JP6445465B2

JP6445465B2 - 静電容量式タッチセンサの電極構造を形成する方法

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Publication number: JP6445465B2
Application number: JP2015558541A
Authority: JP
Inventors: リオカミーノプリート; ユッククワァンチャン
Original assignee: エム−ソルヴ・リミテッド
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2018-12-26
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Description

本発明は、静電容量式タッチセンサ（capacitive touch sensor）の電極構造（electrode structure）を形成する方法、及びその方法を実行するための装置に関する。

スマートフォン、ＭＰ３プレーヤ、ＰＤＡ、タブレット、ＵｌｔｒａｂｏｏｋＰＣ、ＡＩＯＰＣなどの装置に静電容量式タッチセンサを組み込むことが必要とされている。かかる装置は、一般に、ガラス又はプラスチックで作成された前面の透明カバーを備え、その透明カバーの裏側に透明静電容量式センサが接着される。静電容量式センサは、多くの場合、プラスチックやガラスなどの透明材料で作成された基板からなり、その基板の両側に、送信電極（Ｔｘ）層と受信電極（Ｒｘ）層を形成するためにインジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）などの透明導電（ＴＣ）材料（transparent conductive material）が付加されパターニングされる。代替的には、基板に付加され適切にパターニングされ相互接続された１つのＴＣ層からなる単層センサを使用して、別々にアドレス可能なＴｘ構造及びＲｘ構造を形成することができる。

カバー／タッチセンサ組立体（cover/touch sensor assembly）は、典型的には液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）から成るディスプレイモジュールに取り付けられる。かかる構成は、好ましくないほど厚く重いカバー／センサ／ディスプレイモジュールにつながる。厚さと重さを減少させるには、カバー上に静電容量式タッチセンサを直接形成するか、タッチセンサをＬＣＤに何らかの方法で一体化させることが望ましい。

ＬＣＤに一体化された二層センサ（dual layer sensor）としては、「オンセル（on-cell）」型と「インセル（in-cell）型」の２つのタイプが可能である。「オンセル」型では、センサは、ＬＣＤ組立体の上に形成される。「インセル」型では、センサのＴｘ層及びＲｘ層は、ＬＣＤ構造内の様々な場所に配置される。

１つのケースでは、Ｔｘ電極及びＲｘ電極は、カラーフィルタ（ＣＦ）組立体を担いかつＬＣＤの上側基板を構成する（form）ガラス基板の両側に配置されたＴＣ層内に形成される。ＣＦは、ブラックマトリクス（ＢＭ）構造内に積層された（deposited）有機ＲＧＢ材料のストライプで作成され、有機平坦化（organic planarizing：ＯＰ）層で被覆される。Ｔｘ電極を構成するＴＣは、ＣＦ上のＯＰ層の上に積層され、Ｒｘ電極を構成するＴＣは、ガラス基板の裏側に直接積層される。

別のケースでは、Ｔｘ電極は、ＬＣＤ内に深く埋め込まれ、ＴＦＴと同じ平面内にＬＣＤの下側電極を構成するＴＣ層内に形成される。このケースでは、Ｒｘ電極は、ＴＣ層内でＣＦを担う基板の２つの側のどちらかに形成される。

Ｔｘ電極がＣＦ基板上に配置されＬＣＤの上部電極（top electrode）を構成するケースでは、Ｒｘ電極のパターニングは、ＬＣＤ組み立ての前に行われても後に行われてもよいが、Ｔｘパターニングは、ＬＣＤ組み立て前に行われなければならない。Ｔｘ電極が、下側ＬＣＤ電極と結合され、Ｒｘ電極が、ＣＦ基板のどちらかの側にあるケースでは、このＲｘ層は、ＬＣＤ組み立ての前にパターニングされても後でパターニングされてもよい。

したがって、インセル二層センサの場合、Ｔｘ電極パターン又はＲｘ電極パターンを、ガラス基板上のＲＧＢＣＦ構造の上の有機パッシベーション（organic passivation：ＯＰ）層の上にあるＴＣ層内に形成するか、Ｒｘ電極を、ＣＦ構造が裏側に配置されたガラス基板上のＴＣ層内に形成することを必要とする。

