压力感测输入装置的制造方法_4

文档序号:10170145阅读:来源:国知局
方向的压感单元。
[0158] 请参阅图6A-6B,本实用新型第四实施例中第一压感单元421为椭圆绕线状,其 中,第一压感单元421的长轴方向为a方向(即第一压感单元421沿a方向的总投影长度 La最大),短轴方向为b方向(即第一压感单元421沿b方向的总投影长度Lb最小),在一 实施例中,a方向与b方向垂直。
[0159] 具有上述椭圆绕线状的第一压感单元421朝a方向上的总投影长度最大,而朝b 方向上的总投影长度最小,在按压时,在朝a方向上的应变量大于朝b方向上的应变量,如 此,有利于施加在第一压感单元421上的按压作用力所产生的应变可以集中在一个方向上 体现,从而使第一压感单元421的形变更大。由于第一压感单元421集中在单一方向上发 生形变,因此可以使第一压感单元421的阻值RFn相比于初始状态发生的变化更大,从而更 精准地体现按压力度的大小。
[0160] 此外,由于第一压感单元421为椭圆绕线状,在一单位面积内,第一压感单元421 的图案密度相较于单一长条线状的图案密度更大,因此,在受到手指按压时,第一压感单元 421的形变更大,因此第一压感单元421对压力侦测的灵敏度更高。
[0161] 请参阅图6C,第一压感单元421具有另外的变形实施方式:其中一变形实施方式 与上述第一变形实施方式的区别在于第一压感单元421c为折线状,第一压感单元421c折 线状图案朝一方向的总投影长度最大,该方向即为a方向,第一压感单元421c折线状图案 朝一方向的总投影长度最小,该方向即为b方向,其中,a方向与b方向垂直。第一压感单 元421c的a方向为第一压感单元421c的长轴方向,第一压感单元421c的b方向为第一压 感单元421c的短轴方向。
[0162] 第一压感单元421c在受到按压作用力之后,在朝a方向上的应变量大于朝b方向 上的应变量,如此,有利于施加在第一压感单元421c上的按压力所产生的应变可以集中在 一个方向上体现,从而使第一压感单元421c的形变更大,从而更精准地体现按压力度的大 小。
[0163] 在上述压感单元的变形实施方式中,椭圆绕线状因导线大部分区段为圆弧,在制 程中较易制作,且更不易损伤,具有更强的实用性。
[0164] 第一压感单元421的形状还可以是其它线状如:曲线状(如图6D中第一压感单元 421d)、等长多段串联线状(如图6E中的第一压感单元421e)、不等长多段串联线状(如图 6F中的第一压感单元421f)或回字型线状(如图6G中的第一压感单元421g)等形状。上 述第一压感单元421的图案形状的变形同样也适用于本实用新型中的其他实施例。上述针 对第一压感单元421图案形状的各种限定及其变形适用于第二压感单元(图未示)。
[0165] 在本实用新型上述的第二至第四实施例中,当一完整的压力感测输入装置的层叠 结构及各层的材料确定之后,压力感测输入装置中各层结构的应变值与压力感测输入装置 整体结构的厚度关系也是确定的,即压力感测输入装置整体结构的中性面的数量及其具体 的位置同样是确定的,如本实用新型第二、第三实施例中通过调整压力感测输入装置的贴 合层及基板的杨氏模量及厚度,从而可以使中性面位于或不位于基板内。
[0166] 在本实用新型中,组成所述第一压感单元与第二压感单元的材料为压阻材料,所 述压阻材料为透明导电材料,其包括但不受限于:氧化铟锡(IndiumTinOxide,ΙΤ0)、氧 化锡铺(AntimonyDopedTinOxide,ΑΤΟ)、氧化铟锋(IndiumZincOxide,IZ0)、氧化锋错 (AluminumZincOxide,ΑΖ0)、氧化嫁锋(GalliumZincOxide,GZ0)、氧化铟嫁锋(Indium GalliumZincOxide,IGZO)等类似透明金属氧化物,或镍纳米线、钼纳米线、银纳米线等金 属纳米线,或聚3, 4-乙烯二氧噻吩(PED0T)、石墨烯、金属网格或碳纳米管等透明导电材料 中的一种或多种。
[0167] 其中,金属网格是由细金属线组成的网格图案,金属网格可根据网格图案的形状 分为无方向性的金属网格及有方向性的金属网格,无方向性的金属网格是指金属网格的网 格图案在任意两个相互垂直方向上的细金属线的总投影长度相同;而有方向性的金属网格 则为沿某一方向具有最大细金属线的总投影长度(最优的方案是所述有方向的网格图案 即为沿某一方向具有最大细金属线的总投影长度,而沿与该方向垂直的方向具有最短的细 金属线的总投影长度)。
