CN106299441B - 透光电池以及触控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透光电池，其包括电池单元，电池单元包括石墨烯电极、金属网格电极以及透光电解质，其中金属网格电极与石墨烯电极相对，且透光电解质位于石墨烯电极与金属网格电极之间。另外，提供一种触控装置，其包括透光电池以及触控元件，其中透光电池包括第一透光盖板、电池单元、第二透光盖板以及框胶，第一透光盖板具有触控区以及位于触控区旁的电池区，电池单元位于第一透光盖板上且位于电池区中，第二透光盖板位于电池区中且覆盖电池单元，框胶位于第二透光盖板与第一透光盖板之间，触控元件位于第一透光盖板上且位于触控区中。

Description

透光电池以及触控装置
技术领域
本发明涉及一种电池以及电子装置，尤其涉及一种透光电池以及触控装置。
背景技术
电池是将化学能转成电能以供外界利用的一种装置。一般而言，电池大致可分成一次电池(Primary Cell)及二次电池(Secondary Cell)。一次电池属于抛弃式电池，其仅能放电而无法充电。因此，一次电池在电量耗尽后只能抛弃。相较之下，二次电池可经由充电而重复使用，因此二次电池相对环保且在使用上因无需经常更换而相对便利。现有的便携式装置，诸如移动电话、笔记本电脑等，几乎完全依赖二次电池作为其电源。
随着人们对于电池的依赖度提升，学者及业者纷纷致力于电池的相关研究，使得电池的发展越趋成熟，而市售电池的种类也日渐增加。在市场竞争日益激烈下，如何能够进一步提升电池的竞争优势，便成为未来的趋势。
发明内容
本发明提供一种透光电池，其具有高光穿透率。
本发明提供一种触控装置，其应用透光电池。
本发明的一种透光电池，其包括电池单元。电池单元包括石墨烯电极、金属网格电极以及透光电解质，其中金属网格电极与石墨烯电极相对，且透光电解质位于石墨烯电极与金属网格电极之间。
本发明的一种触控装置，其包括透光电池以及触控元件。透光电池包括第一透光盖板、电池单元、第二透光盖板以及框胶。第一透光盖板具有触控区以及位于触控区旁的电池区。电池单元位于第一透光盖板上且位于电池区中。电池单元包括石墨烯电极、金属网格电极以及透光电解质，其中金属网格电极与石墨烯电极相对，且透光电解质位于石墨烯电极与金属网格电极之间。第二透光盖板位于电池区中且覆盖电池单元。框胶位于第二透光盖板与第一透光盖板之间，且电池单元位于第一透光盖板、第二透光盖板以及框胶所围成的空间中。触控元件位于第一透光盖板上且位于触控区中。
基于上述，由于电池单元采用透光的电解质以及透光的电极，因此透光电池可具有高光穿透率。此外，由于电池单元的电极可透光，而适于作为触控元件的电极，因此，触控元件与电池单元可共用至少一电极层的材质。另外，由于电池单元的叠层结构相似于触控元件的叠层结构，因此，通过共用电池单元以及触控元件的至少一道制程，可减少触控装置所需的工序及制程成本。
附图说明
图1A是依照本发明的第一实施例的一种透光电池的剖面示意图。
图1B是图1A的金属网格电极的上视示意图。
图2A是依照本发明的第二实施例的一种透光电池的剖面示意图。
图2B是图2A的透光电池的上视示意图。
图3是依照本发明的第三实施例的一种透光电池的剖面示意图。
图4A是依照本发明的第一实施例的一种触控装置的剖面示意图。
图4B是图4A的第一导电层的上视示意图。
图4C是图4A的第二导电层的上视示意图。
图4D是图4A的第一导电层以及第二导电层的上视示意图。
图5及图6分别是依照本发明的第二、第三实施例的触控装置的剖面示意图。
图7是依照本发明的第三实施例的一种触控装置的剖面示意图。
图8是依照本发明的第四实施例的一种触控装置的剖面示意图。
附图标记说明：
10、20、30：触控装置； 12、12A、12B、100、200、300：透光电池；
14、14A：触控元件； 110、110A：电池单元；
