TWI567611B - 壓力感測器及壓力觸控模組 - Google Patents

Description

壓力感測器及壓力觸控模組

本發明是有關於一種感測器，且特別是有關於一種壓力感測器及使用此壓力感測器的壓力觸控模組。

在傳統的壓力感測器設計上，因為兩端的電極或導線是分布於兩層不同平面的基板上，使得壓力感測器的非共平面導線需藉由導電膠(conductive adhesive)或是打端子(pin clamping)的方式，將上述非共平面導線導接到同一平面後，方可與壓力感測器的末端接點共平面，以利量測和使用。

以上述之利用導電膠達到導線共平面的連接方法來說，可能會因為基板被反覆撓曲或過度彎曲，導致上述導電膠受破壞，進而造成壓力感測器失效。因此，如何使壓力感測器具有共平面電極或導線結構的設計便成了重要課題。

有鑑於此，本發明提供一種壓力感測器及使用此壓力感測器的壓力觸控模組，其中，此壓力感測器的輸入電極及輸出電極設置在同一基板上。

本發明的壓力感測器包括第一基板、第二基板以及至少一壓力感測單元。壓力感測單元位於壓力感測器的觸控區。壓力感測單元之間彼此電性絕緣。壓力感測單元包括多個第一電極以及材料層。此些第一電極配置於第一基板。各第一電極用以驅動對應的壓力感測單元或感測對應的壓力感測單元的受力狀況。材料層配置在此些第一電極與第二基板之間。當壓力感測器被按壓時，各壓力感測單元的此些第一電極之間的阻抗值反應於對應的材料層的形變而改變，並透過各壓力感測單元的此些第一電極中的至少一者輸出至少一感測信號，以進行壓力感測器的壓力值或觸控區的按壓位置的偵測動作。

在本發明的一實施例中，上述的壓力感測器為壓阻式壓力感測器，且材料層為壓阻材料層。

在本發明的一實施例中，上述的各壓力感測單元的此些第一電極藉由壓阻材料層而電性連接，且當壓力感測器被按壓時，此些第一電極之間的電阻值反應於對應的壓阻材料層的形變而降低。

在本發明的一實施例中，上述的各壓力感測單元更包括第二電極。第二電極配置在壓阻材料層與第二基板之間。各壓力感測單元的此些第一電極藉由壓阻材料層以及第二電極而電性連接，且當壓力感測器被按壓時，此些第一電極之間的電阻值反應於對應的壓阻材料層的形變而降低。

在本發明的一實施例中，上述的各壓力感測單元中，此些第一電極中的其中一者為驅動電極，而此些第一電極中的其餘者為感測電極，且驅動電極的面積小於感測電極的面積。

在本發明的一實施例中，上述的壓力感測器為電容式壓力感測器，且材料層為介電材料層。

在本發明的一實施例中，上述的壓力感測器被按壓時，各壓力感測單元的此些第一電極之間的電容值反應於對應的介電材料層的厚度降低而增加。

在本發明的一實施例中，上述的各壓力感測單元更包括第二電極。第二電極配置在介電材料層與第二基板之間。當壓力感測器被按壓時，各壓力感測單元的此些第一電極之間的電容值反應於對應的介電材料層的厚度降低而增加。

在本發明的一實施例中，此些壓力感測單元以陣列型式配置於觸控區。或者是，此些壓力感測單元配置於觸控區中的部份區域。

本發明的壓力觸控模組包括壓力感測器以及控制器。壓力感測器包括第一基板、第二基板以及至少一壓力感測單元。壓力感測單元位於壓力感測器的觸控區。壓力感測單元之間彼此電性絕緣。壓力感測單元包括多個第一電極以及材料層。此些第一電極配置於第一基板。各第一電極用以驅動對應的壓力感測單元或感測對應的壓力感測單元的受力狀況。材料層配置在此些第一電極與第二基板之間。控制器耦接到各壓力感測單元的此些第一電極，用以透過此些第一電極的其中一者驅動對應的壓力感測單元。當壓力感測器被按壓時，各壓力感測單元的此些第一電極之間的阻抗值反應於對應的材料層的形變而改變，並透過各壓力感測單元的此些第一電極中的至少一者輸出至少一感測信號。控制器根據各壓力感測單元的至少一感測信號偵測壓力感測器的壓力值或觸控區的按壓位置。

