压力感测输入装置的制作方法

文档序号:12362081阅读:402来源:国知局
压力感测输入装置的制作方法

本发明涉及一种输入装置,尤其涉及一种压力感测输入装置。



背景技术:

随着科学技术的发展,触控面板(Touch Panel)已广泛应用于各种消费电子装置,例如智能型手机、平板计算机、相机、电子书、MP3播放器、智能手表等携带式电子产品,或是应用于操作控制设备的显示屏幕,人们的日常生活已经越来越离不开具有触控功能的电子产品,随着触控面板的广泛发展,其功能上也得到了不断的改进,比如具有压力感应功能的触控面板。

目前已有部分产品或装置具有压力感测功能,系统通过对外界压力大小的检测从而决定执行不同的后续动作,可是,目前的技术较难达到对压力大小的准确的检测,压力大小的检测不精确会使使用者的体验度大打折扣,进而阻碍产品的推广,怎样在保持产品轻,薄等一系列特点的情况下,制作出精确度高的压力感测装备是相关领域技术人员比较关注的事情。



技术实现要素:

为克服现有技术感测触摸压力不够精确且产品或装备厚重等一系列问题,本发明提供一种能减小产品的厚度且压力大小检测精确度高的压力感测输入装置。

本发明解决技术问题的方案是提供一种压力感测输入装置,该压力感测输入装置包括一基板,包括第一表面和第二表面,第一表面和第二表面相对设置,第一表面包 括一压力感测区和一与压力感测区面积互补的非压力感测区;一电极层,包括复数个压力感测电极,设置于所述压力感测区内,用以感测压力大小,所述压力感测电极包括第一端部以及与所述第一端部相对的第二端部;压力感测芯片,与所述压力感测电极电连接,所述压力感测芯片通过检测所述压力感测电极在受到压力后产生的电阻变化量实现对所述压力大小的检测。

优选地,所述的压力感测输入装置还包括复数条第一导线,与所述压力感测电极的第一端部连接,复数条第二导线,与所述压力感测电极的第二端部连接,一FPC,连接所述第一导线与所述第二导线;所述压力感测芯片通过所述FPC与所述压力感测电极电连接。

优选地,所述的压力感测电极在压力感测区内呈放射状、曲线弯折状。

优选地,所述的压力感测区的面积小于所述非压力感测区的面积。

优选地,所述的压力感测芯片包括惠斯通电桥电路,所述惠斯通电桥电路检测所述压力感测电极在受到压力后产生的电阻变化量。

优选地,所述的基板为一盖板,所述第二表面供使用者施加一触摸动作。

优选地,所述的压力感测输入装置更包括一盖板,包括第一表面和与第二表面相对的元件安装面,所述第一表面供使用者施加一触摸动作,所述元件安装面覆盖于所述基板上方。

优选地,所述的非压力感测区内设置有复数个第一触摸感测电极和复数个第二触摸感测电极,所述第一触摸感测电极和第二触摸感测电极用以侦测多点触控位置,其中所述第一触摸感测电极和第二触摸感测电极在非压力感测区内交叉互补不重合。

优选地,所述的压力感测电极设置在所述第一触摸感 测电极和第二触摸感测电极的间隙内,所述第一触摸感测电极、第二触摸感测电极和压力感测电极彼此电性绝缘。

优选地,所述的压力感测电极的线宽为对应位置所述第一触摸感测电极和/或第二触摸感测宽度的0.5-0.8倍,所述压力感应电极的线宽为5~300μm。

优选地,所述的第一触摸感测电极为三角形形状且包含一第一触摸感测电极斜边部,第二触摸感测电极同样为三角形形状且包括一第二触摸感测电极斜边部,第一触摸感测电极和第二触摸感测电极彼此交错设置,所述压力感测电极为曲线弯折状,设置在第一触摸感测电极斜边部和第二触摸感测电极斜边部相互交错形成的空间中。

