CN105426005B - 三维触控面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维触控面板，包括一绝缘介质层，及一触控电极层、一压感电极层分别位于绝缘介质层相对的两侧；其中触控电极层包括多组绝缘交错设置的触控电极，用以侦测一触摸信号的位置，压感电极层包括至少一个压感电极与至少部分所述触控电极对应设置，用以侦测所述触摸信号的按压力道大小，而与压感电极对应设置的所述触控电极还用以对所述压感电极进行一温度补偿，温度补偿的方式包括正负温度系数材料串联方式、值减方式和惠斯通电桥方式。本发明所提供的三维触控面板具有侦测精度高，轻薄等优点。

Description

三维触控面板

【技术领域】

本发明涉及触控领域，尤其涉及三维触控领域。

【背景技术】

触控面板广泛应用于各种消费电子设备，例如：智能型手机、平板计算机、相机、电子书、MP3播放器等携带式电子产品，或是应用于操作控制设备的显示屏幕。近年来，一种同时具有平面位置侦测和按压力度大小侦测的三维触控面板受到了广泛关注。

目前常用的三维触控面板通常有一触控电极层及双层压感电极层。其中触控电极层是用以侦测触摸信号的平面位置，通常为电容式触控电极，利用人体的电流感应进行工作：在触控区域内建立平面二维坐标系(X，Y)，在该区域内设置有X方向及Y方向的触控电极，当手指触摸在触控电极所对应的触控表面上时，由于人体电场，手指改变了触控点处的电信号，电子设备内部通过对触控点处电信号改变的精确计算，得出触控点在X方向以及Y方向上的坐标位置，即确定触控点的二维位置进而控制电子设备的显示、跳转等操作。而双层压感电极层是用以侦测触摸信号的按压力道大小，通常利用压阻材料制作，根据在受压前后材料的电阻值变化来判断按压力度的大小。

理论上，一层压感电极层即可侦测出受压后的电阻值变化而判断按压力度的大小，但目前常见的压阻材料抗环境干扰性较差，例如其电阻值会受温度(环境温度或触控操作手指的温度)影响而产生变化，从而导致按压力度的侦测不够准确。因而必须采用双层压感电极层，并通过惠斯通电桥进行温度补偿与压力侦测。

然而双层压感层的设置使得电子设备的整体厚度增加，会影响压力检测的灵敏度，同时不符合现行轻薄化电子设备的发展趋势，故，业界亟待提出一种新的温度补偿解决方案，以克服现有三维触控面板所存在的厚重问题。

【发明内容】

为克服目前温度效应对按压力值侦测所带来的不良影响，而使压力侦测不高且三维触控面板厚度较大的问题，本发明提供一种可提供温度补偿及轻薄化的三维触控面板。

本发明为解决上述技术问题，提供一技术方案：一种三维触控面板，包括：一绝缘介质层，及一触控电极层、一压感电极层分别位于所述绝缘介质层相对的两侧；其中，所述触控电极层包括多组绝缘交错设置的触控电极，用以侦测一触摸信号的位置，所述压感电极层包括至少一个压感电极和多条压感信号线，所述压感电极与至少部分所述触控电极对应设置，其相对的两端分别通过所述压感信号线电性连接至一信号处理中心，并侦测触摸前后的电阻值变化情况，用以判断所述触摸信号的按压力道大小，而与压感电极对应设置的所述触控电极还用以对所述压感电极进行一温度补偿。

优选地，所述触控电极包括绝缘交错设置的多组第一方向电极和多组第二方向电极，每组第一方向电极包括沿第一方向间隔布设的多个第一方向电极块和多条第一连接线分别连接两相邻的所述第一方向电极块，每组第二方向电极包括沿第二方向间隔布设于两相邻第一方向电极之间的多个第二方向电极块；所述压感电极是与至少一组所述第一方向电极或至少一个所述第二方向电极块对应设置，而与所述压感电极对应设置的所述第一方向电极或对应设置的所述第二方向电极块用以对所述压感电极进行一温度补偿。

优选地，所述三维触控面板包括多条第二信号线，当所述压感电极是与至少一个所述第二方向电极块对应设置时，所述与压感电极对应设置的第二方向电极块相对的两端分别通过所述第二信号线连接至所述信号处理中心。

优选地，所述三维触控面板进一步包括多条第一信号线，所述第一方向电极的一端或相对的两端分别通过所述第一信号线连接至所述信号处理中心。

优选地，所述第一方向电极块与所述第二方向电极块均为梳状图案，且相嵌设置。

优选地，所述压感电极的材料与对应设置的所述第二方向电极块的材料相同，所述压感电极与对应设置的所述第二方向电极块通过连接至同一惠斯通电桥的方式进行所述温度补偿。

优选地，所述压感电极的图案与对应设置的所述第二方向电极块的图案不相同，而通过一值减的方式进行所述温度补偿。

优选地，所述压感电极的图案为由一压阻材料导线弯曲而成的辐射状、回旋状或折线型，而对应设置的所述第二方向电极块图案为块状结构。

优选地，所述压感电极与所述第二方向电极块互为正、负温度系数材料，两者之间满足α_压/α_触＝(ρ_0压L_压/S_压)/(ρ_0触L_触/S_触)时，所述第二方向电极块用以对所述压感电极进行温度补偿；其中，L_压、S_压、ρ_0压分别表示压感电极的长度、面积、电阻率，L_触、S_触、ρ_0触分别表示第二方向电极块的长度、面积、电阻率，α_压表示形成所述压感电极的材料的温度系数，α_触表示形成所述第二方向电极块的材料的温度系数。

