力敏感测模块及其制造方法及电子装置与流程

1.本发明是有关于一种力敏感测模块及其制造方法及电子装置。


背景技术：

2.随着触控模块的多元发展，其已成熟应用在工业电子以及消费电子产品上。从对于确定屏体表面上的触控点的二维位置(例如，x轴方向及y轴方向)的需求，进展至对于感知施加于屏体表面(例如，z轴方向)的力量变化带来的力量参数需求，甚至对于z轴方向的按压力量阶层判断需求。
3.然而，现有业者所提出的已知技术在触控模块所搭载的压力感测器存在以下问题：(1)压力感应器为不透光单元，为了不影响显示透光度而仅能设置于显示模块相对触控模块的另一侧，因此于整合设计的灵活度较局限；(2)由于不透光的压力感应器(z轴感应)与透光触控面板(x-y轴感应)分设置于显示模块两侧，压力感应器距离操作者的实际按压面存在不小距离，将导致力传递失真效应；及(3)必须贴附于触控显示器的背侧而无法采取外挂的实施方式。
4.因此，如何提出一种可解决上述问题的力敏感测模块及电子装置，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可有解决上述问题的力敏感测模块及电子装置。
6.为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种力敏感测模块包含第一透明电极、第二透明电极以及透光力敏复合层。透光力敏复合层包含至少一透光电极层以及至少一功能隔层。透光电极层具有第一电阻率。功能隔层具有大于第一电阻率的第二电阻率。透光电极层与功能隔层是层叠于第一透明电极与第二透明电极之间。透光力敏复合层具有大于85％的光学穿透度以及低于3％的雾度。
7.于本发明的一或多个实施方式中，透光电极层为纳米银线电极层。
8.于本发明的一或多个实施方式中，功能隔层为掺杂低浓度的纳米银线的基质层。
9.于本发明的一或多个实施方式中，基质层是可压缩的。
10.于本发明的一或多个实施方式中，前述透光电极层的数量为二，且功能隔层是层叠于此二透光电极层之间。
11.于本发明的一或多个实施方式中，前述功能隔层的数量为二，且透光电极层是层叠于此二功能隔层之间。
12.于本发明的一或多个实施方式中，透光力敏复合层的cielab色空间的l*轴的数值为约90至约98。
13.于本发明的一或多个实施方式中，透光力敏复合层的cielab色空间的a*轴的数值为约-2.0至约0。
14.于本发明的一或多个实施方式中，透光力敏复合层的cielab色空间的b*轴的数值为约-2至约6。
15.为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种电子装置包含盖板、显示模块、触控模块以及前述力敏感测模块。触控模块设置于盖板与显示模块之间。力敏感测模块设置于盖板与显示模块之间。
16.于本发明的一或多个实施方式中，触控模块是层叠于盖板与力敏感测模块之间。
17.于本发明的一或多个实施方式中，触控模块为ogs-sito型触控模块或gf型触控模块。
18.于本发明的一或多个实施方式中，力敏感测模块是层叠于盖板与触控模块之间。
19.于本发明的一或多个实施方式中，触控模块为gf2型触控模块或gff型触控模块。
20.于本发明的一或多个实施方式中，触控模块包含纳米银线电极。
21.为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种力敏感测模块制造方法包含：(a)形成透光力敏复合层于第一透明电极上，其中透光力敏复合层包含透光电极层以及功能隔层，透光电极层的第一电阻率是小于功能隔层的第二电阻率；以及(b)形成第二透明电极于透光力敏复合层上。
22.于本发明的一或多个实施方式中，步骤(a)包含：(a1)涂布导电涂层于第一透明电极上；(a2)烘烤导电涂层以形成透光电极层；(a3)涂布功能涂层于第一透明电极上；以及(a4)烘烤功能涂层以形成功能隔层。
23.于本发明的一或多个实施方式中，步骤(a1)是早于步骤(a3)执行。
24.于本发明的一或多个实施方式中，步骤(a1)是晚于步骤(a3)执行。
25.于本发明的一或多个实施方式中，力敏感测模块制造方法进一步包含：(a5)重复执行步骤(a1)至步骤(a4)至少一次。
