电子设备、电容式触摸压力传感器、电容性传感器的制作方法

本公开总体上涉及电容性触摸压力传感器，并且更具体地涉及采用减少占用面积的形式由柔性衬底构造成的电容式触摸压力传感器。

背景技术：

触摸屏显示器是可以检测与其接触或在其附近的物体的设备。触摸屏显示器包括与触敏矩阵相关联的显示层，该触敏矩阵可以检测用户通过例如手指或触控笔进行触摸的位置。触摸屏显示器用于各种应用，比如移动电话、平板和智能手表。触摸屏显示器可以使能各种类型的用户输入，比如通过显示的虚拟小键盘对项目或字母数字输入的触摸选择。触摸屏显示器可以测量用户触摸的各个参数，比如位置、持续时间等。

显示层还可以与压敏传感器相关联而起作用，该压敏传感器可以检测由用户的手指或由触控笔施加在触摸屏上的压力。压敏传感器可以包括：采用堆叠安排的导电行矩阵、弹性电介质层、以及导线列矩阵。可以感测矩阵的每一行与列的交叉点处的互电容。这些互电容基于施加在触摸屏上的压力而改变值，因为此压力压缩弹性电介质层并因此改变导电行矩阵与导电列矩阵之间的距离。

期望触摸屏显示器尽可能地薄，从而为其他部件节省期望设备占用面积内的空间。虽然上文所述的触摸屏显示器可以被提供用于触摸位置感测以及触摸压力感测，弹性电介质层不理想地增加了使用触摸位置传感器和触摸压力传感器两者的设计中的厚度。相应地，需要紧凑且薄的压敏传感器的新设计。

技术实现要素：

提供本实用新型内容以便引入以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本实用新型内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征又不旨在用作限定所要求保护的主题的范围的辅助内容。

根据本实用新型的实施例，提供采用减少占用面积的形式由柔性衬底构造成的电容式触摸压力传感器。

一种电子设备包括柔性衬底。该柔性衬底包括：第一部分，该第一部分具有形成于其上的多条第一导线；第二部分，该第二部分具有形成于其上的多条第二导线，以及中间部分，该中间部分将该第一部分机械地耦合至该第二部分。该中间部分被配置成用于允许折叠，从而使得该第一和第二部分可以被背对背或面对面安排为使得该多条第二导线以及该多条第一导线被定向为相互交叉以由此形成电容性触摸位置感测或电容性触摸压力感测面板。单个连接器机械地耦合至该第一部分或该第二部分，并且电耦合至该第一部分和该第二部分但并不将该第一部分电耦合至该第二部分。没有其他连接器耦合至所述柔性衬底。

该单个连接器可以机械地耦合至该第一部分，并且导电迹线可以从该第二部分上的该多条第二导线行进通过该中间部分并通过该第一部分以电耦合至该单个连接器。在其他实例中，该单个连接器可以机械地耦合至该第二部分，并且导电迹线可以从该第一部分上的该多条第一导线行进通过该中间部分并通过该第二部分以电耦合至该单个连接器。

该中间部分可以具有比该第一部分和该第二部分的最大宽度更小的最大宽度。该第一部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第一部分的这些侧部比该第一部分的这些端部更长。该第二部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第二部分的这些侧部比该第二部分的这些端部更长。

该中间部分可以将该第一部分的一端部机械地耦合至该第二部分的一端部。在其他实例中，该中间部分可以将该第一部分的一侧部机械地耦合至该第二部分的一侧部。

该单个连接器可以机械地耦合至该第二部分，并且该柔性衬底可以包括导电迹线，这些导电迹线电耦合至该多条第一导线并从该第一部分行进通过该中间部分、通过该第二部分并到达该单个连接器。由该导电迹线所采取的通过该第二部分的路径在该第二部分的周边附近行进并与该多条第二导线间隔开。

在其他实例中，该单个连接器可以机械地耦合至该第一部分，并且该柔性衬底可以包括导电迹线，这些导电迹线电耦合至该多条第二导线并从该第二部分行进通过该中间部分、通过该第二部分并到达该单个连接器。由该导电迹线所采取的通过该第一部分的路径在该第一部分的周边附近行进并与该多条第一导线间隔开。