优选地，所述压感电极与对应设置的所述第二方向电极块的面积为25mm²～225mm²。

优选地，所述压感电极与对应设置的所述第二方向电极块图案相同，材料不相同，而通过一值减的方式进行所述温度补偿。

优选地，所述三维触控面板包括多条第一信号线，当所述压感电极是与至少一组所述第一方向电极对应设置时，与所述压感电极对应设置的所述第一方向电极相对的两端分别通过所述第一信号线连接至所述信号处理中心。

优选地，所述三维触控面板包括至少一绝缘块，每组所述第二方向电极还包括多条第二连接线分别连接两相邻的第二方向电极块，所述绝缘块设置于所述第一连接线与所述第二连接线之间以使所述第一方向电极与所述第二方向电极电性绝缘。

优选地，所述三维触控面板包括多条第三信号线，所述第二方向电极的一端或相对的两端分别通过所述第三信号线连接至所述信号处理中心。

优选地，所述触控面板包括多条第二信号线，所述第二方向电极块的一端或相对的两端分别通过所述第二信号线连接至所述信号处理中心。

优选地，所述压感电极与所述第一方向电极块互为正、负温度系数材料，上述两者的图案相同且满足α_压/α_触＝(ρ_0压/h_压)/(ρ_0触/h_触)时，所述第一方向电极用以对所述压感电极进行一温度补偿；其中，h_压、ρ_0压分别表示压感电极的厚度、长度，h_压、ρ_0压分别表示第一方向电极的厚度、长度，α_压表示形成所述压感电极的材料的温度系数，α_触表示形成所述第一方向电极的材料的温度系数。

优选地，所述压感电极与对应设置的所述第一方向电极图案相同，材料不相同，而通过一值减的方式进行所述温度补偿。

优选地，所述绝缘介质层为一基板，所述触控电极层与所述压感电极层是设置于所述基板的上下表面。

优选地，所述绝缘介质层为一光学胶；所述三维触控装置还包括一上基板位于所述触控电极层远离所述光学胶的另一侧；一下基板位于所述压感电极层远离所述光学胶的另一侧；即所述触控电极层设置于所述上基板的下表面，而所述压感电极层设置于所述下基板的上表面，所述触控电极层与所述压感电极层再通过所述光学胶贴合。

优选地，所述第一方向电极块与所述第一连接线为一体成型结构。

相对于现有技术，本发明提供的三维触控面板具有如下的优点：

1、所述三维触控面板具有三维侦测功能，由于其触控电极层和压感电极层设置在同一绝缘介质层的两个相对低额侧面，故，且可实现触控电极对压感电极的温度补偿，有效避免了采用如现有技术中另行设置硬件(如双层压感电极层)消除温度效应影响的方法，从而降低了压力感测的触控面板的厚度，满足当下轻薄话电极设备的市场需求。

2、在本发明中，所述压感电极与为其提供温度补偿的触控电极对应设置，因此，两者受到温度的变化量相似，通过对所述压感电极与上述触控电极的材料、图案或面积等的限制，并采用正、负温度系数材料组合、值减方式及惠斯通电桥方式实现与压感电极对应设置的触控电极对压感电极进行温度补偿。

3、在一些实施例中，所述压感电极与其相对应设置的触控电极可为串联设置，从而有利于电阻值变化的侦测，使触控电极可对与其对应的所述压感电极进行温度补偿。

4、所述触控电极包括第一方向电极与第二方向电极，均设置在同一层上，第一方向电极与第二方向电极之间采用绝缘块隔断，可有效提高触控操作信号侦测的精准度。而与压感电极对应设置的触控电极采用双边走线结构，除了可以便于温度补偿信号的侦测之外，还可以抗信号衰减。

5、本发明所提供的三维触控面板中的触控电极部分可实现电容式触摸位置检测，所述压感电极的应变会根据按压力度产生相应的电阻值变化，从而实现按压力大小的判断。位置信号与力大小信号的类型不同，故，在完成触控信号的侦测后，与所述压感电极对应设置的所述触控电极可对所述压感电极进行温度补偿信号侦测，两者之间不受影响，从而可以在保证温度补偿效果的同时，避免对按压的位置信号与力大小信号造成干扰，实现三维触控操作。

