TWI652603B - 觸控感應元件以及包含其的顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一個觸控感應元件和包含其的顯示裝置。根據本發明揭示的示例性實施例，一種觸控感應元件包含由一電活性聚合物所構成的一電活性層、設置在該電活性層的至少一表面上的一電極、以及設置在該電活性層以及該電極上且具有一負的熱膨脹係數的一硬質塗層。因此，可最大化垂直方向的振動效應，並提高耐衝擊性。
Description
本發明涉及一種觸控感應元件，包含其的顯示裝置及製造其之方法，更具體地，涉及一種具有改善振動量（vibration level）的觸控感應元件和包含其的顯示裝置。
近來，響應於希望使用包含液晶顯示裝置和有機發光顯示裝置的各種顯示裝置的使用者的需求，以及使用觸控一顯示裝置以輸入信息的被廣泛使用的觸控型顯示裝置。將繼續研究利用回饋裝置向使用者提供直接和各種觸控反饋。具體地說，先前技術的回饋裝置附著在顯示面板的後表面上，因此難以為使用者的觸控提供即時和靈敏的反饋。因此，透過將觸覺裝置定位在顯示面板上方，以提供對使用者的觸控靈敏的反饋。
根據先前技術，使用如偏軸轉動慣量（eccentric rotating mass ，ERM）或線性共振促動器（linear resonant actuator，LRA）的震動馬達作為觸覺裝置。震動馬達用以振動整個顯示裝置。因此，為了提高振動量（vibration level ），需要增加質量的大小，難以調製頻率來調節振動量，且響應速度非常慢。此外，偏心旋轉質量塊（eccentric rotating mass）和諧震器（resonant actuator）是由不透明材料形成的，因此在顯示面板上方設置偏心旋轉質量塊和諧震器是困難的。
為了解決上述問題，已經開發了形狀記憶合金（shape memory alloy，SMA）和電活性陶瓷（electro-active ceramics ，EAC）作為觸覺裝置的材料。然而，形狀記憶合金（shape memory alloy，SMA）具有緩慢的響應速度和短的壽命，並且是由不透明的材料所形成。另外，電活性陶瓷對外部衝擊的耐久性低，由於外部衝擊使得電活性陶瓷容易破裂，並且其是不透明的。此外，難以使電活性陶瓷 變薄。
因此，本發明是為了提供一種觸控感應元件，其可以藉由最大化電活性層的振動效應和包含其的顯示裝置，在低驅動電壓下實現優異的觸覺效果。
此外，本發明是為了提供一種透明且具有優異表面硬度的一種觸控感應元件和包含其的顯示裝置。
本發明揭示的對象不限於上述目的，並且本領域技術人員可以從下面的描述中清楚上面未提到的其它目的。
根據本發明揭示的一個方面，提供了一種觸控感應元件，其包含由一電活性聚合物（electroactive polymer，EAP）形成的一電活性層、設置在該電活性層的至少一表面上的一電極、以及設置在該電活性層以及該電極上且具有一負的熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion，CTE）的一硬質塗層（hard coating layer），進而最大化垂直方向的振動效應且提高耐衝擊性。
根據本發明揭示的一個方面，提供了一種顯示裝置，其包含：一顯示面板和設置於該顯示面板上方或下方的一觸控感應元件，其中觸控感應元件包含由一電活性聚合物所構成的一電活性層、設置在該電活性層的至少一表面上的一電極、以及設置在該電活性層以及該電極上且具有一負的熱膨脹係數的一硬質塗層。
示例性實施例的其他詳細內容包含在詳細描述和圖式中。
根據本發明，藉由改變電活性層的表面的特性，垂直方向上的振動效應可以最大化，因此可以在低驅動電壓下實現優異的觸覺效果。
此外，根據本發明揭示的觸控感應元件是透明的，且該表面硬度是絕佳的而可提高耐衝擊性。
根據本發明的效果不限於上述示範例，並且在本說明書中包含更多種效果。