112：石墨烯电极； 114：金属网格电极；
116：透光电解质； 118：第一透光基材；
119：第二透光基材； 142、142A：第一导电层；
144、144A：第二导电层； 146、146A：绝缘层；
148：第三透光基材； 149：第四透光基材；
210：第一透光盖板； 220：第二透光盖板；
230：框胶； A1：触控区；
A2：电池区； D1：第一方向；
D2：第二方向； E1：第一电极；
E11：第一电极垫； E12：第一连接部；
E2：第二电极； E21：第二电极垫；
E22：第二连接部； IN：岛状绝缘图案；
L：线宽； MP：网格图案；
S：空间； X：交错处。
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
图1A是依照本发明的第一实施例的一种透光电池的剖面示意图。图1B是图1A的金属网格电极的上视示意图。请参照图1A及图1B，透光电池100包括电池单元110。电池单元110包括石墨烯电极112、金属网格电极114以及透光电解质116，其中金属网格电极114与石墨烯电极112相对，且透光电解质116位于石墨烯电极112与金属网格电极114之间。
石墨烯电极112作为透光电池100的负极，其材质石墨烯除了具有高导热性、高机械性以及化学反应稳定等优点之外，还具有高透光性。因此，石墨烯电极112除了适用于产生所需的电化学反应之外，还有助于使透光电池100达到透光甚至隐形(透明)的效果。
金属网格电极114作为透光电池100的正极，其材质包括金属或合金。举例而言，金属网格电极114的材质可包括铝、锂、两者的叠层或合金等。通过将上述材质形成线宽L为微米级的网格图案MP(如图1B所示)，可降低金属网格电极114的可视性并提升金属网格电极114的光穿透率。如此，金属网格电极114亦有助于使透光电池100达到透光甚至隐形的效果。
应说明的是，网格图案MP的图案及尺寸可视设计需求而定，而不限于图1B所示图案。举例而言，网格图案MP除了可以是四边形之外，也可以是其它多边形。此外，金属网格电极114不限于由规则的网格图案MP所构成。在另一实施例中，金属网格电极114也可由不规则的网格图案所构成。所述不规则的网格图案可包括网格图案的图案不同但尺寸相同，或是图案相同但尺寸不同，或是图案及尺寸皆不相同等情形。
透光电解质116作为透光电池100的导电介质，其可为胶状电解质或固态电解质，但不以此为限。胶状电解质的材质例如包括聚丙烯酸树脂(Polyacrylate)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(Polyacrylonitrile,PAN)，而固态电解质的材质例如包括聚氧化乙烯(PEO)。
在本实施例中，由于透光电池100采用透光的电解质(透光电解质116)以及透光的电极(石墨烯电极112以及金属网格电极114)，因此透光电池100可具有高光穿透率。
图2A是依照本发明的第二实施例的一种透光电池的剖面示意图。图2B是图2A的透光电池的上视示意图。请参照图2A及图2B，透光电池200与透光电池100相似，且相似的元件以相同的标号表示，于此不再赘述。透光电池200与透光电池100的主要差异在于，透光电池200还包括第一透光盖板210、第二透光盖板220以及框胶230，其中第二透光盖板220与第一透光盖板210相对，框胶230位于第二透光盖板220与第一透光盖板210之间，且电池单元110位于第一透光盖板210、第二透光盖板220以及框胶230所围成的空间S中。
第一透光盖板210以及第二透光盖板220适于保护电池单元110，其可以是高机械强度的基板，也可以是高韧性的柔性基板。举例而言，第一透光盖板210以及第二透光盖板220可为玻璃基板或柔性的塑料薄膜。此外，第一透光盖板210以及第二透光盖板220采用透光材质，以维持透光电池200的光穿透率。所述透光材质泛指一般具备高穿透率的材质，而不用以限定穿透率为100％的材质。