【附图说明】

图1A至图1C为本发明第一实施例三维触控面板的叠层结构示意图；

图2是本发明第一实施例三维触控面板的触控电极层的平面结构示意图；

图3是本发明第一实施例三维触控面板的压感电极层的平面结构示意图；

图4A、4B为本发明第一实施例三维触控面板的压感电极层其它变形方式的平面结构示意图；

图5A至图5C为本发明第一实施例三维触控面板的压感电极其他变形方式示意图；

图6A、图6B为本发明第一实施例三维触控面板惠斯通电桥连接方式示意图；

图7是本发明第一实施例三维触控面板的触控电极层另一变形方式的平面结构示意图；

图8A是本发明第二实施例三维触控面板的触控电极层的平面结构示意图；

图8B是本发明第二实施例三维触控面板的压感电极层的平面结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1A至图1C，图1A至图1C为本发明第一实施例三维触控面板的叠层结构示意图。如图1A所示，本发明第一实施例三维触控面板10包括一绝缘介质层16，一触控电极层15及一压感电极层17分别位于绝缘介质层16相对的两侧。触控电极层15包括多组交错设置的触控电极用以侦测一触摸信号的位置，压感电极层17包括与至少部分触控电极对应设置的压感电极171，用以侦测该触摸信号的按压力道大小。在本发明中，触控电极层15同时还用以对压感电极层17进行一温度补偿，即用以为压感电极层17提供一温度补偿信号。在本发明中，“对应设置”是指压感电极与触控电极(下文中的至少一组第一方向电极或至少一个第二方向电极块)在绝缘介质层两侧的布置位置是上下垂直对应，且二者的面积大致相同，但所用材料、具体图案(本发明中的图案是指电极相对于承载基板垂直投影的图案)则并不受限。

如图1B所示，在本发明的一些实施方式中，绝缘介质层16为一基板，其具有相对的上表面161和下表面162，触控电极层15是设置于基板16的上表面161，而压感电极层17是设置于基板16的下表面162。基板16的材质可以为玻璃、蓝宝石、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)等硬质或挠性材质。触控电极层15后续可通过一胶层贴合一保护盖板(或显示装置)，而压感电极层17可通过另一胶层贴合一显示装置(或保护盖板)以形成一完整的三维触控显示装置。

在一些实施例中，所述基板16特别地为一种薄膜基材，以使所述三维触控面板10在受到压力之后，所述基板16的两侧同为拉伸或压缩形变，以增强压力感测信号的强度。

如图1C所示，在本发明的另一些实施方式中，绝缘介质层16为一光学胶；三维触控装置10还包括一上基板11和下基板12，其中上基板11位于触控电极层15远离光学胶16的另一侧，下基板12位于压感电极层17远离光学胶16的另一侧；即触控电极层15设置于上基板11的下表面，而压感电极层17设置于下基板12的上表面，触控电极层15与压感电极层17再通过光学胶16相贴合。其中，上基板11(或下基板12)可以为一保护盖板，以用提供一触摸表面及保护外盖，而下基板12(或上基板11)也可以为一显示装置部件。

请再参阅图2至图3，其中，图2是本发明第一实施例三维触控面板之触控电极层的平面结构示意图；其中，图3是本发明第一实施例三维触控面板10的之压感电极层17的平面结构示意图。在本实施例中，触控电极150包括绝缘交错设置的多组第一方向电极151和多组第二方向电极153，其中多组第一方向电极151为沿第一方向(如图示的X方向)延伸，而沿第二方向(如图示的Y方向)平行排布；在其中一个实施例中X方向与Y方向垂直。上述第一方向与第二方向的相对于所述三维触控面板10的具***置不受限制。

更具体而言，每组第一方向电极151包括沿第一方向间隔布设的多个第一方向电极块1511和多条第一连接线1513分别连接两相邻的第一方向电极块1511，在一些实施例中，多个第一方向电极块1511和多条第一连接线1513为一体成型结构，即可以相同的材料在同一步骤中制作完成，甚至二者之间并不存在明显的界线。每组第二方向电极153包括沿第二方向间隔布设于两相邻第一方向电极151之间的多个第二方向电极块1531。在本实施例中，每组第一方向电极151的一端通过和第一信号线155电性连接至一信号处理中心(图未示)，每个第二方向电极块1531相对的两端分别通过一第二信号线156电性连接至前述信号处理中心(下文简称双出线方式)；多组第一方向电极151与多组第二方向电极153发射或接收电信号，处理中心根据触摸前后侦测到的电容信号变化来判断触摸点的平面位置。

在本实施例中，压感电极层17包括至少一个压感电极171，与至少一个第二方向电极块1531隔着绝缘介质层16对应设置。压感电极171相对的两端分别通过一压感信号线175电性连接至前述的信号处理中心，并侦测触摸前后的电阻值变化情况。

如图2-图3中所示，在本实施例中，压感电极层17中压感电极171的数量与触控电极层15中第二方向电极块1531的数量相同，且为一一对应设置，以在压力侦测过程中，对压感电极171进行一温度补偿。

在其他实施方式中，如图4A、4B所示，压感电极层17a、17b与图3中所示压感电极层17的区别在于：压感电极171的数量也可以小于第二方向电极块1531的数量，且可以选择性地与部分第二方向电极块1531对应设置；并且，也并非每一个第二方向电极块1531均需采用双出线方式，仅需保证与压感电极171对应设置的第二方向电极块1531的两端均通过第二信号线156电性连接至信号处理中心即可；此外，每组第一方向电极151相对的两端也可以均通过一第一信号线155电性连接至信号处理中心(即双出线方式)，这种双出线方式可以在电容信号侦测的过程中，通过两端均发射或接收电信号来避免信号的衰减，提升位置侦测的灵敏度。

在本实施例中，与压感电极171对应设置的第二方向电极块1531除了在第一时序的电容信号侦测的过程中，用以发射或接收电信号外，还在第二时序的电阻信号侦测过程中，与压感电极同步侦测出受力按压后的电阻值信号变化量，用以在计算按压力度大小时，对压感电极171电阻值变化进行一温度补偿。

