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TWI591111B - 透明壓力感測膜、製備方法及電子裝置 - Google Patents

透明壓力感測膜、製備方法及電子裝置 Download PDF

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TWI591111B
TWI591111B TW105107537A TW105107537A TWI591111B TW I591111 B TWI591111 B TW I591111B TW 105107537 A TW105107537 A TW 105107537A TW 105107537 A TW105107537 A TW 105107537A TW I591111 B TWI591111 B TW I591111B
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王卓
彼得 崔夫納斯
麥克 哈斯
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羅門哈斯電子材料有限公司
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Description

透明壓力感測膜、製備方法及電子裝置
本發明係關於一種透明壓力感測膜組成物。本發明亦指向一種作成透明壓力感測膜之方法及包含該透明壓力感測膜之裝置。
電子顯示器裝置如電視機、電腦監控器、移動電話、及平板電腦之市場係充滿競爭之競技場，於該競技場中，各種產品研發者係不斷競爭，從而以競爭性之價格提供改善之產品特徵。
多種電子顯示器裝置係通過其顯示器界面輸送並接收來自使用者之訊息。觸屏係提供用於接收來自使用者之輸入的直觀手段。此等觸屏係特別有用於下述裝置，於該裝置中，其他輸入手段如滑鼠及鍵盤係不實用或非所欲者。
業經研發若干觸碰感測技術，包括電阻性、表面聲波、電容性、紅外光、光學成像、分散性訊號及聲波脈衝。每一此類技術係操作以感測一次或多次觸碰(亦即，多觸點)於顯示器屏上之位置。惟，此類技術並不因應 施加至該屏之壓力的幅度。
對觸碰之位置及施加之壓力有反應的觸敏裝置係習知者。此類觸敏裝置典型係採用電活性顆粒分散於聚合物基質材料中。惟，此等裝置之光學特性通常係不能用於電子顯示器裝置應用中。
據此，所需者係壓力感測膜，其係促進傳統觸碰及多觸點能力與壓力感測能力相結合，且亦係光學透明，以促進其在光學顯示器觸碰感測裝置中的應用。
Lussey等人揭露一種適用於觸屏裝置之複合材料。詳而言，於第20140109698號美國專利申請案中，Lussey等人揭露了一種電應答之複合材料，其係經具體調適用於觸屏，該材料係包含載劑層，該載劑層係具有長度、寬度及厚度，且該厚度係小於所述長度及寬度。該複合材料亦包含複數個導電性或半導電性顆粒。該等顆粒係聚結以形成複數個分散於該載劑層中之黏聚物(agglomerates)，且每一所述黏聚物係包含複數個顆粒。黏聚物係排列為因應所施加之壓力而提供橫跨該載劑層之厚度的導電性，使得該電應答之複合材料係具有因應所施加之壓力而降低的電阻。Lussey等人復揭露，該導電性或半導電性顆粒可預成形為粒狀，如第99/38173號世界專利中揭示者。彼等預成形之粒子係包含電活性顆粒，該電活性顆粒係塗覆有非常薄的聚合物接著劑層。
儘管如此，對於光學透明且促進觸敏顯示器之生產的壓力感測膜存在持續需求，其中，該顯示器除了 能壓力輸入外，以可進行傳統觸碰輸入及多觸點輸入。
