TWI788588B - 一種壓力感測模組、觸控面板以及觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種壓力感測模組、觸控面板以及一種觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法，所述壓力感測模組包含一基板及一形成於所述基板之上的感測層。所述感測層包括複數個壓感單元，且所述複數個壓感單元沿所述基板的對稱軸呈軸對稱設置，以形成第一壓力感測區和第二壓力感測區；所述壓感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，其中兩個所述電阻的圖案形狀具有相同的延伸方向且不相鄰。所述觸控面板包括前述的壓力感測模組，該觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法用於檢測在前述觸控面板上的兩點觸控壓力。

Description

一種壓力感測模組、觸控面板以及觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法

本發明涉及觸控顯示領域，尤其是一種壓力感測模組、觸控面板以及觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法。

近年來，觸控面板因具有易操作性、直觀性和靈活性等優點，已成為個人移動通信設備和綜合信息終端如平板電腦、智慧手機以及超級筆記型電腦的主要人機交互手段。

現有的觸控面板僅支援在觸控平面上的位置觸控，即X、Y軸的位置觸控，以及在垂直於觸控平面即Z軸的單點觸摸壓力感測，無法實現在Z軸方向上的兩點觸摸壓力大小的感測，極大限制了壓力觸控在觸控面板上的應用。

為克服現有的技術問題，本發明提供了一種壓力感測模組、觸控面板以及觸控面板兩點觸摸壓力檢測方 法。

本發明解決技術問題的技術方案是提供一種壓力感測模組，所述壓力感測模組至少包括：一基板；及一形成於所述基板之上的感測層，所述感測層包括複數個壓感單元，且所述複數個壓感單元沿所述基板的對稱軸呈軸對稱設置，以形成第一壓力感測區和第二壓力感測區；所述壓感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，其中兩個所述電阻的圖案形狀具有相同的延伸方向且不相鄰。

優選地，所述基板為矩形基板，所述基板四個邊角處對應設置有壓感單元，所述邊角處的壓感單元為矩形，且所述壓感單元的第一邊或第二邊與所述基板的X軸方向的側邊呈同一夾角α設置；或所述壓感單元的第一邊或第二邊與所述基板的Y軸方向的側邊呈同一夾角α設置。

優選地，所述夾角α為35°-55°。

優選地，所述夾角α為45°。

優選地，所述圖案形狀具有相同延伸方向的兩個所述電阻呈對角分佈。

優選地，所述圖案形狀具有相同延伸方向的兩個所述電阻界定為第一組電阻，另外兩個所述電阻界定為第二組電阻，所述第一組電阻與所述第二組電阻的圖案形狀的延伸方向不同。

優選地，所述第一組電阻與所述第二組電阻的圖案形狀的延伸方向相互垂直。

本發明還提供一種觸控面板，所述觸控面板包括前述的壓力感測模組，且所述觸控面板還包括用於檢測位置信息的觸控感應單元。

本發明還提供一種觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法，包括：步驟S1：提供前述的觸控面板；步驟S2：在第一壓力感測區內施加第一觸控力F_A並且在第二壓力感測區內施加第二觸控力F_B，感測第一觸控力F_A和第二觸控力F_B的觸摸位置，分別獲取觸摸點的位置信息；步驟S3：分別獲取第一壓力感測區內壓感單元的第一測量值F₁以及第二壓力感測區內壓感單元的第二測量值F₂；獲取在觸控面板上施加一已知作用力F時，第一壓力感測區內壓感單元獲取的該作用力F在任意一個觸控點的分量比例K_A以及第二壓力感測區內壓感單元獲取的該作用力F在任意一個觸控點的分量比例K_B；步驟S4：根據獲取第一觸控力F_A和第二觸控力F_B的觸控點位置以及第一測量值F₁和第二測量值F₂，並調用第一觸控力F_A以及第二觸控力F_B對應的觸控點的分量比例K_A及K_B，計算第一觸控力F_A以及第二觸控力F_B；其中觸控點的分量比例K_A包括第一觸控力F_A在第一壓力感測區內的對應各個觸控點的比例分量K_A1以及第二觸控力F_B在第二壓力感測區內的對應各個觸控點的比例分量K_A2；觸控點的分量比例K_B包括第一觸控力F_A在第一壓力感測區內的對應各個觸控點的比例分量K_B1以及第二觸控力F_B在第二壓力感測區內的對應各個觸控點的比例分量K_B2；F_A=(F₁*K_B2-F₂*K_A2)/(K_A1*K_B2-K_B1*K_A2)； F_B=(F₂*K_A1-F₁*K_B2)/(K_A1*K_B2-K_B1*K_A2)。

