本發(fā)明涉及一種功能玻璃罩蓋，特別是一種可配置在顯示屏幕前使用，具有觸敏感測功能的玻璃罩蓋。

背景技術(shù)：

為了便利操作信息的輸入，在顯示屏幕前配置觸控板的模組已被廣泛應(yīng)用于智慧手機(jī)、平板電腦及筆電等電子產(chǎn)品中。一般觸控板可偵測觸摸位置的座標(biāo)，因此可搭配屏幕上的信息進(jìn)行操作選擇以輸入，在某些情況下這種輸入操作的模式會(huì)遇到困難，例如虛擬按鈕，它在屏幕上的按壓操作僅需要極少力或不需要力來啟動(dòng)，所以經(jīng)常會(huì)發(fā)生操作失誤或意外啟動(dòng)的情況，造成困擾。要避免上述困擾，對(duì)屏幕的虛擬按鈕的按壓操作如何被正確地解譯至觸控電路是關(guān)鍵問題，目前已知的解決方案是在觸控板底面安裝壓力感測器，藉該壓力感測器來感測物件施加在觸控板的力道，以便正確地解譯按壓操作信息。

美國專利申請(qǐng)案第13/243,925號(hào)揭示一種可感測觸摸位置與觸摸壓力的觸敏感測裝置，其至少包括一或多個(gè)觸摸感測器搭配一個(gè)或多個(gè)力道感測器等元件，使計(jì)算系統(tǒng)可以根據(jù)在該觸敏感測裝置上的一個(gè)操作事件，辨識(shí)得觸摸位置與觸摸壓力等信息并基于該等辨識(shí)信息執(zhí)行一或多個(gè)動(dòng)作。該觸敏感測裝置包括一剛性的表蓋板，前述觸摸感測器及力道感測器被安裝在所述表蓋板底面，該表蓋板是堅(jiān)硬的材料、板體不會(huì)產(chǎn)生彎曲或變形的以便可將施加在該表蓋板上任一處的壓力不失真的、忠實(shí)地傳遞到在該表蓋板下方的力道感測器。所述力道感測器包含一電阻式的應(yīng)變計(jì)跡線并耦接至一惠斯登電橋，該應(yīng)變計(jì)跡線受外力作用時(shí)可變得較長且較窄，因此增加了應(yīng)變計(jì)電阻，該應(yīng)變計(jì)跡線隨著所施加力道增加，應(yīng)變計(jì)電阻即可對(duì)應(yīng)地增加，因此，當(dāng)偵測到應(yīng)變計(jì)電阻上升時(shí)即可被解譯為施加至所述表蓋板的力道。藉此，所述力道感測器可正確獲取觸摸操作事件的施加力道信息，以供計(jì)算系統(tǒng)使用。在這個(gè)方案中，觸摸感測器與力道感測器為各自獨(dú)立設(shè)置的元件，彼 等分別各自感測獲取相關(guān)信息，再藉由觸控控制器整合以供計(jì)算系統(tǒng)使用；然而本案在觸摸感測器的附近或底面再關(guān)聯(lián)地額外加設(shè)一個(gè)或多個(gè)力道感測器元件，其在安裝精準(zhǔn)度方面，將對(duì)面板組裝技術(shù)形成一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，且該增設(shè)的力道感測器也會(huì)增加整體觸敏感測裝置的厚度，不利于電子產(chǎn)品的輕薄短小設(shè)計(jì)趨勢。另外，若該剛性的表蓋板須因應(yīng)觸摸施力而位移以傳達(dá)施力的力道至所述力道感測器上，該表蓋板的可位移設(shè)置結(jié)構(gòu)將可能對(duì)電子產(chǎn)品密封性造成減損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種功能玻璃罩蓋，主要是在上方的表面層與下方的底基層之間設(shè)有一個(gè)或多個(gè)功能疊層以組成觸敏感測結(jié)構(gòu)，該觸敏感測結(jié)構(gòu)可以針對(duì)在該功能玻璃罩蓋上的觸摸操作事件中獲取電容的變化值，以供計(jì)算系統(tǒng)可以辨識(shí)得觸摸位置與觸摸壓力等信息，并基于該等辨識(shí)信息執(zhí)行一或多個(gè)動(dòng)作。

