壓力感測輸入裝置的制作方法

本發明涉及一種輸入裝置，尤其涉及一種壓力感測輸入裝置。

背景技術：

隨著科學技術的發展，觸控面板(Touch Panel)已廣泛應用于各種消費電子裝置，例如智能型手機、平板計算機、相機、電子書、MP3播放器、智能手表等攜帶式電子產品，或是應用于操作控制設備的顯示屏幕，人們的日常生活已經越來越離不開具有觸控功能的電子產品，隨著觸控面板的廣泛發展，其功能上也得到了不斷的改進，比如具有壓力感應功能的觸控面板。

目前已有部分產品或裝置具有壓力感測功能，系統通過對外界壓力大小的檢測從而決定執行不同的后續動作，可是，目前的技術較難達到對壓力大小的準確的檢測，壓力大小的檢測不精確會使使用者的體驗度大打折扣，進而阻礙產品的推廣，怎樣在保持產品輕，薄等一系列特點的情況下，制作出精確度高的壓力感測裝備是相關領域技術人員比較關注的事情。

技術實現要素：

為克服現有技術感測觸摸壓力不夠精確且產品或裝備厚重等一系列問題，本發明提供一種能減小產品的厚度且壓力大小檢測精確度高的壓力感測輸入裝置。

本發明解決技術問題的方案是提供一種壓力感測輸入裝置,該壓力感測輸入裝置包括一基板，包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相對設置，第一表面包 括一壓力感測區和一與壓力感測區面積互補的非壓力感測區；一電極層，包括復數個壓力感測電極，設置于所述壓力感測區內，用以感測壓力大小，所述壓力感測電極包括第一端部以及與所述第一端部相對的第二端部；壓力感測芯片，與所述壓力感測電極電連接，所述壓力感測芯片通過檢測所述壓力感測電極在受到壓力后產生的電阻變化量實現對所述壓力大小的檢測。

優選地，所述的壓力感測輸入裝置還包括復數條第一導線，與所述壓力感測電極的第一端部連接，復數條第二導線，與所述壓力感測電極的第二端部連接，一FPC，連接所述第一導線與所述第二導線；所述壓力感測芯片通過所述FPC與所述壓力感測電極電連接。

優選地，所述的壓力感測電極在壓力感測區內呈放射狀、曲線彎折狀。

優選地，所述的壓力感測區的面積小于所述非壓力感測區的面積。

優選地，所述的壓力感測芯片包括惠斯通電橋電路，所述惠斯通電橋電路檢測所述壓力感測電極在受到壓力后產生的電阻變化量。

優選地，所述的基板為一蓋板，所述第二表面供使用者施加一觸摸動作。

優選地，所述的壓力感測輸入裝置更包括一蓋板，包括第一表面和與第二表面相對的元件安裝面，所述第一表面供使用者施加一觸摸動作，所述元件安裝面覆蓋于所述基板上方。

優選地，所述的非壓力感測區內設置有復數個第一觸摸感測電極和復數個第二觸摸感測電極，所述第一觸摸感測電極和第二觸摸感測電極用以偵測多點觸控位置，其中所述第一觸摸感測電極和第二觸摸感測電極在非壓力感測區內交叉互補不重合。

優選地，所述的壓力感測電極設置在所述第一觸摸感 測電極和第二觸摸感測電極的間隙內，所述第一觸摸感測電極、第二觸摸感測電極和壓力感測電極彼此電性絕緣。

優選地，所述的壓力感測電極的線寬為對應位置所述第一觸摸感測電極和/或第二觸摸感測寬度的0.5-0.8倍，所述壓力感應電極的線寬為5～300μm。

優選地，所述的第一觸摸感測電極為三角形形狀且包含一第一觸摸感測電極斜邊部，第二觸摸感測電極同樣為三角形形狀且包括一第二觸摸感測電極斜邊部，第一觸摸感測電極和第二觸摸感測電極彼此交錯設置，所述壓力感測電極為曲線彎折狀，設置在第一觸摸感測電極斜邊部和第二觸摸感測電極斜邊部相互交錯形成的空間中。

