壓力感測輸入模塊的制作方法
【專利說明】壓力感測輸入模塊 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及壓力感測領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種壓力感測輸入模塊。 【【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， 運種壓力感測裝置可W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W單獨應(yīng)用于僅需偵測壓力大小的觸控輸入設(shè)備領(lǐng)域，還可W與傳統(tǒng)平面觸控 面板結(jié)合而兼顧二維坐標和=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受到手指溫度影 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甚至無法檢測。 【【實用新型內(nèi)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模塊。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供技術(shù)方案：一種壓力感測輸入模塊，其包括 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(yīng)設(shè)置且材料相同，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。
[0006] 優(yōu)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。
[0007] 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)。
[0008] 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)。
[0009] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元陣列設(shè)置于所述基板上表面，所述第二壓感單元與所 述第一壓感單元對應(yīng)設(shè)置于所述基板下表面，則所述壓力感測輸入模塊可同時檢測=維信 號。
[0010] 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W-導(dǎo)線的形式 彎折而成。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元與所述第二壓感單元的形狀為非旋轉(zhuǎn)對稱性圖形。
[0012] 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)計為朝一方向的導(dǎo) 線總長度最大，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導(dǎo)線總長度最小，該方向為b方向，其中，所 述a方向與所述b方向垂直。
[0013] 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楠圓繞線狀、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其中一種或其組 合。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一壓感單元與所述對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元的形狀不相同。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所提供的壓力感測輸入模塊或壓力感測輸入裝置至 少具有如下的優(yōu)點：
[0016] 1、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模塊，其包括設(shè)置在 基板上下表面的第一壓感單元及第二壓感單元，第一壓感單元與第二壓感單元對應(yīng)設(shè)置且 材料相同，至少一第一壓感單元及與其對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元，與外設(shè)的兩個參考電阻 (電阻Ra與電阻化）構(gòu)成惠斯通電橋。
[0017] 本實用新型中采用惠斯通電橋?qū)Π磯毫χ颠M行檢測，其電路結(jié)構(gòu)簡單，控制精度 高。由于構(gòu)成第一壓感單元及第二壓感單元的材料相同，因此，第一壓感單元及第二壓感單 元的由于溫度變化所帶來的電阻值的變化滿足（RF0+ARF0) / (RC0+ARC0) =RF0/RC0,可 見，由于第一壓感單元及第二壓感單元為同種材料且共同構(gòu)成惠斯通電橋，在電阻值的測 量過程中，溫度對第一壓感單元及第二壓感單元的電阻值影響可W忽略，因此本實用新型 所提供的壓力感測輸入模塊可W完全補償由于溫度引起的電阻值變化。
[0018] 2、本實用新型所提供的壓力感測輸入裝置中，基板及貼合層的楊氏模量、厚度影 響壓力感測輸入裝置的中性面，當中性面位于基板中時，設(shè)置在基板上下主表面的第一壓 感單元與第二壓感單元之間的應(yīng)變差可W達到最大值。因此，將基板的楊氏模量設(shè)置為大 于貼合層的楊氏模量至少一個數(shù)量級前提下：（1)將貼合層的楊氏模量控制在0-3000MPa 的范圍內(nèi)有利于增大上述應(yīng)變差A(yù)e;(2)將貼合層的厚度限定在25-125ym范圍內(nèi)時，應(yīng) 變差A(yù)e將隨著貼合層的厚度的減小而呈增大趨勢；（3)將基板的厚度限定在50-450ym 范圍內(nèi)時，應(yīng)變差A(yù)e將隨著基板厚度的增大而呈增大趨勢。因此，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，即可增大基板上下表面的壓感單元的應(yīng)變差 異，從而使壓力大小檢測更加精準，按壓力度檢測更加靈敏。
[0019] 3、本實用新型所提供的壓力感測輸入模塊中，第一壓感單元與第二壓感單元為具 有長軸方向和短軸方向，且長軸方向的總線長大于短軸方向的總線長的圖案設(shè)計。在本實 用新型中還進一步對第一壓感單元與第二壓感單元的圖案形狀包括楠圓繞線狀、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、回字型線狀等形狀的一種或其組合。當 手指按壓（點按壓）引起第一壓感單元或第二壓感單元產(chǎn)生形變時，第一壓感單元或第二 壓感單元由于a方向的總長度與b方向的總長度不同，其a方向與b方向的應(yīng)變也不同，因 此可W有效增大電阻值變化效果，進一步使使第一壓感層或第二壓感層對壓力的響應(yīng)更精 準更靈敏。