在本發明的一實施例中，上述的各壓力感測單元的至少一感測信號包括多個第一信號。上述的控制器根據此些第一信號進行運算，以偵測觸控區的按壓位置。

在本發明的一實施例中，上述的控制器根據各壓力感測單元的至少一感測信號與至少一相鄰的壓力感測單元的至少一感測信號進行運算，以偵測觸控區的按壓位置。

基於上述，本發明實施例的壓力感測器是以第一電極做為輸入電極及輸出電極，由於第一電極是直接設置在同一個基板(即第一基板)的同一平面上。如此一來，用以將輸入電極及輸出電極電性連接到控制器的導線也可配置在同一個基板的同一平面上，故可簡化控制器與輸入電極及輸出電極之間的導線的設置。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

以下請同時參考圖1、圖2及圖3A，圖1是根據本發明一實施例所繪示的壓力觸控模組100的架構示意圖，圖2為圖1的壓力感測器110的分解示意圖，而圖3A為沿著圖1之A-A剖面線的剖面示意圖。如圖1所示，壓力觸控模組100可包括壓力感測器110以及控制器120。壓力感測器110可包括第一基板111、第二基板112(如圖2所示)以及N個壓力感測單元，其中第一基板111及第二基板112可各自為可撓性基板或可撓性印刷電路板。於本示範性實施例中，N可以為大於或等於1的正整數。可以理解的是，倘若壓力感測器110包括1個壓力感測單元，則壓力感測器110可具有單點觸控的功能；倘若壓力感測器110包括多個壓力感測單元，則壓力感測器110可具有多點觸控的功能。為便於解釋，在此假設N等於8，故壓力感測器110可包括8個壓力感測單元U1~U8(如圖1所示)。而N為其他正整數的示範性實施例可依據以下說明以類推之。

壓力感測單元U1~U8位於壓力感測器110的觸控區119，其中觸控區119可對應於一顯示模組的顯示區域，但並不以此為限。壓力感測單元U1~U8之間彼此電性絕緣。如圖1及圖2所示，壓力感測單元U1~U8中的每一者可包括兩個第一電極以及一材料層。詳言之，壓力感測單元U1可包括第一電極E01、E02以及材料層P21；壓力感測單元U2可包括第一電極E03、E04以及材料層P22；而其餘的壓力感測單元U3~U8則可依此類推。但本發明不限於此，在本發明的其他實施例中，每一個壓力感測單元中的第一電極的數量也可以大於兩個，其端視實際應用或設計需求而定，稍後於其他實施例中會再進行詳細地說明。在本發明的一實施例中，第一電極E01~E16的材料可為金屬、導電金屬氧化物、透明導電金屬氧化物或導電高分子，但本發明不限於此，而材料層P21~P28的材料稍後會再進行詳細地說明。除此之外，本發明實施例的第一電極E01~E16的形狀為矩形僅為範例，並非用以限制本發明。

由於壓力感測單元U1~U8的架構及功能相類似，故以下將以壓力感測單元U1為範例來進行說明，其餘的壓力感測單元U2~U8的架構及功能可參考壓力感測單元U1的相關說明而類推之。如圖2及圖3A所示，壓力感測單元U1的第一電極E01、E02可配置於第一基板111，而材料層P21則配置在第一電極E01、E02與第二基板112之間。控制器120可透過位於壓力感測器110的非觸控區的導線(未繪示)而耦接到壓力感測單元U1的第一電極E01、E02，並可透過第一電極E01、E02來驅動壓力感測單元U1或是感測壓力感測單元U1的受力狀況。更進一步來說，於本實施例中，第一電極E01可用以做為輸入電極(或稱驅動電極)，而第一電極E02則可用以做為輸出電極(或稱感測電極)；或者是，第一電極E02可用以做為輸入電極，而第一電極E01則可用以做為輸出電極，其端視實際應用或設計需求而定。

為便於解釋，在以下的說明中，假設控制器120分別透過第一電極E01、E03、E05、E07、E09、E11、E13、E15驅動壓力感測單元U1~U8，並分別透過第一電極E02、E04、E06、E08、E10、E12、E14、E16接收壓力感測單元U1~U8的感測信號S1~S8。如此一來，當壓力感測器110被按壓時，例如使用者透過手指按壓壓力感測器110的觸控區119，則壓力感測單元U1的第一電極E01與第一電極E02之間的阻抗值(例如電容值或電阻值)可反應於材料層P21的形變而改變，並可反應於阻抗的變化而透過壓力感測單元U1的第一電極E02輸出感測信號S1。同樣地，其餘的壓力感測單元U2~U8可分別反應於材料層P22~P28的形變而分別輸出感測信號S2~S8。