いずれのケースでも、ＴＣ層に電極構造を形成する通常の方法は、ＴＣのレジスト露光と化学エッチングに基づく多段階リソグラフィ工程（multi-step lithographic process）を含む。そのようなリソグラフィ工程は複雑であり、特にＬＣＤが組み立てられた後で実行されたときに欠陥を生じさせる。レーザアブレーション（laser ablation）を使用してＴＣ層内の電極パターンを形成することが望ましいが、標準のレーザ装置が使用される場合は、レーザアブレーション工程中にＴＣの下の様々なＣＦ、ＢＭ又はＯＰ層が損傷する多大なリスクがある。

したがって、本発明は、レーザアブレーションを使用して、ＴＣより下のいかなる層に対しても重大な損傷を与えることなく、透明非導電層とカラーフィルタ層の上に配置されたＴＣ層内に電極構造を形成することを可能にするための改善された方法を提供を模索するものである。

本発明の第１の態様によれば、カラーフィルタ層上に配置された透明非導電層上に配置された透明導電層内の静電容量式タッチセンサのための電極構造を、パルス固体レーザ（pulsed solid state laser）を使用する直描レーザスクライビング工程（direct write laser scribing process）によって形成する方法であって、基板におけるレーザ波長、パルス長及びビームプロファイルが、
ｉ）２５７ｎｍ〜２６６ｎｍの範囲内の波長として、
ｉｉ）５０ｆｓ〜５０ｎｓの範囲内のパルス長として、
ｉｉｉ）均一性（uniformity）が、（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）として定義された場合に、最大値（Ｅｍａｘ）と最小値（Ｅｍｉｎ）の間の出力（power）又はエネルギー密度の均一性が１０％未満である「シルクハット」形ビームプロファイルとして選択され、
その結果、透明導電層に溝が形成されて、各溝の両側の透明導電層の領域が、透明導電層の下の透明非導電層又はカラーフィルタ層又はブラックマトリクスアレイへの実質的な損傷なしに（with substantially no damage）電気的に隔絶される（electrically isolate）ようにする方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、前述のような方法を実行するように構成された装置が提供され、装置は、カラーフィルタ層上に配置された透明非導電層上に配置された透明導電層内の静電容量式タッチセンサのための電極構造を、パルス固体レーザを使用して直描レーザスクライビングをする（direct write laser scribe）ように構成されたパルスレーザ源を含み、レーザ源が、基板における波長、パルス長及びビームプロファイルを、
ｉ）２５７ｎｍ〜２６６ｎｍの範囲内の波長として、
ｉｉ）５０ｆｓ〜５０ｎｓの範囲内のパルス長として、
ｉｉｉ）均一性が、（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）として定義される場合に、最大値（Ｅｍａｘ）と最小値（Ｅｍｉｎ）の間の出力又はエネルギー密度の均一性が１０％未満である「シルクハット（top hat）」形エネルギー密度ビームプロファイルとして、提供するように構成される。

用語「シルクハット(top hat)」は、（特定される範囲内で）ビーム全体にわたってほぼ均一な出力又はエネルギー密度を有するビームプロファイルを記述するために使用される。

本発明の他の好適かつ任意選択可能な特徴は、以下の記述と明細書の従属請求項（subsidiary claim of the specification）から明らかになるであろう。

本発明は、以下に添付図面を参照し、単なる例示としてさらに説明される。

既知のＬＣＤ及びＣＦ組立体の断面図である。既知のＣＦユニットの断面図である。既知のオンセル型の一体型タッチパネル／ＣＦ／ＬＣＤ組立体の断面図である。既知の第１の型のインセル一体型タッチパネル／ＣＦ／ＬＣＤ組立体の断面図である。既知の第２の型のインセル一体型タッチパネル／ＣＦ／ＬＣＤ組立体の断面図である。本発明の第１の態様による方法の一実施形態によってインセルモジュール（図４又は図５に図示するものなど）の透明導電層に電極構造をもたらすための溝の形成を示す図である。レーザビームが焦点に集められるときに一般に生じるガウス型ビーム強度プロファイルを示す図である。この方法において、透明導体の表面にもたらされる「シルクハット」形ビームプロファイルを示す図である。透明導電層の表面上で、かかる「シルクハット」形ビームプロファイルを有するビームを形成する第１の方法を示す図である。透明導電層の表面上で、かかる「シルクハット形」ビームプロファイルを有するビームを形成する第２の方法を示す図である。図６に示された方法を実行するための本発明の第２の態様による装置の好ましい実施形態の概略斜視図である。図９と図１０に示されたようなシルクハット形ビーム成形を図１１の装置に導入する方法を示す図である。

