TW201706803A - 觸壓式三維信號輸入裝置及多功能觸控面板 - Google Patents

Abstract

本揭露是關於一種觸壓式三維信號輸入裝置及應用其之多功能觸控面板，觸壓式三維信號輸入裝置包含基板、複數個信號感測單元、複數個輸入導線及複數個輸出導線。信號感測單元呈陣列方式排布於基板上，用於同步偵測觸壓信號的平面位置和力度大小。輸入導線和輸出導線分別電性連接任一信號感測單元和信號處理單元。此觸壓式三維信號輸入裝置可以實現同時感測出觸摸位置和觸摸力量大小的功能，達到三維度的信號輸入。

Description

觸壓式三維信號輸入裝置及多功能觸控面板

本揭露是關於一種輸入裝置，尤其是關於一種觸壓式三維信號輸入裝置及多功能觸控面板。

觸控式螢幕技術在近些年得到了飛速的發展，受電子產品輕、清、薄、窄、觸控理念的影響和指引，觸控式螢幕技術在產品厚度、功能等方面都有了顯著的改善和進步，目前電阻式和電容式觸控式螢幕可以透過觸控感測來決定一個X-Y平面的座標位置，因此將此類觸控式螢幕與顯示面板搭配即可產生程式控制，可是現如今電阻式和電容式觸控式螢幕技術依舊存在較多不能滿足使用者需求的缺點，比如只能感測出信號的平面位置，該單一的信號輸入已經無法滿足人們的需求，比如在玩手遊的時候，如果系統只是感測觸摸位置，則無法擴展信號輸入，降低遊戲的娛樂感。

為了提高並加強觸控式螢幕的用戶體驗度，怎樣使操作者的一次觸壓動作可以得到更多方向的信號輸入，是觸控式螢幕領域技術人員關注的問題，也是產業的發展趨勢所在，目前已有的可具有壓力檢測和平面位置檢測的觸控式螢幕，通常是分別製作壓力檢測裝置和平面位置檢測裝置，再組裝到一起，此種觸控式螢幕製造製程比 較複雜，需要分別佈設壓力感測電極和觸摸感測電極，空間的利用、制程的簡化等方面都還需要較大的技術提升。

為克服現有技術觸控式螢幕技術中需要分別佈設壓力感測電極和觸摸感測電極才能達到三維信號輸入的問題，本揭露提供一種能利用同一元件實現按壓力量和觸摸位置雙重檢測的觸壓式三維信號輸入裝置及多功能觸控面板。

本揭露之一實施方式是關於一種觸壓式三維信號輸入裝置，包含基板、複數個信號感測單元、複數個輸入導線及複數個輸出導線。信號感測單元呈陣列方式排布於基板上，用於同步偵測觸壓信號的平面位置和力度大小。輸入導線和輸出導線分別電性連接任一信號感測單元和信號處理單元。

本揭露之另一實施方式為前述之觸壓式三維信號輸入裝置的使用方法，包含：步驟S1，設定一基準值；步驟S2，觸壓該觸壓式三維信號輸入裝置，被觸壓的信號感測單元發生形變；步驟S3，依序或同時進行信號掃描，偵測發生形變的信號感測單元的電阻或電容信號值，並與基準值相比較；及步驟S4，將各信號感測測單元的信號變化量，根據既定公式，同時計算出觸壓力度與觸壓位置。

本揭露之另一實施方式為一種多功能觸控面板，包含保護外蓋、生物特徵識別系統、前述之觸壓式三維信號輸入裝置。其中生物特徵識別系統設置於保護外蓋和觸壓式三維信號輸入裝置之間。

與現有技術相比，本揭露的觸壓式三維信號輸入裝置透過在基板上形成多個信號感測單元且各信號感測單元分別連接輸入導 線和輸出導線至信號處理單元，透過信號處理單元對接收到的信號進行處理和判斷，可以同時感測三維度信號(觸摸位置和壓力大小)，實現了觸控感測和壓力感測的合二為一，不僅節省材料，而且擴展產品功能，提高使用者體驗度。

