TWI749669B - 三維感測面板及其製造方法及電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種三維感測面板包含蓋板、二維觸控感測模組、壓力感測塗層以及透光電極層。蓋板上定義有觸控區以及環繞觸控區之周邊區。二維觸控感測模組設置於觸控區。壓力感測塗層設置且接觸於二維觸控感測模組遠離蓋板的一側。透光電極層設置且接觸於壓力感測塗層遠離二維觸控感測模組的一側。

Description

三維感測面板及其製造方法及電子裝置

本發明是有關於一種三維感測面板及電子裝置。

隨著觸控模組的多元發展，其已成熟應用在工業電子以及消費電子產品上。從對於確定屏體表面上的觸控點的二維位置(例如，X軸方向及Y軸方向)的需求，進展至對於感知施加於屏體表面(例如，Z軸方向)的力量變化帶來的力量參數需求。甚至，配合可撓性面板的應用需求將不可避免。

然而，在習知的三維觸壓整合面板中，往往是在二維觸控面板的上方或下方外掛壓力感測器，這種製造方式不僅在製程上無法整合，且還需要額外使用貼合膠(OCA)。此外，在這種外掛式觸壓整合面板設計中，除了蓋板之外尚需額外製作透明膜來覆蓋壓力感測器以進行保護，因此還需多一道製程及成本。

因此，如何提出一種可解決上述問題的三維感測面板，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。

有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種可有解決上述問題的三維感測面板。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種三維感測面板包含蓋板、二維觸控感測模組、壓力感測塗層以及透光電極層。蓋板上定義有觸控區以及環繞觸控區之周邊區。二維觸控感測模組設置於觸控區。壓力感測塗層設置且接觸於二維觸控感測模組遠離蓋板的一側。透光電極層設置且接觸於壓力感測塗層遠離二維觸控感測模組的一側。

於本發明的一或多個實施方式中，壓力感測塗層的材料包含聚偏二氟乙烯。

於本發明的一或多個實施方式中，壓力感測塗層的厚度為7μm至10μm。

於本發明的一或多個實施方式中，二維觸控感測模組為OGS-SITO型觸控模組。

於本發明的一或多個實施方式中，透光電極層為奈米銀線電極層。

於本發明的一或多個實施方式中，三維感測面板之CIELAB色空間的L*軸的數值等於或大於92。

於本發明的一或多個實施方式中，三維感測面板之CIELAB色空間的a*軸的數值為-1.5至約1.5。

於本發明的一或多個實施方式中，三維感測面板之 CIELAB色空間的b*軸的數值為-2至2。

於本發明的一或多個實施方式中，壓力感測塗層包含複數個壓感區塊。壓感區塊彼此分離。

於本發明的一或多個實施方式中，透光電極層包含複數個電極區塊。電極區塊彼此分離，並分別與壓感區塊接觸。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種電子裝置包含前述三維感測面板以及顯示模組。顯示模組設置於透光電極層遠離壓力感測塗層的一側。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種三維感測面板製造方法包含：設置二維觸控感測模組於蓋板上；塗佈高分子塗層於二維觸控感測模組遠離蓋板的一側；烘乾高分子塗層；塗佈透光電極層於經烘乾之高分子塗層遠離二維觸控感測模組的一側；以及極化經烘乾之高分子塗層，以使經烘乾之高分子塗層轉變為壓力感測塗層。

於本發明的一或多個實施方式中，塗佈透光電極層的步驟係早於極化經烘乾之高分子塗層的步驟。

於本發明的一或多個實施方式中，塗佈透光電極層的步驟係晚於極化經烘乾之高分子塗層的步驟。

綜上所述，於本發明的三維感測面板中，二維觸控感測模組是採用OGS架構，且壓力感測塗層與透光電極層係採用塗佈製程依序形成於二維觸控感測模組上，因此可以省略貼合膠的使用，從而可有效減少整體厚度以及製作 成本。並且，採用OGS架構的二維觸控感測模組還因具有比採用GFF架構的二維觸控感測模組更小的厚度(即如OGS架構使用介電層作架橋而使觸控感測電極層集中在單一層平面厚度中，同時省去GFF架構需使用多層結構搭配貼合膠堆疊出厚度及其所帶來力傳遞率減)而可提供優異訊號傳導特性，有利於提取力量訊號的效率。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

100:電子裝置

110:蓋板

111:觸控區

112:周邊區

120:遮蔽層

130:光學匹配層

140:二維觸控感測模組

141:第一觸控感測電極層

141a:第一軸導電單元

142:介電層

143:第二觸控感測電極層

143a:第二軸導電單元

150:走線

160:壓力感測塗層

161:壓感區塊

170:透光電極層

180:貼合膠

190:顯示模組

S101~S105:步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為繪示根據本發明一實施方式之電子裝置的示意圖。

