TW201931085A - 觸控感測裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種觸控感測裝置，包含一彎曲透明蓋板、一壓感膠層、一第一透明絕緣層、一透明觸控感測層與一第二透明絕緣層。彎曲透明蓋板具有一凹曲面。第一透明絕緣層具有均勻第一厚度與第一楊氏模數，第一透明絕緣層透過壓感層貼合於凹曲面上。透明觸控感測層貼合於第一透明絕緣層上。第二透明絕緣層具有均勻第二厚度與第二楊氏模數，第二透明絕緣層貼合於透明觸控感測層上。第一厚度比第二厚度之比值為第一數值，第一楊氏模數比第二楊氏模數之比值為第二數值，第一數值與第二數值之乘積為1，以避免感測層發生斷裂進而提升阻值之風險。

Description

觸控感測裝置
本發明係關於一種感測裝置，且特別關於一種觸控感測裝置。
隨著顯示技術的突飛猛進，顯示器已從早期的陰極射線管(CRT)顯示器逐漸地發展到目前的平面顯示器(Flat Panel Display, FPD)。相較於硬質載板(例如是玻璃基板)所構成的平面顯示器，由於可撓性基板(例如是塑膠基板或金屬薄板)具有可撓曲及耐衝擊等特性，因此近年來已著手研究將主動元件製作於可撓性基板上的可撓式顯示器。
因為氧化銦錫(ITO)之可撓性不佳，故目前被提出取代氧化銦錫用於可撓性、穿戴式的透明導電材料有聚二氧乙基塞吩(PEDOT)、奈米碳管(CNT)、奈米銀與金屬網(metal mesh)。除了聚二氧乙基塞吩之高分子材料與奈米碳管具有較高的撓折特性外，像奈米銀與金屬網等金屬類導電材料的可撓折性仍不佳，但聚二氧乙基塞吩與奈米碳管的電阻值較高，無法適用於線寬需求越來越細之產品。如第1(a)圖所示，當對感測層10進行三維貼合(3D lamination)製程時，會將感測層10置於一密閉腔室12中，密閉腔室12中設有一基座14，基座14上有彎曲玻璃蓋板16，並透過加熱孔18對密閉腔室12加熱，以軟化感測層10。接著，如第1(b)圖所示，在密閉腔室12之上方施加壓縮空氣，並於密閉腔室12之下方開設孔洞20以進行抽真空，使感測層10貼附於彎曲玻璃蓋板16，因為感測層10同時多軸向延展撓折，感測層10之材料的拉伸能力對於三維貼合製程容易有斷裂，以導致電阻值大幅提高之風險。
因此，本發明係在針對上述的困擾，提出一種觸控感測裝置，以解決習知所產生的問題。
本發明的主要目的，在於提供一種觸控感測裝置，其係針對位於透明觸控感測層之相異兩側的透明絕緣層之厚度與楊氏模數進行設計，以避免透明觸控感測層發生斷裂進而提升電阻值之風險。
為達上述目的，本發明提供一種觸控感測裝置，包含一彎曲透明蓋板、一壓感膠層、一第一透明絕緣層、一透明觸控感測層與一第二透明絕緣層。彎曲透明蓋板具有一凹曲面，壓感膠層設於凹曲面上。第一透明絕緣層具有均勻第一厚度與第一楊氏模數(Young's modulus)，第一透明絕緣層透過壓感層貼合於凹曲面上。透明觸控感測層貼合於第一透明絕緣層上。第二透明絕緣層具有均勻第二厚度與第二楊氏模數，第二透明絕緣層貼合於透明觸控感測層上。第一厚度比第二厚度之比值為第一數值，第一楊氏模數比第二楊氏模數之比值為第二數值，第一數值與第二數值之乘積為1。
在本發明之一實施例中，第一厚度與第二厚度相同，第一楊氏模數與第二楊氏模數相同。
在本發明之一實施例中，第一透明絕緣層之材質為矽氧樹脂(silicone)或矽氧烷(siloxane)。
在本發明之一實施例中，第一厚度為1~3微米。
在本發明之一實施例中，第一楊氏模數為1~10G帕(Pa)。
在本發明之一實施例中，第二透明絕緣層之材質為聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
在本發明之一實施例中，第二厚度為25或50微米。
在本發明之一實施例中，第二楊氏模數為0.1~1G帕(Pa)。
在本發明之一實施例中，透明觸控感測層更包含一可撓性透明基板與複數透明電極串列。可撓性透明基板貼合於第一透明絕緣層上，透明電極串列設於可撓性透明基板上，第二透明絕緣層透過透明電極串列貼合於可撓性透明基板上。
在本發明之一實施例中，彎曲透明蓋板之材質為玻璃。
茲為使　貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效更有進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：
本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本發明之內容而進行多種之改變與修改。
