CN205121509U - 一种三维触控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三维触控装置，该三维触控装置包括一基板，定义有触控区和走线区；一电极层,设置于所述基板上，所述电极层包括多条第一方向触摸感测电极、多条第二方向触摸感测电极和多个压力感测电极,第一方向触摸感测电极和第二方向触摸感测电极是用以侦测一触摸位置，所述压力感测电极是用以侦测一触摸力度大小，其中压力感测电极位于电极层的边缘；一线路层，设置于所述基板的走线区，至少包括多条压力感测电极连接线，所述压力感测电极的两端分别通过所述压力感测电极连接线电性连接至一检测芯片，以检测所述触摸力度大小。此三维触控装置可以实现同时感测出触摸位置和触摸力量大小的功能，达到三维触控。

Description

一种三维触控装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种触控装置，尤其涉及一种三维触控装置。

【背景技术】

触摸屏技术在近些年得到了飞速的发展，功能方面、产品厚度方面都有了较大的改进，比如平面单点触控结构、平面多点触控结构，以及同时可以检测触摸位置和压力大小的三维触摸屏结构等，目前开发的压力感测兼具触摸感测一般都形成在不同的基板上，所以压力感测和触摸感测有上下之关系，这样的设计需要电信号在不同基板之间的穿透，穿透的过程必将导致电信号的衰减，与此同时，将压力感测和触摸感测形成在不同基板上，需要进行两次不同的制作过程，成本和材料方面都没有优势可言。

怎样提高并加强触摸屏的用户体验度，使得产品的整体厚度更小，是触摸屏领域技术人员关注的问题，也是行业的发展趋势所在。

【实用新型内容】

为克服现有技术触摸屏技术中制程复杂，触控感测效果不理想的问题，本实用新型提供一种能简化制程且同时具有较好压力感测和触控感测效果的压力感测触控装置。

本实用新型解决技术问题的方案是提供一种三维触控装置，该三维触控装置包括一基板，定义有触控区和走线区；一电极层,设置于所述基板上，所述电极层包括多条第一方向触摸感测电极、多条第二方向触摸感测电极和多个压力感测电极,第一方向触摸感测电极和第二方向触摸感测电极是用以侦测一触摸位置，所述压力感测电极是用以侦测一触摸力度大小，其中压力感测电极位于电极层的边缘；一线路层，设置于所述基板的走线区，至少包括多条压力感测电极连接线，所述压力感测电极的两端分别通过所述压力感测电极连接线电性连接至一检测芯片，以检测所述触摸力度大小。

优选地，所述压力感测电极位于所述电极层的对角点位置。

优选地，所述压力感测电极与所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极电性绝缘。

优选地，所述线路层还包括多条触摸感测电极连接线，所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极的一端分别通过所述触摸感测电极连接线电性连接至所述检测芯片，以检测所述触摸位置。

优选地，所述触摸力度大小的检测和所述触摸位置的检测可以同时或分时序进行。

优选地，所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极和所述压力感测电极均设置于所述基板的触控区。

优选地，所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极是设置于所述基板的触控区，而所述压力感测电极是设置于所述基板的走线区。

优选地，所述第一方向触摸感测电极的至少其中之一或所述第二方向触摸感测电极的其中之一电性连接于一所述压力感测电极。

优选地，所述电性连接于所述压力感测电极的所述第一方向触摸感测电极或所述第二方向触摸感测电极是通过所述压力感测电极连接线电性连接至所述检测芯片。

优选地，所述第一方向触摸感测电极的至少其中之一电性连接于一所述压力感测电极，且所述第二方向触摸感测电极的其中之一电性连接于另一所述压力感测电极。

优选地，所述压力感测电极还可以用以与所述第一方向触控电极、所述第二方向触控电极一起检测触摸位置。

优选地，所述触摸力度大小的检测和所述触摸位置的检测是分时序进行。

优选地，所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极和所述压力感测电极是位于基板的同一表面。

优选地，所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极和所述压力感测电极是以同一材料在同一制程中形成。