優選地，K_A1、K_A2值與X軸座標呈多項曲線規律性關聯，且K_A1、K_A2值在Y軸呈對稱關係，且K_A1、K_A2值呈歸一特性。

同時，K_B1、K_B2值與X軸座標呈多項曲線規律性關聯，且K_B1、K_B2值在Y軸呈對稱關係，且K_B1、K_B2值呈歸一特性。

10‧‧‧壓力感測模組

11‧‧‧基板

12‧‧‧壓力感測層

100‧‧‧觸控面板

111‧‧‧電橋

112‧‧‧第一壓力感測區

113‧‧‧第二壓力感測區

114‧‧‧結合區

121‧‧‧壓感單元

122‧‧‧綁定區

126‧‧‧放大器

1211‧‧‧第一邊

1212‧‧‧第二邊

20‧‧‧壓力感測模組

21‧‧‧觸控基板

22‧‧‧觸控感測層

211‧‧‧電橋

212‧‧‧結合區

213‧‧‧選擇晶片

214‧‧‧壓力感測電路

215‧‧‧觸控感測電路

221‧‧‧觸控感應單元

30‧‧‧顯示模組

32‧‧‧顯示層

31‧‧‧顯示基板

A‧‧‧A端

B‧‧‧B端

C‧‧‧C端

D‧‧‧D端

R₁‧‧‧電阻

R₂‧‧‧電阻

R₃‧‧‧電阻

R₄‧‧‧電阻

U₀‧‧‧電勢差信號

U_AC‧‧‧電勢差信號

U_BD‧‧‧電壓

P‧‧‧延伸方向

d₁‧‧‧線段

d₂‧‧‧線段

d₃‧‧‧線段

d₄‧‧‧線段

d₅‧‧‧線段

d₆‧‧‧線段

h₁‧‧‧線段

h₂‧‧‧線段

h₃‧‧‧線段

h₄‧‧‧線段

h₅‧‧‧線段

R₁a’‧‧‧電阻

R₂a’‧‧‧電阻

R₃a’‧‧‧電阻

R₄a’‧‧‧電阻

α‧‧‧夾角

A‧‧‧局部

X‧‧‧X軸

Y‧‧‧Y軸

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

F_A‧‧‧第一觸控力

X₁，Y₁‧‧‧觸控點

F_B‧‧‧第二觸控力

X₂，Y₂‧‧‧觸控點

M‧‧‧數量

N‧‧‧數量

F‧‧‧觸控力

K_A1‧‧‧比例分量

K_A2‧‧‧比例分量

K_B1‧‧‧比例分量

K_B2‧‧‧比例分量

A‧‧‧行數

G‧‧‧行數

F_A‧‧‧第一觸控力度

F_B‧‧‧第二觸控力度

圖1A是本發明第一實施例提供的壓力感測模組的剖面結構示意圖。

圖1B是本發明第一實施例提供的壓力感測模組的平面結構示意圖。

圖2A是本發明第一實施例提供的壓力感測模組的壓力感測單元的一種變形排布方式的結構示意圖。

圖2B是本發明第一實施例提供的壓力感測模組的壓力感測單元的另一種變形排布方式的結構示意圖。

圖2C是本發明第一實施例提供的壓力感測模組的壓力感測單元的另一種變形排布方式的結構示意圖。

圖3A是本發明第一實施例提供的壓力感測模組的壓力感測單元旋轉α角度後排布於基板的結構示意圖。

圖3B是圖3A的局部放大示意圖。

圖4是本發明第一實施例提供的壓力感測模組受力發 生形變的結構示意圖。

圖5A是本發明第一實施例提供的壓力感測模組中感測單元的電橋電路結構示意圖。

圖5B是本發明第一實施例提供的壓力感測模組中等臂電橋的等效電路圖。

圖6A是本發明第一實施例提供的壓力感測模組中電橋所包括的四個電阻圖案形狀及其引線的結構示意圖。

圖6B是圖6A中電阻R₁總投影長度示意圖。

圖7A是本發明第一實施例壓力感測模組的一種變形結構示意圖。

圖7B是多個壓力感測模組連接的結構示意圖。

圖8A是本發明第二實施例提供的觸控面板結構示意圖。

圖8B是本發明第二實施例提供的觸控面板的一種變形結構示意圖。

圖8C是本發明第二實施例提供的觸控面板的另一種變形結構示意圖。

圖8D是本發明第二實施例提供的觸控面板的又一種變形結構示意圖。

圖9是本發明第三實施例提供的一種觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法流程圖。

圖10A是觸控面板的內壓力感應單元分佈結構示意圖。

圖10B是觸控面板的內觸控感應單元分佈結構示意圖。

圖11A是觸控面板上施加觸控力的結構示意圖。

圖11B是觸控面板上第一壓力感測區內壓力感測單元檢測施加觸控力的結構示意圖。

圖11C是在觸控面板上每一個觸控感測單元施加一定值壓力時第一壓力感測區內壓力感測單元對應檢測到的觸控點的分量比例K_A大小分佈結構示意圖。

圖11D是在觸控面板上每一個觸控感測單元施加一定值壓力時第一壓力感測區內壓力感測單元對應檢測到的觸控點的分量比例K_A大小與X軸的函數關係示意圖。

圖11E是在觸控面板上每一個觸控感測單元施加一定值壓力時第一壓力感測區內壓力感測單元對應檢測到的觸控壓力大小與Y軸的函數關係示意圖。

圖11F是第一壓力感測區內壓力感測單元感測的觸控點的分量比例K_A大小與X軸的函數關係以及觸控壓力大小Y軸的函數的乘積的函數關係示意圖。

圖12A是觸控面板上第二壓力感測區內壓力感測單元檢測施加觸控力的結構示意圖。

圖12B是在觸控面板上每一個觸控感測單元施加一定值壓力時第二壓力感測區內壓力感測單元對應檢測到的觸控點的分量比例K_B大小分佈結構示意圖。

圖12C是在觸控面板上每一個觸控感測單元施加一定值壓力時第二壓力感測區內壓力感測單元對應檢測到的觸控點的分量比例K_B大小與X軸的函數關係示意圖。

圖12D是在觸控面板上每一個觸控感測單元施加一定值壓力時第二壓力感測區內壓力感測單元對應檢測到的觸 控壓力大小與Y軸的函數關係示意圖。

圖12E是第二壓力感測區內壓力感測單元感測的觸控點的分量比例K_B大小與X軸的函數關係以及觸控壓力大小Y軸的函數的乘積的函數關係示意圖。

圖13A是在觸控面板的第一壓力感測區和第二壓力感測區內施加觸控力的結構示意圖。

圖13B是在觸控面板的第一壓力感測區和第二壓力感測區內施加觸控力的測試結果示意圖。

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。

請參閱圖1A-1B，本發明的第一實施例提供一壓力感測模組10，其包括一基板11及形成於基板11表面的壓力感測層12。壓力感測層12上設置有複數個壓感單元121以及一綁定區122，壓感單元121可以為長方形或正方形等矩形結構，且壓感單元121形成軸對稱分佈於基板11表面，以使基板11形成兩個互為軸對稱的壓力感測區，也即第一壓力感測區112和第二壓力感測區113。該第一壓力感測區112和第二壓力感測區113的對稱軸可以是X軸或Y軸，在此不做限定。在第一壓力感測區112和第二壓力感測區113內的每一壓感單元121均被一信號連接線連接到綁定區122， 通過綁定區122與外部的檢測電路或晶片電連接，以實現對壓力大小的感測。