[0168] 无方向性的金属网格可以包括由复数个至少一种网格单元组合形成的网格图案, 且所述网格图案的任意两个相互垂直方向上的细金属线的总投影长度相同。
[0169] 如图7A中所示的金属网格的网格图案包括复数个相同的正方形网格单元,由正 方形网格单元组成的网格图案的任意两个相互垂直方向上的细金属线的总投影长度相同, 因此,该网格图案为无方向性的图案。
[0170] 又如图7B中所示的金属网格的网格图案包括两种网格单元,其中一种网格单元 为圆形,另一种网格单元为四角星形,在本实施例中,所述网格图案由圆形网格单元与四角 星形网格单元交替设置而成,由圆形网格单元和四角星形网格单元组合形成的网格图案的 任意两个相互垂直方向上的细金属线的总投影长度相同,因此该网格图案也为无方向性的 图案。
[0171] 有方向性的金属网格的网格图案具有沿某一方向具有最大细金属线的总投影长 度。例如:
[0172] 如图7C中所示的金属网格的网格图案由复数个相同的六边形网格单元组成,该 网格图案具有一长轴方向,该网格图案的长轴方向上具有最大的细金属线的总投影长度, 则具有该网格图案的金属网格为有方向性的金属网格材料,而所述金属网格的网格图案的 长轴方向即为图7C中金属网格的c方向;
[0173] 如图7D中所示的金属网格由复数个相同的菱形网格单元规律排布形成,该菱形 最小顶角的角度小于90°,该网格图案具有一长轴方向,则由所述菱形网格单元形成的网 格图案的长轴方向上具有最大的细金属线的总投影长度,则具有该网格图案的金属网格为 由方向性的金属网格材料,而所述金属网格的网格图案的长轴方向即为如图7D中所示的 金属网格的c方向;
[0174] 如图7E中所示的金属网格的网格图案由复数个四边形网格单元与六边形网格单 元横向交替排布形成,该网格图案具有一长轴方向,该网格图案的长轴方向上具有最大的 细金属线的总投影长度,具有该网格图案的金属网格为有方向性的金属网格材料,而所述 金属网格的网格图案的长轴方向即为图7E中所示的金属网格的c方向;
[0175] 如图7F中所示,所述金属网格的网格图案由复数个无规律形状的网格单元形成, 该网格图案具有一长轴方向,该网格图案的长轴方向上具有最大的细金属线的总投影长 度,因此,具有该网格图案的金属网格为由方向性的金属网格材料,且所述金属网格的网格 图案的长轴方向即为图7F中所示的金属网格的c方向。
[0176] 请参阅图8A,本实用新型第五实施例压力感测输入装置50中至少包括一基板51, 第一压感层52设置在基板51的上表面,基板51的下表面设有与第一压感层52相对应设 置的第二压感层53,其中,第一压感层52、基板51及第二压感层53的整体厚度为T。第一 压感层52及第二压感层53分别包括至少一个第一压感单元521及至少一个第二压感单元 531,第一压感单元521及第二压感单元531与上述第四实施例相同,在此不再赘述。
[0177] 请参阅图8B,当压力感测输入装置50所处的完整的压力感测输入装置各层结构 与材料确定之后,受到按压作用力时,压力感测输入装置各层结构及其相应的应变趋势关 系就是确定的,此处仅选取压力感测输入装置50 (厚度T的横坐标为n-m)的应变-厚度关 系线,其中,η处对应第一压感层52位于压力感测输入装置50内的厚度位置,m处则对应第 二压感层53位于压力感测输入装置50内的厚度位置(因第一压感层52与第二压感层53 相对于基板的厚度较小,此处仅以一个点表示)。
[0178] 图8C-8D表示压力感测输入装置50基板51上各压感单元所在位置大致的应变 分布方向,其中图8C中的箭头方向大致为该处的最大应变方向,而图8D中的箭头方向大致 为该处的最小应变方向。
[0179] 如图8B中应变-厚度关系线的VI处所示,为本实用新型第五实施例压力感测输入 装置50的第一变形实施方式:当压力感测输入装置50的一个中性面位于基板51内时,第 一压感单元521的应变为负应变(即为压缩状态),第二压感单元531的应变为正应变(即 为拉伸状态)。为了使第一压感单元521与第二压感单元531之间的应变差Λε更大,较 佳是使第一压感单元521的应变量绝对值与第二压感单元531的应变量绝对值均为最大。
[0180] 第一压感单元521与第二压感单元531根据其图案形状具有一长轴方向,在该长 轴方向上具有所述第一压感单元521与第二压感单元531的图案形状的最长的总投影长 度。