優選地，所述的第一觸摸感測電極呈放射狀設置在對應的具有放射狀內部空間的第二觸摸感測電極內部，第一觸摸感測電極包括多個第一觸摸感測電極凸出部和中間部位的第一觸摸感測電極球體，各第一觸摸感測電極凸出部以第一觸摸感測電極球體為中心進行發散設置且彼此間隔均勻，第二觸摸感測電極內部形成多個第二觸摸感測電極凹槽，放射狀的壓力感測電極設置在第一觸摸感測電極突出部和第二觸摸感測電極凹槽交錯設置后形成的內部空間中。

與現有技術相比，本發明壓力感測輸入裝置的基板分為面積互補的非壓力感測區和壓力感測區，在壓力感測區布設壓力感測電極，可以實現對外界按壓力量大小的檢測，將壓力感測電極的兩端通過電極連接線連接惠斯通電橋電路，可以對壓力感測電極的阻值的變化進行信號處理，實現對壓力大小的檢測。

非壓力感測區中布設Non-cross(交錯互補不重合)結構的第一觸摸感測電極和第二感測電極，不僅可以實現多點觸控，而且在保證第一觸摸感測電極、第二觸摸感測電極較好相鄰關系的前提下，在第一觸摸感測電極和第二觸摸感測電極交錯形成的內部空間中布設壓力感測電極， 可以節省空間，降低布線難度，且不影響觸摸感測和壓力感測的效果。

壓力感測電極呈放射狀，曲線彎折狀或螺旋狀等，當采用放射狀造型時，符合受力點從力的中心位置往外發散的狀態，可以提高壓力感測電極感測到壓力時的形變能力，提高壓力檢測的精確度。

為了使得壓力感測電極有更大的形變能力，將壓力感測電極的面積縮小化，使其面積小于對應的第一觸摸感測電極、第二感測電極的面積，即非壓力感測區的面積大于壓力感測區的面積，控制壓力感測電極的線寬為對應位置第一觸摸感測電極和第二感測電極線寬的0.5-0.8倍，且壓力感測電極的線寬為5～300μm，可以提高壓力感測電極感測形變的能力，此發明壓力感測輸入裝置和顯示面板組成的觸控模組可以較好的實現觸摸位置和壓力的檢測。

【附圖說明】

圖1是本發明壓力感測輸入裝置第一實施例的爆炸結構示意圖。

圖2是本發明壓力感測輸入裝置第一實施例之電極層中觸摸感測電極的正視示意圖。

圖3是本發明壓力感測輸入裝置第一實施例中電極層的正視示意圖。

圖4是本發明壓力感測輸入裝置第一實施例中壓力感測芯片的電路結構示意圖。

圖5是本發明第二實施例之電極層的正視示意圖。

圖6是本發明第三實施例之電極層的正視示意圖。

圖7是本發明第四實施例之電極層的正視示意圖。

圖8是本發明第五實施例壓力感測輸入裝置的層狀結構示意圖。

圖9是本發明第六實施例觸控模組的爆炸結構示意圖。

【具體實施方式】

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，并不用于限定本發明。

請參閱圖1，本發明第一實施例壓力感測輸入裝置1包括一基板15及形成在基板15上的電極層13，電極層13采用壓印、絲印、蝕刻、涂布等工藝成型在基板15上的基板第一表面151，基板第二表面153與基板第一表面151相對設置，電極層13包括復數個壓力感測電極1315，壓力感測電極1315沿著X，Y方向均勻間隔設置。當使用者施加一觸壓動作給基板第二表面153，作用力傳遞到基板第一表面151上的電極層13，電極層13中的各對應壓力感測電極1315產生相應動作，根據壓力感測電極1315的相應動作進而感測出觸壓的力量，不同的觸壓力量實現的不同的功能操作，這樣的設計可以極大的提高用戶使用產品的體驗度和滿意度。基板15可以是剛性基材，如玻璃，強化玻璃，藍寶石玻璃等；柔性基材，如PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮)，PI(Polyimide，聚酰亞胺)，PET(polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二醇酯)，PC(聚碳酸酯聚碳酸酯)，PES(聚丁二酸乙二醇酯,PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，polymethylmethacrylate)及其任意兩者或多者的復合物等材料。

