TWI663386B - 壓力感測器及顯示裝置 - Google Patents

壓力感測器及顯示裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI663386B
TWI663386B TW106128644A TW106128644A TWI663386B TW I663386 B TWI663386 B TW I663386B TW 106128644 A TW106128644 A TW 106128644A TW 106128644 A TW106128644 A TW 106128644A TW I663386 B TWI663386 B TW I663386B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
resistor
resistors
pressure sensor
substrate
resistance
Prior art date
Application number
TW106128644A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201827800A (zh
Inventor
紀賀勛
蔣承忠
陳風
Original Assignee
宸鴻科技（廈門）有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 宸鴻科技（廈門）有限公司 filed Critical 宸鴻科技（廈門）有限公司
Publication of TW201827800A publication Critical patent/TW201827800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI663386B publication Critical patent/TWI663386B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using an array of force sensing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本揭示文件涉及觸控技術領域，特別涉及一種壓力感測器及顯示裝置。一種壓力感測器，包括多個壓力單元，壓力單元包括四個阻值相同的電阻，四個電阻構成一個惠斯通電橋，其中兩個電阻為第一電阻組，另外兩個電阻為第二電阻組；在與壓力單元所在平面垂直的方向上，每一電阻組中的兩個電阻的電極正投影至少部分重合；每一電阻組中的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。該壓力傳感器具有高解析度和感測精度的優點。一種顯示裝置，其包括上述壓力感測器，由於該壓力傳感器具有高解析度和感測精度的優點，從而增強顯示裝置的產品競爭力。

Description

壓力感測器及顯示裝置
本揭示文件涉及觸控技術領域，特別涉及一種壓力感測器及顯示裝置。
隨著觸控技術的發展，無論是工業電子裝置還是消費電子裝置大都採用具有觸控功能的顯示裝置。傳統的顯示裝置只具有觸控功能已不能滿足客戶需求。為增加使用者體驗，在傳統的顯示裝置內搭載壓力感測器以增加壓力感應功能已成為了一種趨勢。
壓力感測器中包括多個壓力單元，用以感測來自手指或者觸控筆的觸控位置及壓力大小。隨著顯示裝置的發展以及客戶的需要，對壓力感測器的解析度的要求越來越高。現有的壓力感測器上每個壓力單元所占面積較大，因而壓力感測器上單位面積內的壓力單元數量有限，已經無法滿足高解析度及高感測精度的壓力感測器的要求。
為克服現有壓力感測器解析度及感測精度較低的技術問題，本揭示文件提供了一種壓力感測器和顯示裝置。
本揭示文件解決技術問題的方案是提供一種壓力感測器，包括多個壓力單元，所述壓力單元包括四個阻值相同的電阻，四個所述電阻構成一個惠斯通電橋，其中兩個所述電阻為第一電阻組，另外兩個所述電阻為第二電阻組；在與所述壓力單元所在平面垂直的方向上，所述每一電阻組中的兩個電阻的電極正投影至少部分重合；所述每一電阻組中的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。
優選地，所述壓力感測器進一步包括一基板，所述每一電阻組的兩個電阻分別位於所述基板兩相對表面上。
優選地，位於所述基板同一表面上的相鄰的兩個所述電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。
優選地，所述壓力感測器進一步包括兩基板，分別為第一基板和第二基板；所述第一電阻組的兩個電阻分別位於所述第一基板兩相對表面上，所述第二電阻組的兩個電阻分別位於所述第二基板兩相對表面上；所述第一基板和所述第二基板層疊設置。
優選地，所述第一基板和所述第二基板之間設置第三基板，位於所述第一基板和所述第二基板之間的兩個所述電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。
優選地，所述第一電阻組包括第一電阻以及第二電阻，所述第二電阻組包括第三電阻以及第四電阻，所述第一電阻與所述第三電阻的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，所述第二電阻與所述第四電阻的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，所述第一方向與所述第二方向相互垂直。
優選地，所述基板的表面上每平方公分設置至少兩個所述壓力單元。
優選地，所述基板上開設有複數通孔，四個所述電阻通過所述複數通孔電性連接成一個惠斯通電橋。
優選地，所述基板為柔性電路板。
優選地，所述基板的厚度為10-20μm。
優選地，所述電阻的電極材料為鎳、鎳鉻合金或鎳銅合金中的一種。
本揭示文件還提供一種顯示裝置，包括上述的壓力感測器及一顯示屏幕，所述顯示屏幕包括發光面和背光面，所述壓力感測器位於所述背光面一側。
