TWM604492U - 力敏感測模組及電子裝置 - Google Patents

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TWM604492U
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王仁宏
林偉義
林豐銘
鄭文杉
柯明憲
趙燕
鄭太獅
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大陸商宸鴻科技（廈門）有限公司
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Abstract

一種力敏感測模組包含第一透明電極、第二透明電極以及透光力敏複合層。透光力敏複合層包含至少一透光電極層以及至少一功能隔層。透光電極層具有第一電阻率。功能隔層具有大於第一電阻率之第二電阻率。透光電極層與功能隔層係層疊於第一透明電極與第二透明電極之間。透光力敏複合層具有大於85%之光學穿透度以及低於3%之霧度。

Description

力敏感測模組及電子裝置
本創作是有關於一種力敏感測模組及電子裝置。
隨著觸控模組的多元發展，其已成熟應用在工業電子以及消費電子產品上。從對於確定屏體表面上的觸控點的二維位置(例如，X軸方向及Y軸方向)的需求，進展至對於感知施加於屏體表面(例如，Z軸方向)的力量變化帶來的力量參數需求，甚至對於Z軸方向的按壓力量階層判斷需求。
然而，現有業者所提出之習知技術在觸控模組所搭載的壓力感測器存在以下問題：(1) 壓力感應器為不透光單元，為了不影響顯示透光度而僅能設置於顯示模組相對觸控模組之另一側，因此於整合設計的靈活度較侷限； (2) 由於不透光的壓力感應器(Z軸感應)與透光觸控面板(X-Y軸感應)分設置於顯示模組兩側，壓力感應器距離操作者的實際按壓面存在不小距離，將導致力傳遞失真效應；及(3) 必須貼附於觸控顯示器之背側而無法採取外掛的實施方式。
因此，如何提出一種可解決上述問題的力敏感測模組及電子裝置，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。
有鑑於此，本創作之一目的在於提出一種可有解決上述問題的力敏感測模組及電子裝置。
為了達到上述目的，依據本創作之一實施方式，一種力敏感測模組包含第一透明電極、第二透明電極以及透光力敏複合層。透光力敏複合層包含至少一透光電極層以及至少一功能隔層。透光電極層具有第一電阻率。功能隔層具有大於第一電阻率之第二電阻率。透光電極層與功能隔層係層疊於第一透明電極與第二透明電極之間。透光力敏複合層具有大於85%之光學穿透度以及低於3%之霧度。
於本創作的一或多個實施方式中，透光電極層為奈米銀線電極層。
於本創作的一或多個實施方式中，功能隔層為摻雜低濃度之奈米銀線之基質層。
於本創作的一或多個實施方式中，基質層係可壓縮的。
於本創作的一或多個實施方式中，前述透光電極層的數量為二，且功能隔層係層疊於此二透光電極層之間。
於本創作的一或多個實施方式中，前述功能隔層的數量為二，且透光電極層係層疊於此二功能隔層之間。
於本創作的一或多個實施方式中，透光力敏複合層之CIELAB色空間的L*軸的數值為約90至約98。
於本創作的一或多個實施方式中，透光力敏複合層之CIELAB色空間的a*軸的數值為約-2.0至約0。
於本創作的一或多個實施方式中，透光力敏複合層之CIELAB色空間的b*軸的數值為約-2至約6。
為了達到上述目的，依據本創作之一實施方式，一種電子裝置包含蓋板、顯示模組、觸控模組以及前述力敏感測模組。觸控模組設置於蓋板與顯示模組之間。力敏感測模組設置於蓋板與顯示模組之間。
於本創作的一或多個實施方式中，觸控模組係層疊於蓋板與力敏感測模組之間。
於本創作的一或多個實施方式中，觸控模組為OGS-SITO型觸控模組或GF型觸控模組。
於本創作的一或多個實施方式中，力敏感測模組係層疊於蓋板與觸控模組之間。
於本創作的一或多個實施方式中，觸控模組為GF2型觸控模組或GFF型觸控模組。
於本創作的一或多個實施方式中，觸控模組包含奈米銀線電極。
綜上所述，在本創作的力敏感測模組與電子裝置中，由具有高電阻率之透光電極層以及具有低電阻率之功能隔層層疊成之透光力敏複合層，可具有良好的光學特性（即高光學穿透度以及低霧度）及良好的力量-阻值特性曲線（即趨於線性變化）。因此，本創作的力敏感測模組可設置於電子裝置的蓋板與顯示模組之間，於整合設計上具有較大的靈活度。不僅如此，由於力敏感測模組與觸控模組可設置於顯示模組面向蓋板的同一側，因此可有效降低習知技術所面臨的力傳遞失真效應。
以上所述僅係用以闡述本創作所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本創作之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