更具体而言，在本实施例中，利用触控电极层15对压感电极层17进行一温度补偿的方式主要包括三种：正负温度系数材料串联方式、值减方式和惠斯通电桥方式，不同的温度补偿方式对触控电极层15和压感电极层17的图案、材料有不同的要求，具体有如下几种组合：

正、负温度系数材料串联方式：

根据物体电阻的计算公式R＝ρL/S和材料电阻率随温度变化的公式ρ_T＝ρ(1+αT)，可以推导出物体受温度影响的电阻值变化量：

ΔR_T＝R_T2-R_T1

＝(1+αT₂)ρ₀L/S-(1+αT₁)ρ₀L/S

＝(T₂-T₁)αρ₀L/S

＝ΔTα(ρ₀L/S)

＝ΔTαR₀ (1)；

其中，ΔT表示为物体的温度变化量，ρ₀为材料在T＝0℃的电阻率，α为材料电阻率温度系数，根据材料的电阻率与温度呈正相关或负相关而表现为正值或负值,为材料的固有性质，R₀为物体在T＝0℃的电阻率，可以根据在任一温度T测量的物体电阻值R_T及材料的ρ₀、α推算而得。

理论上，当两个物体(如发明的压感电极与对应设置的触控电极)设置于一导热物体(如本发明的绝缘介质层16)的上下两侧，则触感电极和触控电极在受外界温度影响引起的ΔT是相同的。

假设ΔR_F压、ΔR_F触分别为压感电极、触控电极受压力作用产生的电阻值变化量，ΔR_T压、ΔR_T触分别为压感电极、触控电极受温度影响而产生的电阻值变化量，而ΔR_压、ΔR_触分别为压感电极、触控电极实际可测出的电阻值变化量，其中ΔR_压＝ΔR_F压+ΔR_T压，ΔR_触＝ΔR_F触+ΔR_T触。

在本实施方式中，为了达到消除温度变化对所述压感电极171电阻值的变化量的影响，从而获得不受温度影响的按压力信号，可将所述压感电极171与所述第二方向电极块1531采用温度系数互为正、负的材料，并在测量电阻值变化时进行串联。具体地，是在第一时序中，与压感电极171对应设置的第二方向电极块1531可用于检测位置信息，而在第二时序中，与压感电极171对应设置的第二方向电极块1531切换至与压感电极171形成串联，从而实现所述第二方向电极块1531为压感电极171提供温度补偿。其温度补偿原理如下：

手指按压所述压感电极171及与其对应设置的所述触控电极后的电阻值变化量ΔR_总(含压力和温度的影响)为：

ΔR_总＝ΔR_压+ΔR_触＝(ΔR_F压+ΔR_T压)+(ΔR_F触+ΔR_T触) (2)；

其中，ΔR_F压与ΔR_F触仅与手指按压力大小有关，与温度变化无关。而ΔR_T压与ΔR_T触仅与温度变化有关，可以通过将ΔR_T压与ΔR_T触的和调整至更小，从而减少温度的影响。

在本实施例中，为了获得更优的温度补偿效果可采用如下的设计：所述压感电极171由正温度系数材料(或负温度系数材料)形成，所述第二方向电极块1531由负温度系数材料(或正温度系数材料)形成，即所述压感电极171与所述第二方向电极块1531所采用的材料互为正、负温度系数材料。

其中，所述正温度系数材料是指其自身的电阻值随着温度升高而升高的材料，而所述负温度系数材料是指其自身的电阻值随着温度升高而降低的材料。

在本实施方式中，此处及以下所述正温度系数材料可包括但不受限于：纳米级的银、铜、铝、金等金属，或氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化锡锑(Antimony DopedTin Oxide，ATO)、氧化铟锌(IndiumZinc Oxide，IZO)等金属氧化物，或石墨烯、金属网格、透明导电高分子材料的任意一种材料。

此处及以下所述负温度系数材料可包括但不受限于：纳米碳管、氧化锌。

在本实施例中，压感电极171及第二方向电极块1531所采用的材料不同，由于正温度系数材料随温度上升而导致电阻的上升量与负温度系数材料随温度下降而导致电阻的下降量之间相互抵消，即ΔR_T压+ΔR_T触＝0，从而可实现第二方向电极块1531对压感电极171进行的温度补偿。

进一步地，为了使ΔR_T压+ΔR_T触＝0成立，则ΔR_T压与ΔR_T触需满足以下条件：

α_压ΔT(ρ_0压L_压/S_压)+α_触ΔT(ρ_0触L_触/S_触)＝0 (3)；

其中，本发明此处及以下所述的L_压、L_触、S_压、S_触、ρ_0压、ρ_0触所表示的内容如下：L_压、S_压、ρ_0压分别表示压感电极171初始的长度、面积、电阻率；L_触、S_触、ρ_0触分别表示第二方向电极块1531(第二方向电极153)初始的长度、面积、电阻率；α_压表示形成所述压感电极171的材料的温度系数，其中，α_压值可为正或负。α_触表示形成所述第二方向电极块1531的材料的温度系数，其中，所述第二方向电极块1531与所述压感电极171对应设置，α_压值可为负或正，L_压值与L_触值更进一步表示为所述压感电极171与所述第二方向电极块1531沿电流方向的长度。

