[發明專利]電子設備中的透明應變傳感器

在審

• 申請號: 201680042511.7
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN107850499A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: M·沃斯古瑞特凱恩;J·S·史密斯;S·費利茲;J·E·皮德爾;許廷軍;溫肖楠
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 邊海梅

相關專利申請的交叉引用

本專利合作條約主申請要求于2015年7月21日提交的名稱為“Transparent Strain Sensors in an Electronic Device”的美國臨時專利申請62/195,030以及于2015年8月11日提交的名稱為“Transparent Strain Sensors in an Electronic Device”的美國非臨時性專利申請14/823,910的優先權，所述專利申請的內容據此全文以引用方式并入本文。

技術領域

本文所述的實施方案總體涉及電子設備。更具體地講，本發明實施方案涉及電子設備中的一個或多個透明應變傳感器。

背景技術

應變儀或應變傳感器用于檢測或測量對象上的應變。通常，應變傳感器的電阻與其正經受的壓縮力和張力成比例地變化。應變傳感器的儀表系數表示材料對應變的敏感度。換句話講，儀表系數指示應變傳感器的電阻隨應變而變化的程度。儀表系數越高，電阻變化越大。更高的儀表系數允許檢測和測量更大范圍的應變。

在一些情況下，期望應變傳感器由透明材料制成。例如，當應變傳感器位于應變傳感器可由用戶(例如，通過顯示器)可視地檢測到的區域中時，可使用透明應變傳感器。然而，用于形成透明應變傳感器的一些材料具有低儀表系數或者零儀表系數。

發明內容

一個或多個透明應變傳感器可被包括在電子設備中。如本文所用，術語“應變傳感器”是指應變敏感元件和直接連接到應變敏感元件的一個或多個應變信號線。在一個實施方案中，該一個或多個應變傳感器用于檢測施加到電子設備、電子設備中的部件諸如輸入按鈕和/或電子設備的輸入區域或表面的力。在一個非限制性示例中，包括一個或多個應變傳感器的力感測設備可被結合到電子設備的顯示疊堆中。當用戶正在觀看顯示器時，該一個或多個應變傳感器可被定位在顯示疊堆的對用戶可見的區域中。如此，該一個或多個透明應變傳感器可由一種透明導電材料或者兩種或更多種透明導電材料形成。

在一些實施方案中，每個透明應變敏感元件被形成為或處理成具有第一儀表系數和第一導電率。每個透明應變信號線被形成為或處理成具有不同的第二儀表系數和不同的第一導電率。例如，在一個實施方案中，形成透明應變敏感元件的一種或多種透明材料可比至少一個透明應變信號線的一種或多種透明材料具有更高的儀表系數，而透明應變敏感元件的導電率可小于一個或多個透明應變信號線的導電率。因此，透明應變敏感元件被配置為對應變比一個或多個透明應變信號線更敏感，并且該一個或多個透明應變信號線被配置為更有效地傳輸信號。

在一個方面，透明應變傳感器包括透明應變敏感元件和直接連接到應變敏感元件的透明應變信號線。透明應變敏感元件被形成為包括具有第一儀表系數的第一透明導電材料。透明應變信號線由具有第二儀表系數的第二透明導電材料形成。在一個實施方案中，第一儀表系數可大于第二儀表系數。除此之外或另選地，第一透明導電材料可具有第一電阻，并且第二透明導電材料可具有第二電阻，其中第一電阻大于第二電阻。在一個非限制性示例中，透明應變敏感元件可由透明GZO膜或透明AZO膜形成，并且至少一個透明應變信號線由透明ITO膜形成。

在另一方面，透明應變傳感器可由混合透明導電材料形成，該混合透明導電材料包括具有第一儀表系數和第一電阻的至少一個第一透明導電段和具有第二儀表系數和第二電阻的至少一個第二透明導電段。第一透明導電段連接到第二透明導電段。第一儀表系數可大于第二儀表系數并且第一電阻大于第二電阻。

在另一方面，透明應變傳感器可包括透明應變敏感元件和直接連接到該透明應變敏感元件的至少一個透明應變信號線。透明應變敏感元件和一個或多個透明應變信號線可由相同的透明導電材料形成，但應變敏感元件中和/或至少一個應變信號線中的一種或多種透明導電材料可摻雜有一種或多種摻雜物以改變透明導電材料的儀表系數和/或導電率。因此，透明應變敏感元件和至少一個透明應變信號線可具有不同的儀表系數和/或電導率。在一些實施方案中，透明應變敏感元件的儀表系數大于至少一個應變信號線的儀表系數。除此之外或另選地，透明應變敏感元件可具有第一電阻，并且一個或多個透明應變信號線可具有第二總電阻，其中第一電阻大于第二電阻。

在又一方面，一種用于制造透明應變傳感器的方法可包括：在基板上提供透明應變敏感元件并且提供透明應變信號線，該透明應變信號線直接連接到基板上的透明應變敏感元件。透明應變敏感元件由具有第一儀表系數的一種或多種透明導電材料形成。透明應變信號線由具有不同的第二儀表系數的一種或多種透明導電材料形成。