以下將以圖式揭露本創作之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本創作。也就是說，在本創作部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
請參照第1圖。第1圖為繪示根據本創作一實施方式之電子裝置100的示意圖。如第1圖所示，本實施方式的電子裝置100係以觸控顯示裝置為例，其包含蓋板110、黏著層120a、120b、120c、顯示模組150、觸控模組140以及力敏感測模組130。觸控模組140設置於蓋板110與顯示模組150之間。力敏感測模組130設置於蓋板110與顯示模組150之間。具體來說，力敏感測模組130係層疊於蓋板110與觸控模組140之間。觸控模組140係層疊於力敏感測模組130與顯示模組150之間。亦即，力敏感測模組130位於觸控模組140靠近蓋板110的一側，而觸控模組140位於力敏感測模組130靠近顯示模組150的一側。黏著層120a黏著於蓋板110與力敏感測模組130之間。黏著層120b黏著於力敏感測模組130與觸控模組140之間。黏著層120c黏著於觸控模組140與顯示模組150之間。
於一些實施方式中，第1圖中所示之觸控模組140可以是GF2 (Glass-Film-Double side)型觸控模組或GFF (Glass-Film-Film)型觸控模組，但本創作並不以此為限。具體來說，前述GF2型係指觸控模組140的觸控驅動電極與觸控感應電極分佈於同一基材上之兩側。前述GFF型係指觸控模組140的觸控驅動電極與觸控感應電極分別分佈於兩基材上。
於一些實施方式中，蓋板110的材料包含玻璃或可撓性高分子材料，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，觸控模組140的觸控驅動電極與觸控感應電極中之至少一者可以是由奈米銀線電極層、金屬網格或包含氧化銦錫(ITO)電極層所組成，但本創作並不以此為限。
需說明的是，力敏感測模組130和觸控模組140在蓋板110和顯示模組150之間的層疊方式並不以第1圖為限。請參照第2圖。第2圖為繪示根據本創作另一實施方式之電子裝置100A的示意圖。如第2圖所示，電子裝置100A包含蓋板110、黏著層120d、120e、顯示模組150、觸控模組140以及力敏感測模組130。觸控模組140設置於蓋板110與顯示模組150之間，並配置以偵測蓋板110表面上的觸控點的二維位置(例如，X軸方向及Y軸方向)。力敏感測模組130設置於蓋板110與顯示模組150之間，並配置以感知施加於蓋板110表面(即，Z軸方向)的力量變化帶來的力量參數。具體來說，觸控模組140係層疊於蓋板110與力敏感測模組130之間。力敏感測模組130係層疊於觸控模組140與顯示模組150之間。亦即，觸控模組140位於力敏感測模組130靠近蓋板110的一側，而力敏感測模組130位於觸控模組140靠近顯示模組150的一側。觸控模組140連接蓋板110。黏著層120d黏著於觸控模組140與力敏感測模組130之間。黏著層120e黏著於力敏感測模組130與顯示模組150之間。
於一些實施方式中，第2圖中所示之觸控模組140可以是OGS-SITO (One Glass Solution single-sided ITO)型觸控模組或GF (Glass Film)型觸控模組，但本創作並不以此為限。具體來說，前述OGS-SITO型係指觸控模組140的觸控驅動電極與觸控感應電極形成在蓋板110的下表面，且觸控驅動電極與觸控感應電極之間利用絕緣材料相隔開以形成類似跨橋的結構。前述GF型係指觸控模組140的單層薄膜感測器形成在蓋板110的下表面。由此可知，第2圖中所示之觸控模組140係使蓋板110兼具電容感測器的功能。
於一些實施方式中，黏著層120a、120b、120c、120d、120e中之至少一者為光學膠(Optical Clear Adhesive, OCA)，但本創作並不以此為限，亦可依需求選用水膠(liquid OCA, LOCA)或壓敏膠(pressure-sensitive adhesive, PSA)。
為了在力敏感測模組130設置於蓋板110與顯示模組150之間的結構配置下，使電子裝置100、100A仍能保有良好的透光性及顯示效果，本創作係針對力敏感測模組130的結構進行如下文所述之改良。
