TWM547664U - 具有多層結構的全軟性壓力感應裝置 - Google Patents

Description

具有多層結構的全軟性壓力感應裝置

本創作在於提供一種壓力感應裝置，特別是指一種具有多層結構的全軟性壓力感應裝置。

傳統的薄片型壓力感應裝置大多採用半導體或微機電製程方式製作而成，其製程的成本高、且元件大多數屬於硬質或可撓度低結構，並不適合隨身攜帶。而軟性電子結構是指將具有功能性的感測元件製作在軟性基板上，例如塑膠電子(Plastic electronics)、印刷電子(Printed Electronics)、有機電子(Organic Electronics)與聚合物電子(Polymer electronics)等結構。

因此，若可以提供一種具有軟性結構的壓力感應裝置，使用者將可折疊並隨身攜帶此種壓力感應裝置，且可隨時使用此壓力感應裝置。

本創作實施例提供一種具有多層結構的全軟性壓力感應裝置。壓力感應裝置包括一上支持層、一下支持層、一上複合導電層、一下複合導電層、一彈性介電層與一感應元件。上複合導電層與下複合導電層設置於上支持層與下支持層之間。上複合導電層與下複合導電層分別具有不重疊的多個金屬薄膜線路。每一個金屬薄膜線路具有多個感應電極。每一個金屬薄膜線路上覆蓋有 延伸的一非金屬薄膜圖形，且每一個非金屬薄膜圖形不重疊。上複合導電層的多個金屬薄膜線路與下複合導電層的多個金屬薄膜線路交叉設置。彈性介電層設置於上複合導電層和下複合導電層之間，且上複合導電層的多個感應電極透過彈性介電層分別與下複合導電層的多個感應電極對應設置，以形成多個感應區塊。而感應元件則電連接上複合導電層的多個金屬薄膜線路與下複合導電層的多個金屬薄膜線路，且根據每一個金屬薄膜線路上的一壓力感應值計算每一個感應區塊的一受力狀況。

由上述可知，本創作實施例所提供的具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其可提供使用者摺疊並隨身攜帶。而使用者將可隨時使用本創作所提供的壓力感應裝置。

以上關於本創作內容的說明以及以下實施方式的說明係用以舉例並解釋本創作的原理，並且提供本創作之專利申請範圍進一步的解釋。

PP‧‧‧壓力墊

100‧‧‧壓力感應裝置

110‧‧‧上支持層

120‧‧‧上複合導電層

130‧‧‧彈性介電層

140‧‧‧下複合導電層

150‧‧‧下支持層

160‧‧‧感應元件

HS1、HS2、HS3、HS4、HS5‧‧‧熱壓孔

HD2、HD4‧‧‧應力削減孔

121、122、123、124、141、142、143、144‧‧‧感應電極

126、146‧‧‧非金屬薄膜圖形

L1、L2、L3、L4、E1、E2、E3、E4‧‧‧金屬薄膜線路

DC2、HD2、DC4、HD4‧‧‧應力削減孔

UP‧‧‧上凸導電線路

DN‧‧‧下凸導電線路

130a、130b‧‧‧彈性介電層

HO‧‧‧孔洞

120a‧‧‧上複合導電層

L1a、L2a、L3a、L4a、E1a、E2a、E3a、E4a‧‧‧金屬薄膜線路

127a‧‧‧縫線

RN2a‧‧‧縫合處

T2a‧‧‧金屬薄膜線路

140a‧‧‧下複合導電層

147a‧‧‧縫線

RN4a‧‧‧縫合處

T4a‧‧‧金屬薄膜線路

圖1A為本創作一實施例之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置的示意圖。

圖1B為本創作一實施例之壓力墊的示意圖。

圖2A為本創作一實施例之上複合導電層的示意圖。

圖2B為本創作一實施例之下複合導電層的示意圖。

圖3A為本創作一實施例之彈性介電層的示意圖。

圖3B為本創作另一實施例之彈性介電層的示意圖。

圖4A為本創作另一實施例之上複合導電層的示意圖。

圖4B為本創作另一實施例之下複合導電層的示意圖。

在下文中，將藉由圖式說明本創作之各種例示實施例來詳細 描述本創作。然而，本創作概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。