図１は、既知のＬＣＤ／ＣＦモジュールの１つの型の構造を示す。液晶材料層１は、第１の（下）側がＴＦＴ装置３と第１のＴＣ層４で被覆された第１のガラス基板２に接し（bounded on）、第２の（上）側がＣＦ層６と第２のＴＣ層７で被覆された第２のガラス基板５に接している。バックライトユニット８は、第１の偏光子シート９と、ＬＣＤ／ＣＦモジュールを含む全ての層とを通り第２の偏光子１０を通り抜けて出る非偏光（unpolarized light）を放射する。他の幾つかのＬＣＤ／ＣＦモジュール構造が存在する。ＣＦ層は、ＬＣＤ層の前、例えば第１の偏光子とバックライトとの間に配置されてもよい。また、ＬＣＤ構造は、ＴＦＴ層がＬＣＤの上側にありＣＦ層が上又は下にあるように逆にされてもよい（possible for the LCD structure to be inverted with the TFT layer on the upper side of the LCD with the CF layer situated above or below）。

図２は、典型的な既知のＣＦと基板の詳細を示す。ガラス基板５は、第１の側に形成されたＲＧＢＣＦ層を有する。ＣＦ層は、ＬＣＤの列又はＬＣＤ内個々の画素にそれぞれ対応するＲＧＢ材料の交互ストライプ１１、１２及び１３又はＲＧＢ材料の局所的領域（localized area）の二次元配列からなる。ＲＧＢ材料のストライプは、表示コントラストを改善するためにブラックマトリクス（ＢＭ）材料領域１４によって隔てられる。典型的には、そのようなＲＧＢ構造及びＢＭ構造を形成するために、多段階リソグラフィ工程が使用される。

薄くて透明な非導電性有機平坦化（ＯＰ）層１５がＲＧＢ／ＢＭ層に付加されて、滑らかな上表面（upper surface）が形成される。この層を形成するために、典型的にはポリメタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate：ＰＭＭＡ）又はアクリル樹脂が使用される。有機層１５の上にＴＣ層７が積層される。

図３は、既知のオンセル静電容量式タッチセンサモジュールの１つの型の構造を示す。ガラス又は透明プラスチックの基板１６は、その両側に積層されたＴＣ層１７及び１８を有する。下側ＴＣ層１７は、センサＴｘ層を形成するようにパターニングされ、上側ＴＣ層１８は、センサＲｘ層を形成するようにパターニングされる。次に、センサ組立体（sensor assembly）は、ガラス基板２及び５の間に組み込まれたＬＣＤ／ＣＦモジュールに位置合わせされ、取り付けられる。

図４は、既知のインセル静電容量式タッチセンサモジュールの１つの型の構造を示す。第１のＴＣ層７が、ガラス基板５上のＣＦ層６の上に備えられたＯＰ層１５を覆い、適切なパターニングの後に、センサＴｘ層を構成する。第２のＴＣ層１９が、ＣＦ層を支持するガラス基板５の裏側に積層され、適切なパターニングの後に、Ｒｘ層を形成する。上側偏光子とバックライトユニットは、図から省略されている。

本発明は、かかる装置のＴｘ層をレーザアブレーションによってパターニングすることに関する。この特定のインセルセンサモジュール構造（in-cell sensor module structure）のケースでは、そのようなレーザパターニングは、ＬＣＤの組立前に行われる。Ｔｘ層のパターニングの後に、ＣＦ基板５は、下側ＬＣＤ基板２と液体材料１で満たされたＬＣＤに位置合わせされ、取り付けられる。

図５は、インセル静電容量式タッチセンサモジュールの更なる型の構造を示す。このケースでは、ＴＦＴを支持するガラス基板２上に配置された第１のＴＣ層４は、センサＴｘ層を構成し、ＣＦ層６上のＯＰ層１５を覆う第２のＴＣ層７は、センサＲｘ層を構成する。この場合も、上側偏光子とバックライトユニットは図から省略されている。