請參閱圖2A，基板11呈矩形，在基板11的中間區域設置有4個壓感單元121，其中有2個壓感單元121設置在第一壓力感測區112內，其餘2個壓感單元121設置在第二壓力感測區113內，且第一壓力感測區112內和第二壓力感測區113內的感應單元121在基板11的Y軸方向上形成軸對稱。

請參閱圖2B，基板11呈矩形，在基板11的四個邊角處設置有4個壓感單元121，其中有2個壓感單元121設置在第一壓力感測區112內，其餘2個壓感單元121設置在第二壓力感測區113內，且第一壓力感測區112內和第二壓力感測區113內的感應單元121在基板11的Y軸方向上形成軸對稱。

請參閱圖2C，基板11呈矩形，在基板11上設置有10個壓感單元121，其中4個壓感單元121兩兩對稱設置於基板11的四個邊角處，其餘6個壓感單元121對稱分佈於第一壓力感測區112內和第二壓力感測區113內。

請參與圖3A-3B，在部分實施例中，基板11呈矩形，且當基板11四個邊角處對應設置有壓感單元121，基板11四個邊角處的壓感單元121的第一邊1211或第二邊1212與基板11的X軸方向的側邊呈同一夾角α設置，或基板11四個邊角處的四個壓感單元121的第一邊1211或第二邊1212與基板11的Y軸方向的側邊呈同一夾角α設置，該 夾角α為35°-55°，更優的α為45°。以夾角α設置位於基板11四個邊角處的壓感單元121，可以使其壓感單元121檢測到的任意兩點觸摸壓力值不互相抵消或者輕微抵消，從而使得壓力感測模組10對兩點觸控壓力測量更為精准。

綜上可知，只需壓感單元121為複數個，且在X軸和/或Y軸方向上形成軸對稱分佈於基板11表面，以界定兩個對稱設置的壓力感測區即可，對其壓感單元121的數量不做限制。

請參閱圖4，用手指按壓該壓力感測模組10，由於受到壓力的作用，壓力感測層12上的壓感單元121的發生形變，即體積發生變化，進而影響壓感單元121的阻值，獲取壓感單元121的阻值變化即可獲得手指按壓壓力的大小。

請參閱圖5A-5B，每個壓感單元121為一獨立設置的電橋111，電橋111可由四個電阻組成。四個電阻的阻值相同。四個電阻分別為電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄。其中，電阻R₁與電阻R₂串聯，電阻R₃與電阻R₄串聯，兩個串聯電路再並聯連接並構成一個惠斯通電橋。進一步地，在電阻R₁與電阻R₃之間接入第一電源端，在電阻R₂與電阻R₄之間接入接地連接。如圖5A中所示，電橋111的C端與A端接入放大器126中後進行信號輸出，放大器126可連接電源正極及電源負極。

如圖5B所示，在無觸控力作用時，電橋111處於平衡狀態。當受到觸控力作用時，被按壓位置附近的一個 或多個電橋111發生形變而造成阻值改變，惠斯通電橋平衡被打破而導致輸出電勢差信號U₀(如圖5B中所示U_AC)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。

其中，電阻R₁兩端壓降可表示為：

電阻R₃兩端壓降可表示為：

電橋輸出的電壓U₀可表示為：

由式(3)中可知，當R₁R₄=R₂R₃時，則電橋111輸出電壓U₀等於0，則電橋111處於平衡狀態。

進一步地，假設處於平衡狀態的電橋111各橋壁電阻的變化量為△R₁、△R₂、△R₃及△R₄，則電橋111的輸出電壓U₀可進一步表示為：

若將平衡條件R₁R₄=R₂R₃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：

在本發明中，電橋111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111中四個電阻(電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄)均為應變片，且其靈敏度K均相同。

手指按壓壓力感測層12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111輸出壓力U₀可進一步表示為：

從上述式(8)中可知，電橋111的輸出電壓U₀與四個電阻的應變數相關。為了使上述式(8)進一步簡化，則在電橋111中包含兩個圖案形狀具有相同的延伸方向的電阻。

請參閱圖6A，電阻R₁與電阻R₄、電阻R₂與電阻R₃中圖案形狀具有相同的延伸方向，從而使電橋111具有與延伸方向一致的X方向應變及Y方向應變。此處及以下的延伸方向是指電阻的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 為電阻的圖案形狀的延伸方向。

進一步，為了使電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄之間形成一個惠斯通電橋並實現電性連接，在本實施例中，如圖6A中所示，壓力感測模組10進一步包括一結合區114，電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄均獨立引線至結合區114。

請參閱圖6B，以圖6A中所示電阻R₁為例，其總投影長度可分為電阻的圖案形狀沿X方向總投影長度d及沿Y方向總投影長度h，其中，沿X方向或沿Y方向將電阻圖案形狀分為多段，如圖5B中所示，沿X方向的總投影長度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Y方向的總投影長度h等於線段h₁、線段h₂、線段h₃、線段h₄及線段h₅之和。從圖6B中可知，沿X方向的總投影長度d大於沿Y方向的總投影長度h，因此，電阻R₁沿X方向的總投影長度d所在的方向即為電阻R₁的延伸方向P。

按照上述的方法，可分別獲得電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄對應的延伸方向，具體步驟在此不再贅述。