26.综上所述，在本发明的力敏感测模块与电子装置中，由具有高电阻率的透光电极层以及具有低电阻率的功能隔层层叠成的透光力敏复合层，可具有良好的光学特性(即高光学穿透度以及低雾度)及良好的力量-阻值特性曲线(即趋于线性变化)。因此，本发明的力敏感测模块可设置于电子装置的盖板与显示模块之间，于整合设计上具有较大的灵活度。不仅如此，由于力敏感测模块与触控模块可设置于显示模块面向盖板的同一侧，因此可有效降低已知技术所面临的力传递失真效应。
27.以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
28.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
29.图1为绘示根据本发明一实施方式的电子装置的示意图；
30.图2为绘示根据本发明另一实施方式的电子装置的示意图；
31.图3为绘示根据本发明一实施方式的力敏感测模块的示意图；
32.图4为绘示根据本发明一实施方式的透光力敏复合层的示意图；
33.图5a为绘示图4所示的透光力敏复合层未被按压时的局部放大图；
34.图5b为绘示图4所示的透光力敏复合层被按压时的局部放大图；
35.图6a为绘示根据本发明另一实施方式的透光力敏复合层的示意图；
36.图6b为绘示根据本发明另一实施方式的透光力敏复合层的示意图；
37.图6c为绘示根据本发明另一实施方式的透光力敏复合层的示意图；
38.图7为绘示根据本发明一实施方式的力敏感测模块制造方法的流程图。
39.【符号说明】
40.100,100a:电子装置
41.110:盖板
42.120a,120b,120c,120d,120e:粘着层
43.130:力敏感测模块
44.131,131a:透光力敏复合层
45.131a:透光电极层
46.131b:功能隔层
47.132:第一透明电极
48.133:第二透明电极
49.140:触控模块
50.150:显示模块
51.s101,s102:步骤
具体实施方式
52.以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
53.请参照图1。图1为绘示根据本发明一实施方式的电子装置100的示意图。如图1所示，本实施方式的电子装置100是以触控显示装置为例，其包含盖板110、粘着层120a、120b、120c、显示模块150、触控模块140以及力敏感测模块130。触控模块140设置于盖板110与显示模块150之间。力敏感测模块130设置于盖板110与显示模块150之间。具体来说，力敏感测模块130是层叠于盖板110与触控模块140之间。触控模块140是层叠于力敏感测模块130与显示模块150之间。亦即，力敏感测模块130位于触控模块140靠近盖板110的一侧，而触控模块140位于力敏感测模块130靠近显示模块150的一侧。粘着层120a粘着于盖板110与力敏感测模块130之间。粘着层120b粘着于力敏感测模块130与触控模块140之间。粘着层120c粘着于触控模块140与显示模块150之间。
54.于一些实施方式中，图1中所示的触控模块140可以是gf2(glass-film-double side)型触控模块或gff(glass-film-film)型触控模块，但本发明并不以此为限。具体来说，前述gf2型是指触控模块140的触控驱动电极与触控感应电极分布于同一基材上的两侧。前述gff型是指触控模块140的触控驱动电极与触控感应电极分别分布于两基材上。
55.于一些实施方式中，盖板110的材料包含玻璃或可挠性高分子材料，但本发明并不以此为限。
56.于一些实施方式中，触控模块140的触控驱动电极与触控感应电极中的至少一者可以是由纳米银线电极层、金属网格或包含氧化铟锡(ito)电极层所组成，但本发明并不以此为限。