优选地，所述压力感测电极与所述线路层是以同一材料在同一制程中形成。

优选地，所述三维触控装置还包括一补偿电极层设置于所述基板相对于所述电极层的另一表面，其中所述补偿电极层包括多个补偿电极分别与所述压力感测电极一一对应设置，以对所述压力感测电极进行温度补偿。

优选地，所述补偿电极与对应设置的所述压力感测电极为相同材料。

优选地，所述压力感测电极及与其对应设置的所述补偿电极构成一惠斯通电桥的其中两个电阻，用于检测所述触摸力度大小，同时补偿所述三维触控装置由于温度引起的电阻值变化。

优选地，所述三维触控装置进一步包括第一参考电阻和第二参考电阻，与所述压力感测电极及与其对应设置的所述补偿电极构成所述惠斯通电桥。

优选地，所述构成惠斯通电桥的方式为所述压力感测电极与所述第一参考电阻串联，所述对应设置的补偿电极与所述第二参考电阻串联。

优选地，所述构成惠斯通电极的方式为所述压力感测电极与所述对应设置的补偿电极串联，所述第一参考电阻与所述第二参考电阻串联。

与现有技术相比，本实用新型一种三维触控装置通过在一基板上同时形成压力感测电极和触摸感测电极，并将压力感测电极设置在电极层的边缘，不仅可以保证触摸感测电极有效的感测区域不被干扰，而且可以通过各独立的压力感测电极准确的计算出触摸压力的大小，提高检测触摸位置和压力大小的精确度。压力感测电极设置在边缘也可以避免因设置在屏幕中间区域而产生的暗区效果，影响使用者的使用感受。

本实用新型还提供一种三维触控装置，通过将压力感测电极和触摸感测电极串接在一起，且对应的触摸感测电极不直接连接FPC，而是串接压力感测电极，通过压力感测电极的连接线连接FPC，使得压力感测电极不仅可以检测出压力的大小，而且可以作为触摸感测电极的其中一个单元，作为检测触摸位置的触摸感测电极。两条压力感测电极连接线连接压力感测电极，当其中一条压力感测电极连接线断裂时，另外一条压力感测电极连接线同样可以保证传输触摸感测电极的电信号，不会影响到触摸感测电极感测触摸位置的功能。

进一步，本实用新型还提供一种三维触控装置，通过在基板相异于电极层的另一表面，增设一补偿电极层，补偿电极层包括多个补偿电极分别与多个压力感测电极以同种材料一一对应设置以对压力感测电极进行温度补偿，以增加按压力道大小侦测的精准度。

【附图说明】

图1是本实用新型一种三维触控装置第一实施例的***结构示意图。

图2是本实用新型一种三维触控装置第一实施例的电极层的平面结构示意图。

图3是本实用新型一种三维触控装置第二实施例电极层的平面结构示意图。

图4是本实用新型一种三维触控装置第三实施例电极层的平面结构示意图。

图5是本实用新型一种三维触控装置第四实施例电极层的平面结构示意图。

图6是本实用新型一种三维触控装置第五实施例电极层的平面结构示意图。

图7A是本实用新型一种三维触控装置第六实施例电极层的平面结构示意图；

图7B是本实用新型一种三维触控装置第六实施例三维触控装置沿图7A的I-I线的剖面示意图；

图7C是本实用新型一种三维触控装置第六实施例电阻R435、电阻R445、第一参考电阻Ra、第二参考电阻Rb的第一种连接方式；

图7D是本实用新型一种三维触控装置第六实施例电阻R435、电阻R445、第一参考电阻Ra、第二参考电阻Rb的第二种连接方式。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2，本实用新型第一实施例一种三维触控装置1包括一基板11、一电极层13，和一线路层14，其中电极层13包括多条平行设置的第一方向触摸感测电极133、多条平行设置的第二方向触摸感测电极131和多个压力感测电极135，第一方向触摸感测电极133和所述第二方向触摸感测电极131是用以侦测触摸位置信息，而压力感测电极135是用以侦测触摸力度大小，第一方向与第二方向交叉，而第一方向触摸感测电极133与第二方向触摸感测电极131通过在交叉位置设置绝缘垫(图未示)等方式而电性绝缘，多个压力感测电极135是位于电极层13的边缘。

