TWI698789B

TWI698789B - 電子裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI698789B
Application number: TW108122006A
Authority: TW
Inventors: 楊瑞偉
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2020-07-11
Also published as: CN110245629A; CN110245629B; TW202101180A

Abstract

一種電子裝置包含顯示面板、蓋板、觸控層及指紋辨識感測器。顯示面板具有相對的第一表面及第二表面。蓋板設置於顯示面板的第一表面。觸控層設置於顯示面板與蓋板之間。指紋辨識感測器包含傳感器電極層、第一導電層、壓電材料層及第二導電層。傳感器電極層以黏膠層貼附於顯示面板的第二表面。第一導電層設置於傳感器電極層上。第一導電層具有相連的第一部分及第二部分。第一部分接觸傳感器電極層。壓電材料層設置於傳感器電極層與第一導電層的第二部分之間。第二導電層設置於第一導電層的第二部分上。第一導電層與第二導電層的材料包含銀。

Description

電子裝置及其製造方法

本揭露是有關於一種電子裝置及一種電子裝置的製造方法。

隨著科技的發展，智慧型手機及平板電腦等電子產品除了具有字元密碼加密的保護功能外，指紋辨識加密的保護功能也逐漸整合至電子產品中。指紋辨識技術根據其原理可分為光學辨識、熱感應辨識、電容感應辨識及超聲波辨識等。一般來說，超聲波訊號具有較佳的穿透性，且可避免手指污垢、油脂以及汗水的干擾。此外，超聲波感測器所發出的脈衝可感應指紋的深度以形成三維的立體資訊，因此超聲波指紋辨識具有較高的準確性與安全性。

然而，在製造超聲波感測器的過程中，常因金屬電極層的厚度過大以致電路板的焊接需分多次進行，使得製程時間長，無法因應使用者的需求提升產能。此外，金屬電極層的厚度過大亦導致超聲波指紋辨識裝置的尺寸無法減小。因此，如何克服上述問題便成為目前亟需解決的課題。

本揭露之一技術態樣為一種電子裝置。

根據本揭露一實施方式，一種電子裝置包含顯示面板、蓋板、觸控層及指紋辨識感測器。顯示面板具有相對的第一表面及第二表面。蓋板設置於顯示面板的第一表面。觸控層設置於顯示面板與蓋板之間。指紋辨識感測器包含傳感器電極層、第一導電層、壓電材料層及第二導電層。傳感器電極層以黏膠層貼附於顯示面板的第二表面。第一導電層設置於傳感器電極層上。第一導電層具有相連的第一部分及第二部分，且第一部分接觸傳感器電極層。第一導電層的材料包含銀。壓電材料層設置於傳感器電極層與第一導電層的第二部分之間。第二導電層設置於第一導電層的第二部分上。第二導電層的材料包含銀。

在本揭露一實施方式中，第一導電層包覆壓電材料層。

在本揭露一實施方式中，第一導電層的厚度大於0微米且小於1微米。

在本揭露一實施方式中，第一導電層的第一部分的側壁與壓電材料層的側壁之垂直距離大於150微米且小於200微米。

在本揭露一實施方式中，傳感器電極層的側壁分別凸出於壓電材料層的側壁。

在本揭露一實施方式中，傳感器電極層包含焊接區及非焊接區，且電子裝置更包含軟性電路板。軟性電路板設置於傳感器電極層的焊接區上，且接觸位於焊接區之第一導電層的第一部分。

在本揭露一實施方式中，位於非焊接區之第一導電層的第一部分的側壁與壓電材料層的側壁之間的垂直距離大於或等於第一導電層之第二部分的底面與壓電材料層的底面之間的垂直距離。

在本揭露一實施方式中，焊接區與非焊接區之間具有分界線，且位於焊接區之第一導電層的第一部分具有與分界線之垂直距離最大的頂點，且頂點延伸出平行於分界線的虛擬線，且位於焊接區之第一導電層的第一部分的第一面積小於或等於以分界線、虛擬線及與分界線相交之傳感器電極層的兩側壁所形成的第二面積。