以下請參閱第2圖，第2圖為本發明之複合堆疊結構被施壓時之結構剖視圖。當此複合堆疊結構22由頂部施壓以產生撓折現象時，複合堆疊結構22之上層感受到的是壓縮(compressive)應力，並產生壓縮應變，複合堆疊結構22之下層感受到的是伸張(tensile)應力，並產生伸張應變。至於中間位置則因為位於壓縮應力與伸張應力之過渡區而使得應力為零，沒有應力作用的情況下應變當然為零，便可視為無形變產生，其中此中間位置定義為中性面(neutral plane)之位置，由於第2圖為剖視圖，故中性面之位置以位於複合堆疊結構22中間的中性軸來表示，其係虛線呈現。此外，中性面相對其自身垂直下方的底面的距離為y，中性面相對複合堆疊結構之圓心之距離為r。當此複合堆疊結構22產生撓折現象時，在同一個角度θ下，複合堆疊結構22之正向應變(strain)ε、距離y與距離r之關係為ε=y/r。又根據楊氏模量之公式δ＝Eε，其中E為楊氏模數(Young's modulus)，δ為正向應力(stress)。根據上述兩公式可以得到δ＝E y/r。換言之，δ正比E與y，即應力行為與楊氏模數和厚度有關。當考慮複合堆疊結構22時，不同材料可利用其厚度與楊氏模數計算出中性軸之位置。假設複合堆疊結構22之上層之剛性大於複合堆疊結構22之下層之剛性時，因中性軸正比於厚度與楊氏模數，故中性軸之位置將落在剛性較大之材料上。
本發明主要為解決目前低電阻值之透明導電材料應用於三維貼合(3D lamination)製程時導致延展撓折性不佳的問題，利用中性軸概念對於結構設計加以改良，以降低材料因形成導致的延展撓折問題，進而避免觸控面板線路發生斷路。
以下請參閱第3圖，並介紹本發明之第一實施例。本發明之觸控感測裝置包含一彎曲透明蓋板24、一壓感膠層26、一第一透明絕緣層28、一透明觸控感測層30與一第二透明絕緣層32，其中彎曲透明蓋板24之材質例如為玻璃，但不以此為限。彎曲透明蓋板24具有一凹曲面，壓感膠層26設於凹曲面上。第一透明絕緣層28具有均勻第一厚度與第一楊氏模數(Young's modulus)，第一透明絕緣層28透過壓感層26貼合於彎曲透明蓋板24之凹曲面上。透明觸控感測層30貼合於第一透明絕緣層28上。第二透明絕緣層32具有均勻第二厚度與第二楊氏模數，第二透明絕緣層32貼合於透明觸控感測層30上。透明觸控感測層30更包含一可撓性透明基板34與複數透明電極串列36。可撓性透明基板34貼合於第一透明絕緣層28上，透明電極串列36設於可撓性透明基板34上，第二透明絕緣層32透過透明電極串列36貼合於可撓性透明基板34上。第一厚度比第二厚度之比值為第一數值，第一楊氏模數比第二楊氏模數之比值為第二數值，第一數值與第二數值之乘積為1。
在第一實施例中，第一透明絕緣層28、透明觸控感測層30與第二透明絕緣層32為對稱架構。因此，第一透明絕緣層28之第一厚度與第二透明絕緣層32之第二厚度相同，第一透明絕緣層28之第一楊氏模數與第二透明絕緣層32之第二楊氏模數相同。舉例來說，第一透明絕緣層28之第一厚度與第二透明絕緣層32之第二厚度皆為1~3微米，第一透明絕緣層28之第一楊氏模數與第二透明絕緣層32之第二楊氏模數皆為1~10G帕(Pa)，第一透明絕緣層28之材質與第二透明絕緣層32之材質皆為矽氧樹脂(silicone)或矽氧烷(siloxane)。由於第一透明絕緣層28之第一厚度與第二透明絕緣層32之第二厚度的比值為1，且第一透明絕緣層28之第一楊氏模數與第二透明絕緣層32之第二楊氏模數的比值為1，故此二比值之乘積亦為1，使中性軸落在透明觸控感測層30上，以避免透明觸控感測層30發生斷裂進而提升電阻值之風險。
請繼續參閱第4圖，本發明之觸控感測裝置之第一實施例係將第二透明絕緣層32可透過透明光學膠38設於一液晶顯示模組40上，以形成觸控顯示面板。
以下請參閱第5圖，並介紹本發明之第二實施例。本發明之觸控感測裝置包含一彎曲透明蓋板24、一壓感膠層26、一第一透明絕緣層28、一透明觸控感測層30與一第二透明絕緣層32，其中彎曲透明蓋板24之材質例如為玻璃，但不以此為限。彎曲透明蓋板24具有一凹曲面，壓感膠層26設於凹曲面上。第一透明絕緣層28具有均勻第一厚度與第一楊氏模數(Young's modulus)，第一透明絕緣層28透過壓感層26貼合於彎曲透明蓋板24之凹曲面上。透明觸控感測層30貼合於第一透明絕緣層28上。第二透明絕緣層32具有均勻第二厚度與第二楊氏模數，第二透明絕緣層32貼合於透明觸控感測層30上。透明觸控感測層30更包含一可撓性透明基板34與複數透明電極串列36。可撓性透明基板34貼合於第一透明絕緣層28上，透明電極串列36設於可撓性透明基板34上，第二透明絕緣層32透過透明電極串列36貼合於可撓性透明基板34上。第一厚度比第二厚度之比值為第一數值，第一楊氏模數比第二楊氏模數之比值為第二數值，第一數值與第二數值之乘積為1。