第1A圖為繪示第1圖中之二維觸控感測模組的上視圖。

第2圖為繪示根據本發明一實施方式之壓力感測塗層的上視圖。

第3圖為繪示分別採用OGS型觸控感測模組與GFF型觸控感測模之三維感測面板的力量大小-力量訊號強度曲線圖。

第4圖為繪示根據本發明一實施方式之三維感測面板製造方法的流程圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，其為繪示根據本發明一實施方式之電子裝置100的示意圖。如第1圖所示，本實施方式的電子裝置100係以觸控顯示裝置為例，其包含三維感測面板以及顯示模組190。顯示模組190設置於三維感測面板的下方。

具體來說，三維感測面板包含蓋板110、遮蔽層120、光學匹配層130以及複數個走線150(第1圖中僅呈現一個)。蓋板110上定義有觸控區111以及環繞觸控區111之周邊區112。遮蔽層120設置於基板的周邊區112內。光學匹配層130設置於基板上，並覆蓋遮蔽層120，以在觸控區111內提供平整的上表面。走線150係設置於光學匹配層130上，並位於基板的周邊區112內。藉此，由基板的底面觀看時，遮蔽層120可遮蔽走線150而不讓觀看者看到。

於一些實施方式中，蓋板110的材料包含玻璃，但本發明並不以此為限。

請參照第1A圖，其為繪示第1圖中之二維觸控感測模組140的上視圖。如第1圖與第1A圖所示，三維感測面板還包含二維觸控感測模組140。二維觸控感測模組140設置於觸控區111，並包含第一觸控感測電極層141、介電層142以及第二觸控感測電極層143。第一觸控感測電極層141設置於光學匹配層130上，並包含於觸控區111內彼此分隔的複數個第一軸導電單元141a(如第1A圖所示)分別與走線150連接。第二觸控感測電極層143設置於光學匹配層130上，並包含於觸控區111內彼此分隔且跨越第一軸導電單元141a的複數個第二軸導電單元143a。更具體地，第一軸導電單元141a可為多個菱格電極彼此串接形成第一軸導電通道(如第1A圖所示)，但不以此電極形狀為限，亦可為其它電極形狀之導電單元所組成，多條第一軸導電通道形成第一觸控感測電極層141；同樣地，第二軸導電單元143a亦可為多個菱格電極彼此串接形成第二軸導電通道(如第1A圖所示)，但不以此電極形狀為限，亦可為其它電極形狀之導電單元所組成，多條第二軸導電通道形成第二觸控感測電極層143。

介電層142覆蓋第一軸導電單元141a，以使第一軸導電單元141a與第二軸導電單元143a電性絕緣。藉此，第一觸控感測電極層141與第二觸控感測電極層143之間的觸控訊號(如互電容感應訊號)可經由走線150提取。

具體來說，前述「第一軸」與「第二軸」例如分別 為相互垂直的兩軸(例如X軸與Y軸)。換言之，第一軸導電單元141a為沿著第一軸延伸的導電線路，並可沿著第二軸間隔排列。第二軸導電單元143a為沿著第二軸延伸的導電線路，並可沿著第一軸間隔排列。

另外，第二軸導電單元143a由上方跨越第一軸導電單元141a，且介電層142至少在第一軸導電單元141a與第二軸導電單元143a之間的交錯處進行電性絕緣。由此可知，第一觸控感測電極層141與第二觸控感測電極層143之間利用介電層142相隔開以形成類似跨橋的結構，因此本實施方式之二維觸控感測模組140為OGS-SITO(One Glass Solution single-sided ITO)型觸控模組。

如第1圖所示，三維感測面板還包含壓力感測塗層160以及透光電極層170貼合膠180。壓力感測塗層160設置且接觸於二維觸控感測模組140遠離蓋板110的一側。透光電極層170設置且接觸於壓力感測塗層160遠離二維觸控感測模組140的一側。壓力感測塗層160所產生之力量訊號可經由透光電極層170提取。

於一些實施方式中，壓力感測塗層160的材料包含聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)。換言之，壓力感測塗層160為一種晶格壓電材料。當對此材料結晶的某一方向施加壓力而產生形變時，偶極的大小及方向也隨之變化，因此電荷量也隨之變化，從而產生電壓。