根據(jù)本發(fā)明的功能玻璃罩蓋，其至少包含：一表面層，為可撓性的透明薄板；一電絕緣層，為可撓性的透明薄板；一第一電極層，為可撓性的透明導(dǎo)電膜，其配置在所述表面層與電絕緣層之間，具有多個(gè)感應(yīng)電極圖案(electrode pattern)；一第二電極層，為可撓性的透明導(dǎo)電膜，其配置在所述電絕緣層的設(shè)置第一電極層的相對(duì)一側(cè)表面上，具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)電極圖案，所述第一電極層與第二電極層二者之間藉由所述電絕緣層形成空間上分開設(shè)置，以共同構(gòu)成一觸摸感測器構(gòu)造；一底基層，為具剛性的透明板；一第三電極層，具有多個(gè)感應(yīng)電極圖案，其配置在所述第二電極層與底基層之間，并與所述第二電極層保持一間隔；以及一應(yīng)變隔離層，其由具可塑性應(yīng)變特性的透明的電絕緣材料填充在所述間隔內(nèi)以構(gòu)成，所述第二電極層與第三電極層二者之間藉由所述應(yīng)變隔離層形成空間上分開設(shè)置，以共同構(gòu)成一觸摸壓力感測器構(gòu)造。

特別是，所述表面層為經(jīng)玻璃強(qiáng)化處理的光學(xué)玻璃板，其板體厚度在0.5mm以下，優(yōu)選為約0.2～0.3mm，并令所述表面層的板體四周上端邊角呈弧形面或斜面倒角。

特別是，所述間隔約為50～300μm，優(yōu)選為75～200μm。

特別是，所述應(yīng)變隔離層的填充材料是選用光學(xué)折射率與所述底基層接近的材料，該填充材料選自于OCA光學(xué)膠(Optically Clear Adhesive)或透明流質(zhì)材料，或是聚乙烯塑料、酚醛樹脂、無機(jī)玻璃…等介電質(zhì)(Dielectric)材料，但選用的填充材料不以前述列舉材料為限。

特別是，所述第二電極層的驅(qū)動(dòng)電極與第三電極層的感應(yīng)電極分別設(shè)置成柵狀并使彼此呈間隔錯(cuò)置。

特別是，前述觸摸感測器構(gòu)造與觸摸壓力感測器構(gòu)造共用所述第二電極層為驅(qū)動(dòng)電極，并且所述第一電極層與第三電極層具有相同的或類似的感應(yīng)電極圖案。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)就如同三明治一般，可在上方的表面層與下方的底基層之間設(shè)有一個(gè)或多個(gè)功能疊層構(gòu)造，以滿足各種功能擴(kuò)充的需求，例如，可進(jìn)一步包含在所述第二電極層與應(yīng)變隔離層之間設(shè)一第四電極層，所述第四電極層為可撓性的透明導(dǎo)電膜，具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)電極圖案，藉由所述應(yīng)變隔離層使所述第四電極層與第三電極層二者之間形成空間上分開設(shè)置，以共同構(gòu)成一觸摸壓力感測器。

此將于下文中進(jìn)一步闡明本發(fā)明的其他功能及技術(shù)特征，熟習(xí)本技術(shù)者熟讀文中的說明后即可據(jù)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的各疊層組成示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的剖面示意圖，顯示該疊層結(jié)構(gòu)未被施加壓力的情況，各電極層未變形時(shí)的態(tài)樣；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的剖面示意圖，該顯示物件施加壓力于該疊層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變時(shí)，使驅(qū)動(dòng)電極與感應(yīng)電極之間發(fā)生位置位移的情況；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的第二電極層與第三電極層的電極圖案設(shè)置的平面示意圖；以及圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的各疊層組成的剖面示意圖。