在本实施例中，基板11可以是硬质基材，如玻璃，强化玻璃，蓝宝石玻璃等；也可以为柔性基材，如PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮)，PI(Polyimide，聚酰亚胺)，PET(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)，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)及其任意两者或多者的复合物等材料。基板11根据其后续应用大概可分为触控区113和走线区111。其中触控区113主要用以形成感应电极图形，且对应触摸屏的可视窗口，而走线区111主要用以形成感应电极连接线，且对应触摸屏的非可视窗口，即在其相应位置的上下会有遮光层用以遮避线路，需要注意的是，在此基板上并不一定有可视的界限用以区隔触控区113与走线区111。

在本实施例中，压力感测电极135与第一方向触摸感测电极133、第二方向触摸感测电极131均位于基板11的触控区113，且彼此之间电性绝缘。线路层14设置于基板11的走线区111，在本实施例中，线路层14包括多条压力感测电极连接线138，还包括多条触摸感测电极连接线137，各压力感测电极135相对的两端分别连接一压力感测电极连接线138，各第一方向触摸感测电极133、第二方向触摸感测电极131的一端分别连接一触摸感测电极连接线137。压力感测电极连接线138和触摸感测电极连接线137连通FPC(FlexiblePrintedCircuitboard，柔性印刷电路板)17和检测芯片19，用以将一压力信号和一位置信号传递至所述检测芯片。压力感测电极连接线138和/或触摸感测电极连接线137的材质可以为金、银、铜、铁、铝、钼等金属或其合金。

当外界压力按压时，本实用新型一种三维触控装置1可通过第一方向触摸感测电极133和第二方向触摸感测电极131来检测触摸点的位置，并同时通过压力感测电极135来检测压力大小。或者，三维触控装置1也可分时序进行触摸点位置和触摸压力大小的检测。因压力感测电极135是位于电极层13的边缘，且与第一方向触摸感测电极133、第二方向触摸感测电极131电性绝缘，压力信号的检测对触摸点位置信号的检测影响较小，三维信号的检测可以更灵敏且更快速。

在制程中，电极层13可采用压印、丝印、蚀刻、涂布等工艺成型在基板11上。压力感测电极135可以与第一方向触摸感测电极133、第二方向触摸感测电极131位于基板11的同一表面，且以同一材料在同一制程中形成，即具体说来第一方向触摸感测电极133可以包括多个串联在一起的第一方向触摸感测电极单元1331，第二方向触摸感测电极131包括多个串联在一起的第二方向触摸感测电极单元1311，各第一方向触摸感测电极单元1331和第二方向触摸感测电极单元1311及压力感测电极135可以为菱形形状，且在制程中，它们较佳是以同一材料在同一制程中形成菱形电极阵列，而仅取位于最靠近边缘的菱形电极作为压力感测电极135，即压力感测电极135位于电极层13的边缘,例如四周边，较佳为各对角点位置，与对应的第一方向触摸感测电极单元1331和第二方向触摸感测电极单元1311共同构成触控区113的电极层13的图案。

压力感测电极135设置在电极层13的边缘，当外界压力触压时，装置整体的形状改变可以同时触发多个压力感测电极135，根据***预设的计算公式，结合多个被触发的压力感测电极135感测到的压力值，即可计算出触压力量的大小。压力感测电极135位于电极层13边缘，即位于用以感测平面位置的第一方向触摸感测电极133和第二方向触摸感测电极131的外侧，尤其是位于四个对角点的位置，对第一方向触摸感测电极133和第二方向触摸感测电极131感测触摸位置的效果影响较小，不会造成信号的较大干扰，而且可以防止触控区域出现暗区(不能感测触控位置的区域)，如果将压力感测电极135分布在中间，则分布压力感测电极135的区域无法与设置于其四周的第一方向触摸感测电极单元1331或第二方向触摸感测电极单元1311形成耦合电容而造成这些区域无法识别触控位置，形成暗区。压力感测电极135与第一方向触摸感测电极单元1331和第二方向触摸感测电极单元1311的互补设置使得压力感测电极135和用以感测平面位置的第一方向触摸感测电极133、第二方向触摸感测电极131可以于制程中以同种材料同步制作而成，节省材料，减少了制程，可以较大程度上提高加工效率。