與現有技術相比，本揭示文件所提供的壓力感測器，其包括多個壓力單元，每個壓力單元中每一電阻組的兩個電阻的電極正投影至少部分重合。因而能減小壓力感測器上每個壓力單元所占的面積，增加壓力感測器單位面積上壓力單元的數量，有效提高了壓力感測器的解析度。並且，每一電阻組中的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不 同，因而這兩個電阻分別感應不同方向的應力，從而能提高壓力單元的感測精度。
本揭示文件還提供一種顯示裝置，其包括上述壓力感測器，該壓力傳感器具有高解析度和感測精度的優點，從而增強顯示裝置的產品競爭力。
10‧‧‧壓力感測器
100‧‧‧壓力單元
101‧‧‧第一電阻
102‧‧‧第二電阻
103‧‧‧第三電阻
104‧‧‧第四電阻
110‧‧‧電橋
130‧‧‧放大器
A、B、C、D‧‧‧端點
I1‧‧‧電流
111‧‧‧第一電阻組
112‧‧‧第二電阻組
120‧‧‧基板
121‧‧‧第一基板
122‧‧‧第二基板
123‧‧‧第三基板
O1‧‧‧第一節點
O2‧‧‧第二節點
O3‧‧‧第三節點
O4‧‧‧第四節點
X、Y‧‧‧電阻
d‧‧‧X方向上總投影長度
h‧‧‧Y方向上總投影長度
d1、d2、d3、d4、d5、d6‧‧‧線段
h1、h2、h3、h4、h5‧‧‧線段
X1、Y1、X2、Y2‧‧‧電阻
140‧‧‧底板
20‧‧‧顯示幕
30‧‧‧光學玻璃
201‧‧‧發光面
202‧‧‧背光面
當結合隨附圖式閱讀時，自下列詳細描述將便於理解本揭示文件之態樣。應注意，根據工業中的標準實務，各特徵並非按比例繪製。事實上，出於論述清晰之目的，可能增加或減小各特徵之尺寸。
第1圖是本揭示文件第一實施例中壓力感測器的結構示意圖；第2圖是本揭示文件第一實施例中惠斯通電橋的電路原理示意圖；第3圖是本揭示文件第一實施例中第一具體實施例的壓力單元的結構示意圖；第4圖是本揭示文件第一實施例中第二具體實施例的壓力單元的結構示意圖；第5圖是本揭示文件第一實施例中電阻的電極圖案形狀的結構示意圖；第6圖是本揭示文件第一實施例中第三具體實施例的壓力單元的結構示意圖； 第7圖是本揭示文件第一實施例中第四具體實施例的壓力單元的結構示意圖；第8圖是本揭示文件第一實施例中第三具體實施例的變形實施例的壓力單元的結構示意圖；第9圖是本揭示文件第一實施例中第四具體實施例的變形實施例的壓力單元的結構示意圖；第10圖電阻的電極圖案形狀的第一變形實施例的結構示意圖；第11圖是電阻的電極圖案形狀的第二變形實施例的結構示意圖；第12圖是電阻的電極圖案形狀的第三變形實施例的結構示意圖；第13圖是本揭示文件第一實施例中第一具體實施例的壓力單元的優選的結構示意圖；第14圖是本揭示文件第一實施例中第二具體實施例的壓力單元的優選的結構示意圖；以及第15圖是本揭示文件第二實施例中顯示裝置的結構示意圖。
為了使本揭示文件的目的，技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施實例，對本揭示文件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示文件，並不用於限定本揭示文件。
如第1圖和第2圖所示，一種壓力感測器10，其包括多個壓力單元100。壓力單元100包括四個阻值相同的電阻，四個電阻分別為第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103及第四電阻104，四個電阻構成一個惠斯通電橋110。其中，第一電阻101與第二電阻102串聯，第三電阻103與第四電阻104串聯，兩個串聯電路再並聯連接並構成一個惠斯通電橋110。
進一步地，電橋110的B端(第一電阻101與第四電阻104之間)接入第一電源端，電橋110的D端(第二電阻102與第三電阻103之間)接入接地端。電橋110的A端(第一電阻101與第二電阻102之間)與C端(第三電阻103與第四電阻104)接入放大器130中後進行信號輸出，放大器130的電源引腳可分別連接電源正極及電源負極。
當無按壓力作用時，電橋110處於平衡狀態。當受到按壓力作用時，被按壓位置附近的一個或多個惠斯通電橋110中的電阻發生形變而造成阻值改變，惠斯通電橋110平衡被打破而使得輸出電壓U0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輸出電壓U0，因此可根據輸出電壓U0得到相應的壓力值。
具體的，第一電阻101的電阻值為R1，第二電阻102的電阻值為R2，第三電阻103的電阻值為R3，第四電阻104的電阻值為R4。第一電阻101兩端的電壓差可表示為：
第四電阻104兩端電壓差可表示為：
電橋輸出的電壓U0可表示為：
由式(3)中可知，當R1R3=R2R4時，則電橋110輸出電壓U0等於0，則電橋110處於平衡狀態。
進一步地，假設處於平衡狀態的電橋110各橋壁電阻的變化量為△R1、△R2、△R3及△R4，則電橋110的輸出電壓U0可進一步表示為：
若將平衡條件R1R3=R2R4代入上述式(4)中，並進一步考慮△R遠遠小於R以略去高階微量，則電橋的輸出電壓為：
在本揭示文件中，電橋110之電阻的電阻值相等，即R1=R2=R3=R4=R，因此，上述式(5)還可進一步表示為：
更進一步地，若電橋110中四個電阻(第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103及第四電阻104)均為應變片，且其靈敏度K均相同。
手指按壓後，手指按壓作用所產生的電阻變化量與對應電阻的初始電阻值之比與電阻受到按壓作用後的應變數關係如下：△R/R=Kε (7)
結合上述式(6)與式(7)，則電橋110輸出壓力U0可進一步表示為：
從上述式(8)中可知，電橋110的輸出電壓U0與四個電阻的應變數相關。
請一併參閱第3圖與第4圖，以壓力單元100所在平面平行的方向，即M軸所示方向為水平方向；以與壓力單元100所在平面垂直的方向，即N軸所示方向，為垂直方向。在與壓力單元100所在平面垂直的方向上(即第3圖、第4圖中N軸所示方向上)，四個電阻中至少兩個電阻的電極正投影部分重合或完全重合。這樣可以減小壓力感測器10上每個壓力單元100所占的面積，增加壓力感測器10單位面積上壓力單元100的數量，有效提高了壓力感測器10的解析度。
