TWI824974B - 感測元件及包含其之顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種感測元件，包含透光基板、電極圖案、邊框圖案及導電結構。透光基板具有上表面及下表面，且下表面具有外緣。電極圖案包含感測部及傳導部，感測部位於上表面，傳導部位於下表面並連接感測部。邊框圖案位於下表面與傳導部之間，且自之外緣向內依序包含開口部及遮蔽部，開口部與傳導部對應設置，開口部正投影於透光基板形成第一正投影範圍，傳導部正投影於透光基板形成第二正投影範圍大於或等於第一正投影範圍。

Description

感測元件及包含其之顯示裝置

本發明是有關於一種感測元件，且特別是有關於一種蓋板表面設置有電極圖案的感測元件，以及包含上述感測元件的顯示裝置。

穿戴式裝置是一種可以讓使用者穿戴在身上的電子產品，且通常包括電子組件與服飾配件（fashion accessory），其中前述服飾配件可為手錶、手環或眼鏡。目前，穿戴式裝置常包含有蒐集健康資訊的功能，例如偵測睡眠狀況、計算運動消耗的卡路里、計算步行或跑步的距離、檢測心跳及血氧濃度等。然而，穿戴式裝置經常與人體肌膚接觸，也是藉由與人體碰觸，例如手指或手腕，來測量訊號以蒐集上述健康資訊，故時常會接收到人體所產生的靜電。因此，提升感測元件的靜電防護能力以提高可靠度，進而確保感測元件能夠正常測量訊號，為本技術領域欲達成的目標之一。

本發明提供一種感測元件，能提升其靜電防護能力以提高可靠度。

本發明另提供一種顯示裝置，其包含上述感測元件。

本發明至少一實施例所提出的感測元件，包含透光基板、電極圖案、邊框圖案及導電結構。透光基板具有上表面及下表面，下表面與上表面相對，且下表面具有外緣。電極圖案包含感測部及傳導部，感測部位於透光基板的上表面，傳導部位於透光基板的下表面並連接感測部。邊框圖案位於透光基板的下表面與電極圖案的傳導部之間，且自透光基板的下表面之外緣向內依序包含開口部及遮蔽部，邊框圖案的開口部與電極圖案的傳導部對應設置，邊框圖案的開口部正投影於透光基板形成第一正投影範圍，電極圖案的傳導部正投影於透光基板形成第二正投影範圍大於或等於第一正投影範圍。

本發明至少一實施例所提出的顯示裝置，包含上述感測元件及顯示面板。顯示面板具有顯示面，感測元件設置於顯示面上方。

在以下的內文中，為了清楚呈現本案的技術特徵，圖式中的元件（例如層、膜、基板以及區域等）的尺寸（例如長度、寬度、厚度與深度）會以不等比例的方式放大，而且有的元件數量會減少。因此，下文實施例的說明與解釋不受限於圖式中的元件數量以及元件所呈現的尺寸與形狀，而應涵蓋如實際製程及/或公差所導致的尺寸、形狀以及兩者的偏差。例如，圖式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非線性的特徵，而圖式所示的銳角可以是圓的。所以，本案圖式所呈示的元件主要是用於示意，並非旨在精準地描繪出元件的實際形狀，也非用於限制本案的申請專利範圍。

圖1A是本發明至少一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖1B是本發明至少一實施例顯示裝置的仰視示意圖。圖2A是圖1B中沿線a-a’剖面繪製的剖面示意圖。請參閱圖1A至圖2A，顯示裝置1包含感測元件10及顯示面板200。如圖2A所示，顯示面板200具有顯示面200d，感測元件10設置於顯示面200d上方。在一些實施例中，顯示面板200可以為微型發光二極體顯示面板、有機發光二極體顯示面板或液晶顯示面板，並且更包含觸控電極（圖未示）。感測元件10包含透光基板100、電極圖案110、邊框圖案120及導電結構310。

