CN103207692A - 包含触控面板的影像显示系统及触控面板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含触控面板的影像显示系统及触控面板的制造方法。该影像显示系统包括：一触控面板，及一显示面板。其中该触控面板，包括：一透明基板，具有一感应区及围绕该感应区的一周边区；一第一装饰层设置于该周边区内，其中该第一装饰层为一无机色釉层；以及，一感测单元，设置于该感应区内。本发明实施例的具有触控面板的影像显示系统，包含一无机色釉层作为装饰层，通过该无机色釉层的高温度耐受性及高抗腐蚀性，可使得后续形成的透明导电层可在较高的成膜温度下形成，改善透明导电层的导电性及均匀性，可避免大尺寸触控面板各区域的阻容负载差异过大。

Description

包含触控面板的影像显示系统及触控面板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种影像显示系统，特别是关于一种具有触控面板的影像显示系统。

背景技术

触控板目前已被广泛应在移动电话手机、数码相机以及卫星导航器等一般的消费性电子商品上，用以改善使用介面，提升输入效率；通常，触控板是透明的且被配置于这些电子商品的显示幕前使用，让使用者可依据显示幕上指示信息以进行互动式输入操作，进而大幅改善人与机器之间沟通介面的亲善性。

典型的触控板构造是在触控板的四周缘部位设置装饰层，用来完全遮蔽周缘部位的信号导线，以达到保护信号导线及美化版面的效果。在以往，装饰层一般是利用油墨或有机色阻材料以印刷或光刻刻蚀方式来形成。然而，由于油墨(包含有机染料)或有机色阻材料所形成的装饰层对温度的耐受性较差，在高温的状态下(约200℃以上)变得较不稳定(易使得装饰层变形)，甚至会受热分解。因此，为避免对有机材料构成的装饰层造成破坏，必需限定后续制造工艺的最高制造工艺温度，这使得后续形成于触控板表面的ITO(氧化铟钖)导电膜的成膜温度受到限制。然而，当ITO导电膜的成膜温度愈低，则所得的ITO导电膜的电阻值就愈高，举例如说，在200℃下成膜的ITO导电膜其电阻即为在400℃下成膜的ITO导电膜电阻值两倍以上(请参照论文“Properties of Co-deposited indium tin oxide and zinc oxide films using abipolar pulse power supply and a dual magnetron sputter source”.J.Vac.Sci.Technol.A21(2003)1399-1403，Man-Soo Hwang)。此外，即使发展出对温度耐受性较高的油墨或有机色阻材料，由于以高温形成的ITO导电膜需以高腐蚀性药剂(例如王水)进行刻蚀来达到图形化，而有机材料抗腐蚀能力较差，使得有机材料装饰层同时遭破坏。

虽然业界有提出在低温下(例如室温)形成ITO导电膜后，再以一退火工艺使ITO导电膜结晶化来降低电阻值的方法，不过该方法所使用的退火工艺的温度同样亦不能太高(避免影响到有机材料装饰层)。此外，利用该制造工艺所得的ITO导电膜其表面均匀性较差(举例如说：在室温下成膜并在220℃下退火的ITO导电膜其U％(均匀性；uniform percentage)大于30％；而在230℃下成膜的ITO导电膜其U％约为12％)，而较差的ITO导电膜均匀性将使得触控板各处表现出不同的触控灵敏度，降低产品良率。

为避免上述有机材料装饰层所造成的问题，一作法是使用铬酸盐黑矩阵(black matrix)材料来形成装饰层。虽然铬酸盐具有高的温度耐受性及抗腐蚀性，然而铬酸盐的价格昂贵，会造成触控面板的成本上升，且铬会造成重金属污染，因此目前平面显示器业界已不使用此种材料。

另一方面，由于触控面板的便利性以及实用性，使得除小尺寸的携带型电子产品外，大尺寸平面显示器对于触控功能的需求且日渐增加。当平面显示器的面积增加，触控面板整体ITO导电膜面积也会增加，如果所使用的ITO导电膜具有较大的阻值及较差的均匀性，会使得阻容负载(RC loading)增大，当触控面板各区域的ITO导电膜阻容负载差异过大时，会造成触控面板IC对于信号不易判读，对触控面板的灵敏度造成影响。传统触控面板为避免上述阻容负载差异过大的问题，会增加触控面板的IC数目，或是改变电路设计，不过，如此一来会使得工艺成本增加，并提高工艺复杂度。

