壓力感測輸入裝置的制造方法
【專利說明】壓力感測輸入裝置 【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及壓力感測領域，尤其涉及一種壓力感測輸入裝置。 【【背景技術】】
[0002] 隨著近年來觸控輸入技術不斷更新，平面觸控面板已經成為輸入設備的首選產 品。近期來，一種帶來全新觸控體驗的壓力感測裝置在觸控輸入設備領域引發了一股熱潮， 這種壓力感測裝置可以通過偵測按壓后壓力感測單元的阻值變化大小，而判定按壓力度的 大小，其可以單獨應用于僅需偵測壓力大小的觸控輸入設備領域，還可以與傳統平面觸控 面板結合而兼顧二維坐標和三維觸壓力度的檢測。
[0003] 但是由于壓力感測電極材料的限制，現有的材料中不可避免地會受到受環境溫度 影響，例如常用按壓物體一手指的溫度的影響，產生一定阻值的變化，而由溫度變化所帶 來的阻值變化極大地影響了壓力感測電極對按壓力度大小的檢測，甚至還可能存在因溫度 產生的阻值變化遠大于因按壓力度大小而產生的阻值變化量，而導致壓力阻值變化檢測不 精準甚至無法檢測。 【【實用新型內容】】
[0004] 本實用新型中提供了一種具有溫度補償功能的壓力感測輸入裝置。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型提供技術方案：一壓力感測輸入裝置，包括：一 蓋板；一支撐層；及一壓力感測輸入模塊，設置于所述蓋板與所述支撐層之間，所述壓力感 測輸入模塊包括一基板及分別設置在該基板上下表面的一第一壓感層、一第二壓感層，所 述第一壓感層包括至少一個第一壓感單元，所述第二壓感層包括至少一個第二壓感單元， 所述第一壓感單元與所述第二壓感單元一一對應設置且材料相同；所述蓋板與所述壓力感 測輸入模塊之間以第一貼合層相接合，所述壓力感測輸入模塊與所述支撐層之間以第二貼 合層相接合。
[0006] 優選地，所述第一貼合層、第二貼合層的楊氏模量為100_3000MPa。
[0007] 優選地，所述第一貼合層、第二貼合層的厚度為25-125μm。
[0008] 優選地，所述基板的厚度為50-450μm。
[0009] 優選地，第一壓感單元與第二壓感單元圖案形狀的面積為25mm2至225mm2。
[0010] 優選地，所述至少一第一壓感單元與其對應設置的第二壓感單元構成惠斯通電橋 的其中兩個電阻，其用于檢測一按壓力度大小，同時補償所述壓力感測輸入模塊由于溫度 引起的電阻值變化。
[0011] 優選地，所述壓力感測輸入模塊進一步包括第一參考電阻和第二參考電阻，與所 述至少一個第一壓感單元及對應設置的第二壓感單元構成惠斯通電橋。
[0012] 優選地，所述構成惠斯通電橋的方式為所述第一壓感單元與所述第一參考電阻串 聯，所述對應設置的第二壓感單元與所述第二參考電阻串聯。
[0013] 優選地，所述構成惠斯通電橋的方式為所述第一壓感單元與所述對應設置的第 二壓感單元串聯，所述第一參考電阻與所述第二參考電阻串聯。
[0014] 優選地，所述第一壓感單元呈陣列設置于所述基板上表面，則所述壓力感測輸入 模塊可同時檢測三維信號。
[0015] 優選地，所述壓力感測輸入裝置在受按壓形變后整體具有至少一個中性面，該中 性面的應變為0。
[0016] 優選地，所述至少一個中性面的其中之一位于所述基板內，即所述第一壓感單元 的應變為負應變，所述第二壓感單元的應變為正應變。
[0017] 優選地，所述位于基板內的中性面為所述壓力感測輸入裝置的唯一中性面，且位 于所述基板的力學中心面。
[0018] 優選地，所述至少一個中性面的任意之一均不位于所述基板內，即所述第一壓感 單元的應變與所述第二壓感單元的應變同為負應變或正應變。
[0019] 優選地，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元均由一壓阻材料以一導線的形式 彎折而成。
[0020] 優選地，所述第一壓感單元和/或所述第二壓感單元的圖案設計為朝一方向的總 投影長度最大，該方向為所述第一壓感單元和/或所述第二壓感單元的a方向，所述第一壓 感單元與所述第二壓感單元的圖案朝一方向的總投影長度最小，該方向為b方向，其中，所 述a方向與所述b方向垂直。
[0021] 優選地，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元的圖案形狀包括橢圓繞線狀、折 線狀、曲線狀、等長多段串聯線狀、不等長多段串聯線狀或回字型線狀的一種或其組合。
[0022] 優選地，所述第一壓感單元所述對應設置的第二壓感單元的形狀不相同。