各第一方向触摸感测电极133、第二方向触摸感测电极131及压力感测电极135的材料可以为ITO(氧化铟锡)，还可以为纳米银线，纳米铜线，石墨烯，聚苯胺，PEDOT(聚噻吩的衍生物聚乙撑二氧噻吩)，PSS(聚苯乙烯磺酸钠)透明导电高分子材料，碳纳米管，石墨烯、金属网格等。上述制程仅用以举例说明本实用新型的制程优势，本领域技术人员可以明确知道的是实际制程并不以此为限。压力感测电极135、第一方向触摸感测电极单元1331、第二方向触摸感测电极单元1311的形状并不限定为菱形，且压力感测电极135与第一方向触摸感测电极单元1331或第二方向触摸感测电极单元1311的形状也并不限定相同。

请参阅图3，本实用新型第二实施例所述电极层23中各第一方向触摸感测电极单元2331和第二方向触摸感测单元2311为菱形形状，而各压力感测电极335是由一导线迂回弯折成放射状，压力感测电极235位于电极层23的边缘,较佳各对角点处。放射状设置的压力感测电极235在受到外界压力时较易产生形状的改变，利于后续***检测作用力的大小。

请参阅图4，本实用新型第三实施例所述电极层33中各第一方向触摸感测电极单元3331、第二方向触摸感测单元3311和压力感测电极335均为花瓣状，压力感测电极335位于电极层33的边缘，较佳为各对角点处。

请参阅图5，本实用新型第四实施例所述电极层43包括多条并列均匀设置的第一方向触摸感测电极433、多条并列均匀设置的第二方向触摸感测电极431和多个压力感测电极435。与第一实施例不同的是，本实施例中，压力感测电极135、第一方向触摸感测电极133和第二方向触摸感测电极131设置于基板11的触控区113，而多个压力感测电极435是设置于基板11的走线区111。当外界压力按压时，本实用新型一种三维触控装置4通过位于触控区113的第一方向触摸感测电极433和第二方向触摸感测电极431来检测触摸点的位置，并通过压力感测电极435来检测压力大小。在本实施例中，压力感测电极435的形状可以为菱形、放射状、花瓣状或其他任意形状。且因压力感测电极435是位于基板11的走线区111，后续会被一遮光层遮避而不显现于触摸屏的可视窗口，因而不限于以透明材料制作，且其在制作过程中，较佳还可以与第一方向触摸感测电极433、第二方向触摸感测电极431以同种材料同步制作而成，或与压力感测电极连接线438、触摸感测电极连接线437以同种材料同步制作而成。

请参阅图6，本实用新型第五实施例所述电极层53中，电极层53包括多条第一方向触摸感测电极533、第二方向触摸感测电极531和多个压力感测电极535，其中压力感测电极535、第一方向触摸感测电极533和第二方向触摸感测电极531均设置在基板11的触控区113。在本实施例中，第一方向触摸感测电极533包括多个串联在一起的第一方向触摸感测电极单元5331，第二方向触摸感测电极531包括多个串联在一起的第二方向触摸感测电极单元5311，压力感测电极535同样可以与第一方向触摸感测电极533、第二方向触摸感测电极531以同一材料在同一制程中形成，制程简单。此实施例中，至少一条第一方向触摸感测电极533电性连接于一压力感测电极535，即至少一条第一方向触摸感测电极单元5331串列进一步与一压力感测电极535串接在一起。各压力感测电极535通过两条独立的压力感测电极连接线538连接到FPC57，构成回路。而与一压力感测电极535电性连接的第一方向触摸感测电极533不单独连接FPC57，而是通过与之串接在一起的压力感测电极535的任意一条压力感测电极连接线538连接到FPC57，并通过FPC将信号传递至检测芯片。各第二方向触摸感测电极531和其他未与压力感测电极535连接的第一方向触摸感测电极533则分别通过一触摸感测电极连接线537连接到FPC57。即在设计上，至少一个压力感测电极535会做为至少一条第一方向触摸感测电极537的一部分参与触摸位置的检测。这样的设计不仅可以节省空间，避免单独留出区域来布设压力感测电极535，而且可以使得压力感测电极535不仅可以感测压力大小，而且可以充当触摸感测电极，起到感测触摸位置的双重作用。当连接压力感测电极535的两条压力感测电极连接线538中的任意一条发生断裂后，因为还剩余一条可以正常传输信号，所以不会影响到第一方向触摸感测电极串533感测触摸位置的功能。可以更好的保证***的稳定工作。