在本發明中，圖案形狀具有相同延伸方向的兩個電阻為不相鄰設置。即電阻R₁及電阻R₄的延伸方向均為沿X方向的總投影長度d所在的方向，且電阻R₁及電阻R₄並不相鄰設置。電阻R₂及電阻R₃的延伸方向均為沿Y方向的總投影長度h所在的方向，且電阻R₂及電阻R₃並不相鄰設置。其中，本發明此處及以下的兩個電阻為不相鄰設置可理解為兩個電阻沿X方向或沿Y方向上不相鄰設置。

更進一步地，圖案形狀具有相同延伸方向的兩個電阻呈對角分佈，即具體地，電阻R₁與電阻R₄為對角設置的兩個電阻；電阻R₂與電阻R₃為對角設置的兩個電阻。

在一些較優的實施例中，一壓感單元121(即電橋111)中的兩個具有相同延伸方向的電阻界定為第一組電阻，另外兩個電阻界定為第二組電阻，第一組電阻與第二組電阻的圖案形狀的延伸方向不同。即，第一組電阻包括電阻R₁與電阻R₄，第二組電阻包括電阻R₂與電阻R₃。

更優選地，其中，第一組電阻與第二組電阻的圖案形狀的延伸方向相互垂直，即電阻R₁、電阻R₄與電阻R₂、電阻R₃的圖案形狀的延伸方向相互垂直。具體地，電阻R₁、電阻R₄的圖案形狀在第一方向上的總投影長度均大於電阻R₁、電阻R₄的圖案形狀在第二方向上的總投影長度，而電阻R₂、電阻R₃在第二方向上的總投影長度均大於電阻R₂、電阻R₃的圖案形狀在第一方向上的總投影長度，第一方向與第二方向垂直設置。

在本實施例中，僅以壓力感測層12中的其中一個壓感單元121(即電橋111)以說明電阻的具體佈局及結構關係。在實際應用層面，壓力感測層12中可包括一種或幾種具有不同電阻圖案形狀或分佈方式的壓感單元121。

在本實施例中，每一電阻(電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄)分別由一金屬線形成。金屬線的材質包括但不受限於銅、銀、鋁、金等中的任一種或幾種的組合，金屬線包括受到手指按壓後電阻變化主要由體積變化引起 的材料，即可感應電橋111受到手指觸控力作用後沿第一方向及第二方向的應變。

請參閱圖1及圖6A，具體地，第一方向對應為X方向，第二方向對應為Y方向。第一壓感單元121(即電橋111)中四個電阻呈陣列排布且全部通過刻蝕方式在基板11之上形成，在單一一個電橋111中，其中一個對角設置的兩電阻(即電阻R₁及電阻R₄)採用以第一方向(X方向)作為延伸方向的梳齒線狀，另一對角設置的兩電阻(即電阻R₂及電阻R₃)採用以第二方向(Y方向)作為延伸方向的梳齒線狀。採用這樣的設計方式可使電橋111沿X方向及沿Y方向梳齒線狀的觸控力感應的阻值變化不一樣，從而提高電橋111的電壓輸出值。由於電橋111中四個電阻距離較近，受熱程度及受力程度基本接近，因此，不容易出現單一電阻受熱或受力不均的狀況。

進一步，如圖6A所示，梳齒線狀的電阻之間的距離過大，則會使溫度對四個電阻的影響不一致，因此導致由溫度引起的應變不相同，因此，由溫度引起的輸出電壓U₀不為零，影響電橋的平衡。而如梳齒線狀的電阻之間的距離過小，則會對手指按壓後觸控力大小所引起的變化信號信噪比造成影響。因此，為了獲得更優的感測效果，在本發明中，電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄中兩個相鄰設置的電阻的圖案形狀之間的距離均保持在0.01mm-2mm，以使同一區域的受熱均勻性更優。

在本具體實施方式中，由於電橋111的電阻 R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄中的阻值相同，且假設四個電阻受到的手指按壓觸控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)，可知電電阻R₁、電阻R₂、電阻R₃及電阻R₄受到手指按壓後產生的應變數之間關係可表示為：ε₁=ε₄=ε_x，而ε₂=ε₃=ε_y，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U_BD可通過測量獲得，K為與金屬線材質相關的電阻靈敏度，電橋111在受到按壓作用後X方向的應變表示為ε_x，電橋111在受到按壓作用後Y方向的應變表示為ε_y，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111的輸出電壓U₀與電橋111受到手指按壓後的所受到的X方向的應變ε_x及Y方向的應變ε_y之間差的絕對值相關。

在部分實施例中，為了使電橋111受到手指按壓作用後X方向的應變ε_x及Y方向的應變ε_y的數值差異較大，可進一步設置使壓力感測層12的長寬比不同，即壓力感測層12沿X方向的長度與沿Y方向的長度不相同。

請參閱圖7A及圖7B，在部分實施例中，壓力感測模組20包括壓感單元211、結合區212、選擇晶片213、壓力感測電路214及一觸控感測電路215。

具體地，壓力感測模組20在一基板(圖未示)的表面上陣列排布複數個壓感單元211，該每一壓感單元 211為一獨立設置的電橋211，電橋211包括四個電阻，其分別為電阻R₁a’、電阻R₂a’、電阻R₃a’及電阻R₄a’。四個電阻均與結合區212電連接，並通過結合區212可進一步與選擇晶片213連接，選擇晶片213進一步包括一選擇開關(圖未示)，選擇開關分別電連接一壓力感測電路214及一觸控感測電路215。

為了實現壓力與觸控感測，較優地，採用分時掃描的方式進行掃描，即當掃描時段為壓力感測(即第一時序)時，選擇晶片213中的選擇開關切換導通於壓力感測電路214，使電阻R₁a’、電阻R₂a’、電阻R₃a’及電阻R₄a’與壓力感測電路214導通，手指按壓後，由於電阻R₁a’、電阻R₂a’、電阻R₃a’及電阻R₄a’體積發生變化，從而引起應變及電阻值變化，依據應變數大小從而感應手指按壓觸控力的大小。