57.需说明的是，力敏感测模块130和触控模块140在盖板110和显示模块150之间的层叠方式并不以图1为限。请参照图2。图2为绘示根据本发明另一实施方式的电子装置100a的示意图。如图2所示，电子装置100a包含盖板110、粘着层120d、120e、显示模块150、触控模块140以及力敏感测模块130。触控模块140设置于盖板110与显示模块150之间，并配置以侦测盖板110表面上的触控点的二维位置(例如，x轴方向及y轴方向)。力敏感测模块130设置于盖板110与显示模块150之间，并配置以感知施加于盖板110表面(即，z轴方向)的力量变化带来的力量参数。具体来说，触控模块140是层叠于盖板110与力敏感测模块130之间。力敏感测模块130是层叠于触控模块140与显示模块150之间。亦即，触控模块140位于力敏感测模块130靠近盖板110的一侧，而力敏感测模块130位于触控模块140靠近显示模块150的一侧。触控模块140连接盖板110。粘着层120d粘着于触控模块140与力敏感测模块130之间。粘着层120e粘着于力敏感测模块130与显示模块150之间。
58.于一些实施方式中，图2中所示的触控模块140可以是ogs-sito(one glass solution single-sided ito)型触控模块或gf(glass film)型触控模块，但本发明并不以此为限。具体来说，前述ogs-sito型是指触控模块140的触控驱动电极与触控感应电极形成在盖板110的下表面，且触控驱动电极与触控感应电极之间利用绝缘材料相隔开以形成类似跨桥的结构。前述gf型是指触控模块140的单层薄膜感测器形成在盖板110的下表面。由此可知，图2中所示的触控模块140是使盖板110兼具电容感测器的功能。
59.于一些实施方式中，粘着层120a、120b、120c、120d、120e中的至少一者为光学胶(optical clear adhesive,oca)，但本发明并不以此为限，亦可依需求选用水胶(liquid oca,loca)或压敏胶(pressure-sensitive adhesive,psa)。
60.为了在力敏感测模块130设置于盖板110与显示模块150之间的结构配置下，使电子装置100、100a仍能保有良好的透光性及显示效果，本发明是针对力敏感测模块130的结构进行如下文所述的改良。
61.请参照图3以及图4。图3为绘示根据本发明一实施方式的力敏感测模块130的示意图。图4为绘示根据本发明一实施方式的透光力敏复合层131的示意图。如图3与图4所示，力敏感测模块130包含第一透明电极132、第二透明电极133以及透光力敏复合层131。透光力敏复合层131包含透光电极层131a以及功能隔层131b。透光电极层131a具有第一电阻率。功能隔层131b具有大于第一电阻率的第二电阻率。透光电极层131a与功能隔层131b是层叠于第一透明电极132与第二透明电极133之间。透光力敏复合层131具有大于85％的光学穿透度以及低于3％的雾度。
62.于一些实施方式中，透光力敏复合层131的光学穿透度为约85.5％至约91.5％，但本发明并不以此为限。
63.于一些实施方式中，透光力敏复合层131的雾度为约1.35％至约2.65％，但本发明并不以此为限。
64.于一些实施方式中，第二电阻率为第一电阻率的约3至约50倍，但本发明并不以此为限。
65.为了使透光力敏复合层131符合前述光学穿透度与雾度的要求，于一些实施方式中，透光力敏复合层131中的透光电极层131a为纳米银线(silver nano wires,snw；又称agnw)电极层。请参照图5a，其为绘示图4所示的透光力敏复合层131未被按压时的局部放大图。如图5a所示，透光电极层131a包含基质和掺杂于其内的纳米银线。纳米银线于基质中相互搭接形成导电网路。基质是指含纳米银线的溶液在经过涂布等方法形成在第一透明电极132或第二透明电极133上，经过加热烘干使得易挥发的物质挥发后，留在第一透明电极132或第二透明电极133上的非纳米银线物质。纳米银线散布或嵌入于基质中，且部分地从基质中突出。基质可以保护纳米银线免受腐蚀、磨损等外界环境的影响。于一些实施方式中，基质是可压缩的。