在其他的实施方式中，也可以是至少一条第二方向触摸感测电极531电性连接于一压力感测电极535，并通过与之串接在一起的压力感测电极535的任意一条压力感测电极连接线538连接到FPC57；或者至少一条第一方向触摸感测电极533和至少一条第二方向触摸感测电极531分别串接不同的压力感测电极535。总而言之，本实施例的技术方案：第一方向触摸感测电极533的至少其中之一和/或第二方向触摸感测电极531的其中之一分别电性连接一压力感测电极535，并通过压力感测电极连接线538连接到FPC57，可以实现空间的节约，且不影响触摸位置和压力大小的检测。

需注意的是，当外界压力按压时，本实施例的三维触控装置需分时序进行触摸点位置的检测和压力大小的检测。

在本实用新型的前述实施例中，压力大小的检测主要是利用压力感测电极材料的压阻效应，通过检测按压前后压力感测电极的电阻值变化量而确定触摸力度的大小，而目前由于压力感测电极材料的限制，压力感测电极不可避免地会受到手指等触摸物体温度的影响，产生一定电阻值的变化，而由温度变化所带来的电阻值变化会在一定程度上影响对触摸力度大小检测的精准度。

为了对温度的影响进行补偿，本实用新型可以于前述实施例中，在基板11相对于电极层13、23、33、43、53的另一表面，增设一补偿电极层，补偿电极层包括多个补偿电极分别与多个压力感测电极135、235、335、435、535隔着基板11一一对应设置。在本实用新型中，对应设置是指各补偿电极与各压力感测电极在基板11两相对表面的数量及分布位置上是上下垂直对应的，而补偿电极与压力感测电极的形状则不受限制。

请参阅图7A，本实用新型一种三维触控装置第六实施例电极层的平面结构示意图，及图7B三维触控装置沿图7A的I-I线的剖面示意图。本实用新型第六实施例与第四实施例不同的是，三维触控装置1更包括一补偿电极层44设置于基板11相对于电极层43的另一表面。补偿电极层44包括多个补偿电极445，其中多个补偿电极445与压力感测电极435材料相同，且设置方式为隔着基板一一对应设置。在本实用新型中，压力感测电极435相对的两端分别通过压力感测电极连接线438电性连接至检测芯片19，而相应地补偿电极445相对的两端也分别通过补偿电极连接线(图未示)电性连接至相同的检测芯片19，该检测芯片19内进一步包括第一参考电阻Ra、第二参考电阻Rb及一多路复用器。通过多路复用器的控制，使压力感测电极435(R₄₃₅)及与之对应设置的补偿电极445(R₄₄₅)与电阻Ra、电阻Rb构成惠斯通电桥。