參照下面結合圖式詳細描述示例性實施例，本發明的優點和特徵以及實現優點和特徵的方法將變得清楚。然而，本發明不限於本文公開的示例性實施例，而可以各種形式實現。示例性實施例僅以示例的方式提供，使得本領域通常知識者可以完全理解本發明揭示的公開內容和本發明揭示的範圍。 因此，本發明揭示將僅由申請專利範圍的範圍限定。
用於描述本發明揭示的示例性實施例的圖式中所示的形狀、尺寸、比例、角度、數量等僅是示例，本發明揭示不限於此。在整個說明書中相同的圖式標記通常表示相同的元件。此外，在本發明的以下描述中，可以省略對已知先前技術的詳細說明，以避免不必要地模糊本發明的主題。本文使用的如“包含”，“具有”和“包含”的術語通常旨在允許添加其他組件，除非術語僅用於“只”。 除非另有明確說明，任何對單數的引用可能包含複數。
即使沒有明確說明，元件被解釋為包含普通誤差範圍。
當使用如“上”、“之上” 、“下”和“之下”之類的術語來描述兩個部分之間的位置關係時，一個或多個部分可以位於兩個部分之間，除非使用“立即”或“直接”這些術語。
當一元件或一層被設置在“其他元件或層”上時，可以將另一層或另一元件直接插入在另一元件上或其間。
雖然術語“第一”，“第二”等用於描述各種元件，但這些元件不受這些術語的限制。這些術語僅用於區分一個元件和其他元件。因此，下面提到的第一元件可能是本發明揭示技術概念的第二元件。
在整個說明書中，相同的圖式標記通常表示相同的元件。
為了方便描述，示出了圖式中所示的每個元件的尺寸和厚度，但本發明不限於所示元件的尺寸和厚度。
本發明揭示的各種實施例的特徵可以部分地或全部地彼此耦合或組合，並且技術上可以以各種方式聯鎖和操作，並且實施例可以彼此獨立地或相關聯地執行。
在下文中，將參照圖式詳細描述本發明的各種示例性實施例。
圖1A是用於說明根據本發明的示例性實施例的觸控感應元件的示意性截面圖。圖1B是用於說明根據本發明的示例性實施例的在觸控感應元件的電活性層中產生的壓縮力和張力的示意圖。參考圖1A和圖1B，一觸控感應元件100包含一電活性層110、一電極120和一硬質塗層130。
電極120將電場施加到電活性層110以通過電刺激（electrical stimulation）引起振動或彎曲。電極120可具有各種形狀，並根據需要設置各種數量的電極。例如，如圖1A所示，多個電極120可以設置在電活性層110的上表面和下表面上，或者多個電極可以設置在電活性層110的上表面和下表面的任何一者。
具體地，電極120可以設置在電活性層110的上表面和下表面上。在這種情況下，設置在電活性層110的上表面上的電極120在X軸方向上延伸，並且設置在電活性層110的下表面上的電極120在Y軸方向上延伸，以具有垂直配置結構，其中電極彼此交叉設置成矩陣。此外，水平排列結構的電極120可以僅設置在電活性層110的一個表面上。此外，多個電極120被設置為在一個單元中在電活性層110的上表面和下表面上彼此相對，從而可以實現垂直佈置結構和水平佈置結構兩者的多層結構的電極120。
電極120由導電材料所構成。此外，為了確保觸控感應元件100的透光率，電極120可以由透明導電材料所構成。例如，電極120可以由諸如氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）、石墨烯、金屬奈米線和透明導電氧化物（TCO）的透明導電材料所構成。此外，電極120可以由金屬網格（metal mesh）所構成。也就是說，電極120由金屬網格所構成，其中金屬材料被設置為具有網狀，使得電極120構成實質上為透明的。電極120的構成材料不限於上述示例，而是可以將各種透明導電材料用於構成電極120的材料。當構成多個電極120時，每個電極可由相同或不同的材料所構成。
電極120可以通過各種方法來形成。例如，電極120可以通過諸如濺鍍、印刷和狹縫塗覆等方法形成在電活性層110上。