本揭露還在上述基礎上，增加一種生物識別結構，可以在較大程度上提高用戶體驗度，而不會對二者的信號傳遞產生干擾。

1、2、3、4、5、6、7、83、93‧‧‧觸壓式三維信號輸入裝置

8、9‧‧‧多功能觸控面板

11、21、51、75‧‧‧基板

13、23、33、43、53、63‧‧‧信號感測層

15、25、35、45、55、65‧‧‧柔性印刷電路板

17、27、37、47、57、67‧‧‧檢測晶片

81、91‧‧‧外蓋

82、92‧‧‧生物特徵識別系統

131、131a、131b、131c、131d、231、331、431、530、630、730‧‧‧信號感測單元

133、233、333、433、533、633、733‧‧‧輸入導線

135、235、335、435、535、635、735‧‧‧輸出導線

531、631、731‧‧‧信號發射電極

532、632、732‧‧‧信號接收電極

821‧‧‧透光板材

822、922‧‧‧指紋識別電極層

2311‧‧‧凸出部

3311‧‧‧鋸齒部

4311‧‧‧花瓣體

d1、d2‧‧‧間隙

d3、d4‧‧‧間距

Rx、Rx-、Ry+、Ry-‧‧‧電阻

S1、S2、S3、S4‧‧‧步驟

Xa、Xb、Xo、Ya、Yb、Yo‧‧‧座標

第1圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第一實施例的平面結構示意圖。

第2圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第一實施例的截面結構示意圖。

第3圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第一實施例的截面結構形變後示意圖。

第4圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之觸摸點檢測的坐標示意圖。

第5圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第二實施例信號感測單元的正視示意圖。

第6圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第二實施例的截面示意圖。

第7圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第二實施例的截面形變後示意圖。

第8圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第二實施例的檢測電路的結構示意圖。

第9圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第三實施例信號感測單元的平面結構示意圖。

第10圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第四實施例信號感測單元的平面結構示意圖。

第11圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第五實施例的爆炸結構示意圖。

第12圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第五實施例信號感測單元的平面結構示意圖。

第13圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第五實施例感測電極的截面結構示意圖。

第14圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第五實施例的截面形變後的結構示意圖。

第15圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第六實施例信號感測單元的平面結構示意圖。

第16圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第七實施例的爆炸結構示意圖。

第17圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第七實施例的截面結構示意圖。

第18圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置之第七實施例的截面形變後的結構示意圖。

第19圖是本揭露之第八實施例之指紋識別觸控式螢幕的層狀結構示意圖。

第20圖是本揭露之第九實施例之指紋識別觸控式螢幕的另一層狀結構示意圖。

第21圖是本揭露之觸壓式三維信號輸入裝置的三維信號偵測方法流程圖。

為了使本揭露的目的，技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施實例，對本揭露進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本揭露，並不用於限定本揭露。

請參閱第1圖、第2圖和第3圖，本揭露第一實施例之觸壓式三維信號輸入裝置1包含一基板11及形成在基板11上的信號感測層13，信號感測層13包含多個陣列排布的信號感測單元131，信號感測層13採用壓印、絲印、蝕刻、塗布等製程成型在基板11上。當使用者施加一觸壓動作給基板11，基板11受到按壓力後發生形變，位於基板11上的信號感測層13也產生相應形變，由於觸摸處發生了形變，所以信號感測層13可以回饋觸摸處的平面位置，並根據形變的大小回饋按壓力量的大小。