符號(hào)說明：

10 表面層

11 倒角

20 第一電極層

21 感應(yīng)電極

30 電絕緣層

40 第二電極層

41 驅(qū)動(dòng)電極

D 間隔

50 應(yīng)變隔離層

60 第三電極層

61 感應(yīng)電極

70 底基層

80 觸摸物件

90 第四電極層

100 觸摸感測器構(gòu)造

200 觸摸壓力感測器構(gòu)造

具體實(shí)施方式

以下是以在功能玻璃罩蓋的疊層中設(shè)置投射式電容觸控感測器架構(gòu)為實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述說明。應(yīng)理解，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例。

圖1及圖2所示的“功能玻璃罩蓋”實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)依序包含下述疊層：一表面層10、一第一電極層20、一電絕緣層30、一第二電極層40、一應(yīng)變隔離層50、一第三電極層60以及一底基層70。

其中，該表面層10可選用高透明度的薄板材料，例如是光學(xué)玻璃板，而且為了使板體具有可撓彎曲特性，其板體厚度，理想的，約為0.4mm，且為了兼顧其耐沖擊強(qiáng)度，板體可經(jīng)化學(xué)或熱處理手段進(jìn)行玻璃強(qiáng)化處理。另，在該表面層10的板體四周上端邊角設(shè)有弧形倒角11，據(jù)此當(dāng)本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)被配置在屏幕表面使用時(shí)，即便是歷經(jīng)反復(fù)觸摸的情況下，仍可有效防止外力使該表面層10自疊層結(jié)構(gòu)剝離。

該第一電極層20為一可撓性的透明導(dǎo)電膜，例如是ITO導(dǎo)電膜，其配置在該表面層10與電絕緣層30之間，在第一電極層20上具有多數(shù)間隔排列的感應(yīng)電極21圖案。該電絕緣層30為一具有可撓性的透明薄板，例如是厚度約0.1mm的光學(xué)玻璃薄板或PMMA、COP等材料的薄板(但不限于)，該電絕緣層30亦可選用介電質(zhì)材料以改良觸摸信號(hào)的增益。該第二電極層40為一可撓性的透明導(dǎo)電膜，例如是ITO導(dǎo)電膜，其配置在該電絕緣層30的底面，具有多數(shù)間隔排列的驅(qū)動(dòng)電極41圖案。較佳的，可直接在該電絕緣層30的上、下表面分別形成一ITO導(dǎo)電層，然后再對(duì)該等上、下導(dǎo)電層進(jìn)行形成電極圖案的加工手段，例如蝕刻，以便分別形成所需的電極圖案。

該底基層70選用具剛性的透明板，例如是光學(xué)玻璃薄板，其板體厚度約為0.2mm。該剛性的底基層70可對(duì)所述的第三電極層60提供支撐力，避免受到來自上方的施力壓迫而彎曲變形。又，通常本發(fā)明的功能玻璃罩蓋是配置在屏幕前使用，該底基層70是被粘貼密合在屏幕的表面蓋板上(未顯示于圖示)，因此可獲得屏幕表面蓋板的支撐力，以補(bǔ)強(qiáng) 剛性，所以該底基層70安裝后使用時(shí)即使受到來自上方的施力壓迫也不易產(chǎn)生彎曲變形。該第三電極層60為一透明導(dǎo)電膜，例如是ITO導(dǎo)電膜，在第三電極層60上具有多數(shù)間隔排列的感應(yīng)電極61圖案，其被配置前述底基層70的上表面且位于該第二電極層40的下方，并該第二電極層40保持一平行的間隔D，所述間隔D約為150μm。