接著，控制器120可根據感測信號S1~S8而偵測出壓力感測器110的壓力值(例如手指所施加的壓力值)或觸控區119的按壓位置(例如手指的觸碰位置，可為單點觸碰或是多點觸碰)。舉例來說，倘若控制器120對感測信號S1~S8進行查表或運算並判斷壓力感測單元U1所承受的壓力值大於一臨界值，則控制器120可判斷壓力感測單元U1的位置即為按壓位置，或是可判斷壓力感測單元U1的位置是最接近按壓位置。在本發明的一實施例中，倘若控制器120判斷壓力感測單元U1的位置是最接近按壓位置，則控制器120還可進一步根據壓力感測單元U1的感測信號S1與其相鄰的壓力感測單元U2~U4的感測信號S2~S4進行權重運算，以計算出實際的按壓位置。如此一來，可提高按壓位置的偵測準確度。

在本發明的一實施例中，圖1、2所示的壓力感測器110可為壓阻式壓力感測器。也就是說，壓力感測單元U1~U8可為壓阻式壓力感測單式，而材料層P21~P28則可為壓阻材料層。壓力感測單元U1的第一電極E01與E02可藉由壓阻材料層P21而電性連接，而其餘的壓力感測單元U2~U8亦可依此類推。由於壓阻材料層可具有因受力而致使其電阻值降低的特性，因此當壓力感測器110被按壓時，壓力感測單元U1的第一電極E01與第一電極E02之間的電阻值可反應於壓阻材料層P21的形變(因受力)而降低，而其餘的壓力感測單元U2~U8亦可依此類推。

由於壓力感測單元U1~U8可因受力程度的差異而致使壓阻材料層P21~P28產生不同程度的形變，故而壓阻材料層P21~P28的電阻值亦會有不同程度的變化量。基此，在本發明的一實施例中，控制器120可施加電壓於第一電極E01、E03、E05、E07、E09、E11、E13、E15，再透過第一電極E02、E04、E06、E08、E10、E12、E14、E16接收感測信號S1~S8，接著即可根據感測信號S1~S8的電流大小來偵測壓力感測單元U1~U8的受力狀況。舉例來說，控制器120可根據感測信號S1~S8的電流大小並透過查表的方式而查找出壓力感測單元U1~U8的受力值，但本發明不限於此。在本發明的另一實施例中，控制器120可輸入電流至第一電極E01、E03、E05、E07、E09、E11、E13、E15，再透過第一電極E02、E04、E06、E08、E10、E12、E14、E16接收感測信號S1~S8，接著即可根據感測信號S1~S8的電壓大小來偵測壓力感測單元U1~U8的受力狀況。舉例來說，控制器120可根據感測信號S1~S8的電壓大小並透過查表的方式而查找出壓力感測單元U1~U8的受力值，但本發明不限於此。

在本發明的另一實施例中，圖1、2所示的壓力感測器110也可為電容式壓力感測器。也就是說，壓力感測單元U1~U8可為電容式壓力感測單元，而材料層P21~P28則可為介電材料層(dielectric material layer)。由於介電材料層P21~P28可因受力而致使其厚度降低，因此當壓力感測器110被按壓時，壓力感測單元U1的第一電極E01與E02之間的電容值可反應於介電材料層P21的厚度降低而增加，而其餘的壓力感測單元U2~U8亦可依此類推。

由於壓力感測單元U1~U8可因受力程度的差異而致使介電材料層P21~P28產生不同程度的厚度改變，故而壓力感測單元U1~U8的電容值亦會有不同程度的變化量。因此，透過偵測壓力感測單元U1~U8的電容值變化量即可偵測出壓力感測單元U1~U8的受力狀況。

在本發明的一實施例中，圖1、圖2所示的每一個壓力感測單元U1~U8還可包括第二電極E21~E28，其中第二電極E21可配置在材料層P21與第二基板112之間，如圖3B所示，圖3B為壓力感測單元U1沿著圖1之A-A剖面線的另一剖面示意圖，而其餘的壓力感測單元U2~U8的第二電極E22~E28的配置方式可依圖3B而類推之。在本發明的一實施例中，第二電極E21~E28的材料可為金屬、導電金屬氧化物、透明導電金屬氧化物或導電高分子，但本發明不限於此。