在本实施例中，石墨烯电极112可设置在第一透光盖板210上，且金属网格电极114可设置在第二透光盖板220上。透光电解质116可设置在石墨烯电极112面向金属网格电极114的表面上或是设置在金属网格电极114面向石墨烯电极112的表面上，再通过框胶230将电池单元110密封于空间S中，其中电池单元110的正、负极(指金属网格电极114以及石墨烯电极112)可通过未绘示的接线连接出空间S，以作为电池单元110的输出端。框胶230可选择光固化或热固化的材质，且此材质固化后可透光。如此，透光电池200可整体透光。
图3是依照本发明的第三实施例的一种透光电池的剖面示意图。请参照图3，透光电池300与透光电池200相似，且相似的元件以相同的标号表示，于此不再赘述。透光电池300与透光电池200的主要差异在于，电池单元110A还包括第一透光基材118以及第二透光基材119。
第一透光基材118以及第二透光基材119可分别作为石墨烯电极112以及金属网格电极114的承载基材。具体地，石墨烯电极112设置在第一透光基材118上，而金属网格电极114设置在第二透光基材119上，且石墨烯电极112以及金属网格电极114位于第一透光基材118与第二透光基材119之间。在此架构下，第一透光基材118以及第二透光基材119可采用透光材质，以维持透光电池300的光穿透率。
电池单元110A可平坦地设置在第一透光盖板210、第二透光盖板220以及框胶230所围成的空间S中，但不以此为限。当第一透光基材118以及第二透光基材119采用柔性的透光基材时，电池单元110A可以卷绕的方式设置在空间S中(如图5右半部所示)，或者可以折叠的方式设置在空间S中(如图6右半部所示)。所述柔性的透光基材例如可为薄玻璃基材或是塑料薄膜，但不以此为限。
图4A是依照本发明的第一实施例的一种触控装置的剖面示意图。图4B是图4A的第一导电层的上视示意图。图4C是图4A的第二导电层的上视示意图。图4D是图4A的第一导电层以及第二导电层的上视示意图。请参照图4A至图4D，触控装置10包括透光电池12以及触控元件14。透光电池12例如采用图3中透光电池300的架构，其中相似的元件以相同的标号表示，于此不再赘述。透光电池12与透光电池300的主要差异在于，透光电池12的第一透光盖板210进一步划分出触控区A1以及位于触控区A1旁的电池区A2。电池单元110A、第二透光盖板220、框胶230以及触控元件12位于第一透光盖板210上，其中电池单元110A、第二透光盖板220以及框胶230位于电池区A2中，而触控元件12位于触控区A1中。
触控元件14包括第一导电层142、第二导电层144以及位于第一导电层142与第二导电层144之间的绝缘层146。第一导电层142、绝缘层146以及第二导电层144例如是依序设置在第一透光盖板210上。所述设置在第一透光盖板210上可以是直接或间接设置(堆叠)在第一透光盖板210上。以间接设置(堆叠)在第一透光盖板210上为例，如图4A所示，触控元件14可进一步包括第三透光基材148以及第四透光基材149，其中第一导电层142可先设置在第三透光基材148上，再将第三透光基材148设置在第一透光盖板210上。此外，第二导电层144可先设置在第四透光基材149上，再将第四透光基材149设置在第一透光盖板210上，其中第一导电层142以及第二导电层144位于第三透光基材148以及第四透光基材149之间。
在上述架构下，触控元件14与电池单元110A具有相似的叠层结构(如层数相同，且同层的材质彼此对应)。由于电池单元110A的电极(石墨烯电极112以及金属网格电极114)可透光而适于作为触控元件14的电极材质，因此，电池单元110A以及触控元件14可共用至少一电极层的材质。另一方面，由于触控元件14与电池单元110A具有相似的叠层结构，因此，通过共用电池单元110A以及触控元件14的至少一道制程，可减少触控装置10所需的工序及制程成本。