四個電阻其中兩個電阻為第一電阻組111，另外兩個電阻為第二電阻組112，即第一電阻組111包括第一電阻101和第二電阻102，第二電阻組112包括第三電阻103和第四電阻104。優選地，每一電阻組的兩個電阻在與壓力單元100所在平面垂直的方向上(即第3圖、第4圖中N軸所示方向上)的電極正投影部分重合或完全重合。也就是如第3圖和第4圖中所示，第一電阻101和第二電阻102的電極正投影部分重合或完全重合，第三電阻103和第四電阻104的電極正投影部分重合或完全重合。這樣，也就是四個電阻中兩兩分別在與壓力單元100所在平面垂直的方向上進行疊 加，從而能進一步減小壓力感測器10上每個壓力單元100所占的面積，增加壓力感測器10的解析度。其中更好的是，每一電阻組的兩個電阻在與壓力單元100所在平面垂直的方向上(即第3圖、第4圖中N軸所示方向上)的電極正投影完全重合。即，第一電阻101和第二電阻102在與壓力單元100所在平面垂直的方向上(即第3圖、第4圖中N軸所示方向上)的電極正投影完全重合，第三電阻103和第四電阻104在與壓力單元100所在平面垂直的方向上(即第3圖、第4圖中N軸所示方向上)的電極正投影完全重合。
如第3圖中所示，作為第一具體實施例，壓力感測器10進一步包括基板120，基板120包括第一基板121和第二基板122。第一電阻組111的兩個電阻分別位於第一基板121兩相對表面上，第二電阻組112的兩個電阻分別位於第二基板122兩相對表面上。即，第一電阻101和第二電阻102分別位於第一基板121兩相對表面上，第三電阻103和第四電阻104分別位於第二基板122兩相對表面上。第一基板121和第二基板122層疊設置，也就是沿N軸所示方向疊設，本實施例以第一電阻組111疊設於第二電阻組112之上為例。第一電阻組111的電極正投影和第二電阻組112的電極正投影部分重合或完全重合。即第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103與第四電阻104沿N軸所示方向的電極正投影部分重合或完全重合。本實施例以四個電阻沿N軸所示方向的電極正投影完全重合為例。
可以理解，四個電阻的電極之間均部分重合或完全重合，壓力單元100的面積進一步減小。當然其中最優的是，四個電阻的電極之間完全重合，此時壓力單元100的面積可以減小3/4。區別於現有技術，在該實施例中所提供的壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度可以增加到現有技術的四倍。例如，現有技術中壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度大約為1個/cm2，在該實施例中所提供的壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度可以達到4個/cm2。當然，如果現有的單面電橋設計(即四個電阻位於同一平面)中，壓力感測器10每平方公分上壓力單元100可以設置2個、3個或更多時，在該實施例中所提供的壓力感測器10每平方公分上壓力單元100則可以設置8個、12個或更多等。
如第4圖中所示，作為第二具體實施例，壓力感測器10進一步包括一基板120，每一電阻組的兩個電阻分別位於基板120兩相對表面上。也就是第一電阻組111與第二電阻組112沿N軸方向的電極正投影之間不重合，即第一電阻組111和第二電阻組112平行設置。具體來說，第一電阻101和第二電阻102分別位於基板120兩相對表面上，第三電阻103和第四電阻104分別位於基板120兩相對表面上。此時，壓力單元100的面積可以減小1/2。區別於現有技術，在該實施例中所提供的壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度可以增加到現有技術的兩倍。例如，壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度大約為1個/cm2，在該實施例中 所提供的壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度可以達到2個/cm2。當然，如果現有的單面電橋設計(即四個電阻位於同一平面)中，壓力感測器10每平方公分上壓力單元100可以設置更多個時，在該實施例中所提供的壓力感測器10每平方公分上壓力單元100的數量則可以相應的增加。
因此，在本揭示文件所提供的壓力感測器10上壓力單元100的分佈密度為2-4個/cm2，也就是基板120的表面上每平方公分設置至少兩個所述壓力單元100，有效的提高了壓力感測器10的解析度。
並且現有的單面電橋設計(即四個電阻位於同一平面)，在水平方向上四個電阻之間存在較大的溫度梯度。而在本揭示文件所提供的壓力感測器10中，由於電阻之間至少兩個為垂直設置，垂直方向上溫度梯度較小，因而能有效避免溫度對電橋的影響，能有效提高壓力感測的精確度。此處的電橋即為惠斯通電橋110。在本揭示文件所提供的第一具體實施例和第二具體實施例中，第一具體實施例的壓力單元100的面積較小，而厚度較大；第二具體實施例的壓力單元100的面積較大，而厚度較小。在實際應用中，可以根據情況進行選擇即可。
優選地，請一併參閱第5圖、第6圖及第7圖，每一電阻組中的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同，也就是第一電阻組111的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向和第二電阻組112的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。即第一電阻101和第二電阻102的電極圖案形 狀的延伸方向不同，第三電阻103和第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向不同。這樣電極部分重合或完全重合，亦即垂直設置的兩個電阻，分別感應不同方向的應力，從而能提高感測精度。此處及以下的延伸方向是指電阻的電極圖案形狀在一方向上的總投影長度大於電阻的圖案形狀在其他方向上的總投影長度，則該方向即為電阻的電極圖案形狀的延伸方向。