本発明は、また、かかる装置におけるＲｘ層のレーザアブレーションによるパターニングに関する。この特定のインセルセンサモジュール構造のケースでは、そのようなレーザパターニングは、ＬＣＤの組立の前に行われる。Ｒｘ層のパターニングの後に、ＣＦ基板５は、下側ＬＣＤ基板２及び液体材料１で満たされたＬＣＤに位置合わせされ、取り付けられる。

図６は、本発明の第１の態様による、ＣＦ層上の有機層１５の上のＴＣ層７においてパターンを形成するための好ましい方法を示す。パルスレーザビーム２０が、ＴＣ層７の表面を照射し、表面上を移動させられて、レーザアブレーションによって材料を除去してＴＣ層７内に溝２１のパターンを形成する。レーザビーム２０は、溝２１を横切る電気伝導がなくなるように溝２１内のＴＣ材料を全て除去するが、有機層１５、ＲＧＢ材料１１、１２及び１３、又はＢＭ材料１４を損傷しないようにアレンジされる。

使用されるレーザは、５０ｎｓ未満、好ましくは５０ｐｓ未満の持続時間を有するパルスを放射するパルス型のものである。レーザ動作は、深紫外線（deep ultra-violet：ＤＵＶ）範囲内にある。紫外線領域から赤外線領域（即ち、３５１ｎｍ〜１０７０ｎｍ）での動作は、これらの波長ではＴＣ層の吸収が最小になり、ＲＧＢＣＦの部分が著しい吸収を有するので望ましくない。

使用されるパルスレーザは、例えば、以下のいずれかから選択されてもよい。
１０ｎｓの公称（nominal）出力パルス長を有し２６６ｎｍで動作するレーザ。
１５ｐｓの公称出力パルス長を有し２６６ｎｍで動作するレーザ。
１０ｎｓの公称出力パルス長を有し２６３ｎｍで動作するレーザ。
１５０ｆｓの公称出力パルス長を有し２６２ｎｍで動作するレーザ。
１０ｐｓの公称出力パルス長を有し２５７．５ｎｍで動作するレーザ。

０．５ｐｓ〜２００ｎｓの範囲内のパルス長を有する紫外線、可視光線及び赤外線のレーザは、その下にある（underlying）ＣＦ材料の損傷が生じるので適切ではないことが分かっている。しかしながら、もっと短い波長、即ち、２６６ｎｍ、２６３ｎｍ、２６２ｎｍ又は２５７．５ｎｍが使用されると、ＴＣ層における吸収が大きくなるので、満足な結果が達成可能である（したがって、下にある層がより保護される）。

ＴＣ層とその下の有機層がきわめて薄いことがあり（例えば１００ｎｍ以下）、そのために熱損傷に弱いので、より短いパルス長が好まれる。パルス長が短いほど、レーザパルスからの熱エネルギーが隣接領域（具体的にはその下の層）に拡散できる時間が短くなる。

レーザスクライビング工程が各溝の両側のＴＣ層の領域を電気的に隔絶させる（electrically isolate）溝を透明導電層内に形成するよう、レーザ波長とパルス長が選択されること、及び、これはＴＣ層の下の透明非導電層や、カラーフィルタ層へ実質的な損傷なしに行われなければならないことが、理解されよう。この方法により、ＴＣ層内に、その中に電極構造を形成するための一連の溝を形成することができる。もっと広い溝も可能であるが、溝は典型的には５〜３０μｍの範囲内の幅を有する。

本発明は、下の非導電層及び／又は下のカラーフィルタ層を熱損傷させる危険性がある直接レーザスクライビング（direct laser scribing）による、透明導電（ＴＣ）層内における電極構造の形成に関する。この危険性は、ＴＣ層をアブレーションする（ablate）のに必要なパルスエネルギー密度と、下にある層を損傷させる可能性のあるパルスエネルギー密度との間に、小さい差異しかないときに生じる。この小さいプロセス「ウィンドウ」(process window)を考慮して、方法は、下で更に詳しく説明されるような、ビームにシルクハット形プロファイルをもたらすステップを含む。