本揭露之另一技術態樣為一種電子裝置的製造方法。

在本揭露一實施方式中，一種電子裝置的製造方法包含：以黏膠層貼附傳感器電極層於基板上方；形成壓電材料層於傳感器電極層上方；以濺射鍍膜的方式形成第一導電層於傳感器電極層上方，其中第一導電層具有第一部分及第二部分，且第一部分接觸傳感器電極層，且第二部分覆蓋壓電材料層，且第一導電層的厚度大於0微米且小於1微米；以網版印刷的方式形成第二導電層於第一導電層的第二部分上方；連接軟性電路板於傳感器電極層上方，且覆蓋部分的第一導電層的第一部分。

在本揭露一實施方式中，連接軟性電路板是以熱壓合的方式執行。

根據本揭露上述實施方式，由於指紋辨識感測器直接貼附於顯示面板上，因此可提升顯示面板在電子裝置中所占的面積比例。此外，由於在壓電材料層與第二導電層之間具有第一導電層，且第一導電層與第二導電層包含相同的材料，因此可根據第一導電層的厚度來適度調整所欲設置之第二導電層的厚度，使得第一導電層與第二導電層的厚度總和得以最佳化，以減小電子裝置的尺寸。另外，由於先以濺射鍍膜的方式形成厚度很小的第一導電層，使得位於傳感器電極層上方之第一導電層的第一部分與傳感器電極層之間不會形成過大的斷差。如此一來，可將軟性電路板一次壓合至傳感器電極層上方而不需分段壓合(例如兩次以上壓合)，以降低電子裝置的製程時間，進而有效提升產能。

100:電子裝置

105:基板

110:顯示面板

112:第一表面

114:第二表面

120:蓋板

130:觸控層

140:黏膠層

200:指紋辨識感測器

210:傳感器電極層

210a:焊接區

210b:非焊接區

211:底面

212:側壁

214:側壁

216:側壁

220:第一導電層

221:底面

222:第一部分

223:底面

224:第二部分

225a:側壁

225b:側壁

225c:側壁

230:壓電材料層

231:底面

232:側壁

232a:側壁

240:第二導電層

250:軟性電路板

M:界面

P:頂點

L:分界線

V:虛擬線

H1、H2:厚度

A1~A4:面積

D1~D5:距離

S1~S5:步驟

a-a、b-b、c-c:線段

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示根據本揭露一實施方式之電子裝置的底視圖。

第2圖繪示第1圖之電子裝置的剖面圖。

第3圖繪示第1圖之電子裝置移除軟性電路板後的底視圖。

第4A圖繪示根據本揭露一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器的剖面圖。

第4B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器的剖面圖。

第5A圖繪示根據本揭露一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器的剖面圖。

第5B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器的剖面圖。

第6A圖至第6C圖繪示根據本揭露一實施方式之不同形狀之第一導電層設置於傳感器電極層上的底視圖。

第7圖繪示根據本揭露一實施方式之電子裝置的製造方法的流程圖。

第8圖至第12圖繪示第1圖之電子裝置的製造方法在各步驟的剖面圖。

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，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揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，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。

應當理解，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

第1圖繪示根據本揭露一實施方式之電子裝置100的底視圖。第2圖繪示第1圖之電子裝置100沿線段a-a的剖面圖。同時參閱第1圖及第2圖，電子裝置100包含顯示面板110、蓋板120、觸控層130及指紋辨識感測器200。顯示面板110具有相對的第一表面112及第二表面114。蓋板120設置於顯示面板110的第一表面112。觸控層130設置於顯示面板110與蓋板120之間。指紋辨識感測器200包含傳感器電極層210、第一導電層220、壓電材料層230及第二導電層240。傳感器電極層210以黏膠層140貼附於顯示面板110的第二表面114。第一導電層220設置於傳感器電極層210上。第一導電層220具有相連的第一部分222及第二部分224，且第一部分222接觸傳感器電極層210。第一導電層220的材料包含銀。壓電材料層230設置於傳感器電極層210與第一導電層220的第二部分224之間。第二導電層240設置於第一導電層220的第二部分224上。第二導電層240的材料包含銀。