具體的，以第5圖為例，第5圖中(A)所示的電阻記為電阻X，其總投影長度包括在第一方向(X方向)上總投影長度d及在第二方向(Y方向)上總投影長度h。其中，沿第一方向或沿第二方向將電阻圖案形狀分為多段，沿第一方向上的總投影長度d等於線段d1、線段d2、線段d3、線段d4、線段d5及線段d6之和，沿第二方向上總投影長度h等於線段h1、線段h2、線段h3、線段h4及線段h5之和。從第5圖中(A)可知，沿第一方向上的總投影長度d大於沿第二方向上總投影長度h。因此電阻X的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向。且電阻X均具有第一節點O1和第二節點O2用於電性連接。第5圖中(B)所示的電阻記為電阻Y，其在第二方向(Y方向)上的總投影長度最大，因此電阻Y的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向。且電阻Y均具有第三節點O3和第四節點O4用於電性連接。延伸方向不同，即指的第一方向和第二方向之間形成角度；其中更好的是，每一電阻組中的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向相互垂直，即第一 電阻組111和第二電阻組112的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向相互垂直。亦即第一方向和第二方向垂直。
具體的，如第6圖中所示，作為第三具體實施例，其與第一具體實施例相比，區別在於對電阻的電極圖案形狀的延伸方向進行進一步限定。在該實施例中，在第一電阻組111中，第一電阻101的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X1，第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y1。在第二電阻組112中，第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X2，第二電阻104的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y2。
其中優選的是，第一基板121和第二基板122之間設置第三基板123，位於第一基板121和第二基板122之間的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。亦即如第6圖中所示，位於第一基板121和第二基板122之間的第二電阻102和第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向不同。首先，每一電阻組的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同，即第一電阻101和第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方向不同，第三電阻103和第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向不同。在此基礎上，第二電阻102和第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向不同，在垂直方向上任意兩個相鄰電阻的電極圖案形狀的延伸方向均不同。即，在第一電阻組111中，第一電阻101的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X1，第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方 向為第二方向，即為電阻Y1。在第二電阻組112中，第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X2，第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y2。較佳的，第一方向與第二方向相互垂直。
由於電橋110的第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103及第四電阻104的阻值相同，且假設四個電阻受到的手指按壓作用力及溫度變化所產生的阻值變化也相同，依據式(7)△R/R=Kε(K為靈敏度)，可知第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103及第四電阻104受到手指按壓後產生的應變數之間關係可表示為：ε1=ε3=εx，而ε2=ε4=εy，因此，上述式(8)可進一步轉化為：
由上述式(9)中可知，上述電壓UBD可通過測量獲得，K為與金屬線材質相關的電阻靈敏度，所述電橋110在受到按壓作用後第一方向的應變表示為εx，所述電橋110在受到按壓作用後第二方向的應變表示為εy，應變的大小可根據電阻應變片測量獲得。可見，通過上述式(9)計算獲得的電橋110的輸出電壓U0與電橋110受到手指按壓後的所受到的第一方向的應變εx及第二方向的應變εy之間差的絕對值相關。
因此，當第一方向與第二方向垂直時，可使相鄰設置的電阻圖案形狀在受到手指按壓作用力之後所產生的應力方向更為集中，從而獲得更大的應變數(即第一方向應變數εx與第二方向應變數εy)。那麼也就是能得到更大的 第一方向的應變εx及第二方向的應變εy之間差的絕對值，以及計算獲得的電橋110的輸出電壓U0。因而壓力單元100能對手指按壓作用所產生的作用力做出更為靈敏的反應，提高壓力感測器10的精准度。較佳的，壓力感測器10在第一方向和第二方向上所設置的壓力感應單元100的數量不同。這樣的設置，可避免壓力感測器受到手指按壓作用之後，壓感單元100受到的不同方向的應力及引起的應變數相同，而導致手指按壓前後的輸出電壓U0無法得到有效計算的問題。