透過採用信號感測層13，當外界有按壓或觸摸時，實現了同時檢測觸摸位置和觸摸力度的效果，達到三維信號的同時感測。

觸壓式三維信號輸入裝置1還包含多條與信號感測單元131數量相等的輸入導線133、多條與信號感測單元131數量相等的輸出導線135、柔性印刷電路板(Flexible Printed Circuit board；FPC)15和檢測晶片17，各信號感測單元131分別與一輸入導線133和一輸出導線135電性連接，各輸入導線133和各輸出導線135都連接柔性 印刷電路板15，所以，每個信號感測單元131與一輸入導線133、一輸出導線135和柔性印刷電路板15構成回路，實現信號的傳輸，柔性印刷電路板15連接到檢測晶片17上，外界壓力作用於本揭露觸壓式三維信號輸入裝置1時，觸摸資訊可以及時透過輸入導線133和輸出導線135透過柔性印刷電路板15傳輸到檢測晶片17，檢測晶片17作為一處理單元，可以對感測信號做進一步計算和處理。

不同力道大小的觸壓力量可以產生不同的信號輸出，透過檢測晶片17的處理，進而實現不同的功能操作，這樣的設計可以極大的提高使用者使用產品的體驗度和滿意度。基板11可以是硬質基材，如玻璃、強化玻璃、藍寶石玻璃等；也可以為軟質基材，如聚醚醚酮(polyetheretherketone；PEEK)、聚醯亞胺(Polyimide；PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)、聚丁二酸乙二醇酯(PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate；PMMA)及其任意兩者或多者的複合物等材料。

觸摸點的位置往往不會剛好在信號感測單元131的上方，所以，怎麼計算出較為精確的觸摸點位置，需要結合檢測到的觸摸信號並利用系統預設的計算公式來進行確定，得到較為精確的觸摸位置後，即可實現準確的後續功能的運行，進一步參閱第4圖，以4個均勻排布的信號感測單元131a、131b、131c、131d為例，觸摸點座標(Xo，Yo)大致位於4個信號感測單元131之間，各信號感測單元131a、131b、131c、131d的座標值如第4圖中所示，△m1、△m2、△m3、△m4為對應的信號感測單元131a、131b、131c、131d的信號變化值，當觸摸點位於相鄰的4個信號感測單元131a、131b、131c、 131d之間，造成4個信號感測單元131a、131b、131c、131d的信號改變時，系統預設的公式為Xo=(△m1×Xa+△m2×Xb)/(△m1+△m2)或者Xo=(△m3×Xa+△m4×Xb)/(△m3+△m4)，Yo=(△m1×Yb+△m3×Ya)/(△m1+△m3)或者Yo=(△m2×Yb+△m4×Ya)/(△m2+△m4)。而觸壓力道的大小，可以透過△m=(△m1+△m2+△m3+△m4)來判斷，或者更精確地可以透過公式△m=(△m1+△m2+△m3+△m4)/4來判斷按壓力道的大小。其中Xa、Xb、Xo、Ya、Yb、Yo為座標。

請參閱第5圖，本揭露第二實施例為一利用電阻式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置2。電阻式感測原理即在偵測各信號感測單元的信號變化時，偵測的是電阻信號，其△m為電阻值變化量。

在本實施例中，觸壓式三維信號輸入裝置2的信號感測層23包含多個陣列排布的信號感測單元231，在本實施例中，各信號感測單元231是由一導線呈放射狀彎曲而成，該放射狀彎曲而成的導線圖案包含多個的信號感測單元凸出部2311，各信號感測單元凸出部2311以信號感測單元231的中間部位為中心向外擴散，在一較佳實施例中，導線的線寬範圍為3μm至500μm，彎曲而成的信號感測單元231的大小為25mm²至225mm²。信號感測單元231導線兩端分別透過一條輸入導線233和一條輸出導線235連接柔性印刷電路板25，柔性印刷電路板25電性連接檢測晶片27。在一實施方式中，輸入導線233、輸出導線235與信號感測單元231的導線為同種材料同步製作而成。

信號感測單元231及輸入導線233、輸出導線235的材料可以為氧化銦錫(ITO)，還可以為奈米銀線、奈米銅線、石墨烯、聚苯胺、聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)透明導電 高分子材料、碳奈米管、石墨烯等。信號感測單元231在受到外界壓力作用後會產生阻值的變化，系統透過信號感測單元231的阻值的變化來感測位置和壓力。

