该压力检测结构包括：基板、第一介电层和N个压敏电阻。其中，上述基板中设有第一腔体，所述第一腔体在基板的第一面设有开口。上述第一介电层固定在基板的第一面上。上述N个压敏电阻固定在第一介电层，N≥2，N为整数。该N个压敏电阻包括第一压敏电阻和第二压敏电阻。该第一压敏电阻与第二压敏电阻的材质相同，且阻值相同。第一压敏电阻在N个压敏电阻与第一介电层的接触面上的垂直投影沿第一方向的两端，分别位于第一腔体在接触面的垂直投影沿第一方向的两侧。该第一方向与第一压敏电阻的长边平行。该第二压敏电阻在上述接触面上的垂直投影与第一腔体在所述接触面的垂直投影不重合。其中，上述N个压敏电阻在第一介电层连接成惠斯通电桥。该惠斯通电桥的输出端是上述压力检测结构的输出端。该基板上与第一面相对的第二面受到外力按压时，向第一介电层传递应力使第一压敏电阻发生形变，第一压敏电阻的形变使第一压敏电阻的阻值发生变化，进而使惠斯通电桥的输出电压发生变化。上述处理器，用于接收惠斯通电桥的输出电压，并根据输入电压确定用户对压力检测结构形成的压感按键的按压操作，使电子设备执行按压操作对应的功能。一方面，外力作用于基板的第二面时，基板会发生弯曲形变。正应力被转换为相切于第二面的剪切应力，传递至第一介电层。并且，由于基板的第一面设有第一腔体；因此，当基板发生弯曲形变时，可以在第一腔体处产生应变放大的效果，使第一腔体顶部的应变最大。进一步的，由于第一腔体的顶部开口，第一腔体的应变被集中于第一腔体的开口处，该开口处没有器材的支撑。从而，可以实现应变放大的效果。由于第一压敏电阻在上述接触面上的垂直投影沿第一方向的两端，分别位于第一腔体在该接触面的垂直投影沿第一方向的两侧，即第一压敏电阻沿第一方向横跨在第一腔体上，位于第一腔体的顶部开口处；因此，来自基板的剪切应力可集中作用于第一压敏电阻的长边方向，使该第一压敏电阻在长边方向上受到拉伸，发生较大的形变。综上所述，采用上述设计，基板受到外力作用时，向第一介电层传递的剪切应力可以集中作用于第一压敏电阻的长边方向上，实现第一压敏电阻的应变集中和应变放大。如此，便可以增大第一压敏电阻的形变，从而可以提升压力检测的灵敏度。另一方面，由于第二压敏电阻在上述接触面上的垂直投影与第一腔体在上述接触面的垂直投影不重合；因此，可以避免第一腔体的形变而产生的剪切应力作用于第二压敏电阻，从而可以避免第二压敏电阻发生形变，进而可以最大限度的降低第二压敏电阻的应变，使第二压敏电阻的应变趋于零。如此，即使基板受到外力作用，第二压敏电阻也不会因为来自基板的应力而发生形变，第二压敏电阻的阻值也不会发生变化。由上述描述可知：基板受到外力作用时，第一压敏电阻的阻值会发生变化，第二压敏电阻的阻值不会发生变化。但是，第一压敏电阻和第二压敏电阻的阻值都会受到温度的影响。并且，温度对第一压敏电阻和第二压敏电阻的阻值的影响程度基本相同。因此，本申请中，由于N个压敏电阻在第一介电层连接成惠斯通电桥；因此，可以通过温度对第二压敏电阻的阻值的影响，抵消温度对第一压敏电阻的阻值的影响，从而减少甚至避免温度对压力检测的影响。综上所述，通过上述方案，可以增强压敏电阻的应变，从而提升压力检测的灵敏度，并且可以减少温度对压敏电阻的阻值的影响，从而提升压力检测的准确性。需要说明的是，上述第一压敏电阻与第二压敏电阻的阻值相同，具体是指：第一压敏电阻与第二压敏电阻的初始阻值相同。该初始阻值是压敏电阻未受到外因(如外力或者温度变化等)作用时的阻值。结合第一方面，在一种可能的设计方式中，上述基板可以是的弹性或刚性材料。例如，该基板可以是玻璃、塑料、金属、陶瓷或者木材等任一种。上述第一腔体可以是贯通式的腔体或者非贯通式的腔体。结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述基板可以是一体成型的基板。在一种情况下，该一体成型的基板可以是上述电子设备的中框。该中框的内侧是基板的第一面，该中框的内侧设有第一腔体。