优选地,所述的第一触摸感测电极呈放射状设置在对应的具有放射状内部空间的第二触摸感测电极内部,第一触摸感测电极包括多个第一触摸感测电极凸出部和中间部位的第一触摸感测电极球体,各第一触摸感测电极凸出部以第一触摸感测电极球体为中心进行发散设置且彼此间隔均匀,第二触摸感测电极内部形成多个第二触摸感测电极凹槽,放射状的压力感测电极设置在第一触摸感测电极突出部和第二触摸感测电极凹槽交错设置后形成的内部空间中。

与现有技术相比,本发明压力感测输入装置的基板分为面积互补的非压力感测区和压力感测区,在压力感测区布设压力感测电极,可以实现对外界按压力量大小的检测,将压力感测电极的两端通过电极连接线连接惠斯通电桥电路,可以对压力感测电极的阻值的变化进行信号处理,实现对压力大小的检测。

非压力感测区中布设Non-cross(交错互补不重合)结构的第一触摸感测电极和第二感测电极,不仅可以实现多点触控,而且在保证第一触摸感测电极、第二触摸感测电极较好相邻关系的前提下,在第一触摸感测电极和第二触摸感测电极交错形成的内部空间中布设压力感测电极, 可以节省空间,降低布线难度,且不影响触摸感测和压力感测的效果。

压力感测电极呈放射状,曲线弯折状或螺旋状等,当采用放射状造型时,符合受力点从力的中心位置往外发散的状态,可以提高压力感测电极感测到压力时的形变能力,提高压力检测的精确度。

为了使得压力感测电极有更大的形变能力,将压力感测电极的面积缩小化,使其面积小于对应的第一触摸感测电极、第二感测电极的面积,即非压力感测区的面积大于压力感测区的面积,控制压力感测电极的线宽为对应位置第一触摸感测电极和第二感测电极线宽的0.5-0.8倍,且压力感测电极的线宽为5~300μm,可以提高压力感测电极感测形变的能力,此发明压力感测输入装置和显示面板组成的触控模组可以较好的实现触摸位置和压力的检测。

【附图说明】

图1是本发明压力感测输入装置第一实施例的爆炸结构示意图。

图2是本发明压力感测输入装置第一实施例之电极层中触摸感测电极的正视示意图。

图3是本发明压力感测输入装置第一实施例中电极层的正视示意图。

图4是本发明压力感测输入装置第一实施例中压力感测芯片的电路结构示意图。

图5是本发明第二实施例之电极层的正视示意图。

图6是本发明第三实施例之电极层的正视示意图。

图7是本发明第四实施例之电极层的正视示意图。

图8是本发明第五实施例压力感测输入装置的层状结构示意图。

图9是本发明第六实施例触控模组的爆炸结构示意图。

【具体实施方式】

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。

请参阅图1,本发明第一实施例压力感测输入装置1包括一基板15及形成在基板15上的电极层13,电极层13采用压印、丝印、蚀刻、涂布等工艺成型在基板15上的基板第一表面151,基板第二表面153与基板第一表面151相对设置,电极层13包括复数个压力感测电极1315,压力感测电极1315沿着X,Y方向均匀间隔设置。当使用者施加一触压动作给基板第二表面153,作用力传递到基板第一表面151上的电极层13,电极层13中的各对应压力感测电极1315产生相应动作,根据压力感测电极1315的相应动作进而感测出触压的力量,不同的触压力量实现的不同的功能操作,这样的设计可以极大的提高用户使用产品的体验度和满意度。基板15可以是刚性基材,如玻璃,强化玻璃,蓝宝石玻璃等;柔性基材,如PEEK(polyetheretherketone,聚醚醚酮),PI(Polyimide,聚酰亚胺),PET(polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯),PC(聚碳酸酯聚碳酸酯),PES(聚丁二酸乙二醇酯,PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,polymethylmethacrylate)及其任意两者或多者的复合物等材料。