更進一步來說，倘若壓力感測單元U1~U8為壓阻式壓力感測單元，壓力感測單元U1的第一電極E01與第一電極E02可藉由壓阻材料層P21以及第二電極E21而電性連接。當壓力感測器110被按壓時，壓力感測單元U1的第一電極E01與第二電極E21之間的電阻值(下稱第一電阻值)可反應於壓阻材料層P21的形變(因受力)而降低，同樣地，壓力感測單元U1的第一電極E02與第二電極E21之間的電阻值(下稱第二電阻值)可反應於壓阻材料層P21的形變(因受力)而降低。因此，第一電極E01與第一電極E02之間的等效電阻值(為第一電阻值與第二電阻值的加總)將反應於壓組材料層P21的形變而降低。其餘的壓力感測單元U2~U8亦可依此類推。

相對地，倘若壓力感測單元U1~U8為電容式壓力感測單元，那麼當壓力感測器110被按壓時，壓力感測單元U1的第一電極E01與第二電極E21之間的電容值(下稱第一電容值)可反應於介電材料層P21的厚度降低而增加，同樣地，壓力感測單元U1的第一電極E02與第二電極E21之間的電容值(下稱第二電容值)可反應於介電材料層P21的厚度降低而增加。因此，第一電極E01與第一電極E02之間的等效電容值(為第一電容值與第二電容值的串聯運算值)將反應於介電材料層P21的厚度降低而增加。其餘的壓力感測單元U2~U8亦可依此類推。另外值得說明的是，當上述第一電極E01~E16、壓阻材料層P21~P28(或介電材料層P21~P28)以及第二電極E21~E28為透明材料時，壓力感測器110可對應於一顯示模組顯示面的顯示區域設置，但並不以此為限。

在圖1~圖3B所示的實施例中，壓力感測單元U1~U8及其對應的材料層P21~P28(或第二電極E21~E28)的形狀為直條形，且每一個壓力感測單元U1~U8包括兩個第一電極，但本發明並不以此為限。在本發明的另一實施例中，如圖4、圖5所示的壓力感測器210中，壓力感測單元U11~U18及其對應的材料層P31~P38(或第二電極E31~E38)的形狀可為橫條形，且每一個壓力感測單元U11~U18包括兩個第一電極。除了上述形狀的差異之外，壓力感測器210的內部構架及運作方式皆類似於壓力感測器110，故可參考上述壓力感測器110的相關說明，在此不再贅述。

在本發明的又一實施例中，如圖6、圖7所示的壓力觸控模組300的壓力感測器310中，壓力感測器310可包括第一基板111、第二基板112以及四個壓力感測單元U21~U24。壓力感測單元U21~U24位於壓力感測器310的觸控區119。壓力感測單元U21~U24之間彼此電性絕緣。壓力感測單元U21可包括第一電極E01~E04以及材料層P41；壓力感測單元U22可包括第一電極E05~E08以及材料層P42；壓力感測單元U23可包括第一電極E09~E12以及材料層P43；壓力感測單元U24可包括第一電極E13~E16以及材料層P44。在本發明的另一實施例中，壓力感測單元U21~U24還可分別包括第二電極E41~E44。有關壓力感測器310(或是壓力感測單元U21~U24)的架構及運作方式可參考上述圖1~圖3B的壓力感測器110(或是壓力感測單元U1~U8)的相關說明而類推得之。

請再同時參照圖6及圖7。控制器120可依序地驅動各壓力感測單元的其中一個第一電極，並透過其他第一電極接收感測信號以偵測出按壓位置。舉例來說，在本發明的一實施例中，控制器120可分別透過第一電極E01、E05、E09、E13驅動壓力感測單元U21~U24，並分別透過第一電極E02~E04、E06~E08、E10~E12、E14~E16接收感測信號S21~ S32。控制器120可分別透過第一電極E02、E06、E10、E14驅動壓力感測單元U21~U24，並分別透過第一電極E03~E04、E07~E08、E11~E12、E15~E16接收感測信號S33~ S40。控制器120可分別透過第一電極E03、E07、E11、E15驅動壓力感測單元U21~U24，並分別透過第一電極E04、E08、E12、E16接收感測信號S41~ S44。當壓力感測器310被按壓時，倘若控制器120根據感測信號S21~S44進行查表或運算並判斷壓力感測單元U21所承受的壓力值大於一臨界值，則控制器120可判斷壓力感測單元U21的位置即為按壓位置，或是可判斷壓力感測單元U21的位置是最接近按壓位置。