請參照第3圖以及第4圖。第3圖為繪示根據本創作一實施方式之力敏感測模組130的示意圖。第4圖為繪示根據本創作一實施方式之透光力敏複合層131的示意圖。如第3圖與第4圖所示，力敏感測模組130包含第一透明電極132、第二透明電極133以及透光力敏複合層131。透光力敏複合層131包含透光電極層131a以及功能隔層131b。透光電極層131a具有第一電阻率。功能隔層131b具有大於第一電阻率之第二電阻率。透光電極層131a與功能隔層131b係層疊於第一透明電極132與第二透明電極133之間。透光力敏複合層131具有大於85%之光學穿透度以及低於3%之霧度。
於一些實施方式中，透光力敏複合層131的光學穿透度為約85.5%至約91.5%，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，透光力敏複合層131的霧度為約1.35%至約2.65%，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，第二電阻率為第一電阻率的約3至約50倍，但本創作並不以此為限。
為了使透光力敏複合層131符合前述光學穿透度與霧度之要求，於一些實施方式中，透光力敏複合層131中的透光電極層131a為奈米銀線(silver nano wires, SNW；又稱AgNW)電極層。請參照第5A圖，其為繪示第4圖所示之透光力敏複合層131未被按壓時的局部放大圖。如第5A圖所示，透光電極層131a包含基質和摻雜於其內之奈米銀線。奈米銀線於基質中相互搭接形成導電網路。基質是指含奈米銀線的溶液在經過塗佈等方法形成在第一透明電極132或第二透明電極133上，經過加熱烘乾使得易揮發的物質揮發後，留在第一透明電極132或第二透明電極133上的非奈米銀線物質。奈米銀線散佈或嵌入於基質中，且部分地從基質中突出。基質可以保護奈米銀線免受腐蝕、磨損等外界環境的影響。於一些實施方式中，基質係可壓縮的。
於一些實施方式中，奈米銀線的線長為約10 μm至約300 μm。於一些實施方式中，奈米銀線的線徑(或線寬)小於約500 nm。於一些實施方式中，奈米銀線的長寬比(線長與線徑之比)大於10。於一些實施方式中，奈米銀線可為其他導電金屬奈米線表面或非導電奈米線表面鍍銀的物質等變形形式。採用奈米銀線形成奈米銀線電極層具有以下的優點：相較於ITO的價格低、工藝簡單、撓性好、可耐受彎折…等。
為了使透光力敏複合層131符合前述光學穿透度與霧度之要求，透光力敏複合層131中的功能隔層131b為形成於透光電極層131a上的透光塗層。於一些實施方式中，如第5A圖所示，功能隔層131b為摻雜低濃度之奈米銀線之基質層。具體來說，功能隔層131b包含基質和摻雜於其內之低濃度奈米銀線，從而使得功能隔層131b之第二電阻率小於透光電極層131a的第一電阻率，並使得功能隔層131b具有較大的光學穿透度。於一些實施方式中，功能隔層131b的基質與透光電極層131a的基質相同，但本創作並不以此為限。
請參照第5B圖，其為繪示第4圖所示之透光力敏複合層131被按壓時的局部放大圖。如第5A圖與第5B圖所示，由於透光電極層131a係由奈米銀線製備而成，因此當來自蓋板110側的外部按壓力道傳遞至力敏感測模組130時，透光電極層131a會因受力壓縮而使得其內之奈米銀線靠近且穿過功能隔層131b，搭接點增多，從而提高透光力敏複合層131的整體導電性（亦即，電阻率下降）。是以，透過第一透明電極132及第二透明電極133間電訊偵測得到的透光力敏複合層131電阻值變化，壓力感測晶片（圖未示）得以計算出外部按壓力道的數值。舉例來說，若外部按壓力道較大，則透光力敏複合層131的阻值具有較大的變化量；相反地，若外部按壓力道較小，則透光力敏複合層131的阻值具有較小的變化量。因此，藉由透光力敏複合層131的阻值變化量，便可計算出外部按壓力道的數值。
於一些實施方式中，透光電極層131a具有約1 Ops (Ohm per Square)至約150 Ops之電阻率（較佳為60 Ops），且其厚度為約1 nm至約200 nm（較佳為約40 nm至約80 nm）。於一些實施方式中，功能隔層131b的厚度為約40 nm至約1500 nm（較佳為約60 nm至約100 nm）。
如第4圖所示，於本實施方式中，透光力敏複合層131包含兩透光電極層131a以及兩功能隔層131b。透光電極層131a與功能隔層131b係依序交錯層疊。然而，透光電極層131a與功能隔層131b之間的層疊方式並不以第1圖為限。
請參照第6A圖。第6A圖為繪示根據本創作另一實施方式之透光力敏複合層131A的示意圖。如第6A圖所示，透光力敏複合層131A包含複數個透光電極層131a以及複數個功能隔層131b，其中至少有一功能隔層131b係層疊於兩透光電極層131a之間，且至少有一透光電極層131a係層疊於兩功能隔層131b之間。具體來說，透光力敏複合層131A包含六個透光電極層131a以及兩個功能隔層131b，其中三個透光電極層131a位於此兩功能隔層131b之間，而另三個透光電極層131a位於此兩功能隔層131b之外。另外，於本實施方式中，此兩功能隔層131b的厚度相異。舉例來說，層疊於兩透光電極層131a之間的功能隔層131b的厚度係大於未層疊於透光電極層131a之間的功能隔層131b的厚度（例如，兩倍）。