如第7圖所示，作為第三具體實施例的變形實施例，位於第一基板121和第二基板122之間的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向也可以是相同的。即第二電阻102和第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向相同。即，在第一電阻組111中，第一電阻101的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X1，第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y1。在第二電阻組112中，第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X2，第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y2。而四個電阻，即第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103及第四電阻104之間的電性連接關係仍然不變，與第2圖中相對應，僅是四個電阻相互之間的位置關係上發生改變。
對比第三具體實施例和第三具體實施例的變形實施例，即對比第6圖和第8圖可知，作為優選的第三具體 實施例中，不僅壓力單元100感測的靈敏度及壓力感測器10的精准度更高，而且四個電阻之間的連接更為簡單。
具體的，如第7圖中所示，作為第四具體實施例，其與第二具體實施例相比，區別在於對電阻的電極圖案形狀的延伸方向進行進一步限定。在該實施例中，每一電阻組的兩個電阻分別位於基板120兩相對表面上。其中優選的是，位於基板120同一表面上的相鄰的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。也就是如第7圖中所示，第一電阻101和第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向不同，第二電阻102和第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向不同。在水平方向上或者垂直方向上，相鄰設置的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向均不同。即，第一電阻101和第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向不同，第一電阻101和第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方向不同。即，在第一電阻組111中，第一電阻101的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X1，第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y1。在第二電阻組112中，第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y2，第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X2。
如第9圖所示，作為第四具體實施例的變形實施例，當每一電阻組的兩個電阻分別位於基板120兩相對表面上時，位於基板120同一表面上的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向也可以是相同的。即，第一電阻101和第三電阻 103的電極圖案形狀的延伸方向相同，第二電阻102和第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向相同。即，在第一電阻組111中，第一電阻101的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X1，第二電阻102的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y1。在第二電阻組112中，第三電阻103的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，即為電阻X2，第四電阻104的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，即為電阻Y2。而四個電阻，即第一電阻101、第二電阻102、第三電阻103及第四電阻104之間的電性連接關係仍然不變，與第2圖中相對應，僅是四個電阻相互之間的位置關係上發生改變。
對比第四具體實施例和第四具體實施例的變形實施例，即對比第7圖和第9圖可知，作為優選的第四具體實施例中，不僅壓力單元100感測的靈敏度及壓力感測器10的精准度更高，而且四個電阻之間的連接更為簡單。
在第5圖中，電極的圖案形狀呈梳齒線性。作為第一種變形實施例，如第10圖所示，電極的圖案形狀也可以是呈橢圓線性狀。作為第二種變形實施例，如第11圖所示，電極的圖案形狀也可以是“柵欄”形折線狀，例如可以為“三橫一豎”結構。作為第三種變形實施例，如第12圖所示，電極的圖案形狀還可以是曲線狀。只要是保證電阻X1、X2的電極圖案形狀的延伸方向與電阻Y1、Y2的電極圖案形狀的延伸方向不同即可。在一些優選的實施例中，為了降低生產成本，電阻的電極材料為鎳、鎳鉻合金或鎳銅合金中的一種。
在一些優選的實施例中，如第3圖、第4圖及第6圖-第9圖中所示，基板120上開設有複數通孔(未標號)，四個電阻通過複數通孔電性連接成一個惠斯通電橋110。一般來說基板120為柔性電路板FPC。通過FPC穿孔技術即可開設通孔，即可完成電阻之間的連接，不需要額外增設引線從而減少壓力單元100所佔用的面積，亦即進一步擴大可設置壓力單元100的區域面積，增加壓力感測器10單位面積上壓力單元100的數量，有效提高壓力感測器10的解析度。在另一些實施例中，可以是在基板120上進行走線。
進一步的是，由於基板120兩側的電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同，即感應的是不同方向的應力，因此即使基板120的厚度很小，仍然能靈敏的感應到不同方向的應力。並且由於垂直方向有熱量傳導，電阻上第一方向、第二方向的熱量可以抵消，從而避免溫度對壓力感測的影響，進一步提高感測的精准度。
