CN212433743U - 三维感测模组及电子装置 - Google Patents

Abstract

一种三维感测模组及电子装置，三维感测模组包含触控压感结构。触控压感结构包含第一功能隔层、涂布于第一功能隔层上的第一透光电极层、涂布于第一透光电极层上的第二功能隔层、涂布于第二功能隔层上的第二透光电极层以及涂布于第二透光电极层上的第三功能隔层。第一、第二与第三功能隔层的电阻率大于第一与第二透光电极层的电阻率。相较于已知需将触控模组与显示模组分开制作再进行胶合的繁杂作法，本实用新型的三维感测模组的制造过程可完全省去贴合胶的使用，因此可减少多道胶合制程以及贴合胶的厚度，从而让本实用新型的三维感测模组实现了薄形化设计。

Description

三维感测模组及电子装置

技术领域

本实用新型是有关于一种三维感测模组及电子装置。

背景技术

随着触控模组的多元发展，其已成熟应用在工业电子以及消费电子产品上。从对于确定屏体表面上的触控点的二维位置(例如，X轴方向及Y轴方向)的需求，进展至对于感知施加于屏体表面(例如，Z轴方向)的力量变化带来的力量参数需求。甚至，配合可挠性面板的应用需求将不可避免。

然而，现有业者所提出的已知技术在触控模组所搭载的压力感测器存在以下问题：(1)X-Y-Z三轴电极无法同时具备挠性特质而无法达到可挠性总成之用；以及(2)仅局部区域具有Z轴感测功能。

因此，如何提出一种可解决上述问题的三维感测模组，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一目的在于提出一种可以解决上述问题的三维感测模组。

为了达到上述目的，依据本实用新型的一实施方式，一种三维感测模组包含触控压感结构。触控压感结构包含第一功能隔层、第一透光电极层、第二功能隔层、第二透光电极层以及第三功能隔层。第一透光电极层涂布于第一功能隔层上。第二功能隔层涂布于第一透光电极层上。第二透光电极层涂布于第二功能隔层上。第三功能隔层涂布于第二透光电极层上。第一功能隔层、第二功能隔层与第三功能隔层的电阻率大于第一透光电极层与第二透光电极层的电阻率。

于本实用新型的一或多个实施方式中，触控压感结构进一步包含第一可挠性触控电极层以及第二可挠性触控电极层。第一功能隔层涂布于第一可挠性触控电极层上。第二可挠性触控电极层涂布于第三功能隔层上。三维感测模组进一步包含可挠性盖板。可挠性盖板设置于第二可挠性触控电极层上。

于本实用新型的一或多个实施方式中，三维感测模组进一步包含控制器。控制器配置以经由第一可挠性触控电极层与第二可挠性触控电极层侦测触控位置信号以及压感信号。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第一可挠性触控电极层、第一透光电极层、第二透光电极层与第二可挠性触控电极层中的至少一者为纳米银线电极层。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第一可挠性触控电极层与第二可挠性触控电极层具有1Ops至150Ops的电阻率。第一透光电极层与第二透光电极层具有150Ops至500Ops的电阻率。第二功能隔层具有500Ops至1000Ops的电阻率。第一功能隔层与第三功能隔层具有800Ops至1200Ops的电阻率。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第一功能隔层与第三功能隔层具有实质上相同的厚度。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第二功能隔层的厚度小于第一功能隔层与第三功能隔层中的至少一者的厚度。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第二功能隔层的厚度为30nm至100nm。第一功能隔层与第三功能隔层的厚度为400nm至1200nm。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第一透光电极层与第二透光电极层各包含多个电极区块。电极区块彼此分离。

于本实用新型的一或多个实施方式中，第一功能隔层、第二功能隔层与第三功能隔层中的至少一者为掺杂低浓度的纳米银线的基质层。

为了达到上述目的，依据本实用新型的一实施方式，一种电子装置包含前述三维感测模组以及显示模组。显示模组设置于三维感测模组下方。

综上所述，于本实用新型的三维感测模组中，触控压感结构是由两可挠性触控电极层以及堆叠于其间的透光力敏复合层所构成，借以同时提供二维(例如，X轴方向及Y轴方向)的触控位置信号以及第三维(例如，Z轴方向的压感信号。本实用新型的三维感测模组可以仅通过多道涂布制程即简单完成。因此，相较于已知需将触控模组与显示模组分开制作再进行胶合的繁杂作法，本实用新型的三维感测模组的制造过程可完全省去贴合胶的使用，因此可减少多道胶合制程以及贴合胶的厚度，从而让本实用新型的三维感测模组实现了薄形化设计。

以上所述仅是用以阐述本实用新型所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本实用新型的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本实用新型的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为绘示根据本实用新型一实施方式的电子装置的示意图；

图2为绘示图1中的电子装置的部分元件的局部立体图；

图3A为绘示图1中的透光力敏复合层未被按压时的局部放大图；

图3B为绘示图1中的透光力敏复合层被按压时的局部放大图；

图4为绘示根据本实用新型另一实施方式的电子装置的示意图；

图5为绘示根据本实用新型一实施方式的三维感测模组制造方法的流程图。

【符号说明】

100,200:电子装置

110,210:三维感测模组

111,211:触控压感结构

111a1:第一可挠性触控电极层

111a2:第二可挠性触控电极层

111b,211b:透光力敏复合层

111b11:第一功能隔层

111b12:第二功能隔层

111b13:第三功能隔层

111b21,211b21:第一透光电极层

111b22,211b22:第二透光电极层

112:可挠性盖板

113:控制器

120:显示模组

L1,L2:纳米银线

S101,S102,S103:步骤

具体实施方式

以下将以附图揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

请参照图1以及图2。图1为绘示根据本实用新型一实施方式的电子装置100的示意图。图2为绘示图1中的电子装置100的部分元件的局部立体图。如图1与图2所示，本实施方式的电子装置100是以触控显示装置为例，其包含三维感测模组110以及显示模组120。显示模组120设置于三维感测模组110下方。

具体来说，三维感测模组110包含触控压感结构111以及可挠性盖板112。触控压感结构111包含第一可挠性触控电极层111a1、第二可挠性触控电极层111a2以及位于第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2之间的透光力敏复合层111b。透光力敏复合层111b包含第一功能隔层111b11、第一透光电极层111b21、第二功能隔层111b12、第二透光电极层111b22以及第三功能隔层111b13。第一功能隔层111b11涂布于第一可挠性触控电极层111a1上。第一透光电极层111b21涂布于第一功能隔层111b11上。第二功能隔层111b12涂布于第一透光电极层111b21上。第二透光电极层111b22涂布于第二功能隔层111b12上。第三功能隔层111b13涂布于第二透光电极层111b22上。第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13的电阻率大于第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22的电阻率。第二可挠性触控电极层111a2涂布于第三功能隔层111b13上。可挠性盖板112设置于第二可挠性触控电极层111a2上。

于一些实施方式中，可挠性盖板112的材料包含可挠性高分子材料。举例来说，可挠性高分子材料包含无色聚酰亚胺(Colorless Polyimide,PI)，但本实用新型并不以此为限。

如图1所示，三维感测模组110进一步包含控制器113。控制器113电性连接至第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2。如图2所示，第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2皆为图案化之后的电极层，且其图案仅为示意，并非用以限制本实用新型的范畴。控制器113经由第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2侦测触控位置信号的原理在此恕不深入介绍，可参考现有相关技术。

于一些实施方式中，第一可挠性触控电极层111a1、第一透光电极层111b21、第二透光电极层111b22与第二可挠性触控电极层111a2中的至少一者可以是纳米银线(silvernano wires,SNW；又称AgNW)电极层、金属网格或包含氧化铟锡(ITO)电极层所组成，但本实用新型并不以此为限。

