TWI559186B - 觸控感測器及顯示裝置 - Google Patents

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TWI559186B
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李東炫
李承憲
徐漢珉
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Description

觸控感測器及顯示裝置
本申請案主張在2013年12月13日在韓國智慧財產局(KIPO)提出申請的韓國專利申請案第10-2013-0155800號之優先權，所述專利申請案的揭露內容以引用的方式全文併入本文中。
本發明是有關於一種觸控感測器及其製造方法。
一般而言，顯示裝置籠統地指用於電視機(TV)或電腦之監視器，且包含用於形成影像的顯示元件以及用於支撐所述顯示元件的殼體。
顯示元件的實例包括電漿顯示面板(plasma display panel，PDP)、液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、電泳顯示器(electrophoretic display)以及陰極射線管(cathode-ray tube，CRT)。顯示元件可包含用於達成影像之RGB畫素圖案以及額外的濾光器(optical filter)。
濾光器可包括以下膜中的至少一者：防反射膜(reflection prevention film)，用於防止從外界入射的外部光再次 被反射至外界；近紅外線(IR)屏蔽膜，用於屏蔽在顯示元件中產生的近紅外線，以防止電子裝置(例如，遙控器)發生故障；色彩修正膜(color correction film)，用於藉由包含色彩控制染料(color control dye)以控制色調來增大色純度；以及電磁波屏蔽膜，用於屏蔽在顯示裝置被驅動時顯示元件中產生之電磁波。此處，電磁波屏蔽膜包含透明基板以及設於所述基板上之金屬網格圖案。
同時，就顯示裝置而言，隨著網路電視(IPTV)傳播之加快，對使用手作為直接輸入設備而無需單獨輸入設備(例如，遙控器)的觸控功能的需求正在增加。此外，亦需要一種能夠辨識特定點及能夠書寫的多點觸控(multi-touch)功能。
用於執行上述功能之觸控感測器可根據訊號偵測類型而被劃分為以下類型。
亦即，觸控感測器之實例包括：電阻式觸控感測器，用於在施加直流電壓時藉由電流值或電壓值之變化來感測受到壓力按壓之位置；電容式觸控感測器，其是在施加交流電壓時利用電容耦合進行感測；以及電磁式觸控感測器，用於在施加電磁場時根據電壓之變化感測所選擇的位置；等等。
其中，最廣泛普及的電阻式觸控感測器及電容式觸控感測器使用透明導電膜(例如，ITO膜)藉由電性接觸之變化或電容之變化來辨識觸控。然而，因透明導電膜具有100歐姆/平方(ohms/square)以上的高電阻，故在裝置大規模製造時靈敏度降 低；且隨著螢幕尺寸的增大，ITO膜之成本急劇增加，因此不易達成商業化。為克服所述問題，正致力於使用具有高導電性(conductivity)之金屬圖案來達成尺寸之增大。
本申請案已致力於藉由改良製造觸控感測器之製程而降低製造觸控感測器之成本並使觸控感測器更加輕薄。
本發明之一實例性實施例提供一種觸控感測器，所述觸控感測器包括：基板；以及設於所述基板之同一表面上之驅動電極部、感測電極部、及配線電極部，其中所述驅動電極部、所述感測電極部、及所述配線電極部各自包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口，所述配線電極部包含第一配線電極部及第二配線電極部，所述第一配線電極部設置於所述觸控感測器之觸控感測區域，所述第二配線電極部設置於所述觸控感測器之非觸控感測區域，且所述第一配線電極部包含一束或兩束或更多束配線，所述一束或兩束或更多束配線將所述驅動電極部或所述感測電極部連接至所述第二配線電極部，所述配線各自由網路圖案構成，且在束中的包含最大數目配線之束中，所述束之寬度(W)、所述束中所包含之配線之數目(n)及在構成所述配線之網路圖案中 共有至少一個邊之各相鄰網路結構之中心點之間的距離中的最小值(P)滿足以下方程式1：
此外，本申請案之另一實例性實施例提供一種觸控感測器，所述觸控感測器包括：基板；以及設於所述基板之同一表面上之驅動電極部、感測電極部、及配線電極部，其中所述驅動電極部、所述感測電極部、及所述配線電極部包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口，所述配線電極部包含第一配線電極部及第二配線電極部，所述第一配線電極部設置於所述觸控感測器之觸控感測區域，所述第二配線電極部設置於所述觸控感測器之非觸控感測區域，且所述第一配線電極部包含一束或兩束或更多束配線，所述一束或兩束或更多束配線將所述驅動電極部或所述感測電極部連接至所述第二配線電極部，所述束是由圖案形狀構成，在所述圖案形狀中，具有兩個斷開點(disconnection point)之閉合圖形連續地設置於如下方向上：所述方向是自與所述第二配線電極部分之一端相鄰的所述基板之一側至面對所述一側的基板之另一側，以虛擬直線連接所述連續設置之閉合圖形之相鄰斷開點作為最短距離，所述虛擬直線具有一個或多個拐點(inflection point)，且所述虛擬直線在所述拐點處形成的角度為90°以上，且 與所述虛擬直線相切之圖案將所述驅動電極部或所述感測電極部電性連接至所述第二配線電極部。
此外，本申請案之再一實例性實施例提供一種包含所述觸控感測器之顯示裝置。
根據本申請案之實例性實施例，因可提供單面一片式(single-sided one-sheet type)觸控感測器，故觸控感測器之厚度可最小化；且因所有導電圖案皆形成於單面上，故用於製造觸控感測器之方法易於進行。此外，觸控感測器是一片式觸控感測器，故其有利之處在於：當相較於先前技術中使用二個或更多個基板形成的觸控感測器時，所述觸控感測器無需進行積層。此外，因感測電極部及驅動電極部被設置於同一表面上，故易於安裝並附接於撓性印刷電路板(flexible printed circuit board，FPCB)。此外，因觸控感測器是一片式觸控感測器，故相較於二片式(two-sheet type)觸控感測器，其透光性優異。此外，當功能性表面膜被積層至觸控感測器之表面上時，階差(step difference)不會很大，故存在不會填充有氣泡(bubble)之優點。
根據本申請案之實例性實施例，可藉由改良製造觸控感測器之製程而降低製造觸控感測器之成本並使觸控感測器更加輕薄。
Rx‧‧‧感測電極圖案
Tx‧‧‧驅動電極圖案
圖1至圖3為示意性例示先前技術中之觸控感測器之圖式。
圖4為示意性例示先前技術中觸控感測器之配線電極部之圖式。
圖5及圖6為示意性例示根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之圖式。
圖7至圖9為示意性例示根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之莫爾紋(moiré)評估結果之圖式。
圖10至圖14為示意性例示根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之孔徑(aperture)評估結果之圖式。
圖15及圖16為示意性例示根據本申請案之實例性實施例，觸控感測器之配線電極部的導電金屬線圖案之圖式。
圖17至圖24為根據本申請案實例性實施例的觸控感測器之配線電極部的導電金屬線圖案之形狀，示意性例示莫爾紋評估結果之圖式。
圖25為示意性例示根據本申請案實例性實施例之觸控感測器以及包括所述觸控感測器之顯示裝置之圖式。
圖26為示意性例示根據本申請案實例性實施例之導電金屬線圖案之斷開點之圖式。
圖27為示意性例示根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之圖式。
圖28為示意性例示根據本申請案實例性實施例，觸控感測器之配線電極之印刷方向之圖式。
[最佳實施方式]
以下，將詳細闡述本申請案。
在現有觸控感測器之情形中，最為流行的是以下產品：在所述產品中，起電壓驅動作用之驅動電極圖案(Tx圖案)以及為此圖案接收互電容訊號(mutual capacitance signal)並將此訊號傳遞至電路之感測電極圖案(Rx圖案)各自形成於單獨之基板上，或者驅動電極圖案及感測電極圖案各自形成於基板之兩個表面上(亦即，其中驅動電極圖案與感測電極圖案在空間上分開之形式的產品)。為最大化觸控靈敏度及靜電容量之值，在考量層結構、欲被嵌於各層之間的介電材料之電容率(permittivity)等的條件下來設計並製造觸控感測器已被看作為核心技術。然而，在系統中，因使用與介電材料相對應之光學透明黏著劑(optically clear adhesive，OCA)以及用作透明電極之氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)膜該二片材，故一直存在感測器成本方面的花費問題，為了解決上述花費問題，故最近已興起一種用於設計及製造單側一層式(single-sided one layer)觸控感測器之技術，其中驅動電極圖案(Tx圖案)及感測電極圖案(Rx圖案)存在於一個表面上。
單側一層式觸控感測器可主要被劃分為：使用自電容(self capacitance)之方法、使用互電容之方法以及使用金屬橋之所謂的Fxy系統等方法。然而，實際上，由於性能問題(在自電容之情形中，存在重影(ghost)現象及對多點觸控之限制)、製造 製程中之良率等問題，使用自電容之系統及使用金屬橋之系統皆不具有很大的吸引力。
除所述二系統之外，使用互電容之方法近來已備受關注，原因在於：在使用互電容之方法中，存在靈敏度等問題以及從以下角度而言存在圖案製造問題：因形成電容之區域通常在相同空間中被形成為表面，故配線區域被設置於螢幕部處；但從性能角度而言，使用互電容之方法相較於其他系統具有優異特性。因此，在ITO情形中，用於達成此目的之開發活動正在積極地進行。然而，在系統中，仍因使用具有相對高電阻之材料(亦即，ITO)而存在電阻問題，且由於此問題之存在，可適用之長度被限制於5英吋以下。
為解決此等問題，本申請案旨在提出一種使用導電金屬線作為驅動電極圖案及感測電極圖案之單側一層式觸控感測器。
先前技術中使用ITO電極之單側一層式觸控感測器示意性地例示於以下圖1及圖2中。此外，先前技術中使用ITO電極之單側一層式觸控感測器之驅動電極圖案及感測電極圖案更具體地例示於以下圖3中。
在以下圖3中，對感測電極圖案(Rx圖案)及驅動電極圖案(其為X形狀之圖案)進行了標記。亦即，感測電極圖案(Rx圖案)被設計成相較於驅動電極圖案(Tx圖案)具有額外更大的面積，且訊號是藉由共用電極而施加。相反，驅動電極圖案(Tx圖案)被實施為X形狀之圖案，且穿過死區區域(dead zone region)形成配線部以對各驅動電極圖案(Tx圖案)施加訊號。
自觸控解析度之角度而言，最佳的是使依照於配線部區域之死區最小化，為此，必須適當地控制導電金屬線及/或死區空間之寬度。在此種情形中，當空間之寬度是預定值或大於預定值時，圖案可為在訊號之間的相互干擾中具有有利形狀之圖案。此外，為確保導電性，需要寬的導電金屬線寬度，且更小的空間寬度較為有利。因此，較佳的是適當地控制導電金屬線及/或死區空間之寬度。
此外，在以下圖3中除感測電極圖案、驅動電極圖案、及死區以外之部分是與其中未形成虛設電極(dummy electrode)或圖案之區域相對應之區域，以及可為不會極大地影響實質電性連接性之區域等。
在本申請案中，由導電金屬層形成上述單側一層式觸控感測器之驅動電極圖案及感測電極圖案的具體內容如下。
在一般ITO圖案之情形中，在配線部之形成中引入線/空間(line/space)之概念，俾大致形成在以下圖4中所例示形狀之圖案。因此，在本申請案中，已引入使空間最小化之設計，以確保導電金屬線之連接性並提高良率。
根據本申請案之一實例性實施例之觸控感測器是以下觸控感測器，所述觸控感測器包括：基板；以及設於所述基板之同一表面上之驅動電極部、感測電極部、及配線電極部， 其中所述驅動電極部、所述感測電極部、及所述配線電極部各自包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口，所述配線電極部包含第一配線電極部及第二配線電極部，所述第一配線電極部設置於所述觸控感測器之觸控感測區域，所述第二配線電極部設置於所述觸控感測器之非觸控感測區域，且所述第一配線電極部包含一束或兩束或更多束的配線，所述一束或兩束或更多束的配線將所述驅動電極部或所述感測電極部連接至所述第二配線電極部，所述配線各自由網路圖案構成，且在束中的包含最大數目配線之束中，所述束之寬度(W)、所述束中所包含之配線之數目(n)及在構成所述配線之網路圖案中共有至少一個邊之各相鄰網路結構之中心點之間的距離中的最小值(P)滿足以下方程式1：
在本發明中，驅動電極部、感測電極部、及配線電極部各自包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口。屏蔽部意指其中在基板上設有構成驅動電極部、感測電極部、及配線導電部之導電圖案之材料(例如，導電金屬線)的區域，而開口意指其中在基板上未設有導電金屬線之區域。亦即，屏蔽部可意指不是光學透明的區域，且屏蔽部之透射率可為例如20%以下或10%以下。
在本申請案中，可使用此項技術中之圖案形狀(例如網格圖案)作為網路圖案。網格圖案可包含多角形圖案，所述多角形圖案包括三角形、四角形、五角形、六角形及八角形中之一種或多種形狀。
在本申請案中，在構成配線之網路圖案中共有至少一個邊之各相鄰網路結構之中心點之間的距離在網路圖案是規則網格圖案時可對應於網格圖案之節距(pitch)，而在網格圖案是包含各種形狀之多角形圖案時可對應於共有至少一個邊之相鄰多角形圖案之中心點之間的距離或重心之間的距離。
在本申請案之實例性實施例中，方程式1中的W、P及n可滿足以下方程式2：
在方程式2中，W、n及P相同於在方程式1中所定義者，且θ1表示在所述束的寬度方向上連接最短距離的直線與對共有至少一個邊的各相鄰網路結構的中心點進行連接以作為最短距離的直線之間的角度的較小值。
在本申請案之實例性實施例中，觸控感測器之觸控感測區域可包含驅動電極部、感測電極部及第一配線電極部。此外，觸控感測器之非觸控感測區域可包含第二配線電極部。在本申請案中，觸控感測區域亦可被表達為例如觸控響應區域、觸控容許區域及觸控激活區域等用語。
根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之驅動電極部及感測電極部之形狀相同於在以下圖5中所例示者。此外，根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之配線電極部之形狀相同於在以下圖6中所例示者。
根據本申請案之另一實例性實施例之觸控感測器為以下觸控感測器，所述觸控感測器包括：基板；以及設於所述基板之同一表面上之驅動電極部、感測電極部及配線電極部，其中所述驅動電極部、所述感測電極部及所述配線電極部包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口，所述配線電極部包含第一配線電極部及第二配線電極部，所述第一配線電極部設置於所述觸控感測器之觸控感測區域，所述第二配線電極部設置於所述觸控感測器之非觸控感測區域，且所述第一配線電極部包含一束或兩束或更多束的配線，所述一束或兩束或更多束的配線將所述驅動電極部或所述感測電極部連接至所述第二配線電極部，所述束是由圖案形狀構成，在所述圖案形狀中，具有兩個斷開點之閉合圖形連續地設置於如下方向上：所述方向是自與所述第二配線電極部分之一端相鄰的所述基板之一側至面對所述一側的基板之另一側，以虛擬直線連接所述連續設置之閉合圖形之相鄰斷開點作為最短距離，所述虛擬直線具有一或多個拐點，且所述虛擬直線在 所述拐點處形成的角度為90°以上，且與所述虛擬直線相切之圖案將所述驅動電極部或所述感測電極部電性連接至所述第二配線電極部。
在本申請案中，斷開點意指其中閉合圖形之邊界圖案之一部分是斷開的區域，因此斷開點會中斷彼此之間的電性連接，且其亦可被表達為例如斷開點及斷開部等用語。亦即，當配線電極部包含由導電金屬線構成之圖案時，所述圖案可包含二條或更多條在導電金屬線之長度方向上藉由斷開點而彼此間隔開之金屬線。
在此種情形中，作為在分割並製造被分割成多種線寬度之配線電極部之導電圖案的線寬度之後評估莫爾紋(Moire)之結果，確認到當斷開點之平均直徑或斷開部之寬度處於13微米以內時，在顯示器中完全接合(full bonding)期間未產生由配線電極部所致之莫爾紋，且當斷開點之平均直徑或斷開部之寬度為7微米以下時，結果最為有利。作為本發明之實例性實施例，對包含導電圖案且在導電圖案中斷開點之平均直徑或斷開部之寬度為15微米的配線電極部的莫爾紋的評估結果例示於以下圖7中，對包含導電圖案且在導電圖案中斷開點之平均直徑或斷開部之寬度為10微米的配線電極部的莫爾紋的評估結果例示於以下圖8中，且對包含導電圖案且在導電圖案中斷開點之平均直徑或斷開部之寬度為7微米的配線電極部的莫爾紋的評估結果例示於以下圖9中。在本申請案中，斷開點之平均直徑或斷開部之寬度可意指彼 此間隔開之二條或更多條導電金屬線之最近相鄰端部之間的距離。彼此間隔開之二條或更多條導電金屬線之最近相鄰端部之間的距離意指在彼此間隔開之二條或更多條導電金屬線中彼此之間靠得最近的端部之間的距離，其具體實例例示於以下圖26中。
在本申請案之實例性實施例中，方程式1中的W、P及n可滿足以下方程式3：
在方程式3中，W、n及P相同於在方程式1中所定義者，且θ2表示在與連接所述斷開點作為最短距離的虛擬直線垂直之方向上的直線與對共有至少一個邊的各相鄰網路結構的中心點進行連接以作為最短距離的直線之間的角度的較小值。
在本申請案之實例性實施例中，所述虛擬直線中的拐點之間的最長長度部分可平行於構成所述閉合圖形的至少一個邊，或者可形成大於0°且小於90°之角度。
在本申請案之實例性實施例中，驅動電極部及感測電極部之導電圖案之至少一部分可額外地包含如上所述之斷開點或斷開部。在此種情形中，斷開點之平均直徑或斷開部之寬度可為13微米以下、10微米以下或7微米以下，但並非僅限於此。
此外，藉由各種斷開方法進行了評估，以藉由改變斷開方法並使各部分之透射率能夠最大程度地重合而提高在顯示器附裝期間之均勻性。
對根據本申請案實例性實施例之觸控感測器之開口率(aperture ratio)的評估結果示意性例示於以下圖10至圖14中。在本申請案中，開口率可意指開口之整個平面面積與驅動電極部、感測電極部及配線電極部之整個平面面積之比。
更具體而言，在以下圖10中之觸控感測器中，以具有預定大小之點處理了導電金屬線圖案之斷開處，然後以不規則圖案處理了虛設圖案部分。此外，在以下圖11中之觸控感測器中，以彼此不同之多個點對感測電極部之導電圖案區域及虛設圖案區域進行了斷開處理，從而最小化與配線電極部之開口率差異。此外，在以下圖12中之觸控感測器中，以具有相同大小之點對感測電極部之導電圖案區域及虛設圖案區域進行了斷開處理，但對於感測電極部之導電圖案區域與虛設圖案區域，改變了各點之間的間距。此外，在以下圖13中之觸控感測器中，以具有相同大小之點對感測電極部之導電圖案區域及虛設圖案區域進行了斷開處理，但對感測電極部之導電圖案區域與虛設圖案區域引入的各點之間的間距最大程度地彼此相似。此外，在以下圖14中之觸控感測器中，藉由將斷開的區段設置為彼此緊鄰而非在斷開之後移除斷開的區段來保持配線部之透射率。
作為對以下圖10至圖14之評估結果，可觀察到根據本申請案實例性實施例之導電金屬圖案不明顯。具體而言，圖11、圖13及圖14中之情形可因透射率之重合而表現出極為優異之效果。
因此，在本申請案中，基於(W×W)之面積，所述束之寬度被定義為W，與所述(W×W)之面積對應的觸控感測器之任何區域中開口率之偏差可處於10%以內、5%以內或3%以內，但並非僅限於此。觸控感測器之任何區域之實例包括驅動電極部中之區域、感測電極部中之區域、配線電極部中之區域、驅動電極部與感測電極部相結合之區域、驅動電極部與配線電極部相結合之區域、感測電極部與配線電極部相結合之區域、等等。
在本發明之實例性實施例中，驅動電極部及感測電極部是由導電金屬線構成，斷開點或斷開部可設於其中驅動電極部或感測電極部中之導電金屬線彼此交叉之交叉點區域中，但並非僅限於此。當斷開點設於其中驅動電極部或感測電極部中之導電金屬線彼此交叉之交叉點區域中時，自莫爾紋特性、可見性(visibility)等角度而言，斷開點之直徑可為40微米以下或20微米以下，但並非僅限於此。當斷開點設於交叉點區域中時，光學特性例示於以下圖27中。
此外，可基於斷開點或斷開部之中心而在預定距離內額外地提供電性隔離的導電金屬線。對電性隔離的導電金屬線之長度並無特別限制，且所述長度可偏離斷開點之平均直徑或斷開部之寬度約10%。此外，電性隔離的導電金屬線可設置成平行於斷開點或斷開部，且可設置成垂直於斷開點或斷開部，或者相對於斷開點或斷開部不規則地設置。此外，電性隔離的導電金屬線可相對於斷開點之平均直徑或斷開部之寬度的乘積具有為80%至 120%的面積。此外，電性隔離的導電金屬線之端部與相鄰導電金屬線之端部之間的距離可為13微米以下。電性隔離的導電金屬線之大小、形狀、長度等可適當地調節，以使觸控感測器之任何區域中開口率之偏差為10%以下。
重要部分之實例以及導電圖案之隱藏包括如前所述使配線電極部中之死區最小化。
為在本申請案中對用於使死區最小化之設計進行確認，藉由固定配線電極部之束之寬度、並改變配線電極部之導電金屬線圖案之節距及角度以觀察所述設計。結果例示於以下圖15及圖16中。
結果，在構成配線電極部之導電圖案為網格圖案且所述網格圖案為規則四角形形狀之情形中，當束之寬度被假定為W、網格圖案之節距被定義為P、且束中所包含之配線之數目被定義為n時，可確認到在滿足方程式1之關係之情形中，束的寬度之形成與網格圖案角度之變化無關。
在此種情形中，可確認到即使在用於形成配線電極部之斷開之方向性不是直線時，配線電極部之形成亦無任何特別的困難，且最佳地，具有45°之莫爾紋避免角(avoidance angle)在所有情形中均有利。
具體而言，將其中用於形成配線電極部之斷開之方向性是直線的情形例示於以下圖15中，並將其中用於形成配線電極部之斷開之方向性不是直線的情形例示於以下圖16中。此處，斷開 之方向性意指在連接相鄰斷開點或斷開部時作為最短距離所呈現的線之方向。如在以下圖16之結果中，即使在用於形成配線電極部之斷開之方向性不是直線時(例如，即使在所述方向性為鋸齒形線、直線與鋸齒形線之組合等等時)，亦可藉由適當地設計斷開位置而將電流流動方向設定成與其中斷開之方向性為直線之情形類似。
此外，作為本申請案之實例性實施例，根據配線電極部之導電金屬線圖案之形狀來評估莫爾紋之結果例示於以下圖17至圖20及表1中。此外，根據以下圖17至圖20來評估導電金屬線圖案之莫爾紋之結果例示於以下圖21至圖24中。
根據上述結果可見，根據網格圖案之節距，在形成16個配線時會形成最佳束寬度。
此外，根據本申請案之觸控感測器可利用互電容式系統來辨識觸控輸入。具體而言，根據本申請案之觸控感測器旨在藉 由使用斷開點或斷開部、虛設圖案等來達成驅動電極部與感測電極部之間的電性隔離而無需在驅動電極部與感測電極部之間***單獨之絕緣材料，且其不同於先前技術中使用金屬橋、絕緣層等之觸控感測器。
在本申請案中，驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案可各自藉由獨立之印刷製程形成，且驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案可藉由一次性印刷製程而同時形成。
因此，驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案可具有相同之線高度。
此外，驅動電極部及配線電極部之導電圖案中的至少一部分包含彼此連接的區域，且所述彼此連接的區域可不具有耦合部。此外，感測電極部及配線電極部之導電圖案中的至少一部分包含彼此連接的區域，且所述彼此連接的區域可不具有耦合部。
在本發明中，不存在耦合部意指在物理連接的導電圖案中不存在人為耦合之跡線(trace)。由於觸控部與配線部之間在圖案類型及大小方面之典型差異，在先前技術中觸控部與配線部是由不同方法形成，故除了在該些圖案彼此連接之部分中形成耦合部之外別無選擇。然而，在本申請案中，因觸控部、配線部等可使用單次製程形成，故本申請案可具有不存在耦合部且其線高度可彼此相同之特性。
在本申請案中，相同之線高度意指線高度之標準偏差小 於10%、較佳地小於5%、或更佳地小於2%。
在本申請案中，驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案設於基板上，且可全部設於基板之同一表面上。
可在基板之至少一個表面上額外地包含高硬度硬塗層(high-hardness hard coating layer)。在此種情形中，高硬度硬塗層設於基板之任一表面上，而驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案可設於基板之另一表面上，但本申請案並非僅限於此。此外，驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案可設於所述高硬度硬塗層上，但本發明並非僅限於此。
所述高硬度硬塗層可包含：黏合劑單體(binder monomer)，包含三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體；無機微粒；光起始劑(photoinitiator)；以及有機溶劑，且所述高硬度硬塗層可利用如下硬塗層組成物形成：在所述硬塗層組成物中，基於包含黏合劑單體、無機微粒及光起始劑之固體含量，固體含量對有機溶劑之重量比為70：30至99：1。
此外，高硬度硬塗層可利用無溶劑型硬塗層組成物形成，所述無溶劑型硬塗層組成物包含：黏合劑單體，包含三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體；無機微粒；及光起始劑。
以下是對硬塗層組成物之具體闡述。
丙烯酸酯系不僅是指丙烯酸酯，且亦指甲基丙烯酸酯、或其中向丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中引入取代基之衍生物。
三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體之實例包含：三羥 甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate，TMPTA)、三羥甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(trimethylolpropane ethoxy triacrylate，TMPEOTA)、丙三醇丙氧基化三丙烯酸酯(glycerine propoxylated triacrylate，GPTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate，PETA)、或雙季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate，DPHA)等。三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體可單獨使用或可將其不同種類組合使用。
根據本發明之實例性實施例，黏合劑單體可更包含單官能基至雙官能基丙烯酸酯系單體。
單官能基至雙官能基丙烯酸酯系單體之實例包含：丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl acrylate，HEA)、甲基丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl methacrylate，HEMA)、己二醇二丙烯酸酯(hexanediol diacrylate，HDDA)、或三丙二醇二丙烯酸酯(tripropyleneglycol diacrylate，TPGDA)、乙二醇二丙烯酸酯(ethyleneglycol diacrylate，EGDA)等。單官能基至雙官能基丙烯酸酯系單體亦可單獨使用或可將其不同種類組合使用。
根據本發明之實例性實施例，基於包含黏合劑單體、無機微粒、及光起始劑之固體含量100重量份，可以包含約35重量份至約85重量份或約45重量份至約80重量份之黏合劑單體。當黏合劑單體處於上述範圍內時，可形成具有高硬度並因加工性(processability)優異而產生較少捲曲或裂紋之硬塗層膜。
此外，當黏合劑單體更包含單官能基至雙官能基丙烯酸 酯系單體時，對單官能基至雙官能基丙烯酸酯系單體與三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體之含量比並無特別限制，但根據本發明之實例性實施例，所包含單官能基至雙官能基丙烯酸酯系單體與三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體之重量比可為約1：99至約50：50或約10：90至約50：50或約20：80至約40：60。當以所述重量比包含單官能基至雙官能基丙烯酸酯系單體及三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體時，可賦予其高的硬度及撓性而不會使其他物理性質(例如捲曲特性或耐光性)劣化。
根據本申請案之另一實例性實施例，黏合劑單體可更包含可光固化彈性聚合物(photocurable elastic polymer)。
在本說明書全文中，可光固化彈性聚合物是指包含官能基之聚合物材料，所述材料可藉由紫外線(ultraviolet，UV)輻照而交聯聚合並呈現出彈性。
根據本申請案之實例性實施例，在使用ASTM D638量測時，所述可光固化彈性聚合物可具有約15%以上之伸長率(elongation)，例如約15%至約200%、或約20%至約200%或約20%至約150%。
當本申請案之硬塗層組成物更包含可光固化彈性聚合物時，可光固化彈性聚合物可與三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體交聯聚合並在固化之後形成硬塗層，且可賦予欲形成之硬塗層撓性及耐衝擊性。
當黏合劑單體更包含可光固化彈性聚合物時，對可光固 化彈性聚合物與三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體之含量比並無特別限制，但根據本發明之實例性實施例，所包含可光固化彈性聚合物與三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體之重量比可為約5：95至約20：80。當以所述重量比包含三官能基至六官能基丙烯酸酯系單體及可光固化彈性聚合物時，可賦予其高的硬度及撓性而不會使其他物理性質(例如捲曲特性或耐光性)劣化，且可防止由外部衝擊造成之損壞以確保優異之耐衝擊性。
根據本申請案之實例性實施例，可光固化彈性聚合物可為重量平均分子量(weight average molecular weight)處於約1,000克/摩爾至約600,000克/摩爾或約10,000克/摩爾至約600,000克/摩爾範圍內之聚合物或寡聚物。
可光固化彈性聚合物可為選自基本上由例如下列所組成的族群中的一或多者：聚已酸內酯(polycaprolactone)、胺基甲酸酯丙烯酸酯系聚合物(urethane acrylate-based polymer)及聚輪烷(polyrotaxane)。
可用作可光固化彈性聚合物之材料中的聚已酸內酯是藉由已內酯之開環(ring-opening)聚合而形成，且具有優異之物理性質，例如撓性、耐衝擊性及耐久性。
包含胺基甲酸酯鍵(urethane bond)之胺基甲酸酯丙烯酸酯系聚合物具有優異彈性及耐久性之特性。
聚輪烷意指其中在結構上夾合啞鈴狀分子(dumbbell shaped molecule)及大環(macrocycle)的化合物。啞鈴狀分子包 括預定的線性分子及設置在線性分子兩端之阻斷基(blocking group)，線性分子穿過大環，且大環可沿線性分子移動並藉由阻斷基而防止大環被分離。
根據本發明之實例性實施例，可包含輪烷化合物(rotaxane compound)，所述輪烷化合物包含：大環，與其中在端部引入有(甲基)丙烯酸酯系化合物的內酯系化合物相鍵合；穿過大環之線性分子；以及設置於線性分子之兩端並防止大環分離之阻斷基。
在此種情形中，對大環之使用可無任何特別限制，只要所述大環具有足以使線性分子穿過或環繞線性分子之大小即可，且所述大環亦可包含可與另一聚合物或化合物反應之官能基，例如羥基、胺基、羧基、硫醇基或醛基。大環之具體實例包括α-環糊精(α-cyclodextrin)、β-環糊精、γ-環糊精或其混合物。
此外，作為線性分子，對直鏈狀化合物之使用可無任何特別限制，只要所述化合物具有預定分子量或更高之分子量即可，但可使用聚亞烷基系(polyalkylene-based)化合物或聚內酯系(polylactone-based)化合物。具體而言，可使用：具有含1至8個碳原子之氧化烯重複單元的聚氧化烯系(polyoxyalkylene-based)化合物，或具有含3至10個碳原子的內酯系重複單元的聚內酯系化合物。
同時，可根據欲製備之輪烷化合物之特性來適當地調節阻斷基，且可使用選自基本上由例如下列所組成的族群中的一或 二者或更多者：二硝基苯基(dinitrophenyl group)、環糊精基(cyclodextrin group)、金剛烷基(adamantane group)、三苯甲基(trityl group)、螢光素基(fluorescein group)及芘基(pyrene group)。
上述聚輪烷化合物具有優異之耐劃傷性(scratch resistance)，且因此可在產生劃傷或外部損害時呈現出自修復能力。
本申請案之硬塗層組成物包含無機微粒。在此種情形中，可以分散於黏合劑單體中之形式包含無機微粒。
根據本申請案之實例性實施例，可使用具有奈米規模粒子直徑之無機微粒(例如，具有約100奈米以下、或約10奈米至約100奈米或約10奈米至約50奈米之粒子直徑之奈米微粒)作為無機微粒。此外，可使用例如氧化矽微粒、氧化鋁粒子、氧化鈦粒子或氧化鋅粒子等作為無機微粒。
可藉由包含無機微粒來進一步增強硬塗層膜之硬度。
根據本申請案之實例性實施例，基於包含黏合劑單體、無機微粒、及光起始劑之固體含量100重量份，可以包含約10重量份至約60重量份、或約20重量份至約50重量份之量之無機微粒。藉由包含處於所述範圍內之無機微粒，因所添加之無機微粒處於不會使硬塗層膜之物理性質劣化之範圍內，故可達成增強硬塗層膜硬度之效果。
本發明之硬塗層組成物包含光起始劑。
根據本申請案之實例性實施例，光起始劑之實例包括：1-羥基-環已基-苯酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone)、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)、2-羥基-1-[4-(2-羥乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone)、甲基苯甲醯甲酸酯(methylbenzoyl formate)、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮(α,α-dimethoxy-α-phenylacetophenone)、2-苯甲醯-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(2-benzoyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮二苯基(2，4，6-三甲基苯甲醯基)-氧化膦(2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide)或雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide)等，但並非僅限於此。此外，當前可於市場上購得之產品之實例包括Irgacure 184、Irgacure 500、Irgacure 651、Irgacure 369、Irgacure 907、Darocur 1173、Darocur MBF、Irgacure 819、Darocur TPO、Irgacure 907、Esacure KIP 100F等。該些光起始劑可單獨使用或可將其二或更多種不同種類組合使用。
根據本申請案之實例性實施例，基於包含黏合劑單體、 無機微粒、及光起始劑之固體含量100重量份，可以約0.5重量份至約10重量份、或約1重量份至約5重量份之量包含光起始劑。當光起始劑處於上述範圍內時，可達成充分之交聯光聚合(crosslinking photopolymerization)，而不會使硬塗層膜之物理性質劣化。
同時，除上述黏合劑單體、無機微粒及光起始劑以外，本發明之硬塗層組成物可額外包含在本申請案所屬技術領域中通常使用之添加劑，例如表面活性劑、防黃變劑(anti-yellowing agent)、勻化劑(leveling agent)及防污劑(antifouling agent)。此外，添加劑之含量可在使本申請案之硬塗層組成物之物理性質不劣化之範圍內作出各種調整，故對其無特別限制，但可基於固體含量100重量份以例如約0.1重量份至約10重量份的量包含所述添加劑。
根據本申請案之實例性實施例，舉例而言，硬塗層組成物可包含表面活性劑作為添加劑，且所述表面活性劑可為單官能基至雙官能基氟系丙烯酸酯、氟系表面活性劑或矽酮系表面活性劑。在此種情形中，可以分散或交聯於交聯共聚物中之形式包含表面活性劑。
此外，可包含防黃變劑作為添加劑，且防黃變劑之實例包括苯甲酮系(benzophenone-based)化合物、苯並***系(benzotriazole-based)化合物等。
本申請案之硬塗層組成物包含有機溶劑。
在根據本發明實例性實施例之硬塗層組成物中，基於包含黏合劑單體、無機微粒及光起始劑之固體含量，可以處於約70：30至約99：1範圍內之固體含量對有機溶劑之重量比包含有機溶劑。本發明之硬塗層組成物包含如上所述高含量的固體含量以獲得高黏度組成物，且因此可得到厚的塗層，藉此形成具有高厚度(例如，50微米以上)之硬塗層。
根據本申請案之實例性實施例，作為有機溶劑，可單獨或混合使用以下溶劑：醇系溶劑，例如甲醇、乙醇、異丙醇及丁醇；烷氧基醇系溶劑，例如2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇及1-甲氧基-2-丙醇；酮系溶劑，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基丙基酮及環己酮；醚系溶劑，例如丙二醇單丙基醚、丙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚、二甘醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丙基醚、二乙二醇單丁基醚及二甘醇-2-乙基已基醚；及芳香族溶劑，例如苯、甲苯、及二甲苯等。
根據本申請案之實例性實施例，對硬塗層組成物之黏度無特別限制，只要所述黏度處於具有適當流動性及適用性之範圍內即可，但硬塗層組成物可因相對高之固體含量而呈現出高黏度。舉例而言，本發明之硬塗層組成物在25℃溫度下可具有約100厘泊(cps)至約1,200厘泊、或約150厘泊至約1,200厘泊或約300厘泊至約1,200厘泊之黏度。
本發明的包含上述組分之溶劑型或無溶劑型硬塗層組 成物可施用於支撐基板上，然後光固化，藉此形成硬塗層。
在欲用作行動通訊終端機或平板電腦之覆蓋層(cover)之硬塗層膜中，重要的是將硬塗層膜之硬度提高至能夠替代玻璃之水準，且硬塗層之厚度基本上需要增加至預定厚度以上(例如50微米、或70微米或100微米以上)，以提高硬塗層膜之硬度。然而，隨著硬塗層厚度之增加，由於固化收縮會使捲曲現象亦增強，故黏著力降低，且硬塗層膜會輕易地擴展。因此，可額外地執行支撐基板之平坦化製程，但在平坦化製程期間硬塗層上會出現裂紋，此為不可取的。
根據本申請案之硬塗層組成物即使在以高的厚度下施加並於支撐基板上光固化以形成具有高硬度之硬塗層時，亦只會產生較少捲曲或裂紋，且可形成具有高透明度及高硬度之硬塗層。舉例而言，可利用本申請案之硬塗層組成物形成具有約50微米以上厚度(例如，約50微米至約150微米或約70微米至約100微米之厚度)的硬塗層。
當利用本申請案之硬塗層組成物形成硬塗層時，可藉由本發明所屬技術領域中所用之典型方法來形成所述硬塗層。
舉例而言，首先將根據本申請案之硬塗層組成物施用至支撐基板之一表面上。在此種情形中，對施用組成物之方法無特別限制，只要所述方法可用於本發明所屬技術領域即可，且可使用例如棒塗(bar coating)法、刀塗(knife coating)法、輥塗(roll coating)法、刮塗(blade coating)法、模塗佈(die coating)法、 微凹版塗佈(micro gravure coating)法、逗點塗佈(comma coating)法、狹縫模塗佈(slot die coating)法、浸塗(dip coating)法、及溶液澆鑄(solution casting)法等。
施用硬塗層組成物，然後可選擇性地執行使在其上已施用有硬塗層組成物之表面穩定化之步驟。舉例而言，可藉由在預定溫度下處理在其上已施用有硬塗層組成物之支撐基板來執行所述穩定化步驟。因此，藉由將被施用表面平坦化並使硬塗層組成物中所包含之揮發性組分揮發，被施用表面可變得更穩定。
然後，可藉由以紫外光輻照來光固化所施用之硬塗層組成物而形成硬塗層。
當使用本申請案之硬塗層組成物在支撐基板之兩個表面上形成硬塗層時，硬塗層可藉由兩步式(two-step)製程形成，所述兩步式製程包含：在支撐基板之一個表面上執行第一硬塗層組成物之初次施用及初次光固化；隨後在支撐基板之另一表面(即，後表面)上再次執行第二硬塗層組成物之二次施用及二次光固化。
由於紫外光輻照是在二次光固化步驟中在與施用有第一硬塗層組成物之側相對之側上執行，故可藉由沿相反方向抵消由一次光固化步驟中之固化收縮所產生的捲曲來獲得平坦化的硬塗層膜。因此，不需要額外的平坦化製程。
當包含以本申請案之硬塗層組成物形成的硬塗層之膜被暴露於50℃以上之溫度下、80%以上之濕度下達70小時以上， 然後設置於平的表面上時，膜的每個角或一側與所述平的表面間隔開的距離的最大值可為約1.0毫米以下、或約0.6毫米以下或約0.3毫米以下。更具體而言，當所述膜被暴露於50℃至90℃之溫度、80%至90%之濕度下達70至100小時、然後設置於平的表面上時，膜的每個角或一側與所述平的表面間隔開的距離的最大值可為約1.0毫米以下、或約0.6毫米以下或約0.3毫米以下。
包含以本申請案之硬塗層組成物形成的硬塗層之膜呈現出優異之高硬度、耐劃傷性、高透明度、耐久性、耐光性、透光性等，因此可用於各種領域。
舉例而言，包含以本申請案之硬塗層組成物形成的硬塗層之膜在1千克負載下可具有7H以上、或8H以上或9H以上之鉛筆硬度(pencil hardness)。
在本申請案中，所述高硬度硬塗層可僅設於基板之任意一個表面上，亦可設於基板之兩個表面上。
在本申請案中，驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案可各自獨立地包含由導電金屬線形成之圖案。由導電金屬線形成之圖案可包含直線、曲線、或由直線或曲線構成之閉合曲線。
驅動電極部及感測電極部之導電圖案可各自獨立地為規則圖案或不規則圖案。
作為規則圖案，可使用此項技術中之圖案形狀，例如網格圖案。網格圖案可包含規則多角形圖案，所述規則多角形圖案 包含三角形、四角形、五角形、六角形及八角形中的一種或多種形狀。
在本申請案中，驅動電極部及感測電極部之導電圖案為規則圖案，且包含藉由使構成所述圖案之線中的任意多條線相交而形成之交叉點，在此種情形中，在3.5釐米×3.5釐米之面積中交叉點之數目可為3,000至122,500、13,611至30,625或19,600至30,625。此外，根據本申請案，當圖案被安裝在顯示器中時，確認到其中交叉點數目為4,000至123,000之情形呈現出會極大損害顯示器光學特性之光特性。
此外，根據本申請案，驅動電極部及感測電極部之導電圖案為不規則圖案，且包含藉由使構成所述圖案之線中的任意多條線相交而形成之交叉點，在此種情形中，在3.5釐米×3.5釐米之面積中交叉點之數目可為6,000至245,000、3,000至122,500、13,611至30,625或19,600至30,625。此外，根據本申請案，當圖案被安裝在顯示器中時，確認到其中交叉點數目為4,000至123,000之情形呈現出會極大損害顯示器光學特性之光特性。
驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之節距可為600微米以下或250微米以下，但可根據熟習此項技術者所需之透射率及導電性調節所述節距。
本申請案中所用之驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案是具有比電阻(specific resistance)適當地為1×106歐姆．釐米(ohm．cm)至30×106歐姆．釐米、更佳地為7×106 歐姆．釐米以下之材料。
在本申請案中，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可為不規則圖案。
不規則圖案包含連續連接之閉合圖形之邊界結構，在任一不規則單位面積(1釐米×1釐米)中均不存在具有相同形狀之多個閉合圖形，且閉合圖形之頂點(vertice)數目可不同於與閉合圖形數目具有相同數目之四角形之頂點數目。更具體而言，閉合圖形之頂點數目可大於與閉合圖形數目具有相同數目之四角形之頂點數目，且大1.9倍至2.1倍，但並非僅限於此。
閉合圖形連續地彼此連接，且舉例而言，當閉合圖形為多角形時，相鄰的閉合圖形可具有共有至少一個邊之形狀。
不規則圖案包含連續連接之閉合圖形之邊界結構，在不規則圖案中，任一單位面積(1釐米×1釐米)中均不存在具有相同形狀之多個閉合圖形，且閉合圖形之頂點數目可不同於藉由連接各個閉合圖形之重心之間的最短距離而形成的多角形之頂點數目。更具體而言，閉合圖形之頂點數目可大於藉由連接各個閉合圖形之重心之間的最短距離而形成的多角形之頂點數目，且比所述多角形之頂點數目大1.9倍至2.1倍，但並非僅限於此。
不規則圖案包含連續連接之閉合圖形之邊界結構，在不規則圖案中，任一單位面積(1釐米×1釐米)中均不存在具有相同形狀之多個閉合圖形，且在閉合圖形中以下方程式4之值可為50以上。
[方程式4](頂點之間距離的標準偏差/頂點之間距離的平均值)×100
可在導電圖案之單位面積中計算方程式4之值。所述單位面積可為其中形成有導電圖案之面積，例如3.5釐米×3.5釐米等，但並非僅限於此。
在本申請案中，定義為：頂點意指構成導電圖案閉合圖形邊界的線彼此相交處的點。
不規則圖案可具有藉由以下方式形成的閉合圖形之邊界結構之形狀：在規則排列之單位格子(unit cell)中分別設置任意點，然後將所述點連接至相較於該些點距其他點之距離而言與該些點距離最近之點。
在此種情形中，當在其中在規則排列之單位格子中設置任意點之方法中引入不規則度時，可形成不規則圖案。舉例而言，在所給出之不規則度為0的情形中，若單位格子為規則的四角形，則導電圖案具有規則的四角形網格結構，且若單位格子為正六角形，則導電圖案具有蜂巢狀(honeycomb)結構。亦即，不規則圖案意指不規則度不為0之圖案。
根據本申請案具有不規則圖案形狀之導電圖案可抑制用於形成圖案等的線的傾翻(tipping)現象，可使得能夠自顯示器獲得均勻之透射率，可使得每單位面積之線密度能夠保持在相同位準，且可確保均勻之導電性。
在本申請案中，對用於驅動電極部、感測電極部及配線 電極部之導電圖案之材料無特別限制，但所述材料較佳地包含選自基本上由下列所組成的族群中的一或多者：金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物及金屬合金。較佳地，用於驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之材料具有優異之導電性且易於被蝕刻。
在本申請案中，即使在使用總反射率為70%至80%或高於80%之材料時，亦可降低總反射率、降低導電圖案之可見性、並保持或提高對比度特性。
用於驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案的材料之具體實例較佳地包括：包含金、銀、鋁、銅、釹、鉬、鎳或其合金之單層膜或多層膜。此處，對驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之厚度無特別限制，但就導電圖案之導電性及導電圖案形成製程之經濟效益而言，所述厚度較佳地為0.01微米至10微米。
在本申請案中，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有10微米以下、7微米以下、5微米以下、4微米以下、2微米以下或0.1微米以上之線寬度。更具體而言，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有0.1微米至1微米、1微米至2微米、2微米至4微米、4微米至5微米、5微米至7微米等之線寬度，但並非僅限於此。
此外，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有10微米以下之線寬度及10微米以下之厚度，驅動電極部及感測電極 部之導電圖案可具有7微米以下之線寬度及1微米以下之厚度，且驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有5微米以下之線寬度及0.5微米以下之厚度。
更具體而言，在本申請案中，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有10微米以下之線寬度，且在驅動電極部及感測電極部之導電圖案中，在3.5釐米×3.5釐米之面積中，閉合圖形之頂點數目可為6,000至245,000。此外，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有7微米以下之線寬度，且在導電圖案中，在3.5釐米×3.5釐米之面積中，閉合圖形之頂點數目可為7,000至62,000。此外，驅動電極部及感測電極部之導電圖案可具有5微米以下之線寬度，且在驅動電極部及感測電極部之導電圖案中，在3.5釐米×3.5釐米之面積中，閉合圖形之頂點數目可為15,000至62,000。
驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案的開口率(亦即，未被圖案覆蓋之面積之比率)可為70%以上、85%以上或95%以上。此外，驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案的開口率可為自90%至99.9%，但並非僅限於此。
此外，在驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案的任一1毫米×1毫米區域中，包含其中驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案的開口率不同的多個區域中的至少一者，且開口率之差異可為0.1%至5%，但並非僅限於此。
此外，配線電極部之導電圖案之線寬度可為150微米以 下、100微米以下、50微米以下、30微米以下、10微米以下或0.1微米以上，但並非僅限於此。
在本申請案中，配線電極部之導電圖案之至少一部分在線寬度上可不同於驅動電極部及感測電極部之導電圖案。在此種情形中，線寬度之差異可為5微米至100微米、5微米至30微米或5微米至15微米，但並非僅限於此。
在本申請案中，為形成驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案，可利用印刷方法在透明基板上形成具有細的線寬度且精確的驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案。可使用以下方法來執行所述印刷方法：將包含導電圖案材料之糊劑(paste)或墨水以所需圖案形狀轉移至透明基板上，然後進行燒製。對印刷方法無特別限制，且可使用例如平版印刷(offset printing)、絲網印刷、凹版印刷、柔版印刷(flexo printing)、噴墨印刷或奈米壓印(nano imprint)等印刷方法，亦可使用所述方法之一種或多種複雜方法。印刷方法可採用卷對卷(roll to roll)方法、或卷對板(roll to plate)、板對卷或板對板方法。
在本申請案中，較佳地應用反向平版印刷方法以達成精確之導電圖案。為此，在本申請案中，可執行以下方法：在所述方法中，將可在蝕刻期間用作抗蝕劑之墨水塗佈於矽酮系橡膠(被稱為毯(blanket))之整個表面上，藉由凹版(intaglio)移除不必要之部分，在所述凹版上雕刻有被稱為第一鉛版(first cliché)之圖案，其次將保留在毯上之印刷圖案轉移至上面沈積有金屬等的 基板(例如膜或玻璃)上，然後使基板經受燒製及蝕刻製程以形成所需圖案。當使用所述方法時，具有如下優點：藉由使用上面沈積有金屬之基板，在整個區域上確保線高度之均勻性，藉此可均勻地保持厚度方向上之電阻。除此之外，本申請案可包含直接印刷(direct printing)方法，在所述直接印刷方法中，利用上述反向平版印刷方法直接印刷導電墨水(例如銀墨水)，然後將其進行燒製以形成所需圖案。在此種情形中，圖案之線高度可藉由所施加之印刷壓力而被平坦化，且可藉由用於因表面間熔合(inter-surface fusion)而連接銀奈米粒子之熱燒製製程、微波燒製製程/雷射局部燒製製程等而賦予導電性。
具體而言，當配線電極部之導電圖案是由印刷製程形成時，較佳地在印刷製程期間，沿與配線電極部之導電圖案之縱向方向垂直之方向執行印刷以達成更精確之導電圖案，但印刷並非僅限於此。亦即，根據本申請案之實例性實施例，可將印刷方向設定成對於膜之收縮-膨脹比(ratio of shrinking-swelling)，可沿容易方向(easy direction)一致地設置FPCB接合墊(bonding pad)，從而確保FPCB接合區域之尺寸穩定性。對配線電極部之印刷方向之闡述示意性例示於以下圖28中。
在本申請案中，驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案可各自獨立地更包含暗黑圖案，所述暗黑圖案設於與驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案相對應的區域中。
在本申請案中，相較於除導電圖案是由鋁形成且不包含暗黑圖案以外具有相同構型之觸控感測器，反射型繞射(reflection-type diffraction)影像之反射型繞射強度可降低60%以上，所述反射型繞射影像是藉由將自點光源(piont light source)發出之光輻照於可自其看到觸控感測區域之暗黑圖案的一個表面上而獲得。此處，相較於除導電圖案是由鋁形成且不包含暗黑圖案以外具有相同構型之觸控感測器，反射型繞射強度可降低60%以上、70%以上或80%以上。舉例而言，反射型繞射強度可降低60%至70%、70%至80%或80%至85%。
在本申請案中，相較於除導電圖案是由鋁形成且不包含暗黑圖案以外具有相同構型之觸控感測器，總反射率可降低20%以上，所述總反射率是使用總反射率量測裝置並假定在可自其看到觸控感測區域之暗黑圖案的一個表面上存在環境光而量測得到。此處，相較於除導電圖案是由鋁形成且不包含暗黑圖案以外具有相同構型之觸控感測器，總反射率可降低20%以上、25%以上或30%以上。舉例而言，總反射率可降低25%至50%。
在本申請案中，觸控感測區域之暗黑圖案可設於驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案之上表面及/或下表面上，可設於驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之側表面以及上表面及下表面之至少一部分上，且可設於驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之整個上表面、下表面及側表面上。
在本申請案中，觸控感測區域之暗黑圖案可設於驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之整個表面上，從而降低由驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案之高反射率引起之可見性。在此種情形中，由於當暗黑圖案被接合至具有高反射率之層(例如導電層)時，暗黑圖案在特定厚度條件下具有相消性干涉(destructive interference)及自我光吸收性(self-light absorbance)，故暗黑圖案藉由以下方式而呈現出降低驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案之反射率之效果：類似地調節由暗黑圖案反射之光的量以及由驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案反射經過暗黑圖案之光的量，並同時在特定厚度條件下引起所述兩種光之間的彼此相消性干涉。
在此種情形中，在由暗黑圖案及導電圖案形成之圖案區域之色彩範圍內(其是在可自其看到根據本申請案之觸控感測區域之暗黑圖案的表面處量測)，基於CIE LAB色彩座標(color coordinate)，L值可為20以下、A值可為-10至10、且B值可為-70至70；L值可為10以下、A值可為-5至5、且B值可為0至35；以及L值可為5以下、A值可為-2至2、且B值可為0至15。
此外，基於550奈米之外部光，由暗黑圖案以及驅動電極部、感測電極部、或配線電極部之導電圖案形成之圖案區域之總反射率可為17%以下、10%以下或5%以下，所述總反射率是在可自其看到根據本申請案之觸控感測區域之暗黑圖案的表面處量 測。
此處，總反射率意指將漫反射率及鏡面反射率二者考量在內之反射率。總反射率是藉由以下方式觀察之值：利用黑色糊劑、膠帶(tape)等將與欲被量測反射率之表面相對之表面的反射率設定為0，然後僅量測欲被量測之表面之反射率；且在此種情形中，引入最類似於環境光條件之漫射光源作為入射光源。此外，在此種情形中，量測反射率之量測位置是基於自積分球(integrating sphere)之半球的垂直線傾斜約7°之位置。
在本申請案中，暗黑圖案可與驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案同時地或單獨地被圖案化，但用於形成各圖案之層是單獨形成的。然而，最佳的是同時形成導電圖案與暗黑圖案，以使導電圖案及暗黑圖案能夠存在於精確對應的表面上。
藉由形成如上所述之圖案，可達成觸控感測器所需之精細導電圖案，同時使暗黑圖案自身之效果最佳化並最大化。在觸控感測器中，若無法達成精細導電圖案，則可能亦無法達成觸控感測器所需之物理性質，例如電阻。
在本申請案中，將暗黑圖案以及驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案與以下結構區分開：其中光吸收材料之至少一部分凹陷或分散於導電圖案中之結構或其中因對單層(其中單獨之圖案層構成堆疊結構)之導電層進行表面處理而使表面側上之一部分被物理或化學改性之結構。
此外，在根據本申請案之觸控感測器中，暗黑圖案直接設於基板上或直接設於驅動電極部、感測電極部、及配線電極部之導電圖案上，而中間未夾置黏著層(adhesion layer)或黏著劑層(adhesive layer)。黏著層或黏著劑層可能會影響耐久性或光學性質。此外，用於製造根據本申請案之觸控感測器中所包含之積層體(laminate)之方法完全不同於其中使用黏著層或黏著劑層之製造方法。此外，相較於使用黏著層或黏著劑層之情形，在本申請案中，基板或驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案與暗黑圖案之介面性質(interficial property)優異。
在本申請案中，當本申請案具有作為上述物理性質的相消性干涉特性及吸收係數特性時，可使用任何厚度，只要暗黑圖案之厚度滿足厚度條件λ/(4×n)=N(此處，N為奇數)即可，光波長被定義為λ，且暗黑圖案之折射率被定義為n。然而，在製造製程期間，考量到導電圖案之蝕刻性質，較佳地厚度選自10奈米至400奈米之間，但較佳厚度可根據所用材料及製造製程而異，且本申請案之範圍不受以上數值範圍限制。
暗黑圖案可由單層、或由二或更多個層的多層形成。
較佳地，暗黑圖案具有接近於無色系列(achromatic color series)之顏色。然而，暗黑圖案當然無需為無色，且即使暗黑圖案具有顏色，當顏色具有低反射率時，亦可引入顏色。在此種情形中，無色系列之顏色意指當入射於物體表面上之光未被選擇性吸收而是各成分之波長被均勻地反射並吸收時所呈現出之顏 色。在本申請案中，當總反射率是在可見光線範圍(400奈米至800奈米)內量測時，在暗黑圖案中可使用對於各波長之總反射率的標準偏差處於50%以內之材料。
暗黑圖案之材料為吸光材料，且可無特別限制地使用，只要所述材料較佳地是由在形成整個表面層時具有上述物理性質之金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬氮氧化物形成即可。
舉例而言，暗黑圖案可為在由熟習此項技術者所設定之沈積條件下利用鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)等形成的氧化物膜、氮化物膜、氮氧化物膜、碳化物膜、金屬膜或其組合。
作為其具體實例，暗黑圖案可包含Ni和Mo二者。暗黑圖案可包含50原子%至98原子%的Ni以及2原子%至50原子%的Mo，且可更包含0.01原子%至10原子%的其他金屬，例如鐵(Fe)、鉭(Ta)、及Ti等原子。此處，若有必要，暗黑圖案可更包含0.01原子%至30原子%的氮或4原子%以下之氧及碳。
作為另一具體實例，暗黑圖案可包含選自氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2)、氟化鎂(MgF2)、及氮化矽(SiNx)(x是1或大於1之整數)之介電材料、以及選自Fe、鈷(Co)、Ti、釩(V)、鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)及銀(Ag)之金屬，且可更包含選自Fe、Co、Ti、V、Al、Cu、Au、及Ag之二種或更多種金屬之合金。較佳地，介電材料被分佈成隨著介電材料遠離外部光之入射方向而逐漸減少，而金屬及合金組分沿相反方向分佈。在此種情形中，較佳地，介電材料之含量為20重量%至50 重量%，而金屬之含量為50重量%至80重量%。當暗黑圖案更包含合金時，較佳地，暗黑圖案包含10重量%至30重量%的介電材料、50重量%至80重量%的金屬及5重量%至40重量%的合金。
作為另一具體實例，暗黑圖案可由包含鎳釩合金、以及鎳釩氧化物、鎳釩氮化物或鎳釩氮氧化物中的一或多者的薄膜形成。在此種情形中，較佳地，所包含的釩的量為26原子%至52原子%，且較佳地釩對鎳的原子比率為26/74至52/48。
作為另一具體實例，暗黑圖案可包含含有二種或更多種元素之過渡層(transition layer)，其中根據外部光之入射方向，一種元素之組成比每100埃(angstrom)增大最大約20%。在此種情形中，一種元素可為例如鉻、鎢、鉭、鈦、鐵、鎳或鉬等金屬元素，而除金屬元素以外的元素可為氧、氮或碳。
作為另一具體實例，暗黑圖案可包含第一氧化鉻層、金屬層、第二氧化鉻層以及鉻鏡(chromium mirror)，且在此種情形中，可包含選自鎢、釩、鐵、鉻、鉬及鈮之金屬以替代鉻。金屬層可具有10奈米至30奈米之厚度，第一氧化鉻層可具有35奈米至41奈米之厚度，且第二氧化鉻層可具有37奈米至42奈米之厚度。
作為另一具體實例，可使用氧化鋁(Al2O3)層、氧化鉻(Cr2O3)層及鉻(Cr)層之堆疊結構作為暗黑圖案。此處，氧化鋁層可改良反射特性及防光漫射特性，且氧化鉻層可藉由降低鏡面反射率來增強對比度特性。
在本申請案中，暗黑圖案設於與驅動電極部、感測電極部及配線電極部之導電圖案相對應之區域中。此處，與導電圖案相對應之區域意指所述區域具有與導電圖案為相同形狀之圖案。然而，暗黑圖案之圖案比例(pattern scale)無需與導電圖案之圖案比例完全相同，且其中暗黑圖案之線寬度窄於或寬於導電圖案之線寬度之情形亦包含於本發明之範圍內。舉例而言，較佳地，暗黑圖案所具有之面積為其中設置有導電圖案之面積的80%至120%。
較佳地，暗黑圖案所具有之圖案形狀具有等於或大於導電圖案之線寬度的線寬度。
當暗黑圖案所具有之圖案形狀具有大於導電圖案之線寬度的線寬度時，暗黑圖案可更大地賦予在使用者觀察時暗黑圖案會遮蔽導電圖案之效果，且因此有利之處在於暗黑圖案可高效地阻擋由導電圖案自身之光澤或反射所導致之效果。然而，即使在暗黑圖案之線寬度與導電圖案之線寛度相同時，仍可達成本申請案之目標效果。較佳地，根據以下方程式5，暗黑圖案之線寬度比導電圖案之線寬度大一定值。
[方程式5]Tcon×tangentΘ 3 ×2
在方程式5中， Tcon為導電圖案之厚度，且Θ 3 為在自觸控感測器之使用者之視角所在位置入射的光穿過導電圖案及暗黑圖案之角時，光與相對於基板表面的切線之間的角度。
Θ 3 是藉由以下方式獲得之角度：藉由基板之折射率以及設置有暗黑圖案及導電圖案之區域中之媒體(例如，觸控感測器之黏著劑)之折射率根據斯奈爾定律(Snell’s law)修改觸控感測器之使用者之視角與基板之間的角度(Θ 1 )。
舉例而言，假定觀察者觀察積層體之方式使得Θ 3 之值形成約80°之角度且導電圖案之厚度為約200奈米，則較佳地，基於側表面，暗黑圖案之線寬度比導電圖案之線寬度大約2.24微米(200奈米×tan(80)×2)。然而，如前所述，即使在暗黑圖案具有與導電圖案之線寬度相同的線寬度時，仍可達成本申請案之目標效果。
根據本申請案之實例性實施例，可藉由改良製造觸控感測器之製程而降低製造觸控感測器之成本並使觸控感測器更加輕薄。
根據本申請案之實例性實施例，因可提供單面一片式觸控感測器，故觸控感測器之厚度可最小化；且因所有導電圖案皆形成於單面上，故製造觸控感測器之方法易於進行。此外，觸控感測器是一片式觸控感測器，故其有利之處在於：相較於先前技術中使用二或更多個基板形成的觸控感測器，所述觸控感測器無需進行積層。此外，因感測電極部及驅動電極部被設置於同一表 面上，故易於安裝並附接撓性印刷電路板(FPCB)。此外，因觸控感測器是一片式觸控感測器，故相較於二片式觸控感測器，其透光性優異。此外，當功能性表面膜被積層至觸控感測器之表面上時，階差不會很大，故存在不會填充有氣泡之優點。
根據本申請案之實例性實施例，可藉由改良製造觸控感測器之製程而降低製造觸控感測器之成本並使觸控感測器更加輕薄。

Claims (16)

  1. 一種觸控感測器，包括：基板；以及設於所述基板之同一表面上之驅動電極部、感測電極部及配線電極部，其中所述驅動電極部、所述感測電極部及所述配線電極部各自包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口，所述配線電極部包含第一配線電極部及第二配線電極部，所述第一配線電極部設置於所述觸控感測器之觸控感測區域，所述第二配線電極部設置於所述觸控感測器之非觸控感測區域，且所述第一配線電極部包含一束或兩束或更多束的配線，所述一束或兩束或更多束的配線將所述驅動電極部或所述感測電極部連接至所述第二配線電極部，所述配線各自由網路圖案構成，且在包含最大數目所述配線之所述束中，所述束之寬度(W)、所述束中所包含之所述配線之數目(n)、及在構成所述配線之所述網路圖案中共有至少一個邊之各相鄰網路結構之中心點之間的距離中的最小值(P)滿足以下方程式1：
  2. 一種觸控感測器，包含：基板；以及 設於所述基板之同一表面上之驅動電極部、感測電極部、及配線電極部，其中所述驅動電極部、所述感測電極部及所述配線電極部包含導電圖案，所述導電圖案包含屏蔽部及開口，所述配線電極部包含第一配線電極部及第二配線電極部，所述第一配線電極部設置於所述觸控感測器之觸控感測區域，所述第二配線電極部設置於所述觸控感測器之非觸控感測區域，且所述第一配線電極部包含一束或兩束或更多束的配線，所述一束或兩束或更多束的配線將所述驅動電極部或所述感測電極部連接至所述第二配線電極部，所述束是由圖案形狀構成，在所述圖案形狀中，具有兩個第一斷開點之閉合圖形連續地設置於如下方向上：所述方向是自與所述第二配線電極部分之一端相鄰的所述基板之一側至面對所述一側的所述基板之另一側，以虛擬直線連接連續設置之所述閉合圖形之相鄰所述第一斷開點作為最短距離，所述虛擬直線具有一個或多個拐點，且所述虛擬直線在所述拐點處形成的角度為90°以上，且與所述虛擬直線相切之圖案將所述驅動電極部或所述感測電極部電性連接至所述第二配線電極部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控感測器，其中方程式1中的W、P及n滿足以下方程式2：[方程式2] 在方程式2中，W、n及P相同於在方程式1中所定義者，且θ1表示在所述束的寬度方向上連接最短距離的直線與對共有至少一個邊的相鄰所述網路結構的所述中心點進行連接以作為最短距離的直線之間的角度的較小值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控感測器，其中所述束是由圖案形狀構成，在所述圖案形狀中，具有兩個斷開點之閉合圖形連續地設置於如下方向上：所述方向是自與所述第二配線電極之一端相鄰的所述基板之一側至面對所述一側的所述基板之另一側，以虛擬直線連接連續設置之所述閉合圖形之相鄰所述斷開點作為最短距離，所述虛擬直線具有一個或多個拐點，且所述虛擬直線在所述拐點處形成的角度為90°以上，且與所述虛擬直線相切之圖案將所述驅動電極部或所述感測電極部電性連接至所述第二配線電極部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控感測器，其中方程式1中的W、P及n滿足以下方程式3： 在方程式3中，W、n及P相同於在方程式1中所定義者，且θ2表示在與連接所述斷開點作為最短距離的所述虛擬直線垂直之方向上的直線與對共有至少一個邊的各相鄰所述網路結構的 中心點進行連接以作為最短距離的直線之間的角度的較小值。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的觸控感測器，其中所述虛擬直線中的所述拐點之間的最長長度部分平行於構成所述閉合圖形的至少一個邊，或者形成大於0°且小於90°之角度。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的觸控感測器，其中所述驅動電極部、所述感測電極部及所述配線電極部是由導電金屬線形成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的觸控感測器，其中所述導電金屬線包含選自由下列所組成的族群中的一或多者：金、銀、鋁、銅、釹、鉬、鎳及其合金。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的觸控感測器，其中所述驅動電極部、所述感測電極部及所述配線電極部的所述導電圖案各自獨立地更包含設於所述圖案上之暗黑圖案。
  10. 如申請專利範圍第2項所述的觸控感測器，其中所述第一斷開點具有為13微米以下之平均直徑。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的觸控感測器，其中所述驅動電極部及所述感測電極部之所述導電圖案之至少一部分包含第二斷開點，且所述第二斷開點具有為13微米以下之平均直徑。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的觸控感測器，其中所述驅動電極部及所述感測電極部是由導電金屬線形成，且所述斷開點設於交叉點區域中，在所述交叉點區域中，所述驅動電極部或所 述感測電極部中之所述導電金屬線彼此交叉。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的觸控感測器，其中所述驅動電極部及所述感測電極部之所述導電圖案各自獨立地包含多角形之網格圖案。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的觸控感測器，其中基於(W×W)之面積，其中所述束之寬度被定義為W，與所述(W×W)之面積對應的所述觸控感測器之任何區域中開口率之偏差處於10%以內。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的觸控感測器，其中所述驅動電極部、所述感測電極部、及所述配線電極部是藉由一次性印刷製程而同時形成。
  16. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的觸控感測器，其中所述觸控感測器利用互電容式系統來辨識觸控輸入。
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