電活性層110可以指當施加電壓時變形以產生振動的層。 電活性層110由通過電刺激而變形的電活性聚合物（electroactive polymer，EAP）所構成。例如，電活性聚合物可以是介電彈性體（dielectric elastomer）或鐵電聚合物（ferroelectric polymer）。具體地說，介電彈性體可以是選自丙烯酸類聚合物、氨基甲酸酯類聚合物和矽類聚合物至少其中之一者的組合，但不限於此。此外，鐵電聚合物可以是聚偏氟乙烯系（以下稱為PVDF）聚合物。PVDF基的聚合物是指在聚合物的主鏈中包含PVDF重複單元的聚合物，例如可以是PVDF均聚物或PVDF共聚物。
當電活性層110由介電彈性體所構成時，電介質彈性體在電壓施加於電活性層110時而產生的靜電吸引（庫侖力）收縮或膨脹，使得觸控感應元件100變形或振動。當電活性層110由鐵電聚合物所構成時，電活性層110中的偶極子(dipole)的取向方向於電壓施加到電活性層110時改變，使得觸控感應元件變形。由於膜型的電活性層110的透射率優異，因此將觸控感應元件附著在顯示面板的前表面上以便容易地設置到顯示裝置。
在這種情況下，電活性聚合物構成的電活性層110具有正的熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion，CTE）。具有正的熱膨脹係數的電活性聚合物在熱處理過程中膨脹。在形成具有負的熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion，CTE）的硬質塗層130的過程中，對電活性層110的表面施加壓縮力（compressive force）。關於此，熱膨脹係數將與硬質塗層130一起詳細描述。
同時，可以確定電活性層110的厚度，使得觸控感應元件100可以以低驅動電壓產生足夠的振動。例如，電活性層110可以是10微米微米（mm）到200 mm。當電活性層110的厚度滿足上述範圍時，觸控感應元件100可產生足夠的振動並可降低驅動電壓。這是因為當電活性層110的厚度大於200μm時，可能需要更多的驅動電壓來驅動觸控感應元件100。
硬質塗層130形成在電極120和電活性層110上。更具體地說，硬質塗層130設置成與電極120以及設置在電極120上電活性層110接觸，且硬質塗層130還設置在不設置電極120的電活性層110上。硬質塗層130保護觸控感應元件100的外觀，以提高電活性層110的表面的耐久性和硬度，從而增強從電活性層110傳遞的振動力。
硬質塗層130具有負的熱膨脹係數。當硬質塗層130設置在電活性層110上時，通過塗佈塗料組合物形成塗層後常使用加熱的熱處理技術。在這種情況下，當硬質塗層130具有負的熱膨脹係數，壓縮力將施加到設置在硬質塗層130下方的電活性層110的表面，使得電活性層110的表面的硬度增加。將參考圖1B具體描述當硬質塗層130具有負的熱膨脹係數時施加到電活性層110的力。
圖1B是說明根據本發明的示例性實施例的在觸控感應元件100的電活性層110中產生的壓縮力和張力的示意圖。參照圖1B，電活性層110可以分為中心部111、位於中心部上方的上表面部112和設置在中心部111下方的下表面部113。上表面部112和下表面部113包含設置在電活性層110上的任何具有厚度的空間，以及與硬質塗層130接觸的電活性層110的表面和表面下方。在這種情況下，中心部111、上表面部112和下表面部113可透過任意劃分空間而獲得，不限於圖1B所示的區域。
電活性聚合物所構成的電活性層110具有正的熱膨脹係數。因此，電活性層110在硬質塗層130的熱處理過程中具有水平膨脹的特性。因此，經受熱處理製程的電活性層110從電活性層110的中心在水平方向上接收到張力B，如圖1B所示。具體來說，電活性層110的中心部111在水平方向上接收張力B。
與此不同的是，電活性層110的上表面部112和下表面部113接收壓縮力A。具體地說，由於硬質塗層130具有負的熱膨脹係數，所以硬質塗層130在對硬質塗層130進行熱處理的過程中是可壓縮的。因此，硬質塗層130通過熱處理過程被壓縮到中心，使得與硬質塗層130接觸的電活性層110的表面部分也接受到壓縮的力。 也就是說，電活性層110的上表面部112和下表面部113由硬質塗層130接收壓縮力A。