基板120的厚度為10-20μm。相較於常規的壓力感測器的結構中，基板厚度均大於100μm，本揭示文件所提供的壓力感測器10的基板120厚度能減低90%以上。因此，即使該壓力感測器10的壓力單元100做成疊層結構，仍然具有很好的應用前景。
請一併參閱第13圖和第14圖，壓力單元100還包括一用於承載的底板140。如第13圖中所示，作為第一具體實施例的優選，該用於承載的底板140位於的第一電阻101外側，當然也可以是設置在第四電阻104的外側，此處 的外側是指還未設置有基板120的一側。具體的，如前面所述對於電阻的電極圖案形狀可以進行進一步優選。
如第14圖所示，作為第二具體實施例的優選，四個電阻在垂直方向上分為兩層，第一電阻101和第四電阻104位於一層，第二電阻102和第三電阻103位於一層。該用於承載的底板140位於第一電阻101、第四電阻104外側，當然也可以是設置在第二電阻102、第三電阻103外側，此處的外側是指還未設置有基板120的一側。一般來說，底板140為柔性電路板FPC。底板140的厚度為10-20μm。
如第15圖所示，一種顯示裝置1，包括實施例一所提供的壓力感測器10。優選地，顯示裝置1還包括顯示幕20，顯示幕20包括發光面201和背光面202，壓力感測器10位於背光面202一側。顯示幕20可以是OLED顯示幕，也可以是LCD顯示幕。一般來說，在發光面一側設有光學玻璃30。光學玻璃30的作用在於保護顯示幕20及壓力感測器，一般來說，光學玻璃30也就是TP蓋板玻璃。
與現有技術相比，本揭示文件所提供的壓力感測器，其包括多個壓力單元，每個壓力單元中每一電阻組的兩個電阻的電極正投影至少部分重合。因而能減小壓力感測器上每個壓力單元所占的面積，增加壓力感測器單位面積上壓力單元的數量，有效提高了壓力感測器的解析度。並且，每一電阻組中的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同，因而這兩個電阻分別感應不同方向的應力，從而能提高壓力單元的感測精度。
進一步的是，壓力感測器進一步包括一基板，每一電阻組的兩個電阻分別位於所述基板兩相對表面上。這樣壓力單元的面積較大，而厚度較小。進一步的是，位於基板同一表面上的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同，在水平方向上或者垂直方向上，相鄰設置的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向均不同，進一步提高壓力單元的感測精度。
進一步的是，壓力感測器進一步包括兩基板，分別為第一基板和第二基板；第一電阻組的兩個電阻分別位於第一基板兩相對表面上，第二電阻組的兩個電阻分別位於第二基板兩相對表面上；第一基板和第二基板層疊設置。這樣壓力單元的面積較小，而厚度較大。進一步的是，第一基板和第二基板之間設置第三基板，位於第一基板和第二基板之間的兩個電阻的電極圖案形狀的延伸方向不同。這樣在垂直方向上任意兩個相鄰電阻的電極圖案形狀的延伸方向均不同，進一步提高壓力單元的感測精度。
進一步的是，第一電阻組包括第一電阻以及第二電阻，第二電阻組包括第三電阻以及第四電阻，第一電阻與第三電阻的電極圖案形狀的延伸方向為第一方向，所述第二電阻與第四電阻的電極圖案形狀的延伸方向為第二方向，第一方向與所述第二方向相互垂直。這樣應變數更大，進一步提高壓力單元的感測精度。
進一步的是，基板的表面上每平方公分設置至少兩個壓力單元，有效的提高了壓力感測器的解析度。
進一步的是，所述基板上開設有複數通孔，四個電阻通過複數通孔電性連接成一個惠斯通電橋。通過通孔完成電阻之間的連接，不需要額外增設引線從而減少壓力單元所佔用的面積，亦即進一步擴大可設置壓力單元的區域面積，增加壓力感測器單位面積上壓力單元的數量，有效提高壓力感測器的解析度。
進一步的是，基板為柔性電路板，柔性電路板穿孔技術較為成熟，能有效降低生產難度。
進一步的是，基板的厚度為10-20μm。基板厚度較小，使得壓力傳感器具有很好的應用前景。
進一步的是，電阻的電極材料為鎳、鎳鉻合金或鎳銅合金中的一種，能有效降低生產成本。
本揭示文件還提供一種顯示裝置，包括上述壓力感測器及一顯示幕，顯示幕包括發光面和背光面，壓力感測器位於背光面一側。該壓力傳感器具有解析度高的優點，可以與高解析度的顯示裝置匹配，從而增強顯示裝置的產品競爭力。
以上所述僅為本揭示文件的較佳實施例而已，並不用以限制本揭示文件，凡在本揭示文件的原則之內所作的任何修改，等同替換和改進等均應包含本揭示文件的保護範圍之內。

Claims (7)

  1. 一種壓力感測器，包含：複數個壓力單元，該些壓力單元中每一者包含四個電阻，且該些電阻具有相同阻值，該些電阻構成一個惠斯通電橋，該些電阻中兩者為一第一電阻組，該些電阻中另兩者為第二電阻組，該第一電阻組包括一第一電阻以及一第二電阻，該第二電阻組包括一第三電阻以及一第四電阻，該第一電阻與該第三電阻的電極圖案形狀的延伸方向為一第一方向，該第二電阻與該第四電阻的電極圖案形狀的延伸方向為一第二方向，該第一方向與該第二方向相互垂直；以及至少一基板，該第一電阻與該第四電阻位於該至少一基板同一面上，該第二電阻與該第三電阻位於該至少一基板另一面上，其中在與該些壓力單元所在平面垂直的方向上，該第一電阻組和該第二電阻組中每一者的兩個電阻的電極正投影至少部分重合。
  2. 如請求項1所述之壓力感測器，其中該至少一基板的表面上每平方公分設置至少兩個該些壓力單元。
  3. 如請求項1所述之壓力感測器，其中該至少一基板上開設有複數個通孔，該些電阻通過該些通孔電性連接成一個惠斯通電橋。
  4. 如請求項3所述之壓力感測器，其中該至少一基板為柔性電路板。
  5. 如請求項3所述之壓力感測器，其中該至少一基板的厚度為10-20μm。
  6. 如請求項1所述之壓力感測器，該些電阻的電極材料為鎳、鎳鉻合金或鎳銅合金中的一種。
  7. 一種顯示裝置，包括請求項1中所述的壓力感測器及一顯示屏幕，該顯示屏幕包括一發光面和一背光面，該壓力感測器位於該背光面一側。