放射狀設置的信號感測單元231有利於感應到外界壓力並較易產生形狀的改變，為後續系統檢測作用力的大小提供較大的幫助。

請參閱第6圖和第7圖，在未受到外界壓力的情況下，觸壓式三維信號輸入裝置2的基板21呈平直狀態，位於基板21之上的信號感測單元231呈自由彎曲狀態，當受到外界力量的按壓後，基板21連同位於基板21上的各信號感測單元231都發生形狀的改變，由於發生彎曲變形後，信號感測單元231的阻值相比初始狀態會發生變化，系統透過檢測阻值的變化(相對預先已經存儲的初始值)來計算得出觸摸位置以及壓力大小，得到三維度的信號輸入。

進一步參閱第8圖，檢測晶片27包含觸點位置檢測電路和觸點力道檢測電路272，觸點位置檢測電路包含串聯在一起的電阻Rx+和Rx-、Ry+和Ry-，觸點力道檢測電路272與觸點位置檢測電路連接在一起，當系統施加一驅動電壓後，觸點位置檢測電路和觸點力道檢測電路能夠同時對信號進行檢測和處理，進而得到觸點位置資訊和壓力大小資訊。

請參閱第9圖，本揭露第三實施例同樣為一利用電阻式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置3。觸壓式三維信號輸入裝置3的信號感測層33包含多個信號感測單元331，信號感測單元331導線兩端分別透過一條輸入導線333和一條輸出導線335連接柔性印刷電路板35，柔性印刷電路板35電性連接檢測晶片37。與第二實施例不同 的是，本實施例中，每個信號感測單元331是由一導線呈鋸齒狀分佈，各鋸齒狀信號感測單元331包含4個形狀相同的鋸齒部3311，當然，鋸齒部3311的數量可根據實際生產需要進行靈活的改變，不限定為4個。

請參閱第10圖，本揭露第四實施例同樣為一利用電阻式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置4。觸壓式三維信號輸入裝置4的信號感測層43包含多個信號感測單元431，信號感測單元431導線兩端分別透過一條輸入導線433和一條輸出導線435連接柔性印刷電路板45，柔性印刷電路板45電性連接檢測晶片47。與第二實施例不同的是，本實施例中，每個信號感測單元431是由一導線呈花型分佈，其中花瓣體4311的數量可以根據實際生產需要進行靈活的改變，不局限為5個。其他類似的圖案變化在此說明書中將不再一一舉例。

請參閱第11圖和第12圖，本揭露第五實施例為一利用電容式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置5。電容式感測原理即在偵測各信號感測單元的信號變化時，偵測的是電容信號，其△m為電容值變化量。

在本實施例中，觸壓式三維信號輸入裝置5包含一基板51以及形成在基板51上的信號感測層53，信號感測層53包含多個陣列排布的信號感測單元530。在本實施例中，每個信號感測單元530包含一信號發射電極531和一信號接收電極532，信號發射電極531與信號接收電極532都為相同的三角形形狀，且相鄰設置，二者之間具有一間隙d1，間隙d1較佳為5μm至20μm。若間隙d1小於5μm，信號發射電極531與信號接收電極532之間的間隙可能會在蝕刻過程中出現蝕刻不完全而導致電性導通。而間隙d1大於20μm，信號發射 電極531與信號接收電極之間的耦合電容可能會過小而難以測量。信號發射電極531和信號接收電極532分別透過輸入導線533和輸出導線535連接柔性印刷電路板55，實現電性連通。柔性印刷電路板55電性連接檢測晶片57。

請參閱第13圖和第14圖，當沒有外界壓力的時候，觸壓式三維信號輸入裝置5處於自由狀態，對應的信號發射電極531和信號接收電極532的間隙為d1，且存在互電容，電荷從信號發射電極531到信號接收電極532處被接收，當一力量作用於觸壓式三維信號輸入裝置5時，原本設置於同一平面的的信號發射電極531和信號接收電極532的間隙d1因基板51的變形而發生改變為間隙d2，如第14圖所示。間隙的改變將影響信號發射電極531與信號接收電極532之間的耦合電容，造成電容值的改變，系統透過計算預設電容值與按壓之後電容值的差值得出按壓力量的大小和觸摸的位置，從而實現同時輸入三維度的信號。