図７Ａは、レーザビームが焦点に集められるときに一般に生じるガウス型ビーム強度プロファイルを示し、図７Ｂは、本発明の一実施形態によるＴＣ層の表面にもたらされるビームプロファイルを示す。図７Ａは、パルスレーザビームがレンズで集束されたときに焦点面で生じる出力密度又はエネルギー密度の分布をプロットしている。このケースでは、中心にピークの出力又はエネルギー密度を有し端部で低い値に減少する、いわゆるガウス型分布がある。かかるきわめて不均一なビームプロファイルは、２つの理由で望ましくない。その理由は、ＴＣ材料のアブレーションしきい値(ablation threshold)（Ｅａｂｌ）より低いエネルギーが、焦点のまわりの領域に熱として蓄えられてＴＣ層とその下にある層に熱損傷を引き起こすことと、ビームの中心のピークエネルギー密度が、アブレーションしきい値より十分に高く、そのため多大なエネルギーがＴＣ層を通りぬけ、下の層の損傷を引き起こしうることである。

図７Ｂは、本発明の第１の実施形態によるＴＣ層の表面にもたらされるエネルギー密度分布を示す。このケースでは、出力又はエネルギー密度のいわゆる「シルクハット」分布が使用され、そこではレーザパルスのほとんどのエネルギーが、アブレーションしきい値エネルギー密度（Ｅａｂｌ）より上の領域に含まれる。理想的にはこの分布は、ビームの中心に著しいピークがない真のシルクハット形であるが、実際にはこれは達成しにくく、したがって、Ｅｍｉｎ〜Ｅｍａｘの範囲のエネルギー密度のある程度の変化が許容可能である。実験から、ビームの中央部分にわたって１０％未満の出力均一性又はエネルギー密度均一性を有するシルクハット形ビームプロファイル（均一性は（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）として定義される）によって、ＴＣ層が、下にある層のいずれにも実質的な損傷を与えずに、有効かつ完全に除去されることが分かった。好ましくはＥｍａｘは、１．３ｘＥａｂｌを超えない（Ｅａｂｌは、ＴＣ層のアブレーションのしきい値エネルギー密度である）。

図８は、ＴＣ層の表面にレーザスポットのシルクハット形エネルギー密度分布を生成する１つの方法を示す。アパーチャ（aperture）２２が、レーザビーム２０の中に配置され、レンズ２３が、ＣＦ／ＢＭ、ＯＰ及びＴＣ層を支持する、被覆された基板２５の表面にアパーチャの像２４を形成する。アパーチャの直径が、照射するビームの直径より実質的に小さい場合は、ビームの低エネルギー密度部分が除去され、図７Ｂに示された型のビームプロファイルが、ＴＣ層表面に形成される。入射レーザビームが概略円形なので、円形アパーチャを使用し、そのためにＴＣ表面に円形スポットを形成するのは、通常のことである。

図９は、ＴＣ層の表面のレーザスポットにおいてシルクハット形エネルギー密度分布を生成する別の方法を示す。レーザビーム２０の中に配置される回折光学素子（ＤＯＥ）２６は、ＣＦ基板２５上に位置するレンズ２３の焦点面２７において、シルクハット形エネルギー密度分布を形成するように設計される。そのような構成は、図８に示されたアパーチャ結像法（aperture imaging method）より優れた幾つかの利点を有する。即ち、レーザパルスエネルギーの使用がより効率的であり、より長い焦点深度を有し、そして非円形（例えば、四角形（square））スポットを生成することができる。

図１０は、前述のレーザパターニング工程を実行するように構成された装置の１つの形態の概略斜視図を示す。レーザ２８は、ミラー２９，２９’を経由して二次元スキャナユニット３０に導かれるレーザビーム２０を放射する。スキャナから出たビームは、方向Ｘ及び方向Ｙに移動できるようにステージに取り付けられた基板２５の表面に、ｆθレンズ（f-theta lens）３１によって集束される。基板２５は、ＲＧＢＣＦ層、有機層及び上部ＴＣ層で被覆される（前述のように）。基板２５が静止した状態で、スキャナ３０は、基板２５のサブ領域３２にわたってビームを移動させて、タッチセンサ電極構造を形成するのに必要な絶縁溝をＴＣ層に形成する。各サブ領域３２の完成後、基板２５は、新しいサブ領域３２へと進められ（stepped）、工程が繰り返される。この「ステップ・アンド・スキャン（step and scan）」工程は、基板２５の全てがパターニングされるまで繰り返される。サブ領域３２は、小型装置（スマートフォンなど）用のタッチセンサ全体（complete touch sensor）に対応してもよく、より大型の装置（タブレットやＰＣなど）用のより大きいタッチセンサの一部分だけを構成してもよい。後者の場合、タッチセンサの電極構造を形成するには、サブ領域が「縫い」合わせられる（「stitched」 together）必要がある。

