一種壓力感測輸入裝置的制造方法
【專利說明】一種壓力感測輸入裝置 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓力感測領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力感測輸入裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著近年來觸控輸入技術(shù)不斷更新，平面觸控面板已經(jīng)成為輸入設(shè)備的首選產(chǎn) 品。近期來，一種帶來全新觸控體驗(yàn)的壓力感測裝置在觸控輸入設(shè)備領(lǐng)域引發(fā)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(dú)應(yīng)用于僅需偵測壓力大小的觸控輸入設(shè)備領(lǐng)域，還可以與傳統(tǒng)平面觸控 面板結(jié)合而兼顧二維坐標(biāo)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(xiàn)有的材料中不可避免地會(huì)受到受環(huán)境溫度 影響，例如常用按壓物體一手指的溫度的影響，產(chǎn)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(chǎn)生的阻值變化遠(yuǎn)大于因按壓力度大小而產(chǎn)生的阻值變化量，而導(dǎo)致壓力阻值變化檢測不 精準(zhǔn)甚至無法檢測。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明中提供了一種具有溫度補(bǔ)償功能的壓力感測輸入裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案：一壓力感測輸入裝置，包括：一蓋 板；一支撐層；一壓力感測輸入模塊，設(shè)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(shè)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(gè)第一壓感單元，所述第二壓感層包括至少一個(gè)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(yīng)設(shè)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；其中所述基板的楊氏模量與所述第一貼合層、第二貼合層的楊氏模量的均比大于 10。
[0006] 優(yōu)選地，所述第一貼合層、第二貼合層的楊氏模量為100-3000MPa。
[0007] 優(yōu)選地，所述第一貼合層、第二貼合層的厚度為25-125ym。
[0008] 優(yōu)選地，所述基板的厚度為50-450ym。
[0009] 優(yōu)選地，第一壓感單元121與第二壓感單元131圖案形狀的面積為25mm2至 225mm2〇
[0010] 優(yōu)選地，所述至少一第一壓感單元與其對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元構(gòu)成惠斯通電橋 的其中兩個(gè)電阻，其用于檢測一按壓力度大小，同時(shí)補(bǔ)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(yōu)選地，所述壓力感測輸入模塊進(jìn)一步包括第一參考電阻和第二參考電阻，與所 述至少一個(gè)第一壓感單元及對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元構(gòu)成惠斯通電橋。
[0012] 優(yōu)選地，所述構(gòu)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(lián)，所述對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元與所述第二參考電阻串聯(lián)。
[0013] 優(yōu)選地，所述構(gòu)成惠斯通電橋的方式為所述第一壓感單元與所述對應(yīng)設(shè)置的第二 壓感單元串聯(lián)，所述第一參考電阻與所述第二參考電阻串聯(lián)。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元呈陣列設(shè)置于所述基板上表面，則所述壓力感測輸入 模塊可同時(shí)檢測三維信號。
[0015] 優(yōu)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(gè)中性面，該中 性面的應(yīng)變?yōu)?。
[0016] 優(yōu)選地，所述至少一個(gè)中性面的其中之一位于所述基板內(nèi)，即所述第一壓感單元 的應(yīng)變?yōu)樨?fù)應(yīng)變，所述第二壓感單元的應(yīng)變?yōu)檎龖?yīng)變。
[0017] 優(yōu)選地，所述位于基板內(nèi)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(xué)中心面。
[0018] 優(yōu)選地，所述至少一個(gè)中性面的任意之一均不位于所述基板內(nèi)，即所述第一壓感 單元的應(yīng)變與所述第二壓感單元的應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變或正應(yīng)變。
[0019] 優(yōu)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(dǎo)線的形式 彎折而成。
[0020] 優(yōu)選地，所述壓阻材料包括氧化銦錫、氧化錫銻、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、氧化鎵鋅、 氧化銦鎵鋅、鎳納米線、鉬納米線、銀納米線、聚3, 4-乙稀二氧噻吩、石墨稀或碳納米管中 的一種或多種。
[0021] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元和/或所述第二壓感單元的圖案設(shè)計(jì)為朝一方向的總 投影長度最大，該方向?yàn)樗龅谝粔焊袉卧?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?yàn)閎方向，其中，所 述a方向與所述b方向垂直。
[0022] 優(yōu)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(lián)線狀、不等長多段串聯(lián)線狀或回字型線狀的一種或其組合。
[0023] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元所述對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元的形狀不相同。