該應(yīng)變隔離層50由具可塑性應(yīng)變特性的透明的電絕緣材料填充在所述間隔D之內(nèi)的空間而形成，該應(yīng)變隔離層50可將第二電極層40與第三電極層60形成上下分層絕緣分隔設(shè)置，并確保該應(yīng)變隔離層50可因受到來自上方的施力壓迫作用而形成適度塑性變形的型態(tài)，以容許上、下方的二者電極41、61之間改變彼此在空間上的相對(duì)位置，例如是縮短彼此垂直向的間距或是形成水平向位置的偏移，然后當(dāng)施力去除后，該應(yīng)變隔離層50即可恢復(fù)原狀，使上、下方的二者電極41、61回復(fù)成原來的空間上相對(duì)位置。該應(yīng)變隔離層50的填充材料可選用低光學(xué)折射率或是與玻璃折射率接近的材料，例如OCA光學(xué)膠或是介電質(zhì)材料(但不限于)；如果采用OCA光學(xué)膠，還可使該應(yīng)變隔離層50兼具膠合第二電極層40與第三電極層30的效果；若采用介電質(zhì)材料，則具有增益觸摸施力的感測信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)上述描述，該第一電極層20與第二電極層40之間藉由該電絕緣層30形成分隔設(shè)置，以共同構(gòu)成一觸摸感測器構(gòu)造100；當(dāng)理解的，第一電極層20上的感應(yīng)電極21可耦接至觸控控制器感測電路(未顯示于圖示)，且第二電極層40上的驅(qū)動(dòng)電極41可耦接至觸控控制器驅(qū)動(dòng)電路(未顯示于圖示)以處理觸摸物件觸摸或懸空的信號(hào)。

參見圖2，當(dāng)觸摸物件80，例如是手指或是觸控筆，接近該表面層10時(shí)，與接近部位相關(guān)聯(lián)的受刺激的驅(qū)動(dòng)電極41可電容性地耦合至該觸摸物件80，從而使電荷自受刺激的驅(qū)動(dòng)電極41經(jīng)由該觸摸物件80分流至接地；此可減少與接近部位相關(guān)聯(lián)的自驅(qū)動(dòng)電極41至感應(yīng)電極21的互電容。當(dāng)物件80更接近表面層10時(shí)，分流電荷的數(shù)量可繼續(xù)增加且在該接近部位的互電容可對(duì)應(yīng)地減少。因此，當(dāng)觸控控制器感測電路偵測到該接近部位的互電容降落時(shí)，可將該互電容降落解譯為觸摸或懸空物件的指示位置。

再者，前述第二電極層40與第三電極層60之間藉由該應(yīng)變隔離層50形成分隔設(shè)置，以共同構(gòu)成一觸摸壓力感測器構(gòu)造200；當(dāng)理解的，第二電極層40上的驅(qū)動(dòng)電極41可耦接至觸控控制器驅(qū)動(dòng)電路(未顯示于圖示)，且第三電極層60上的感應(yīng)電極61可耦接至觸控控制器感測電路(未顯示于圖示)，以處理觸摸物件觸摸壓力的信號(hào)。

參見圖3，當(dāng)觸摸物件80將一壓力施加至表面層10時(shí)，使表面層10在施壓力位置處可彎曲，從而使可撓性的第一電極層20、電絕緣層30及第二電極層40亦相應(yīng)地彎曲，該變隔離層50形成塑性變形，讓第二電極層40的驅(qū)動(dòng)電極41與第三電極層60的感應(yīng)電極61彼此在垂直向的間距離縮短，此可導(dǎo)致兩個(gè)電極41、61之間的電容的增大，隨著物件80對(duì)表面層10所施加的力增大導(dǎo)致彎曲相應(yīng)增大，間隙電容亦可增大。另外，該應(yīng)變隔離層50的塑性變形，除了讓第二電極層40的驅(qū)動(dòng)電極41與第三電極層60的感應(yīng)電極61彼此在垂直向的間距離縮短之外，驅(qū)動(dòng)電極41與感應(yīng)電極61彼此在水平向的相對(duì)位置也會(huì)產(chǎn)生偏移，形成二造電極有一部份會(huì)產(chǎn)生重疊(Overlap)的現(xiàn)象，因此會(huì)使兩個(gè)電極之間的電容的增大，而且同樣的它也是隨著施加的力增大、該變隔離層50塑性變形增加兩個(gè)電極的重疊現(xiàn)象，重疊電容亦隨之增大。因此，在觸摸壓力感測器構(gòu)造200的感測電路偵測到施壓力位置處的二個(gè)電極41、61之間的電容的升高時(shí)，可將該升高解譯為壓力被施加至表面層10?？稍诙€(gè)電極41、61之間的間隙處于最大時(shí)，亦即于不存在觸摸物件80施加壓力時(shí)，確立基線電容，且可將基線電容與在施加壓力時(shí)的電容比較以便判定電容的變化。前述因觸摸物件80施壓力至表面層10而造成的間隙電容、重疊電容和其他雜散電容，也許彼等個(gè)別的電容變化量甚微，但通過觸控控制器感測電路收集匯整此等電容變化量后，根據(jù)該匯整的電容變化量即可據(jù)此準(zhǔn)確解譯該觸摸物件80對(duì)所述表面層10的施壓力當(dāng)量。在一實(shí)施例中，為增加所述第二電極層40與第三電極層60之間可被感測的電容量，可將第二電極層40的驅(qū)動(dòng)電極41與第三電極層60的感應(yīng)電極61分別設(shè)置成柵狀并使彼此呈間隔錯(cuò)置(參見圖4)，或與上述類似的二電極41、61交錯(cuò)布置態(tài)樣，藉此可提升感測二電極41、61之間的電容變化量，增益解譯該觸摸物件80施壓力當(dāng)量的 準(zhǔn)確性。如此，所述觸摸壓力感測器構(gòu)造200可以感測到輕點(diǎn)、按壓和更強(qiáng)的按壓等三種不同強(qiáng)度的觸摸壓力，因此本發(fā)明將使“3D Touch Display”成為可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