该柔性衬底可以被一体地形成单片式单元。在一些应用中，触摸控制器集成电路耦合至单个连接器。

另一方面涉及一种具有柔性衬底的电容式触摸压力传感器。第一柔性衬底包括：第一部分，该第一部分具有形成于其顶面上的多条感测线；第二部分，该第二部分具有形成于其底面上的多条驱动线；以及中间部分，该中间部分将该第一部分机械地耦合至该第二部分。该中间部分是U形的，从而使得该第二部分的该底面与该第一部分的该顶面相对。弹性层被布置在该第一部分与该第二部分之间，从而使得施加至该第二部分的压力压缩该多条驱动线，由此改变该多条驱动线与该多条感测线之间的距离。连接器机械地耦合至该第一部分或该第二部分，并且电耦合至该多条感测线和多条驱动线，但不将该多条感测线电耦合至该多条驱动线。

没有其他连接器机械地耦合至所述柔性衬底。

电容性触摸压力传感器的触摸控制器集成电路可以耦合至该单个连接器并被配置成用于：向该多条驱动线施加驱动信号；通过测量该多条感测线上的电荷来感测该多条驱动线与多条感测线的交叉点之间的电容的变化；并且根据该电容的该变化确定施加至该第二部分的该压力。

电容性触摸压力传感器的该中间部分可以具有比该第一部分和该第二部分的最大宽度更小的最大宽度。该第一部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第一部分的这些侧部比该第一部分的这些端部更长。该第二部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，该第二部分的这些侧部比该第二部分的这些端部更长。该中间部分可以将该第一部分的一端部机械地耦合至该第二部分的一端部。

电容性触摸压力传感器的该第一部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第一部分的这些侧部比该第一部分的这些端部更长。该第二部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第二部分的这些侧部比该第二部分的这些端部更长。该中间部分可以将该第一部分的一侧部机械地耦合至该第二部分的一侧部。

电容性触摸压力传感器的该第一部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第一部分的这些侧部比该第一部分的这些端部更长。该第二部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第二部分的这些侧部比该第二部分的这些端部更长。该单个连接器可以机械地耦合至该第二部分。该柔性衬底可以包括导电迹线，这些导电迹线电耦合至该多条感测线并从该第一部分行进通过该中间部分、通过该第二部分并到达该单个连接器。由该导电迹线所采取的通过该第二部分的路径可以在该第二部分的周边附近行进并与该多条驱动线间隔开。

电容性触摸压力传感器的该第一部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第一部分的这些侧部比该第一部分的这些端部更长。该第二部分可以具有矩形形状，该矩形形状具有侧部和端部，其中，该第二部分的这些侧部比该第二部分的这些端部更长。该单个连接器可以机械地耦合至该第一部分。该柔性衬底可以包括导电迹线，这些导电迹线电耦合至该多条驱动线并从该第二部分行进通过该中间部分、通过该第二部分并到达该单个连接器。由该导电迹线所采取的通过该第一部分的路径可以在该第一部分的周边附近行进并与该多条感测线间隔开。该柔性衬底可以被一体地形成单片式单元。

而另一方面是具有柔性衬底的电容式触摸压力传感器。第一柔性衬底包括：第一部分，该第一部分具有形成于其顶面上的多条感测线；第二部分，该第二部分具有形成于其底面上的多条驱动线；以及中间部分，该中间部分将该第一部分机械地耦合至该第二部分。该中间部分是U形的，从而使得该第二部分的该底面与该第一部分的该顶面相对。电介质层布置在该第一部分与该第二部分之间。连接器机械地耦合至该第一部分或该第二部分，并且电耦合至该多条感测线和多条驱动线，但不将该多条感测线电耦合至该多条驱动线。

没有其他连接器机械地耦合至所述柔性衬底。

触摸控制器集成电路可以耦合至该单个连接器并被配置成用于：向该多条驱动线施加驱动信号；通过测量该多条感测线上的电荷来感测该多条驱动线与多条感测线的交叉点之间的电容的变化；并且根据该电容的该变化确定施加至该第二部分的该压力。