本創作實施例所提供的具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其感應電極(即金屬薄膜，且為導點係數較高的金屬膠體)設置覆蓋有延伸的非金屬薄膜圖形(即導點係數較低的各類材質)。以金屬薄膜為材質的感應電極可以增加導電率與降低阻抗。以非金屬薄膜為材質的非金屬薄膜圖形則可以延伸感應面積、節省成本並能平均化電場，且具有防止金屬膠體氧化的功能。此外，每一個複合感應電極周邊具有一應力削減孔。當複合感應電極受力時，產生的集中應力可從應力削減孔釋放且產生的噪音可從應力削減孔降低，以避免上複合導電層與下複合導電層毀損。藉此，具有多層結構的全軟性壓力感應裝置可在較少的成本下得到較佳的感應面積，且應力削減孔可提高壓力感應裝置的耐用程度。以下將進一步介紹本創作之實施例所提供的具有多層結構的全軟性壓力感應裝置。

首先，請參考圖1A，其顯示本創作一實施例之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置的示意圖。如圖1A所示，壓力感應裝置100包括一壓力墊PP與一感應元件160。壓力墊PP電連接感應元件160。當壓力墊PP中的某個位置受力時，壓力墊PP將會傳送對應位置的壓力感應值(未繪於圖式中)至感應元件160。而感應元件160將根據壓力感應值來分析對應位置的受力狀況。

如圖1B所示，壓力墊PP包括一上支撐層110、一上複合導電層120、一彈性介電層130、一下複合導電層140、一下支撐層150。上支撐層110、上複合導電層120、彈性介電層130、下複合導電層140、下支撐層150彼此疊加在一起。更進一步來說，彈性介電層130設置在上複合導電層120與下複合導電層140之間。而上複合導電層120與下複合導電層140設置在上支撐層 110與下支撐層150之間。

上支撐層110與下支撐層150為用來保護並支撐上複合導電層120、彈性介電層130與下複合導電層140，以避免例如使用者施力在壓力墊PP時，毀損上複合導電層120而干擾彈性介電層130與下複合導電層140。在本實施例中，上支撐層110與下支撐層150較佳為TPU、PVC塑膠材質或是布質結構，且亦可為其他的軟質材料，本創作對此不作限制。

再請回到圖1B，上支撐層110、上複合導電層120、彈性介電層130、下複合導電層140與下支撐層150分別具有多個熱壓孔，且每一個相同位置的熱壓孔隙係透過一壓合技術接合。在本實施例中，上述每一層分別具有5個熱壓孔，其分別位於每一層的四個角落與中心處。每一個相同位置的熱壓孔隙係透過一壓合技術接合，以成為壓力墊PP。舉例來說，上支持層110的熱壓孔HS1、上複合導電層120的熱壓孔HS2、彈性介電層130的熱壓孔HS3、下複合導電層140的熱壓孔HS4與下支持層150的熱壓孔HS5位於相同位置，且透過壓合技術接合。在本創作中，壓合技術包括熱壓合、滾壓、膠合、高週波等接合技術，本創作對此不作限制。

再請參考圖2A，上複合導電層120具有不重疊之複數個金屬薄膜線路L1、L2、L3與L4。每一個金屬薄膜線路L1、L2、L3與L4具有複數個感應電極(如圖中的環形導電線路)。而每一個金屬薄膜線路L1、L2、L3與L4上覆蓋有延伸的一非金屬薄膜圖形(如圖2A的點狀部分)，且每一個非金屬薄膜圖形不重疊。以金屬薄膜線路L1來說，其具有四個感應電極121、122、123與124。金屬薄膜線路L1上覆蓋有延伸的非金屬薄膜圖形126。更進一步來說，每一個金屬薄膜線路可為金屬材質。每一個非金屬薄膜圖形可為多元導電物質，例如石墨材質等導點係數較低的各類材質。

此外，在每一個感應電極中，金屬薄膜線路相外延伸一預定距離。以金屬薄膜線路L1為例來說，每一個感應電極121-124中，金屬薄膜線路L1往上延伸一段距離至非金屬薄膜圖形126的邊緣，以形成一上凸導電線路UP；金屬薄膜線路L1往下延伸一段距離至非金屬薄膜圖形126的邊緣，以形成一下凸導電線路DN。在本實施例中，上複合導電層120較佳為PET或PVC塑膠材質製成的超薄印刷電路板，亦可為PI塑膠材質製成的印刷電路板，或其他材質製成的軟性印刷電路板，本創作對此不作限制。

而本實施例的金屬薄膜線路為銀膠，且本實施例的非金屬薄膜圖形為石墨膠。上複合導電層120的製程順序為，先將金屬薄膜線路印刷在上複合導電層120(如圖2A的金屬薄膜線路L1-L4)上，接著再將非金屬薄膜圖形以印刷方式覆蓋在金屬薄膜線路上(如圖2A的非金屬薄膜圖形126)。藉此，金屬材質的金屬薄膜線路L1-L4將可以增加導電率與降低阻抗。而非金屬材質的非金屬薄膜圖形(如非金屬薄膜圖形126)則可以延伸電場面積以節省成本並且均勻化電場，且亦可保護金屬電擊以避免氧化。