由於指紋辨識感測器200直接貼附於顯示面板110相對於蓋板120的另一表面(即第二表面114)上，也就是說，蓋板120與顯示面板110之間不具有指紋辨識感測器200，故不會影響顯示面板110所呈現的可視區範圍，因此可提升顯示面板110之可視區在電子裝置100中所占的面積比例。此外，由於在壓電材料層230與第二導電層240之間具有第一導電層220，且第一導電層220與第二導電層240包含相同的材料，因此可根據第一導電層220的厚度H1來適度調整所欲設置之第二導電層240的厚度H2，使得第一導電層220與第二導電層240的厚度總和(厚度H1+厚度H2)得以最佳化，以減小電子裝置100的尺寸。

在本揭露一實施方式中，第一導電層220的密度大於第二導電層240密度。此外，當透過電子顯微鏡觀察時，可見第一導電層220具有與第二導電層240不同的表面結構。也就是說，雖然第一導電層220與第二導電層240的材料相同，但由於兩者具有不同的密度及表面結構，因此第一導電層220與第二導電層240之間具有界面M。

在本揭露一實施方式中，第一導電層220包覆壓電材料層230。詳細來說，第一導電層220的第二部分224設置於壓電材料層230的底面231，而第一導電層220的第一部分 222圍繞壓電材料層230的側壁232，使得第一導電層220包覆並緊貼壓電材料層230的底面231與側壁232。也就是說，第一導電層220與傳感器電極層210共同完整包覆壓電材料層230。此外，傳感器電極層210的複數個側壁212分別凸出於壓電材料層230的複數個側壁232。如此一來，可達到保護壓電材料層230的效果，以提升電子裝置100的整體強度，進而確保電子裝置100得以通過後續之溫度與濕度的測試。

在本揭露一實施方式中，第一導電層220的厚度H1大於0微米且小於1微米。應瞭解到，由於第一導電層220是共形地設置於傳感器電極層210上以包覆壓電材料層230，故此處的厚度H1可指第一導電層220之第二部分224的底面223與壓電材料層230的底面231之間的垂直距離以及第一導電層220之第一部分222的底面221與傳感器電極層210的底面211之間的垂直距離。

電子裝置100還包含軟性電路板250。在本揭露一實施方式中，傳感器電極層210包含焊接區210a及非焊接區210b，焊接區210a為設置軟性電路板250的區域，而非焊接區210b則為未設置軟性電路板250的區域。具體來說，以壓電材料層230相鄰於軟性電路板250的側壁232a作為分界線L，分界線L其中一側設置有軟性電路板250的區域為焊接區210a，而分界線L另一側的區域則為非焊接區210b。軟性電路板250設置於傳感器電極層210上且接觸位於焊接區210a之第一導電層220的第一部分222。此外，軟性電路板250與位於焊接區210a之第一導電層220的第一部分222部分重疊。

在本揭露一實施方式中，由於第二導電層240設置於第一導電層220的第二部分224上，而第一導電層220的第二部分224又設置於壓電材料層230上，因此第二導電層240垂直投影於蓋板120的面積A1可等於壓電材料層230垂直投影於蓋板120的面積A2，且面積A1完全重疊面積A2，但並不以此為限。在其他實施方式中，第二導電層240垂直投影於蓋板120的面積A1可小於壓電材料層230垂直投影於蓋板120的面積A2，亦即面積A2完全覆蓋面積A1。此外，由於在第一導電層220的第二部分224上具有第二導電層240，因此由第一導電層220與第二導電層240所形成之導電結構的總厚度得以增加(即由厚度H1增加至厚度H1+厚度H2)，故可使電子裝置100具有較小的阻抗。在本揭露一實施方式中，電子裝置100具有小於或等於3歐姆(ohm)的阻抗。

第3圖繪示第1圖之電子裝置100移除軟性電路板250後的底視圖。應瞭解到，在第3圖的電子裝置100中，第二導電層240垂直投影於蓋板120的面積A1完全重疊壓電材料層230垂直投影於蓋板120的面積A2。在本揭露一實施方式中，位於焊接區210a之第一導電層220之第一部分222的側壁225a與相鄰之壓電材料層230的側壁232a之垂直距離D1大於150微米且小於200微米。如此一來，位於焊接區210a之第一導電層220的第一部分222可具有足夠的寬度以供第1圖中的軟性電路板250與其接觸並部分重疊。