本發明提供透明壓力感測膜，係包含：基質聚合物；以及，複數個傳導性顆粒，其平均縱橫比AR avg 為2；其中，該基質聚合物係包含25至100重量(wt)%之烷基纖維素；其中，該複數個傳導性顆粒係選自由導電材料及半導電材料所組成之群組；其中，該複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中；其中，該透明壓力感測膜係含有<10wt%之該複數個傳導性顆粒；其中，該透明壓力感測膜係具有長度、寬度、厚度T、及平均厚度T avg ；其中，該平均厚度T avg 係0.2至1,000微米(μm)；其中，該基質聚合物係不導電；其中，該透明壓力感測膜之電阻率可因應所施加之壓力而改變，該壓力係具有沿著該透明壓力感測膜之厚度T方向引導之z-分量，使得該電阻率係因應所施加壓力之z-分量而降低。
本發明提供一種裝置，係包含：本發明之透明壓力感測膜；以及偶合至該透明壓力感測膜之控制器，其係用於感測當壓力施加至該透明壓力感測膜時的電阻變化。
本發明提供一種裝置，係包含：本發明之透明壓力感測膜；偶合至該透明壓力感測膜之控制器，其係用於感測當壓力施加至該透明壓力感測膜時的電阻變化；以及，電子顯示器，其中，該透明壓力感測膜係與該電子顯示器交界連接。
本發明提供一種提供透明壓力感測膜之方法，係包含：提供基質聚合物，其中，該基質聚合物可從靜態進行彈性形變；提供複數個傳導性顆粒，其平均縱橫比AR avg 為2；其中，所提供之基質聚合物係包含25至100wt%之烷基纖維素；其中，所提供之複數個傳導性顆粒係選自由導電性材料及半導電性材料所組成之群組；其中，所提供之複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中；提供溶劑，其係選自由萜品醇、二丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、環己酮、丁基卡必醇、丙二醇單甲醚醋酸酯、二甲苯、及其混合物所組成之群組；將該基質聚合物及該複數個傳導性顆粒分散於該溶劑中，以形成膜形成組成物；將該膜形成組成物沉積於基板上；以及，固化該膜形成組成物，以提供透明壓力感測膜於該基板上。
10‧‧‧透明壓力感測膜
AR avg ‧‧‧平均縱橫比
H Haze ‧‧‧濁度
L‧‧‧長度
PS avg ‧‧‧平均粒徑
T‧‧‧厚度
T avg ‧‧‧平均厚度
T Trans ‧‧‧透光率
W‧‧‧寬度
ρ‧‧‧體積電阻率
第1圖係透明壓力感測膜之代表性側俯視圖。
第2圖係含有複數個有機-無機複合顆粒之透明壓敏膜的代表性施壓-釋壓循環。
第3圖係含有複數個有機-無機複合顆粒之透明壓敏膜的代表性施壓-釋壓循環。
第4圖係含有複數個有機-無機複合顆粒之透明壓敏膜的代表性施壓-釋壓循環。
令同時進行壓力輸入元件(亦即，z-分量)伴隨傳統本地輸入(亦即，x,y-分量)成為可能之觸敏性光學顯示器，係提供在裝置設計及交界連接中提供額外之靈活性的裝置製造。本發明之透明壓力感測膜係提供用於此類觸敏光學顯示器之關鍵組分，並提供快速(亦即，固化時間為10分鐘)之低溫可加工性(亦即，固化溫度為130℃)。本發明之透明壓力感測膜亦具有良好之與塗覆有氧化銦錫之基板(如，玻璃上ITO；PET上ITO)的黏著性(較佳係4B)，同時維持高透光率(亦即，85%)及低濁度(亦即，5%)。
本文及後附申請專利範圍中關於該基質聚合物而使用之術語「不導電」係意指，該基質聚合物之體積電阻率ρ v 為108Ω．cm，如根據ASTM D257-14量測者。
本發明之透明壓力感測膜(10)係包含：基質聚合物；以及，複數個傳導性顆粒，其平均縱橫比AR avg 為2(較佳係1.5；更佳係1.25；最佳係1.1)；其中，該基質聚合物係包含25至100wt%之烷基纖維素；其中，該複數個傳導性顆粒係選自由導電材料及半導電材料所組成之群組；其中，該複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中；其中，該透明壓力感測膜係含有<10wt%之該複數個傳導性顆粒；其中，該透明壓力感測膜係具有長度、寬度、厚度T、及平均厚度T avg ；其中，該平均厚度T avg 係0.2至1,000μm；其中，該基質聚合物係不導電；其中，該透明壓力感測膜之電阻率可因應所施加之壓力而改變，該壓力係具有沿著該透明壓力感測膜之厚度T方向引導之 z-分量，使得該電阻率係因應所施加壓力之z-分量而降低。(參見，第1圖)。
