CN205334402U - 一种压力感测输入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力感测输入装置，该压力感测输入装置包括一第一电极层；一第二电极层；及一第一基板，该第一基板位于第一电极层和第二电极层之间；其中第一电极层包含复数个第一压力感测电极和复数条第一轴向触摸感测电极，所述第一压力感测电极与所述第一轴向触摸感测电极间隔设置且彼此绝缘不重叠，所述第一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，与所述第一压力感测电极电连接，此种设计可以较好的实现压力感测输入装置对外界压力的大小的检测。

Description

一种压力感测输入装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种输入装置，尤其涉及一种压力感测电极和触摸感测电极共面的压力感测输入装置。

【背景技术】

随着科学技术的发展，触控面板(TouchPanel)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。

由于触摸屏技术的不断发展，具有多功能的触摸面板的竞争力逐具显著优势，尤其是能够同时兼具触摸感应和压力感测的面板，将会越来越受到使用者的拥护，现有的压力感测电极设计通常是在触控模组之外的另一基板上布设一层电极用于压力感应，再将该基板与触控模组贴合形成具有压力感应的触控面板，按照这种方式制作的触控面板厚度较厚，成本较高，不符合现有手机轻薄化的设计。若在单面形成触控电极与压力电极，又需要做复杂的桥接结构，使得良率不高，且单面同时形成触控与压力电极，空间又极为有限，一旦压力电极占据了较多的空间，触控电极分布密度将受到影响，从而影响整体触控精度与体验，基于这些技术上的问题，怎样做到即保持产品的轻薄化又能降低制造难度，是本领域技术人员较为关注的问题。

【实用新型内容】

为克服现有技术制作同时具有压力感测和触摸感测功能的触控面板技术上的难题，本实用新型提供一种即能保持产品的轻薄化又能降低制造难度的压力感测输入装置。

本实用新型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第一电极层；一第二电极层；及一第一基板，该第一基板位于第一电极层和第二电极层之间；其中第一电极层包含复数个第一压力感测电极和复数条第一轴向触摸感测电极，所述第一压力感测电极与所述第一轴向触摸感测电极间隔设置且彼此绝缘不重叠，所述第一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，与所述第一压力感测电极电连接。

优选地，所述压力感测输入装置还包括复数条第一导线，与所述第一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，所述压力感测芯片通过所述第一导线与第二导线与所述第一压力感测电极电连接。

优选地，所述第二电极层包含复数条第二轴向触摸感测电极。

优选地，所述第二电极层还包含复数个第二压力感测电极，所述第二压力感测电极与所述第二轴向触摸感测电极间隔设置且彼此绝缘不重叠，所述第二压力感测电极包括第三端部以及与所述第三端部相对的第四端部。

优选地，所述压力感测输入装置还包括复数条第三导线，与所述第二压力感测电极的第三端部连接，复数条第四导线，与所述第二压力感测电极的第四端部连接，所述压力感测芯片通过所述第三导线与第四导线与所述第二压力感测电极电连接。

优选地，所述第一或第二压力感测电极为弹簧状、连续的矩形状，十字交错状，梳状，王字型或米字形。

优选地，所述两相邻第一轴向触摸感测电极的间距大于所述两相邻第二轴向触摸感测电极的间距。

优选地，所述第一压力感测电极的线宽小于所述第一轴向触摸感测电极的线宽，所述第一压力感测电极的线宽为5～300μm，和/或第二压力感测电极的线宽小于所述第二轴向触摸感测电极的线宽，所述第二压力感测电极的线宽为5～300μm。

优选地，所述第一轴向触摸感测电极与所述第一压力感测电极面积互补，和/或第二轴向触摸感测电极与所述第二压力感测电极面积互补。

优选地，所述压力感测芯片包括惠斯通电桥电路。

优选地，所述压力感测输入装置更包括一保护盖板，所述保护盖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，所述第一表面供使用者施加一触压动作，所述第一电极层位于所述第二表面与所述基板之间。

优选地，所述压力感测输入装置进一步包括一第二基板，第一基板位于所述保护盖板与第二基板之间，所述第一电极层成形于所述保护盖板第二表面上或第一基板与所述保护盖板相对的表面上，所述第二电极层成形于所述第二基板靠近或远离第一基板的表面上。

优选地，所述第一电极层与第二电极层分别成形于第一基板的相对两个表面上。

与现有技术相比，本实用新型通过在第一电极层上同时间隔布设第一轴向触摸感测电极和第一压力感测电极，且将第一压力感测电极做成曲线形造型，通过连同惠斯通电桥电路，可以较好的感测出外界压力的大小。

