一种压力检测结构及触控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于触控技术领域，特别涉及一种压力检测结构及触控装置。
【背景技术】
[0002]随着近些年智能电子产品的发展，触摸屏和触摸按键被广泛的应用在各种电子产品以及其它相关产品上。其直观的人机交互界面、易操作性和易虚拟化定义的特点，使这些产品的操作更加人性化，功能更加多样化。触摸屏和触摸按键的应用越来越广泛，同时也要求其能够有更多功能和更高可靠性，以应用于更多场合。现有的触摸屏和触摸按键包括多种类型，如电容型、电阻型、红外线型和表面声波型等。这些触摸屏和触摸按键是通过检测手指触摸后的接触电阻、电容、阻挡的红外线或声波的变化来检测触摸的位置。在实际使用中，以上各类触摸结构均存在可靠性低，无法检测触摸压力的大小，输入方式较多局限，以及无法直接应用在金属等一些导体介质上等问题。
[0003]为了解决上述问题，现有技术中有一种压力感应式的触摸按键和触摸屏，其可靠性较高，能够应用于几乎任何可弹性上的介质上，输入方式也很灵活，还能够检测压力值，可用于更高要求的触控设备。但是，由于压力感应式的触摸屏或触摸按键是通过检测介质应变来得到相关位置坐标和压力值的，其介质的应变要达到应变感应器所能检测的最小范围，因此该应用又受到了介质材料强度和厚度的限制，若介质较厚、强度较大，就不易检测到较轻的触摸动作，这样也使得触摸操作不够流畅。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种压力检测结构，旨在解决压力传感触摸屏或触摸按键对介质的强度和厚度的限制问题，突破其制造和应用的局限性。
[0005]本发明是这样实现的，一种压力检测结构，包括基板和传感器，所述基板上设应变集中区及非应变集中区，所述传感器设于所述应变集中区附近和/或压力感应区范围内，所述应变集中区处的基板厚度薄于所述非应变集中区处的基板厚度。
[0006]进一步的，所述基板一体成型，基板由塑胶、金属、木材或玻璃材质中任一种制成。
[0007]进一步的，所述基板由具有弹性形变材料或刚性材料制成。
[0008]进一步的，所述应变集中区包括至少一个由基板背面向内凹陷形成的凹槽和基板上与凹槽相对应的、应变集中的相对厚度较薄部分区域。
[0009]进一步的，所述应变集中区的若干个凹槽形成一组凹槽组，该凹槽组包括位于所述应变集中区中部的中心槽和位于应变集中区边缘处的边缘槽，所述中心槽为十字形、X字形、米字形、圆形、环形或放射形，所述边缘槽为扇形、环形、圆形、椭圆形或多边形，所述中心槽与边缘槽相互贯通或无贯通。
[0010]进一步的，所述凹槽组由多个凹槽组成，呈网格形或均布或非均布排列。
[0011]进一步的，所述应变集中区范围内或附近设有至少两个相互串联的一个传感器，并且至少有一个传感器设于应变集中区范围的中心位置处，位于所述中心位置处的传感器与其余传感器串联并且构成桥式电路。。
[0012]进一步的，所述应变集中区范围内设有一个传感器，该传感器位于应变集中区范围的中心处。
[0013]进一步的，所述传感器为可变电阻、电容、电感式应变传感器、应力传感器或聚合物应变传感器。
[0014]进一步的，所述压力检测结构还包括设于所述基板背面且与基板相互贴合的介质层，所述传感器位于介质层与基板之间、介质层之间或介质层背对基板的一面，且位于基板背面的所述应变集中区附近或应变集中区范围内。
[0015]本发明的另一目的在于提供一种触控装置，包括触摸按键和/或触摸屏，所述触摸按键包括前所述的压力检测结构；和/或所述触摸屏包括至少一个如前所述的压力检测结构。
[0016]本发明实施例与现有技术相比，具有如下优点:
[0017]1、在基板表面开设凹槽，使基板受压产生的应力集中在凹槽附近，便于凹槽正对区域的应变感应器或应力感应器检测到介质层的应变，由于应变主要发生在凹槽附近，因此应变大小仅与凹槽处的基板厚度有关，因此感应器检测的应变量不受基板整体厚度的影响，从而能够应用于各种厚度各种介质的触摸屏或触摸按键，可有效控制制造成本，消除了触摸屏或触摸按键的介质选择的局限，并且对于较厚介质制作的触摸屏或触摸按键，也不需施加较大压力，操作更加灵敏。
[0018]2、由于是压力检测结构，不受触摸方式的限制，例如可以是手指触摸、手写笔触摸、导体触摸或带着手套的手指触摸等等，也不会受到带电介质的干扰而影响精度。