請參照第6B圖。第6B圖為繪示根據本創作另一實施方式之透光力敏複合層131B的示意圖。如第6B圖所示，透光力敏複合層131B包含複數個透光電極層131a以及複數個功能隔層131b，其中透光電極層131a與功能隔層131b係依序交替層疊。具體來說，透光力敏複合層131b包含八個透光電極層131a以及八個功能隔層131b。
請參照第6C圖。第6C圖為繪示根據本創作另一實施方式之透光力敏複合層131C的示意圖。如第6C圖所示，透光力敏複合層131C包含複數個透光電極層131a以及複數個功能隔層131b，其中透光電極層131a與功能隔層131b係依序交替層疊。相較於第6B圖所示之透光力敏複合層131B，在本實施方式之透光力敏複合層131C中，層疊於任兩透光電極層131a之間的功能隔層131b的厚度係大於未層疊於任兩透光電極層131a之間的功能隔層131b的厚度（例如，兩倍）。
藉由增加透光電極層131a及/或功能隔層131b的數量以及改變透光電極層131a與功能隔層131b的層疊順序，可以使得透光力敏複合層131A具有良好的力量-阻值特性曲線（即趨於線性變化），使得力量階層應用得以實現。前述透光電極層131a及功能隔層131b的總層數為2層至20層，最佳為7層。再者，力敏感測模組130還可根據不同之力量-阻值特性曲線來挑選適合的控制器，因此可增加力敏感測模組130的設計與製造彈性。
於一些實施方式中，透光力敏複合層131所包含之透光電極層131a與功能隔層131b的總層數為約3至約21層，但本創作並不以此為限。
於其他一些實施方式中，若僅為了使力敏感測模組130達到其基本功能，透光力敏複合層131亦可以僅包含一層透光電極層131a以及一層功能隔層131b。
於一些實施方式中，透光力敏複合層131經由色差儀所檢測出之CIELAB色空間的L*軸（即亮度軸）的數值為約90至約98，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，透光力敏複合層131經由色差儀所檢測出之CIELAB色空間的a*軸（即紅綠軸）的數值為約-2.0至約0，較佳為約-0.5至約0.5，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，透光力敏複合層131經由色差儀所檢測出之CIELAB色空間的b*軸（即黃藍軸）的數值為約-2至約6，較佳為約-1.5至約3.0，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，第一透明電極132與第二透明電極133中之至少一者可以是ITO電極層或包含奈米銀線之電極層，但本創作並不以此為限。
請參照第7圖。第7圖為繪示根據本創作一實施方式之力敏感測模組製造方法的流程圖。如第7圖所示，力敏感測模組製造方法包含步驟S101以及驟S102。
於步驟S101中，透光力敏複合層形成於第一透明電極上，其中透光力敏複合層包含透光電極層以及功能隔層，透光電極層之第一電阻率係小於功能隔層之第二電阻率。
於步驟S102中，第二透明電極形成於透光力敏複合層上。
於一些實施方式中，步驟S101包含步驟S101a至步驟S101d。
於步驟S101a中，導電塗層塗佈於第一透明電極上。
於步驟S101b中，導電塗層被烘烤以形成透光電極層。
於步驟S101c中，功能塗層被塗佈於第一透明電極上。
於步驟S101d中，功能塗層被烘烤以形成功能隔層。
於一些實施方式中，步驟S101a及/或步驟S101c中的塗佈製程包含旋塗(spin coating)製程或狹縫塗佈(slit die coating)製程，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，步驟S101b及/或步驟S101d中的烘烤製程例如包含在約70°C至約100°C的烘烤溫度下進行約20分鐘至約40分鐘之預烘烤製程及/或以約3000mJ之能量進行之UV烘烤製程，但本創作並不以此為限。
於一些實施方式中，步驟S101a係早於步驟S101c執行。亦即，在完整執行步驟S101之後，透光電極層係位於第一透明電極與功能隔層之間，而功能隔層係位於透光電極層與第二透明電極之間。
於一些實施方式中，步驟S101a係晚於步驟S101c執行。亦即，在完整執行步驟S101之後，功能隔層係位於第一透明電極與透光電極層之間，而透光電極層係位於功能隔層與第二透明電極之間。
於一些實施方式中，步驟S101進一步包含步驟S101e。
於步驟S101e中，步驟S101a至步驟S101d被重複執行至少一次。