於一些實施方式中，壓力感測塗層160的厚度為約7μm至約10μm(較佳為約8μm)。

由前述配置可知，由於二維觸控感測模組140是採用OGS架構，且壓力感測塗層160與透光電極層170係採用塗佈製程依序形成於二維觸控感測模組140上，因此可以省略習知的三維觸壓整合面板中用以整合二維觸控面板與外掛壓力感測器之貼合膠的使用，從而可有效減少整體厚度以及製作成本。

請參照第3圖，其為繪示分別採用OGS型觸控感測模組與GFF(Glass-Film-Film)型觸控感測模之三維感測面板的力量大小-力量訊號強度曲線圖。舉例來說，用以製作出第3圖所示之曲線圖的實驗標的可以是第1圖所示之三維感測面板以及採用GFF架構之觸控感測模的另一三維感測面板。由第3圖可以清楚得知，採用OGS型觸控感測模組的三維感測面板在相同力量大小下所獲得的力量訊號強度皆明顯大於採用GFF型觸控感測模組的三維感測面板，有利於增加提取力量訊號的效率。本實施方式中採用OGS架構的二維觸控感測模組140可提供優異訊號傳導特性的原因，在於二維觸控感測模組140的具有較小厚度，而採用GFF型觸控感測模組則因需在兩層膜之間以貼合膠相貼合而具有較大厚度。亦可以說，GFF架構因多層疊構造成過大厚度將帶來力傳遞衰減，致使壓力感測能提取出力量訊號強度較不明顯。

如第1圖所示，三維感測面板還包含貼合膠180。 顯示模組190係經由貼合膠180貼合至透光電極層170遠離壓力感測塗層160的一側。

於一些實施方式中，透光電極層170為奈米銀線(silver nano wires,SNW；又稱AgNW)電極層。詳細來說，透光電極層170包含基質和摻雜於其內之奈米銀線。奈米銀線於基質中相互搭接形成導電網路。基質是指含奈米銀線的溶液在經過塗佈與加熱烘乾等製程所形成的非奈米銀線物質。奈米銀線散佈或嵌入於基質中，且部分地從基質中突出。基質可以保護奈米銀線免受腐蝕、磨損等外界環境的影響。於一些實施方式中，基質係可壓縮的。

於一些實施方式中，奈米銀線的線長為約10μm至約300μm。於一些實施方式中，奈米銀線的線徑(或線寬)小於約500nm。於一些實施方式中，奈米銀線的長寬比(線長與線徑之比)大於10。於一些實施方式中，奈米銀線可為其他導電金屬奈米線表面或非導電奈米線表面鍍銀的物質等變形形式。採用奈米銀線形成奈米銀線電極層具有以下的優點：相較於ITO的價格低、工藝簡單、撓性好、可耐受彎折...等。

於一些實施方式中，第一觸控感測電極層141與第二觸控感測電極層143中之至少一者可以是奈米銀線電極層、金屬網格或包含氧化銦錫(ITO)電極層所組成，但本發明並不以此為限。

於一些實施方式中，三維感測面板具有大於90%之光學穿透度以及低於3%之霧度。為了使三維感測面板符 合前述光學穿透度與霧度之要求，於一些實施方式中，第一觸控感測電極層141與第二觸控感測電極層143中之至少一者為奈米銀線電極層。

於一些實施方式中，三維感測面板經由色差儀所檢測出之CIELAB色空間的L*軸(即亮度軸)的數值為約等於或大於92，但本發明並不以此為限。

於一些實施方式中，三維感測面板經由色差儀所檢測出之CIELAB色空間的a*軸(即紅綠軸)的數值為約-1.5至約1.5，但本發明並不以此為限。

於一些實施方式中，三維感測面板經由色差儀所檢測出之CIELAB色空間的b*軸(即黃藍軸)的數值為約-2至約2，但本發明並不以此為限。

請參照第2圖，其為繪示根據本發明一實施方式之壓力感測塗層160的上視圖。如第2圖所示，壓力感測塗層160包含複數個壓感區塊161。壓感區塊161彼此分離且位於觸控區111內。並且，透光電極層170包含複數個電極區塊(圖未示，可參考壓感區塊161的形狀)。電極區塊彼此分離，並分別與壓感區塊161接觸。藉此，個別壓感區塊161所產生之力量訊號即可經由對應之電極區塊提取，從而實現多指壓感偵測的目的。