請參閱第15圖，本揭露第六實施例同樣為一利用電容式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置6。觸壓式三維信號輸入裝置6的信號感測層63包含多個陣列排布的信號感測單元630，每個信號感測單元630包含一信號發射電極631和一信號接收電極632，與第五實施例不同的是，本實施例中，信號發射電極631和信號接收電極632均呈梳狀相互交錯設置，每個梳狀結構都具有多個梳齒，相鄰的信號發射電極631的梳齒與信號接收電極632的梳齒之間具有一間隙d1，d1較佳為5μm至20μm，會形成耦合電容，由於每個信號發射電極631和每個信號接收電極632具有多個梳齒結構相互交錯，所以每個信號感測單元630都相當於若干電容的並聯。信號發射電極631和信號接 收電極632分別透過輸入導線633和輸出導線635連接柔性印刷電路板65，實現電性連通。柔性印刷電路板65電性連接檢測晶片67。與第五實施例類似的，觸壓式三維信號輸入裝置6在被按壓後，基板發生形變，至少一個耦合電容的電容值會因兩梳齒的距離變化而改變，從而被系統檢測到，且與第五實施例相比，梳狀相互交錯設置的結構，電容信號更強，具有更高的靈敏度。

請參閱第16圖，本揭露第七實施例同樣為一利用電容式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置7。與第五、六實施例不同的是，觸壓式三維信號輸入裝置7包含一基板75，及多個信號感測單元730。各信號感測單元730包含一信號發射電極731和一信號接收電極732，且信號發射電極731和信號接收電極732是分別位於基板75的兩相對表面。各信號發射電極731連接一輸入導線733，各信號接收電極732連接一輸出導線735。在一較佳的實施方式中，信號發射電極731和信號接收電極732的大小約為25mm²至225mm²，且在垂直方向上的投影相互重疊。在另一較佳實施方式中，基板75為為軟質材質，且較佳是經特殊設計具有彈性的軟質材質，其具有一間距d3，較佳為50μm至400μm，即保證信號發射電極731與信號接收電極732之間具有可偵測的耦合電容值，又保證基板75在在受到力後，受力位置的縱截面高度會較未受力處有明顯降低。

請參閱第17圖和第18圖，在沒有外界壓力按壓的情況下，觸壓式三維信號輸入裝置7處於平直狀態，信號發射電極731和信號接收電極732的間距為d3，當外界壓力作用於此觸壓式三維信號輸入裝置7時，基板75發生形變，由於基板75為彈性材質，所以觸壓位置處基板75的兩個相對表面的間距發生變化。受壓後，觸摸點位 置的信號發射電極731和信號接收電極732的間距變為間距d4，依據物理學中電容值的計算公式：C=KS/d，K為介電常數，S為兩平行板之間的相對面積，d為兩平行板之間的間距，可知，在K、S不變的情況下，d發生變化，相應的電容值C會發生改變，在彈性基板中，電容值C和間距d呈線性關係，系統透過設定的公式檢測相應信號感測單元電容值的變化來確定觸摸點的位置，透過對比電容值的變化量來計算得到按壓力量的大小，實現觸摸位置和壓力大小的同時檢測，達到三維度信號輸入，較大的提高了電容式觸控感測的用戶體驗度。

上述實施例中，無論是利用電阻式感測原理還是電容式感測原理的觸壓式三維信號輸入裝置，對施以觸壓動作的施力物體都不限於導體。而當採用導體(例如人的手指)進行觸壓時，較佳是需在電容式感測原理與施力導體之間加一遮罩層以隔絕導體對電容值的影響。

請參閱第19圖，第19圖為利用本揭露前述任一觸壓式三維信號輸入裝置構成的多功能觸控面板8。多功能觸控面板8自上而下包含一保護外蓋81，一生物特徵識別系統82和前述實施例中的任一觸壓式三維信號輸入裝置83，三者之間以光學膠相互貼合。因觸壓式三維信號輸入裝置83的觸摸位置和壓力大小的判斷不受信號輸入物體性質的影響，導體和非導體都可以透過引起系統的形狀改變，從而透過內部電路檢測出觸摸位置和壓力的大小，所以本實施例所述之多功能觸控面板8可以將對信號輸入物體靈敏度需求更高的生物特徵識別系統82設置於觸控面板中更靠近信號輸入物體的位置中(例如更靠近保護外蓋81的位置)，較好地實現對外界按壓物體的生物特徵識別，而不會影響對三維信號的判斷。在一些實施例中，當加觸壓動作的物 體為導體(例如人的手指)，而觸壓式三維信號輸入裝置83又採用電容式檢測原理時，較佳是分時序對生物特徵識別系統82和觸壓式三維信號輸入裝置83進行掃描，當對觸壓式三維信號輸入裝置83進行掃描時，生物特徵識別系統82切換接地，以作為導體與觸壓式三維信號輸入裝置83之間的遮罩層，進一步隔絕導體對觸壓式三維信號輸入裝置83的電容值影響。

在一些實施例中，生物特徵識別系統82，可以為一指紋識別系統，包含指紋識別電極層822，設置於一第一透光板材821上。其中指紋識別電極層822可以為單元或雙層結構，包含多條縱橫交錯的感應電極線，各電極線的線寬0.1μm至100μm，線距為30μm至200μm。

本實施例的生物特徵識別系統82，可採用一薄膜轉移的製程形成於保護外蓋81的下表面，例如包含以下步驟：提供一承轉基板(圖未示)；形成第一透光板材821(例如為聚醯亞胺薄膜於承載基板上)，再於第一透光板材821上形成指紋識別電極層822，此時第一透光板材821位於承載基板與指紋識別電極層822之間；形成一轉移層(圖未示)例如單面膠於指紋識別電極層822上；移除承載基板；將指紋識別電極層822、第一透光板材821連同轉移層藉由一光學膠貼合於保護外蓋81上；此時，第一透光板材821及指紋識別電極層822位於光學膠與轉移層之間；然後再移除轉移層。如此一來，指紋識別電極層822連同第一透光板材821即透過光學膠形成於保護外蓋81上。需要說明的是，在本實施例中，指紋識別電極層822連同第一透光板材821貼合於保護外蓋81上，是以第一透光板材821的一側貼合 於保護外蓋81，使得第一透光板材821位於指紋識別電極層822與光學膠之間。

在本實施例中，第一透光板材821的材料較佳為聚醯亞胺(Polyimide)，可使用溶液塗布再固化或其他適當方式形成，其厚度相對普通基板很更薄，可為約0.1μm至15μm，較佳約為2μm至5μm。

採用前述薄膜轉移的製程形成指紋識別電極層822、第一透光板材821於保護外蓋81上，由於第一透光板材821本身很薄，藉由承載基板的支撐作用將指紋識別電極層822形成於第一透光板材821上，並後續再移除承載基板，再藉由轉移層的轉載作用，將第一透光板材821及指紋識別電極層822貼附於保護外蓋81上，可降低多功能觸控面板8的整體厚度。

上述多功能觸控面板8融合了三維度觸控感應輸入以及指紋識別功能，實現指紋識別和多點三維觸控輸入等多種功能，較大程度上提高了用戶的體驗度。

請參閱第20圖，第20圖為利用本揭露第一至第7實施例任一觸壓式三維信號輸入裝置構成的多功能觸控面板9。多功能觸控面板9自上而下包含保護外蓋91，生物特徵識別系統92，觸壓式三維信號輸入裝置93，生物特徵識別系統92與觸壓式三維信號輸入裝置93之間以光學膠相貼合。與多功能觸控面板8不同的是，本實施例中的生物特徵識別系統92僅包含一指紋識別電極層922，且指紋識別電極層922是直接形成於保護外蓋91上。這種將生物特徵識別系統92直接設置於保護外蓋上的方式，同樣可以減小產品厚度，實現產品輕薄化。