在另一种情况下，该一体成型的基板可以是一个独立组件，即独立于上述电子设备的中框的组件。在这种情况下，该基板的第二面贴附于中框的内侧。或者，该基板的第二面贴附于电子设备的显示屏的下表面。结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述基板可以通过胶黏、焊接、螺丝固定等方式固定在电子设备的中框的内侧或者显示屏的下表面。结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述基板通过胶黏方式固定在电子设备的中框的内侧或者显示屏的下表面。例如，上述基板可以通过弹性模量较高的胶水，胶黏在电子设备的中框的内侧或者显示屏的下表面。上述弹性模量较高的胶水是指弹性模量大于第一模量阈值的胶水。其中，物体的弹性模量越高，则该物体对正应力的传递性能越好。因此，使用弹性模量较高的胶水，将基板通过胶黏方式固定在电子设备的中框的内侧或者显示屏的下表面，可以减少中框或者显示屏向基板传递的正应力的损失，使得基板受到最大的正应力，有利于实现应变放大。结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述基板还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和一个或多个压力检测结构；其中，所述处理器连接所述压力检测结构的输出端；/n所述压力检测结构包括：基板、第一介电层和N个压敏电阻，N≥2，N为整数；其中，所述基板中设有第一腔体，所述第一腔体在所述基板的第一面设有开口，所述第一介电层固定在所述基板的第一面上，所述N个压敏电阻固定在所述第一介电层；/n其中，所述N个压敏电阻包括第一压敏电阻和第二压敏电阻，所述第一压敏电阻与所述第二压敏电阻的材质相同，且阻值相同；所述第一压敏电阻在所述N个压敏电阻与所述第一介电层的接触面上的垂直投影沿第一方向的两端，分别位于所述第一腔体在所述接触面的垂直投影沿所述第一方向的两侧；所述第一方向与所述第一压敏电阻的长边平行；所述第二压敏电阻在所述接触面上的垂直投影与所述第一腔体在所述接触面的垂直投影不重合；所述N个压敏电阻在所述第一介电层连接成惠斯通电桥；所述基板上与所述第一面相对的第二面受到外力按压时，向所述第一介电层传递应力使所述第一压敏电阻发生形变；其中，所述惠斯通电桥的输出端是所述压力检测结构的输出端；/n所述处理器，用于接收所述惠斯通电桥的输出电压，并根据所述输出电压确定用户对所述压力检测结构形成的压感按键的按压操作，使所述电子设备执行所述按压操作对应的功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和一个或多个压力检测结构；其中，所述处理器连接所述压力检测结构的输出端；
所述压力检测结构包括：基板、第一介电层和N个压敏电阻，N≥2，N为整数；其中，所述基板中设有第一腔体，所述第一腔体在所述基板的第一面设有开口，所述第一介电层固定在所述基板的第一面上，所述N个压敏电阻固定在所述第一介电层；
其中，所述N个压敏电阻包括第一压敏电阻和第二压敏电阻，所述第一压敏电阻与所述第二压敏电阻的材质相同，且阻值相同；所述第一压敏电阻在所述N个压敏电阻与所述第一介电层的接触面上的垂直投影沿第一方向的两端，分别位于所述第一腔体在所述接触面的垂直投影沿所述第一方向的两侧；所述第一方向与所述第一压敏电阻的长边平行；所述第二压敏电阻在所述接触面上的垂直投影与所述第一腔体在所述接触面的垂直投影不重合；所述N个压敏电阻在所述第一介电层连接成惠斯通电桥；所述基板上与所述第一面相对的第二面受到外力按压时，向所述第一介电层传递应力使所述第一压敏电阻发生形变；其中，所述惠斯通电桥的输出端是所述压力检测结构的输出端；
所述处理器，用于接收所述惠斯通电桥的输出电压，并根据所述输出电压确定用户对所述压力检测结构形成的压感按键的按压操作，使所述电子设备执行所述按压操作对应的功能。