值得注意的是，由於上複合導電層120為極薄的印刷電路板，故在上複合導電層120中，每一個感應電極附近設置有一應力削減孔DC2。當使用者按壓感應電極時，所產生的集中應力可從應力削減孔DC2釋放(即釋壓)並同時減少按壓所發出的聲音(即減噪)，進而可提高感應電極的耐用程度。在本實施例中，應力削減孔DC2為中空圓，且設置在每個感應電極的中心，例如應力削減孔DC2分別設置在感應電極121-124的圓心。而應力削減孔DC2亦可為其他圖形，且可設置在感應電極附近的其他位置，本創作對此不作限制。當然，應力削減孔亦可隨意設置在上複合導電層120中，非感應電極附近的位置，例如，圖2A所示的4個應力削減孔HD2，以避免使用者按壓到其他非感應電極的位置而毀損整個上複合導電層120。

類似地，請同時參考圖2B，下複合導電層140具有不重疊的複數個金屬薄膜線路E1、E2、E3與E4。每一個金屬薄膜線路E1、E2、E3與E4具有複數個感應電極(如圖中的環形導電線路)。而每一個金屬薄膜線路E1、E2、E3與E4上覆蓋有延伸的一非金屬薄膜圖形(如圖2B的點狀部分)，且每一個非金屬薄膜圖形不重疊。以金屬薄膜線路E1來說，其具有四個感應電極141、142、143與144。金屬薄膜線路E1上覆蓋有延伸的非金屬薄膜圖形146。更進一步來說，每一個金屬薄膜線路可為金屬材質。每一個非金屬薄膜圖形可為多元導電物材質，例如石墨薄膜等導點係數較低的各類材質。

而有關每一個感應電極附近設置的應力削減孔DC4，以及隨意設置在下複合導電層140上的應力削減孔HD4，其大致上可由上複合導電層120的應力削減孔DC2與應力削減孔HD2推論而得，故在此不再贅述。值得注意的是，上複合導電層120的金屬薄膜線路L1-L4與下複合導電層140的非金屬薄膜線路E1-E4交叉設置。藉此，上複合導電層120的感應電極與下複合導電層140的感應電極將對應設置，例如，金屬薄膜線路L1上的感應電極121與金屬薄膜線路E1上的感應電極141設置在同一個相對應的位置。

接著請回到圖1B，在彈性介電層130中，上複合導電層120的感應電極將透過彈性介電層130分別與下複合導電層140的感應電極對應設置，以形成多個感應區塊。舉例來說，金屬薄膜線路L1上的感應電極121、金屬薄膜線路E1上的感應電極141，以及相對應位置的彈性介電層130形成一個感應區塊。在本實施例中，彈性介電層130可具有多個孔洞(如圖3A彈性介電層130a的多個孔洞HO)，或者可為實心(如圖3B彈性介電層130b)。而本實施例的彈性介電層130較佳為泡綿，且亦可為TPU塑膠材質或其他的軟性材質，本創作對此不作限制。

請同時參考圖1A-2B，感應元件160電連接上複合導電層120的金屬薄膜線路L1-L4與下複合導電層140的金屬薄膜線路E1-E4，且根據每個金屬薄膜線路L1-L4、E1-E4上的一壓力感應值來計算每一個感應區塊的受力狀況。舉例來說，當使用者按壓感應電極121、感應電極141與相對應位置的彈性介電層130所形成的感應區塊時，感應電極121上的金屬薄膜線路L1的壓力感應值與感應電極141上的金屬薄膜線路E1的壓力感應值將會改變。此時，感應元件160將會根據所量測到的壓力感應值判斷出每一個感應區塊的受力況狀，並分析出使用者所按壓的感應區塊。

而有關金屬薄膜線路L1-L4與金屬薄膜線路E1-E4根據受力狀況產生不同的壓力感應值，以及感應元件160根據每一個壓力感應值分析感應區塊的受力狀況為所屬領域具有通常知識者所悉知，故在此不再贅述。

在其他實施例中，若上支撐層110與下支撐層150為布料，在製作壓力墊的過程中，將採用縫合的方式來進行。請參考圖4A，其顯示本創作另一實施例之上複合導電層的示意圖。由於壓力墊為採用縫合的方式，故上複合導電層120a會有縫線127a。相較於前一實施例，本實施例之上複合導電層120a不同的地方在於，每一個金屬薄膜線路L1a、L2a、L3a、L4a具有多個縫合處，且位於縫合處的金屬薄膜線路的寬度大於其他位置的金屬薄膜線路(例如位於感應電極上的金屬薄膜線路)。舉例來說，於圖4A的金屬薄膜線路L1a上具有5個縫合處RN2a，且位於縫合處的金屬薄膜線路T2a的寬度大於其他位置的金屬薄膜線路。