而當掃描時段為觸控感測(即第二時序)時，選擇晶片213中的選擇開關(圖未示)偏向觸控感測電路215，使電阻R₁a’、電阻R₂a’、電阻R₃a’及電阻R₄a’與觸控感測電路215導通，以自電容感測方式感測手指按壓位置。

進一步，為了使壓力感測模組的感測效果更好，多個電橋211的排布如圖7B中所示，多個電橋211呈陣列分佈，且只設於基板的其中一個表面上，通過這樣的設計及採用分時掃描的方式，還可進一步實現多點壓力觸控感測。

請參閱圖8A，本發明第二實施例提供一種觸控面板100，其包括壓力感測模組10、觸控感測模組20以及顯示模組30，其中觸控感測模組20設置於壓力感測模組10和顯示模組30之間。

具體地，該壓力感測模組10與第一實施例所提供的壓力感測模組具有相同的結構和功能，也即壓力感測模組10包括一基板11及形成於基板11的表面之上的壓力感測層12，壓力感測層12上設置有複數個壓感單元121以及一綁定區(圖未示)，壓感單元121為複數個，且形成軸對稱分佈於基板11的表面。每一壓感單元121均被一信號連接線連接到綁定區，通過綁定區與外部的檢測電路或晶片電連接，以實現對壓力大小的感測。

觸控感測模組20包括一觸控基板21及形成於觸控基板21的表面之上的觸控感測層22。觸控感測層22上陣列設置有觸控感應單元221，每一觸控感應單元221均被一信號連接線連接到一綁定區(圖未示)，通過綁定區與外部的檢測電路或晶片電連接，以實現對觸控位置的感測。

顯示模組30包括顯示基板31以及形成於顯示基板31上的顯示層32。優選地，該顯示模組30為OLED顯示模組。

請參閱圖8B，在部分實施例中，顯示模組30設置於觸控感測模組20和壓力感測模組10之間，也即顯示模組30設置於觸控基板21遠離形成有觸控感測層22一側和壓力感測模組10之間。優選地，該顯示模組30為OLED顯 示模組。

請參閱圖8C，在部分實施例中，壓力感測模組10設置於顯示模組30和觸控感測模組20之間，也即壓力感測模組10設置於顯示基板31遠離形成有顯示層32一側和觸控感測模組20之間。優選地，該顯示模組30為OLED顯示模組。

請參閱圖8D，在部分實施例中，壓力感測模組10設置於顯示模組30下方，且壓力感層12和觸控感測層22同層設置共用一基板11。請參閱圖9，本發明第三實施例提供一種觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法，其包括以下步驟：

步驟S1：在第一壓力感測區內施加第一觸控力F_A並且在第二壓力感測區內施加第二觸控力F_B，感測第一觸控力F_A和第二觸控力F_B的觸摸位置，分別獲取觸摸點的位置信息。

請參閱圖10A，提供前述的觸控面板100，該觸控面板100內設置有複數個壓感單元121，複數個壓感單元121相對於基板11呈軸對稱設置，該對稱軸可以是X軸或Y軸。壓感單元121軸對稱設置界定了觸控面板100的第一壓力感測區112和第二壓力感測區113，也即觸控面板100沿X軸或Y軸界定了軸對稱的第一壓力感測區112和第二壓力感測區113。

當用戶分別在第一壓力感測區112和第二壓力感測區113內進行單指觸控時，即用戶在第一壓力感測區112施加第一觸控力F_A並且在第二壓力感測區113施加第二 觸控力F_B時，分別獲取觸控點的位置。其中作用在第一壓力感測區112的觸控點為(X₁，Y₁)，即第一觸控力F_A觸控點的位置為(X₁，Y₁)，作用在第二壓力感測區113的觸控點為(X₂，Y₂)，即第二觸控力F_B觸控點的位置為(X₂，Y₂)。

步驟S2：分別獲取第一壓力感測區內壓感單元的第一測量值F₁以及第二壓力感測區內壓感單元的第二測量值F₂。其中第一測量值F₁是第一觸控力F_A在第一壓力感測區112內的分量F_A(分1)以及第二觸控力F_B在第一壓力感測區112內的分量F_B(分1)之和，即F₁=F_A(分1)+F_B(分1)。第二測量值F₂是第二觸控力F_B在第二壓力感測區113內的分量F_B(分2)以及第一觸控力F_A在第二壓力感測區113內的分量F_A(分2)之和，F₂=F_B(分2)+F_A(分2)。

獲取在觸控面板上施加作用力F時，第一壓力感測區內壓感單元獲取的該作用力F在任意一個觸控點的分量比例K_A和第二壓力感測區內壓感單元獲取的該作用力F在任意一個觸控點的分量比例K_B。其中F₁=F_A(分1)+F_B(分1)=F_A*K_A1+F_B*K_A2 (1)

K_A1=f_A(x₁)*f_A(y₁) (2)

K_A2=f_A(x₂)*f_A(y₂) (3)

F₂=F_B(分2)+F_A(分2)=F_B*K_B2+F_A*K_B1 (4)

K_B1=f_B(x₁)*f_B(y₁) (5)

K_B2=f_B(x₂)*f_B(y₂) (6)