[0020] 4、本實用新型所提供的壓力感測輸入模塊中，為了達到上述第一壓感單元的應(yīng)變 與第二壓感單元的應(yīng)變之間的差值可W達到較大值，從而提高壓力感測輸入模塊的壓力偵 測靈敏度，除了通過調(diào)整第一壓感單元及第二壓感單元的圖案形狀，還可W通過調(diào)整第一 壓感單元及第二壓感單元的排布方式，從而增大或減小第一壓感單元及第二壓感單元的應(yīng) 變量。其中，當?shù)谝粔焊袉卧暗诙焊袉卧膽?yīng)變?yōu)橐徽回摃r，角度aI與角度a2的角 度范圍為0° -45°，當應(yīng)變同為負應(yīng)變時，角度al為0° -45°，而角度曰2為45。-90°， 或當應(yīng)變同為正應(yīng)變時，角度al為45。-90°，而角度曰2為0° -45°。此外，為了使第一 壓感單元及第二壓感單元之間的應(yīng)變差A(yù)e較大，還可通過對第一壓感單元及第二壓感 單元的圖案形狀關(guān)系進行了限定。上述條件的限制都可使第一壓感單元及第二壓感單元 的應(yīng)變變化值最大。第一壓感單元在受到按壓作用力之后，在朝a方向上的應(yīng)變量大于朝 b方向上的應(yīng)變量，如此，有利于施加在第一壓感單元及第二壓感單元上的按壓力所產(chǎn)生的 應(yīng)變可W集中在一個方向上體現(xiàn)，當運個應(yīng)變集中的方向與該區(qū)域由于按壓作用力而產(chǎn)生 的最大應(yīng)變方向一致時，可W使第一壓感單元及第二壓感單元的應(yīng)變差A(yù)e更加，從而更 精準地體現(xiàn)按壓力度的大小、提高壓力偵測的靈敏度。
[0021] 5、本實用新型中壓力感測輸入模塊中采用電阻式壓力感測，其通過壓感單元內(nèi)部 的形狀改變引起相應(yīng)的阻值變化，從而根據(jù)阻值變化產(chǎn)生的位置和變化量的大小來判斷按 壓點位置和按壓力量大小，利用同一壓感單元既進行位置檢測（平面二維）又進行力量檢 測（第=維度）的計算，實現(xiàn)=維度的同時檢測。 【【附圖說明】】
[0022] 圖IA是本實用新型第一實施例壓力感測輸入模塊中的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖IB是圖IA中壓力信號偵測原理圖。
[0024] 圖IC是圖IA中另一壓力信號偵測原理圖。
[0025] 圖2A是本實用新型第二實施例壓力感測輸入模塊的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2B是圖2A中所示壓力感測輸入模塊受到按壓力后變形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2C是圖2B中所示壓力感測輸入模塊受到按壓力后的各層應(yīng)變量的走勢圖。
[0028] 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(yīng)變差與貼合 層的楊氏模量的關(guān)系示意圖。
[0029] 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(yīng)變差與貼合 層的楊氏模量的另一關(guān)系示意圖。
[0030] 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(yīng)變差與貼合 層的厚度的關(guān)系示意圖。
[0031] 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(yīng)變差與基板 的厚度的關(guān)系示意圖。
[0032] 圖4是本實用新型第四實施例壓力感測輸入模塊的第一壓感層的平面結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0033] 圖5A是本實用新型第四實施例壓力感測輸入模塊的第一壓感層及其按壓區(qū)域的 平面示意圖。
[0034] 圖5B-祀是圖5A中A-D處按壓區(qū)域的應(yīng)變示意圖。
[0035] 圖6A是圖4中單個第一壓感單元的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 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。
[0037] 圖6C-6G是圖4中單個第一壓感單元的的變形實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖7A是本實用新型第五實施例壓力感測輸入模塊中第一壓感層、基板、第二壓感 層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖7B是圖7A中所示結(jié)構(gòu)的應(yīng)變-厚度關(guān)系圖。
[0040] 圖8A是圖6A所示壓力感測輸入模塊的第一壓感單元的長軸方向示意圖。
[0041] 圖8B是與圖8A中所示第一壓感單元對應(yīng)設(shè)置的第二壓感單元的長軸方向示意 圖。 【【具體實施方式】】
[0042] 為了使本實用新型的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施 實例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解 釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0043] 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(shè)置有至少一個第一壓感 單元121，第二壓感層13上設(shè)置有至少一個第二壓感單元131，至少一個第一壓感單元121 與至少一個第二壓感單元131為一一對應(yīng)設(shè)置，其中，本實用新型中的一一對應(yīng)是指各第 一壓感單元121及各第二壓感單元131在基板11上下表面的數(shù)量及分布位置上的一一對 應(yīng)，而各第一壓感單元121及各第二壓感單元131的圖案形狀則不受限制。當基板11受到 按壓時，該按壓點處對應(yīng)的至少一個第一壓感單元121與至少一個第二壓感單元131將受 到壓力。
[0044] 第一壓感單元121和第二壓感單元131，因受按壓而引起變形、偏轉(zhuǎn)或剪切等應(yīng) 變性反應(yīng)，從而導(dǎo)致至少一個電性能發(fā)生改變，特別的，當?shù)谝粔焊袉卧?21與