具体可分为如下两种情况：

形成压感电极171与第二方向电极块1531的材料互为正、负温度系数材料。

如当|α_压/α_触|＝1时(即|α_压|＝|α_触|)，为了使上述式(3)成立，则：

(ρ_0压L_压/S_压)/(ρ_0触L_触/S_触)＝1 (4)；

其中，在上述式(4)中，电阻率ρ_0压与电阻率ρ_0触为形成压感电极171或第二方向电极块1531的材料的特性，因此，当|α_压/α_触|＝1时，其电阻率ρ_0压与电阻率ρ_0触的比值也可以忽略，因此仅需考虑(L_压/S_压)/(L_触/S_触)的值是否为1。

而当|α_压/α_触|≠1时，为了使上述式(3)均成立，则：

α_压/α_触＝(ρ_0压L_压/S_压)/(ρ_0触L_触/S_触) (5)；

从上述式(5)中可以看出，ΔR_T压+ΔR_T触的值是否等于0，与所述压感电极171及所述第二方向电极块1531的图案形状无关，其图案可为相同或不相同。

本领域技术人员还可根据上述式(4)及式(5)，对单个压感电极171及与其对应设置的单个第二方向电极块1531的长度L和沿电流方向的横截面积S进行调整。

为了消除或减弱温度对所述压感电极171的阻值影响，需要控制压感电极171及与其对应设置的第二方向电极块1531整体接受相同的温度变化ΔT，且需使压感电极171及与其对应设置的第二方向电极块1531中式子α(ρL/S)的绝对值相近，才能使ΔR_T压与ΔR_T触之间可以相互抵消，因此，为了达到上述的目的，在本发明中还可进一步将压感电极171与其对应设置的第二方向电极块1531的面积限定为25mm²-225mm²。压感电极171的面积为25mm²～225mm²，较佳为25mm²至100mm²是与一正常成人手指的力和温度作用范围相匹配。上述关于压感电极171与其对应设置的第二方向电极块1531面积的限定，从而可避免由于压感电极171面积过大或过小，而使手指温度变化无法得到准确感应的问题出现。具体地，在本发明中，常用施力物体(电容笔或手指)在正常施力范围(0～10N)内，可以被压感电极171有效侦测出的形变范围，大概会在25mm²至225mm²的范围内，而手指等常见的具有温度的施力物体在按压后，其温度能够影响到的范围约为小于225mm²，更佳为小于100mm²。

然而，在另外的实施例中，本领域技术人员当可根据施力物体和作用力大小不同而确定不同的感应范围。

除了上述采用具有正温度系数材料(或负温度系数材料)形成压感电极171与负温度系数材料(或正温度系数材料)形成触控电极150之外，还可采用值减方式使第二方向电极块1531对压感电极171进行温度补偿。

值减方式1：

根据物体电阻的计算公式R＝ρL/S和材料电阻率随温度变化的公式ρ_T＝ρ(1+αT)，可以推导出物体受温度影响的电阻值变化量，如ΔR_T＝ΔTαR₀，其中，α为材料的温度系数，R₀为受温度影响的物体在0℃的电阻值，ΔT为物体的温度变化量，ΔR_T为物体受温度影响的电阻值变化量。

理论上，当两个物体(如发明的压感电极与对应设置的触控电极)设置于一导热物体(如本发明的绝缘介质层16)的上下两侧，则压感电极和触控电极在受外界温度影响引起的ΔT是相同的，且压感电极和触控电极的形状图案确定后其αR₀也是已知的，那二者受温度影响而产生的电阻值变化量比值为一常数。

与上述第一种温度补偿的实施方式相同的是，压感电极171实际可测出的电阻值变化量ΔR_压＝ΔR_F压+ΔR_T压，而第二方向电极块1531实际可测出的电阻值变化量ΔR_触＝ΔR_F触+ΔR_T触。

则前述关系可以用公式表述为：

其中，k表示为压感电极171和第二方向电极块1531受温度影响而产生的电阻值变化量比值，其为一个常数。

在一种理想情况中，触控电极只对温度响应产生电阻值变化而不对压力响应产生电阻值变化，即ΔR_F触等于0，所述第二方向电极块1531在进行温度补偿时，可以采用值减方式计算得到：

ΔR_F压＝ΔR_压-ΔR_T压

＝ΔR_压-kΔR_T触

＝ΔR_压-k(ΔR_触-ΔR_F触)

＝ΔR_压-kΔR_触[ΔR_F触＝0] (7)；

然而在实际应用中，若图案面积大于施力物体温度影响的范围，且压感电极171与对应设置的触控电极150的图案不相同时，则压感电极171与对应设置的触控电极150受温度影响产生电阻值变化的ΔR_T压、ΔR_T触，仅与二者在受温度影响范围内的R’_0压、R’_0触成线性相关，而不与二者实际可测得的R_0压、R_0触成确定的比例关系，导致压感电极与对应设置的触控电极在受温度影响范围内的电阻值变化量比值ΔR_T压/ΔR_T触无法确定，即前述公式(6)不成立。