[0023] 優選地，所述第一壓感單元的a方向與第一壓感單元所在區域的最大應變方向 的夾角呈角度a1，所述第二壓感單元的a方向與第二壓感單元所在區域的最大應變方 向的夾角呈角度a2;當應變為一正應變、一負應變時，角度a1與角度a2的角度范圍為 0° -45° ;或當應變同為負應變時，角度al為0° -45°，角度a2為45° -90° ;或當應變 同為正應變時，角度al為45° -90°，角度a2為0° -45°。
[0024] 優選地，當應變為一正應變、一負應變時，角度a 1與角度a2的角度范圍為 0° -45° ;或當應變同為負應變時，角度al為0°，角度a2為90° ;或當應變同為正應變 時，角度al為90°，角度a2為0°。
[0025] 優選地，當應變同為負應變時，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元的圖案形 狀的關系表不為：
[0026] L±JL±b>LTa/LTb
[0027] 其中，L±a表示為第一壓感單元的朝a方向的總投影長度，L± b表示為第一壓感單 元的朝b方向的總投影長度，LTa表示為第二壓感單元的朝a方向的總投影長度，LTb表示 為第二壓感單元的朝b方向的總投影長度。
[0028] 優選地，當應變同為正應變時，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元的圖案形 狀的關系表不為：
[0029] L±JL±b<LTa/LTb
[0030] 其中，L±a表示為第一壓感單元的朝a方向的總投影長度，L±b表示為第一壓感單 元的朝b方向的總投影長度，LTa表示為第二壓感單元的朝a方向的總投影長度，LTb表示 為第二壓感單元的朝b方向的總投影長度。
[0031] 優選地，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元均由一金屬網格形成，所述金屬 網格由細金屬線以網格圖案的形式形成。
[0032] 優選地，所述金屬網格為有方向性的金屬網格，所述金屬網格的網格圖案為朝一 方向的細金屬線的總投影長度最大，該方向為所述網格圖案的c方向，所述網格圖案朝一 方向的細金屬線的總投影最小，該方向為e方向，其中，所述c方向與所述e方向垂直。
[0033] 優選地，所述網格圖案具有一長軸方向，該長軸方向與所述網格圖案的c方向。
[0034] 優選地，所述第一壓感單元的金屬網格的網格圖案與所述第二壓感單元的金屬網 格的網格圖案及其長軸方向均不相同。
[0035] 優選地，所述第一壓感單元的網格圖案的c方向與其所在區域的最大應變方向的 夾角呈角度dl，所述第二壓感單元的網格圖案的c方向與其所在區域的最大應變方向的夾 角呈角度d2 ;當應變為一正應變、一負應變時，所述角度dl與所述角度d2的角度范圍為 0° -45° ;或當應變同為負應變時，角度dl為0° -45°，角度d2為45° -90° ;或當應變 同為正應變時，角度dl為45° -90°，角度d2為0° -45°。
[0036] 優選地，當應變為一正應變、一負應變時，所述角度dl與所述角度d2的角度范圍 為0°;或當應變同為負應變時，角度dl為0°，角度d2為90°;或當應變同為正應變時， 角度dl為90°，角度d2為0°。
[0037] 優選地，當應變同為負應變時，所述第一壓感單元的金屬網格及形成所述第二壓 感單元的金屬網格的網格圖案，具體如下：
[0038] Lcl/Lel<Lc2/Le2
[0039] 其中，W表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述c方向的細金屬 線的總投影長度，L表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述e方向的細金 屬線的總投影長度，表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述c方向的細 金屬線的總投影長度，U2表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述e方向的 細金屬線的總投影長度。
[0040] 優選地，當應變同為正應變時，所述第一壓感單元的金屬網格及形成所述第二壓 感單元的金屬網格的網格圖案，具體如下：
[0041] Lcl/Lel>Lc2/Le2
[0042] 其中，W表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述c方向的細金屬 線的總投影長度，L表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述e方向的細金 屬線的總投影長度，表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述c方向的細 金屬線的總投影長度，U2表示為形成第一壓感單元的金屬網格的網格圖案朝所述e方向的 細金屬線的總投影長度。