本發明之透明壓力感測膜(10)係具有長度L、寬度W、厚度T、及平均厚度T avg (參見，第1圖)。該透明壓力感測膜(10)之長度L及寬度W較佳係比該透明壓力感測膜(10)之厚度T大得多。該透明壓力感測膜(10)之長度L及寬度W可基於其內合並有該透明壓力感測膜(10)之觸敏光學顯示器裝置的尺寸而選擇。或者，該透明壓力感測膜(10)之長度L及寬度W可基於製造方法而選擇。舉例而言，本發明之透明壓力感測膜(10)可以輥至輥(roll-to-roll)類型操作而製造；其中，該透明壓力感測膜(10)係於後來切割為所欲之尺寸。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的平均厚度T avg 為0.2至1,000μm。更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的平均厚度T avg 為0.5至100μm。再更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的平均厚度T avg 為1至25μm。最佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的平均厚度T avg 為1至5μm。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)被施加具有沿著該膜之z-方向之分量的力時，該膜係從高電阻之靜態可逆地轉變為較低電阻之應力狀態。較佳地，該透明壓力感測膜(10)被施加具有幅度為0.1至42N/cm2(更佳0.14至28N/cm2)之z-方向之分量的力時，該膜係從高電阻之靜態可逆地轉變為較低電阻之應力狀態。較佳地，該透 明壓力感測膜(10)能進行至少500,000次從高電阻之靜態轉變至較低電阻之應力狀態的循環，同時維持一致之因應轉變。較佳地，當該透明壓力感測膜(10)處於靜態時，其體積電阻率為105Ω．cm。更佳地，當該透明壓力感測膜(10)處於靜態時，其體積電阻率為107Ω．cm。最佳地，當該透明壓力感測膜(10)處於靜態時，其體積電阻率為108Ω．cm。較佳地，當該透明壓力感測膜(10)被施加z-方向之分量為28N/cm2之壓力時，其體積電阻率為<105Ω．cm。更佳地，當該透明壓力感測膜(10)被施加z-方向之分量為28N/cm2之壓力時，其體積電阻率為<104Ω．cm。最佳地，當該透明壓力感測膜(10)被施加z-方向之分量為28N/cm2之壓力時，其體積電阻率為<103Ω．cm。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的濁度H Haze 為<5%，其係根據ASTM D1003-11e1量測。更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的濁度H Haze 為<4%，其係根據ASTM D1003-11e1量測。最佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的濁度H Haze 為<3%，其係根據ASTM D1003-11e1量測。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的透光率T Trans 為>75%，其係根據ASTM D1003-11e1量測。更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的透光率T Trans 為>85%，其係根據ASTM D1003-11e1量測。最佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)的透光率T Trans 為>89%，其係根據ASTM D1003-11e1量測。