于一些实施方式中，透光力敏复合层111b具有大于85％的光学穿透度以及低于3％的雾度。为了使透光力敏复合层111b符合前述光学穿透度与雾度的要求，于一些实施方式中，第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22中的至少一者为纳米银线电极层。

请参照图3A，其为绘示图1中的透光力敏复合层111b未被按压时的局部放大图。如图3A所示，第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22各包含基质和掺杂于其内的纳米银线。纳米银线于基质中相互搭接形成导电网络。基质是指含纳米银线的溶液在经过涂布与加热烘干等制程所形成的非纳米银线物质。纳米银线散布或嵌入于基质中，且部分地从基质中突出。基质可以保护纳米银线免受腐蚀、磨损等外界环境的影响。于一些实施方式中，基质是可压缩的。

于一些实施方式中，纳米银线的线长为约10μm至约300μm。于一些实施方式中，纳米银线的线径(或线宽)小于约500nm。于一些实施方式中，纳米银线的长宽比(线长与线径之比)大于10。于一些实施方式中，纳米银线可为其他导电金属纳米线表面或非导电纳米线表面镀银的物质等变形形式。采用纳米银线形成纳米银线电极层具有以下的优点：相较于ITO的价格低、工艺简单、挠性好、可耐受弯折等。

为了使透光力敏复合层111b符合前述光学穿透度与雾度的要求，于一些实施方式中，透光力敏复合层111b中的第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13可为透光涂层。于一些实施方式中，如图3A所示，第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13中的至少一者可为掺杂低浓度的纳米银线的基质层。具体来说，第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13各包含基质和掺杂于其内的低浓度纳米银线，从而使得第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13的电阻率大于第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22的电阻率，并使得第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13具有较大的光学穿透度。于一些实施方式中，第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13的基质相同于第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22的基质相同，但本实用新型并不以此为限。

于一些实施方式中，第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13的电阻率为第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22的电阻率的约3至约50倍，但本实用新型并不以此为限。

于一些实施方式中，第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2具有约1Ops(Ohm per Square)至约150Ops的电阻率(较佳为60Ops)，但本实用新型并不以此为限。于一些实施方式中，第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22具有约150Ops至约500Ops的电阻率(较佳为300Ops)，但本实用新型并不以此为限。于一些实施方式中，第二功能隔层111b12具有约500Ops至约1000Ops的电阻率(较佳为600Ops)，但本实用新型并不以此为限。于一些实施方式中，第一功能隔层111b11与第三功能隔层111b13具有约800Ops至约1200Ops的电阻率(较佳为800Ops)，但本实用新型并不以此为限。

于实际应用中，可通过测量电阻率来验证所掺杂的纳米银线的浓度是高(例如，第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22)还是低(例如，第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13)。另外，同样掺杂低浓度的纳米银线的第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13，电阻率的差异与厚度有关。

请参照图3B，其为绘示图1中的透光力敏复合层111b被按压时的局部放大图。如图3A与图3B所示，由于第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22是由纳米银线制备而成，因此当来自可挠性盖板112侧的外部按压力道传递至透光力敏复合层111b时，第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22会因受力压缩而使得其内的纳米银线靠近且穿过第一功能隔层111b11、第二功能隔层111b12与第三功能隔层111b13，搭接点增多，从而提高透光力敏复合层111b的整体导电性(亦即，电阻率下降)。举例来说，如图3A所示，当透光力敏复合层111b尚未被按压时，第一透光电极层111b21内的纳米银线L1与第二功能隔层111b12内的纳米银线L2并未相互搭接。如图3B所示，当透光力敏复合层111b被按压时，第一透光电极层111b21内的纳米银线L1会进一步穿入第二功能隔层111b12而与纳米银线L2搭接。是以，透过第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2电讯侦测得到的透光力敏复合层111b电阻值变化，控制器113得以计算出外部按压力道的数值。举例来说，若外部按压力道较大，则透光力敏复合层111b的阻值具有较大的变化量；相反地，若外部按压力道较小，则透光力敏复合层111b的阻值具有较小的变化量。因此，通过透光力敏复合层111b的阻值变化量，便可计算出外部按压力道的数值。