[0024] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元的a方向與第一壓感單元所在區(qū)域的最大應(yīng)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(qū)域的最大應(yīng)變方 向的夾角呈角度a2;當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐徽龖?yīng)變、一負(fù)應(yīng)變時(shí)，角度a1與角度a2的角度范圍為 0° -45° ;或當(dāng)應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變時(shí)，角度al為0° -45°，角度a2為45° -90° ;或當(dāng)應(yīng)變 同為正應(yīng)變時(shí)，角度al為45° -90°，角度a2為0° -45°。
[0025] 優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐徽龖?yīng)變、一負(fù)應(yīng)變時(shí)，角度a1與角度a2的角度范圍為 0° -45° ;或當(dāng)應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變時(shí)，角度al為0°，角度a2為90° ;或當(dāng)應(yīng)變同為正應(yīng)變 時(shí)，角度al為90°，角度a2為0°。
[0026] 優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變時(shí)，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元的圖案形 狀的關(guān)系表不為：
[0027] Lj1a/Lj-a/L-pb
[0028] 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。
[0029] 優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)變同為正應(yīng)變時(shí)，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元的圖案形 狀的關(guān)系表不為：
[0030] 1^上3凡上b< L下a/L下b
[0031] 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。
[0032] 優(yōu)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(wǎng)格形成，所述金屬 網(wǎng)格由細(xì)金屬線以網(wǎng)格圖案的形式形成。
[0033] 優(yōu)選地，所述金屬網(wǎng)格為有方向性的金屬網(wǎng)格，所述金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案為朝一 方向的細(xì)金屬線的總投影長度最大，該方向?yàn)樗鼍W(wǎng)格圖案的c方向，所述網(wǎng)格圖案朝一 方向的細(xì)金屬線的總投影最小，該方向?yàn)閑方向，其中，所述c方向與所述e方向垂直。
[0034] 優(yōu)選地，所述網(wǎng)格圖案具有一長軸方向，該長軸方向與所述網(wǎng)格圖案的c方向。
[0035] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案與所述第二壓感單元的金屬網(wǎng) 格的網(wǎng)格圖案及其長軸方向均不相同。
[0036] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元的網(wǎng)格圖案的c方向與其所在區(qū)域的最大應(yīng)變方向的 夾角呈角度dl，所述第二壓感單元的網(wǎng)格圖案的c方向與其所在區(qū)域的最大應(yīng)變方向的夾 角呈角度d2 ;當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐徽龖?yīng)變、一負(fù)應(yīng)變時(shí)，所述角度dl與所述角度d2的角度范圍為 0° -45° ;或當(dāng)應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變時(shí)，角度dl為0° -45°，角度d2為45° -90° ;或當(dāng)應(yīng)變 同為正應(yīng)變時(shí)，角度dl為45° -90°，角度d2為0° -45°。
[0037] 優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐徽龖?yīng)變、一負(fù)應(yīng)變時(shí)，所述角度dl與所述角度d2的角度范圍 為0° ;或當(dāng)應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變時(shí)，角度dl為0°，角度d2為90° ;或當(dāng)應(yīng)變同為正應(yīng)變時(shí)， 角度dl為90°，角度d2為0°。
[0038] 優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)變同為負(fù)應(yīng)變時(shí)，所述第一壓感單元的金屬網(wǎng)格及形成所述第二壓 感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案，具體如下：
[0039] Lcl/Lel< Lc2/Le2
[0040] 其中，L表示為形成第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述c方向的細(xì)金屬 線的總投影長度，U1表示為形成第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述e方向的細(xì)金 屬線的總投影長度，表示為形成第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述c方向的細(xì) 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(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述e方向的 細(xì)金屬線的總投影長度。
[0041] 優(yōu)選地，當(dāng)應(yīng)變同為正應(yīng)變時(shí)，所述第一壓感單元的金屬網(wǎng)格及形成所述第二壓 感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案，具體如下：