結果，形成硬質塗層130，使得電活性層110的中心部111接收張力B，電活性層110的上表面部112和下表面部113接收壓縮力A。 在接收壓縮力A的電活性層110的上表面部112和下表面部113中，與中心部111相比，內部存儲的能量增加，也增加了電活性層110的垂直方向的硬度。藉此，當電活性層110振動增強時，加強了從電活性層110的中心到表面的振動力。藉由這樣做，即使對電活性層110施加相同的電壓，也可以進一步提高振動效果。
作為構成硬質塗層130的材料，可以為具有負的熱膨脹係數的透明材料。更具體地，硬質塗層130的材料可以是結晶化的透明陶瓷材料。例如，硬質塗層130的材料可以是二氧化矽（SiO2
）、氧化鋁（Al2
O3
）和氧化鋰（Li2
O）結晶化的陶瓷材料。例如可以使用b-鋰霞石（b-Li2
OㆍAl2
O3
ㆍ2SiO2
）或b-鋰輝石（b-Li2
OㆍAl2
O3
ㆍ4SiO2
或b-Li2
OㆍAl2
O3
ㆍ9SiO2
），或可以使用鎢酸鋯（ZrW2
O8
）、鎢酸鉿（HfW2
O8
）、鉬酸鋯（ZrMO2
O8
）或鉬酸鉿（HfMO2
O8
），但是材料不限於此。
可以通過在電活性層110上施加包含具有負的熱膨脹係數的陶瓷材料的組合物，然後通過熱處理製程來形成硬質塗層130。同時，可以對熱處理製程進行反覆處理低溫和高溫的多個循環。根據構成硬質塗層130的材料，可以藉由多個週期將更強的壓縮力施加到電活性層110。
硬質塗層130形成在電極120和電活性層110之上。這是因為當硬質塗層130設置在電極120的下方，即設置在電極120和電活性層之間時，如圖110所示，觸控感應元件100的振動量降低。通常，由於具有負的熱膨脹係數的硬質塗層130具有非常小的介電常數(pernittivity)，所以當硬質塗層130設置在電極120和電活性層110之間時，硬質塗層130可以干擾電活性層110的振動。
具體地，硬質塗層130可以設置成覆蓋電極120和電活性層110的表面。當硬質塗層130形成時，硬質塗層130需要被設置成與電活性層110的表面接觸，以對電活性層110的表面部分施加足夠的壓縮力，並且還可作為觸控感應元件100的保護層。
硬質塗層130的厚度可以為10nm至200nm。在這種情況下，硬質塗層130的厚度是指設置從其上設有硬質塗層130的電活性層110的表面的厚度。當硬質塗層130的厚度滿足上述範圍時，可以向電活性層110的表面部分施加足夠的張力，硬質塗層可以作為不干擾整個觸控感應元件100的移動的範圍內具有足夠硬度的保護層。
在下文中，將通過示例性實施例詳細描述本發明。然而，闡述以下示例性實施例以說明本發明，但本發明的範圍不限於此。
第一示例性實施例
使用丙烯酸類聚合物形成厚度為20μm的電活性層，然後在兩個表面上沉積上電極和下電極。然後，將二氧化矽（SiO2）溶膠、Al（NO3）3·9H2O和LiNO3在蒸餾水中混合攪拌3小時，加入PVA溶液並攪拌3小時，以製備凝膠狀的塗料組合物。將製備的塗料組合物塗覆以覆蓋電活性層和電極，然後在150℃下熱處理24小時，以形成由LiO2
·Al2
O3
·4SiO2
鋰輝石構成厚度為50nm的硬質塗層。在這種情況下，硬質層的熱膨脹係數為-0.14 ´ 10-6
/°C。
第一比較實施例
除了沒有形成硬質塗層之外，通過與第一示例性實施例相同的方法製備觸控感應元件。
第二比較實施例
圖2是用於說明根據本發明的比較實施例的觸控感應元件200的示意性截面圖。參照圖2，硬質塗層230設置在電活性層110和電極220之間。除了在電活性層110上形成硬質塗層230後設置沉積電極220，圖2的觸控感應元件200通過與第一示例性實施例相同的方法製備。
實驗例1 - 振動加速度的測量
在根據第一示例性實施例、第一比較實施例和第二比較實施例的觸控感應元件中，量測在100Hz的條件下將400V的電壓施加到上電極時的振動加速度，以及量測提供到下電極的接地電壓。測量結果如圖3A、圖3B和圖3C所示。