透光基板100的材料包含玻璃、石英、有機聚合物或是其他可適用的材料。在本實施例中，透光基板100具有上表面12以及相對於上表面12的下表面14，且下表面14具有外緣14e，其中外緣14e為下表面14的外輪廓。舉例來說，感測元件10可用於製作手錶，其中透光基板100為手錶的蓋板，透光基板100的上表面12為手錶的錶面。在本實施例中，透光基板100的上表面12為弧面，但本發明不以此為限。在其他實施例中，透光基板100的上表面12可為平面。

電極圖案110位於透光基板100上，且包含感測部110s及傳導部110t。感測部110s位於透光基板100的上表面12，傳導部110t位於透光基板100的下表面14並連接感測部110s。詳細而言，傳導部110t延伸至下表面14的外緣14e以連接位於上表面12的感測部110s。在一些實施例中，電極圖案110是藉由物理氣相沉積、化學氣相沉積、原子層沉積、化學電鍍或其他合適的方法形成於透光基板100上。在一些實施例中，電極圖案110的材料包含金屬、金屬氧化物、金屬氮化物或其他合適的導電材料。

在本實施例中，感測元件10的電極圖案110的數量為兩個，且兩個電極圖案110彼此電性分離。詳細而言，兩個電極圖案110在物理上彼此分離，但本發明電極圖案110的數量不以此為限。在其他實施例中，感測元件10的電極圖案110的數量可為一個或三個以上。在本實施例中，兩個電極圖案110的感測部110s分別靠近透光基板100的上表面12的邊緣設置，兩個電極圖案110的傳導部110t分別靠近透光基板100的下表面14的外緣14e設置，並延伸以分別連接位於上表面12的感測部110s。

邊框圖案120位於透光基板100的下表面14與電極圖案110的傳導部110t之間，且自下表面14的外緣14e往內(即沿第一方向D1)依序包含開口部120o及遮蔽部120b。邊框圖案120的開口部120o與電極圖案110的傳導部110t對應設置。舉例來說，傳導部110t位於開口部120o內，也可進一步延伸至開口部120o外，與遮蔽部120b部分重疊。在一些實施例中，邊框圖案120是藉由印刷製程、黃光製程或其他合適的方法形成於透光基板100上。在一些實施例中，邊框圖案120的材料包含油墨、光阻或其他合適的材料。

導電結構310電性連接電極圖案110的傳導部110t，且傳導部110t位於透光基板100與導電結構310之間。如圖2A所示，傳導部110t具有面對透光基板100的一面（傳導部110t的上表面），以及背對透光基板100的另一面（傳導部110t的下表面），導電結構310設置於傳導部110t的下表面。在一些實施例中，導電結構310的材料包含導電泡棉或其他適合的導電材料。

在一些實施例中，顯示裝置1更包含連接層210、外接電路區200e、連接電路板300、電子封裝單元400、連接器510及外接電路板500。連接層210位於感測元件10與顯示面板200之間，以連接感測元件10與顯示面板200。連接層210可包含光學膠或其他適合的連接材料。在一些實施例中，連接層210與顯示面板200之間更可包含偏光片（圖未示）。

如圖1B及圖2A所示，導電結構310電性連接電路板300，而連接電路板300電性連接外接電路區200e。在一些實施例中，與導電結構310電性連接的兩個電極圖案110的傳導部110t彼此鄰近，可藉由電性連接於同一個連接電路板300，進一步節省線路佈局空間。連接電路板300可以是軟性電路板。在一些實施例中，連接電路板300更透過連接器510而電性連接至外接電路板500。外接電路板500可以是印刷電路板或軟性電路板。在一些實施例中，顯示面板200電性連接至電子封裝單元400。電子封裝單元400可包含驅動晶片或其他元件。

在一些實施例中，電極圖案110所接收的訊號（例如心電圖（Electrocardiogram，ECG）訊號）得以藉由導電結構310及連接電路板300傳遞至外接電路區200e中。舉例來說，使用者用手指碰觸位於透光基板100上表面12的感測部110s，傳導部110t再將感測部110s所接收到的ECG訊號，藉由導電結構310及連接電路板300傳遞至外接電路區200e中。然而，感測元件穿戴於使用者身上或是上述的手指碰觸，都可能會使感測元件接收到人體靜電，故以下將詳述可提升感測元件靜電防護能力的實施例內容。