根据本实用新型的实施例提供的电容式触摸压力传感器采用减少占用面积的形式并且由柔性衬底构造。

附图说明

图1是互电容触摸压力传感器的行和列的透视图。

图2是互电容触摸压力传感器与相关联的驱动和感测电路一起的框图。

图3是根据本公开形成的互电容触摸压力传感器的顶视图，其中，该互电容触摸压力传感器尚未被折叠。

图4是根据本公开形成的互电容触摸压力传感器可替代实施例的顶视图，其中，该互电容触摸压力传感器尚未被折叠。

图5是包括根据本公开形成的互电容触摸压力传感器的触摸屏的侧视图，其中，该互电容触摸压力传感器被绕其端部折叠。

图6是包括根据本公开形成的互电容触摸位置力传感器的触摸屏的侧视图，其中，该互电容触摸压力传感器被绕其侧部折叠。

具体实施方式

参照附图进行本描述，其中示出了示例实施例。然而，可以使用许多不同的实施例，并且因此本描述不应被解释为被限制到在此列出的实施例。而是，这些实施例被提供从而使得本公开将是透彻的和完整的。贯穿全文相同的附图标记是指相同的元件。

现在参照图1，此图示出了包括多个导线行R1-R3和多个导电列C1-C4的电容性触摸矩阵10的一部分。导电行R1-R3和导电列C1-C4在彼此上方或下方交叉在交叉点处，但彼此不电接触。虽然导电行R1-R3和导电列C1-C4被示为具有矩形形状并形成矩形图案，应该理解的是，在一些应用中可以将其成形为便于形成菱形图案。

电容性触摸矩阵10可以用于或者互电容感测或者用于自电容感测。图2中示出了电容性触摸矩阵10的互感测实施例，其中，列开关矩阵14耦合至导电列C1-C4。驱动器12耦合至列开关矩阵14，并用于生成随时间而变化的驱动信号，该列开关矩阵14将该随时间而变化的驱动信号选择性地有序地应用于这些列C1-C4中的每一个。

行开关矩阵16有序地选择行R1-R4中的一个或多个以链接至电容数字转换器电路18，该电容数字转换器电路运行以感测选定的一个或多个行R1-R3与驱动列C1-C4之间的互电容的电荷，并将电荷转换成表示触摸数据的数字化输出。

此触摸数据可以指示触摸的位置、或触摸的压力。在电容性触摸矩阵10被设计成用于测量触摸压力的情况下，行R1-R3被弹性电介质(在图5中被示为元件33，下文将对其加以描述)与列C1-C4竖直地间隔开，从而使得从一个方向施加至矩阵的压力用于或者将列C1-C4压缩至弹性电介质中或者将行R1-R3压缩至弹性电介质中，由此改变行R1-R3与列C1-C4之间的距离。改变行R1-R3与列C1-C4之间的距离改变了其之间的互电容，并由此触摸数据可以指示触摸的压力。

在电容性触摸矩阵10被设计成用于测量触摸位置的情况下，除了电容性触摸矩阵10不被构造成使得触摸轻易地将行R1-R3或列C1-C4压缩至弹性电介质中，功能如上所述。因而，在这种情况下，互电容的改变是由电容式触摸矩阵10附近存在手指或触控笔而导致的。

现在参照图3，现在描述包括如上文所讨论的电容性触摸矩阵10的互电容触摸压力传感器11。如从图5中所展示的示例可轻易理解地，互电容触摸压力传感器11被平坦地且以未折叠形式放置，并在被折叠时变得运转(如下面将解释的)。互电容触摸压力传感器11包括柔性衬底9，该柔性衬底由以下各项组成：第一部分34；第二部分32；以及将该第一部分34机械地耦合至该第二部分32的中间部分28。该柔性衬底9被一体地形成单片式单元，意味着它是连续的单片材料并且被同样地形成，并且并非由分开形成并且然后结合在一起的不同片的材料组成。

该第一部分34具有形成于其上的导线(列)C1-C6，同时该第二部分32具有形成于其上的导线(行)R1-R9。虽然列C1-C6和行R1-R9被示为直线形状的形式，它们可以采取任何适当的形状，比如菱形图案(如果期望的话)。可以存在任何数量的列和行，并且该数量的列C1-C6和行R1-R9仅仅为了展示而示出。在互电容感测实施例中，列C1-C6充当感测线，同时行R1-R9充当驱动线。

第一部分34和第二部分32在形状上一般是矩形的，其中第一部分34具有比该第二部分32更小的最大长度。这个更小的最大长度便于为第二部分32所承载的连接器36(下面详细描述)留下竖直空间。该中间部分28比或者第一部分34或者第二部分32具有更小的最大长度和更小的最大宽度，并且被配置成用于允许折叠，从而使得第一部分34和第二部分32可以被背对背或面对面安排(图5中所示，并在下面详细描述)，从而使得列C1-C6和行R1-R9被定向为相互交叉以由此将互电容式触摸压力传感器11形成为能够进行触摸压力感测的运转形式。