[0043] 優選地，所述網格圖案包括至少一種網格單元，復數個所述網格單元排布形成所 述網格圖案。
[0044] 優選地，所述支撐層為一顯示層。
[0045] 與現有技術相比，本實用新型所提供的壓力感測輸入裝置至少具有如下的優點：
[0046] 本實用新型提供了一種具有溫度補償功能的壓力感測輸入裝置，該壓力感測輸入 裝置采用惠斯通電橋對按壓力值進行檢測，其電路結構簡單，控制精度高，還可通過調整壓 力感測輸入裝置的基板及貼合層的楊氏模量及其厚度，即可增大基板上下表面的壓感單元 的應變差異。
[0047] 進一步地，通過限定所述壓力感測輸入裝置中壓感單元的圖案形狀，使壓感單元 具有長軸方向（a方向）及短軸方向（b方向）的總投影長度及所述長軸方向與壓感單元所 在區域的最大應變方向的角度關系，進一步增大電阻值變化效果，進一步使第一壓感層或 第二壓感層對壓力的響應更精準更靈敏。
[0048] 本實用新型提供的壓力感測輸入裝置還提供了一種采用金屬網格在觸控裝置內 制作壓感單元的技術方案，并根據形成壓感單元的金屬網格的網格圖案多樣性進一步提高 了壓力感應器的靈敏度。 【【附圖說明】】
[0049] 圖1A是本實用新型第一實施例壓力感測輸入模塊中的層狀結構示意圖。
[0050] 圖1B是圖1A中壓力信號偵測原理圖。
[0051] 圖1C是圖1A中另一壓力信號偵測原理圖。
[0052] 圖2A是本實用新型第二實施例壓力感測輸入裝置的層狀結構示意圖。
[0053] 圖2B是圖2A中所示壓力感測輸入裝置受到按壓力后變形的結構示意圖。
[0054] 圖2C是圖2B中所示壓力感測輸入裝置受到按壓力后的各層應變量的走勢圖。
[0055] 圖3A是本實用新型第二實施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應變差與貼合 層的楊氏模量的關系示意圖。
[0056] 圖3B是本實用新型第二實施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應變差與貼合 層的楊氏模量的另一關系示意圖。
[0057] 圖3C是本實用新型第二實施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應變差與貼合 層的厚度的關系示意圖。
[0058] 圖3D是本實用新型第二實施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應變差與基板 的厚度的關系不意圖。
[0059] 圖4是本實用新型第四實施例壓力感測輸入裝置的第一壓感層的平面結構示意 圖。
[0060] 圖5A是本實用新型第四實施例壓力感測輸入裝置的第一壓感層及其按壓區域的 平面示意圖。
[0061] 圖5B-5E是圖5A中A-D處按壓區域的應變示意圖。
[0062] 圖6A是圖4中單個第一壓感單元的平面結構示意圖。
[0063] 圖6B是圖6A中的第一壓感單元的a方向與b方向的長度及長軸方向的示意圖。
[0064] 圖6C-6G是圖4中單個第一壓感單元的變形實施方式結構示意圖。
[0065]圖7A-圖7B是本實用新型第五實施例所示無方向性的金屬網格材料的網格圖案 示意圖。
[0066]圖7C-圖7F是本實用新型第五實施例所示有方向性的金屬網格材料的網格圖案 示意圖。
[0067]圖8A是本實用新型第五實施例壓力感測輸入裝置中第一壓感層、基板、第二壓感 層的剖面結構示意圖。
[0068]圖8B是圖8A中所示結構的應變-厚度關系圖。
[0069]圖8C是圖8A所示壓力感測輸入裝置的第一壓感層上第一壓感單元所在區域的最 大應變方向。
[0070] 圖8D是與圖8A中所示第二壓感層上與所述第一壓感單元對應設置的第二壓感單 元所在區域的最大應變方向。 【【具體實施方式】】
[0071] 為了使本實用新型的目的，技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 實例，對本實用新型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 釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0072] 請參閱圖1A，本實用新型第一實施例中提供一壓力感測輸入模塊10,其包括一基 板11及分別位于基板11上下（本實用新型中，上下位置詞僅用于限定指定視圖上的相對 位置）表面的第一壓感層12與第二壓感層13。第一壓感層12上設置有至少一個第一壓感 單元12