圖3A、圖3B和圖3C是通過測量第一示例性實施例、第一比較實施例和第二比較實施例的觸控感應元件的振動加速度所獲得的曲線圖。當比較圖3A和圖3B時，確認第一示例性實施例表示的振動加速度大約為0.9G，第一比較實施例表示的振動加速度大約為0.6G。也就是說，與未形成硬質塗層的第一比較實施例的觸控感應元件相比，確定了具有負的熱膨脹係數的硬質塗層的第一示例性實施例的觸控感應元件在相同電壓下具有顯著更高的振動加速度。換句話說，證實在相同的施加電壓下，根據第一示例性實施例的觸控感應元件的振動量是高的。還確認為了獲得相同的振動量，與第一比較實施例相比，第一示例性實施例需要的電壓較低。
此外，當比較圖3A和圖3C時，證實在第二比較實施例中，振動加速度約為0.5G。
第一示例性實施例和第二比較實施例證實，與硬質塗層設置在電活性層和電極之間的情況相比，當具有負的熱膨脹係數的硬質塗層設置在電活性層和電極上方時，振動加速度顯著較高。與沒有設置硬質塗層的第一比較例相比，確認了當將硬質塗層設置在電活性層和電極之間時，振動加速度降低。這是因為即使在電活性層的表面部產生壓縮力，因此傳遞給電活性層的垂直方向的振動力增加，但具有低介電常數的硬質塗層的設置在電極和電活性層之間，使得觸控感應元件的振動量降低。
如上所述，具有負的熱膨脹係數的硬質塗層設置在電極和由具有正的熱膨脹係數的電活性聚合物所構成的電活性層上，使得觸控感應元件的振動量顯著改善，且在觸控感應元件的外觀上提供了具有優異硬度的保護層。因此，根據本發明的示例性實施例的觸控感應元件具有改善的抗衝擊性，且還可向使用者傳遞直接振動感。
圖4是用於說明包含根據本發明的示例性實施例的觸控感應元件的顯示裝置的示意性截面圖。參考圖4，顯示裝置400包含一顯示面板440、一觸控感應元件100、一觸控面板450和一蓋460。在這種情況下，在圖4的顯示裝置400中包含的觸控感應元件100與根據本發明的示例性實施例的參照圖1A所描述的觸控感應元件100相同。因此，將省略對觸控感應元件100的冗贅描述。
顯示面板440涉及一面板，是用於在顯示裝置400中顯示圖像的顯示元件。顯示面板440，例如是有機發光顯示面板、液晶顯示面板、電泳顯示面板等各種顯示面板。
在顯示面板440上設置包含一電活性層110、一電極120和一硬質塗層130的觸控感應元件100。在下文中，將描述圖4中所示的觸控感應元件是圖1A所示的觸控感應元件100。具體地，觸控感應元件100包含由電活性聚合物所構成的電活性層110、設置在電活性層110的至少一個表面上的一電極120、設置在電活性層和電極120上且具有負的熱膨脹係數的硬質塗層130。
觸控面板450設置在觸控感應元件100上。觸控面板450是指感測使用者對顯示裝置400的觸控輸入的面板。觸控面板450，例如是電容型、電阻覆蓋型、超聲波型或紅外型觸控面板，可以使用電容型觸控面板作為觸控面板450。圖4所示的顯示裝置400包含外掛式（add-on type）觸控面板450，其中單獨製造的觸控面板450分開設置在顯示面板440上。
蓋460設置在觸控面板450上。蓋460是用於保護顯示裝置免受來自顯示裝置400的外部的衝擊的構造。蓋460可以由透明絕緣材料形成。
即使圖4中未示出，可以使用黏合劑層將顯示面板440、觸控感應元件100、觸控面板450和蓋460彼此黏合。黏合劑層，例如可是光學透明黏合劑（OCA）或光學透明樹脂（OCR），但是黏合劑層不限於此。
通常，包含由電活性聚合物形成的電活性層的觸控感應元件具有優異的透明度，但是具有比現有技術的觸控感應元件低的振動量。因此，需要一驅動電壓，但驅動電壓太高以致無法在如行動設備的小顯示裝置中引入一觸控感應元件。然而，根據本發明的示例性實施例的顯示裝置，使用透明的並具有改善的振動量的觸控感應元件，使得驅動電壓可能降低。
圖5是用於說明根據本發明揭示的另一示例性實施例的包含觸控感應元件的顯示裝置的示意性截面圖。當將圖5中所示的顯示裝置500與參照圖4描述的顯示裝置400進行比較時，除了顯示面板540是液晶顯示面板，因此還包含背光單元和內嵌式觸控感測器外，內嵌式（in-cell type）觸控感測器提供了除了單獨的觸控面板以外的觸控感測器以與顯示面板540集成在一起，其他部件基本相同，因此將省略冗贅描述。
