可拉伸基板和电子皮肤的制作方法

1.本公开涉及显示技术领域，具体涉及一种可拉伸基板和电子皮肤。

背景技术：

2.可拉伸传感器具有良好的拉伸变形能力，因此越来越多的应用到电子皮肤中。但其中由于人体的不断动作，肌肉变化会牵引皮肤进行不同程度的形变。虽然可拉伸传感器可以主动适应柔性皮肤表面并与之保持共形接触，以及进行不同方向的拉伸，但仍希望可拉伸传感器的形变幅度可以越小越好以达到长时间高信赖度的需求。

技术实现要素：

3.本公开实施例提供一种可拉伸基板和电子皮肤。
4.第一方面，本公开实施例提供一种可拉伸基板，所述可拉伸基板包括多个岛区以及连接相邻岛区的桥区，所述可拉伸基板包括衬底以及位于所述衬底上的传感器元件和导电结构；
5.所述传感器元件位于所述岛区；
6.所述导电结构位于所述桥区，所述导电结构连接相邻岛区上的传感器元件，所述导电结构包括缓冲图案和连接图案，所述缓冲图案连接在所述连接图案和所述传感器元件之间；
7.所述缓冲图案包括网格图案，所述连接图案包括至少一条连接线。
8.在一些实施例中，所述缓冲图案包括沿所述桥区指向所述岛区方向的多个网格组，每个网格组包括多个网格，每个网格具有多条边；
9.对于同一缓冲图案中的任意两个网格组，靠近岛区的网格组中网格的边的数量，比远离岛区的网格组中网格的边的数量多。
10.在一些实施例中，所述多个网格组包括第一网格组和第二网格组，所述第二网格组位于所述第一网格组和所述连接图案之间；
11.所述第一网格组中的网格为六边形图案；
12.所述第二网格组中的网格为四边形图案。
13.在一些实施例中，至少一个所述桥区设置有层叠的多个导电结构，每个导电结构与相邻岛区中的一个所述传感器元件连接，相邻两层导电结构被绝缘层间隔开。
14.在一些实施例中，所述可拉伸基板还包括保护层，
15.所述传感器元件和所述导电结构位于所述保护层和所述衬底之间。
16.在一些实施例中，所述衬底包括位于所述岛区的第一部分和位于所述桥区的第二部分，
17.所述第一部分的硬度大于所述第二部分的硬度。
18.在一些实施例中，所述连接线在自然状态下为波浪线或折线。
19.在一些实施例中，所述连接图案包括多条所述连接线，多条所述连接线彼此间隔。
20.在一些实施例中，所述缓冲图案包括多个网格，每个网格具有多条边，所述连接线与所述网格的顶点位置连接。
21.第二方面，本公开实施例提供一种电子皮肤，包括第一方面所述的可拉伸基板。
附图说明
22.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
23.图1为公开技术提供的一种可拉伸基底的平面示意图。
24.图2为本公开实施例提供的一种可拉伸基板的平面示意图。
25.图3为本公开实施例提供的一种可拉伸基板的结构示意图。
26.图4为本公开实施例提供的一种可拉伸基板在自然状态下的平面示意图。
27.图5为本公开实施例提供的一种可拉伸基板在拉伸状态下的平面示意图。
28.图6为本公开实施例提供的另一可拉伸基板的平面结构图。
29.图7为本公开实施例的另一可拉伸基板的结构示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
31.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
32.除非另作定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
33.可拉伸传感器具有良好的拉伸变形能力，因此越来越多的应用到电子皮肤中。但其中由于人体的不断动作，肌肉变化会牵引皮肤进行不同程度的形变。虽然可拉伸传感器可以主动适应柔性皮肤表面并与之保持共形接触，以及进行不同方向的拉伸，但仍希望可拉伸传感器的形变幅度可以越小越好，以达到长时间高信赖度的需求。
34.公开技术中，对电子皮肤的改进之处可以体现在提高可拉伸传感器的拉伸能力，如拉伸变形率、可重复拉伸次数等。例如将可拉伸传感器设置为剪纸结构，由开孔形状的变形来提供拉伸量；或是将可拉伸传感器设置为褶纸结构，利用结构上的立体变化来达成变形效果；或是将可拉伸传感器设置为弹性结构，通过材料的弹性性能来实现拉伸效果。
35.但上述对电子皮肤的改进方式中，均会导致可拉伸传感器随着皮肤的牵引变化而
产生一定的形变量，不利于电子皮肤记录生理信号的稳定性；同时，可拉伸传感器与皮肤表面之间的摩擦有可能产生静电，影响电子皮肤生成生理信号的准确性。
36.图1为公开技术提供的一种可拉伸基底的平面示意图，基于以上技术问题，公开技术中提出将电子皮肤的基底设置为弹性的可拉伸基板。如图1所示，可拉伸基板包括岛区1和桥区2，其中，岛区1为不可形变区域，桥区2为可形变区域即可拉伸区域；将电子皮肤中的传感器设置在岛区1，桥区2设置连接相邻岛区1上的传感器的走线，使传感器不受皮肤牵引的影响，保持固定形态以确保其工作状态。但在电子皮肤受到拉伸时，岛区1和桥区2之间的分界处会存在明显的应力累积问题，影响电子皮肤的使用寿命。