請參閱第21圖，本揭露各實施例所述觸壓式三維信號輸入裝置1進行三維信號偵測的方法都包含如下步驟：

步驟S1、設定基準值；用於在觸壓後將檢測值與基準值進行比對，計算得出變化值，當運用到電阻式觸控感測中時，由於電阻式觸控感測是根據阻值的改變來進行系統計算，所以基準值為信號感測單元131的阻值的初始值。

步驟S2、外界觸壓；觸壓式三維信號輸入裝置1的形狀的改變根據基板11的材質的不一樣有不同的變形形式。如當基板11為彈性基板時，外界觸壓後，只有觸壓位置會出現凹陷狀況，系統根據形變過後，電容值的改變來檢測出觸摸位置和壓力大小。

步驟S3、信號掃描，依序或同時對各信號感測單元進行信號掃描，得到相應的信號檢測值，並與設定的基準值進行比較。電阻式觸控感測中，觸壓後，觸壓位置附近的信號感測單元發生形變，其阻值產生相應的改變，檢測電路透過信號掃描偵測到信號感測單元在觸壓後的電阻大小，並將其與基準值進行比較計算出信號感測單元的阻值變化量。而電容式觸控感測中，觸壓後，觸壓位置附近的信號感測單元內的信號發射電極與信號接收電極之間的距離發生改變，其耦合電容值發生相應變化，檢測電路透過信號掃描偵測到信號感測單元在觸壓後的電容值大小，並將其與基準值進行比較計算出信號感測單元的電容值變化量。

步驟S4、計算觸壓力度與觸壓位置，將觸壓後各信號感測單元的電信號變化量累加或均化對應成觸壓力道大小判斷觸壓力度；同時，根據各變化量的大小及相對位置以特定公式計算出觸壓位置。

與現有技術相比，本揭露的觸壓式三維信號輸入裝置1透過在一基板11上形成一層信號感測層13，信號感測層13由多個信號感測單元131組成，且各信號感測單元131分別連接一輸入導線133和一輸出導線135至信號處理單元，透過信號處理單元對接收到的信號進行處理和判斷，可以同時感測三維度信號(觸摸位置和壓力大小)，實現了觸控感測和壓力感測的合二為一，不僅節省材料，而且擴展產品功能，提高使用者體驗度。

上述信號感測層感測三維信號的方式，根據其感測原理也可以分為電阻式和電容式。其中電阻式觸控感測方式，是透過信號感測單元內部的形狀改變引起相應的阻值變化，從而根據阻值變化產生的位置和變化量的大小來判斷觸摸點位置和觸摸力量大小；而電容式觸控感測方式，是透過檢測形變引起的信號感測單元內部兩對應電極之間的電容值變化來感測位置和壓力，都是利用同一感測單元既進行位置檢測(平面二維)又進行力量檢測(第三維度)的計算，實現三維度的同時檢測。電阻式和電容式觸控感測都可以採用彈性基板和非彈性基板，兩種不同的形變方式對應不同的系統檢測方法和計算規則。

本揭露還在上述基礎上，增加一種生物識別結構，可以在較大程度上提高用戶體驗度，而不會對二者的信號傳遞產生干擾。

以上所述僅為本揭露較佳實施例而已，並不用以限制本揭露，凡在本揭露原則之內所作的任何修改，等效替換和改進等均應包含本揭露的保護範圍之內。

1‧‧‧觸壓式三維信號輸入裝置

13‧‧‧信號感測層

15‧‧‧柔性印刷電路板

17‧‧‧檢測晶片

131‧‧‧信號感測單元

133‧‧‧輸入導線

135‧‧‧輸出導線

Claims (23)