請參閱圖2和圖3，本發明第一實施例壓力感測輸入裝置1中電極層13還包括復數個第一觸摸感測電極1311、第二觸摸感測電極1313，基板15分為非壓力感測區151和壓力感測區153，非壓力感測區151內設置有復數個第一觸摸感測電極1311和復數個第二觸摸感測電極1313，該第一觸摸感測電極1311和第二觸摸感測電極1313用以偵測多點觸控位置，其中所述第一觸摸感測電極1311和第二觸摸感測電極1313在非壓力感測區151內交錯互補，第一觸摸感 測電極1311和第二觸摸感測電極1313面積之和為非壓力感測區151的面積，壓力感測區153為第一觸摸感測電極1311和第二觸摸感測電極1313外圍虛線之外的區域，第一觸摸感測電極1311包括多個沿X方向延伸的第一觸摸感測電極凸出部13111，第二觸摸感測電極1313包括多個沿X方向延伸的第二觸摸感測電極凸出部13131。第一觸摸感測電極凸出部13111和第二觸摸感測電極凸出部13131間隔設置，形成互補的圖形，非壓力感測區151和壓力感測區153形成互補設置且非壓力感測區151的面積大于壓力感測區153的面積，非壓力感測區151和壓力感測區153面積互補。

壓力感測電極1315呈曲線彎折造型布設在壓力感測輸入裝置1的壓力感測區153中且在第一觸摸感測電極1311和第二觸摸感測電極1313的間隙內，壓力感測電極1315不越過壓力感測區153的邊界，這樣的設置不僅可以避免壓力感測電極1315的面積相對過大造成的非壓力感測區151的面積的相對縮小而影響到第一觸摸感測電極1311和第二觸摸感測電極1313的感應觸摸位置的效果，并且可以避免壓力感測電極1315的面積過小造成的感測壓力的精確度欠佳。各壓力感測電極1315包括第一端部13151和與第一端部相對的第二端部13152。

壓力感測輸入裝置1還包括一電路系統18，電路系統18包括多條電極連接線181、FPC(Flexible Printed Circuit board，柔性印刷電路板)183、及壓力感測芯片185，壓力感測芯片185包括一惠斯通電橋電路1851，電極連接線181分為復數條第一導線1811和第二導線1813，各第一導線1811的一端連接FPC183，另一端連接壓力感測電極1315的第一端部13151。同理，各第二導線1813的一端連接FPC183，另一端連接壓力感測電極1315的第二端部13152。第一導線1811、第二導線1813與壓力感測電極1315連接成回路。電極層13及電極連接線181的材料不局限為 ITO(氧化銦錫)，還可以為納米銀線，納米銅線，石墨烯，聚苯胺，PEDOT(聚噻吩的衍生物聚乙撐二氧噻吩):PSS(聚苯乙烯磺酸鈉)透明導電高分子材料，碳納米管，石墨烯等，此時基板15至少兩邊可以做成無邊框設計，得到無邊框壓力感測輸入裝置。

請參閱圖4，本發明壓力感測輸入裝置1中的壓力感測芯片185可以對壓力感測電極1315的阻值的改變進行信號處理，進而更加精確的檢測出外界壓力的大小，從而進行后續不同的控制信號輸出。當壓力感應測電極1315產生阻值的變化之后，惠斯通電橋1851中的輔助電阻Ra18511、Rb18515、Rco18513和壓力感測電極1315的阻值串并聯形成阻值的改變，電阻值的改變引發的電信號的改變經過該惠斯通電橋電路1851處理之后傳輸至壓力感測芯片185，圖中△R即為壓力感測電極1315的電阻值改變量。由于壓力感測電極1315在受觸壓之后的阻值變化較小，為了便于后續信號的分析處理，此處以惠斯通電橋電路1851檢測出壓力感測電極1315阻值變化量后，由壓力感測芯片185的其他模塊電路做信號放大等處理。

本發明壓力感測輸入裝置1實現壓力感測的功能主要是根據外部施壓后的壓力感測電極1315發生形變產生電阻值的改變這一情形，由于壓力感測電極1315通過電極連接線181形成回路連接FPC183，壓力感測電極1315的電阻值變化會直接通過FPC183經由惠斯通電橋電路1851傳達到壓力感測芯片185，從而實現對壓力的感測功能。一般情況下，壓力感測電極1315的形變和阻值的改變有以下公式：