37.为了解决上述技术问题中的至少一种，本公开实施例提供一种可拉伸基板，应用于电子皮肤中。
38.图2为本公开实施例提供的一种可拉伸基板的平面示意图，图3为本公开实施例提供的一种可拉伸基板的结构示意图，如图2、3所示，可拉伸基板包括多个岛区1以及连接相邻岛区1的桥区2，可拉伸基板包括衬底3以及位于衬底3上的导电结构4和传感器元件5。
39.其中，传感器元件5位于岛区1；导电结构4位于桥区2，导电结构4连接相邻岛区1上的传感器元件5，导电结构4包括缓冲图案41和连接图案42，缓冲图案41连接在连接图案42和传感器元件5之间；缓冲图案41包括网格图案，连接图案42包括至少一条连接线42a。
40.本公开实施例提供的可拉伸基板，传感器元件5固定在岛区1上，可以保持固定形态以确保其工作状态；导电结构4连接相邻的传感器元件5，且导电结构4中的靠近传感器元件5一侧的缓冲图案41为网格图案，也就是说，可拉伸基板中连接岛区1和桥区2的导电结构4为网格图案，以降低岛区1和桥区2分界处的应力集中的问题，提高可拉伸基板的可靠性。
41.上述导电结构4的材料可以包括金属、合金、金属氮化物、导电金属氧化物、透明导电材料等，在一个示例中，导电结构4可以为金属构成的单层，例如金、银、铝等材料层；在另一个示例中，导电结构4也可以为金属构成的多层，例如mo/al/mo复合层或ti/al/ti复合层。另外，导电结构4的厚度在0.6-1μm之间。例如，0.6μm、0.8μm或1μm。本公开实施例中，对导电结构4的材料和厚度，均不作具体限定。
42.岛区1中所设置的传感器元件5用于检测生理信号，因此其可以是用于检测人的血压、心跳、体温等数据的传感器，也可以是用于感受不同类型的压力的传感器，或者是用于感受空气及水流的传感器，具体应用时可以灵活设置，本公开实施例对此不作限定。
43.在一些实施例中，如图3所示，可拉伸基板还包括保护层6，传感器元件5和导电结构4位于保护层6和衬底3之间。保护层6可以起到隔绝水汽的作用，保护可拉伸基板不受水汽侵蚀。在一些实施例中，保护层6可以采用无机材料，例如氧化硅、氮化硅等；也可以采用有机材料，例如丙烯酸、聚酰亚胺薄膜或者上述两种有机材料的组合材料等，以使保护层6具有一定的可拉伸性。本公开实施例对此均不作限定。
44.在一些实施例中，缓冲图案41包括沿桥区2指向岛区1方向的多个网格组，每个网格组包括多个网格，每个网格具有多条边，即缓冲图案41中的网格图案的形状可以有多种，应当注意的是，缓冲图案41中的多个网格是连接在一起的。由于应力主要集中在岛区1和桥区2的分界处，因此对于同一缓冲图案41中的任意两个网格组，靠近岛区1的网格组中网格的边的数量，比远离岛区1的网格组中网格的边的数量多，以将岛区1和桥区2之间产生的应力通过逐级密集的网格图案实现渐进式分解，避免局部的应力累积。
45.其中，每个网格组中的多个网格可以排成多排，多排网格沿由桥区2指向岛区1的方向(记作第一方向)排列，同一排中的多个网格沿第二方向排列，例如，第二方向与第一方向垂直。
46.在一些实施例中，如图2所示，缓冲图案41包括第一网格组411和第二网格组412，第二网格组412位于第一网格组411和连接图案42之间；第一网格组411中的网格为六边形图案；第二网格组412中的网格为四边形图案。
47.需要说明的是，缓冲图案41中的网格组为多组，可以设置为如图2所示的两组网格组，也可以设置为三组、四组等更多网格组。当缓冲图案41中的网格组为两组时，可以设置如图2所示设置第一网格组411中的网格为六边形图案，第二网格组412中的网格为四边形图案，使两个岛区之间的导电结构形成依次由六边形图案、四边形图案、连接线、四边形图案和六边形图案组成的网格图案；也可以设置第一网格组411中的网格为五边形图案，第二网格组412中的网格为四边形图案，使两个岛区之间的导电结构形成依次由五边形图案、四边形图案、连接线、四边形图案和五边形图案组成的网格图案；当缓冲图案41中的网格组为三组时，即缓冲图案41还可以包括位于第二网格组远离岛区方向的第三网格组，这种情况下，可以设置第一网格组411中的网格为六边形图案，第二网格组412中的网格为五边形图案，第三网格组中的网格为四边形图案，使两个岛区之间的导电结构形成依次由六边形图案、五边形图案、四边形图案、连接线、四边形图案、五边形图案和六边形图案组成的网格图案。也就是说，本公开实施例中对缓冲图案41中网格组的数量和每一网格组中网格的图案形状的不作具体限定，只需要保证靠近岛区的网格组中网格的边的数量大于远离岛区的网格组中网格的边的数量即可。
48.另外，第一网格组411和第二网格组412中的多边形图案的组数可以设置为1-5组中的任意数量，本公开实施例对此不作限定。例如，如图2所示，第一网格组411包括两组六边形网格，即在岛区1指向桥区2的方向上，设置有两列六边形网格；第二网格组412中包括五组四边形网格，即在岛区1指向桥区2的方向上，设置有五列四边形网格。