圖2B是圖2A中區域A的局部放大示意圖。請參閱圖2A及圖2B，由於電極圖案110的傳導部110t於透光基板100的上表面12與下表面14的轉折處，容易因電阻變化在靜電放電時產生高溫，而邊框圖案120的材料在前述高溫的影響下可能會燒毀，進而造成傳導部110t傳遞訊號異常。因此，如圖2A所示，在本實施例中，邊框圖案120在對應電極圖案110的傳導部110t的位置，自外緣14e往內(即沿第一方向D1)依序設置開口部120o及遮蔽部120b，避免將遮蔽部120b設置於外緣14e有形成傳導部110t的部分，進而提升感測元件的靜電防護能力以提高可靠度。

在一些實施例中，如圖2B所示，傳導部110t自外緣14e向內(即沿第一方向D1)依序包含暴露區段S1及重疊區段S2，暴露區段S1與開口部120o重疊，重疊區段S2與遮蔽部120b及導電結構310重疊。在一些實施例中，傳導部110t更包含遮蔽區段S3，位於暴露區段S1與重疊區段S2之間，即遮蔽區段S3沿第一方向D1設置於暴露區段S1與重疊區段S2之間，遮蔽區段S3與遮蔽部120b重疊，但不與導電結構310重疊。藉由設置遮蔽區段S3，可達到產品的遮光設計需求。

在一些實施例中，如圖2B所示，透光基板100更具有連接上表面12及下表面14的倒角面13，位於下表面14的傳導部110t延伸至倒角面13以連接位於上表面12的感測部110s。在本實施例中，透光基板100的倒角面13為平面，但本發明不以此為限。在其他實施例中，透光基板100的倒角面13可為弧面。

在本實施例中，邊框圖案120不位於倒角面13上，由於邊框圖案120的材料容易於倒角面13堆積，而導致後續形成的電極圖案110的傳導部110t膜厚不均，容易因傳導部110t的電阻變化在靜電放電時產生高溫，進而燒毀邊框圖案120而造成傳導部110t傳遞訊號異常。因此，藉由邊框圖案120不位於倒角面13上的設計，可避免前述情形發生，進而提升感測元件的靜電防護能力以提高可靠度。

在一些實施例中，如圖2B所示，遮蔽部120b包括第一子層120b1及第二子層120b2，第二子層120b2位於第一子層120b1上，換言之，第一子層120b1位於該透光基板100與第二子層120b2之間。第一子層120b1凸出於第二子層120b2的邊緣，即第二子層120b2的邊緣、第一子層120b1的邊緣及兩邊緣之間的間距形成階梯狀的設計。藉由此階梯狀的設計，可減少後續形成傳導部110t的爬坡段差，降低斷線的風險，以及避免段差可能形成的膜厚不均，容易因電阻變化在靜電放電時產生高溫，燒毀邊框圖案120而造成傳導部110t傳遞訊號異常的情形發生，進而提升感測元件的靜電防護能力以提高可靠度。

圖3A是圖1B中沿線a-a’剖面繪製的另一剖面示意圖。圖3B是圖3A中區域B的局部放大示意圖。請參閱圖3A及圖3B，圖3A-3B的實施例與圖2A-2B的實施例大部分的元件結構、材料、製程及相對位置關係皆相同，故在此不再贅述，兩實施例之間的差異僅為圖3A-3B的開口部120o相較於圖2A-2B的開口部120o自外緣14e往內(即沿第一方向D1)延伸的範圍更大。

如圖3B所示，傳導部110t包含導電區段S4，位於暴露區段S1與重疊區段S2之間，即沿第一方向D1設置於暴露區段S1與重疊區段S2之間，導電區段S4與開口部120o及導電結構310重疊，但不與遮蔽部120b重疊。藉由導電區段S4不與遮蔽部120b重疊，可避免與導電結構310重疊的導電區段S4容易因電阻變化在靜電放電時產生高溫，進而燒毀邊框圖案120，故可確保傳導部110t可正常傳遞訊號，且進一步提升感測元件的靜電防護能力以提高可靠度。