由于布设了第一压力感测电极，所以将第一轴向触摸感测电极的间距适当缩小，给第一压力感测电极留出足够的空间，有利于电极的布设。

实际生产过程中，第一轴向触摸感测电极和第一压力感测电极及第二轴向触摸感测电极可以形成在不同的位置，比如保护盖板的第二表面，第一基板的上表面或下表面，只需注意电极之间的彼此不接触，避免电信号的干扰。

使压力感测电极与单个方向的触摸感测电极交错互补布置，通过适当的缩小触摸感测电极的面积进而留出空间给压力感测电极，这样的设计大大减小了实际生产加工过程中布线的难度，而且由于压力感测电极靠近保护盖板，更加有利于压力感测电极实现感测压力的功能，提高了感测的精确度，此实用新型触控模组在保证产品轻薄化要求和减小布线难度的情况下实现了触摸感测和压力感测的双重功能，提高了用户的体验度。

【附图说明】

图1是本实用新型压力感测输入装置第一实施例的爆炸结构示意图。

图2是图1所示压力感测输入装置的第一电极层中电极单元的正视示意图。

图3是图1所示压力感测输入装置的压力感测芯片线路结构示意图。

图4是图1所示压力感测输入装置的第二电极层中电极单元的正视示意图。

图5-图9是图1所示压力感测输入装置的第一电极层中电极单元的其他变形结构的正视示意图。

图10是本实用新型压力感测输入装置第二实施例的爆炸结构示意图。

图11是本实用新型压力感测输入装置第二实施例的第二电极层中电极单元的正视示意图。

图12是本实用新型压力感测输入装置第三实施例的第一电极层中电极单元的正视示意图。

图13是本实用新型压力感测输入装置第三实施例的第二电极层中电极单元的正视示意图。

图14是本实用新型压力感测输入装置第三实施例的的截面示意图。

图15是本实用新型压力感测输入装置第四实施例的层状结构示意图。

图16是本实用新型第五实施例触控模组的爆炸结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型压力感测输入装置1包括第一基板13、第二基板16及分别形成在第一基板13和第二基板16上的第一电极层12和第二电极层15，当外界有施加按压力时，第一电极层12和第二电极层15会产生相应动作，不同的触压力量会造成第一电极层12和第二电极层15产生不一样的动作，从而实现不同的功能操作，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。第一电极层12和第二电极层15的材料可以为氧化铟锡(ITO)，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，第一基板13和第二基板16可以是刚性基材，如玻璃，强化玻璃，蓝宝石玻璃等；或者柔性基材，如PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮),PI(Polyimide，聚酰亚胺)，PET(polyethyleneterephthalate，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)及其任意两者的复合物等材料。

请参阅图2，本实用新型压力感测输入装置1的第一实施例中第一电极层12包括多个第一轴向触摸感测电极1211和第一压力感测电极1213，该第一轴向触摸感测电极1211为直线状设置，且间隔均匀，相邻的两条第一轴向触摸感测电极1211之间的距离为d1。第一压力感测电极1213设置在两第一轴向触摸感测电极1211之间且第一压力感测电极1213为弹簧状造型，第一压力感测电极1213与第一轴向触摸感测电极1211不接触，避免电信号的干扰，弹簧状曲线造型的第一压力感测电极1213分布可以大大提高其感应外界压力及形变能力，进而提高精确度，为了取得足够的空间布设第一压力感测电极1213及取得较大的电阻变化，生产过程中可以将第一轴向触摸感测电极1211的线宽适度缩小并且控制第一压力感测电极1213的线宽小于第一轴向触摸感测电极1211的线宽，进而为第一压力感测电极1213的布设提供空间，使得第一压力感测电极1213达到较好的感应压力的效果。通常情况下，第一压力感测电极1213的线宽为5～300μm。第一压力感测电极1213包括第一端部12131和与第一端部相对的第二端部12132。

压力感测输入装置1还包括一电路系统19，电路系统19包括多条电极连接线191、FPC193及压力感测芯片195，电极连接线191分为复数条第一导线1911和复数条第二导线1913，各第一导线1911的一端连接FPC193，另一端连接第一压力感测电极1213的第一端部12131，同理，各第二导线1913的一端连接FPC193，另一端连接第一压力感测电极1213的第一端部12132。第一导线1911、第二导线1913与第一压力感测电极1213电连接。