GF＝(△R/R)/(△L/L),GF為應變計因子，R為壓力感測電極1315的初始電阻值，L為壓力感測電極1315對應導線的總長度，△R為壓力感測電極1315電阻值的變化量，△L為導線長度的變化量，GF、R和L的數值固定不變的情形下，導線的長度變化量△L越大，電阻的變化△R能更 好的被檢測出，為得到較佳的感測效果，GF的值必須大于0.5。

請參閱圖5，本發明第二實施例電極層23包括復數個第一觸摸感測電極2311、第二觸摸感測電極2313及壓力感測電極2315，第一觸摸感測電極2311為直角三角形形狀且包含一第一觸摸感測電極斜邊部23111，第二觸摸感測電極2313同樣為直角三角形形狀且包括一第二觸摸感測電極斜邊部23131，第一觸摸感測電極2311和第二觸摸感測電極2313彼此交錯設置，壓力感測電極2315曲線設置在第一觸摸感測電極斜邊部23111和第二觸摸感測電極斜邊部23131相互交錯形成的空間中。

第一觸摸感測電極2311、第二觸摸感測電極2313不局限于直角三角形，還可為矩形，平行四邊形等。

請參閱圖6，本發明第三實施例電極層33同樣包括復數個第一觸摸感測電極3311、第二觸摸感測電極3313及壓力感測電極3315，第一觸摸感測電極3311呈放射狀設置在對應的具有放射狀內部空間的第二觸摸感測電極3313內部，第一觸摸感測電極3311包括多個第一觸摸感測電極凸出部33111和中間部位的第一觸摸感測電極球體33113，各第一觸摸感測電極凸出部33111以第一觸摸感測電極球體33113為中心進行發散設置且彼此間隔均勻，第二觸摸感測電極3313內部形成多個第二觸摸感測電極凹槽33131，各第二觸摸感測電極凹槽33131寬度大于對應的第一觸摸感測電極凸出部33111寬度，通過這樣的設置方式，實現第一觸摸感測電極3311和第二觸摸感測電極3313的交錯互補，且在同一平面較好的實現了不同電性方向的觸摸感應電極的排布，第一觸摸感測電極3311和第二觸摸感測電極3313交錯互補后形成的內部空間即為壓力感測區353，壓力感測電極3315布設在壓力感測區353中，各壓力感測電極3315迂回彎折成3個放射狀部分且各壓力感測電極3315由這3個放射狀部分串聯形成，由于使用者施力作用 于一物體表面的作用力是呈現從中心點往外呈放射狀發散，力道會隨著距離中心點的距離而衰減，所以壓力感測電極3315的放射狀排布方式符合受力點從中心往四周均勻擴散的受力圖樣，有利于壓力感測電極3315感應壓力的大小。在其他實施例中，各壓力感測電極3315還可以由其他數量的放射狀部分串聯形成。

第一觸摸感測電極凸出部33111的數量不局限于第三實施例中的7個。

壓力感測電極3315從一側進入，經過第一觸摸感測電極3311和第二觸摸感測電極3313交錯互補后形成的空間中，最后從另一側引出，壓力感測電極3315設置在第一觸摸感測電極3311和第二觸摸感測電極3313之間，不僅可以節省空間，而且又不會增加布線的難度，此種設計交錯布設第一觸摸感測電極3311、第二觸摸感測電極3313和壓力感測電極3315還有利于系統的檢測，增大良率。

請參閱圖7，本發明第四實施例與第三實施例的不同之處在于所述電極層43中的各壓力感測電極4315的形狀，所述電極層43包括復數個第一觸摸感測電極4311、第二觸摸感測電極4313及壓力感測電極4315，第一觸摸感測電極4311包括多個均勻設置的第一觸摸感測電極凸出部43111，第二觸摸感測電極4313包括多個均勻設置的第二觸摸感測電極凹槽43131，第一觸摸感測電極4311呈“王”字型排布，對應的第二觸摸感測電極4313與第一觸摸感測電極4311交錯互補，此設計之電極排布可以最大化的利用基板45的空間且第二觸摸感測電極4313與第一觸摸感測電極4311的空間配比很均勻，壓力感測電極4315從一側進入，經過第一觸摸感測電極4311和第二觸摸感測電極4313交錯互補后形成的空間中，最后從另一側引出，壓力感測電極4315設置在第一觸摸感測電極4311和第二觸摸感測電極4313之間，不僅可以節省空間，而且又不會增加布線的難度，此種設計交錯布設第一觸摸感測電極4311、第二 觸摸感測電極4313和壓力感測電極4315還有利于系統的檢測，同樣可以增大良率。為了達到較好的觸摸感測和壓力感測效果，壓力感測電極4315的線寬設置為對應第一觸摸感測電極凸出部43111和第二觸摸感測電極凹槽43131的寬度的0.5-0.8倍，且通常情況下，壓力感測電極4315的線寬為5～300μm。