在第二實施例中，第一透明絕緣層28、透明觸控感測層30與第二透明絕緣層32為非對稱架構。舉例來說，第一透明絕緣層28之第一厚度為第二透明絕緣層32之第二厚度的1/10，第一透明絕緣層28之第一楊氏模數為第二透明絕緣層32之第二楊氏模數的10倍。具體而言，第一透明絕緣層28之第一厚度為1~3微米，第二透明絕緣層32之第二厚度為25或50微米。第一透明絕緣層28之第一楊氏模數為1~10G帕(Pa)，第一透明絕緣層28可為一硬塗層，第二透明絕緣層32之第二楊氏模數為0.1~1G帕。第一透明絕緣層28之材質為矽氧樹脂(silicone)或矽氧烷(siloxane)，第二透明絕緣層32之材質為聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。由於第一透明絕緣層28之第一厚度與第二透明絕緣層32之第二厚度的比值為1，且第一透明絕緣層28之第一楊氏模數與第二透明絕緣層32之第二楊氏模數的比值為1，故此二比值之乘積亦為1，使中性軸落在透明觸控感測層30上，以避免透明觸控感測層30發生斷裂進而提升電阻值之風險。
請繼續參閱第6圖，本發明之觸控感測裝置之第二實施例係將第二透明絕緣層32可透過透明光學膠38設於一液晶顯示模組40上，以形成觸控顯示面板。
綜上所述，本發明針對位於透明觸控感測層之相異兩側的透明絕緣層之厚度與楊氏模數進行設計，以避免透明觸控感測層發生斷裂進而提升電阻值之風險。
以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧感測層
12‧‧‧密閉腔室
14‧‧‧基座
16‧‧‧彎曲玻璃蓋板
18‧‧‧加熱孔
20‧‧‧孔洞
22‧‧‧複合堆疊結構
24‧‧‧彎曲透明蓋板
26‧‧‧壓感膠層
28‧‧‧第一透明絕緣層
30‧‧‧透明觸控感測層
32‧‧‧第二透明絕緣層
34‧‧‧可撓性透明基板
36‧‧‧透明電極串列
38‧‧‧透明光學膠
40‧‧‧液晶顯示模組
第1(a)圖至第1(b)圖為先前技術進行三維貼合製程之各步驟示意圖。 第2圖為本發明之複合堆疊結構被施壓時之結構剖視圖。 第3圖為本發明之觸控感測裝置之第一實施例之結構俯視圖。 第4圖為本發明之第3圖的觸控感測裝置設於液晶顯示模組上之結構剖視圖。 第5圖為本發明之觸控感測裝置之第二實施例之結構俯視圖。 第6圖為本發明之第5圖的觸控感測裝置設於液晶顯示模組上之結構剖視圖。

Claims (10)

  1. 一種觸控感測裝置，包含： 一彎曲透明蓋板，具有一凹曲面； 一壓感膠層，設於該凹曲面上； 一第一透明絕緣層，具有均勻第一厚度與第一楊氏模數(Young's modulus)，該第一透明絕緣層透過該壓感層貼合於該凹曲面上； 一透明觸控感測層，貼合於該第一透明絕緣層上；以及 一第二透明絕緣層，具有均勻第二厚度與第二楊氏模數，該第二透明絕緣層貼合於該透明觸控感測層上，該第一厚度比該第二厚度之比值為第一數值，該第一楊氏模數比該第二楊氏模數之比值為第二數值，該第一數值與該第二數值之乘積為1。
  2. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中該第一厚度與該第二厚度相同，該第一楊氏模數與該第二楊氏模數相同。
  3. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中該第一透明絕緣層之材質為矽氧樹脂(silicone)或矽氧烷(siloxane)。
  4. 如請求項3所述之觸控感測裝置，其中該第一厚度為1~3微米。
  5. 如請求項3所述之觸控感測裝置，其中該第一楊氏模數為1~10G帕(Pa)。
  6. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中該第二透明絕緣層之材質為聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
  7. 如請求項6所述之觸控感測裝置，其中該第二厚度為25或50微米。
  8. 如請求項6所述之觸控感測裝置，其中該第二楊氏模數為0.1~1G帕(Pa)。
  9. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中該透明觸控感測層更包含： 一可撓性透明基板，貼合於該第一透明絕緣層上；以及 複數透明電極串列，設於該可撓性透明基板上，該第二透明絕緣層透過該些透明電極串列貼合於該可撓性透明基板上。
  10. 如請求項1所述之觸控感測裝置，其中該彎曲透明蓋板之材質為玻璃。
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