也即K_A=f_A(x)*f_A(y)，K_B=f_B(x)*f_B(y)。 其中F_A*K_A1是觸控力F_A按壓在座標(X₁，Y₁)時，第一壓力感測區內壓感單元獲取的F_A觸控力度大小；F_B*K_A2是觸控力F_B按壓在座標(X₂，Y₂)時，第一壓力感測區內壓感單元獲取的F_B觸控力度大小；F_B*K_B2是觸控力F_B按壓在座標(X₂，Y₂)時，第二壓力感測區內壓感單元獲取的F_B觸控力度大小；F_A*K_B1是觸控力F_A按壓在座標(X₁，Y₁)時，第二壓力感測區內壓感單元獲取的F_A觸控力度大小。K_A是在觸控面板上的壓力感測區內任意一個觸控點施加作用力F時，第一壓力感測區內壓感單元獲取的該作用力F在該觸控點的分量比例。K_B是在觸控面板上的壓力感測區內任意一個觸控點施加作用力F時，第二壓力感測區內壓感單元獲取的該作用力F在該觸控點的分量比例。

且觸控點的分量比例K_A包括第一觸控力F_A在第一壓力感測區112內的對應各個觸控點的比例分量K_A1以及第二觸控力F_B在第二壓力感測區113內的對應各個觸控點的比例分量K_A2。

觸控點的分量比例K_B包括第一觸控力F_A在第一壓力感測區112內的對應各個觸控點的比例分量K_B1以及第二觸控力F_B在第二壓力感測區113內的對應各個觸控點的比例分量K_B2。請參閱圖10B，觸控面板上有MxN個觸控感應單元，觸控感應單元陣列分佈於第一壓力感測區112和第二壓力感測區113，用於檢測觸控位置，當用戶手指作用於觸控面板時，對應的觸控感應單元可以獲取觸控感應信號，從而獲得觸控點所在的位置。其中N

M，且N和M均為 正整數。

請參閱圖11A-11C，觸控面板上陣列式排布觸控面板上有MxN個觸控感應單元，本實施例中以觸控感應單元為7x15的陣列為例進行說明，即行數包括A~G行，列數包括1-15列。

在觸控面板上的每一個觸控點均施加一個定值的觸控力F，分別獲得第一壓力感測區112內的壓感單元121檢測的每一個觸控點的K_A1、K_A2以及第二壓力感測區113內的壓感單元121檢測的每一個觸控點的K_B1、K_B2。

具體地，如圖11B所示，當第一壓力感測區112內的壓感單元121工作時，在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F。在對應的觸控感應單元施加觸控力F時，壓感單元121檢測到的壓力值與所施加的觸控力F的比值即是對應該觸控感應單元的分量比例值，即K_A1值或K_A2值，也即觸控力F按壓的是第一壓力感測區112內的觸控感應單元時，壓感單元121檢測到的壓力值與所施加的觸控力F的比值即是對應位置的K_A1。觸控力F按壓的是第二壓力感測區113內的觸控感應單元時，壓感單元121檢測到的壓力值與所施加的觸控力F的比值即是對應位置的K_A2。

如圖11C-11D所示，在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F，對應獲取第一壓力感測區112的每一個觸控感應單元的分量比例K_A1值以及第二壓力感測區113每一個觸控感應單元的分量比例K_A2值。每一行的觸控感應單元的K_A1和K_A2與其X軸的座標滿足以下方 程fA(x)。

f_A(x)=ax³+bx²+cx+d (7)其中，a、b、c、d均為已知常數，這些常數是可以通過計算程式擬合得出。並且A行的K_A1以及K_A2約等於G行對應的K_A1以及K_A2，均滿足f_A(x₄)=a₄x₄ ³+b₄x₄ ²+c₄x₄+d₄。

B行的K_A1以及K_A2約等於F行對應的K_A1以及K_A2，均滿足f_A(x₃)=a₃x₃ ³+b₃x₃ ²+c₃x₃+d₃。

C行的K_A1以及K_A2約等於E行對應的K_A1以及K_A2，均滿足f_A(x₂)=a₂x₂ ³+b₂x₂ ²+c₂x₂+d₂。

D行的K_A1以及K_A2滿足f_A(x₁)=a₁x₁ ³+b₁x₁ ²+c₁x₁+d₁。

即在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F時，第一壓力感測區112內的壓感單元121獲取的每一個觸控感應單元的分量比例K_A1、K_A2值與X軸座標呈多項曲線規律性關聯。

如圖11E所示，每一列的觸控感應單元K_A1和K_A2與其Y軸的座標滿足以下方程f_A(y)。

f_A(y)=Ay²+By+C (8)其中，A、B、C均為常數，這些常數是可以通過計算程式擬合得出，且f_A(y)在Y軸上呈對稱關係。

並且，A行的K_A1以及K_A2與D行對應的K_A1以及K_A2的比值，滿足f_A(y₁)=A₁y₁ ²+B₁y₁+C₁。

B行的K_A1以及K_A2與D行對應的K_A1以及K_A2的比值，滿足f_A(y₂)=A₂y₂ ²+B₂y₂+C₂。

C行的K_A1以及K_A2與D行對應的K_A1以及K_A2的比值，滿足f_A(y₃)=A₃y₃ ²+B₃y₃+C₃。

即在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F時，第一壓力感測區112內的壓感單元121獲取的觸控感應單元的分量比例K_A1、K_A2值在Y軸呈對稱關係，且K_A1、K_A2值呈歸一特性，即K_A1、K_A2值在Y軸上從中間往兩邊逐漸減小。

請參閱圖11F，由前述等式(2)、(3)可知K_A=f_A(x)*f_A(y) (9)

即K_A1=f_A(x₁)*f(y₁)和K_A2=f_A(x₂)*f(y₂)

具體地，如圖12A-12B所示，當第二壓力感測區113內的壓感單元121工作時，在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F。在對應的觸控感應單元施加觸控力F時，壓感單元121檢測到的壓力值與所施加的觸控力F的比值即是對應該觸控感應單元的觸控力分量比例即K_B1值或K_B2值，也即觸控力F按壓的是第一壓力感測區112內的觸控感應單元時，第二壓力感測區113內的壓感單元121檢測到的壓力值與所施加的觸控力F的比值即是對應位置的K_B1。觸控力F按壓的是第二壓力感測區113內的觸控感應單元時，第二壓力感測區113內的壓感單元121檢測到的壓力值與所施加的觸控力F的比值即是對應位置的K_B2。

