[实用新型]光学透明的力传感器以及具有光学透明的力传感器的电子设备

说明书

技术领域

在此描述的实施例主要涉及力感测，并且更具体地涉及温度补偿力传感器，该温度补偿力传感器具有设置在柔性基底任意侧上的两个或更多个透明力敏感部件。

背景技术

许多电子设备包含某种类型的用户输入设备，包括例如按钮、滑块(slides)、滚轮以及类似的设备或用户输入元件。一些设备可以包括与显示屏集成或合并的触摸传感器。该触摸传感器可以允许用户与显示屏上呈现的用户界面元件直接交互。然而，一些传统的触摸传感器可能仅仅提供在设备上的触摸位置。除了触摸位置之外，一些传统的触摸传感器产生的输出实际上是二进制数。也就是，存在或不存在触摸。

在一些情况下，检测和测量施加到表面的触摸力以提供非二进制触摸输入可能是有利的。但是，在电子设备中实现力传感器的相关方面也可能存在若干挑战。例如，设备或环境中的温度波动可能会在力测量值中引入不可接受的变化量。此外，如果力传感器并入显示器或透明媒介中，同时实现感测性能和紧凑形状系数(compact form factor)方面的光学性能可能存在挑战。

实用新型内容

本公开的一个实施例的至少一个目的是要提供一种光学透明的力传感器，该光学透明的力传感器可用作电子设备的输入。光学透明的力传感器可以被配置为利用设置在柔性基底相对侧上的两个或更多个力敏感结构来补偿温度变化。

在一些示意性实施例中，一种光学透明的力传感器，包括：力接收层和包含光学透明材料的基底，所述基底设置在所述力接收层下方。所述力传感器还可以包括设置在所述基底的第一侧上并且由光学透明的应变敏感材料组成的第一力敏感部件，以及设置在所述基底的与第一侧相对的第二侧上的第二力敏感部件。所述第二力敏感部件也可以由光学透明的应变敏感材料组成。

在一些实施例中，传感器还包括可操作地耦合到所述第一力敏感部件和所述第二力敏感部件的传感器电路。在一些实施例中，所述传感器电路被配置为测量所述第一力敏感部件和所述第二力敏感部件响应于所述力接收层上的触摸力的电响应之间的相对差值。所述传感器电路还被配置为利用所述相对差值来计算温度补偿的力估值。

在一些实施例中，所述基底被配置为在所述第一力敏感部件与所述第二力敏感部件之间导热以实现基本一致的温度分布。在一些情形下，所述基底具有的热导率大于0.5瓦每平方米每开尔文度。在一些情形下，所述第一力敏感部件和所述第二力敏感部件具有基本相同的电阻温度系数。

所述透明力传感器可与显示器元件集成或合并。在一些情形下，所述基底设置在电子设备的显示器元件的下方。在一些情形下，所述基底设置在电子设备的盖子与显示器元件之间。在一些情形下，所述力接收层是设备的显示器的盖子并且由玻璃材料形成。

在一些实施例中，所述第一力敏感部件设置成响应于所述力接收层上的触摸力而压缩，以及所述第二力敏感部件设置成响应于触摸力而拉伸。在一些实施例中，所述传感器包含包括所述第一力敏感部件的第一线性力敏感部件阵列，以及包括所述第二力敏感部件的第二线性力敏感部件阵列。

在一些实施例中，所述第一力敏感部件和所述第二力敏感部件由压阻材料形成。在一些实施例中，所述第一力敏感部件和所述第二力敏感部件由以下一种或多种材料形成：碳纳米管材料、石墨烯、镓锌氧化物、铟镓锌氧化物、半导体材料、金属氧化物材料。在一些实施例中，所述第一力敏感部件和所述第二力敏感部件由铟-锡氧化物材料形成。

一些示例性的实施例涉及一种具有光学透明的力传感器的电子设备。所述电子设备可以包括盖子以及包含光学透明材料的基底，所述基底设置在所述盖子的下方。所述电子设备还可以包括设置在所述基底的第一侧上并且由光学透明的应变敏感材料形成的第一力敏感部件阵列。所述电子设备还可以包括设置在所述基底的与第一侧相对的第二侧上的第二力敏感部件阵列，其中所述第二力敏感部件阵列由光学透明的应变敏感材料形成。在一些情形下，所述电子设备包括传感器电路，所述传感器电路被配置为比较所述第一力敏感部件阵列和所述第二力敏感部件阵列的各自部件之间的相对电响应，以及被配置为计算温度补偿的力估值。所述电子设备还可以包括设置在所述第一力敏感部件阵列上方的显示器元件。在一些情形下，显示器元件设置在所述第二力敏感部件阵列下方。