49.在一个示例中，如图2所示，第一网格组411中的六边形网格的形状可以设置成边长均为a的正六边形，其中a在8-12μm之间，例如10μm；第二网格组412中的四边形网格的形状可以设置成边长均为b的菱形，其中b在8-12μm之间，例如10μm，本公开对此不作具体限定。
50.在一些实施例中，衬底3包括位于岛区1的第一部分和位于桥区2的第二部分，由于岛区1中固定传感器元件5，其为不可拉伸区域，桥区2为可拉伸区域，因此第一部分的硬度大于第二部分的硬度，以便于桥区2通过缓冲图案41中网格图案的变形来实现可拉伸基板的伸缩性。
51.在一个示例中，可以先提供一个硬度一致的衬底3，然后对衬底3上岛区1所对应的区域进行表面处理，以在同一衬底3上形成硬度较大的第一部分和硬度较小的第二部分。
52.在一些实施例中，衬底3可以采用弹性材料，例如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
53.在一些实施例中，衬底3厚度在3-10μm之间，例如，衬底3的厚度为5μm，从而在保证衬底3支撑能力的同时，提高衬底3的可拉伸性。
54.在一些实施例中，衬底3上还可以设置镂空部，该镂空部位于桥区和岛区1之外的
区域，例如，如图4所示，岛区1排成多行多列，同一行中相邻两个岛区之间，以及同一列中相邻两个岛区1之间均设置有桥区，同一行中相邻两个桥区之间，以及同一列中相邻两个桥区之间均设置有镂空部w。
55.在一些实施例中，连接图案42中的连接线42a为波浪线或折线。具体地，图4为本公开实施例提供的一种可拉伸基板在自然状态下的平面示意图，图5为本公开实施例提供的一种可拉伸基板在拉伸状态下的平面示意图。具体地，图4中，可拉伸基板在自然状态下连接图案42中的连接线42a为波浪线；图5中，可拉伸基板在拉伸状态下连接线42a为折线。上述自然状态是指，可拉伸基板在未受到外力未发生形变的状态。
56.如图4、图5所示，在可拉伸基板的拉伸过程中，连接线42a提供最大的形变量，第二网格组412中的多组四边形图案提供的形变量略小，第一网格组411中的多组六边形图案提供的形变量最小，三者共同形成导电结构4，对岛区1和桥区2分界处产生的应力实现渐进式分解，避免局部的应力累积。
57.在一些实施例中，缓冲图案41包括多个网格，每个网格具有多条边，连接线42a与网格的顶点位置连接，且连接线42a所连接的顶点不与其他网格接触。
58.具体地，在一些实施例中，如图2、图4、图5所示，连接图案42包括多条连接线42a，多条连接线42a彼此间隔，每条连接线42a均对应连接一个网格，不同连接线42a连接不同的网格。图6为本公开实施例提供的另一可拉伸基板的平面结构图，在另一些实施例中，连接图案42也可以只包括一条连接线42a，该连接线42a的两端分别与缓冲图案41中的网格连接。也就是说，连接图案42中连接线42a的数量可以灵活设置，本公开实施例对此不作限定。
59.在一些实施例中，至少一个桥区2设置有层叠的多个导电结构4，每个导电结构4与相邻岛区1中的一个传感器元件5连接，相邻两层导电结构4被绝缘层7间隔开。
60.上述绝缘层7的材料可以包括氮氧化硅、氧化硅、氮化硅、碳氧化硅、氮碳化硅、氧化铝、氮化铝、氧化钽、氧化铪、氧化锆、氧化钛等。
61.在一个示例中，至少一个岛区1设置有层叠的n个传感器元件5；与n个传感器元件5相邻的桥区2设置有层叠的n个导电结构4；n个传感器元件5和n个导电结构4一一对应连接，n为大于1的整数。图7为本公开实施例的另一可拉伸基板的结构示意图，如图7所示，n取值为2，即岛区1设置有两层传感器元件5，与其相邻的桥区对应设置有两层导电结构4，
62.上述层叠的n个传感器元件5中，n具体是指传感器元件5的层数，也就是说，上述描述不考虑在同一层中设置有多个彼此间隔的传感器元件5的情况，将位于同一层中的传感器元件5当做一个整体。
63.具体地，岛区1上设置的传感器元件5可以只有一层，也可以设置有层叠的多个，那么对于与该岛区1相连接的桥区2中，存在有与岛区1中传感器元件5相同层叠数量的导电结构4。
64.如图7所示，绝缘层7位于相邻两层传感器元件5之间，且延伸至桥区2，桥区2的相邻两层导电结构4被绝缘层7间隔开。
65.需要说明的是，当岛区1设置有层叠的多个传感器元件5时，与其相邻的桥区2中设置的导电结构4的层叠数量，也可以与传感器元件5的层叠数量不相同，本公开实施例对此不作限定。
66.本公开实施例还提供一种电子皮肤，包括上述可拉伸基板。
67.由于可拉伸基板中将传感器元件固定在岛区上，可以保持固定形态以确保其工作状态；导电结构连接相邻的传感器元件，且导电结构中的靠近传感器元件一侧的缓冲图案为网格图案，也就是说，可拉伸基板中连接岛区和桥区的导电结构为网格图案，以降低岛区和桥区分界处的应力集中的问题，提高可拉伸基板的可靠性，以便于提高电子皮肤检测生理信号的准确性和稳定性。
68.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