較佳地，該基質聚合物係包含25至100wt%之烷基纖維素。較佳地，該基質聚合物係包含烷基纖維素與聚矽氧烷之組合。更佳地，該基質聚合物係25至75wt%之烷基纖維素與75至25wt%之聚矽氧烷的組合。再更佳地，該基質聚合物係30至65wt%之烷基纖維素與70至35wt%之聚矽氧烷的組合。最佳地，該基質聚合物係40至60wt%之烷基纖維素與60至40wt%之聚矽氧烷的組合。
較佳地，該烷基纖維素係C1-6烷基纖維素。更佳地，該烷基纖維素係C1-4烷基纖維素。再較佳地，該烷基纖維素係C1-3烷基纖維素。最佳地，該烷基纖維素係乙基纖維素。
較佳地，該聚矽氧烷係羥基官能性矽樹脂。較佳地，該聚矽氧烷係數量平均分子量為500至10,000(較佳600至5,000；更佳1,000至2,000；最佳1,500至1,750)之矽樹脂。較佳地，該羥基官能性矽樹脂係每分子具有平均1至15wt%(較佳3至10wt%；更佳5至7wt%；最佳6wt%)之羥基。較佳地，該羥基官能性矽樹脂係烷基苯基聚矽氧烷。較佳地，該烷基苯基聚矽氧烷係具有苯基與烷基之莫耳比為5：1至1：5(較佳5：1至1：1；更佳3：1至2：1；最佳2.71：1)。較佳地，該烷基苯基聚矽氧烷所含有之烷基係平均每個烷基具有1個至6個碳原子。更佳地，該烷基苯基聚矽氧烷所含有之烷基係平均每個烷基具有2個至4個碳原子。更佳地，該烷基苯基聚矽氧烷所含有之烷基係平均每個烷基具有3個碳原子。較佳地，該烷基苯基聚矽 氧烷之數量平均分子量為500至10,000(較佳600至5,000；更佳1,000至2,000；最佳1,500至1,750)。
較佳地，該複數個傳導性顆粒係選自由導電材料及半導電材料所組成之群組。較佳地，該複數個傳導性顆粒係選自由導電金屬之顆粒、導電金屬合金之顆粒、導電金屬氧化物之顆粒、金屬合金之導電氧化物顆粒、及其混合物所組成之群組。更佳地，該複數個傳導性顆粒係選自由銻摻雜氧化錫(ATO)顆粒、銀顆粒、及其混合物所組成之群組。最佳地，該複數個傳導性顆粒係選自由銻摻雜氧化錫(ATO)及銀顆粒所組成之群組。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有<10wt%之該複數個傳導性顆粒。更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有0.01至9.5wt%之該複數個傳導性顆粒。再更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有0.05至5wt%之該複數個傳導性顆粒。最佳地，本發明孩子透明壓力感測膜(10)係含有0.5至3wt%之該複數個傳導性顆粒。
較佳地，該複數個傳導性顆粒係複數個複合顆粒；其中，每一複合顆粒係包含複數個以有機接著劑結合在一起之初級顆粒。較佳地，該複數個複合顆粒係經噴灑乾燥之顆粒。
較佳地，該複數個初級顆粒係具有10至100奈米(nm)之平均粒徑，且係選自由導電材料、半導電材料、及其混合物所組成之群組。較佳地，該複數個初級顆粒係 選自由導電金屬之顆粒、導電金屬合金之顆粒、導電金屬氧化物之顆粒、金屬合金之導電氧化物顆粒、及其混合物所組成之群組。更佳地，該複數個初級顆粒係選自由銻摻雜氧化錫(ATO)顆粒、銀顆粒、及其氧化物所組成之群組。最佳地，該複數個初級顆粒係選自由銻摻雜氧化錫(ATO)及銀顆粒所組成之群組。
較佳地，該有機接著劑係選自由醋酸乙烯酯聚合物、丙烯酸系聚合物、聚氨酯聚合物、環氧聚合物、聚烯烴聚合物、烷基纖維素、矽聚合物、及其組合所組成之群組。更佳地，該有機接著劑係丙烯酸系聚合物。最佳地，該有機接著劑係中空芯丙烯酸系聚合物。
較佳地，該複數個複合顆粒可於靜態時之高電阻狀態與遭受壓縮力時非靜態之高電阻狀態之間可逆地轉換。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有<10wt%之該複數個複合顆粒。更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有0.01至9.5wt%之該複數個複合顆粒。再更佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有0.05至5wt%之該複數個複合顆粒。最佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)係含有0.5至3wt%之該複數個複合顆粒。