举例而言，第三透光基材148上的第一导电层142以及第一透光基材118上的石墨烯电极112可选择性地共用同一道制程形成。也就是说，第一导电层142以及石墨烯电极112属于同一层且具有相同的材质。如此一来，相比于分别形成第一导电层142以及石墨烯电极112，本实施例的触控装置10除了可共用第一导电层142以及石墨烯电极112的材质之外，还可减少一道工序，从而降低触控装置10的制程成本。
为了触控所需，第一导电层142需具有图案化结构。另一方面，石墨烯电极112作为透光电池12的负极使用，所以石墨烯电极112可以是一整面的连续状电极层。也就是说，石墨烯电极112可以不用具有图案化结构，但不以此为限。图4B绘示出第一导电层142的其中一种图案化结构，但亦不以此为限。如图4B所示，第一导电层142可包括多个第一电极垫E11以及多个第一连接部E12，其中各第一连接部E12将相邻两个第一电极垫E11沿第一方向D1串接，以形成多条沿第二方向D2排列的第一电极E1。第一方向D1与第二方向D2彼此相交，且例如彼此垂直，但不以此为限。
第四透光基材149上的第二导电层144以及第二透光基材119上的金属网格电极114也可选择性地共用同一道制程形成。也就是说，第二导电层144以及金属网格电极114属于同一层且具有相同的材质。如此一来，相比于分别形成第二导电层144以及金属网格电极114，本实施例的触控装置10除了可共用第二导电层144以及金属网格电极114的材质之外，还可进一步减少一道工序，从而降低触控装置10的制程成本。
为了触控所需，第二导电层144需具有对应第一电极E1的图案化结构。另一方面，金属网格电极114作为透光电池12的正极使用，所以金属网格电极114可以是一整面的网格电极层。举例而言，金属网格电极114可以采用图1B所示的结构，但不以此为限。图4C绘示出第二导电层144的其中一种图案化结构，但不以此为限。如图4C所示，第二导电层144可包括多个第二电极垫E21以及多个第二连接部E22，其中各第二连接部E22将相邻两个第二电极垫E21沿第二方向D2串接，以形成多条沿第一方向D1排列的第二电极E2。
如图4D所示，第二电极E2与第一电极E1彼此相交于第一连接部E12以及第二连接部E22，且第二电极E2与第一电极E1可通过绘示于图4A的绝缘层146而彼此电性绝缘。绝缘层146可以是连续状绝缘薄膜且整面覆盖触控区A1，但不以此为限。举例而言，绝缘层146也可被未绘示的多个岛状绝缘图案替代，这些岛状绝缘图案可分别位于第二电极E2与第一电极E1的交错处X，以使第二电极E2与第一电极E1电性绝缘。
应说明的是，第一导电层142以及第二导电层144的图案化结构可视设计需求改变，而不限于图4B至图4D所示图案。举例而言，在另一实施例中，第一电极E1以及第二电极E2可分别为条状电极或其它形状的电极。
在本实施例中，触控装置10的制作方法例如是先将形成有第一导电层142的第三透光基材148设置在第一透光盖板210的触控区A1上，且将形成有石墨烯电极112的第一透光基材118设置在第一透光盖板210的电池区A2上。其次，在第一导电层142上形成绝缘层146，且在石墨烯电极112上形成透光电解质116。绝缘层146可以是透光黏着层，如光学透明胶(Optical Clear Adhesive,OCA)或光学透明树脂(Optical Clear Resin,OCR)，但不以此为限。此外，绝缘层146可以是以涂布的方式形成于第一导电层142上。另一方面，透光电解质116可以是胶状电解质或固态电解质。当透光电解质116为胶状电解质时，其可以涂布的方式形成于石墨烯电极112上。接着，将形成有第二导电层144的第四透光基材149设置在绝缘层146上，且将形成有金属网格电极114的第二透光基材119设置在透光电解质116上。然后，形成框胶230并以第二透光盖板220覆盖电池单元110A，以将电池单元110A密封于第一透光盖板210、第二透光盖板220以及框胶230所围成的空间S中。