如圖12C所示，在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F，對應獲取第一壓力感測區112的每一個觸控感應單元的K_B1值以及第二壓力感測區 113每一個觸控感應單元的K_B2值。每一行的觸控感應單元的K_B1和K_B2與其X軸的座標滿足以下方程f_B(x)。

f_B(x)=ax³+bx²+cx+d (10)其中，a、b、c、d均為已知常數，這些常數是可以通過計算程式擬合得出。

A行的K_B1以及K_B2約等於G行對應的K_B1以及K_B2，均滿足f_B(x₄)=a₄x₄ ³+b₄x₄ ²+c₄x₄+d₄。

B行的K_B1以及K_B2約等於F行對應的K_B1以及K_B2，均滿足f_B(x₃)=a₃x₃ ³+b₃x₃ ²+c₃x₃+d₃。

C行的K_B1以及K_B2約等於E行對應的K_B1以及K_B2，均滿足f_B(x₂)=a₂x₂ ³+b₂x₂ ²+c₂x₂+d₂。

D行的K_B1以及K_B2滿足f_B(x₁)=a₁x₁ ³+b₁x₁ ²+c₁x₁+d₁。

即在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F時，第二壓力感測區113內的壓感單元121獲取的每一個觸控感應單元的分量比例K_B1、K_B2值與X軸座標呈多項曲線規律性關聯。

如圖12D所示，同時，每一列的觸控感應單元的K_B1和K_B2與其Y軸的座標滿足以下方程f_B(y)。

f_B(y)=Ay²+By+C (11)其中，A、B、C均為常數，這些常數是可以通過計算程式擬合得出，且f_B(y)在Y軸上呈對稱關係。

A行的K_A1以及K_A2與D行對應的K_B1以及K_B2的比值，滿足f_B(y₁)=A₁y₁+B₁y₁+C₁。

B行的K_B1以及K_B2與D行對應的K_B1以及K_B2的比值，滿足f_B(y₂)=A₂y₂ ²+B₂y₂+C₂。

C行的K_B1以及K_B2與D行對應的K_B1以及K_B2的比值，滿足f_B(y₃)=A₃y₃ ²+B₃y₃+C₃。

即在觸控面板的每一個觸控感應單元施加一個定值的觸控力F時，第二壓力感測區113內的壓感單元121獲取的觸控感應單元的分量比例K_B1、K_B2值在Y軸呈對稱關係，且K_B1、K_B2值呈歸一特性，即K_B1、K_B2值在Y軸上從中間往兩邊逐漸減小。

請參閱圖12E，由前述公式(5)、(6)可知K_B=f_B(x)*f_B(y) (12)

即K_B1=f_B(x₁)*f_B(y₁)和K_B2=f_B(x₂)*f_B(y₂)

步驟S3：根據獲取第一觸控力F_A和第二觸控力F_B的觸控點位置以及對應的第一測量值F₁和第二測量值F₂，並調用第一觸控力F_A以及第二觸控力F_B對應的觸控點的分量比例K_A及K_B，計算第一觸控力以及第二觸控力。

具體地，由上述等式(1)-(12)可以獲知：F_A=(F₁*K_B2-F₂*K_A2)/(K_A1*K_B2-K_B1*K_A2) (13)

F_B=(F₂*K_A1-F₁*K_B2)/(K_A1*K_B2-K_B1*K_A2) (14)

K_A=f_A(x)*f_A(y)；K_B=f_B(x)*f_B(y)其中，K_A1=f_A(x₁)*f_A(y₁)；K_B2=f_B(x₂)*f_B(y₂)；K_B1=f_B(x₁)*f_B(y₁)；K_A2=f_A(x₂)*f_A(y₂)；f_A(x)=ax³+bx²+cx+d；f_A(y)=Ay²+By+C；f_B(x)=ax³+bx²+cx+d；f_B(y)=Ay²+By+C。

請參閱圖13A-13B，在第一壓力感測區112施加第一觸控力度F_A，在第二壓力感測區113施加第二觸控力度F_B。進行五組實驗測試，其中第一組中第一觸控力度F_A為零g，第二觸控力度F_B從為公差為100的等差數列，從零g到800g變動。第二組中第一觸控力度F_A為200g，第二觸控力度F_B從為公差為100的等差數列，從零g到800g變動。第三組中第一觸控力度F_A為400g，第二觸控力度F_B為從公差為100的等差數列，從零g到800g變動。第四組中第一觸控力度F_A為600g，第二觸控力度力為F_B從公差為100的等差數列，從零g到800g變動。第五組中第一觸控力度F_A為800g，第二觸控力度F_B從為公差為100的等差數列，從零g到800g變動。實驗結果如圖13B所示，圖中我們可以得出該壓力檢測方法具有較高的檢測精度，可以準確獲取施加在觸控面板上的力度大小。

與現有技術相比，本發明所提供壓力感測模組具有以下優點：

1、通過在一基板上形成一壓力感測層、該壓力感測層上設置有複數個壓感單元，且該複數個壓感單元沿所述基板的X軸或Y軸呈軸對稱設置，且壓感單元包括四個阻值相同的電阻以構成一個惠斯通電橋，其中兩個電阻的圖案形狀具有相同的延伸方向，且所述圖案形狀具有相同的延伸方向的兩個電阻不相鄰設置。採用本發明所提供的壓力感測模組，可有效解決現有的壓力感測元件在受到環境(如溫度因素)的影響而產生的按壓力作用力大小信號感測的差異， 而使按壓作用力大小信號感測失真的問題，從而使得壓力感測模組對兩點觸控壓力測量更為精准。