66.于一些实施方式中，纳米银线的线长为约10μm至约300μm。于一些实施方式中，纳米银线的线径(或线宽)小于约500nm。于一些实施方式中，纳米银线的长宽比(线长与线径之比)大于10。于一些实施方式中，纳米银线可为其他导电金属纳米线表面或非导电纳米线表面镀银的物质等变形形式。采用纳米银线形成纳米银线电极层具有以下的优点：相较于ito的价格低、工艺简单、挠性好、可耐受弯折
…
等。
67.为了使透光力敏复合层131符合前述光学穿透度与雾度的要求，透光力敏复合层131中的功能隔层131b为形成于透光电极层131a上的透光涂层。于一些实施方式中，如图5a所示，功能隔层131b为掺杂低浓度的纳米银线的基质层。具体来说，功能隔层131b包含基质和掺杂于其内的低浓度纳米银线，从而使得功能隔层131b的第二电阻率小于透光电极层131a的第一电阻率，并使得功能隔层131b具有较大的光学穿透度。于一些实施方式中，功能隔层131b的基质与透光电极层131a的基质相同，但本发明并不以此为限。
68.请参照图5b，其为绘示图4所示的透光力敏复合层131被按压时的局部放大图。如图5a与图5b所示，由于透光电极层131a是由纳米银线制备而成，因此当来自盖板110侧的外部按压力道传递至力敏感测模块130时，透光电极层131a会因受力压缩而使得其内的纳米银线靠近且穿过功能隔层131b，搭接点增多，从而提高透光力敏复合层131的整体导电性(亦即，电阻率下降)。是以，透过第一透明电极132及第二透明电极133间电讯侦测得到的透光力敏复合层131电阻值变化，压力感测晶片(图未示)得以计算出外部按压力道的数值。举例来说，若外部按压力道较大，则透光力敏复合层131的阻值具有较大的变化量；相反地，若外部按压力道较小，则透光力敏复合层131的阻值具有较小的变化量。因此，通过透光力敏复合层131的阻值变化量，便可计算出外部按压力道的数值。
69.于一些实施方式中，透光电极层131a具有约1ops(ohm per square)至约150ops的电阻率(较佳为60ops)，且其厚度为约1nm至约200nm(较佳为约40nm至约80nm)。于一些实施方式中，功能隔层131b的厚度为约40nm至约1500nm(较佳为约60nm至约100nm)。
70.如图4所示，于本实施方式中，透光力敏复合层131包含两透光电极层131a以及两功能隔层131b。透光电极层131a与功能隔层131b是依序交错层叠。然而，透光电极层131a与功能隔层131b之间的层叠方式并不以图1为限。
71.请参照图6a。图6a为绘示根据本发明另一实施方式的透光力敏复合层131a的示意图。如图6a所示，透光力敏复合层131a包含多个透光电极层131a以及多个功能隔层131b，其中至少有一功能隔层131b是层叠于两透光电极层131a之间，且至少有一透光电极层131a是层叠于两功能隔层131b之间。具体来说，透光力敏复合层131a包含六个透光电极层131a以
及两个功能隔层131b，其中三个透光电极层131a位于此两功能隔层131b之间，而另三个透光电极层131a位于此两功能隔层131b之外。另外，于本实施方式中，此两功能隔层131b的厚度相异。举例来说，层叠于两透光电极层131a之间的功能隔层131b的厚度是大于未层叠于透光电极层131a之间的功能隔层131b的厚度(例如，两倍)。
72.请参照图6b。图6b为绘示根据本发明另一实施方式的透光力敏复合层131b的示意图。如图6b所示，透光力敏复合层131b包含多个透光电极层131a以及多个功能隔层131b，其中透光电极层131a与功能隔层131b是依序交替层叠。具体来说，透光力敏复合层131b包含八个透光电极层131a以及八个功能隔层131b。
73.请参照图6c。图6c为绘示根据本发明另一实施方式的透光力敏复合层131c的示意图。如图6c所示，透光力敏复合层131c包含多个透光电极层131a以及多个功能隔层131b，其中透光电极层131a与功能隔层131b是依序交替层叠。相较于图6b所示的透光力敏复合层131b，在本实施方式的透光力敏复合层131c中，层叠于任两透光电极层131a之间的功能隔层131b的厚度是大于未层叠于任两透光电极层131a之间的功能隔层131b的厚度(例如，两倍)。