[0181] 为了提高第一压感单元521的应变量与第二压感单元531的应变量,可通过调整 第一压感单元521的长轴方向、第二压感单元531的长轴方向分别与其所在区域的最大应 变方向平行或仅成一很小的角度,从而实现对第一压感单元521与第二压感单元531之间 的应变差Δε值大小的调整。在一些较优的实施方式中,所述第一压感单元521与其对应 设置的所述第二压感单元531的形状不相同。
[0182] 定义第一压感单元521的长轴方向与第一压感单元521所在区域的最大应变方向 的夹角呈角度a1。与第一压感单元521对应设置的第二压感单元531的长轴方向与其所在 区域的最大应变方向的夹角呈角度a2,其中,角度a1与角度a2的角度不含方向性,SP其 范围为0° -90°。在本实施例中,角度al与角度a2优选为0° -45°,还可为0° -20°, 还可进一步为0° _1〇°,最优为0° (即第一压感单元521及第二压感单元531的长轴方 向分别与两者所在区域的最大应变方向平行设置)。
[0183] 当第一压感单元521的长轴方向与第一压感层52的最大应变方向相同时,可使第 一压感单元521的应变量绝对值最大;当第二压感单元531的长轴方向与第二压感层53的 最大应变方向相同时,可使第二压感单元531的应变量绝对值最大。在第一压感单元521 与第二压感单元531的应变为一正一负的前提下,可使第一压感单元521与第二压感单元 531的应变差Λε获得较大值。
[0184] 在本实施方式中,第一压感层52及第二压感层53的图形排布方式均大致如图8C 所示。即该箭头方向也同时表示为第一压感单元521和第二压感单元531的a方向。
[0185] 在另外的变形实施方式中,当压力感测输入装置50整体结构具有唯一一个中性 面,且位于基板51的力学中心面时,第一压感单元的应变量与第二压感单元的应变量绝对 值达到最大值,则两者的应变差Λε最大。如图8B中应变-厚度关系曲线的V处及W处 所示:当压力感测输入装置50中没有任一个中性面位于基板51内时(即应变ε'= 0及 应变ε " = 〇的平面均不在基板51内),而与基板51最靠近的中性面位于基板51之上或 之下,将决定第一压感单元521的应变与第二压感单元531的应变同为负应变或同为正应 变。
[0186] 如图8Β中V处所示,为本实用新型第五实施例压力感测输入装置50的第二变形 实施方式:当第一压感单元521的应变与第二压感单元531的应变同为负应变,为了使第一 压感单元521与第二压感单元531之间的应变差Λε更大,需要使第一压感单元的应变量 绝对值较大,而使第二压感单元的应变量绝对值较小,如此,两者的应变差△ε较大。
[0187] 而为了提高第一压感单元521的应变量绝对值,第一压感单元521的长轴方向与 其所在区域的最大应变方向的夹角的角度al可选为0° -45°,还可为0° -20°,还可进 一步为0° -10°,最优为0° (即第一压感单元521的长轴方向分别与其所在区域的最 大应变方向平行设置);为了降低第二压感单元531的应变量绝对值,第二压感单元531 的长轴方向与其所在区域的最大应变方向的夹角的角度a2则优选为45° -90°,还可为 70° -90°,还可进一步为80° -90°,最优为90° (即第二压感单元531的长轴方向与其 所在区域的最大应变方向垂直设置)。
[0188] 如图8C-8D中所示,在第五实施例的第二变形实施方式中,第一压感层52的图形 排布方式大致如图8C所示,而第二压感层53的图形排布方式大致如图8D所示,即图8C、图 8D的箭头方向也同时表示为第一压感单元521、第二压感单元531的a方向。
[0189] 由于在相同按压力作用下,压感单元受到相同的应力作用,而压感单元的实际应 变的大小与其图案形状、材料性质及所设定的图案朝a、b方向的总投影长度大小有关。因 此,除了通过调整压感单元的长轴方向与最大应变方向的角度之外,还可以通过调整第一 压感单元521及与其对应设置的第二压感单元531的图案形状,具体如下:
[0190] 将第一压感单元521及第二压感单元531的图案形状设置为不相同,且图案形状 应满足以下关系:
[0191] Lj-a/Lj-b>L-pa/L-pb
[019
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