如图7C与图7D所示，电阻R₄₃₅、电阻R₄₄₅、第一参考电阻Ra、第二参考电阻Rb的连接方式可以有两种。如图7C所示，电阻R₄₃₅的一端电性连接于一电源正极端VEX+，另一端与第一参考电阻Ra串联；电阻R₄₄₅的一端电性连接于同样的电源正极端VEX+，另一端与第二参考电阻Rb串联；第一参考电阻Ra、第二参考电阻Rb另一端电性连接于该电源负极端VEX-(或接地)，一电压计用于测量电阻R₄₃₅、电阻R₄₄₅的电势差信号U0。或如图7D所示，电阻R₄₃₅的一端电性连接于一电源正极端VEX+，另一端与电阻R₄₄₅串联；第一参考电阻Ra的一端电性连接于同样的电源正极端VEX+，另一端与第二参考电阻Rb串联；电阻R₄₄₅、第二参考电阻Rb的另一端电性连接于该电源负极端VEX-(或接地)一电压计用于测量电阻R₄₃₅、第一参考电阻Ra的电势差信号U0。

在无按压力作用时，各惠斯通电桥处于平衡状态。当受到按压力作用时，对应位置处的一个或多个压力感测电极435和对应设置的补偿电极445电阻值发生改变，惠斯通电桥平衡被打破而导致输出电势差信号U0必定发生变化，不同的压力对应不同阻值的改变，相应也会产生不同的电势差信号，故，通过对惠斯通电桥的电势差信号U0进行计算及处理即可以得出相应的压力值。

如图7C中所示，电阻R₄₃₅、电阻R₄₄₅、电阻Ra与电阻Rb阻构成惠斯通电桥，其关系可表示为：

R₄₃₅/Ra-R₄₄₅/Rb＝U0(P)；

如图7D中所示，电阻R₄₃₅、电阻R₄₄₅、电阻Ra与电阻Rb阻构成惠斯通电桥，其关系可表示为：

R₄₃₅/R₄₄₅-Ra/Rb＝U0(Q)；

本实用新型第六实施例的三维触控装置中，压力感测电极435的电阻R₄₃₅及补偿电极445的电阻R₄₄₅与温度变化的关系可通过如下公式推导得到：

物体的电阻R的计算公式为：

R＝ρL/S(1)；

其中，ρ表示为组成压力感测电极435、补偿电极445的材料的电阻率，L为本实用新型中压力感测电极435、补偿电极445沿电流方向的长度，S为压力感测电极435、补偿电极445沿电流方向的横截面积。

本实用新型中组成压力感测电极435、补偿电极445的材料的电阻率ρ随温度变化的公式为：

ρ_T＝ρ(1+αT)(2)；

其中，ρ为组成压力感测电极435、补偿电极445的材料的电阻率，α为材料电阻的温度系数，T为温度。

结合上述式(1)与式(2)：

当环境温度为T₀时(如T＝0)时，物体的电阻值为：

R_T0＝ρL/S(3)；

当环境温度为T₁时，物体的电阻值为：

R_T1＝ρL/S(1+α(T₁-T₀))(4)；

由上述的式(1)-式(4)可以推导出材料电阻值受温度影响的ΔR_T可表示为如下式(5)：

ΔR_T＝R_T1-R_T0

＝ρL/S(1+α(T₁-T₀))-ρL/S

＝αΔT(ρL/S)

＝ΔTα·R(5)；

其中，ΔT表示温度变化量。

本实用新型第六实施例所提供的三维触控装置中，惠斯通电桥中R₄₃₅、R₄₄₅、Ra与Rb的关系表示如上述式(Q)及式(P)所示。

以式(Q)为例，当温度变化(温度变化量表示为ΔT)时，压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445的电阻变化量分别如式(6)及式(7)中所示：

ΔR_T435＝ΔTα·R₄₃₅(6)；

ΔR_T445＝ΔTα·R₄₄₅(7)；

由上述式(1)-式(7)，可以得出压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445的受温度影响而引起的电阻变化表示如式(8)所示：

$U0=\frac{R_{435}+{\mathrm{\ΔR}}_{T435}}{R_{445}+{\mathrm{\ΔR}}_{T445}}-\frac{Ra}{Rb}=\frac{R_{435}+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α}\·R_{435}}{R_{445}+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α}\·R_{445}}-\frac{Ra}{Rb}=\frac{R_{435}(1+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α})}{R_{445}(1+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α})}-\frac{Ra}{Rb}---\left(8\right);$