并且，当三维触控面板有透光性需求时，所述触控电极层15可选用的材料通过包括PEDOT、ITO、碳纳米管、氧化镓锌、氧化铟镓锌、石墨烯、金属纳米线、金属网格等的至少一种，而这些材料也是压感电极层常用的压阻材料，即触控电极层选用的材料也会受按压力作用而产生阻值变化，即ΔR_F触≠0，则上述式(7)不成立。

为解决上述问题，本发明可采用的值减方式1可以做如下设计：压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531的面积为25mm²～225mm²，图案不相同，材料可以相同或不相同。当压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531的面积为25mm²～225mm²较佳为25mm²至100mm²时，可以保证在受施力物体作用后，压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531整体均受温度影响，即压感电极171受施力物体温度影响范围内的R’_0压即其直接可测得的整体电阻值R_0压，对应设置的第二方向电极块1531受施力物体温度影响范围内的R’_0触即其直接可测得的整体电阻R_0触，即上述式(6)成立。其中，关于压感电极171及与其对应设置的第二方向电极块1531的面积的限定理由与本实施例第一具体实施方式中对压感电极171与第二方向电极块1531的面积限定的理由一致，在此不再赘述。

第二方向电极块1531与压感电极171设计为不同图案，在本实施例中，将触控电极150设计为对压力较不敏感的图案，而压感电极171设计为对压力敏感的图案，使得ΔR_F触相对于ΔR_F压可以忽略不计，即ΔR_F触≈0，则上述式(7)成立。例如触控电极150为如图3所示的三角形或方块状等块状结构，而压感电极171则如图5A至图5C所示，为一压阻材料导线弯曲而成的辐射状、回旋状或折线型。

值减方式2：

压感电极171与对应设置的触控电极150图案相同，材料不相同，面积不受限制。

在值减方式2中，因压感电极171与对应设置的触控电极150图案相同，则无论二者的面积如何，可以认为二者在受按压处的R’_0压、R’_0触与二者整体的R_0压、R_0触呈相同对应关系，即R’_0压/R’_0触＝R_0压/R_0触，即上述式(6)成立。

而压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531选用不同的材料，使压感电极171选用对压力更为敏感的材料，而对应设置的第二方向电极块1531选用对压力较不敏感的材料，使得ΔR_F触相对于ΔR_F压可以忽略不计即ΔR_F触≈0，则上述式(7)也成立。

除了上述采用第二方向电极块1531对所述压感电极171进行温度补偿的方式之外，还可通过惠斯通电桥方式，实现温度补偿，具体如下：

惠斯通电桥方式：

在此实施例中，所述压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531的材料可为相同，图案可为相同或不同，其面积不受限制。

当压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531的面积为25mm²～225mm²(与第一、第二具体实施方式相同)，材料相同，可以采用惠斯通电桥更为精确地进行温度补偿。

具体而言，将压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531以图6A或图6B所示的串联或并联的方式接入同一个惠斯通电桥中，根据ΔR_T＝ΔTαR₀与图6A中按压力度大小正相关的电压计U0的示数U0∝(R_压/Ra–R_触/Rb)，假设在未受按压时U0＝0,压感电极与对应设置的触控电极温度为T1,受按压后从T₁至T₂变化为ΔT，则可得到如下的式子：

从上式中可见，U0与ΔT无关，图6B中U0∝(R_压/R_触-Ra/Rb)也相似的可以推导出U0与ΔT无关，即采用惠斯通电桥方式进行温度补偿时，压感电极171与对应设置的第二方向电极块1531可以完全实现温度补偿，且二者的图案可以相同或不相同。

在本实施方式中，触控电极层15的第二方向电极块1531设置于第一连接线1513的一侧，即第一方向电极块1511、第二方向电极块1531为块状斜向交替设置，但本发明的触控电极层的图案并不限定于此，其他实施方式中，触控电极层15a的图案如图7所示，第一方向电极151a、第二方向电极块1531a为梳状结构相嵌设置，即第二方向电极块1531a的梳齿嵌入到第一方向电极151a的梳齿间隙中，这种梳状结构相嵌的设计，可以增大第一方向电极151a和第二方向电极块1531a之间的耦合电容，提升位置检测的灵敏度。

在一些实施例中，与所述压感电极171对应设置的触控电极还可为第二方向电极153、第一方向电极块1511、第一方向电极151中的一种或几种，在此也不受限制。

请再参阅图8A至图8B，图8A是本发明第二实施例三维触控面板之触控电极层的平面结构示意图；图8B是本发明第二实施例三维触控面板的之压感电极层的平面结构示意图。本发明第二实施例三维触控面板20包括一触控电极层25，及一压感电极层27分别位于绝缘介质层相对的两侧。与第一实施例不同的是，在本实施例中，触控电极层25中，每组第一方向电极251还包括多条第一连接线2513分别连接两相邻的第一方向电极块2511，每组第二方向电极253还包括多条第二连接线2533分别连接两相邻的第二方向电极块2531，触控电极层25还包括一绝缘块252设置于第一连接线2513与第二连接线2533之间以使第一方向电极251与第二方向电极253电性绝缘。

第一方向电极251、第二方向电极253的至少一端分别通过一第一信号线255、一第三信号线257电性连接至一信号处理中心(图未示)以发射或接收电信号，并根据触摸前后侦测到的电容信号变化来判断触摸点的平面位置。