2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述基板一体成型；
所述基板是所述电子设备的中框，所述中框的内侧是所述基板的第一面；或者，
所述基板是独立于所述电子设备的中框的组件；其中，所述基板的第二面贴附于所述中框的内侧，或者所述基板的第二面贴附于所述电子设备的显示屏的下表面。


3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备的中框的内侧设有第二腔体，所述第二腔体在所述中框的内侧设有开口，所述基板包括设有通孔的第一模组和设有所述第二腔体的所述中框；
其中，所述第一模组固定在所述中框设有所述第二腔体的一面上，且所述第一模组的通孔的第一开口与所述第二腔体的开口对应，所述第二腔体与所述第一模组的通孔组成所述第一腔体，所述第一模组的通孔的第二开口是所述第一腔体的开口。


4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述第一模组通过胶水固定在所述中框上、所述第二腔体的开口的一面上；
其中，所述胶水的弹性模量大于第一模量阈值。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第一介电层是弹性介电层；所述第一介电层通过胶水固定在所述基板的第一面上；
其中，所述胶水的剪切模量大于第二模量阈值。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第一压敏电阻在所述接触面上的垂直投影沿所述第一方向的两端，位于所述第一腔体在所述接触面的垂直投影的范围之外。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第一压敏电阻在所述接触面的垂直投影沿第二方向的中心线，与所述第一腔体在所述接触面的垂直投影在所述第二方向的中心线重合；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第二压敏电阻的长边与所述第一方向垂直。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的电子设备，其特征在于，N＝4，所述N个压敏电阻包括两个所述第一压敏电阻和两个所述第二压敏电阻；所述N个压敏电阻在所述第一介电层连接成所述惠斯通电桥的一个全桥；
其中，所述两个所述第二压敏电阻在所述接触面上的垂直投影，沿所述第一腔体在所述接触面的垂直投影在第二方向的中心线对称分布；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。


10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述惠斯通电桥包括第一输出端和第二输出端；
所述处理器，还用于接收所述第一输出端和所述第二输出端的输出电压，将所述第一输出端的输出电压与所述第二输出端的输出电压的差值作为压力信号，根据所述压力信号确定用户对所述压感按键的按压操作，使所述电子设备执行所述按压操作对应的功能。


11.根据权利要求1-8中任一项所述的电子设备，其特征在于，N＝2，所述N个压敏电阻包括一个所述第一压敏电阻和一个所述第二压敏电阻；
其中，所述N个压敏电阻在所述第一介电层连接成所述惠斯通电桥的一个半桥。


12.根据权利要求1-7中任一项所述的电子设备，其特征在于，N＝6，所述N个压敏电阻包括两个所述第一压敏电阻和四个所述第二压敏电阻；所述N个压敏电阻在所述第一介电层连接成所述惠斯通电桥的三个半桥；
其中，所述四个所述第二压敏电阻中，两个所述第二压敏电阻在所述接触面上的垂直投影，沿所述第一腔体在所述接触面的垂直投影在第二方向的中心线对称分布，且所述两个所述第二压敏电阻的长边与所述第一方向垂直；另外两个所述第二压敏电阻中、一个所述第二压敏电阻的长边与所述第一方向平行，另一个所述第二压敏电阻的长边与所述第一方向垂直；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。


13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述惠斯通电桥包括：第三输出端、第四输出端和第五输出端；
所述处理器，还用于接收所述第三输出端、所述第四输出端和所述第五输出端的输出电压，将所述第三输出端的输出电压与所述第四输出端的输出电压的差值作为压力信号，根据所述压力信号确定用户对所述压感按键的按压操作，使所述电子设备执行所述按压操作对应的功能；
所述处理器，还用于将所述第五输出端的输出电压的变化量作为温度补偿信号，以消除温度对所述压力信号的影响。


14.根据权利要求1-7中任一项所述的电子设备，其特征在于，N＝8，所述N个压敏电阻包括两个所述第一压敏电阻和六个所述第二压敏电阻；所述N个压敏电阻在所述第一介电层连接成所述惠斯通电桥的四个半桥；
其中，所述六个所述第二压敏电阻中，每两个所述第二压敏电阻在所述接触面上的垂直投影，沿所述第一腔体在所述接触面的垂直投影在第二方向的中心线对称分布，所述第二方向与所述第一方向垂直。


15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述六个所述第二压敏电阻中、四个所述第二压敏电阻的长边与所述第一方向垂直，另外两个所述第二压敏电阻的长边与所述第一方向平行。


16.根据权利要求14或15所述的电子设备，其特征在于，所述惠斯通电桥包括：第六输出端、第七输出端、第八输出端和第九输出端；
所述处理器，还用于接收所述第六输出端、所述第七输出端、所述第八输出端和所述第九输出端的输出电压，计算第一差值和所述第一差值的变化量，第二差值和所述第二差值的变化量，以及第三差值和所述第三差值的变化量；其中，所述第一差值是所述第六输出端的输出电压与所述第九输出端的输出电压的差值；所述第二差值是所述第七输出端的输出电压与所述第八输出端的输出电压的差值；所述第三差值是所述第八输出端的输出电压与所述第九输出端的输出电压的差值；
所述处理器，还用于将所述第一差值的变化量与所述第二差值的变化量之和作为压力信号，根据所述压力信号确定用户对所述压感按键的按压操作，使所述电子设备执行所述按压操作对应的功能；
所述处理器，还用于将所述第三差值的变化量作为温度补偿信号，以消除温度对所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文博，徐新余，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44