TW106128644A 2017-01-21 2017-08-23 壓力感測器及顯示裝置 TWI663386B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710044609.2A CN106708327B (zh) 2017-01-21 2017-01-21 压力传感器及显示装置
??201710044609.2 2017-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201827800A TW201827800A (zh) 2018-08-01
TWI663386B true TWI663386B (zh) 2019-06-21

Family

ID=58909307

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106128644A TWI663386B (zh) 2017-01-21 2017-08-23 壓力感測器及顯示裝置
TW106212485U TWM553830U (zh) 2017-01-21 2017-08-23 壓力感測器及顯示裝置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106212485U TWM553830U (zh) 2017-01-21 2017-08-23 壓力感測器及顯示裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10678363B2 (zh)
CN (1) CN106708327B (zh)
TW (2) TWI663386B (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108235748B (zh) * 2017-02-10 2020-01-03 深圳市汇顶科技股份有限公司 压阻式传感器、压力检测装置、电子设备
CN107368218B (zh) * 2017-06-30 2020-07-14 厦门天马微电子有限公司 一种阵列基板、触控显示面板及其显示装置
CN107329615B (zh) * 2017-06-30 2020-06-16 上海天马微电子有限公司 显示面板及显示装置
CN107145261B (zh) * 2017-06-30 2021-01-05 上海天马微电子有限公司 一种显示面板和显示装置
CN107275346B (zh) * 2017-06-30 2019-11-22 厦门天马微电子有限公司 显示面板和显示装置
CN107340913B (zh) * 2017-06-30 2020-08-25 上海天马微电子有限公司 显示面板及触控显示装置
CN107275348B (zh) * 2017-07-13 2019-11-22 厦门天马微电子有限公司 一种显示面板和显示装置
CN107300436B (zh) * 2017-07-18 2022-08-23 安徽精卓光显技术有限责任公司 触控显示装置及其压力传感器
CN107479757B (zh) * 2017-08-25 2020-07-14 上海天马微电子有限公司 显示面板和显示装置
CN107526473B (zh) * 2017-08-30 2020-08-04 厦门天马微电子有限公司 阵列基板、显示面板及显示装置
CN109542258A (zh) * 2017-09-21 2019-03-29 南昌欧菲显示科技有限公司 显示模组及其复合柔性电路板
CN107835559B (zh) * 2017-10-19 2020-05-19 维沃移动通信有限公司 一种印刷电路板pcb制作方法及pcb
CN107885390B (zh) * 2017-11-29 2021-05-14 武汉天马微电子有限公司 触控显示面板和显示装置
CN109917941A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 南昌欧菲显示科技有限公司 压力感应模组、触控显示屏和触控电子设备
CN109917948A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 南昌欧菲显示科技有限公司 压力感应模组、触控显示屏和触控电子设备
CN111913603A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 宸美（厦门）光电有限公司 力感测模块
CN110273322B (zh) * 2019-06-20 2022-04-26 京东方科技集团股份有限公司 纳米纸及制备方法、进行图形处理的方法以及电子设备
CN112125082A (zh) * 2020-08-17 2020-12-25 湖州慧微电子科技有限公司 一种基于应变感应的电梯称重测量方法
CN112764575A (zh) * 2021-01-08 2021-05-07 维沃移动通信有限公司 电子设备
CN112860114B (zh) * 2021-02-24 2023-11-03 维沃移动通信有限公司 一种压感模组及电子设备
CN114061797B (zh) * 2021-11-17 2023-12-22 东南大学 一种双电桥结构mems压阻式压力传感器及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205080530U (zh) * 2015-09-01 2016-03-09 宸鸿科技(厦门)有限公司 压力感测输入装置
CN105739788A (zh) * 2016-03-11 2016-07-06 京东方科技集团股份有限公司 触控基板及显示装置
CN105955535A (zh) * 2016-05-13 2016-09-21 上海天马微电子有限公司 一种显示面板
CN105975137A (zh) * 2016-07-07 2016-09-28 上海天马微电子有限公司 一种触控显示面板及触控显示装置