在本發明的一實施例中，倘若控制器120判斷壓力感測單元U21的位置是最接近按壓位置，則控制器120還可進一步根據壓力感測單元U21所輸出的感測信號S21~S23、S33~S34、S41與其相鄰的壓力感測單元U22所輸出的感測信號S24~S26、S35~S36、S42進行權重運算，以計算出實際的按壓位置(例如位於第一電極E01~E04之中的何者)。如此一來，可提高按壓位置的偵測準確度。

在本發明的另一實施例中，倘若控制器120判斷壓力感測單元U21的位置是最接近按壓位置，則控制器120也可只根據壓力感測單元U21所輸出的感測信號(即第一信號)S21~S23、S33~S34、S41進行權重運算，以計算出實際的按壓位置。

在圖6、圖7所示的實施例中，壓力感測單元U21~U24及其對應的材料層P41~P44(或第二電極E41~E44)的形狀為直條形，且每一個壓力感測單元U21~U24包括四個第一電極，但本發明並不以此為限。在本發明的又一實施例中，如圖8、圖9所示的壓力感測器410中，壓力感測單元U31~U34及其對應的材料層P51~P54(或第二電極E51~E54)的形狀可為橫條形，且每一個壓力感測單元U31~U34包括四個第一電極。除了上述形狀的差異之外，壓力感測器410的內部構架及運作方式皆類似於壓力感測器310，故可參考上述壓力感測器310的相關說明，在此不再贅述。

除此之外，在本發明的又一實施例中，如圖10、圖11所示的壓力感測器510中，壓力感測單元U41~U44及其對應的材料層P61~P64(或第二電極E61~E64)的形狀可為矩形，且每一個壓力感測單元U41~U44包括四個第一電極。除了上述形狀的差異之外，壓力感測器510的內部構架及運作方式皆類似於壓力感測器310，故可參考上述壓力感測器310的相關說明，在此不再贅述。

在本發明的上述實施例中，列舉了長條形、橫條形以及矩形的壓力感測單元，然而本發明並不以此為限。任何所屬技術領域中具有通常知識者當可依據上述的說明而類推得知其他形狀的壓力感測單元的佈局方式。

以下請同時參考圖12及圖13，圖12是根據本發明又一實施例所繪示的壓力觸控模組600的架構示意圖，圖13為圖12的壓力感測器610的分解示意圖，其中壓力感測器610為壓阻式壓力感測器。相較於圖1及圖2所示的壓力感測器110，圖12及圖13的壓力感測器610同樣可包括第一基板111、第二基板112以及八個壓力感測單元U1’~U8’。然而，有別於壓力感測器110的每一個壓力感測單元U1~U8包括兩個第一電極，壓力感測器610的每一個壓力感測單元U1’~U8’可包括三個第一電極。

舉例來說，壓力感測器610的壓力感測單元U1’可包括三個第一電極EI1、E01’、E02’，其中第一電極EI1可為驅動電極(即輸入電極)，第一電極E01’、E02’可為感測電極(即輸出電極)，且第一電極EI1的面積小於第一電極E01’、E02’的面積。在圖12及圖13的實施例中，第一電極EI1可為矩型，而第一電極E01’可為凹六邊形，且第一電極EI1與第一電極E01’可於第一基板111上排列而成為矩型，但本發明不限於此。任何所屬技術領域中具有通常知識者當可依據上述的說明而改變第一電極EI1、E01’的形狀。另外，壓力感測器610的其他壓力感測單元U2’~U8’的第一電極EI3、EI5、EI7、EI9、EI11、EI13、EI15、E03’~E16’則可依上述說明類推之。如此一來，控制器120可分別透過第一電極EI1、EI3、EI5、EI7、EI9、EI11、EI13、EI15驅動壓力感測單元U1’~U8’，再分別透過第一電極E01’~E16’接收感測信號S61~S76。當壓力感測器610被按壓時，控制器120可根據感測信號S61~S76而直接判斷出按壓位置是位於(或靠近)第一電極E01’~E16’之中的何者。如此一來，可提昇按壓位置的偵測速度及偵測準確度。

在本發明的上述實施例中，壓力感測單元是以陣列的型式排列在壓力感測器的觸控區，但本發明並不以此為限。在本發明的其他實施例中，壓力感測單元也可僅配置於觸控區中的部份區域，例如圖14及圖15所示。以下請同時參照圖14及圖15，圖14是根據本發明又一實施例所繪示的壓力觸控模組800的架構示意圖，圖15為圖14的壓力感測器810的分解示意圖。壓力感測器810同樣可包括第一基板111、第二基板112以及壓力感測單元U81~U84，其中壓力感測單元U81~U84之間彼此電性絕緣，且壓力感測單元U81~U84配置在觸控區119的外圍區域。

更進一步來說，壓力感測單元U81可包括第一電極E01~E04以及材料層P81；壓力感測單元U82可包括第一電極E05、E06以及材料層P82；壓力感測單元U83可包括第一電極E07、E08以及材料層P83；且壓力感測單元U84可包括第一電極E09~E12以及材料層P84。在本發明的其他實施例中，壓力感測單元U81~U84還可分別包括第二電極E81~E84。有關壓力感測器810(或是壓力感測單元U81~U84)的架構及實施方式可參考上述實施例的壓力感測器(或是壓力感測單元)的相關說明而類推得之。

請再同時參照圖14及圖15。控制器120可依序地驅動各壓力感測單元的其中一個第一電極，並透過其他第一電極接收感測信號以偵測出按壓位置。舉例來說，在本發明的一實施例中，控制器120可分別透過第一電極E01、E05、E07、E09驅動壓力感測單元U81~U84，並分別透過第一電極E02~E04、E06、E08、E10~E12接收感測信號S81~S88。控制器120可分別透過第一電極E02、E10驅動壓力感測單元U81及U84，並分別透過第一電極E03~E04、E11~E12接收感測信號S89~S92。控制器120可分別透過第一電極E03、E11驅動壓力感測單元U81及U84，並分別透過第一電極E04、E12接收感測信號S93、S94。當壓力感測器810被按壓時，控制器120可根據感測信號S81~S94進行權重運算，以計算出實際的按壓位置。因此，相較於圖1~圖13所示實施例的壓力感測器110、210、310、410、510、610，圖14及圖15壓力感測器810可減少材料層(例如壓阻材料層或介電材料層)的佈局面積，以降低成本。

圖16是依據本發明一實施例所繪示的控制器的方塊示意圖。以下請同時參照圖1及圖16，控制器120可包括電源驅動電路121、感測電路122以及類比至數位轉換器(analog to digital converter，ADC)123。電源驅動電路121可耦接到壓力感測單元U1~U8以驅動壓力感測單元U1~U8。在本發明的一實施例中，電源驅動電路121可採用電壓源或電流源來實現。感測電路122可耦接到壓力感測單元U1~U8以接收感測信號S1~S8並據以產生電壓信號V1~V8。在本發明的一實施例中，倘若壓力感測單元U1~U8為壓阻式壓力感測單元，則感測電路122可與各壓力感測單元U1~U8的壓阻材料層P21~P28的電阻形成惠斯登電橋電路(Wheatstone Bridge circuit)，並可反應於各壓力感測單元U1~U8中的電阻的變化而輸出對應的電壓信號V1~V8，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，感測電路122還可對感測信號S1~S8進行信號放大處理。

類比至數位轉換器123可耦接到感測電路122以接收電壓信號V1~V8。類比至數位轉換器123可對電壓信號V1~V8進行類比至數位轉換以輸出數位信號DS1~DS8。如此一來，外部的處理電路可對數位信號DS1~DS8進行運算，從而計算出壓力感測器110的壓力值及按壓位置，但本發明不限於此。在本發明的其他實施例中，如圖17所示，控制器120還可包括處理電路124。處理電路124可耦接到類比至數位轉換器123以接收數位信號DS1~DS8，並可對數位信號DS1~DS8進行運算，從而計算出壓力感測器110的壓力值及按壓位置。

在本發明的一實施例中，處理電路124可以採用硬體、韌體或是儲存在記憶體而由微處理器(micro processor)或數位信號處理器(DSP)所載入執行的軟體或機器可執行程式碼來實現。

綜上所述，本發明實施例的壓力感測器是以第一電極做為輸入電極及輸出電極，由於第一電極是直接設置在同一個基板(即第一基板)的同一平面上。如此一來，用以將輸入電極及輸出電極電性連接到控制器的導線也可配置在同一個基板的同一平面上，故可簡化控制器與輸入電極及輸出電極之間的導線的設置。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、300、600、800‧‧‧壓力觸控模組
110、210、310、410、510、610、810‧‧‧壓力感測器
111‧‧‧第一基板
112‧‧‧第二基板
119‧‧‧觸控區
120‧‧‧控制器
121‧‧‧電源驅動電路
122‧‧‧感測電路
123‧‧‧類比至數位轉換器
124‧‧‧處理電路
DS1~DS8‧‧‧數位信號
E01~E16、E01’~E16’、EI1、EI3、EI5、EI7、EI9、EI11、EI13、EI15‧‧‧第一電極
E21~E28、E31~E38、E41~E44、E51~E54、E61~E64、E81~E84‧‧‧第二電極
P21~P28、P31~P38、P41~P44、P51~P54、P61~P64、P81~P84‧‧‧材料層、壓阻材料層、介電材料層
S1~S8、S21~S44、S61~S76、S81~S94‧‧‧感測信號
U1~U8、U1’~U8’、U11~U18、U21~U24、U31~U34、U41~U44、U81~U84‧‧‧壓力感測單元
V1~V8‧‧‧電壓信號

下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。 圖1是根據本發明一實施例所繪示的壓力觸控模組的架構示意圖。 圖2為圖1的壓力感測器的分解示意圖。 圖3A為沿著圖1之A-A剖面線的一剖面示意圖。 圖3B為沿著圖1之A-A剖面線的另一剖面示意圖。 圖4是根據本發明另一實施例所繪示的壓力感測器的架構示意圖。 圖5為圖4的壓力感測器的分解示意圖。 圖6是根據本發明又一實施例所繪示的壓力觸控模組的架構示意圖。 圖7為圖6的壓力感測器的分解示意圖。 圖8是根據本發明又一實施例所繪示的壓力感測器的架構示意圖。 圖9為圖8的壓力感測器的分解示意圖。 圖10是根據本發明又一實施例所繪示的壓力感測器的架構示意圖。 圖11為圖10的壓力感測器的分解示意圖。 圖12是根據本發明又一實施例所繪示的壓力觸控模組的架構示意圖。 圖13為圖12的壓力感測器的分解示意圖。 圖14是根據本發明又一實施例所繪示的壓力觸控模組的架構示意圖。 圖15為圖14的壓力感測器的分解示意圖。 圖16是依據本發明一實施例所繪示的控制器的方塊示意圖。 圖17是依據本發明另一實施例所繪示的控制器的方塊示意圖。

100‧‧‧壓力觸控模組

110‧‧‧壓力感測器

119‧‧‧觸控區

120‧‧‧控制器

E01~E16‧‧‧第一電極

P21~P28‧‧‧材料層、壓阻材料層、介電材料層

S1~S8‧‧‧感測信號

U1~U8‧‧‧壓力感測單元

Claims (22)