装置の動作は、コンピュータなどの制御手段の制御下にあることが好ましく、制御手段は、レーザとレーザの動きを制御して前述の走査工程を行なうように構成される。

前述の静電容量式タッチセンサレーザパターニング工程は、ＬＣＤに位置合わせされ取り付けられる１つ以上のＣＦ装置をそれぞれ含む基板上で実行されてもよく、あるいは、レーザパターニングは個々の装置に行なわれてもよい。

図１１は、基板にシルクハット形エネルギー分布を形成するために、レーザビーム経路２０に装置（例えば、アパーチャ又はＤＯＥ）をどのように挿入できるかを示す。パルスレーザ２８は、スキャナユニット３０によって２つの軸で偏向され、レンズ３１によって基板２５上に集束されるビーム２０を放射する。基板におけるアパーチャの像のサイズが一般に非常に小さくなり、そのためにレンズ３１からアパーチャ２２までの距離は、レンズ３１から基板２５までの距離より大幅に長くなければならないので、アパーチャ２２は一般に、ビーム内でレンズ３１からある程度の距離に配置される。シルクハット形ビームプロファイルを形成するためにアパーチャの代わりにＤＯＥ２６が使用される場合、ＤＯＥ２６は、一般に、レンズ３１の近く（実際的にはスキャナユニット３０のすぐ前を意味する）に配置される。

前述の工程の重要な態様は、
１）ＬＣＤＲＧＢ／ＢＭカラーフィルタ上の透明非導電層（典型的には有機層である）の上のＴＣ層内にパターンを形成する。
２）パターンは、二層静電容量式タッチセンサのＲｘ電極又はＴｘ電極を形成する。
３）ＴＣ層は、狭い溝の直描レーザアブレーションスクライビング（direct write laser ablative scribing）によって、センサ電極構造を形成するようにパターニングされる。
４）レーザスクライビング工程は、溝内のＴＣ材料を完全に除去するが、下にある有機層、ＲＧＢ層又はＢＭ層への損傷をなくす（又は最小にする）。
５）レーザは、ＤＵＶ領域で動作し、５０ｎｓ、好ましくは５０ｐｓ未満の持続時間のパルスを放射する、パルス型のものである。
６）均一性が（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）と定義される場合、下にある層の損傷を回避するために、ＴＣ層の表面におけるビームプロファイルは、１０％未満の均一性を有する「シルクハット」形エネルギー密度ビームプロファイルを有する。

したがって、工程は、下にある有機層、ＲＧＢ層又はＢＭ層への損傷なく、又は最小の損傷のみで、ＴＣ層を単一ステップでアブレーションすることを可能にする特性を有するレーザビームを選択することによって、レーザスクライビングによって単一ＴＣ層内にパターンを成形することを可能にする。特に、これらの制約の間の狭い工程ウィンドウ（narrow process window）を考慮すると、レーザビームのエネルギーのほとんどがこのウィンドウ内にある、例えば、前述のようにＥｍａｘが１．３ｘＥａｂｌを超えないような、シルクハット形ビームプロファイルが使用される。

そのような工程は、タッチセンサの電極構造を形成するための既知の工程と異なる。特にレーザスクライビングは、既知のリソグラフィ法を越える著しい利点を有する。レーザスクライビングはより効率的であり、より迅速に実行でき、リソグラフィ工程よりもずっと歩留まりが高く、より容易に適用できる。したがって前述の工程は、インセルタッチセンサの電極構造を形成するための既知のリソグラフィ法を越える大きな利点を提供する。

タッチセンサの他の形態では、透明導電層は、ガラス層（又は、レーザエネルギーの一部を吸収する他の層）の上に準備される。そのような状況では、方法は、ガラス層が下にある層をある程度保護するので、下にある層の損傷を回避するためにシルクハット形プロファイルを有するレーザビームを使用する必要がないことがある。そのような方法は、同時係属の英国特許出願第１３０３０７４．７号（英国特許出願公開第２５１１０６４号）の主題である。

