传感器和显示器以及用于制造它们的设备和方法技术

本发明专利技术公开了用于制造传感器的方法和设备。在一种设置中，该方法包括在基板上形成第一电极和第二电极，施加电功能层以将该第一电极连接到该第二电极。该电功能层的施加至少包括：第一步骤，以包括多个第一子区域的第一图案施加包含传递液和电功能材料的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器和显示器以及用于制造它们的设备和方法
本专利技术涉及提供一种传感器，特别地用于人机界面(诸如显示器)的力敏感单元或其它传感器，如能够检测例如通过手指或触控笔按压显示器的可视表面而施加到显示器区域上的力的大小的传感器。
技术介绍
诸如计算机、平板电脑、电话和手表之类的消费类电子器件通常包括触敏屏幕，其能够检测触摸到屏幕的一个或多个位置。人们越来越关注额外提供检测与触摸屏相关的力的能力。过去已经使用许多技术来实现力检测，通常涉及电容传感器或压电器件。然而，已经证明，实现可靠性和低制造成本的可接受组合是具有挑战性的。一种有前景的方法是基于在电极之间施加纳米颗粒以形成基于纳米颗粒的电阻应变计。当力施加至纳米颗粒时，电极之间的电阻随施加的力而变化，从而提供力的量度。该组件可以以相对低的成本制造，并且可以有利地应用于刚性基板和柔性基板。然而，纳米颗粒组件的可变性会引起力传感器在响应中的可变性，导致不同传感器之间存在差异。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种传感器，其能够以低成本可靠地制造并且具有一致的性能特性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造传感器的方法，包括：在基板上形成第一电极和第二电极；以及施加电功能层以将所述第一电极连接到所述第二电极，其中：电功能层的施加至少包括以包括多个第一子区域的第一图案施加包含传递液和电功能材料的组合物的第一步骤；以及当垂直于基板观察时，两个或更多个第一子区域中的每一个独立于所有的其它第一子区域；和/或当垂直于基板观察时，两个或更多个第一子区域中的每一个连接到一个或多个其它的第一子区域，并且当垂直于基板观察时，第一子区域与连接到第一子区域的一个或多个其它第一子区域中的每一个之间的最短接触线小于第一子区域的外边界线长度的20％。专利技术人已经发现，以多个子区域施加组合物降低了在蒸发传递液期间，电功能材料不均匀迁移和积聚的程度，从而与在单个连续区域中里沉积所有电功能材料的替代方法相比，实现了更均匀且可重复的电功能材料沉积。因此，电功能层的电气特性更可预测且有规律。减少了不同传感器之间的性能的差异。在一个实施方案中，电功能层的施加包括在第一步骤之后的第二步骤，在所述第二步骤中，以包括多个第二子区域的第二图案施加包含传递液和电功能材料的组合物。专利技术人已经发现，在多个步骤中以这种方式沉积电功能材料使得在每个步骤中布置彼此进一步独立的不同子区域成为可能，从而有助于避免在传递液蒸发期间不同子区域之间的电功能材料的迁移，同时在所有步骤完成后能够实现电功能层的高度覆盖。传递液可以在不同步骤之间大部分或完全蒸发。在一个实施方案中，电功能层包含导电纳米颗粒，该导电纳米颗粒可选地配置为使得确定电功能层内的电阻率的主导因素是导电纳米颗粒之间的量子隧穿。专利技术人已经发现，以这种方式配置电功能层对施加的力提供了特别高的灵敏度。根据另一方面，本专利技术提供了一种传感器，包括：基板上的第一电极和第二电极；以及将第一电极连接到第二电极的电功能层，电功能层形成包括多个子区域的图案，其中：当垂直于基板观察时，两个或更多个子区域中的每一个独立于所有的其它子区域；和/或当垂直于基板观察时，两个或更多个子区域中的每一个连接到一个或多个其它子区域，并且当垂直于基板观察时，子区域与连接到子区域的一个或多个其它子区域中的每一个之间的最短接触线小于子区域的外边界线长度的20％。附图说明现将参照附图以示例的方式来进一步描述本专利技术，其中：图1是根据实施方案的传感器的示意性俯视图；图2是图1的传感器的一部分的示意性侧视图；图3是根据另一实施方案的图1所示类型的传感器的一部分的示意性侧视图；图4描绘了垂直于基板观察时，传递液和电功能材料的组合物的示例性第一图案；图5描绘了垂直于基板观察的另一种第一图案；图6描绘了传递液和电功能材料的组合物的示例性第二图案，其与图5的第一图案互补；图7描绘了施加图5的第一图案且随后施加图6的第二图案的结果；图8是传感器的一部分的示意性俯视图，示出了传递液和电功能材料的组合物的第一子区域，每个第一子区域与第一电极和第二电极两者重叠；图9描绘了图5或图6中所示类型的第一图案或第二图案的一部分，其中每个子区域独立于所有的其它子区域；图10描绘了图5或图6中所示类型的第一图案或第二图案的一部分，其中每个子区域在其拐角处连接到相邻的子区域；和图11是包括多个传感器的显示器的示意性俯视图。具体实施方式在一个实施方案中，提供了一种制造传感器2的方法。示例性传感器2描绘在图1至图3中。在一个实施方案中，传感器2包括力敏单元。该力敏单元可以形成人机界面，例如显示器30(例如触敏显示器)的一部分(例如，如图11所示)。替代地或另外地，传感器2可以是电容传感器或其它传感器2。传感器2可以包括交叉指型电极。该方法包括在基板6上形成第一电极11和第二电极12。通常，基板6将由绝缘材料形成和/或用绝缘材料覆盖，使得第一电极11和第二电极12通过绝缘材料与基板6接触。第一电极11和第二电极12可以以本领域技术人员已知的多种不同方式形成，例如将导电材料以期望的图案沉积到基板上和/或在沉积之后进行图案化工艺以提供所需的图案。例如，可以通过诸如金属或氧化铟锡(ITO)的导电层的激光图案化来形成第一电极11和第二电极12。在图1所示的具体实例中，第一电极11包括多个平行指状物111，第二电极12包括多个平行指状物121，并且第一电极11的多个平行指状物111和多个平行指状物第二电极12的121相互交错，形成所谓的交叉指型电极。然而，本专利技术不限于这种特定的布置。该方法进一步包括施加电功能层4以将第一电极11连接到第二电极12。电功能层4可以采用多种形式。在一个实施方案中，电功能层4配置成使得施加到电功能层4的力改变电功能层4的电气特性。电气特性的改变可以通过使用连接到第一电极11和第二电极12的标准电子器件来检测(例如，通过监测在第一电极11和第二电极12之间施加的电势差与在第一电极11和第二电极12之间的电流之间的关系)。在一个实施方案中，电功能层4配置成使得基板6的弯曲(即，基板6形状的变化，例如基板6的折弯)改变电功能层4的电气特性。