較佳地，該複數個傳導性顆粒係具有10nm至50μm之平均粒徑PS avg 。更佳地，該複數個傳導性顆粒係平均粒徑PS avg 為1至30μm的複數個複合顆粒。最佳地，該複數個傳導性顆粒係平均粒徑PS avg 為1至20μm的複數 個複合顆粒。
較佳地，本發明之透明壓力感測膜(10)被施加具有沿著該膜之z-方向之分量的力時，該膜係從高電阻之靜態可逆地轉變為較低電阻之應力狀態。較佳地，該透明壓力感測膜(10)被施加具有幅度為0.1至42N/cm2(更佳0.14至28N/cm2)之z-方向之分量的力時，該膜係從高電阻之靜態可逆地轉變為較低電阻之應力狀態。較佳地，該透明壓力感測膜(10)能進行至少100,000次從高電阻之靜態轉變至較低電阻之應力狀態的循環，同時維持一致之因應轉變。較佳地，該透明壓力感測膜(10)處於靜態時，其體積電阻率為105Ω．cm。更佳地，當該透明壓力感測膜(10)處於靜態時，其體積電阻率為107Ω．cm。最佳地，當該透明壓力感測膜(10)處於靜態時，其體積電阻率為108Ω．cm。較佳地，當該透明壓力感測膜(10)被施加z-方向之分量為28N/cm2之壓力時，其體積電阻率為<105Ω．cm。更佳地，當該透明壓力感測膜(10)被施加z-方向之分量為28N/cm2之壓力時，其體積電阻率為<104Ω．cm。最佳地，當該透明壓力感測膜(10)被施加z-方向之分量為28N/cm2之壓力時，其體積電阻率為<103Ω．cm。
較佳地，於本發明之透明壓力感測膜(10)中使用之該基質聚合物的體積電阻率ρ v 為108Ω．cm，係根據ASTM D257-14量測。更佳地，於本發明之透明壓力感測膜(10)中使用之該基質聚合物的體積電阻率ρ v 為1010Ω．cm，係根據ASTM D257-14量測。最佳地，於本發 明之透明壓力感測膜(10)中使用之該基質聚合物的體積電阻率ρ v 為1012至1018Ω．cm，係根據ASTM D257-14量測。
較佳地，當透過施加具有z-方向之分量的壓力而壓縮時，於本發明之透明壓力感測膜(10)中使用的該基質聚合物係可從靜態至非靜態彈性變形。更佳地，當透過施加具有z-方向之分量為0.1至42N/cm2的壓力而壓縮時，於本發明之透明壓力感測膜(10)中使用的該基質聚合物係可從靜態至非靜態彈性變形。最佳地，當透過施加具有z-方向之分量為0.14至28N/cm2的壓力而壓縮時，於本發明之透明壓力感測膜(10)中使用的該基質聚合物係可從靜態至非靜態彈性變形。
較佳地，該複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中。更佳地，該複數個傳導性顆粒係分散及佈置於該基質聚合物整體中的至少一者。最佳地，該複數個傳導性顆粒係分散於該基質聚合物整體中。
本發明之提供透明壓力感測膜的方法係包含：提供基質聚合物，其中，該基質聚合物可從靜態彈性變形；提供複數個傳導性顆粒，其平均縱橫比AR avg 為2(較佳1.5；更佳1.25；最佳1.1)；其中，所提供之基質聚合物係包含25至100wt%之烷基纖維素；其中，所提供之複數個傳導性顆粒係選自由導電材料及半導電材料所組成之群組；其中，所提供之複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中；提供溶劑，其係選自由萜品醇、二丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇 正丙醚、環己酮、丁基卡必醇、丙二醇單甲醚醋酸酯、二甲苯、及其混合物所組成之群組；將該基質聚合物及該複數個傳導性顆粒分散於該溶劑中，以形成膜形成組成物；將該膜形成組成物沉積於基板上；以及，固化該膜形成組成物以提供透明壓力感測膜於該基板上。
較佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，該基質聚合物係以0.1至50wt%之濃度包括於該膜形成組成物中。更佳地，該基質聚合物係以1至30wt%中濃度包括於該膜形成組成物中。最佳地，該基質聚合物係以5至20wt%之濃度包括於該膜形成組成物中。
較佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，係使用習知沉積技術將該膜形成組成物沉積於基板上。更佳地，係使用選自由下列所組成之群組的製程將該膜形成組成物沉積於基板上：噴漆、浸塗、旋塗、刀塗、吻合塗佈、凹面塗佈、篩網印刷、噴墨打印、及移印。更佳地，係使用選自由下列所組成之群組的製程將該膜形成組成物施加至基板之表面：浸塗、旋塗、刀塗、吻合塗佈、凹面塗佈、及篩網印刷。最佳地，係藉由選自刀塗及篩網印刷之製程將該組合施加至基板之表面。
較佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，該膜形成組成物係經固化以提供透明壓力感測膜於基板上。較佳地，該膜形成組成物中之揮發性組分，如溶劑，係於固化製程中移除。較佳地，該膜形成組成物係藉由加熱而固化。較佳地，該膜形成組成物係藉由選自由 下列所組成之群組的製程加熱：燒化、微脈衝光子加熱、連續光子加熱、微波加熱、烘箱加熱、真空爐加熱、及其組合。更佳地，該膜形成組成物係藉由選自由烘箱加熱及真空爐加熱所組成之群組的製程加熱。最佳地，該膜形成組成物係藉由烘箱加熱而加熱。
較佳地，該膜形成組成物係藉由在100至200℃之溫度加熱而固化。更佳地，該膜形成組成物係藉由在120至150℃之溫度加熱而固化。再更佳地，該膜形成組成物係藉由在125至140℃之溫度加熱而固化。最佳地，該膜形成組成物係藉由在125至135℃之溫度加熱而固化。
較佳地，該膜形成組成物係藉由在100至200℃加熱1至45分鐘而固化。更佳地，該膜形成組成物係藉由在120至150℃之溫度加熱1至45分鐘(較佳1至30分鐘；更佳5至15分鐘；最佳10分鐘)而固化。再更佳地，該膜形成組成物係於125至140℃之溫度加熱1至45分鐘(較佳1至30分鐘；更佳5至15分鐘；最佳10分鐘)而固化。最佳地，該膜形成組成物係於125至135℃之溫度加熱1至45分鐘(較佳1至30分鐘；更佳5至15分鐘；最佳10分鐘)而固化。
較佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，提供於基板上之該透明壓力感測膜的平均厚度T avg 係0.2至1,000μm。更佳地，提供於基板上之該透明壓力感測膜的平均厚度T avg 係0.5至100μm。再更佳地，提供於基板上之該透明壓力感測膜的平均厚度T avg 係1至25 μm。最佳地，提供於基板上之該透明壓力感測膜的平均厚度T avg 係1至5μm。
較佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，於提供於基板上之透明壓力感測膜中提供的複數個傳導性顆粒係選擇為複數個平均粒徑PS avg 為0.5*T avg PS avg 1.5*T avg 的複合顆粒。更佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，於提供於基板上之透明壓力感測膜中提供的複數個傳導性顆粒係選擇為複數個平均粒徑PS avg 為0.75*T avg PS avg 1.25*T avg 的複合顆粒。最佳地，於本發明之提供透明壓力感測膜的方法中，於提供於基板上之透明壓力感測膜中提供的複數個傳導性顆粒係選擇為複數個平均粒徑PS avg 為T avg <PS avg 1.1*T avg 的複合顆粒。
本發明之裝置係包含：本發明之透明壓力感測膜；以及，於該透明壓力感測膜偶合之控制器，係用於感測當施加壓力至該透明壓力感測膜時的電阻變化。
較佳地，本發明之裝置復包含電子顯示器，其中，該透明壓力感測膜係與該電子顯示器交界連接。更佳地，該透明壓力感測膜係與該電子顯示器疊放。
現在，將於下述實施例中詳細揭示本發明之某些態樣。