在本实施例中，如图4A所示，电池单元110A是平坦地设置在第一透光盖板210、第二透光盖板220以及框胶230所围成的空间S中，但不以此为限。如图5所示，当第一透光基材118以及第二透光基材119采用柔性的透光基材时，电池单元110A可卷绕成圆柱型再设置在空间S中，以提升透光电池12A的电容量。又如图6所示，电池单元110A也可以折叠的方式设置在空间S中，以提升透光电池12B的电容量。
图7是依照本发明的第三实施例的一种触控装置的剖面示意图。请参照图7，触控装置20与触控装置10相似，且相似的元件以相同的标号表示，于此不再赘述。触控装置20与触控装置10的主要差异在于，第一导电层142A、绝缘层146A以及第二导电层144A直接堆叠在第一透光盖板210上，其中第一导电层142A、绝缘层146A以及第二导电层144A的图案设计及设置关系可参照前述，于此不再赘述。
在本实施例中，触控元件14A与电池单元110A可共用至少一电极层的材质。举例而言，第一导电层142A可与石墨烯电极112共用相同的材质，而第二导电层144A可与金属网格电极114共用相同的材质。另外，在本实施例中的架构下，透光电池12也可替换成图2A、图5或图6的透光电池200、12A、12B。
再者，触控元件14A也可采用单层触控结构，且单层触控结构可与石墨烯电极112共用相同的材质，或与金属网格电极114共用相同的材质。
图8是依照本发明的第四实施例的一种触控装置的剖面示意图。请参照图8，触控装置30与触控装置20相似，且相似的元件以相同的标号表示，于此不再赘述。触控装置30与触控装置20的主要差异在于，触控装置30的透光电池12A采用图2A中透光电池200的架构。此外，第二透光盖板220更位于触控区A1中且覆盖触控元件14A。
在本实施例的架构下，第一导电层142A可对应触控区A1设置在第一透光盖板210上，而石墨烯电极112可对应电池区A2设置在第一透光盖板210上。此外，第二导电层144A可对应触控区A1设置在第二透光盖板220上，而金属网格电极114可对应电池区A2设置在第二透光盖板220上。绝缘层146A可设置在第一导电层142A面向第二导电层144A的表面上或是设置在第二导电层144A面向第一导电层142A的表面上。另一方面，透光电解质116可设置在石墨烯电极112面向金属网格电极114的表面上或是设置在金属网格电极114面向石墨烯电极112的表面上，再通过框胶230将电池单元110密封于空间S中。
在上述架构下，触控元件14A与电池单元110具有相似的叠层结构，例如层数相同，且同层的材质彼此对应。因此，本实施例可使第一导电层142以及石墨烯电极112共用同一道制程形成，并使第二导电层144以及金属网格电极114共用同一道制程形成，以减少触控装置30所需的工序以及制程成本。
综上所述，由于电池单元采用透光的电解质以及透光的电极，因此透光电池可具有高光穿透率。此外，由于电池单元的电极可透光，而适于作为触控元件的电极，因此，触控元件与电池单元可共用至少一电极层的材质。另外，由于电池单元的叠层结构相似于触控元件的叠层结构，因此，通过共用电池单元以及触控元件的至少一道制程，可减少触控装置所需的工序及制程成本。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (16)

1.一种透光电池，包括：
一电池单元，包括一石墨烯电极、一金属网格电极以及一透光电解质，其中该金属网格电极与该石墨烯电极相对，且该透光电解质位于该石墨烯电极与该金属网格电极之间；