由式(8)可以看出，压力感测电极435、补偿电极445由同种材料构成，在相同的温度变化量,式(8)还可进一步得出式(9)：

$U0=\frac{R_{435}(1+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α})}{R_{445}(1+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α})}-\frac{Ra}{Rb}=\frac{R_{435}}{R_{445}}-\frac{Ra}{Rb}---\left(9\right);$

从上述式(9)可以看出，根据温度传导的特性来看，

相同材料在相同的温度变化量ΔT的影响下，其温度系数α是相同的，当压力感测电极435、补偿电极445采用相同的材料，在电阻值测量的过程中，温度对压力感测电极435、

补偿电极445电阻值的变化量ΔR_T435与ΔR_T445可通过式(9)中所示的方式相互抵消，因此，温度对压力感测输入模块10的影响为零。

以式(P)为例，其与式(Q)在温度变化量为ΔT时的区别在于：

$U0=\frac{R_{435}+{\mathrm{\ΔR}}_{T435}}{Ra}-\frac{R_{445}+{\mathrm{\ΔR}}_{T445}}{Rb}=\frac{R_{435}(1+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α})}{Ra}-\frac{R_{445}(1+\mathrm{\Δ}T\mathrm{\α})}{Rb}=\frac{R_{435}}{Ra}-\frac{R_{445}}{Rb}---\left(10\right);$

其中，式(10)的具体推导过程与式(8)及式(9)相同，故，在此不再赘述。

从上述式(9)与式(10)的结果可知，图7C与图7D中所示的惠斯通电桥结构均使温度对压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445的电阻值影响几乎为零，从而实现完全温度补偿。

此外，根据力传导的特性来看，由于压力感测电极435、补偿电极445分设在基板11的上下表面，基板11在受外力作用后，上下表面会分别产生压缩和拉伸形变，则压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445会因压力分别产生压缩和拉伸形变。即基板11在受到按压作用力后其上下层会有形变差异，进而使设置在其上下表面的压力感测电极435、补偿电极445之间也会产生形变差异。进一步地，不同的按压力道，其所引起基板11的上下层、压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445的形变差异也不相同。以第(9)式为例，在受按压后：

$U0=\frac{R_{435}+{\mathrm{\ΔR}}_{F435}}{R_{445}+{\mathrm{\ΔR}}_{F445}}-\frac{Ra}{Rb}$

其中ΔR_F(包括ΔR_F435和ΔR_F435)表示的是压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445受压力影响产生的电阻值变化。通常当基板11受按压力作用后，其一表面产生压缩变形，另一表面产生拉伸变形，则位于压缩变形表面的压力感测电极435(或补偿电极445)和位于拉伸形变表面的补偿电极445(或压力感测电极435)分别产生负应变、正应变，即ΔR_F435(或ΔR_F445)和ΔR_F445(或ΔR_F435)分别为负数、正数。

即在无按压力作用时，图7C与图7D中所示的惠斯通电桥处于平衡状态U0＝0。当受到按压力作用时，压力感测电极435和/或补偿电极445的一个或多个电阻值改变，这样，惠斯通电桥平衡被打破而导致输出电信号U0必定发生变化：如触压的力道较大，则压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445的电阻值具有较大的变化量即ΔR_F435和ΔR_F445的绝对值较大；相反地，如果触压的力道较小，则压力感测电极435及与其对应设置的补偿电极445的电阻值具有较小的变化量即ΔR_F435和ΔR_F445的绝对值较小。不同阻值的改变对应着不同的压力值，故，通过对惠斯通电桥的输出信号U0进行计算及处理，即可以得出相应的压力值。

上述实施例，仅以第四实施例的电极层设计为原型，在基板11相异于电极层43的另一表面，增设一补偿电极层44，补偿电极层包括多个补偿电极445分别与多个压力感测电极435以同种材料一一对应设置以对压力感测电极435进行温度补偿。而本实用新型的内容并不以此为限，还可以以第一至第三实施例或第五实施例任一的电极层设计为原型，以同样的方式增设补偿电极层而实现温度补偿。