於該等實施例中報導之透光率T Trans 資料係根據ASTM D1003-11e1使用BYK Gardner分光光度計量測。每一個ITO玻璃上壓力感測膜樣本係於三個不同點量測，並報導測量值之平均數。
於該等實施例中報導之濁度H Haze 資料係根據ASTM D1003-11e1使用BYK Gardner分光光度計量測。每一個ITO玻璃上壓力感測膜樣本係於三個不同點量測，並報導測量值之平均數。
實施例1：複合傳導性顆粒
藉由使用來自BÜCHI Labortechnik AG之具有1.5mm噴嘴的B-290噴灑乾燥器噴灑乾燥水性分散液而製備複合傳導性顆粒。透過該噴灑乾燥器噴灑之水性分散液係含有平均直徑為1.2μm之第一中空芯丙烯酸系樹脂(5g；自陶氏化學公司(The Dow Chemical Company)獲得之HP1055 RopaqueTM聚合物)、平均直徑為120nm之第二中空芯丙烯酸系樹脂(1g；自陶氏化學公司獲得之MSRC2731 RopaqueTM聚合物)、水載銻摻雜氧化錫(ATO)(10g，於固體基材上，來自上海滬正納米科技有限公司(Shanghai HuzhengNanotechnology Co.,Ltd.)之WP-020)、以及消泡劑(3mg，來自空氣化工產品公司(Air Products and Chemicals,Inc.)之Foamaster® NXZ消泡劑)，其係分散於去離子(200g)水中，於100℃空氣中以10mL/min之流速噴灑之。噴灑乾燥所形成之產物，複合傳導性顆粒，係具有1至20μm之粒徑分佈，且其平均粒徑為10μm。
實施例2至10：基質聚合物之製備
實施例2至10之基質聚合物係藉由下述者製備：將乙基纖維素(如表1中標註者)溶解於7：3重量比之萜品醇與二丙二醇甲醚醋酸酯(來自陶氏化學公司之 DowanolTM DMPA)的溶劑混合物中；之後加入聚矽氧烷(如表1中標註者)以提供聚合物溶液，該溶液係具有10wt%之固體含量及如表1中標註之乙基纖維素與聚矽氧烷之重量比。
實施例11至22：基質聚合物膜之製備
實施例11至22之基質聚合物係藉由如表2中標註者將如表2中標註之基質聚合物沉積於基板上而提供。於實施例11至22之每一例中，係使用具有50μm刀刃之機械下壓製程來形成該膜。隨後，該膜於表2中標註之溫度固化10分鐘。
基質聚合物膜之黏著性
根據ASTM D3359-09並使用可自3M獲得之Scotch® 8915膠帶，評估如實施例11至22中標註之沉積於基板上之基質聚合物至該基板之黏著性。結果係列述於表3中。
基質聚合物膜之透光率及濁度
根據實施例11至22各自製備之沉積於基板上之基質聚合物的透光率T Trans 及濁度H Haze 係提供於表4 中。
實施例23至25：壓力感測墨水製劑
實施例23至25之壓力感測墨水製劑係藉由分別將根據實施例1製備之複合顆粒分散於根據實施例2及4至5製備之基質聚合物中而製備，以提供複合顆粒濃度為1wt%之各壓力感測墨水製劑。
實施例26至28：壓力感測膜
實施例26至28之壓力感測膜係藉由將如表5中標註之根據實施例23至25製備之壓力感測墨水製劑如表5中標註者沉積於基板上而提供。於實施例26至28之每一例中，係使用刃間隙為25μm之機械下壓製程以形成膜。該膜隨後於130℃固化10分鐘。
實施例26至28之壓力感測膜的透光率T Trans 及濁度H Haze 係提供於表5中。
實施例29至31：壓力感測應答
將塗覆有氧化銦錫之聚鄰苯二甲酸乙二酯膜置於根據實施例26至28之每一例製備的壓力感測膜上， 令該塗覆有氧化銦錫(ITO)之表面朝向該壓力感測膜。隨後，使用與彈簧一體化之機械臂於三個不同點評估每一壓力感測膜之電阻應答，以控制被放置於該聚鄰苯二甲酸乙二酯膜之未處理表面上之鋼盤探針(1cm直徑)上的輸入壓力。通過該鋼盤探針施加於該膜堆棧上之輸入壓力係於1至200g之間改變。該壓力感測膜顯現之電阻係使用電阻計記錄，該電阻計之一個探針係連接至該塗覆有氧化銦錫之基板載片，且另一個探針係連接至疊放的塗覆有氧化銦錫之聚鄰苯二甲酸乙二酯膜。根據實施例29至31之每一者製備之壓力感測膜的壓力對電阻圖式係分別提供於第2至4圖中。