还包括一第一透光盖板、一第二透光盖板以及一框胶，其中该第二透光盖板与该第一透光盖板相对，该框胶位于该第二透光盖板与该第一透光盖板之间，且该电池单元位于该第一透光盖板、该第二透光盖板以及该框胶所围成的一空间中。
2.根据权利要求1所述的透光电池，其特征在于，该第一透光盖板与该第二透光盖板是柔性基板。
3.根据权利要求1所述的透光电池，其特征在于，该石墨烯电极设置在该第一透光盖板上，且该金属网格电极设置在该第二透光盖板上。
4.根据权利要求1所述的透光电池，其特征在于，该电池单元还包括一第一透光基材以及一第二透光基材，该石墨烯电极设置在该第一透光基材上，该金属网格电极设置在该第二透光基材上，且该石墨烯电极以及该金属网格电极位于该第一透光基材与该第二透光基材之间。
5.根据权利要求4所述的透光电池，其特征在于，该透光电解质为胶状电解质或固态电解质。
6.根据权利要求5所述的透光电池，其特征在于，该电池单元以卷绕或折叠的方式设置在该第一透光盖板、该第二透光盖板以及该框胶所围成的该空间中。
7.一种触控装置，包括：
一透光电池，包括：
一第一透光盖板，具有一触控区以及一位于该触控区旁的电池区；
一电池单元，位于该第一透光盖板上且位于该电池区中，该电池单元包括一石墨烯电极、一金属网格电极以及一透光电解质，其中该金属网格电极与该石墨烯电极相对，且该透光电解质位于该石墨烯电极与该金属网格电极之间；
一第二透光盖板，位于该电池区中且覆盖该电池单元；以及
一框胶，位于该第二透光盖板与该第一透光盖板之间，且该电池单元位于该第一透光盖板、该第二透光盖板以及该框胶所围成的一空间中；以及
一触控元件，位于该第一透光盖板上且位于该触控区中。
8.根据权利要求7所述的触控装置，其特征在于，该触控元件包括一第一导电层、一第二导电层以及一位于该第一导电层与该第二导电层之间的绝缘层，且该第一导电层、该绝缘层以及该第二导电层依序设置在该第一透光盖板上。
9.根据权利要求8所述的触控装置，其特征在于，该第一导电层与该石墨烯电极属于同一层，或者该第二导电层与该金属网格电极属于同一层，或者该第一导电层与该石墨烯电极属于同一层且该第二导电层与该金属网格电极属于同一层。
10.根据权利要求9所述的触控装置，其特征在于，该电池单元还包括一第一透光基材以及一第二透光基材，该石墨烯电极设置在该第一透光基材上，该金属网格电极设置在该第二透光基材上，且该石墨烯电极以及该金属网格电极位于该第一透光基材与该第二透光基材之间，该触控元件还包括一第三透光基材以及一第四透光基材，该第一导电层设置在该第三透光基材上，该第二导电层设置在该第四透光基材上，且该第一导电层以及该第二导电层位于该第三透光基材以及该第四透光基材之间。
11.根据权利要求10所述的触控装置，其特征在于，该透光电解质为胶状电解质或固态电解质。
12.根据权利要求11所述的触控装置，其特征在于，该电池单元以卷绕或折叠的方式设置在该第一透光盖板、该第二透光盖板以及该框胶所围成的该空间中。
13.根据权利要求10所述的触控装置，其特征在于，该绝缘层为透光黏着层。
14.根据权利要求7所述的触控装置，其特征在于，该第二透光盖板还位于该触控区中且覆盖该触控元件。
15.根据权利要求14所述的触控装置，其特征在于，该石墨烯电极设置在该第一透光盖板上，且该金属网格电极设置在该第二透光盖板上，该触控元件包括一第一导电层、一第二导电层以及一位于该第一导电层与该第二导电层之间的绝缘层，该第一导电层设置在该第一透光盖板上，且该第二导电层设置在该第二透光盖板上，其中该石墨烯电极与该第一导电层属于同一层，且该金属网格电极与该第二导电层属于同一层。
16.根据权利要求7所述的触控装置，其特征在于，该第一透光盖板与该第二透光盖板是柔性基板。
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