圖4A是本發明至少一實施例的透光基板及邊框圖案的俯視示意圖。圖4B是本發明至少一實施例的透光基板、邊框圖案及電極圖案的俯視示意圖。請參閱圖4A-4B，邊框圖案120在對應預定形成傳導部110t的位置，自外緣14e往內(即沿第一方向D1)依序設置開口部120o及遮蔽部120b，而遮蔽部120b在未有預定形成傳導部110t的其他位置會延伸至外緣14e。在本實施例中，開口部120o的數量為兩個，且分別對應預定形成傳導部110t的兩個位置設置，但本發明開口部120o的數量不以此為限。在其他實施例中，邊框圖案120的開口部120o的數量可為一個或三個以上，且分別對應預定形成傳導部110t的一個或三個以上位置設置。

在本實施例中，遮蔽部120b包含連接部120bc設置在兩個開口部120o之間。詳細而言，在與第一方向D1不平行的第二方向D2上，連接部120bc設置在兩個開口部120o之間，即兩個開口部120o與連接部120bc沿第二方向D2交錯設置，且連接部120bc自外緣14e向內延伸並連接兩個開口部120o，但本發明連接部120bc的數量不以此為限。在其他實施例中，遮蔽部120b可包含兩個以上的連接部120bc，而這些連接部120bc沿第二方向D2設置在三個以上的開口部120o之間，即三個以上的開口部120o與兩個以上的連接部120bc沿第二方向D2交錯設置。

在本實施例中，開口部120o於外緣14e具有開放側邊，於遮蔽部120b具有封閉側邊，故開口部120o呈U字形（如圖4B所示），但本發明不以此為限。在其他實施例中，開口部120o可呈V字形或其他具有開放側邊的形狀。

如圖4A與4B所示，傳導部110t靠近透光基板100的下表面14的外緣14e設置並延伸至下表面14的外緣14e，且開口部120o自下表面14的外緣14e往內延伸對應重疊於傳導部110t。開口部120o正投影於透光基板100的下表面14形成第一正投影範圍P1，傳導部110t正投影於透光基板100的下表面14形成第二正投影範圍P2，第二正投影範圍P2大於第一正投影範圍P1，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二正投影範圍P2可等於第一正投影範圍P1。藉由第二正投影範圍P2大於或等於第一正投影範圍P1的設計，可降低漏光的風險。

在一些實施例中，第二正投影範圍P2完全覆蓋第一正投影範圍P1。詳細而言，第一正投影範圍P1的輪廓邊緣位於第二正投影範圍P2的輪廓邊緣內，或是第一正投影範圍P1的輪廓邊緣重疊於第二正投影範圍P2的輪廓邊緣，但不超出第二正投影範圍P2的輪廓邊緣。在一些實施例中，第二正投影範圍P2的面積大於或等於第一正投影範圍P1的面積。

圖5是圖4B中沿線b-b’剖面繪製的剖面示意圖。請參閱圖5，連接部120bc沿第二方向D2設置在兩個開口部120o之間，兩個電極圖案110的感測部110s對應連接部120bc斷開。在本實施例中，開口部120o於第二方向D2上具有第一寬度W1，傳導部110t於第二方向D2上具有第二寬度W2，第二寬度W2大於第一寬度W1，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二寬度W2可等於第一寬度W1。藉由第二寬度W2大於或等於第一寬度W1的設計，可降低漏光的風險。如圖5所示，遮蔽部120b在未形成傳導部110t的其他位置會延伸至外緣14e。藉由此設計，亦可降低漏光的風險。

綜上所述，在以上本發明至少一實施例的感測元件及包含前述感測元件的顯示裝置，藉由邊框圖案在對應電極圖案的傳導部的位置，自透光基板下表面外緣往內依序設置開口部及遮蔽部，避免將邊框圖案的材料設置於透光基板下表面外緣有形成電極圖案的傳導部的部分，進而提升感測元件的靜電防護能力以提高可靠度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1:顯示裝置