1. 一種觸壓式三維信號輸入裝置，包含：一基板；複數個信號感測單元，該些信號感測單元呈陣列方式排布於該基板上，用於同步偵測一觸壓信號的平面位置和該觸壓信號的力度大小；以及複數個輸入導線和複數個輸出導線，且該些輸入導線和該些輸出導線分別電性連接任一該些信號感測單元和一信號處理單元。
2. 如請求項1所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元的大小為25mm²至225mm²。
3. 如請求項1所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元透過感測形變引起的該些信號感測單元之阻值變化來感測觸摸位置和壓力大小。
4. 如請求項3所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元的形狀為放射狀、鋸齒狀或花型。
5. 如請求項3所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元是由一導線彎曲而成，該導線的線寬範圍為3μm至500μm。
6. 如請求項1所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元透過感測形變引起的電容值之變化來感測觸摸位置和 壓力大小。
7. 如請求項6所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元包含一信號發射電極和一信號接收電極。
8. 如請求項7所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該信號發射電極與該信號接收電極位於該基板之同一表面。
9. 如請求項8所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該些信號感測單元的形狀為兩三角形組合狀或梳狀交叉設置。
10. 如請求項8所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該信號發射電極與該信號接收電極之間具有一間距，該間距為5μm至20μm。
11. 如請求項7所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該信號發射電極與該信號接收電極分別位於該基板之相對的兩表面上。
12. 如請求項11所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該信號發射電極與該信號接收電極各自的大小皆為25mm²至225mm²。
13. 如請求項11所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該信號發射電極與該信號接收電極在垂直方向上的投影相互重疊。
14. 如請求項11所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該基板為具有彈性的軟質基板，該基板的厚度為50μm至400μm。
15. 如請求項1-14任一項所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該信號處理單元包含一觸點位置檢測電路和一觸點力度檢測電路，當系統施加一驅動電壓後，該觸點位置檢測電路和該觸點力度檢測電路同時對信號進行檢測和處理，進而得到觸點位置資訊和壓力大小資訊。
16. 一種如請求項1至15任一項所述之觸壓式三維信號輸入裝置的使用方法，包含：一步驟S1，設定一基準值；一步驟S2，觸壓該觸壓式三維信號輸入裝置，被觸壓之該些信號感測單元發生形變；一步驟S3，依序或同時進行信號掃描，偵測發生形變的該些信號感測單元的電阻或電容信號值，並與該基準值相比較；以及一步驟S4，將該些信號感測單元的各個信號變化量，根據既定公式，同時計算出觸壓力度與觸壓位置。
17. 如請求項1所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中：該基板為一保護蓋板，該些信號感測單元位於該基板遠離觸摸的表面上。
18. 如請求項1所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該觸壓式三維信號輸入裝置更包含一蓋板，該些信號感測單元位於該蓋 板與該基板之間或該基板遠離該蓋板之表面上。
19. 一種多功能觸控面板，包含：一保護外蓋；一生物特徵識別系統；如請求項1至15任一項所述之觸壓式三維信號輸入裝置，其中該生物特徵識別系統設置於該保護外蓋和該觸壓式三維信號輸入裝置之間。
20. 如請求項19所述之多功能觸控面板，其中該生物特徵識別系統包含一指紋識別電極層，該指紋識別電極層包含縱橫交錯的複數個感應電極線，其中該些感應電極線的線寬為0.1μm至100μm，線距為30μm至200μm。
21. 如請求項20所述之多功能觸控面板，其中該指紋識別電極層是直接設置於該保護外蓋上，而該觸壓式三維信號輸入裝置是透過一光學膠與該指紋識別電極層相貼合。
22. 如請求項20所述之多功能觸控面板，其中該生物特徵識別系統還包含一第一透光板材，該第一透光板材為一聚醯亞胺薄膜層，該指紋識別電極層係直接形成在該聚醯亞胺薄膜層上。
23. 如請求項22所述之多功能觸控面板，其中該第一透光板材透過一光學膠與該保護外蓋相貼合，而該觸壓式三維信號輸入裝置透過另一光學膠與該指紋識別電極層相貼合。