各第一导线1911和第二导线1913的材料不局限为ITO，还可以为透明的纳米银线，纳米铜线，石墨烯，聚苯胺，PEDOT:PSS透明导电高分子材料，碳纳米管，石墨烯等，此时第一基板13、第二基板16至少两边可以做成无边框设计，得到无边框触控面板。

请参阅图3，本实用新型压力感测输入装置1中的压力感测芯片195可以对第一压力感测电极1213的阻值的改变进行信号处理，进而可以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。当第一压力感测电极1213产生阻值的变化之后，惠斯通电桥1951的辅助电阻Ra19511、Rb19515、Rco19513和第一压力感测电极1213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1951处理之后传输至压力感测芯片195中的其他模块电路，图中△R即为第一压力感测电极1213的电阻值改变值。由于第一压力感测电极1213在受触压之后的阻值变化非常微小，为了提高信号检测的精度，此处以惠斯通电桥电路1951将第一压力感测电极1213的阻值变化进行处理之后再传输到压力感测芯片195中的其他模块电路进行信号的放大处理。

本实用新型压力感测输入装置1实现压力感测的功能主要是根据外部施压后第一压力感测电极1213发生形变产生电阻值的改变这一情形，由于第一压力感测电极1213通过电极连接线191连接FPC193，第一压力感测电极1213的电阻值变化会直接通过FPC193经由惠斯通电桥电路1951传达到压力感测芯片195中的其他电路，从而实现对压力的感测功能。一般情况下，第一压力感测电极1213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为第一压力感测电极1213的初始电阻值，L为第一压力感测电极1213对应导线的总长度，△R为第一压力感测电极1213电阻值的变化量，△L为导线长度的变化量。在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4，本实用新型压力感测输入装置1的第一实施例中第二电极层15包括多个第二轴向触摸感测电极1511，第二轴向触摸感测电极1511之间间隔均匀，且都为沿第二方向延伸的直线状造型，相邻的两条第二轴向触摸感测电极1511之间的距离为d2。

在没有第一压力感测电极1213的情况下，第一轴向触摸感测电极1211的线宽和两第一轴向触摸感测电极1211的间距与第二轴向触摸感测电极1511的线宽和对应的两第二轴向触摸感测电极1511的间距保持相等，由于放置了第一压力感测电极1213，所以两第一轴向触摸感测电极1211的间距需要相应加大，以至于第一轴向触摸感测电极1211的线宽也相应减小，所以两第一轴向触摸感测电极1211的间距大于两第二轴向触摸感测电极1511的间距即，d1大于d2。第一轴向触摸感测电极1211与第二轴向触摸感测电极1511用以检测多点触摸位置。

请参阅图5至图9，第一压力感测电极1213还可以为连续的矩形状，十字交错形，梳状，王字型状，或米字型等造型。

请参阅图10，本实用新型压力感测输入装置2的第二实施例包括保护盖板21，第一电极层22，第一基板23，第二电极层25和第二基板26，保护盖板21具有一第一表面和一第二表面，且第一表面和第二表面相对设置，第一表面供使用者给于按压动作，保护盖板21的材质可为硬质塑料、强化玻璃、三氧化二铝等强化硬质板。第一电极层22位于保护盖板21和第一基板23之间，第一电极层22包括多个第一轴向触摸感测电极2211和第一压力感测电极2213，各第一轴向触摸感测电极2211为直线状设置，且间隔均匀，第一压力感测电极2213设置在两第一轴向触摸感测电极2211之间且第一压力感测电极2213为弹簧状造型，第一压力感测电极2213与第一轴向触摸感测电极2211不接触。第二电极层25包括多个第二轴向触摸感测电极2511和第二压力感测电极2513，第一轴向触摸感测电极2211和第二轴向触摸感测电极2511形状相同，第一压力感测电极2213和第二压力感测电极2513形状相同，在第一电极层22布设第一压力感测电极2213且在第二电极层25布设第二压力感测电极2513的设计可以使得压力感测输入装置2的检测压力的功能更加突出，能够更加精确的检测压力的大小，提高用户满意度。