10:感測元件

12:上表面

13:倒角面

14:下表面

14e:外緣

100:透光基板

110:電極圖案

110s:感測部

110t:傳導部

120:邊框圖案

120b:遮蔽部

120b1:第一子層

120b2:第二子層

120bc:連接部

120o:開口部

200:顯示面板

200d:顯示面

200e:外接電路區

210:連接層

300:連接電路板

310:導電結構

400:電子封裝單元

500:外接電路板

510:連接器

a-a’、b-b’:線

A、B:區域

D1:第一方向

D2:第二方向

P1:第一正投影範圍

P2:第二正投影範圍

S1:暴露區段

S2:重疊區段

S3:遮蔽區段

S4:導電區段

W1:第一寬度

W2:第二寬度

圖1A是本發明至少一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。 圖1B是本發明至少一實施例的顯示裝置的仰視示意圖。 圖2A是圖1B中沿線a-a’剖面繪製的剖面示意圖。 圖2B是圖2A中區域A的局部放大示意圖。 圖3A是圖1B中沿線a-a’剖面繪製的另一剖面示意圖。 圖3B是圖3A中區域B的局部放大示意圖。 圖4A是本發明至少一實施例的透光基板及邊框圖案的俯視示意圖。 圖4B是本發明至少一實施例的透光基板、邊框圖案及電極圖案的俯視示意圖。 圖5是圖4B中沿線b-b’剖面繪製的剖面示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

14:下表面

14e:外緣

100:透光基板

110:電極圖案

110t:傳導部

120:邊框圖案

120b:遮蔽部

120bc:連接部

b-b’:線

P2:第二正投影範圍

Claims (10)

1. 一種感測元件，包括 : 一透光基板，具有一上表面及一下表面，其中該下表面與該上表面相對，且該下表面具有一外緣； 一電極圖案，包括一感測部及一傳導部，其中該感測部位於該上表面，該傳導部位於該下表面並連接該感測部；以及 一邊框圖案，位於該下表面與該傳導部之間，且自該外緣向內依序包括一開口部及一遮蔽部，其中該開口部與該傳導部對應設置，且該開口部正投影於該透光基板形成一第一正投影範圍，該傳導部正投影於該透光基板形成一第二正投影範圍，該第二正投影範圍大於或等於該第一正投影範圍。
2. 如請求項1所述之感測元件，更包括一導電結構，電性連接該傳導部，其中該傳導部位於該透光基板與該導電結構之間。
3. 如請求項2所述之感測元件，其中該傳導部自該外緣向內依序包括一暴露區段及一重疊區段，該暴露區段與該開口部重疊，而該重疊區段、該遮蔽部及該導電結構重疊。
4. 如請求項3所述之感測元件，其中該傳導部更包括一導電區段，位於該暴露區段與該重疊區段之間，該導電區段與該開口部及該導電結構重疊，但不與該遮蔽部重疊。
5. 如請求項1所述之感測元件，包括多個該電極圖案，該些電極圖案彼此電性分離，且分別包括多個該感測部及多個該傳導部，其中該邊框圖案包括多個該開口部，分別與該些傳導部對應設置。
6. 如請求項5所述之感測元件，其中該遮蔽部包括一連接部位於該些開口部之間，且該連接部自該外緣向內延伸並連接該些開口部。
7. 如請求項1所述之感測元件，其中該遮蔽部包括一第一子層及一第二子層，該第一子層位於該透光基板與該第二子層之間，其中該第一子層凸出於該第二子層的邊緣。
8. 如請求項1所述之感測元件，其中該透光基板更具有連接該上表面及該下表面的一倒角面，其中該邊框圖案不位於該倒角面上。
9. 一種顯示裝置，包括 : 如請求項2所述之一感測元件；以及 一顯示面板，具有一顯示面，其中該感測元件設置於該顯示面上方。
10. 如請求項9所述之顯示裝置，更包括一外接電路區及一連接電路板電性連接該外接電路區，其中該感測元件的該導電結構電性連接該連接電路板。

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