參考圖5，顯示面板540設置在蓋460和觸控感應元件100之間。液晶顯示面板通過調整從背光單元570發射的光的透射率來顯示圖像。液晶顯示面板包含一下偏振器、包含薄膜晶體管（TFT）的一下基板、一液晶層、包含濾色器的一上基板、以及一上偏振器，但不限於此。
顯示面板540是其中設置有用於在顯示裝置500中顯示圖像的顯示裝置的面板，並且包含被配置為集成在面板中的觸控感測器。也就是說，將觸控感測器設置在顯示面板540中以配置內嵌式觸控感測器。在內嵌式觸控感測器中，顯示面板540的共用電極同時用作觸控電極。
由於圖5所示的顯示裝置500是液晶顯示裝置，所以向顯示面板540發射光的背光單元570設置在顯示面板540的下方。
在顯示面板540和背光單元570之間設置包含一電活性層110、一電極120和一硬質塗層130的一觸控感應元件100。
通常，當顯示面板是液晶顯示面板並且內嵌式觸控感測器與顯示面板集成時，如果觸控感應元件設置在觸控感測器上，由於施加到觸控感應元件的高驅動電壓產生的雜訊，則觸控輸入可能被錯誤識別。因此，觸控感應元件可以設置在顯示面板的下方。然而，當觸控感應元件設置在顯示面板下方時，由於使用者遠離觸控輸入的位置，所以向使用者傳送的振動量減少。因此，為了最小化振動量的減小，考慮在液晶顯示面板和背光單元之間配置觸控感應元件。然而，如上所述，在先前技術的觸控感應元件中使用形狀記憶合金或壓電陶瓷，存在透光率低的問題。在根據本發明的另一示例性實施例的顯示裝置500中，具有負的熱膨脹係數的硬質塗層設置在由電活性聚合物所構成的電活性層和電極上，使得透明度優異，並且振動量改善。因此，相較於先前技術中使用電活性聚合物的情況，即使在液晶顯示面板和背光單元之間配置有觸控感應元件100，從背光單元向液晶顯示面板供給的光的透光率也優異，可以傳遞更強的振動。
本發明的示例性實施例還可以描述如下：
根據本發明的一個方面，觸控感應元件包含由電活性聚合物所構成的一電活性層、設置在電活性層的至少一個表面上的一電極、設置在電活性層和電極上具有負的熱膨脹係數的一硬質塗層。
電活性層可具有正的熱膨脹係數。
硬質塗層可以包含由二氧化矽（SiO2
）、氧化鋁（Al2
O3
）和氧化鋰（Li2
O）形成的鋰霞石（ecucryptite）或鋰輝石（spodumen）。
硬質塗層可以包含鎢酸鋯（ZrW2
O8
）、鎢酸鉿（HfW2
O8
） 、鉬酸鋯（ZrMO2
O8
） 、以及鉬酸鉿（HfMO2
O8
）中的至少一者。
硬質塗層可以通過反覆處理低溫和高溫的熱處理程序所形成。
電活性層可以由中心部、中心部上的上表面部、和中心部下的下表面部形成，且當電壓未施加到電極時，中心部接收張力，以及上表面部和下表面部接收壓縮力。
硬質塗層的厚度可以為10nm至200nm。
硬質塗層可以覆蓋電極和電活性層的表面。
根據本發明的另一方面，顯示裝置包含一顯示面板和在顯示面板之上或之下的一觸控感應元件，其中觸控感應元件包含由電活性聚合物所構成的一電活性層、設置在電活性層的至少一個表面上的一電極、以及設置在電活性層和電極上並具有負的熱膨脹係數的一硬質塗層。
電活性層可具有正的熱膨脹係數。
顯示裝置還可以包含分開設置在顯示面板上的外掛式（add-on type）觸控面板，並且觸控感應元件可以設置在顯示面板和觸控面板之間。
顯示面板可以是液晶顯示面板，液晶顯示面板包含配置為集成在顯示面板中的觸控感測器，還可以包含設置在液晶顯示面板下方的背光單元，並且觸控感應元件可以設置在液晶顯示面板和背光單元之間。
儘管已經參考圖式詳細描述本發明的示例性實施例，但是本發明並不限於此，並且可以在不脫離本發明的技術概念的情況下以許多不同的形式來體現。因此，本發明的示例性實施例僅用於說明的目的，但不旨在限制本發明的技術精神。本發明揭示技術精神的範圍不限於此。本發明的保護範圍應根據以下申請專利範圍進行解釋，其等同範圍內的所有技術概念應解釋為屬於本發明的範圍。