请参阅图2和图3,本发明第一实施例压力感测输入装置1中电极层13还包括复数个第一触摸感测电极1311、第二触摸感测电极1313,基板15分为非压力感测区151和压力感测区153,非压力感测区151内设置有复数个第一触摸感测电极1311和复数个第二触摸感测电极1313,该第一触摸感测电极1311和第二触摸感测电极1313用以侦测多点触控位置,其中所述第一触摸感测电极1311和第二触摸感测电极1313在非压力感测区151内交错互补,第一触摸感 测电极1311和第二触摸感测电极1313面积之和为非压力感测区151的面积,压力感测区153为第一触摸感测电极1311和第二触摸感测电极1313外围虚线之外的区域,第一触摸感测电极1311包括多个沿X方向延伸的第一触摸感测电极凸出部13111,第二触摸感测电极1313包括多个沿X方向延伸的第二触摸感测电极凸出部13131。第一触摸感测电极凸出部13111和第二触摸感测电极凸出部13131间隔设置,形成互补的图形,非压力感测区151和压力感测区153形成互补设置且非压力感测区151的面积大于压力感测区153的面积,非压力感测区151和压力感测区153面积互补。

压力感测电极1315呈曲线弯折造型布设在压力感测输入装置1的压力感测区153中且在第一触摸感测电极1311和第二触摸感测电极1313的间隙内,压力感测电极1315不越过压力感测区153的边界,这样的设置不仅可以避免压力感测电极1315的面积相对过大造成的非压力感测区151的面积的相对缩小而影响到第一触摸感测电极1311和第二触摸感测电极1313的感应触摸位置的效果,并且可以避免压力感测电极1315的面积过小造成的感测压力的精确度欠佳。各压力感测电极1315包括第一端部13151和与第一端部相对的第二端部13152。

压力感测输入装置1还包括一电路系统18,电路系统18包括多条电极连接线181、FPC(Flexible Printed Circuit board,柔性印刷电路板)183、及压力感测芯片185,压力感测芯片185包括一惠斯通电桥电路1851,电极连接线181分为复数条第一导线1811和第二导线1813,各第一导线1811的一端连接FPC183,另一端连接压力感测电极1315的第一端部13151。同理,各第二导线1813的一端连接FPC183,另一端连接压力感测电极1315的第二端部13152。第一导线1811、第二导线1813与压力感测电极1315连接成回路。电极层13及电极连接线181的材料不局限为 ITO(氧化铟锡),还可以为纳米银线,纳米铜线,石墨烯,聚苯胺,PEDOT(聚噻吩的衍生物聚乙撑二氧噻吩):PSS(聚苯乙烯磺酸钠)透明导电高分子材料,碳纳米管,石墨烯等,此时基板15至少两边可以做成无边框设计,得到无边框压力感测输入装置。

请参阅图4,本发明压力感测输入装置1中的压力感测芯片185可以对压力感测电极1315的阻值的改变进行信号处理,进而更加精确的检测出外界压力的大小,从而进行后续不同的控制信号输出。当压力感应测电极1315产生阻值的变化之后,惠斯通电桥1851中的辅助电阻Ra18511、Rb18515、Rco18513和压力感测电极1315的阻值串并联形成阻值的改变,电阻值的改变引发的电信号的改变经过该惠斯通电桥电路1851处理之后传输至压力感测芯片185,图中△R即为压力感测电极1315的电阻值改变量。由于压力感测电极1315在受触压之后的阻值变化较小,为了便于后续信号的分析处理,此处以惠斯通电桥电路1851检测出压力感测电极1315阻值变化量后,由压力感测芯片185的其他模块电路做信号放大等处理。

本发明压力感测输入装置1实现压力感测的功能主要是根据外部施压后的压力感测电极1315发生形变产生电阻值的改变这一情形,由于压力感测电极1315通过电极连接线181形成回路连接FPC183,压力感测电极1315的电阻值变化会直接通过FPC183经由惠斯通电桥电路1851传达到压力感测芯片185,从而实现对压力的感测功能。一般情况下,压力感测电极1315的形变和阻值的改变有以下公式:

GF=(△R/R)/(△L/L),GF为应变计因子,R为压力感测电极1315的初始电阻值,L为压力感测电极1315对应导线的总长度,△R为压力感测电极1315电阻值的变化量,△L为导线长度的变化量,GF、R和L的数值固定不变的情形下,导线的长度变化量△L越大,电阻的变化△R能更 好的被检测出,为得到较佳的感测效果,GF的值必须大于0.5。

请参阅图5,本发明第二实施例电极层23包括复数个第一触摸感测电极2311、第二触摸感测电极2313及压力感测电极2315,第一触摸感测电极2311为直角三角形形状且包含一第一触摸感测电极斜边部23111,第二触摸感测电极2313同样为直角三角形形状且包括一第二触摸感测电极斜边部23131,第一触摸感测电极2311和第二触摸感测电极2313彼此交错设置,压力感测电极2315曲线设置在第一触摸感测电极斜边部23111和第二触摸感测电极斜边部23131相互交错形成的空间中。

第一触摸感测电极2311、第二触摸感测电极2313不局限于直角三角形,还可为矩形,平行四边形等。

请参阅图6,本发明第三实施例电极层33同样包括复数个第一触摸感测电极3311、第二触摸感测电极3313及压力感测电极3315,第一触摸感测电极3311呈放射状设置在对应的具有放射状内部空间的第二触摸感测电极3313内部,第一触摸感测电极3311包括多个第一触摸感测电极凸出部33111和中间部位的第一触摸感测电极球体33113,各第一触摸感测电极凸出部33111以第一触摸感测电极球体33113为中心进行发散设置且彼此间隔均匀,第二触摸感测电极3313内部形成多个第二触摸感测电极凹槽33131,各第二触摸感测电极凹槽33131宽度大于对应的第一触摸感测电极凸出部33111宽度,通过这样的设置方式,实现第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313的交错互补,且在同一平面较好的实现了不同电性方向的触摸感应电极的排布,第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313交错互补后形成的内部空间即为压力感测区353,压力感测电极3315布设在压力感测区353中,各压力感测电极3315迂回弯折成3个放射状部分且各压力感测电极3315由这3个放射状部分串联形成,由于使用者施力作用 于一物体表面的作用力是呈现从中心点往外呈放射状发散,力道会随着距离中心点的距离而衰减,所以压力感测电极3315的放射状排布方式符合受力点从中心往四周均匀扩散的受力图样,有利于压力感测电极3315感应压力的大小。在其他实施例中,各压力感测电极3315还可以由其他数量的放射状部分串联形成。

第一触摸感测电极凸出部33111的数量不局限于第三实施例中的7个。

压力感测电极3315从一侧进入,经过第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313交错互补后形成的空间中,最后从另一侧引出,压力感测电极3315设置在第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313之间,不仅可以节省空间,而且又不会增加布线的难度,此种设计交错布设第一触摸感测电极3311、第二触摸感测电极3313和压力感测电极3315还有利于系统的检测,增大良率。

请参阅图7,本发明第四实施例与第三实施例的不同之处在于所述电极层43中的各压力感测电极4315的形状,所述电极层43包括复数个第一触摸感测电极4311、第二触摸感测电极4313及压力感测电极4315,第一触摸感测电极4311包括多个均匀设置的第一触摸感测电极凸出部43111,第二触摸感测电极4313包括多个均匀设置的第二触摸感测电极凹槽43131,第一触摸感测电极4311呈“王”字型排布,对应的第二触摸感测电极4313与第一触摸感测电极4311交错互补,此设计之电极排布可以最大化的利用基板45的空间且第二触摸感测电极4313与第一触摸感测电极4311的空间配比很均匀,压力感测电极4315从一侧进入,经过第一触摸感测电极4311和第二触摸感测电极4313交错互补后形成的空间中,最后从另一侧引出,压力感测电极4315设置在第一触摸感测电极4311和第二触摸感测电极4313之间,不仅可以节省空间,而且又不会增加布线的难度,此种设计交错布设第一触摸感测电极4311、第二 触摸感测电极4313和压力感测电极4315还有利于系统的检测,同样可以增大良率。为了达到较好的触摸感测和压力感测效果,压力感测电极4315的线宽设置为对应第一触摸感测电极凸出部43111和第二触摸感测电极凹槽43131的宽度的0.5-0.8倍,且通常情况下,压力感测电极4315的线宽为5~300μm。