因此，例如，在将力施加到包括传感器2的显示器30上而引起传感器2的区域中的基板6弯曲时，可通过连接到第一电极11和第二电极12的电子器件来检测。在一个实施方案中，电气特性的改变包括电功能层4的电阻率的改变，并因此引起第一电极11和第二电极12之间的电通路的电阻的改变。替代地或另外地，电气特性的改变包括电功能层4的介电常数的改变，并因此引起第一电极11和第二电极12之间的电通路的电容特性的改变。电气特性的改变的检测可用于确定施加到传感器2的力的大小。在一个实施方案中，电功能层包含导电纳米颗粒。该导电纳米颗粒可配置为使得确定电功能层内的电阻率的主导因素是导电纳米颗粒之间的量子隧穿。已经发现这种类型的电功能层对施加的力特别敏感，从而提供高灵敏度。这些材料的使用使得能够更可靠地区分不同水平的力。替代地或另外地，这种材料的使用使得能够使用更刚性的基板，因为能够可靠地检测到基板形状的较小变化。因此可以使设备更具鲁棒性。包含导电纳米颗粒的电功能层可包括金属和非导电弹性体粘合剂的复合材料，例如具有类似弹性橡胶性质的聚合物复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造传感器的方法，包括：在基板上形成第一电极和第二电极；和施加电功能层以将所述第一电极连接到所述第二电极，其中：所述电功能层的施加至少包括以包括多个第一子区域的第一图案施加包含传递液和电功能材料的组合物的第一步骤；和当垂直于所述基板观察时，两个或更多个所述第一子区域中的每一个独立于所有的其它第一子区域；和/或当垂直于所述基板观察时，两个或更多个所述第一子区域中的每一个连接到一个或多个其它第一子区域，并且当垂直于所述基板观察时，所述第一子区域与连接到所述第一子区域的一个或多个其它第一子区域中的每一个之间的最短接触线小于所述第一子区域的外边界线长度的20％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 GB 1610645.21.一种制造传感器的方法，包括：在基板上形成第一电极和第二电极；和施加电功能层以将所述第一电极连接到所述第二电极，其中：所述电功能层的施加至少包括以包括多个第一子区域的第一图案施加包含传递液和电功能材料的组合物的第一步骤；和当垂直于所述基板观察时，两个或更多个所述第一子区域中的每一个独立于所有的其它第一子区域；和/或当垂直于所述基板观察时，两个或更多个所述第一子区域中的每一个连接到一个或多个其它第一子区域，并且当垂直于所述基板观察时，所述第一子区域与连接到所述第一子区域的一个或多个其它第一子区域中的每一个之间的最短接触线小于所述第一子区域的外边界线长度的20％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器包括力敏单元。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，包含所述传递液和所述电功能层的所述组合物使用喷墨打印来施加。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基板是柔性的。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电功能层配置为使得施加到所述电功能层的力改变所述电功能层的电气特性。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电功能层配置为使得所述基板的弯曲改变所述电功能层的电气特性。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述电气特性的改变包括所述电功能层的电阻率的改变，并因此引起所述第一电极和所述第二电极之间的电通路的电阻的改变。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述电气特性的改变包括所述电功能层的介电常数的改变，并因此引起所述第一电极和所述第二电极之间的电通路的电容特性的改变。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当垂直于所述基板观察时，所有的所述第一子区域独立于所有的其它第一子区域。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个第一子区域中的每一个与所述第一电极的一部分和所述第二电极的一部分重叠。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电功能层的施加包括：在所述第一步骤之后的第二步骤，在所述第二步骤中，以包括多个第二子区域的第二图案施加包含所述传递液和所述电功能材料的所述组合物。12.根据权利要求11所述的方法，其中，当垂直于所述基板观察时，至少所述第二子区域的大部分表面积不与所述第一子区域中的任何一个重叠。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述第二图案与所述第一图案基本互补，使得所述第二子区域基本填充所述第一子区域之间的间隙。14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，在执行所述第二步骤之前，至少蒸发大部分在所述第一步骤期间施加的所述传递液。15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，所述第一子区域和所述第二子区域彼此嵌合。16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，所述第一子区域和所述第二子区域以行和列设置，并且在每行和每列中彼此交替。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电功能层包含导电纳米颗粒。18.根据权利要求17所述的方法，其中，包括导电纳米颗粒的所述电功能层配置为使得确定所述电功能层内的电阻率的主导因素是所述导电纳米颗粒之间的量子隧穿。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以下项中的一个或多个基本是透明的：所述第一电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·布伦顿，
申请(专利权)人：万佳雷射有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB