TWI607356B - 一種三維觸控裝置 - Google Patents

Description

一種三維觸控裝置

本發明係關於一種觸控裝置，特別係關於一種三維觸控裝置。

觸控式螢幕技術在近些年得到了飛速的發展，功能方面、產品厚度方面都有了較大的改進，比如平面單點觸控結構、平面多點觸控結構，以及同時可以檢測觸摸位置和壓力大小的三維觸控式螢幕結構等，目前開發的壓力感測兼具觸摸感測一般都形成在不同的基板上，所以壓力感測和觸摸感測有上下之關係，這樣的設計需要電信號在不同基板之間的穿透，穿透的過程必將導致電信號的衰減，與此同時，將壓力感測和觸摸感測形成在不同基板上，需要進行兩次不同的製作過程，成本和材料方面都沒有優勢可言。

怎樣提高並加強觸控式螢幕的使用者體驗度，使得產品的整體厚度更小，是觸控式螢幕領域技術人員關注的問題，也是行業的發展趨勢所在。

為克服現有技術觸控式螢幕技術中製程複雜，觸控感測 效果不理想的問題，本發明提供一種能簡化製程且同時具有較好壓力感測和觸控感測效果的壓力感測觸控裝置。

本發明解決技術問題的方案是提供一種三維觸控裝置，三維觸控裝置包含一基板，定義有觸控區和走線區；一電極層，設置於基板上，電極層包含多條第一方向觸摸感測電極、多條第二方向觸摸感測電極和多個壓力感測電極，第一方向觸摸感測電極和第二方向觸摸感測電極是用以偵測一觸摸位置，壓力感測電極是用以偵測一觸摸力度大小，其中壓力感測電極位於電極層的邊緣；一線路層，設置於基板的走線區，至少包含多條壓力感測電極連接線，壓力感測電極的兩端分別通過壓力感測電極連接線電性連接至一檢測晶片，以檢測觸摸力度大小。

1‧‧‧三維觸控裝置

11‧‧‧基板

13‧‧‧電極層

14‧‧‧線路層

17‧‧‧柔性印刷電路板

19‧‧‧檢測晶片

23‧‧‧電極層

33‧‧‧電極層

43‧‧‧電極層

53‧‧‧電極層

57‧‧‧柔性印刷電路板

111‧‧‧走線區

113‧‧‧觸控區

131‧‧‧第二方向觸摸感測電極

133‧‧‧第一方向觸摸感測電極

135‧‧‧壓力感測電極

137‧‧‧觸摸感測電極連接線

138‧‧‧壓力感測電極連接線

235‧‧‧壓力感測電極

335‧‧‧壓力感測電極

431‧‧‧第二方向觸摸感測電極

433‧‧‧第一方向觸摸感測電極

435‧‧‧壓力感測電極

531‧‧‧第二方向觸摸感測電極

533‧‧‧第二方向觸摸感測電極

535‧‧‧壓力感測電極

537‧‧‧觸摸感測電極連接線

538‧‧‧壓力感測電極連接線

1311‧‧‧第二方向觸摸感測電極單元

1331‧‧‧第一方向觸摸感測電極單元

2311‧‧‧第二方向觸摸感測單元

2331‧‧‧第一方向觸摸感測電極單元

3311‧‧‧第二方向觸摸感測單元

3331‧‧‧第一方向觸摸感測電極單元

5311‧‧‧第二方向觸摸感測電極單元

5331‧‧‧第一方向觸摸感測電極單元

圖1是本發明一種三維觸控裝置第一實施例的爆炸結構示意圖。

圖2是本發明一種三維觸控裝置第一實施例的電極層的平面結構示意圖。

圖3是本發明一種三維觸控裝置第二實施例電極層的平面結構示意圖。

圖4是本發明一種三維觸控裝置第三實施例電極層的平面結構示意圖。

圖5是本發明一種三維觸控裝置第四實施例電極層的平面結構示意圖。

圖6是本發明一種三維觸控裝置第五實施例電極層的平面結構示 意圖。

圖7A是本發明一種三維觸控裝置第六實施例電極層的平面結構示意圖。

圖7B是本發明一種三維觸控裝置沿圖7A的I-I線之剖面示意圖。

圖7C是本發明一種三維觸控裝置之一惠斯通電橋結構示意圖。

圖7D是本發明一種三維觸控裝置之另一惠斯通電橋結構示意圖。

為了使本發明的目的，技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施實例，對本發明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發明，並不用於限定本發明。

參照圖1和圖2，本發明第一實施例一種三維觸控裝置1包含一基板11、一電極層13，和一線路層14，其中電極層13包含多條平行設置的第一方向觸摸感測電極133、多條平行設置的第二方向觸摸感測電極131和多個壓力感測電極135，第一方向觸摸感測電極133和第二方向觸摸感測電極131是用以偵測觸摸位置資訊，而壓力感測電極135是用以偵測觸摸力度大小，第一方向與第二方向交叉，而第一方向觸摸感測電極133與第二方向觸摸感測電極131通過在交叉位置設置絕緣墊(圖未示)等方式而電性絕緣，多個壓力感測電極135是位於電極層13的邊緣。

在本實施例中，基板11可以是硬質基材，如玻璃，強化玻璃，藍寶石玻璃等；也可以為柔性基材，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。基板11根據其後續應用大概可分為觸控區113和走線區111。其中觸控區113主要用以形成感應電極圖形，且對應觸控式螢幕的可視視窗，而走線區111主要用以形成感應電極連接線，且對應觸控式螢幕的非可視窗口，即在其相應位置的上下會有遮光層用以遮避線路，需要注意的是，在此基板上並不一定有可視的界限用以區隔觸控區113與走線區111。

在本實施例中，壓力感測電極135與第一方向觸摸感測電極133、第二方向觸摸感測電極131均位於基板11的觸控區113，且彼此之間電性絕緣。線路層14設置於基板11的走線區111，在本實施例中，線路層14包含多條壓力感測電極連接線138，還包含多條觸摸感測電極連接線137，各壓力感測電極135相對的兩端分別連接一壓力感測電極連接線138，各第一方向觸摸感測電極133、第二方向觸摸感測電極131的一端分別連接一觸摸感測電極連接線137。壓力感測電極連接線138和觸摸感測電極連接線137連通柔性印刷電路板(Flexible Printed Circuit board；FPC)17和檢測晶片19，用以將一壓力信號和一位置信號傳遞至檢測晶片。壓力感測電極連接線138和/或觸摸感測電極連接線137的材質可以為金、銀、銅、鐵、鋁、鉬等金屬或其合金。

當外界壓力按壓時，本發明一種三維觸控裝置1可通過第一方向觸摸感測電極133和第二方向觸摸感測電極131來檢測觸摸點的位置，並同時通過壓力感測電極135來檢測壓力大小。或者，三維觸控裝置1也可分時序進行觸摸點位置和觸摸壓力大小的檢測。因壓力感測電極135是位於電極層13的邊緣，且與第一方向觸摸感測電極133、第 二方向觸摸感測電極131電性絕緣，壓力信號的檢測對觸摸點位置信號的檢測影響較小，三維信號的檢測可以更靈敏且更快速。

在製程中，電極層13可採用壓印、絲印、蝕刻、塗布等工藝成型在基板11上。壓力感測電極135可以與第一方向觸摸感測電極133、第二方向觸摸感測電極131位於基板11的同一表面，且以同一材料在同一製程中形成，即具體說來第一方向觸摸感測電極133可以包含多個串聯在一起的第一方向觸摸感測電極單元1331，第二方向觸摸感測電極131包含多個串聯在一起的第二方向觸摸感測電極單元1311，各第一方向觸摸感測電極單元1331和第二方向觸摸感測電極單元1311及壓力感測電極135可以為菱形形狀，且在製程中，它們較佳是以同一材料在同一製程中形成菱形電極陣列，而僅取位於最靠近邊緣的菱形電極作為壓力感測電極135，即壓力感測電極135位於電極層13的邊緣，例如四周邊，較佳為各對角點位置，與對應的第一方向觸摸感測電極單元1331和第二方向觸摸感測電極單元1311共同構成觸控區113的電極層13的圖案。

壓力感測電極135設置在電極層13的邊緣，當外界壓力觸壓時，裝置整體的形狀改變可以同時觸發多個壓力感測電極135，根據系統預設的計算公式，結合多個被觸發的壓力感測電極135感測到的壓力值，即可計算出觸壓力量的大小。壓力感測電極135位於電極層13邊緣，即位於用以感測平面位置的第一方向觸摸感測電極133和第二方向觸摸感測電極131的外側，尤其是位於四個對角點的位置，對第一方向觸摸感測電極133和第二方向觸摸感測電極131感測觸摸位置的效果影響較小，不會造成信號的較大干擾，而且可以防止觸控區域出現暗區(不能感測觸控位置的區域)，如果將壓力感測電極135分佈在中間， 則分佈壓力感測電極135的區域無法與設置於其四周的第一方向觸摸感測電極單元1331或第二方向觸摸感測電極單元1311形成耦合電容而造成這些區域無法識別觸控位置，形成暗區。壓力感測電極135與第一方向觸摸感測電極單元1331和第二方向觸摸感測電極單元1311的互補設置使得壓力感測電極135和用以感測平面位置的第一方向觸摸感測電極133、第二方向觸摸感測電極131可以於製程中以同種材料同步製作而成，節省材料，減少了製程，可以較大程度上提高加工效率。

各第一方向觸摸感測電極133、第二方向觸摸感測電極131及壓力感測電極135的材料可以為氧化銦錫(ITO)，還可以為納米銀線，納米銅線，石墨烯，聚苯胺，聚噻吩的衍生物聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)，聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)透明導電高分子材料，碳納米管，石墨烯、金屬網格等。上述製程僅用以舉例說明本發明的製程優勢，本領域技術人員可以明確知道的是實際製程並不以此為限。壓力感測電極135、第一方向觸摸感測電極單元1331、第二方向觸摸感測電極單元1311的形狀並不限定為菱形，且壓力感測電極135與第一方向觸摸感測電極單元1331或第二方向觸摸感測電極單元1311的形狀也並不限定相同。

請參閱圖3，本發明第二實施例之電極層23中各第一方向觸摸感測電極單元2331和第二方向觸摸感測單元2311為菱形形狀，而各壓力感測電極335是由一導線迂回彎折成放射狀，壓力感測電極235位於電極層23的邊緣，較佳各對角點處。放射狀設置的壓力感測電極235在受到外界壓力時較易產生形狀的改變，利於後續系統檢測作用力的大小。

請參閱圖4，本發明第三實施例之電極層33中各第一方向 觸摸感測電極單元3331、第二方向觸摸感測單元3311和壓力感測電極335均為花瓣狀，壓力感測電極335位於電極層33的邊緣，較佳為各對角點處。

請參閱圖5，本發明第四實施例之電極層43包含多條並列均勻設置的第一方向觸摸感測電極433、多條並列均勻設置的第二方向觸摸感測電極431和多個壓力感測電極435。與第一實施例不同的是，本實施例中，壓力感測電極135、第一方向觸摸感測電極133和第二方向觸摸感測電極131設置於基板11的觸控區113，而多個壓力感測電極435是設置於基板11的走線區111。當外界壓力按壓時，本發明一種三維觸控裝置4通過位於觸控區113的第一方向觸摸感測電極433和第二方向觸摸感測電極431來檢測觸摸點的位置，並通過壓力感測電極435來檢測壓力大小。在本實施例中，壓力感測電極435的形狀可以為菱形、放射狀、花瓣狀或其他任意形狀。且因壓力感測電極435是位於基板11的走線區111，後續會被一遮光層遮避而不顯現於觸控式螢幕的可視視窗，因而不限於以透明材料製作，且其在製作過程中，較佳還可以與第一方向觸摸感測電極433、第二方向觸摸感測電極431以同種材料同步製作而成，或與壓力感測電極連接線438、觸摸感測電極連接線437以同種材料同步製作而成。

請參閱圖6，本發明第五實施例之電極層53中，電極層53包含多條第一方向觸摸感測電極533、第二方向觸摸感測電極531和多個壓力感測電極535，其中壓力感測電極535、第一方向觸摸感測電極533和第二方向觸摸感測電極531均設置在基板11的觸控區113。在本實施例中，第一方向觸摸感測電極533包含多個串聯在一起的第一方向觸摸感測電極單元5331，第二方向觸摸感測電極531包含多個串聯在一 起的第二方向觸摸感測電極單元5311，壓力感測電極535同樣可以與第一方向觸摸感測電極533、第二方向觸摸感測電極531以同一材料在同一製程中形成，製程簡單。此實施例中，至少一條第一方向觸摸感測電極533電性連接於一壓力感測電極535，即至少一條第一方向觸摸感測電極單元5331串列進一步與一壓力感測電極535串接在一起。各壓力感測電極535通過兩條獨立的壓力感測電極連接線538連接到柔性印刷電路板57，構成回路。而與一壓力感測電極535電性連接的第一方向觸摸感測電極533不單獨連接柔性印刷電路板57，而是通過與之串接在一起的壓力感測電極535的任意一條壓力感測電極連接線538連接到柔性印刷電路板57，並通過柔性印刷電路板將信號傳遞至檢測晶片。各第二方向觸摸感測電極531和其他未與壓力感測電極535連接的第一方向觸摸感測電極533則分別通過一觸摸感測電極連接線537連接到柔性印刷電路板57。即在設計上，至少一個壓力感測電極535會做為至少一條第一方向觸摸感測電極537的一部分參與觸摸位置的檢測。這樣的設計不僅可以節省空間，避免單獨留出區域來佈設壓力感測電極535，而且可以使得壓力感測電極535不僅可以感測壓力大小，而且可以充當觸摸感測電極，起到感測觸摸位置的雙重作用。當連接壓力感測電極535的兩條壓力感測電極連接線538中的任意一條發生斷裂後，因為還剩餘一條可以正常傳輸信號，所以不會影響到第一方向觸摸感測電極串533感測觸摸位置的功能。可以更好的保證系統的穩定工作。

在其他的實施方式中，也可以是至少一條第二方向觸摸感測電極531電性連接於一壓力感測電極535，並通過與之串接在一起的壓力感測電極535的任意一條壓力感測電極連接線538連接到柔性印刷電路板57；或者至少一條第一方向觸摸感測電極533和至少一條第二 方向觸摸感測電極531分別串接不同的壓力感測電極535。總而言之，本實施例的技術方案：第一方向觸摸感測電極533的至少其中之一和/或第二方向觸摸感測電極531的其中之一分別電性連接一壓力感測電極535，並通過壓力感測電極連接線538連接到柔性印刷電路板57，可以實現空間的節約，且不影響觸摸位置和壓力大小的檢測。

需注意的是，當外界壓力按壓時，本實施例的三維觸控裝置需分時序進行觸摸點位置的檢測和壓力大小的檢測。

在本發明的前述實施例中，壓力大小的檢測主要是利用壓力感測電極材料的壓阻效應，通過檢測按壓前後壓力感測電極的電阻值變化量而確定觸摸力度的大小，而目前由於壓力感測電極材料的限制，壓力感測電極不可避免地會受到手指等觸摸物體溫度的影響，產生一定電阻值的變化，而由溫度變化所帶來的電阻值變化會在一定程度上影響對觸摸力度大小檢測的精准度。

為了對溫度的影響進行補償，本發明可以於前述實施例中，在基板11相對於電極層13、23、33、43、53的另一表面，增設一補償電極層，補償電極層包含多個補償電極分別與多個壓力感測電極135、235、335、435、535隔著基板11一一對應設置。在本發明中，對應設置是指各補償電極與各壓力感測電極在基板11兩相對表面的數量及分佈位置上是上下垂直對應的，而補償電極與壓力感測電極的形狀則不受限制。

請參閱圖7A，本發明一種三維觸控裝置第六實施例電極層的平面結構示意圖，及圖7B三維觸控裝置沿圖7A的I-I線的剖面示意圖。本發明第六實施例與第四實施例不同的是，三維觸控裝置1更包含一補償電極層44設置於基板11相對於電極層43的另一表面。補償電極 層44包含多個補償電極445，其中多個補償電極445與壓力感測電極435材料相同，且設置方式為隔著基板一一對應設置。在本發明中，壓力感測電極435相對的兩端分別通過壓力感測電極連接線438電性連接至檢測晶片19，而相應地補償電極445相對的兩端也分別通過補償電極連接線(圖未示)電性連接至相同的檢測晶片19，檢測晶片19內進一步包含第一參考電阻R_a、第二參考電阻R_b及一多工器。通過多工器的控制，使壓力感測電極435(R₄₃₅)及與之對應設置的補償電極445(R₄₄₅)與電阻R_a、電阻R_b構成惠斯通電橋。

如圖7C與圖7D所示，電阻R₄₃₅、電阻R₄₄₅、第一參考電阻R_a、第二參考電阻R_b的連接方式可以有兩種。如圖7C所示，電阻R₄₃₅的一端電性連接於一電源正極端VEX+，另一端與第一參考電阻R_a串聯；電阻R₄₄₅的一端電性連接於同樣的電源正極端VEX+，另一端與第二參考電阻R_b串聯；第一參考電阻R_a、第二參考電阻R_b另一端電性連接於電源負極端VEX-(或接地)，一電壓計用於測量電阻R₄₃₅、電阻R₄₄₅的電勢差信號U0。或如圖7D所示，電阻R₄₃₅的一端電性連接於一電源正極端VEX+，另一端與電阻R₄₄₅串聯；第一參考電阻R_a的一端電性連接於同樣的電源正極端VEX+，另一端與第二參考電阻R_b串聯；電阻R₄₄₅、第二參考電阻R_b的另一端電性連接於電源負極端VEX-(或接地)一電壓計用於測量電阻R₄₃₅、第一參考電阻R_a的電勢差信號U0。

在無按壓力作用時，各惠斯通電橋處於平衡狀態。當受到按壓力作用時，對應位置處的一個或多個壓力感測電極435和對應設置的補償電極445電阻值發生改變，惠斯通電橋平衡被打破而導致輸出電勢差信號U0必定發生變化，不同的壓力對應不同阻值的改變，相應也會產生不同的電勢差信號，故，通過對惠斯通電橋的電勢差信號U0 進行計算及處理即可以得出相應的壓力值。

如圖7C中所示，電阻R₄₃₅、電阻R₄₄₅、電阻R_a與電阻R_b阻構成惠斯通電橋，其關係可表示為：R₄₃₅/R_a-R₄₄₅/R_b=U0(P)；如圖7D中所示，電阻R₄₃₅、電阻R₄₄₅、電阻R_a與電阻R_b阻構成惠斯通電橋，其關係可表示為：R₄₃₅/R₄₄₅-R_a/R_b=U0(Q)；本發明第六實施例的三維觸控裝置中，壓力感測電極435的電阻R₄₃₅及補償電極445的電阻R₄₄₅與溫度變化的關係可通過如下公式推導得到：物體的電阻R的計算公式為：R=ρL/S (1)；其中，ρ表示為組成壓力感測電極435、補償電極445的材料的電阻率，L為本發明中壓力感測電極435、補償電極445沿電流方向的長度，S為壓力感測電極435、補償電極445沿電流方向的橫截面積。

本發明中組成壓力感測電極435、補償電極445的材料的電阻率ρ隨溫度變化的公式為：ρ _T=ρ(1+αT) (2)；其中，ρ為組成壓力感測電極435、補償電極445的材料的電阻率，α為材料電阻的溫度係數，T為溫度。

結合上述式(1)與式(2)：當環境溫度為T₀時(如T=0)時，物體的電阻值為：R_T0=ρL/S (3)；當環境溫度為T1時，物體的電阻值為： R_T1=ρL/S(1+α(T₁-T₀)) (4)；由上述的式(1)-式(4)可以推導出材料電阻值受溫度影響的△R_T可表示為如下式(5)：鎠R_T=R_T1-R_T0==ρL/S(1+α(T₁-T₀))-ρL/S=α△T(ρL/S)=△Tα．R (5)；其中，△T表示溫度變化量。

本發明第六實施例所提供的三維觸控裝置中，惠斯通電橋中R₄₃₅、R₄₄₅、R_a與R_b的關係表示如上述式(Q)及式(P)所示。

以式(Q)為例，當溫度變化(溫度變化量表示為鎠T)時，壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445的電阻變化量分別如式(6)及式(7)中所示：鎠R_T435=△Tα．R₄₃₅ (6)；鎠R_T445=△Tα．R₄₄₅ (7)；由上述式(1)-式(7)，可以得出壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445的受溫度影響而引起的電阻變化表示如式(8)所示： 由式(8)可以看出，壓力感測電極435、補償電極445由同種材料構成，在相同的溫度變化量，式(8)還可進一步得出 式(9)： 從上述式(9)可以看出，根據溫度傳導的特性來看，相同材料在相同的溫度變化量△T的影響下，其溫度係數α是相同的，當壓力感測電極435、補償電極445採用相同的材料，在電阻值測量的過程中，溫度對壓力感測電極435、補償電極445電阻值的變化量△RT435與△RT445可通過式(9)中所示的方式相互抵消，因此，溫度對壓力感測輸入模組10的影響為零。

以式(P)為例，其與式(Q)在溫度變化量為鎠T時的區別在於： 其中，式(10)的具體推導過程與式(8)及式(9)相同，故，在此不再贅述。

從上述式(9)與式(10)的結果可知，圖7C與圖7D中所示的惠斯通電橋結構均使溫度對壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445的電阻值影響幾乎為零，從而實現完全溫度補償。

此外，根據力傳導的特性來看，由於壓力感測電極435、補償電極445分設在基板11的上下表面，基板11在受外力作用後，上下 表面會分別產生壓縮和拉伸形變，則壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445會因壓力分別產生壓縮和拉伸形變。即基板11在受到按壓作用力後其上下層會有形變差異，進而使設置在其上下表面的壓力感測電極435、補償電極445之間也會產生形變差異。進一步地，不同的按壓力道，其所引起基板11的上下層、壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445的形變差異也不相同。以第(9)式為例，在受按壓後：

其中△R_F(包含△R_F435和△R_F445)表示的是壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445受壓力影響產生的電阻值變化。通常當基板11受按壓力作用後，其一表面產生壓縮變形，另一表面產生拉伸變形，則位於壓縮變形表面的壓力感測電極435(或補償電極445)和位於拉伸形變表面的補償電極445(或壓力感測電極435)分別產生負應變、正應變，即△R_F435(或△R_F445)和△R_F445(或△R_F435)分別為負數、正數。

即在無按壓力作用時，圖7C與圖7D中所示的惠斯通電橋處於平衡狀態U0=0。當受到按壓力作用時，壓力感測電極435和/或補償電極445的一個或多個電阻值改變，這樣，惠斯通電橋平衡被打破而導致輸出電信號U0必定發生變化：如觸壓的力道較大，則壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445的電阻值具有較大的變化量即△R_F435和△R_F445的絕對值較大；相反地，如果觸壓的力道較小，則壓力感測電極435及與其對應設置的補償電極445的電阻值具有較小的變化量即△R_F435和△R_F445的絕對值較小。不同阻值的改變對應著不同的壓力 值，故，通過對惠斯通電橋的輸出信號U0進行計算及處理，即可以得出相應的壓力值。

上述實施例，僅以第四實施例的電極層設計為原型，在基板11相異於電極層43的另一表面，增設一補償電極層44，補償電極層包含多個補償電極445分別與多個壓力感測電極435以同種材料一一對應設置以對壓力感測電極435進行溫度補償。而本發明的內容並不以此為限，還可以以第一至第三實施例或第五實施例任一的電極層設計為原型，以同樣的方式增設補償電極層而實現溫度補償。

與現有技術相比，本發明一種三維觸控裝置通過在一基板上同時蝕刻形成壓力感測電極和觸摸感測電極，並將壓力感測電極135設置在電極層的邊緣，不僅可以保證觸摸感測電極有效的感測區域不被干擾，而且可以通過各獨立的壓力感測電極準確的計算出觸摸壓力的大小，提高檢測觸摸位置和壓力大小的精確度。壓力感測電極135設置在邊緣也可以避免因設置在螢幕中間區域而產生的暗區效果，影響使用者的使用感受。

進一步，本發明還提供一種三維觸控裝置，通過將壓力感測電極和觸摸感測電極串接在一起，且對應的觸摸感測電極不直接連接柔性印刷電路板，而是串接壓力感測電極，通過壓力感測電極的連接線連接柔性印刷電路板，使得壓力感測電極不僅可以檢測出壓力的大小，而且可以作為觸摸感測電極的其中一個單元，作為檢測觸摸位置的觸摸感測電極。兩條壓力感測電極連接線連接壓力感測電極，當其中一條壓力感測電極連接線斷裂時，另外一條壓力感測電極連接線同樣可以保證傳輸觸摸感測電極的電信號，不會影響到觸摸感測電極感測觸摸位置的功能。

進一步，本發明還提供一種三維觸控裝置，通過在基板相異於電極層的另一表面，增設一補償電極層，補償電極層包含多個補償電極分別與多個壓力感測電極以同種材料一一對應設置以對壓力感測電極進行溫度補償，以增加按壓力道大小偵測的精准度。

以上所述僅為本發明較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明原則之內所作的任何修改，等同替換和改進等均應包含本發明的保護範圍之內。

11‧‧‧基板

13‧‧‧電極層

14‧‧‧線路層

17‧‧‧柔性印刷電路板

19‧‧‧檢測晶片

111‧‧‧走線區

113‧‧‧觸控區

131‧‧‧第二方向觸摸感測電極

133‧‧‧第一方向觸摸感測電極

135‧‧‧壓力感測電極

137‧‧‧觸摸感測電極連接線

138‧‧‧壓力感測電極連接線

1311‧‧‧第二方向觸摸感測電極單元

1331‧‧‧第一方向觸摸感測電極單元

Claims (21)

1. 一種三維觸控裝置，包含：一基板，定義一觸控區和一走線區；一電極層，設置於該基板上，該電極層包含複數第一方向觸摸感測電極、複數第二方向觸摸感測電極和複數壓力感測電極，該些第一方向觸摸感測電極和該些第二方向觸摸感測電極是用以偵測一觸摸位置，該壓力感測電極是用以偵測一觸摸力度大小，其中該壓力感測電極僅位於該電極層的邊緣；一線路層，設置於該基板的該走線區，至少包含複數壓力感測電極連接線，該些壓力感測電極的兩端分別通過該壓力感測電極連接線電性連接至一檢測晶片，以檢測該觸摸力度大小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些壓力感測電極位於該電極層的對角點位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些壓力感測電極與該些第一方向觸摸感測電極、該些第二方向觸摸感測電極電性絕緣。
4. 如申請專利範圍第3項所述之三維觸控裝置，其中該線路層更包含複數觸摸感測電極連接線，該些第一方向觸摸感測電極、該些第二方向觸摸感測電極的一端分別通過該些觸摸感測電極連接線電性連接至該檢測晶片，以 檢測該觸摸位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之三維觸控裝置，其中該觸摸力度大小的檢測和該觸摸位置的檢測可以同時或分時序進行。
6. 如申請專利範圍第3項所述之三維觸控裝置，其中該些第一方向觸摸感測電極、該些第二方向觸摸感測電極和該些壓力感測電極均設置於該基板的該觸控區。
7. 如申請專利範圍第3項所述之三維觸控裝置，其中該些第一方向觸摸感測電極、該些第二方向觸摸感測電極是設置於該基板的該觸控區，而該些壓力感測電極是設置於該基板的該走線區。
8. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些第一方向觸摸感測電極的至少其中之一或該些第二方向觸摸感測電極的其中之一電性連接於一該些壓力感測電極。
9. 如申請專利範圍第8項所述之三維觸控裝置，其中電性連接於該些壓力感測電極的該些第一方向觸摸感測電極或該些第二方向觸摸感測電極是通過該些壓力感測電極連接線電性連接至該檢測晶片。
10. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些第一方向觸摸感測電極的至少其中之一電性連接於一該些壓力感測電極，且該些第二方向觸摸感測電極的其中之一電性連接於另一該些壓力感測電極。
11. 如申請專利範圍第8或10項中任一項所述之三維觸控裝置，其中該些壓力感測電極還可以用以與該第一方向觸控電極、該第二方向觸控電極一起檢測觸摸位置。
12. 如申請專利範圍第8或10項中任一項所述之三維觸控裝置，其中該觸摸力度大小的檢測和該觸摸位置的檢測是分時序進行。
13. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些第一方向觸摸感測電極、該些第二方向觸摸感測電極和該些壓力感測電極是位於基板的同一表面。
14. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些第一方向觸摸感測電極、該些第二方向觸摸感測電極和該些壓力感測電極是以同一材料在同一製程中形成。
15. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，其中該些壓力感測電極與該線路層是以同一材料在同一製程中形成。
16. 如申請專利範圍第1項所述之三維觸控裝置，更包含一補償電極層設置於該基板相對於該電極層的另一表面，其中該補償電極層包含複數補償電極分別與該些壓力感測電極一一對應設置，以對該些壓力感測電極進行溫度補償。
17. 如申請專利範圍第16項所述之三維觸控裝置，其中該補償電極與對應設置的該些壓力感測電極為相同材料。
18. 如申請專利範圍第17項所述之三維觸控裝置，其中該些壓力感測電極及與其對應設置的該補償電極構成一惠斯通電橋的其中兩個電阻，用於檢測所述觸摸力度大小，同時補償所述三維觸控裝置由於溫度引起的電阻值變化。
19. 如申請專利範圍第18項所述之三維觸控裝置，其中該三維觸控裝置進一步包含一第一參考電阻和一第二參考電阻，與該些壓力感測電極及與其對應設置的該補償電極構成該惠斯通電橋。
20. 如申請專利範圍第19項所述之三維觸控裝置，其中該惠斯通電橋的方式為該些壓力感測電極與該第一參考電阻串聯，對應設置的該補償電極與該第二參考電阻串聯。
21. 如申請專利範圍19項所述之三維觸控裝置，其中構成該惠斯通電極的方式為該些壓力感測電極與對應設置的該補償電極串聯，該第一參考電阻與該第二參考電阻串聯。