请参阅图11，本实用新型压力感测输入装置2的第二实施例中第二电极层25包括多个第二轴向触摸感测电极2511和第二压力感测电极2513，第二压力感测电极2513为弹簧状造型且都包括一第三端部25131和第四端部25132，各第三导线2911的一端连接FPC293，另一端连接第二压力感测电极2513的第三端部25131，同理，各第四导线2913的一端连接FPC293，另一端连接第二压力感测电极2513的第四端部25132。第三导线2911、第四导线2913与第二压力感测电极2513电连接。第二压力感测电极2513的线宽同样为5～300μm。

请参阅图12，本实用新型压力感测输入装置3的第三实施例中第一电极层32包括复数个第一轴向触摸感测电极3211和复数个第一压力感测电极3213，第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213分别包括多个沿第二方向延伸的第一轴向触摸感测电极凸出部32111和第一压力感测电极凸出部32131，单个第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213彼此交错互补，第一轴向触摸感测电极凸出部32111和第一压力感测电极凸出部32131间隔设置，形成互补的设计，第一轴向触摸感测电极凸出部32111和第一压力感测电极凸出部32131的数量不限。

交错互补方式设置的第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213可以增大第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213的面积，不仅有利于触摸位置的检测而且更有利于压力大小的检测。

请参阅图13，本实用新型压力感测输入装置3的第三实施例中第二电极层35包括复数个第二轴向触摸感测电极3511，各第二轴向触摸感测电极3511具有多个第二轴向触摸感测电极凸出部35111，第二轴向触摸感测电极35111的第二轴向触摸感测电极凸出部35111同样沿第二方向延伸。

第一电极层32中各第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213交错互补的设计，配合第二电极层35中的第二轴向触摸感测电极3511，不仅可以实现产品的轻薄化的需求，而且可以大大降低布线难度，当使用者按压保护盖板31，作用力传递到第一电极层32，造成第一电极层32中第一压力感测电极3213产生形变，进而导致阻值的改变，使用者的触摸同样使得第一轴向触摸感测电极3211和第二轴向触摸感测电极3511的电容值的改变，从而检测出触摸点的位置信息。

请参阅图14，本实用新型压力感测输入装置3的第三实施例的一截面中第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213交错互补，对应的第二轴向触摸感测电极3511的截面面积和第一压力感测电极3213的截面面积相等。

在一个面上布设一个方向的第一轴向触摸感测电极3211，且同时交错互补布设第一压力感测电极3213，通过适当的缩小触摸感测电极的面积，可以使得第一轴向触摸感测电极3211和第一压力感测电极3213达到平衡，一般第一压力感测电极3213的面积为第一轴向触摸感测电极3211的70％-80％，既不影响第一轴向触摸感测电极3211的感应电容的变化确定触摸位置的功能又不影响第一压力感测电极3213感应形变的准确度。

请参阅图15，本实用新型压力感测输入装置4的第四实施例中第一轴向触摸感测电极4211和第一压力感测电极4213形成在保护盖板41的第二表面，第二轴向触摸感测电极4511形成在第二基板46的上表面，在其他实施例中，第二轴向触摸感测电极4511还可以形成在第一基板43的下表面。或者，第一轴向触摸感测电极4211、第一压力感测电极4213形成在基板46的上表面，第二轴向触摸感测电极4511形成在基板46的下表面。或者第一轴向触摸感测电极4211、第一压力感测电极4213形成在保护盖板41的第二表面，第二轴向触摸感测电极4511形成在第一基板43的上表面，此种情况下，在两电极层之间放置绝缘层，避免电信号的干扰。

请参阅图16，本实用新型第五实施例触控模组5包括保护盖板51，第一电极层52，第一基板53，第二电极层55及显示面板57，第一电极层52形成在第一基板53之上表面，第二电极层55形成在第一基板53的相对于第一电极层52的另一表面即下表面上，本实用新型不限定显示面板57的种类，其可能具有液晶成分(liquidcrystal)、有机发光二极管(OLED)或是电浆成分(plasma)，显示面板57从上往下包括一上偏光板571、上显示基板572、彩色滤光片573、液晶层574、驱动层575以及下显示基板576，上偏光板571设置于上显示基板572之上，彩色滤光片573设置在上显示基板572之下，彩色滤光片573具有许多彩色滤波器(colorfilter)。驱动层575设置于下显示基板576之上，驱动层375具有许多薄膜晶体管(TFT)。液晶层574设置在彩色滤光片573与驱动层575之间。在其他实施例中，第二电极层55还可以设置在上偏光板571和上显示基板572之间、上显示基板572和彩色滤光片573之间、彩色滤光片573和液晶层574之间、液晶层574和驱动层575之间或驱动层575和下显示基板之间。