导电迹线40(为了简化起见而被示意性地示为一条迹线，但实际上有多条导电迹线)耦合至列C1-C6并沿第一部分34的外围行进通过中间部分28、沿着第二部分32的外围、并电耦合至连接器36。导电迹线42(同样为了简化起见而被示意性地示为一条迹线，但实际上有多条导电迹线)耦合至行R1-R9，沿第二部分32的外围行进，并电耦合至连接器36。

连接器36本身机械地耦合至第二部分32。虽然连接器36电耦合至列C1-C6和行R1-R9，它不将列C1-C6电耦合至行R1-R9。还应该理解的是，连接器36是用于互电容触摸压力传感器11的单个、唯一、单一的连接器，并且另一连接器未耦合至柔性衬底9。这排除了对附加连接器的需要。

第一部分34在形状上是具有相对侧部和相对端部的矩形，其中这些侧部长于这些端部。类似地，第二部分32在形状上是具有相对侧部和相对端部的矩形，其中这些侧部长于这些端部。如图3中所展示的，连接器36附接至第二部分32的一端部，同时中间部分28将第二部分32的另一端部附接至第一部分34的一端部。

然而，应该理解的是，连接器36可以附接在第二部分32的外围上任何地方，并且中间部分28可以将第二部分32外围的任何部分附接至第一部分34的外围的相应部分。例如，如图4中所展示的，中间部分28将第一部分34和第二部分32的相邻侧部彼此附接。

另外，应该理解的是，连接器36可以反而机械地耦合在第一部分34外围上任何地方，并且第二部分32的导电迹线42可以围绕第二部分32的外围行进，通过中间部分28，围绕第一部分34的外围，并到达连接器36(在其在第一部分34的外围上的位置处)。

同样，虽然第一部分34和第二部分32被示为总体上矩形，它们可以采取任何期望和适当的形状，比如矩形、圆形、卵形等。当第一部分34和第二部分32各自采取圆形或卵形形状时，它们可以与矩形中间部分28形成杠铃形状。

如所解释的，柔性衬底9可以绕中间部分28弯曲。这种配置在图5中示出。在此，柔性衬底9被弯曲从而使得第一部分34的面与第二部分32的面相对，其中，中间部分28形成将第一部分34连接至第二部分32的U形。

如所示的，相对于附图本身的顶部和底部，第二部分32在第一部分34上方，并且弹性电介质层33位于其之间。垫层26被布置在第二部分32的相反面，并承载显示层24。玻璃盖22被布置在显示层24的面上以保护显示层。另一垫层30被布置在第一部分34的底面上，并用来保护这个底面。触摸屏集成电路38与连接器36耦合以向其传递信号并从其接收信号。

在运行时，用户以向其施加压力的方式触摸玻璃盖22。玻璃盖22进而弯曲，从而推进垫层26中，该垫层进而将第二部分32推入弹性电介质层33。这改变了第二部分32与第一部分34之间的距离，由此改变其之间的互电容。触摸屏集成电路38读取这些电容并从中生成触摸压力数据。

虽然上文描述了互电容感测运行模式，应该理解的是，柔性衬底9可以包括接地面并且可以反而执行自电容运行模式。

同样，虽然已经执行了触摸电压感测操作，通过为该层33选择弹性更弱且刚性更强的不同材料，可以反而执行触摸位置感测操作。图6中示出了这种实施例，其中，电介质层33’比上文该的弹性电介质层33更薄且弹性更弱。同样，如所示的，中间部分28位于该第一和第二部分32和34的侧部而非端部上。

虽然，如所示的，在绕中间部分28折叠时第一部分34和第二部分32被精确对准，在一些应用正可能不是这种情况。例如，当行R1-R9和列C1-C6在形状上为矩形且形成矩形图案时，可以期望将第一部分34和第二部分32精确对准，但当或者行R1-R9或者列C1-C6是菱形并形成菱形图案时，可能不那么期望第一部分34与第二部分32之间的精确对准。

许多修改和其他实施例对于受益于前面的描述和附图中呈现的教导的本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，理解的是各种修改和实施例旨在被包括在所附权利要求书的范围之内。