于一些实施方式中，控制器113可同时序侦测触控位置信号以及压感信号。于另一些实施方式中，控制器113可分时序侦测触控位置信号以及压感信号。

于一些实施方式中，第二功能隔层111b12的厚度为约30nm至约100nm(较佳为约40nm至约80nm)。

由前述结构配置可知，本实施方式的触控压感结构111是由第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2以及堆叠于其间的透光力敏复合层111b所构成，因此不仅实现了具有高透光度与高可挠性等特点的一体化结构设计之外，还可同时提供二维(例如，X轴方向及Y轴方向)的触控位置信号以及第三维(例如，Z轴方向)的压感信号。

于一些实施方式中，第一功能隔层111b11与第三功能隔层111b13具有实质上相同的厚度。举例来说，第一功能隔层111b11与第三功能隔层111b13的厚度为约400nm至约1200nm(较佳为约600nm至约900nm)。由此可知，第二功能隔层111b12的厚度小于第一功能隔层111b11与第三功能隔层111b13的厚度。

在前述结构配置之下，可增加透光力敏复合层111b分别与第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2之间的阻抗。借此，控制器113在侦测触控位置信号时，经由第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2所取得的电容感应信号不易受到透光力敏复合层111b的干扰而较为清晰。

需注意的是，于一些实施方式中，如图1所示，透光力敏复合层111b的第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22各为一整片的结构，并可提供单指侦测的功能，但本实用新型并不以此为限。请参照图4。图4为绘示根据本实用新型另一实施方式的电子装置200的示意图。

如图4所示，电子装置200包含三维感测模组210以及显示模组120。三维感测模组210包含触控压感结构211以及可挠性盖板112。触控压感结构211包含第一可挠性触控电极层111a1、第二可挠性触控电极层111a2以及位于第一可挠性触控电极层111a1与第二可挠性触控电极层111a2之间的透光力敏复合层211b。透光力敏复合层211b包含第一功能隔层111b11、第一透光电极层211b21、第二功能隔层111b12、第二透光电极层211b22以及第三功能隔层111b13。相较于图1所示的实施方式，本实施方式的电子装置200是针对第一透光电极层211b21与第二透光电极层211b22进行修改。

具体来说，第一透光电极层211b21与第二透光电极层211b22各包含多个电极区块。电极区块彼此分离。于制造时，可将图1所示的第一透光电极层111b21与第二透光电极层111b22进行图案化，以分别获得图4中包含多个电极区块的第一透光电极层211b21与第二透光电极层211b22。通过彼此分离的电极区块，力敏感测模组即可达到多指侦测。

请参照图5，其为绘示根据本实用新型一实施方式的三维感测模组制造方法的流程图。如图5所示，三维感测模组制造方法包含步骤S101至步骤S103。

于步骤S101中，第一可挠性触控电极层形成。

于步骤S102中，透光力敏复合层涂布于第一可挠性触控电极层上，其中透光力敏复合层包含至少一透光电极层以及至少一功能隔层，透光电极层的电阻率是小于功能隔层的电阻率。

