TW201520853A - 觸控面板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種觸控面板，包括第一基板、遮蔽層以及第一高密度導電層。遮蔽層形成於第一基板的邊緣區域。第一高密度導電層覆蓋第一基板及遮蔽層。本發明還提供了一種使用HiPIMS輔助直流濺射工藝以製造上述觸控面板的製造方法。本發明的觸控面板具有結構簡單的優點，借此簡化生產製造的複雜性和降低成本。

Description

觸控面板及其製造方法
本發明涉及觸控技術領域，特別是關於一種觸控面板及其製造方法。
觸控面板是目前受歡迎的輸入裝置。當使用者觸摸觸控面板對應於其下方顯示裝置所顯示的文字或圖像的相對位置時，觸控面板感知觸覺信號，並將該觸覺信號發送到一個控制器，用於進一步的信號處理。該控制器對該觸覺信號進行處理，並輸出對應於接觸位置的定位信號。觸控面板的類型有很多種，例如，電阻型、電容型、紅外線型，表面聲波型等等。舉例來說，電容型觸控面板檢測觸控面板的電容變化。當使用者接觸觸控面板時，相應的位置上的電容將會改變。控制器檢測並計算電容的變化，並輸出相應的信號。
通常，觸控面板包括單層或多層，例如包括感應層及基板。有時，觸控面板還可以包括用來防刮、防眩光和/或防反射的保護基板。感應層一般是由透明導電材料製成，其上設有複數個圖案。感應層能夠感應觸摸信號。該觸控信號然後被分佈於感應層周圍的電極傳送出去，因此，需要一個特殊的遮蔽層來將電極遮住，以此來提升觸控面板的視覺效果。有些觸控面板使用黑矩陣(black mask)來遮蔽電極。然而，黑矩陣與感應層之間往往需要一層絕緣且能夠支撐感應層的介電層，用以避免在後續高溫製造過程中，感應層的電導率偏移。然而，介電層的設置將使觸控面板結構複雜，並且增加觸控面板的厚度。
為了解決上述問題，克服現有技術的不足，本發明提供一種結構簡單、厚度較小的觸控面板及其製造方法。
本發明提供一種觸控面板，包括第一基板、遮蔽層及第一高密度導電層。遮蔽層形成在第一基板的邊緣區域。第一高密度導電層覆蓋第一基板及遮蔽層。
在其中一個實施例中，觸控面板還包括複數個第一電極、第二基板、第二導電層及複數個第二電極。複數個第一電極設置在高密度導電層與第一基板相對的一側。第二導電層設置在第二基板上。並且，複數個第二電極設置在第二導電層與第二基板相對的一側。
在其中一個實施例中，觸控面板還包括設置在第一高密度導電層和第二導電層之間的透明黏合層。
在其中一個實施例中，遮蔽層、複數個第一電極及複數個第二電極分佈在觸控面板的該邊緣區域。
在其中一個實施例中，第一高密度導電層的材料選自氧化銦錫、氧化銦鋅及氧化鋁鋅中的一種。
在其中一個實施例中，第一高密度導電層通過HiPIMS輔助直流濺射工藝形成。
在其中一個實施例中，HiPIMS輔助直流濺射工藝的濺射電壓為450V~1000V，濺射功率為5kW~10kW，功率脈衝間隔為350μs~1500μs，功率脈衝時間為10μs~200μs，氣流流量(standard cubic centimeter per minute,sccm)為500sccms~1500sccms，及壓力為0.002Torr~0.010Torr。
本發明另提供一種觸控面板的製造方法，包括：在第一基板的邊緣區域形成遮蔽層；形成覆蓋遮蔽層和第一基板的第一高密度導電層；及在第一高密度導電層與第一基板相對的一側形成複數個第一電極。
在其中一個實施例中，遮蔽層通過絲網印刷或光刻技術形成。
在其中一個實施例中，觸控面板的製造方法還包括：在第二基板上形成第二導電層；在第二導電層與第二基板相對的一側形成複數個第二電極；及在第一高密度導電層和第二導電層之間的形成透明黏合層。
在其中一個實施例中，透明黏合層的材料為OCA膠或LOCA膠。
在其中一個實施例中，第二導電層的材料選自氧化銦錫、氧化銦鋅及氧化鋁鋅中的一種。
在其中一個實施例中，第一高密度導電層的材料選自氧化銦錫、氧化銦鋅及氧化鋁鋅中的一種。
在其中一個實施例中，第一高密度導電層通過使用具有HiPIMS電源單元的直流磁控濺射機形成。
在其中一個實施例中，第一高密度導電層通過HiPIMS輔助直流濺射工藝形成。
在其中一個實施例中，HiPIMS輔助直流濺射工藝的濺射電壓為450V~1000V，濺射功率為5kW~10kW。
在其中一個實施例中，HiPIMS輔助直流濺射工藝的功率脈衝間隔為350μs~1500μs，功率脈衝時間為10μs~200μs。
在其中一個實施例中，HiPIMS輔助直流濺射工藝的氣流流量為500sccms~1500sccms，壓力為0.002Torr~0.010Torr。
在其中一個實施例中，觸控面板的製造方法還包括：將第一高密度導電層圖形化。
在其中一個實施例中，第一高密度導電層通過光蝕刻來圖案化。
上述觸控面板具有結構簡單的優點，因此可以簡化生產製造的複雜性和降低成本。上述觸控面板的製造方法還可以提高導電層的導電穩定性。
10、20、30‧‧‧觸控面板
120、220、320‧‧‧上模組
122‧‧‧蓋板
124、224、324‧‧‧遮蔽層
126、222、322‧‧‧第一基板
128、228‧‧‧第一導電層
132、232、328‧‧‧第一電極
140、240、340‧‧‧下模組
142、242、342‧‧‧第二基板
144、244、344‧‧‧第二導電層
146、246、346‧‧‧第二電極
226‧‧‧介電層
326‧‧‧第一高密度導電層
S402、S404、S406、S408、S410‧‧‧步驟
S412、S414、S416、S418、S420、S422‧‧‧步驟
圖1為一實施例的觸控面板的截面示意圖。
圖2為另一實施例的觸控面板的截面示意圖。
圖3為再一實施例的觸控面板的截面示意圖。
圖4為圖3所示觸控面板的製造方法流程圖。
圖5至圖11為根據圖4所示方法製造圖3所示觸控面板的每一步驟的截面示意圖。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
為了降低觸控面板的複雜性，本發明提供了一種新型結構。請參閱圖1，一實施例的觸控面板10包括一個上模組120及一個下模組140。組裝時，上模組120及下模組140結合在一起從而共同形成該觸控面板10。
上模組120包括蓋板122、遮蔽層124、第一基板126、第一導電層128及複數個第一電極132。下模組140包括第二基板142、第二導電層144及複數個第二電極146。
本實施例中，蓋板122的材料可以為鈣鈉玻璃(soda lime glass)，優選為化學強化的鈣鈉玻璃。根據實際需求，蓋板122可以是透明的，或通過印刷或者蝕刻形成有任何必要的圖案。遮蔽層124形成在蓋板122的一表面上，並位於蓋板122的邊緣。遮蔽層124的材料可以選自很多種，例如，可以為高分子材料。遮蔽層124可以通過印刷或光刻(photolithography)形成。印刷或光刻遮蔽層124的方法可以為現有方法，在此不再贅述。
第一基板126的材料可以為鈣鈉玻璃，優選為化學強化的鈣鈉玻璃。第一導電層128設置在第一基板126的一個表面上。優選的，第一導電層128的材料是一種特殊的摻雜導電氧化物，例如，其可以為氧化銦錫(ITO)，即摻雜氧化錫(SnO2)的氧化銦(In2O3)。摻雜比例可以根據需要的透射率及表面阻忼來確定，例如可以從90%到10%。本實施例中，第一導電層128可以通過濺射工藝形成。一般來說，濺射的工作原理是指電子在電場的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，並以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜。沉積之後，如需要，還可以進行特殊的退火處理，以提高薄膜的機械性能和物理性能。
複數個第一電極132形成在第一導電層128的反面，即與第一基板126相對的一面，且複數個第一電極132形成在第一導電層128的邊緣，並與遮蔽層124相對應。一般在使用時，遮蔽層124能夠用來覆蓋及遮蔽第一電極132，從而防止漏光並避免第一電極132直接暴露在外。
對於下模組140，第二基板142的材料可以為鈣鈉玻璃，優選為化學強化的鈣鈉玻璃。對應的，第二導電層144形成在第二基板142的一個表面上。優選的，第二導電層144的材料為氧化銦錫，更為優選的，該ITO含有90%的In2O3和10%的SnO2。相似的，第二導電層144可以通過類似的濺射工藝形成。
複數個第二電極146設置在第二導電層144的反面，即與第二基板142相對的一面，且複數個第二電極146形成在第二導電層144的邊緣，並與遮蔽層124及第一電極132相對應。因此，遮蔽層124能夠用來同時覆蓋及遮蔽第一電極132和第二電極146。
在一個實施例中，當將上模組120及下模組140結合在一起形成觸控面板10時，還可以在蓋板122與第一基板126之間，及在第一導電層128與第二導電層144之間填充透明材料。在另一個實施例中，第一導電層128與第二導電層144之間也可以形成真空，當觸控面板10被觸摸時，第一導電層128與第二導電層144可以被外力彎曲而相互接觸。接著，導電層的接觸會觸發特殊的信號，並反映出接觸座標及接觸手勢。
請參閱圖2，另一實施例的觸控面板20同樣包括一個上模組220及一個下模組240。上模組220包括第一基板222、遮蔽層224、介電層226、第一導電層228及複數個第一電極232。
第一基板222的材料可以為鈣鈉玻璃，優選為化學強化的鈣鈉玻璃。遮蔽層224形成在第一基板222的一表面上，並位於第一基板222的邊緣。遮蔽層224可以通過印刷或光刻形成。
介電層226形成在第一基板222上，並覆蓋遮蔽層224。介電層226的材料可以為具有高透射率的高分子材料。優選的，根據實際需求，介電層226的厚度可以為10nm(奈米)~500μm(微米)。
第一導電層228設置於介電層226與第一基板222相對的一個表面上。優選的，第一導電層228的材料是一種特殊的摻雜導電氧化物，例如，其可以為氧化銦錫，即摻雜氧化錫的氧化銦。摻雜比例可以根據需要的透射率及表面阻抗來確定，例如可以從90%到10%。本實施例中，第一導電層228可以通過濺射工藝形成。一般來說，濺射的工作原理是指電子在電場的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，並以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜。沉積之後，如需要，還可以進行特殊的退火處理，以提高薄膜的機械性能和物理性能。
複數個第一電極232形成在第一導電層228的反面，即與第 一基板226相對的一面，且複數個第一電極232形成在第一導電層228的邊緣，並與遮蔽層224相對應。一般在使用時，遮蔽層224能夠用來覆蓋及遮蔽第一電極232，從而防止漏光並避免第一電極232直接暴露在外。
下模組240包括第二基板242、第二導電層244及複數個第二電極246。圖2所示的下模組240與圖1中的下模組140的結構較為相似。
在一個實施例中，當將上模組220及下模組240結合在一起形成觸控面板20時，還可以在第一導電層228與第二導電層244之間填充透明材料。
在另一個實施例中，第一導電層228與第二導電層244之間也可以形成真空，當觸控面板20被觸摸時，第一導電層228與第二導電層244可以被外力彎曲而相互接觸。接著，導電層的接觸會觸發特殊的信號，並反映出接觸座標及接觸手勢。
圖2中的觸控面板20包括一個厚度很薄的介電層226和遮蔽層224一起來遮蔽電極，因此不需要圖1所示的蓋板。介電層226需要額外的步驟來加工，因此增加了觸控面板的製造成本。
圖3顯示了結構更為簡單的一個觸控面板30。觸控面板30包括一個上模組320及一個下模組340。上模組320包括第一基板322、遮蔽層324、第一高密度導電層326及複數個第一電極328。下模組340包括第二基板342、第二導電層344及複數個第二電極346。
與圖1和圖2中的第一基板及遮蔽層相似的，第一基板322的材料可以為鈣鈉玻璃，優選為化學強化的鈣鈉玻璃。遮蔽層324形成在蓋板322的一表面上，並位於蓋板322的邊緣。遮蔽層324可以通過印刷或光刻形成。
第一高密度導電層326設置在第一基板322的一個表面上。第一高密度導電層326分佈在第一基板322和遮蔽層324的表面， 並覆蓋遮蔽層324。本實施例中，第一高密度導電層326的材料是一種特殊的摻雜導電氧化物，例如，其可以為氧化銦錫，即摻雜氧化錫的氧化銦。摻雜比例可以根據需要的透射率及表面阻抗來確定，例如可以從90%到10%。在其他實施例中，該比例可以有5%的偏差。第一高密度導電層326的密度高於由傳統的PVD濺射工藝形成的導電層的密度。第一高密度導電層326可以通過濺射工藝形成，例如，通過高功率脈衝磁控濺射(HiPIMS，也被稱為HPPMS)工藝形成。相對於直流濺射工藝，HiPIMS工藝所生成的膜在表面粗糙度上有優勢，從而導致第一高密度導電層326的導電性能的提升。
複數個第一電極328形成在第一導電層326的反面，即與第一基板322相對的一面，且複數個第一電極328形成在第一導電層326的邊緣，並與遮蔽層324相對應。一般在使用時，遮蔽層324能夠用來覆蓋及遮蔽第一電極328，從而防止漏光並避免第一電極328直接暴露在外。第一導電層326被外界觸摸後產生的信號通過第一電極328來傳輸。在一個實施例中，第一電極328可以通過印刷、光刻或蝕刻位於第一導電層326上的導電材料形成。
下模組340的第二基板342具有與上模組320的第一基板322相似的結構和材質。下模組340的第二導電層344具有與上模組320的第一高密度導電層326相似的結構和材質。下模組340的複數個第二電極346具有與上模組320的複數個第一電極328相似的結構和材質。下模組340的第二導電層344也可以採用與上模組320的第一高密度導電層326相似的高密度導電層形成。上模組320與下模組340可以通過透明黏合層黏合，例如OCA(Optical Clear Adhesive)膠或LOCA(Liquid Optical Clear Adhesive)膠。換句話說，透明黏合層被設置在第一高密度導電層326與第二導電層344之間。
圖3所示的觸控面板30具有與圖1和圖2所示的觸控面板相 似的結構，但是成形步驟較少，因此簡化了生產流程、降低了成本。
請參閱圖4，圖4為一實施例的製造觸控面板30的方法流程圖。圖5至圖11為根據圖4所示方法製造觸控面板30的每一步驟的截面示意圖。為了方便理解，以下將結合圖5至圖11來共同描述該方法。
步驟S402，提供一第一基板322，並清洗第一基板322來使後續步驟方便進行。請一併參閱圖5，第一基板322可以為剛性材質，例如鈣鈉玻璃，優選為化學強化的鈣鈉玻璃。對第一基板322進行清洗以使其與遮蔽層324和第一高密度導電層326黏合時有較好的結合強度。
步驟S404，在第一基板322上形成遮蔽層324。請參閱圖6，形成遮蔽層324的步驟可以為一種特殊的絲網印刷工藝，或者其他光刻工藝，該工藝可以使得遮蔽層324和第一基板322的邊緣形成黏性接觸。
步驟S406，固化遮蔽層324。固化遮蔽層324是為了使遮蔽層更加耐磨(wearable)，而且使得遮蔽層324與第一基板322之間形成更加牢固的結合。優選的，可以通過電離輻射(ionizing radiation)來固化遮蔽層324。
步驟S408，在第一基板322上形成第一高密度導電層326，第一高密度導電層326覆蓋遮蔽層324和第一基板322。請參閱圖7，在一個實施例中，第一高密度導電層326的材質為ITO，其通過HiPIMS輔助直流濺射(HiPIMS-assisted-DC sputtering)工藝形成。執行濺射工藝的設備可以為具有HiPIMS電源單元的直流磁控濺射機。濺射電壓為450V~1000V；濺射功率為5kW~10kW。對於功率脈衝，間隔為350μs~1500μs；每次功率脈衝的時間為10μs~200μs。在濺射的過程中，氣流流量為500sccms~1500sccms；壓力為0.002Torr~0.010Torr。第一基板322的溫度被設定為230° C。實驗證明，使用該工藝濺射形成的薄膜的表面比傳統直流濺射形成的薄膜的表面的粗糙度更小。更進一步，實驗證明，在230°C下進行24小時實驗後，第一高密度導電層326與遮蔽層324及第一高密度導電層326與第一基板322的表面阻抗(sheet resistance)之差小於15%，由此說明第一高密度導電層326具有較高的導電率穩定性。
請參閱表1，根據第一高密度導電層326的240小時表面阻抗[sheet resistance，以表1中的Res(resistance；單位：o/s，Ohm/second)表示]測試可知，在不同的環境下，且樣品(第一高密度導電層326)覆蓋有遮蔽層324(以表1中的BM，黑色遮罩，表示之)的情況下，第一高密度導電層326的表面阻抗改變很小，由此說明第一高密度導電層326具有較高的穩定性。
以上表1縮寫說明：BM，black mask(黑色遮罩)；LLV，very low voltage；LV，less low voltage；T，optical transmission(光學穿透率)；RH，relative humidity(相對溼度)；O2，氧氣；sccm，standard cubic centimeter per minute。
步驟S410，將第一高密度導電層326圖形化。為了定位觸摸 動作，濺射形成的薄膜須進行圖形化，以此來產生由觸摸動作引起的觸控信號，該觸控信號與觸摸動作在第一高密度導電層326上的位置座標相對應。圖形化的薄膜通過複數個第一電極328被引出。在本實施例中，第一高密度導電層326通過光刻技術圖形化。
步驟S412，在第一高密度導電層326上形成複數個第一電極328。請參閱圖8，舉例來說，第一電極328可以通過絲網印刷工藝形成。遮蔽層324及第一電極328被設計為分佈於觸控面板的同一邊緣區域，從而使得遮蔽層324能夠遮蔽第一電極328。
步驟S414，提供第二基板342，清洗第二基板342。請參閱圖9，第二基板342的材質和清洗過程與第一基板322及步驟S402相類似，在此不再贅述。
步驟S416，在第二基板342上形成第二導電層344。請一併參閱圖10，第二導電層344的材質和形成過程與第一高密度導電層326及步驟S408相類似，在此不再贅述。在其他的實施例中，第二導電層344也可以採用其他材質或其他工藝形成。
步驟S418，圖形化第二導電層344。第二導電層344的圖形化過程與第一高密度導電層326及步驟S408相類似，在此不再贅述。
步驟S420，在第二導電層344上形成複數個第二電極346。請參閱圖11，第二電極346的材質和形成過程與第一電極328及步驟S412相類似，在此不再贅述。遮蔽層324、第一電極328及第二電極346被設計為分佈於觸控面板的同一邊緣區域，從而使得遮蔽層324能夠遮蔽第一電極328和第二電極346。
考慮到設備和工作效率，上模組320的製備過程(步驟S402~S412)與下模組340(步驟S414~S420)的製備過程可以互換，或可以同時進行。
步驟S422，將上模組320和下模組340黏合在一起。上模組 320與下模組340可以通過透明黏合層黏合，例如OCA膠或LOCA膠，從而形成圖3所示的觸控面板30。
可以理解，上文所述的氧化銦錫只是第一導電層和/或第二導電層材料的一種材料，也可以使用例如氧化鋁鋅、氧化銦鋅等其他材料。
上述觸控面板具有結構簡單的優點，因此可以簡化生產製造的複雜性和降低成本。上述觸控面板的製造方法還可以提高導電層的導電穩定性。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附申請專利範圍為準。
30‧‧‧觸控面板
320‧‧‧上模組
322‧‧‧第一基板
324‧‧‧遮蔽層
326‧‧‧第一高密度導電層
328‧‧‧第一電極
340‧‧‧下模組
342‧‧‧第二基板
344‧‧‧第二導電層
346‧‧‧第二電極

Claims (20)

  1. 一種觸控面板，包括：一第一基板；一遮蔽層，形成在該第一基板的邊緣區域；以及一第一高密度導電層，覆蓋該第一基板及該遮蔽層。
  2. 如請求項1所述之觸控面板，還包括：複數個第一電極，設置在該高密度導電層與該第一基板相對的一側；一第二基板；一第二導電層，設置在該第二基板上；以及複數個第二電極，設置在該第二導電層與該第二基板相對的一側。
  3. 如請求項2所述之觸控面板，還包括設置在該第一高密度導電層和該第二導電層之間的一透明黏合層。
  4. 如請求項2所述之觸控面板，其中該遮蔽層、該複數個第一電極及該複數個第二電極分佈在該觸控面板的該邊緣區域。
  5. 如請求項1所述之觸控面板，其中該第一高密度導電層的材料選自氧化銦錫、氧化銦鋅及氧化鋁鋅中的一種。
  6. 如請求項5所述之觸控面板，其中該第一高密度導電層通過HiPIMS輔助直流濺射工藝形成。
  7. 如請求項6所述之觸控面板，其中該HiPIMS輔助直流濺射工藝的濺射電壓為450V~1000V，濺射功率為5kW~10kW，功率脈衝間隔為350μs~1500μs，功率脈衝時間為10μs~200μs，氣流流量為500sccms~1500sccms，以及壓力為0.002Torr~0.010Torr。
  8. 一種觸控面板的製造方法，包括：在一第一基板的邊緣區域形成一遮蔽層；形成覆蓋該遮蔽層和該第一基板的一第一高密度導電層；以及 在該第一高密度導電層與該第一基板相對的一側形成複數個第一電極。
  9. 如請求項8所述之觸控面板的製造方法，其中該遮蔽層通過絲網印刷或光刻技術形成。
  10. 如請求項8所述之觸控面板的製造方法，還包括：在一第二基板上形成一第二導電層；在該第二導電層與該第二基板相對的一側形成複數個第二電極；以及在該第一高密度導電層和該第二導電層之間的形成一透明黏合層。
  11. 如請求項10所述之觸控面板的製造方法，其中該透明黏合層的材料為OCA膠或LOCA膠。
  12. 如請求項10所述之觸控面板的製造方法，其中該第二導電層的材料選自氧化銦錫、氧化銦鋅及氧化鋁鋅中的一種。
  13. 如請求項8所述之觸控面板的製造方法，其中該第一高密度導電層的材料選自氧化銦錫、氧化銦鋅及氧化鋁鋅中的一種。
  14. 如請求項8所述之觸控面板的製造方法，其中該第一高密度導電層通過使用具有HiPIMS電源單元的直流磁控濺射機形成。
  15. 如請求項8所述之觸控面板的製造方法，其中該第一高密度導電層通過HiPIMS輔助直流濺射工藝形成。
  16. 如請求項15所述之觸控面板的製造方法，其中該HiPIMS輔助直流濺射工藝的濺射電壓為450V~1000V，濺射功率為5kW~10kW。
  17. 如請求項15所述之觸控面板的製造方法，其中該HiPIMS輔助直流濺射工藝的功率脈衝間隔為350μs~1500μs，功率脈衝時間為10μs~200μs。
  18. 如請求項15所述之觸控面板的製造方法，其中該HiPIMS輔助直流濺射工藝的氣流流量為500sccms~1500sccms，壓力為0.002Torr~0.010Torr。
  19. 如請求項8所述之觸控面板的製造方法，還包括將該第一高密度導電層圖形化。
  20. 如請求項19所述之觸控面板的製造方法，其中該第一高密度導電層通過光蝕刻來圖案化。
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