10‧‧‧透明壓力感測膜
L‧‧‧長度
T‧‧‧厚度
T avg ‧‧‧平均厚度
W‧‧‧寬度

Claims (10)

  1. 一種透明壓力感測膜，係包含：基質聚合物；以及複數個傳導性顆粒，具有10nm至50μm之平均粒徑PS avg 及其平均縱橫比AR avg 為2；其中，該基質聚合物係包含25至100wt%之烷基纖維素；其中，該複數個傳導性顆粒係選自由導電性材料及半導電性材料所組成之群組；其中，該複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中；其中，該透明壓力感測膜係含有<10wt%之該複數個傳導性顆粒；其中，該透明壓力感測膜係具有長度、寬度、厚度T、及平均厚度T avg ；其中，該平均厚度T avg 係0.2至1,000μm；其中，該基質聚合物係不導電；其中，該透明壓力感測膜之電阻率可因應所施加壓力而改變，該所施加壓力係具有沿著該透明壓力感測膜之厚度T方向引導之z-分量，使得該電阻率係因應該所施加壓力之z-分量而降低。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透明壓力感測膜，其中，該基質聚合物復包含聚矽氧烷。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之透明壓力感測膜，其中， 該基質聚合物係25至75wt%之該烷基纖維素與75至25wt%之該聚矽氧烷的組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之透明壓力感測膜，其中，該複數個傳導性顆粒係選自由銻摻雜之氧化錫(ATO)顆粒及銀顆粒組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之透明壓力感測膜，其中，該複數個傳導性顆粒係複數個複合顆粒；其中，每一複合顆粒係包含複數個以有機接著劑結合在一起之初級顆粒；以及其中，該複數個初級顆粒係選自由導電性材料及半導電性材料所組成之群組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之透明壓力感測膜，其中，該複數個複合顆粒之粒徑PS avg 係1至50μm。
  7. 一種電子裝置，係包含：如申請專利範圍第1項所述之透明壓力感測膜；以及控制器，係與該透明壓力感測膜偶合，用以感測當壓力施加至該透明壓力感測膜時之電阻變化。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，復包含：電子顯示器，其中，該透明壓力感測膜係與該電子顯示器交界連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中，該透明壓力感測膜係與該電子顯示器疊放。
  10. 一種提供透明壓力感測膜之方法，係包含：提供基質聚合物，其中，該基質聚合物可從靜態彈性形變；提供複數個傳導性顆粒，具有10nm至50μm之平均粒徑PS avg 及其平均縱橫比AR avg 為2；其中，所提供之該基質聚合物係包含25至100wt%之烷基纖維素；其中，所提供之該複數個傳導性顆粒係選自由導電性材料及半導電性材料所組成之群組；其中，所提供之該複數個傳導性顆粒係設置於該基質聚合物中；提供溶劑，該溶劑係選自由萜品醇、二丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、環己酮、丁基卡必醇、丙二醇單甲醚醋酸酯、二甲苯及其混合物所組成之群組；將該基質聚合物及該複數個傳導性顆粒分散於該溶劑中，以形成膜形成組成物；將該膜形成組成物沉積於基板上；以及固化該膜形成組成物，以提供該透明壓力感測膜於該基板上，其中，該透明壓力感測膜係含有<10wt%之該複數個傳導性顆粒。
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