在本实施例中，压感电极271的数量与第一方向电极251的数量相同，且为一一对应设置，每组压感电极271还包括多条压感信号线277连接两相邻的压感电极271。但在其他实施方式中，压感电极271的数量也可以小于第一方向电极251的数量，而仅与部分第一方向电极251对应设置。与压感电极271对应设置的第一方向电极251除其中一端通过一第一信号线255电性连接至前述信号处理中心外，其相对的另一端也通过另一第一信号线255电性连接至前述信号处理中心。

相应地，在本发明的其他实施方式中，触控电极层25也可以采用如图2所示的触控电极层图案设计，即第二方向电极的一端或两端分别通过一第二信号线电性连接至前述信号处理中心。

在本实施例中，与压感电极271对应设置的第一方向电极251除了在第一时序的电容信号侦测的过程中，用以发射或接收电信号外，还在第二时序的电阻信号侦测过程中，与压感电极同步侦测出受力按压后的电阻值信号变化量，用以在计算按压力度大小时，对压感电极271电阻值变化进行一温度补偿。

在另外的实施例中，所述压感电极271还可为非规则阵列分布或间隔分布，其分布位置与数量不受限制。所述压感电极271可与所述第一方向电极251或第二方向电极253的部分对应设置，并实现所述第一方向电极251或第二方向电极253对所述压感电极271进行一温度补偿。

在本实施例中，进行温度补偿的变形实施方式可类似于本发明第一实施例中正、负温度系数材料串联组合方式，其中，压感电极271与对应设置的第一方向电极251的图案需相同，以保证受温度影响而引起同等比例的电阻值变化，材料不相同且其温度系数互为正、负。

第一实施例中的正、负温度系数材料串联组合方式中的式(5)，还可进一步表示为：

α_压/α_触＝(ρ_0压L_压/d_压h_压)/(ρ_0触L_触/d_触h_触)(5’)

其中，L_压、L_触、ρ_0压、ρ_0触、α_压及α_触所表示的内容如第一实施例中式(5)相类似，在此不再赘述。d_压及d_触分别表示压感电极171及与其对应设置的第一方向电极251沿电流方向横截面的宽度，h_压及h_触分别表示压感电极171及与其对应设置的第一方向电极251的厚度。

更进一步地，为了实现第一方向电极251对压感电极271进行完全的温度补偿，还可使所述第一方向电极251与所述压感电极271图案相同，即二者的长度(较优为电极沿电流方向的长度)与厚度相同，在上述式(5’)中则L_压＝L_触且d_压＝d_触，因此，式(5’)可进一步表示为：

α_压/α_触＝(ρ_0压/h_压)/(ρ_0触/h_触) (5＂)

当形成所述压感电极171及与其对应设置的所述第一方向电极251的材料为确定材料时，即上述式(5＂)中α_压/α_触为一确定的值，且ρ_0压/ρ_0触也为一确定值，因此，仅需调整h_压/h_触的比值，即可实现第一方向电极251对压感电极271进行有效的温度补偿。

本实施例中，进行温度补偿的方式还可采用类似于前述第一实施例中第二具体实施方式的值减方式2：

压感电极271与对应设置的第一方向电极251图案相同，材料不相同，面积不受限制。

在值减方式2中，因压感电极271与对应设置的第一方向电极251图案相同，则无论二者的面积如何，可以认为二者在受按压处的R’_0压、R’_0触与二者整体的R_0压、R_0触呈相同对应关系，即R’_0压/R’_0触＝R_0压/R_0触，上述式(6)成立。

而压感电极271与对应设置的第一方向电极251选用不同的材料，使压感电极271选用对压力更为敏感的材料，而对应设置的第二方向电极块2531选用对压力较不敏感的材料，使得ΔR_F触相对于ΔR_F压可以忽略不计即ΔR_F触≈0，则上述式(7)成立。

在另外的实施例中，还可采用本发明第一实施例的第一具体实施方式与第二具体实施方式相配合的方式实现所述第一方向电极251或所述第二方向电极253对所述压感电极271进行一温度补偿。

本发明设计的三维触控面板，通过对所述压感电极与上述触控电极的材料、图案或面积等进行限制，并采用正、负温度系数材料串联组合方式、值减方式及惠斯通电桥方式，实现与压感电极对应设置的触控电极对压感电极进行温度补偿，消除或削弱温度效应对按压力值侦测带来的不良影响，压力侦测的精度较高，且无需另行设置硬件即实现了温度补偿，降低三维触控面板的厚度，以适应当下轻薄化电子设备的市场需求。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种三维触控面板，其特征在于，包括：

一绝缘介质层，及

一触控电极层、一压感电极层分别位于所述绝缘介质层相对的两侧；

其中，所述触控电极层包括多组绝缘交错设置的触控电极，用以侦测一触摸信号的位置，所述压感电极层包括至少一个压感电极和多条压感信号线，所述压感电极与至少部分所述触控电极对应设置，其相对的两端分别通过所述压感信号线电性连接至一信号处理中心，并侦测触摸前后的电阻值变化情况，用以判断所述触摸信号的按压力道大小，而与压感电极对应设置的所述触控电极还用以对所述压感电极进行一温度补偿，其中所述温度补偿的方式为正负温度系数材料串联方式、值减方式或惠斯通电桥方式。