74.通过增加透光电极层131a及/或功能隔层131b的数量以及改变透光电极层131a与功能隔层131b的层叠顺序，可以使得透光力敏复合层131a具有良好的力量-阻值特性曲线(即趋于线性变化)，使得力量阶层应用得以实现。前述透光电极层131a及功能隔层131b的总层数为2层至20层，最佳为7层。再者，力敏感测模块130还可根据不同的力量-阻值特性曲线来挑选适合的控制器，因此可增加力敏感测模块130的设计与制造弹性。
75.于一些实施方式中，透光力敏复合层131所包含的透光电极层131a与功能隔层131b的总层数为约3至约21层，但本发明并不以此为限。
76.于其他一些实施方式中，若仅为了使力敏感测模块130达到其基本功能，透光力敏复合层131亦可以仅包含一层透光电极层131a以及一层功能隔层131b。
77.于一些实施方式中，透光力敏复合层131经由色差仪所检测出的cielab色空间的l*轴(即亮度轴)的数值为约90至约98，但本发明并不以此为限。
78.于一些实施方式中，透光力敏复合层131经由色差仪所检测出的cielab色空间的a*轴(即红绿轴)的数值为约-2.0至约0，较佳为约-0.5至约0.5，但本发明并不以此为限。
79.于一些实施方式中，透光力敏复合层131经由色差仪所检测出的cielab色空间的b*轴(即黄蓝轴)的数值为约-2至约6，较佳为约-1.5至约3.0，但本发明并不以此为限。
80.于一些实施方式中，第一透明电极132与第二透明电极133中的至少一者可以是ito电极层或包含纳米银线的电极层，但本发明并不以此为限。
81.请参照图7。图7为绘示根据本发明一实施方式的力敏感测模块制造方法的流程图。如图7所示，力敏感测模块制造方法包含步骤s101以及骤s102。
82.于步骤s101中，透光力敏复合层形成于第一透明电极上，其中透光力敏复合层包含透光电极层以及功能隔层，透光电极层的第一电阻率是小于功能隔层的第二电阻率。
83.于步骤s102中，第二透明电极形成于透光力敏复合层上。
84.于一些实施方式中，步骤s101包含步骤s101a至步骤s101d。
85.于步骤s101a中，导电涂层涂布于第一透明电极上。
86.于步骤s101b中，导电涂层被烘烤以形成透光电极层。
87.于步骤s101c中，功能涂层被涂布于第一透明电极上。
88.于步骤s101d中，功能涂层被烘烤以形成功能隔层。
89.于一些实施方式中，步骤s101a及/或步骤s101c中的涂布制程包含旋涂(spin coating)制程或狭缝涂布(slit die coating)制程，但本发明并不以此为限。
90.于一些实施方式中，步骤s101b及/或步骤s101d中的烘烤制程例如包含在约70℃至约100℃的烘烤温度下进行约20分钟至约40分钟的预烘烤制程及/或以约3000mj的能量进行的uv烘烤制程，但本发明并不以此为限。
91.于一些实施方式中，步骤s101a是早于步骤s101c执行。亦即，在完整执行步骤s101之后，透光电极层是位于第一透明电极与功能隔层之间，而功能隔层是位于透光电极层与第二透明电极之间。
92.于一些实施方式中，步骤s101a是晚于步骤s101c执行。亦即，在完整执行步骤s101之后，功能隔层是位于第一透明电极与透光电极层之间，而透光电极层是位于功能隔层与第二透明电极之间。
93.于一些实施方式中，步骤s101进一步包含步骤s101e。
94.于步骤s101e中，步骤s101a至步骤s101d被重复执行至少一次。
95.由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，在本发明的力敏感测模块与电子装置中，由具有高电阻率的透光电极层以及具有低电阻率的功能隔层层叠成的透光力敏复合层，可具有良好的光学特性(即高光学穿透度以及低雾度)及良好的力量-阻值特性曲线(即趋于线性变化)。因此，本发明的力敏感测模块可设置于电子装置的盖板与显示模块之间，于整合设计上具有较大的灵活度。不仅如此，由于力敏感测模块与触控模块可设置于显示模块面向盖板的同一侧，因此可有效降低已知技术所面临的力传递失真效应。
96.虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。