同時，在本發明中採用設置單面電橋的方式，即可解決溫度與其他雜訊的問題，單面電橋的製備工藝更為簡單、成本更低。本發明所提供的壓力感測模組還具有結構簡單且感測精度高的優點。

2、通過將基板設置為矩形，將壓感單元設置為矩形，且當基板四個邊角處對應設置有壓感單元，基板四個邊角處的壓感單元的第一邊或第二邊與基板的X軸方向的側邊呈同一夾角α設置，或與基板的Y軸方向的側邊呈同一夾角α設置，以夾角α設置位於基板四個邊角處的壓感單元，可以使其壓感單元檢測到的任意兩點觸摸壓力值不互相抵消或者輕微抵消，從而使得壓力感測模組對兩點觸控壓力測量更為精准。

3、發明所提供的觸控面板包括前述的壓力感測模組，其可以準確獲取作用於觸控面板的任意兩點觸控壓力。

4、本發明提供的兩點觸摸壓力檢測方法可以準確獲取觸控屏的觸控面上相對兩側觸控面上觸控壓力的大小。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的原則之內所作的任何修改，等同替換和改進等均應包括本發明的保護範圍之內。

10‧‧‧壓力感測模組

121‧‧‧壓感單元

α‧‧‧夾角

A‧‧‧局部

X‧‧‧X軸

Y‧‧‧Y軸

Claims (11)

1. 一種壓力感測模組，至少包括：一基板；及一形成於該基板之上的感測層，該感測層包括複數個壓感單元，且該些壓感單元沿該基板的一對稱軸呈軸對稱設置，以形成一第一壓力感測區和一第二壓力感測區，該對稱軸是一邊界其劃分該第一感測區和該第二感測區；其中在該第一感測區和該第二感測區中的各者中，該些壓感單元排列為四邊形，並且該四邊形具有不超過一對的邊是平行的，並且至少兩個所述壓力感測單元位於該第一感測區和該第二感測區中的各者的中間區域中；其中該些壓感單元包括四個阻值相同的電阻，四個該些電阻構成一惠斯通電橋，其中兩個該些電阻的圖案形狀具有相同的一延伸方向且不相鄰。
2. 如請求項1所述之壓力感測模組，其中由連接在第一感測區中該些壓感單元的線段所定義的形狀不是矩形。
3. 如請求項1所述的壓力感測模組，其中：該基板為一矩形基板，該基板四個邊角處對應設置有一壓感單元，各該邊角處的該壓感單元為一矩形，且該些壓感單元的一第一邊或一第二邊與該基板的X軸方向的一側邊呈同一夾角α設置；或該些壓感單元的該第一邊或該第二邊與該基板的Y 軸方向的側邊呈同一夾角α設置。
4. 如請求項3所述的壓力感測模組，其中該夾角α為35°-55°。
5. 如請求項4所述的壓力感測模組，其中該夾角α為45°。
6. 如請求項1-5任意一項所述的壓力感測模組：該些圖案形狀具有相同延伸方向的兩個該些電阻呈對角分佈。
7. 如請求項1-5任意一項所述的壓力感測模組：該些圖案形狀具有相同延伸方向的兩個該些電阻界定為一第一組電阻，另外兩個該些電阻界定為一第二組電阻，該第一組電阻與該第二組電阻的圖案形狀的延伸方向不同。
8. 如請求項7所述的壓力感測模組：該第一組電阻與該第二組電阻的圖案形狀的延伸方向相互垂直。
9. 一種觸控面板，其包括如請求項1-8任意一項所述的壓力感測模組，且該觸控面板還包括用於檢測一位置信息的一觸控感應單元。
10. 一種觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法，包括：步驟S1：提供如請求項8所述的該觸控面板；步驟S2：在一第一壓力感測區內施加一第一觸控力F_A並且在一第二壓力感測區內施加一第二觸控力F_B，感測該第一觸控力F_A和該第二觸控力F_B的一觸摸位置，分別獲取一觸摸點的一位置信息；步驟S3：分別獲取該第一壓力感測區內一壓感單元的一第一測量值F₁以及該第二壓力感測區內一壓感單元的一第二測量值F₂；獲取在該觸控面板上施加一已知作用力F時，該第一壓力感測區內該壓感單元獲取的該作用力F在任意一個觸控點的一分量比例K_A以及該第二壓力感測區內該壓感單元獲取的該作用力F在任意一個觸控點的一分量比例K_B；步驟S4：根據獲取該第一觸控力F_A和該第二觸控力F_B的該觸控點位置以及該第一測量值F₁和該第二測量值F₂，並調用該第一觸控力F_A以及該第二觸控力F_B對應的該觸控點的該些分量比例K_A及K_B，計算該第一觸控力F_A以及該第二觸控力F_B；其中該觸控點的該分量比例K_A包括該第一觸控力F_A在該第一壓力感測區內的對應各個觸控點的一比例分量K_A1以及該第二觸控力F_B在該第二壓力感測區內的對應各個觸控點的一比例分量K_A2；該觸控點的該分量比例K_B包括該第一觸控力F_A在該第一壓力感測區內的對應各個觸控點的一比例分量K_B1以 及該第二觸控力F_B在該第二壓力感測區內的對應各個觸控點的該比例分量K_B2；F_A=(F₁*K_B2-F₂*K_A2)/(K_A1*K_B2-K_B1*K_A2)；F_B=(F₂*K_A1-F₁*K_B2)/(K_A1*K_B2-K_B1*K_A2)。
11. 如請求項10所述的觸控面板兩點觸摸壓力檢測方法：該K_A1、K_A2值與X軸座標呈多項曲線規律性關聯，且該K_A1、K_A2值在Y軸呈對稱關係，且該K_A1、K_A2值呈歸一特性；同時，該K_B1、K_B2值與X軸座標呈多項曲線規律性關聯，且該K_B1、K_B2值在Y軸呈對稱關係，且該K_B1、K_B2值呈歸一特性。

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