[0042] Lcl/Lel>Lc2/L e2
[0043] 其中，L表示為形成第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述c方向的細(xì)金屬 線的總投影長度，U1表示為形成第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述e方向的細(xì)金 屬線的總投影長度，表示為形成第一壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述c方向的細(xì) 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(wǎng)格的網(wǎng)格圖案朝所述e方向的 細(xì)金屬線的總投影長度。
[0044] 優(yōu)選地，所述網(wǎng)格圖案包括至少一種網(wǎng)格單元，復(fù)數(shù)個(gè)所述網(wǎng)格單元排布形成所 述網(wǎng)格圖案。
[0045] 優(yōu)選地，所述支撐層為一顯示層。
[0046]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的壓力感測輸入裝置至少具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0047] 本發(fā)明提供了一種具有溫度補(bǔ)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?qū)Π磯毫χ颠M(jìn)行檢測，其電路結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，還可通過調(diào)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，增大基板上下表面的壓感單元的應(yīng)變差 異。
[0048] 進(jìn)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(qū)域的最大應(yīng)變方向的角度關(guān)系，進(jìn)一步增大電阻值變化效果，進(jìn)一步使第一壓感層或 第二壓感層對壓力的響應(yīng)更精準(zhǔn)更靈敏。
[0049] 本發(fā)明提供的壓力感測輸入裝置還提供了一種采用金屬網(wǎng)格在觸控裝置內(nèi)制作 壓感單元的技術(shù)方案，并根據(jù)形成壓感單元的金屬網(wǎng)格的網(wǎng)格圖案多樣性進(jìn)一步提高了壓 力感應(yīng)器的靈敏度。 【【附圖說明】】
[0050]圖IA是本發(fā)明第一實(shí)施例壓力感測輸入模塊中的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051] 圖IB是圖IA中壓力信號偵測原理圖。
[0052] 圖IC是圖IA中另一壓力信號偵測原理圖。
[0053]圖2A是本發(fā)明第二實(shí)施例壓力感測輸入裝置的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054] 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(jié)構(gòu)示意圖。
[0055] 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(yīng)變量的走勢圖。
[0056]圖3A是本發(fā)明第二實(shí)施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應(yīng)變差與貼合層的 楊氏模量的關(guān)系示意圖。
[0057]圖3B是本發(fā)明第二實(shí)施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應(yīng)變差與貼合層的 楊氏模量的另一關(guān)系示意圖。
[0058]圖3C是本發(fā)明第二實(shí)施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應(yīng)變差與貼合層的 厚度的關(guān)系不意圖。
[0059]圖3D是本發(fā)明第二實(shí)施例中第一壓感單元與第二壓感單元的應(yīng)變差與基板的厚 度的關(guān)系不意圖。
[0060]圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例壓力感測輸入裝置的第一壓感層的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061] 圖5A是本發(fā)明第四實(shí)施例壓力感測輸入裝置的第一壓感層及其按壓區(qū)域的平面 示意圖。
[0062] 圖5B-5E是圖5A中A-D處按壓區(qū)域的應(yīng)變示意圖。
[0063] 圖6A是圖4中單個(gè)第一壓感單元的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064] 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。
[0065] 圖6C-6G是圖4中單個(gè)第一壓感單元的變形實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0066]圖7A-圖7B是本發(fā)明第五實(shí)施例所示無方向性的金屬網(wǎng)格材料的網(wǎng)格圖案示意 圖。
[0067]圖7C-圖7F是本發(fā)明第五實(shí)施例所示有方向性的金屬網(wǎng)格材料的網(wǎng)格圖案示意 圖。
[0068]圖8A是本發(fā)明第五實(shí)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(jié)構(gòu)示意圖。
[0069] 圖8B是圖8A中所示結(jié)構(gòu)的應(yīng)變-厚度關(guān)系圖。
[0070] 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(qū)域的 最大應(yīng)變方向。
[0071] 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(yīng)設(shè)置的第二壓感單 元所在區(qū)域的最大應(yīng)變方向。 【【具體實(shí)施方式】】
[0072] 為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例， 對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。
[0073] 請參閱圖1A，本發(fā)明第一實(shí)施例中提供一壓力感測輸入模塊10,其包括一基板