1. 一種壓力感測器，包括：一第一基板；一第二基板；以及至少一壓力感測單元，位於該壓力感測器的一觸控區，該至少一壓力感測單元之間彼此電性絕緣，各該至少一壓力感測單元包括：多個第一電極，配置於該第一基板，各該些第一電極用以驅動對應的該壓力感測單元或感測對應的該壓力感測單元的受力狀況；以及一材料層，配置在該些第一電極與該第二基板之間，其中，當該壓力感測器被按壓時，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極之間的阻抗值反應於對應的該材料層的形變而改變，並透過各該至少一壓力感測單元的該些第一電極中的至少一者輸出至少一感測信號，其中該至少一感測信號用以指示該些第一電極之間的該阻抗值的改變，以進行該壓力感測器的壓力值或該觸控區的按壓位置的偵測動作。
2. 如申請專利範圍第1項所述的壓力感測器，其中該壓力感測器為一壓阻式壓力感測器，且該材料層為壓阻材料層。
3. 如申請專利範圍第2項所述的壓力感測器，其中各該至少一壓力感測單元的該些第一電極藉由該壓阻材料層而電性連 接，且當該壓力感測器被按壓時，該些第一電極之間的電阻值反應於對應的該壓阻材料層的形變而降低。
4. 如申請專利範圍第2項所述的壓力感測器，其中各該至少一壓力感測單元更包括：一第二電極，配置在該壓阻材料層與該第二基板之間，其中，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極藉由該壓阻材料層以及該第二電極而電性連接，且當該壓力感測器被按壓時，該些第一電極之間的電阻值反應於對應的該壓阻材料層的形變而降低。
5. 如申請專利範圍第2項所述的壓力感測器，其中於各該至少一壓力感測單元中，該些第一電極中的其中一者為驅動電極，而該些第一電極中的其餘者為感測電極。
6. 如申請專利範圍第5項所述的壓力感測器，其中該驅動電極的面積小於該感測電極的面積。
7. 如申請專利範圍第1項所述的壓力感測器，其中該壓力感測器為一電容式壓力感測器，且該材料層為介電材料層。
8. 如申請專利範圍第7項所述的壓力感測器，其中，當該壓力感測器被按壓時，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極之間的電容值反應於對應的該介電材料層的厚度降低而增加。
9. 如申請專利範圍第7項所述的壓力感測器，其中各該至少一壓力感測單元更包括：一第二電極，配置在該介電材料層與該第二基板之間， 其中，當該壓力感測器被按壓時，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極之間的電容值反應於對應的該介電材料層的厚度降低而增加。
10. 如申請專利範圍第1項所述的壓力感測器，其中：該些壓力感測單元以陣列型式配置於該觸控區；或者是該些壓力感測單元配置於該觸控區中的部份區域。
11. 一種壓力觸控模組，包括：一壓力感測器，包括：一第一基板；一第二基板；以及至少一壓力感測單元，位於該壓力感測器的一觸控區，該至少一壓力感測單元之間彼此電性絕緣，各該至少一壓力感測單元包括：多個第一電極，配置於該第一基板，用以驅動對應的該壓力感測單元或感測對應的該壓力感測單元的受力狀況；以及一材料層，配置在該些第一電極與該第二基板之間；以及一控制器，耦接到各該至少一壓力感測單元的該些第一電極，用以透過該些第一電極的其中一者驅動對應的該壓力感測單元，其中，當該壓力感測器被按壓時，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極之間的阻抗值反應於對應的該材料層的形變而改 變，並透過各該至少一壓力感測單元的該些第一電極中的至少一者輸出至少一感測信號，其中，該至少一感測信號用以指示該些第一電極之間的該阻抗值的改變，且該控制器根據各該至少一壓力感測單元的該至少一感測信號偵測該壓力感測器的壓力值或該觸控區的按壓位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述的壓力觸控模組，其中該壓力感測器為一壓阻式壓力感測器，且該材料層為壓阻材料層。
13. 如申請專利範圍第12項所述的壓力觸控模組，其中各該至少一壓力感測單元的該些第一電極藉由該壓阻材料層而電性連接，且當該壓力感測器被按壓時，該些第一電極之間的電阻值反應於對應的該壓阻材料層的形變而降低。
14. 如申請專利範圍第12項所述的壓力觸控模組，其中各該至少一壓力感測單元更包括：一第二電極，配置在該壓阻材料層與該第二基板之間，其中，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極藉由該壓阻材料層以及該第二電極而電性連接，且當該壓力感測器被按壓時，該些第一電極之間的電阻值反應於對應的該壓阻材料層的形變而降低。
15. 如申請專利範圍第12項所述的壓力觸控模組，其中於各該至少一壓力感測單元中，該些第一電極中的其中一者為驅動電極，而該些第一電極中的其餘者為感測電極。
16. 如申請專利範圍第15項所述的壓力觸控模組，其中該驅動電極的面積小於該感測電極的面積。
17. 如申請專利範圍第11項所述的壓力觸控模組，其中該壓力感測器為一電容式壓力感測器，且該材料層為介電材料層。
18. 如申請專利範圍第17項所述的壓力觸控模組，其中，當該壓力感測器被按壓時，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極之間的電容值反應於對應的該介電材料層的厚度降低而增加。
19. 如申請專利範圍第17項所述的壓力觸控模組，其中各該至少一壓力感測單元更包括：一第二電極，配置在該介電材料層與該第二基板之間，其中，當該壓力感測器被按壓時，各該至少一壓力感測單元的該些第一電極之間的電容值反應於對應的該介電材料層的厚度降低而增加。
20. 如申請專利範圍第11項所述的壓力觸控模組，其中：該至少一壓力感測單元以陣列型式配置於該觸控區；或者是該至少一壓力感測單元配置於該觸控區中的部份區域。
21. 如申請專利範圍第11項所述的壓力觸控模組，其中各該至少一壓力感測單元的該至少一感測信號包括多個第一信號，且該控制器根據該些第一信號進行運算，以偵測該觸控區的該按壓位置。
22. 如申請專利範圍第11項所述的壓力觸控模組，其中該控制器根據各該至少一壓力感測單元的該至少一感測信號與至少一相鄰的壓力感測單元的該至少一感測信號進行運算，以偵測該觸控區的該按壓位置。