類似地，請參考圖4B，其顯示本創作另一實施例之下複合導電層的示意圖。由於壓力墊為採用縫合的方式，故下複合導電層140a會有縫線147a。相較於前一實施例，本實施例之下複合 導電層140a不同的地方在於，每一個金屬薄膜線路E1a、E2a、L3a、L4a中，感應電極之間分別具有一縫合處，且位於縫合處的金屬薄膜線路的寬度大於其他位置的金屬薄膜線路(例如位於感應電極上的金屬薄膜線路)。以金屬薄膜線路E1a為例來說，感應電極之間具有縫合處RN4a，且位於縫合處的金屬薄膜線路T4a的寬度大於其他位置的金屬薄膜線路。

藉此，壓力墊在縫合的過程中，不會因為縫合處的金屬薄膜線路過細而造成斷路，導致上複合導電層120a與下複合導電層140a毀損。

由上述可知，本創作實施例所提供的具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其感應電極(即導電係數較高的金屬材質)覆蓋有延伸的非金屬薄膜圖形(即導電係數較低的各類材質)。以金屬薄膜為材質的感應電極可以增加導電率與降低阻抗。以非金屬薄膜為材質的非金屬薄膜圖形則可以延伸感應面積，並均勻化電場，且具有防止金屬薄膜氧化的功能。此外，每一個感應電極附近具有一應力削減孔。當感應電極受力時，產生的壓力可從應力削減孔釋放且產生的噪音可從應力削減孔降低，避免感應受到干擾及上複合導電層與下複合導電層毀損。藉此，具有多層結構的全軟性壓力感應裝置可在較少的成本下得到較佳的感應面積，且應力削減孔可提高壓力感應裝置的耐用程度。

綜上所述，本創作實已符合新型專利之要件，依法提出申請。惟以上所揭露者，僅為本創作較佳實施例而已，自不能以此限定本案的權利範圍，因此依本案申請範圍所做的均等變化或修飾，仍屬本案所涵蓋的範圍。

PP‧‧‧壓力墊

110‧‧‧上支持層

120‧‧‧上複合導電層

130‧‧‧彈性介電層

140‧‧‧下複合導電層

150‧‧‧下支持層

HS1、HS2、HS3、HS4、HS5‧‧‧熱壓孔

HD2‧‧‧應力削減孔

HD4‧‧‧應力削減孔

Claims (10)

1. 一種具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，包括：一上支持層與一下支持層；一上複合導電層與一下複合導電層，設置於該上支持層與該下支持層之間，且該上複合導電層與該下複合導電層分別具有不重疊的複數個金屬薄膜線路，每一該金屬薄膜線路具有複數個感應電極，每一該金屬薄膜線路上覆蓋有延伸的一非金屬薄膜圖形，且每一該非金屬薄膜圖形不重疊，其中，該上複合導電層的該些金屬薄膜線路與該下複合導電層的該些金屬薄膜線路交叉設置；一彈性介電層，設置於該上複合導電層和該下複合導電層之間，且該上複合導電層的該些感應電極透過該彈性介電層分別與該下複合導電層的該些感應電極對應設置，以形成複數個感應區塊；以及一感應元件，電連接該上複合導電層的該些金屬薄膜線路與該下複合導電層的該些金屬薄膜線路，且根據每一該金屬薄膜線路上的一壓力感應值計算每一該感應區塊的一受力狀況。
2. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，該上支持層、該上複合導電層、該彈性介電層、該下複合導電層與該下支持層分別具有複數個熱壓孔，且相同位置的每一該熱壓孔透過一熱壓合技術、一滾壓技術、一膠合技術或一高週波技術接合。
3. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，於該上複合導電層與該下複合導電層中，每一該感應電極內中心具有一應力削減孔。
4. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，該 上複合導電層與該下複合導電層分別具有複數個應力削減孔。
5. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，該彈性介電層具有複數個孔洞。
6. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，每一該感應電極為一環形導電線路。
7. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，每一該非金屬薄膜圖形為多元導電物質。
8. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，於每一該感應電極中，該金屬薄膜線路向外延伸一預定距離。
9. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，於每一該金屬薄膜線路上具有複數個縫合處，且位於該縫合處的該金屬薄膜線路的寬度大於其他位置的該金屬薄膜線路。
10. 如請求項1之具有多層結構的全軟性壓力感應裝置，其中，該上支持層與該下支持層為軟質材料。