由於位於焊接區210a之第一導電層220之第一部分222的側壁225a與相鄰之壓電材料層230的側壁232a之垂直距離D1大於150微米且小於200微米，因此傳感器電極層210之焊接區210a相鄰於側壁225a的側壁212與壓電材料層230的側壁232a之垂直距離D2亦需大於150微米且小於200微米，以供設置第一導電層220的第一部分222。

第4A圖繪示根據本揭露一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器200沿線段b-b的剖面圖。第4B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器200的剖面圖，其剖面位置同第3圖之線段b-b。同時參閱第3圖及第4A圖，在本揭露一實施方式中，位於非焊接區210b的第一導電層220之第一部分222的側壁225b與相鄰之壓電材料層230的側壁232之間的垂直距離D3可等於第一導電層220之第二部分224的底面223與壓電材料層230的底面231之間的垂直距離D4(即等於厚度H1)。同時參閱第3圖及第4B圖，在本揭露另一實施方式中，位於非焊接區210b的第一導電層220之第一部分222的側壁225b與相鄰之壓電材料層230的側壁232之間的垂直距離D3可大於第一導電層220之第二部分224的底面223與壓電材料層230的底面231之間的垂直距離D4。換句話說，若從第4A圖及第4B圖的視角(即側視角度)觀察，可見第一導電層220呈現如第4A圖之均勻的厚度或如第4B圖之厚度在邊緣處加厚。

第5A圖繪示根據本揭露一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器200沿線段c-c的剖面圖。第5B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第3圖之指紋辨識感測器200的剖面圖，其剖面位置同第3圖之線段c-c。類似於第4A圖，位於非焊接區210b的第一導電層220之第一部分222的側壁225c與相鄰之壓電材料層230的側壁232之間的垂直距離D5可等於第一導電層220之第二部分224的底面223與壓電材料層230的底面231之間的垂直距離D4(如第5A圖所示)。類似於第4B圖，位於非焊接區210b的第一導電層220之第一部分222的側壁225c與相鄰之壓電材料層230的側壁232之間的垂直距離D5可大於第一導電層220之第二部分224的底面223與壓電材料層230的底面231之間的垂直距離D4(如第5B圖所示)。同理，若從第5A圖及第5B圖的視角(即側視角度)觀察，可見第一導電層220呈現如第5A圖之均勻的厚度或如第5B圖之厚度在邊緣處加厚。

第6A圖至第6C圖繪示根據本揭露一實施方式之不同形狀之第一導電層220設置於傳感器電極層210上的底視圖。在此為方便說明以分界線L區隔位於焊接區210a及非焊接區210b的第一導電層220。位於焊接區210a之第一導電層220的第一部分222具有與分界線L之垂直距離最大的至少一頂點P，若以此頂點P延伸出一條平行於分界線L的虛擬線V，則分界線L、虛擬線V及與分界線L相交之傳感器電極層210的兩側壁214、216所形成的區域具有面積A3，則位於焊接區210a之第一導電層220的第一部分222的面積A4可小於或等於面積A3。

以第6A圖至第6C圖為例，第6A圖至第6C圖的差異主要為位於焊接區210a之第一導電層220的形狀，更詳細來說，也就是位於焊接區210a之第一導電層220的第一部分222的形狀。位於焊接區210a之第一導電層220的形狀可為矩形 (如第6A圖所示)、凸字形(如第6B圖所示)以及任意多邊形(如第6C圖所示)。

應瞭解到，已敘述過的元件材料、連接關係與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明電子裝置100的製造方法。

第7圖繪示根據本揭露一實施方式之電子裝置100的流程圖。電子裝置100的製造方法包含下列步驟。在步驟S1中，以黏膠層貼附傳感器電極層於基板上方。在步驟S2中，形成壓電材料層於傳感器電極層上方。在步驟S3中，以濺射鍍膜的方式形成第一導電層於傳感器電極層上方，其中第一導電層具有第一部分及第二部分，且第一部分接觸傳感器電極層，且第二部分覆蓋壓電材料層，且第一導電層的厚度大於0微米且小於1微米。在步驟S4中，以網版印刷的方式形成第二導電層於第一導電層的第二部分上方。在步驟S5中，連接軟性電路板於傳感器電極層上方，且覆蓋部分的第一導電層的第一部分。在以下敘述中，將說明上述各步驟。

第8圖至第12圖繪示第1圖之電子裝置100的製造方法在各步驟的剖面圖。參閱第8圖，在本揭露一實施方式中，可先提供包含顯示面板110、蓋板120及觸控層130的堆疊結構，在此為方便說明將此堆疊結構視為基板105。接著，以黏膠層140將傳感器電極層210貼附於基板105上方。在本揭露另一實施方式中，亦可先提供包含蓋板120及觸控層130的堆疊結構，並以黏膠層140將傳感器電極層210貼附於顯示面板110上方，隨後再將設置有傳感器電極層210的顯示面板100 設置在具有蓋板120及觸控層130的堆疊結構上方。在本揭露一實施方式中，黏膠層140可由包含環氧樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)的材料製成，但並不用以限制本揭露。

參閱第9圖，待於基板105上方設置傳感器電極層210後，可將壓電材料層230設置於傳感器電極層210上方。在本揭露一實施方式中，壓電材料層230可由包含聚二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)、鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate,PZT)、陶瓷或上述任一者之衍伸物的材料所製成，但並不用以限制本揭露。在執行此步驟時，可先將壓電材料、溶劑與黏膠均勻混合，並將包含壓電材料之混合物以狹縫塗佈(slit coating)的方式塗佈至傳感器電極層210上方。隨後，以退火(annealing)的方式提升壓電材料的結晶度。接著，以電暈極化(corona poling)的方式使壓電材料產生具有極性之電偶極以製成壓電材料層230。

參閱第10圖，待於傳感器電極層210上方形成壓電材料層230後，可使用濺射鍍膜(sputtering)的方式共形地形成第一導電層220於傳感器電極層210上方。第一導電層220具有第一部分222及第二部分224，第一部分222圍繞壓電材料層230並接觸傳感器電極層210，而第二部分224覆蓋壓電材料層230。由於壓電材料層230的耐熱溫度為約110℃，而在濺射鍍膜的過程中，壓電材料層230的表面量測溫度為大於約20℃且小於約50℃，也就是說，以濺射鍍膜的方式形成第一導電層220時，並不會影響壓電材料層230的特性及傳感器電極層210的功能。舉例來說，當以約52伏特的電壓及約3.6安培的電流執行濺射鍍膜時，在約第100秒時壓電材料層230的表面量測溫度為約46℃，且此時所形成之壓電材料層230的厚度H1小於約15奈米。

參閱第11圖，待形成第一導電層220包覆壓電材料層230後，可使用網版印刷(screen printing)的方式形成第二導電層240於第一導電層220的第二部分224上方。由於已先使用濺射鍍膜的方式沉積第一導電層220，因此在此步驟中，可根據第一導電層220的厚度H1來適度調整所欲設置之第二導電層240的厚度H2，以最佳化位於壓電材料層230上方之第一導電層220的第二部分224與第二導電層240的厚度總和(即厚度H1+厚度H2)。隨後，可將第一導電層220與第二導電層240烘乾並依使用者需求切割傳感器電極層210。在完成此步驟後，便形成包含傳感器電極層210、第一導電層220、壓電材料層230及第二導電層240的指紋辨識感測器200於基板105上方。

參閱第12圖，接著可將軟性電路板250連接於傳感器電極層210上方。軟性電路板250接觸並覆蓋部分的第一導電層220的第一部分222。在本揭露一實施方式中，軟性電路板250是以熱壓合的方式連接至傳感器電極層210上方。由於先以濺射鍍膜的方式形成厚度H1很小(小於約1微米)的第一導電層220，使得位於傳感器電極層210上方之第一導電層220的第一部分222與傳感器電極層210之間不會形成過大的斷差。因此，在此步驟中，可將軟性電路板250一次壓合至傳感器電極層210上方，而不需以分段壓合(例如兩次以上壓合) 的方式先將未與第一導電層220的第一部分222重疊之軟性電路板250壓合後，再將與第一導電層220的第一部分222重疊之軟性電路板250壓合。如此一來，便能降低電子裝置100的製程時間以進而提升產能。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。