100‧‧‧觸控感應元件
110‧‧‧電活性層
111‧‧‧中心部
112‧‧‧上表面部
113‧‧‧下表面部
120‧‧‧電極
130‧‧‧硬質塗層
200‧‧‧觸控感應元件
220‧‧‧電極
230‧‧‧硬質塗層
400‧‧‧顯示裝置
440‧‧‧顯示面板
450‧‧‧觸控面板
460‧‧‧蓋
500‧‧‧顯示裝置
540‧‧‧顯示面板
570‧‧‧背光單元
A‧‧‧壓縮力
B‧‧‧張力
圖1A是用於說明根據本發明的示例性實施例的觸控感應元件的示意性截面圖。 圖1B是用於說明根據本發明的示例性實施例的在觸控感應元件的電活性層中產生的壓縮力和張力的示意圖。 圖2是用於說明根據本發明的比較實施例的觸控感應元件的示意性截面圖。 圖3A、圖3B和圖3C是通過測量第一示例性實施例、第一比較實施例和第二比較實施例的觸控感應元件的振動加速度獲得的曲線圖。 圖4是用於說明包含根據本發明的示例性實施例的觸控感應元件的顯示裝置的示意性截面圖。 圖5是用於說明根據本發明揭示的另一示例性實施例的包含觸控感應元件的顯示裝置的示意性截面圖。
Claims (12)
- 一種觸控感應元件，包含：一電活性層，由一電活性聚合物(electroactive polymer，EAP)所構成；一電極，設置在該電活性層的至少一個表面上；以及一硬質塗層，直接設置在該電活性層上以及直接設置在該電極上，且該硬質塗層具有一負的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該電活性層具有一正的熱膨脹係數。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該硬質塗層包含由二氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)和氧化鋰(Li2O)構成的鋰霞石(ecucryptite)或鋰輝石(spodumen)。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該硬質塗層包含鎢酸鋯(ZrW2O8)、鎢酸鉿(HfW2O8)、鉬酸鋯(ZrMO2O8)、以及鉬酸鉿(HfMO2O8)中的至少其中一者。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該硬質塗層由反覆處理低溫高溫的一熱處理製程所形成。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該電活性層由一中心部、該中心部之上的一上表面部、以及該中心部之下的一下表面部所構成；以及當一電壓不提供至該電極時，該中心部接收張力，且該上表面部和該下表面部接收壓縮力(compressive force)。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該硬質塗層的厚度為10nm至200nm。
- 如請求項1所述的觸控感應元件，其中該硬質塗層覆蓋該電極和該電活性層的表面。
- 一種顯示裝置，包含：一顯示面板；以及一觸控感應元件，於該顯示面板上方或下方；其中該觸控感應元件包含由一電活性聚合物所構成的一電活性層、設置在該電活性層的至少一表面上的一電極、以及直接設置在該電活性層上以及直接設置在該電極上的一硬質塗層，且該硬質塗層具有一負的熱膨脹係數。
- 如請求項9所述之顯示裝置，其中該電活性層具有一正的熱膨脹係數。
- 如請求項9所述之顯示裝置，更包含一外掛式(add-on type)觸控面板，係分開設置在該顯示面板上，其中該觸控感應元件設置於該顯示面板和該觸控面板之間。
- 如請求項9所述之顯示裝置，其中該顯示面板為一液晶顯示面板，該液晶顯示面板包含被集成在該顯示面板中的一觸控感測器，一背光單元設置在該液晶顯示面板之下，且該觸控感應元件設置在該液晶顯示面板和該背光單元之間。
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