[0019]3、基板只要具有弹性形变性能，不受材料限制，可以为金属、玻璃或塑胶材质等任意一种可弹性变形材料，或为弹性模量极高的刚性材料，选材灵活度高、应用范围广。
[0020]4、该触摸结构可以检测压力值，故除了应用在压力感应式触摸屏或触摸按键外，还可以通过校准，用于称重测力等相关产品，应用领域更广泛。
[0021]5、在基板背面开凹槽时，由于基板正面为完整的介面，没有开槽或缝隙，适合无尘、安防等要求较高的环境。
【附图说明】
[0022]图1是本发明实施例提供的压力检测结构的应用状态图；
[0023]图2是本发明实施例提供的压力检测结构的平面图(一)；
[0024]图3是图2所示压力检测结构的剖视图；
[0025]图4是图2所示压力检测结构中应变感应器的电路图；
[0026]图5是本发明实施例提供的压力检测结构的平面图(二)；
[0027]图6是本发明实施例提供的压力检测结构的平面图(三)；
[0028]图7是本发明实施例提供的压力检测结构的平面图(四)；
[0029]图8是本发明实施例提供的压力检测结构的平面图(五)；
[0030]图9是本发明实施例提供的压力检测结构的平面图(六)；
[0031]图10是图9所示压力检测结构的剖视图；
[0032]图11是本发明另一实施例提供的压力检测结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0033]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。
[0034]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
[0035]请参阅图1?3，本发明优选的实施例提供的压力检测结构包括相互贴合的具有对压力反应敏感、具有应变集中区的基板I和介质层2，基板I和介质层2之间的贴合可采用液体胶水、固体胶、胶膜、UV胶或注塑方式，还包括应变感应器4。所述基板I上设应变集中区11及应变集中区范围11之外的非应变集中区12，所述应变传感4设于所述应变集中区11附近或应变集中区范围内，所述应变集中区11处的基板厚度hi薄于所述非应变集中区12处的基板厚度h2，所述应变集中区11对压力反应敏感、应变变形明显、应力集中，能够将在该区域施加的相应压力或压强与非应变集中区12隔离起来，应变传感器4即可输出增大的电信号。所述基板I的一面(正面或背面)开设有至少一个凹槽，本实施例中基板I上开设有由若干个凹槽组成的凹槽组3，凹槽组3 (或凹槽3)和基板I上相对应的对压力反应敏感、应力集中的厚度较薄部分区域形成所述应变集中区11，应变集中区11范围内所对应的基板I的正面为触摸操作界面，可作为用户操作的介面，在介质层2的一面(正面或背面)设有至少两个串联的应变感应器4，并且至少有一个应变感应器4设置于应变集中区11范围内，即本实施例中凹槽组3正对的区域范围内，优选位置为位于凹槽组3的中心处。在该触摸结构中，在基板I表面开设凹槽组3的目的在于改变基板I的应力分布，当用户触摸基板I时，会对基板I施加一定的压力，由于凹槽组3的存在，使基板I受压后产生的应力集中在凹槽组3附近，进而使介质层2与凹槽组3正对的区域较易发生形变，设置在该区域的应变感应器4可感应到该形变，进而产生与该形变量相关的感应信号，该感应信号是作为触摸位置和压力大小检测的依据。所述应变传感器4位于介质层2之间或介质层2背对基板I的一面均可，且位于基板I背面的所述应变集中区11附近或应变集中区11范围内。
[0036]更具体地，参考图4，应变感应器4可以是一种可形变的电阻，与凹槽组3正对的区域的一个应变感应器4 (第一应变感应器41)与另一应变感应器4 (第二应变感应器42)串联并且构成桥式电路，即在第一应变感应器41和第二应变感应器42的两端接固定电压，在二者中间引出电压检测端43。其中，第二应变感应器42可以是设置在凹槽组3正对的区域，也可以设置在其他区域。可以将第二应变感应器42的一端接地(Vg)，将第一应变感应器41的一端接高电压(Vc)，中间输出检测电压(Vt)。当触摸基板I时，凹槽组3附近产生较大应力，第一应变感应器41对应的介质层2区域变形较大，第一应变感应器41被拉伸，阻值变大，第二应变感应器42被压缩，阻值变小，从而导致检测电压Vt变小。通过检测Vt的变化，并进行计算和校核便可获知用户触碰的位置和压力大小。本发明实施例中仅需保证其中一个应变感应器4在凹槽组3正下方，以感应触摸产生的形变，另一个应变感应器4可不布置在凹槽组3相关位置，只要凹槽组3正