技术特征：

1.一种可拉伸基板，其特征在于，所述可拉伸基板包括多个岛区以及连接相邻岛区的桥区，所述可拉伸基板包括衬底以及位于所述衬底上的传感器元件和导电结构；所述传感器元件位于所述岛区；所述导电结构位于所述桥区，所述导电结构连接相邻岛区上的传感器元件，所述导电结构包括缓冲图案和连接图案，所述缓冲图案连接在所述连接图案和所述传感器元件之间；所述缓冲图案包括网格图案，所述连接图案包括至少一条连接线。2.根据权利要求1所述的可拉伸基板，其特征在于，所述缓冲图案包括沿所述桥区指向所述岛区方向的多个网格组，每个网格组包括多个网格，每个网格具有多条边；对于同一缓冲图案中的任意两个网格组，靠近岛区的网格组中网格的边的数量，比远离岛区的网格组中网格的边的数量多。3.根据权利要求2所述的可拉伸基板，其特征在于，所述多个网格组包括第一网格组和第二网格组，所述第二网格组位于所述第一网格组和所述连接图案之间；所述第一网格组中的网格为六边形图案；所述第二网格组中的网格为四边形图案。4.根据权利要求1所述的可拉伸基板，其特征在于，至少一个所述桥区设置有层叠的多个导电结构，每个导电结构与相邻岛区中的一个所述传感器元件连接，相邻两层导电结构被绝缘层间隔开。5.根据权利要求1至4中任一项所述的可拉伸基板，其特征在于，所述可拉伸基板还包括保护层，所述传感器元件和所述导电结构位于所述保护层和所述衬底之间。6.根据权利要求1至4中任一项所述的可拉伸基板，其特征在于，所述衬底包括位于所述岛区的第一部分和位于所述桥区的第二部分，所述第一部分的硬度大于所述第二部分的硬度。7.根据权利要求1至4中任一项所述的可拉伸基板，其特征在于，所述连接线在自然状态下为波浪线或折线。8.根据权利要求1至4中任一项所述的可拉伸基板，其特征在于，所述连接图案包括多条所述连接线，多条所述连接线彼此间隔。9.根据权利要求1至4中任一项所述的可拉伸基板，其特征在于，所述缓冲图案包括多个网格，每个网格具有多条边，所述连接线与所述网格的顶点位置连接。10.一种电子皮肤，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的可拉伸基板。

技术总结

本公开实施例提供一种可拉伸基板和电子皮肤。可拉伸基板包括多个岛区以及连接相邻岛区的桥区，可拉伸基板包括衬底以及位于衬底上的传感器元件和导电结构；传感器元件位于岛区；导电结构位于桥区，导电结构连接相邻岛区上的传感器元件，导电结构包括缓冲图案和连接图案，缓冲图案连接在连接图案和传感器元件之间；缓冲图案包括网格图案，连接图案包括至少一条连接线。一条连接线。一条连接线。