請參閱圖8，本發明第五實施例壓力感測輸入裝置5包括蓋板51，電極層53和基板56，蓋板51具有一蓋板第一表面511和一蓋板第二表面513且蓋板第一表面511和一蓋板第二表面513相對設置，蓋板51的材質可為硬質塑料、強化玻璃、三氧化二鋁等強化硬質板，蓋板第一表面511供使用者給于按壓動作，電極層53包括第一電極層531和第二電極層551，第一電極層531中有復數個壓力感測電極5315且第一電極層531設置在蓋板51的蓋板第二表面513，第二電極層551中有復數個第一觸摸感測電極5511和復數個第二觸摸感測電極5513且第二電極層551設置在基板56的基板第一表面561，蓋板第二表面513與基板56的基板第一表面561相對設置。在其他實施例中，還可以將第一電極層531和第二電極層551同時布設于蓋板第一表面511，蓋板第二表面513供使用者施加按壓力，此時蓋板51即為一基板56，也可以將第一電極層531布設在基板第一表面561，第二電極層551布設在基板第二表面563。

請參閱圖9，本發明第六實施例提供一觸控模組6，所述觸控模組6包括蓋板61，電極層63和顯示面板67，電極層63位于蓋板61和顯示面板67之間，本發明不限定顯示面板67的種類，其可能具有液晶成分(liquid crystal)、有機發光二極管(OLED)或是電漿成分(plasma)，顯示面板67從上往下包括一上偏光板671、上基板672、彩色濾光片673、液晶層674、驅動層675以及下基板676，上偏光板671設置于上基板672之上，彩色濾光片673設置在上基板672之下，彩色濾光片673具有許多彩色濾波器(color filter)，電極層63形成在上偏光板671之上表面，驅動層675設置于下基板676之上，驅動層675具有許多薄膜晶體管(TFT)，液晶層674設置在彩色濾光片673與驅動層675之間。

與現有技術相比，通過將本發明壓力感測輸入裝置1的基板15分為面積互補的非壓力感測區151和壓力感測區153，在壓力感測區153布設壓力感測電極1315，可以實現對外界按壓力量大小的檢測，將壓力感測電極1315的兩端通過電極連接線181連接惠斯通電橋電路1851，可以對壓力感測電極1315的阻值的變化進行信號處理，更有利于壓力的檢測。

非壓力感測區151中布設Non-cross(交錯互補不重合)結構的第一觸摸感測電極1311和第二感測電極1313，不僅可以實現多點觸控，而且在保證第一觸摸感測電極1311、第二感測電極1313較好相鄰關系的前提下，在第一觸摸感測電極1311和第二感測電極1313交錯形成的內部空間中布設壓力感測電極1315，可以節省空間，降低布線難度，且不影響觸摸感測和壓力感測的效果。

壓力感測電極1315呈放射狀，曲線彎折狀等，當采用放射狀造型時，符合受力點從力的中心位置往外發散的狀態，可以提高壓力感測電極1315感測到壓力時的形變能力，提高壓力檢測的精確度。

為了使得壓力感測電極1315有更大的形變能力，將壓力感測電極1315的面積縮小化，使其面積小于對應的第一觸摸感測電極1311、第二感測電極1313的面積，即非壓力感測區151的面積大于壓力感測區153的面積，控制壓力感測電極1315的線寬為對應位置第一觸摸感測電極1311和第二感測電極1313線寬的0.5-0.8倍，且壓力感測電極1315的線寬為5～300μm，可以提高壓力感測電極1315感測形變的能力，此發明壓力感測輸入裝置1和顯示面板67組成的觸控模組6可以較好的實現觸摸位置和壓力的檢測。

以上所述僅為本發明較佳實施例而已，并不用以限制本發明，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范圍之內。