CN106325581A (zh) * 2015-07-10 2017-01-11 宸鸿科技(厦门)有限公司 压力感测输入装置及其制造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5116004B2 (ja) * 2006-08-03 2013-01-09 日東電工株式会社 透明導電性積層体及びそれを備えたタッチパネル
KR100942720B1 (ko) * 2007-10-24 2010-02-16 한국표준과학연구원 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린과 그 제조 방법 및 이 터치스크린의 알고리즘 구현 방법
TW200921483A (en) * 2007-11-09 2009-05-16 Tpk Touch Solutions Inc Touch-control display panel with an electric-field shielding layer
CN101943964A (zh) * 2009-07-08 2011-01-12 群康科技(深圳)有限公司 触控面板
JP5854143B2 (ja) * 2012-07-26 2016-02-09 株式会社村田製作所 押圧力センサ
US9671297B2 (en) * 2012-10-08 2017-06-06 Stc. Unm Pliable pressure-sensing fabric
US20150185900A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co. Ltd Mutual capacitance touch panel and liquid crystal display device
CN205334403U (zh) * 2015-07-10 2016-06-22 宸鸿科技(厦门)有限公司 压力感测输入装置
CN108603799B (zh) * 2016-02-06 2020-09-04 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106325581A (zh) * 2015-07-10 2017-01-11 宸鸿科技(厦门)有限公司 压力感测输入装置及其制造方法
CN205080530U (zh) * 2015-09-01 2016-03-09 宸鸿科技(厦门)有限公司 压力感测输入装置
CN105739788A (zh) * 2016-03-11 2016-07-06 京东方科技集团股份有限公司 触控基板及显示装置
CN105955535A (zh) * 2016-05-13 2016-09-21 上海天马微电子有限公司 一种显示面板
CN105975137A (zh) * 2016-07-07 2016-09-28 上海天马微电子有限公司 一种触控显示面板及触控显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180210601A1 (en) 2018-07-26
CN106708327A (zh) 2017-05-24
CN106708327B (zh) 2023-04-11
TW201827800A (zh) 2018-08-01
TWM553830U (zh) 2018-01-01
US10678363B2 (en) 2020-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI663386B (zh) 壓力感測器及顯示裝置
CN105975137B (zh) 一种触控显示面板及触控显示装置
TWI607356B (zh) 一種三維觸控裝置
US20210360099A1 (en) Foldable display
US10180747B2 (en) Touch display panel having touch electrodes and pressure sensing element and touch display device thereof
JP5607697B2 (ja) タッチセンサ及び電子機器
CN105955535B (zh) 一种显示面板
KR101323052B1 (ko) 정전용량 방식 터치 스크린 패널
CN104956297B (zh) 具含银的透明导电层的投影电容式触控面板
JP6456230B2 (ja) タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置及び電子機器
US10248254B1 (en) Display panel, display device and force touch method
CN105929577B (zh) 显示面板、显示装置及显示面板的制造方法
TW201812265A (zh) 壓力感測模組與壓力觸控感測系統
CN104880144B (zh) 具有显示面板的变形检测功能的电子装置及相应的方法
TWM527573U (zh) 一種壓力感測輸入裝置
CN104407466B (zh) 一种显示基板、显示面板和显示装置
JP2017173028A (ja) 感圧センサ
CN107621715B (zh) 一种显示面板及显示装置
JP5498882B2 (ja) タッチ装置及びその制御方法
CN107678597B (zh) 一种触控显示面板和触控显示装置
TW201616320A (zh) 電容式觸控板之高透光及高感度觸控圖型結構
US11243633B2 (en) Pressure sensing module, touch panel and method of detecting two-point touch pressure of touch panel
WO2021035741A1 (zh) 力感应装置、力感应方法及设备
JP2013079837A (ja) 面圧センサ
CN206741451U (zh) 压力传感器及显示装置