与现有技术相比，本实用新型一种三维触控装置通过在一基板上同时蚀刻形成压力感测电极和触摸感测电极，并将压力感测电极135设置在电极层的边缘，不仅可以保证触摸感测电极有效的感测区域不被干扰，而且可以通过各独立的压力感测电极准确的计算出触摸压力的大小，提高检测触摸位置和压力大小的精确度。压力感测电极135设置在边缘也可以避免因设置在屏幕中间区域而产生的暗区效果，影响使用者的使用感受。

进一步，本实用新型还提供一种三维触控装置，通过将压力感测电极和触摸感测电极串接在一起，且对应的触摸感测电极不直接连接FPC，而是串接压力感测电极，通过压力感测电极的连接线连接FPC，使得压力感测电极不仅可以检测出压力的大小，而且可以作为触摸感测电极的其中一个单元，作为检测触摸位置的触摸感测电极。两条压力感测电极连接线连接压力感测电极，当其中一条压力感测电极连接线断裂时，另外一条压力感测电极连接线同样可以保证传输触摸感测电极的电信号，不会影响到触摸感测电极感测触摸位置的功能。

进一步，本实用新型还提供一种三维触控装置，通过在基板相异于电极层的另一表面，增设一补偿电极层，补偿电极层包括多个补偿电极分别与多个压力感测电极以同种材料一一对应设置以对压力感测电极进行温度补偿，以增加按压力道大小侦测的精准度。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维触控装置,其特征在于,包括:

一基板；

一电极层,设置于所述基板上，所述电极层包括多条第一方向触摸感测电极、多条第二方向触摸感测电极和多个压力感测电极,所述第一方向触摸感测电极和所述第二方向触摸感测电极是用以侦测一触摸位置，所述压力感测电极是用以侦测一触摸力度大小，其中所述压力感测电极位于所述电极层的边缘；以及

一补偿电极层设置于所述基板相对于所述电极层的另一表面，其中所述补偿电极层包括多个补偿电极分别与所述压力感测电极以同种材料一一对应设置，以对所述压力感测电极进行温度补偿。

2.如权利要求1所述的三维触控装置，其特征在于：所述压力感测电极及与其对应设置的所述补偿电极构成一惠斯通电桥的其中两个电阻，用于检测所述触摸力度大小，同时补偿所述三维触控装置由于温度引起的电阻值变化。

3.如权利要求1所述的三维触控装置，其特征在于：所述基板定义有触控区和走线区，所述三维触控装置还包括一线路层，设置于所述基板的走线区，至少包括多条压力感测电极连接线，所述压力感测电极的两端分别通过所述压力感测电极连接线电性连接至一检测芯片，以检测所述触摸力度大小。

4.如权利要求3所述的三维触控装置，其特征在于：所述压力感测电极与所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极电性绝缘。

5.如权利要求4所述的三维触控装置，其特征在于：所述线路层还包括多条触摸感测电极连接线，所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极的一端分别通过所述触摸感测电极连接线电性连接至所述检测芯片，以检测所述触摸位置。

6.如权利要求4所述的三维触控装置，其特征在于：所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极和所述压力感测电极均设置于所述基板的触控区。

7.如权利要求4所述的三维触控装置，其特征在于：所述第一方向触摸感测电极、所述第二方向触摸感测电极是设置于所述基板的触控区，而所述压力感测电极是设置于所述基板的走线区。

8.如权利要求3所述的三维触控装置，其特征在于：所述第一方向触摸感测电极的至少其中之一或所述第二方向触摸感测电极的其中之一电性连接于一所述压力感测电极。

9.如权利要求8所述的三维触控装置，其特征在于：电性连接于所述压力感测电极的所述第一方向触摸感测电极或所述第二方向触摸感测电极是通过所述压力感测电极连接线电性连接至所述检测芯片。

10.如权利要求3所述的三维触控装置，其特征在于：所述第一方向触摸感测电极的至少其中之一电性连接于一所述压力感测电极，且所述第二方向触摸感测电极的其中之一电性连接于另一所述压力感测电极。