于步骤S103中，第二可挠性触控电极层涂布于透光力敏复合层上。

于一些实施方式中，步骤S102包含步骤S102a至步骤S102e。

于步骤S102a中，第一功能隔层涂布于第一可挠性触控电极层上。

于步骤S102b中，第一透光电极层涂布于第一功能隔层上。

于步骤S102c中，第二功能隔层涂布于第一透光电极层上。

于步骤S102d中，第二透光电极层涂布于第二功能隔层上。

于步骤S102e中，第三功能隔层涂布于第二透光电极层上。

于一些实施方式中，前述步骤中的涂布制程包含旋涂(spin coating)制程或狭缝涂布(slit die coating)制程，但本实用新型并不以此为限。

于一些实施方式中，可在步骤S102b与步骤S102c之间增加图案化第一透光电极层的步骤，以及在步骤S102d与步骤S102e之间增加图案化第二透光电极层的步骤。

由以上对于本实用新型的具体实施方式的详述，可以明显地看出，于本实用新型的三维感测模组中，触控压感结构是由两可挠性触控电极层以及堆叠于其间的透光力敏复合层所构成，借以同时提供二维的触控位置信号以及第三维的压感信号。本实用新型的三维感测模组可以仅通过多道涂布制程即简单完成。因此，相较于已知需将触控模组与显示模组分开制作再进行胶合的繁杂作法，本实用新型的三维感测模组的制造过程可完全省去贴合胶的使用，因此可减少多道胶合制程以及贴合胶的厚度，从而让本实用新型的三维感测模组实现了薄形化设计。

虽然本实用新型已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本实用新型，任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种三维感测模组，其特征在于，包含一触控压感结构，该触控压感结构包含：

一第一功能隔层；

一第一透光电极层，涂布于该第一功能隔层上；

一第二功能隔层，涂布于该第一透光电极层上；

一第二透光电极层，涂布于该第二功能隔层上；以及

一第三功能隔层，涂布于该第二透光电极层上，其中该第一功能隔层、该第二功能隔层与该第三功能隔层的电阻率大于该第一透光电极层与该第二透光电极层的电阻率。

2.根据权利要求1所述的三维感测模组，其特征在于，该触控压感结构进一步包含：

一第一可挠性触控电极层，其中该第一功能隔层涂布于该第一可挠性触控电极层上；以及

一第二可挠性触控电极层，涂布于该第三功能隔层上，

其中该三维感测模组进一步包含一可挠性盖板，该可挠性盖板设置于该第二可挠性触控电极层上。

3.根据权利要求2所述的三维感测模组，其特征在于，进一步包含一控制器，该控制器配置以经由该第一可挠性触控电极层与该第二可挠性触控电极层侦测一触控位置信号以及一压感信号。

4.根据权利要求2所述的三维感测模组，其特征在于，该第一可挠性触控电极层、该第一透光电极层、该第二透光电极层与该第二可挠性触控电极层中的至少一者为一纳米银线电极层。

5.根据权利要求2所述的三维感测模组，其特征在于，该第一可挠性触控电极层与该第二可挠性触控电极层具有1Ops至150Ops的电阻率，该第一透光电极层与该第二透光电极层具有150Ops至500Ops的电阻率，该第二功能隔层具有500Ops至1000Ops的电阻率，该第一功能隔层与该第三功能隔层具有800Ops至1200Ops的电阻率。

6.根据权利要求1所述的三维感测模组，其特征在于，该第一功能隔层与该第三功能隔层具有实质上相同的厚度。

7.根据权利要求6所述的三维感测模组，其特征在于，该第二功能隔层的厚度小于该第一功能隔层与该第三功能隔层中的至少一者的厚度。

8.根据权利要求7所述的三维感测模组，其特征在于，该第二功能隔层的厚度为30nm至100nm，该第一功能隔层与该第三功能隔层的厚度为400nm至1200nm。

9.根据权利要求1所述的三维感测模组，其特征在于，该第一透光电极层与该第二透光电极层各包含多个电极区块，所述多个电极区块彼此分离。

10.根据权利要求1所述的三维感测模组，其特征在于，该第一功能隔层、该第二功能隔层与该第三功能隔层中的至少一者为掺杂一低浓度的纳米银线的一基质层。

11.一种电子装置，其特征在于，包含：

一如权利要求1至10任一所述的三维感测模组；以及

一显示模组，设置于该三维感测模组下方。

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