Claims

カラーフィルタ層上に配置された透明非導電層上に配置された透明導電層内の静電容量式タッチセンサの電極構造を、パルス固体レーザを使用する直描レーザスクライビング工程によって形成する方法であって、
前記透明導電層における前記レーザの波長、パルス長及びビームプロファイルが以下のように選択され、ｉ）波長は２５７ｎｍ〜２６６ｎｍの範囲内、ｉｉ）パルス長は５０ｆｓ〜５０ｎｓの範囲内、ｉｉｉ）ビームプロファイルは前記透明導電層にて前記ビームの全体にわたり略均一な前記出力又はエネルギー密度を有し、最大値（Ｅｍａｘ）と最小値（Ｅｍｉｎ）との間での前記出力又はエネルギー密度の均一性は１０％未満で、均一性は（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）と定義される、
その結果、前記透明導電層内に溝が形成されて、各溝（groove）の両側の前記透明導電層の領域が、前記透明導電層の下の前記透明非導電層又は前記カラーフィルタ層への実質的な損傷なしに、電気的に隔絶される方法。
前記パルス長が、５０ｐｓ以下である、請求項１に記載の方法。
前記レーザの波長が、２５７．５ｎｍ又は２６６ｎｍのうちの１つから選択された、請求項１又は２に記載の方法。
Ｅｍａｘが、１．３×Ｅａｂｌを超えず、Ｅａｂｌが、前記透明導電層のアブレーションのしきい値エネルギー密度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
前記電極構造が、送信電極構造と受信電極構造の両方を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記タッチセンサが、透明基板を含み、前記カラーフィルタ層が、前記透明基板上に準備され、前記非導電層が、前記カラーフィルタ層の上に透明平坦化（transparent planarizing）層を形成し、前記透明導電層が、前記平坦化層の上に準備された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
前記タッチセンサが、前記センサの上の透明カバーと前記センサの下の表示モジュールとを有する組立体の一部を構成するために使用される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記レーザビームが、前記透明導電層の第１のサブ領域にわたって（over a first sub-area）走査され、そして前記透明導電層の別のサブ領域に進められそこで走査されるように構成され、この工程が、必要な前記領域（required areas）が走査され終わるまで繰り返される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
形成される前記センサが、複数の前記サブ領域を含む、請求項８に記載の方法。
請求項１〜９のいずれか一項に記載された方法を実行するように構成された装置であって、カラーフィルタ層上に配置された透明非導電層上に配置された透明導電層内の静電容量式タッチセンサの電極構造を直描レーザスクライビングにより形成するように構成されたパルスレーザ源を含み、前記レーザ源が、前記透明導電層での波長、パルス長及びビームプロファイルを、ｉ）波長は２５７ｎｍ〜２６６ｎｍの範囲内で、ｉｉ）パルス長は５０ｆｓ〜５０ｎｓの範囲内で、ｉｉｉ）ビームプロファイルは前記透明導電層にて前記ビームの全体にわたり略均一な前記出力又はエネルギー密度を有し、最大値（Ｅｍａｘ）と最小値（Ｅｍｉｎ）との間での前記出力又はエネルギー密度の均一性は１０％未満で、均一性は（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ）と定義される、ように提供するように構成される装置。
前記パルス長が、５０ｐｓ以下である、請求項１０に記載の装置。
前記レーザ源が、前記透明導電層にわたって走査され、そこに一連の溝を形成するように構成された、請求項１０に記載の装置。
前記走査を実効化させる（effect）ように構成されたミラーと、前記レーザビームを前記透明導電層上に集束させるためのｆθレンズとを含む、請求項１０に記載の装置。
前記透明導電層の複数のサブ領域にわたってレーザを走査させるステップ・アンド・スキャン工程を実行するように構成された、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の装置。
前記レーザビームが、実質的に前記レーザビームより小さい直径を有するアパーチャを通って前記レーザビームに実質的にシルクハット形プロファイルを与えるように構成された、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の装置。
前記レーザビームが、前記レーザビームに実質的にシルクハット形プロファイルを与えるように構成された回折光学素子に通される、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行するために使用される、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の装置。