2.如权利要求1所述的三维触控面板，其特征在于：所述触控电极包括绝缘交错设置的多组第一方向电极和多组第二方向电极，每组第一方向电极包括沿第一方向间隔布设的多个第一方向电极块和多条第一连接线分别连接两相邻的所述第一方向电极块，每组第二方向电极包括沿第二方向间隔布设于两相邻第一方向电极之间的多个第二方向电极块；所述压感电极是与至少一组所述第一方向电极或至少一个所述第二方向电极块对应设置，而与所述压感电极对应设置的所述第一方向电极或对应设置的所述第二方向电极块用以对所述压感电极进行一温度补偿。

3.如权利要求2所述的三维触控面板，其特征在于：所述三维触控面板包括多条第二信号线，当所述压感电极是与至少一个所述第二方向电极块对应设置时，所述与压感电极对应设置的第二方向电极块相对的两端分别通过所述第二信号线连接至所述信号处理中心。

4.如权利要求3所述的三维触控面板，其特征在于：所述三维触控面板进一步包括多条第一信号线，所述第一方向电极的一端或相对的两端分别通过所述第一信号线连接至所述信号处理中心。

5.如权利要求3所述的三维触控面板，其特征在于：所述第一方向电极块与所述第二方向电极块均为梳状图案，且相嵌设置。

6.如权利要求3所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极的材料与对应设置的所述第二方向电极块的材料相同，所述压感电极与对应设置的所述第二方向电极块通过连接至同一惠斯通电桥的方式进行所述温度补偿。

7.如权利要求3所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极的图案与对应设置的所述第二方向电极块的图案不相同，而通过所述值减方式进行所述温度补偿。

8.如权利要求7所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极的图案为由一压阻材料导线弯曲而成的辐射状、回旋状或折线型，而对应设置的所述第二方向电极块图案为块状结构。

9.如权利要求3所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极与所述第二方向电极块互为正、负温度系数材料，两者之间满足α_压/α_触＝(ρ_0压L_压/S_压)/(ρ_0触L_触/S_触)时，所述第二方向电极块用以对所述压感电极进行温度补偿；

其中，L_压、S_压、ρ_0压分别表示压感电极的长度、面积、电阻率，L_触、S_触、ρ_0触分别表示第二方向电极块的长度、面积、电阻率，α_压表示形成所述压感电极的材料的温度系数，α_触表示形成所述第二方向电极块的材料的温度系数。

10.如权利要求6-9中任一项所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极与对应设置的所述第二方向电极块的面积为25mm²～225mm²。

11.如权利要求3所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极与对应设置的所述第二方向电极块图案相同，材料不相同，而通过所述值减方式进行所述温度补偿。

12.如权利要求2所述的三维触控面板，其特征在于：所述三维触控面板包括多条第一信号线，当所述压感电极是与至少一组所述第一方向电极对应设置时，与所述压感电极对应设置的所述第一方向电极相对的两端分别通过所述第一信号线连接至所述信号处理中心。

13.如权利要求12所述的三维触控面板，其特征在于：所述三维触控面板包括至少一绝缘块，每组所述第二方向电极还包括多条第二连接线分别连接两相邻的第二方向电极块，所述绝缘块设置于所述第一连接线与所述第二连接线之间以使所述第一方向电极与所述第二方向电极电性绝缘。

14.如权利要求12所述的三维触控面板，其特征在于：所述三维触控面板包括多条第三信号线，所述第二方向电极的一端或相对的两端分别通过所述第三信号线连接至所述信号处理中心。

15.如权利要求12所述的三维触控面板，其特征在于：所述触控面板包括多条第二信号线，所述第二方向电极块的一端或相对的两端分别通过所述第二信号线连接至所述信号处理中心。

16.如权利要求12所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极与所述第一方向电极互为正、负温度系数材料，上述两者的图案相同且满足α_压/α_触＝(ρ_0压/h_压)/(ρ_0触/h_触)时，所述第一方向电极用以对所述压感电极进行一温度补偿；

其中，h_压、ρ_0压分别表示压感电极的厚度、长度，h_压、ρ_0压分别表示第一方向电极的厚度、长度，α_压表示形成所述压感电极的材料的温度系数，α_触表示形成所述第一方向电极的材料的温度系数。

17.如权利要求12所述的三维触控面板，其特征在于：所述压感电极与对应设置的所述第一方向电极图案相同，材料不相同，而通过所述值减方式进行所述温度补偿。

18.如权利要求1所述的三维触控面板，其特征在于：所述绝缘介质层为一基板，所述触控电极层与所述压感电极层是设置于所述基板的上下表面。

19.如权利要求1所述的三维触控面板，其特征在于：所述绝缘介质层为一光学胶；所述三维触控装置还包括一上基板位于所述触控电极层远离所述光学胶的另一侧；一下基板位于所述压感电极层远离所述光学胶的另一侧；即所述触控电极层设置于所述上基板的下表面，而所述压感电极层设置于所述下基板的上表面，所述触控电极层与所述压感电极层再通过所述光学胶贴合。

20.如权利要求2所述的三维触控面板，其特征在于：所述第一方向电极块与所述第一连接线为一体成型结构。