請參照第4圖，其為繪示根據本發明一實施方式之三維感測面板製造方法的流程圖。如第4圖所示，面板製造方法包含步驟S101至步驟S105。

於步驟S101中，二維觸控感測模組設置於蓋板 上。

於步驟S102中，高分子塗層塗佈於二維觸控感測模組遠離蓋板的一側。

於一些實施方式中，可藉由印刷製程進行步驟S102，但本發明並不以此為限。

於步驟S103中，高分子塗層被烘乾。

於一些實施方式中，步驟S103可以約60度的溫度烘烤高分子塗層約30分鐘，再以約135度的溫度退火高分子塗層約30分鐘的方式執行，但本發明並不以此為限。

於步驟S104中，透光電極層塗佈於經烘乾之高分子塗層遠離二維觸控感測模組的一側。

於一些實施方式中，步驟S104可以轉速約3000rpm的旋塗製程執行，但本發明並不以此為限。

於步驟S105中，經烘乾之高分子塗層被極化，以使經烘乾之高分子塗層轉變為壓力感測塗層。

於一些實施方式中，高分子塗層的材料包含聚偏二氟乙烯。在高分子塗層尚未被極化前，偶極的方向是任意排列的。在對經烘乾之高分子塗層進行極化時，可對高分子塗層施加電場，以使偶極的方向基於電場的磁力線順向排列。

於本實施方式中，雖然塗佈透光電極層的步驟(即步驟S104)係早於極化經烘乾之高分子塗層的步驟(即步驟S105)，但於其他一些實施方式中，塗佈透光電極層的 步驟係晚於極化經烘乾之高分子塗層的步驟。

由以上對於本發明之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，於本發明的三維感測面板中，二維觸控感測模組是採用OGS架構，且壓力感測塗層與透光電極層係採用塗佈製程依序形成於二維觸控感測模組上，因此可以省略貼合膠的使用，從而可有效減少整體厚度以及製作成本。並且，採用OGS架構的二維觸控感測模組還因具有比採用GFF架構的二維觸控感測模組更小的厚度(即如OGS架構使用介電層作架橋而使觸控感測電極層集中在單一層平面厚度中，同時省去GFF架構需使用多層結構搭配貼合膠堆疊出厚度及其所帶來力傳遞率減)而可提供優異訊號傳導特性，有利於提取力量訊號的效率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:電子裝置

110:蓋板

111:觸控區

112:周邊區

120:遮蔽層

130:光學匹配層

140:二維觸控感測模組

141:第一觸控感測電極層

141a:第一軸導電單元

142:介電層

143:第二觸控感測電極層

143a:第二軸導電單元

150:走線

160:壓力感測塗層

170:透光電極層

180:貼合膠

190:顯示模組

Claims (14)

1. 一種三維感測面板，包含：一蓋板，其上定義有一觸控區以及環繞該觸控區之一周邊區；一二維觸控感測模組，設置於該觸控區；一壓力感測塗層，設置且接觸於該二維觸控感測模組遠離該蓋板的一側，其中該壓力感測塗層配置以受壓而產生電壓；以及一透光電極層，設置且接觸於該壓力感測塗層遠離該二維觸控感測模組的一側。
2. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該壓力感測塗層的材料包含聚偏二氟乙烯。
3. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該壓力感測塗層的厚度為7μm至10μm。
4. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該二維觸控感測模組為OGS-SITO型觸控模組。
5. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該透光電極層為一奈米銀線電極層。
6. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該 三維感測面板之CIELAB色空間的L*軸的一數值等於或大於92。
7. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該三維感測面板之CIELAB色空間的a*軸的一數值為-1.5至約1.5。
8. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該三維感測面板之CIELAB色空間的b*軸的一數值為-2至2。
9. 如請求項1所述之三維感測面板，其中該壓力感測塗層包含複數個壓感區塊，該些壓感區塊彼此分離。
10. 如請求項9所述之三維感測面板，其中該透光電極層包含複數個電極區塊，該些電極區塊彼此分離，並分別與該些壓感區塊接觸。
11. 一種電子裝置，包含：一如請求項1至10任一所述之三維感測面板；以及一顯示模組，設置於該透光電極層遠離該壓力感測塗層的一側。
12. 一種三維感測面板製造方法，包含：設置一二維觸控感測模組於一蓋板上；塗佈一高分子塗層於該二維觸控感測模組遠離該蓋板的一側；烘乾該高分子塗層；塗佈一透光電極層於經烘乾之該高分子塗層遠離該二維觸控感測模組的一側；以及極化經烘乾之該高分子塗層，以使經烘乾之該高分子塗層轉變為一壓力感測塗層。
13. 如請求項12所述之三維感測面板製造方法，其中該塗佈該透光電極層的步驟係早於該極化經烘乾之該高分子塗層的步驟。
14. 如請求項12所述之三維感測面板製造方法，其中該塗佈該透光電極層的步驟係晚於該極化經烘乾之該高分子塗層的步驟。

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