在上述實(shí)施例中，觸摸感測器構(gòu)造100與觸摸壓力感測器構(gòu)造200為基本架構(gòu)相同的電容式感測器構(gòu)造，如此，本發(fā)明可在不變更現(xiàn)有電容式感測器的基礎(chǔ)上去設(shè)置使用，甚至可使用現(xiàn)有電容式觸控控制電路的IC即可運(yùn)作，不必針對(duì)性的再去重新設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)新的觸控控制電路IC，可大幅節(jié)省成本，因此可大幅節(jié)省新元件開發(fā)設(shè)計(jì)的成本。再者，該觸摸感測器構(gòu)造100與觸摸壓力感測器構(gòu)造200是共用第二電極層的驅(qū)動(dòng)電極41。然而，在其他實(shí)施例中，可進(jìn)一步地在所述第二電極層40與應(yīng)變隔離層50之間設(shè)置一第四電極層90，如圖5，該第四電極層90為可撓性的透明導(dǎo)電膜，具有多驅(qū)動(dòng)電極91圖案，藉由所述應(yīng)變隔離層50使所述第四電極層90與第三電極層60二者之間形成空間上分開設(shè)置，以共同構(gòu)成一觸摸壓力感測器結(jié)構(gòu)200。藉此使各個(gè)感應(yīng)電極分別搭配個(gè)別一個(gè)專屬的驅(qū)動(dòng)電極，以利控控制器感測電路的設(shè)定調(diào)控，以及提升感測信號(hào)精度。

概觀而言，本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)就如同三明治一般，可方便地在上方的表面層10與下方的底基層70之間選擇性設(shè)有一個(gè)或多個(gè)功能疊層，以滿足各種功能擴(kuò)充的需求。該功能玻璃罩蓋的整體疊層組合起來的厚度約略僅0.8mm，其非常適合配置于輕薄短小的手機(jī)屏幕上使用；且本發(fā)明為了使該表面層10具有可彎曲特性而選用厚度0.4mm以下的薄板，不但可提升設(shè)置在下方的電容感測器的敏感度，亦可提高其他感測電路的辨識(shí)效能，例如指紋辨識(shí)感測器(fingerprint sensor)，透過該薄的表面層10可直接精準(zhǔn)地進(jìn)行指紋辨識(shí)，不須要如目前市售手機(jī)裝置在設(shè)置指紋辨識(shí)感測器的位置處的該表面層上設(shè)置魚眼凹坑結(jié)構(gòu)，以便使該部位的板體厚度變薄來提升辨識(shí)指紋的精準(zhǔn)度，因此可簡化加工制成、節(jié)省成本。

盡管已參考附圖并結(jié)合具體實(shí)施例完整說明本發(fā)明，應(yīng)注意熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)人士會(huì)明白各種變化及修改。此類變化及修改應(yīng)理解為包括于由隨附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范疇內(nèi)。