与现有技术相比，本实用新型通过在第一电极层12上同时间隔布设第一轴向触摸感测电极1211和第一压力感测电极1213，且将第一压力感测电极1213做成曲线形造型，通过连同惠斯通电桥电路1951，可以较好的感测出外界压力的大小。

由于布设了第一压力感测电极1213，所以将第一轴向触摸感测电极1211的间距适当缩小，给第一压力感测电极1213留出足够的空间，有利于电极的布设。

实际生产过程中，第一轴向触摸感测电极1211和第一压力感测电极1213及第二轴向触摸感测电极2511可以形成在不同的位置，比如保护盖板11的第二表面，第一基板13的上表面或下表面，只需注意电极之间的彼此不接触，避免电信号的干扰。

使压力感测电极1213与单个方向的触摸感测电极交错互补布置，通过适当的缩小触摸感测电极的面积进而留出空间给压力感测电极1213，这样的设计大大减小了实际生产加工过程中布线的难度，而且由于压力感测电极1213靠近保护盖板11，更加有利于压力感测电极1213实现感测压力的功能，提高了感测的精确度，此实用新型触控模组1在保证产品轻薄化要求和减小布线难度的情况下实现了触摸感测和压力感测的双重功能，提高了用户的体验度。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种压力感测输入装置，其特征在于，包括：

一第一电极层；

一第二电极层；及

一第一基板，该第一基板位于第一电极层和第二电极层之间；

其中第一电极层包含复数个第一压力感测电极和复数条第一轴向触摸感测电极，所述第一压力感测电极与所述第一轴向触摸感测电极间隔设置且彼此绝缘不重叠，所述第一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，与所述第一压力感测电极电连接。

2.如权利要求1所述的压力感测输入装置，其特征在于：还包括：

复数条第一导线，与所述第一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，

所述压力感测芯片通过所述第一导线与第二导线与所述第一压力感测电极电连接。

3.如权利要求1所述的压力感测输入装置，其特征在于：

所述第二电极层包含复数条第二轴向触摸感测电极。

4.如权利要求3所述的压力感测输入装置，其特征在于：所述的第二电极层还包含复数个第二压力感测电极，所述第二压力感测电极与所述第二轴向触摸感测电极间隔设置且彼此绝缘不重叠，所述第二压力感测电极包括第三端部以及与所述第三端部相对的第四端部。

5.如权利要求4所述的压力感测输入装置，其特征在于：还包括：

复数条第三导线，与所述第二压力感测电极的第三端部连接，

复数条第四导线，与所述第二压力感测电极的第四端部连接，

所述压力感测芯片通过所述第三导线与第四导线与所述第二压力感测电极电连接。

6.如权利要求5所述的压力感测输入装置，其特征在于：所述第一或第二压力感测电极为弹簧状、连续的矩形状，十字交错状，梳状，王字型或米字形。

7.如权利要求3所述的压力感测输入装置，其特征在于：所述两相邻第一轴向触摸感测电极的间距大于所述两相邻第二轴向触摸感测电极的间距。

8.如权利要求4所述的压力感测输入装置，其特征在于：所述第一压力感测电极的线宽小于所述第一轴向触摸感测电极的线宽，所述第一压力感测电极的线宽为5～300μm，和/或第二压力感测电极的线宽小于所述第二轴向触摸感测电极的线宽，所述第二压力感测电极的线宽为5～300μm。

9.如权利要求4所述的压力感测输入装置，其特征在于：所述第一轴向触摸感测电极与所述第一压力感测电极面积互补，和/或第二轴向触摸感测电极与所述第二压力感测电极面积互补。

10.如权利要求1所述的压力感测输入装置，其特征在于：

所述压力感测芯片包括惠斯通电桥电路。

11.如权利要求1所述的压力感测输入装置，其特征在于：

更包括一保护盖板，所述保护盖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，所述第一表面供使用者施加一触压动作，所述第一电极层位于所述第二表面与所述基板之间。

12.如权利要求11所述的压力感测输入装置，其特征在于：

进一步包括一第二基板，第一基板位于所述保护盖板与第二基板之间，所述第一电极层成形于所述保护盖板第二表面上或第一基板与所述保护盖板相对的表面上，所述第二电极层成形于所述第二基板靠近或远离第一基板的表面上。

13.如权利要求1所述的压力感测输入装置，其特征在于：所述第一电极层与第二电极层分别成形于第一基板的相对两个表面上。