由以上對於本創作之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，在本創作的力敏感測模組與電子裝置中，由具有高電阻率之透光電極層以及具有低電阻率之功能隔層層疊成之透光力敏複合層，可具有良好的光學特性（即高光學穿透度以及低霧度）及良好的力量-阻值特性曲線（即趨於線性變化）。因此，本創作的力敏感測模組可設置於電子裝置的蓋板與顯示模組之間，於整合設計上具有較大的靈活度。不僅如此，由於力敏感測模組與觸控模組可設置於顯示模組面向蓋板的同一側，因此可有效降低習知技術所面臨的力傳遞失真效應。
雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100,100A:電子裝置 110:蓋板 120a,120b,120c,120d,120e:黏著層 130:力敏感測模組 131,131A:透光力敏複合層 131a:透光電極層 131b:功能隔層 132:第一透明電極 133:第二透明電極 140:觸控模組 150:顯示模組 S101,S102:步驟
為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為繪示根據本創作一實施方式之電子裝置的示意圖。 第2圖為繪示根據本創作另一實施方式之電子裝置的示意圖。 第3圖為繪示根據本創作一實施方式之力敏感測模組的示意圖。 第4圖為繪示根據本創作一實施方式之透光力敏複合層的示意圖。 第5A圖為繪示第4圖所示之透光力敏複合層未被按壓時的局部放大圖。 第5B圖為繪示第4圖所示之透光力敏複合層被按壓時的局部放大圖。 第6A圖為繪示根據本創作另一實施方式之透光力敏複合層的示意圖。 第6B圖為繪示根據本創作另一實施方式之透光力敏複合層的示意圖。 第6C圖為繪示根據本創作另一實施方式之透光力敏複合層的示意圖。 第7圖為繪示根據本創作一實施方式之力敏感測模組製造方法的流程圖。
100:電子裝置
110:蓋板
120a,120b,120c:黏著層
130:力敏感測模組
140:觸控模組
150:顯示模組

Claims (15)

  1. 一種力敏感測模組，包含： 一第一透明電極； 一第二透明電極；以及 一透光力敏複合層，包含： 至少一透光電極層，具有一第一電阻率；以及 至少一功能隔層，具有大於該第一電阻率之一第二電阻率，其中該至少一透光電極層與該至少一功能隔層係層疊於該第一透明電極與該第二透明電極之間， 其中該透光力敏複合層具有大於85%之光學穿透度以及低於3%之霧度。
  2. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該至少一透光電極層為一奈米銀線電極層。
  3. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該至少一功能隔層為摻雜一低濃度之奈米銀線之一基質層。
  4. 如請求項3所述之力敏感測模組，其中該基質層係可壓縮的。
  5. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該至少一透光電極層的數量為二，且該至少一功能隔層係層疊於該二透光電極層之間。
  6. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該至少一功能隔層的數量為二，且該至少一透光電極層係層疊於該二功能隔層之間。
  7. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該透光力敏複合層之CIELAB色空間的L*軸的一數值為約90至約98。
  8. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該透光力敏複合層之CIELAB色空間的a*軸的一數值為約-2.0至約0。
  9. 如請求項1所述之力敏感測模組，其中該透光力敏複合層之CIELAB色空間的b*軸的一數值為約-2至約6。
  10. 一種電子裝置，包含： 一蓋板； 一顯示模組； 一觸控模組，設置於該蓋板與該顯示模組之間；以及 一如請求項1至9所述之力敏感測模組，設置於該蓋板與該顯示模組之間。
  11. 如請求項10所述之電子裝置，其中該觸控模組係層疊於該蓋板與該力敏感測模組之間。
  12. 如請求項11所述之電子裝置，其中該觸控模組為OGS-SITO型觸控模組或GF型觸控模組。
  13. 如請求項10所述之電子裝置，其中該力敏感測模組係層疊於該蓋板與該觸控模組之間。
  14. 如請求項13所述之電子裝置，其中該觸控模組為GF2型觸控模組或GFF型觸控模組。
  15. 如請求項10所述之電子裝置，其中該觸控模組包含奈米銀線電極。
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