请参阅图8,本发明第五实施例压力感测输入装置5包括盖板51,电极层53和基板56,盖板51具有一盖板第一表面511和一盖板第二表面513且盖板第一表面511和一盖板第二表面513相对设置,盖板51的材质可为硬质塑料、强化玻璃、三氧化二铝等强化硬质板,盖板第一表面511供使用者给于按压动作,电极层53包括第一电极层531和第二电极层551,第一电极层531中有复数个压力感测电极5315且第一电极层531设置在盖板51的盖板第二表面513,第二电极层551中有复数个第一触摸感测电极5511和复数个第二触摸感测电极5513且第二电极层551设置在基板56的基板第一表面561,盖板第二表面513与基板56的基板第一表面561相对设置。在其他实施例中,还可以将第一电极层531和第二电极层551同时布设于盖板第一表面511,盖板第二表面513供使用者施加按压力,此时盖板51即为一基板56,也可以将第一电极层531布设在基板第一表面561,第二电极层551布设在基板第二表面563。

请参阅图9,本发明第六实施例提供一触控模组6,所述触控模组6包括盖板61,电极层63和显示面板67,电极层63位于盖板61和显示面板67之间,本发明不限定显示面板67的种类,其可能具有液晶成分(liquid crystal)、有机发光二极管(OLED)或是电浆成分(plasma),显示面板67从上往下包括一上偏光板671、上基板672、彩色滤光片673、液晶层674、驱动层675以及下基板676,上偏光板671设置于上基板672之上,彩色滤光片673设置在上基板672之下,彩色滤光片673具有许多彩色滤波器(color filter),电极层63形成在上偏光板671之上表面,驱动层675设置于下基板676之上,驱动层675具有许多薄膜晶体管(TFT),液晶层674设置在彩色滤光片673与驱动层675之间。

与现有技术相比,通过将本发明压力感测输入装置1的基板15分为面积互补的非压力感测区151和压力感测区153,在压力感测区153布设压力感测电极1315,可以实现对外界按压力量大小的检测,将压力感测电极1315的两端通过电极连接线181连接惠斯通电桥电路1851,可以对压力感测电极1315的阻值的变化进行信号处理,更有利于压力的检测。

非压力感测区151中布设Non-cross(交错互补不重合)结构的第一触摸感测电极1311和第二感测电极1313,不仅可以实现多点触控,而且在保证第一触摸感测电极1311、第二感测电极1313较好相邻关系的前提下,在第一触摸感测电极1311和第二感测电极1313交错形成的内部空间中布设压力感测电极1315,可以节省空间,降低布线难度,且不影响触摸感测和压力感测的效果。

压力感测电极1315呈放射状,曲线弯折状等,当采用放射状造型时,符合受力点从力的中心位置往外发散的状态,可以提高压力感测电极1315感测到压力时的形变能力,提高压力检测的精确度。

为了使得压力感测电极1315有更大的形变能力,将压力感测电极1315的面积缩小化,使其面积小于对应的第一触摸感测电极1311、第二感测电极1313的面积,即非压力感测区151的面积大于压力感测区153的面积,控制压力感测电极1315的线宽为对应位置第一触摸感测电极1311和第二感测电极1313线宽的0.5-0.8倍,且压力感测电极1315的线宽为5~300μm,可以提高压力感测电极1315感测形变的能力,此发明压力感测输入装置1和显示面板67组成的触控模组6可以较好的实现触摸位置和压力的检测。

以上所述仅为本发明较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明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。

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