基于上述，改善大尺寸触控面板因ITO导电膜阻值及均匀性不佳所造成的问题，是目前薄膜晶体管液晶显示器制造工艺中一个非常重要的课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有触控面板的影像显示系统，其中该触控面板包含一无机色釉层作为装饰层，通过该无机色釉层的高温度耐受性及高抗腐蚀性，可使得后续形成的透明导电层可在较高的成膜温度下形成，改善透明导电层的导电性及均匀性，可避免大尺寸触控面板各区域的阻容负载差异过大。

该影像显示系统包括一触控面板，而该触控面板包括：一基板，其中一透明基板，具有一感应区及围绕该感应区的一周边区；一装饰层设置于该周边区内，其中该装饰层为一无机色釉层；以及，一感测单元，设置于该感应区内。其中，该感测单元包括多个排列成行的第一感测电极及多个排列成列的第二感测电极，且该些第一感测电极互相分开，该些第二感测电极互相连接；一跨接线，电性连接任两个相邻的该些第一感测电极；以及，一介电层，设置于该第二感测电极与该跨接线之间。此外，该触控面板更包含一保护层，覆盖于该感测单元之上。

根据本发明一实施例，该影像显示系统更包括一显示面板，具有一影像显示面，其中该触控面板直接配置于该显示面板的影像显示面上；以及一控制单元，与该显示面板耦接，其中该控制单元接收触控面板产生的一第一信号，并传输一第二信号至该显示面板，以使该显示面板显示一影像。

本发明亦提供上述触控面板的制造方法，包括：提供一透明基板，其中该透明基板具有一感应区及围绕该感应区的一周边区；形成一装饰层在该周边区内，其中该装饰层为一无机色釉层；以及，形成一感测单元在该感应区内。其中该感测单元的工艺包含：形成多个排列成行的第一感测电极，其中该些第一感测电极互相分开；形成多个排列成列的第二感测电极，其中该些第二感测电极互相连接；形成一介电层于任两相邻的该些第一感测电极之间；以及，形成一跨接线，电性连接任两相邻的该些第一感测电极，并以该介电层与该第二感测电极相隔。

本发明实施例的具有触控面板的影像显示系统，包含一无机色釉层作为装饰层，通过该无机色釉层的高温度耐受性及高抗腐蚀性，可使得后续形成的透明导电层可在较高的成膜温度下形成，改善透明导电层的导电性及均匀性，可避免大尺寸触控面板各区域的阻容负载差异过大。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1显示根据本发明的一实施例所绘示的触控面板的上视图；

图2显示将图1所述的触控面板进一步与一显示面板组装形成一影像显示系统，沿着图1剖面线Y-Y’所得的剖面示意图；

图3显示根据本发明是一实施例所绘示的触控面板示意图，绘示该装饰层同时形成于周边区及感应区内；

图4A至图4E为一系列的剖面示意图，用以说明根据本发明的一实施例所述触控面板的制造流程；

图5绘示根据本发明一实施例的影像显示系统的方块示意图。

附图标号：

10～透明基板；                  11～第一表面；

12～周边区；                    13～第二表面；

14～感应区；                    16～透明导电层；

16X～第二感测电极；             16Y～第一感测电极；

18～介电层；                    20～跨接线；

22～装饰层；                    24～信号传送线；

26～保护层；                    30～感测单元；

40～显示面板；                  50～触控面板；

100～影像显示系统；             200～控制单元；

Y-Y’～切线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

参照图1，其显示本发明一实施例的触控面板的上视图。触控面板50，例如可为一电容式触控装置，具有一透明基板10，该透明基板10可分为一感应区14及围绕该感应区14的一周边区12。一装饰层22设置于该周边区12内(例如填满整个周边区12)，若由上视的角度观之，其可为图1中所示的环形。该透明基板10可为一玻璃基板，较佳为一强化玻璃基板，并具有一应变点(strain point)。值得注意的是，本发明为使后续所形成的透明导电层具有较高的成膜温度，在此所使用作为装饰层22的材质为一无机色釉层，利用该无机色釉层其高的温度耐受性(高于600℃)及抗腐蚀性，可允许后续工艺使用超过250℃的温度来形成具有高度结晶化的透明导电层(较佳为300℃以上)，并能承受用来图形化高度结晶透明导电层的高腐蚀性药剂(例如王水)。根据本发明一实施例，该无机色釉层将一无机色釉组合物形成于该透明基板10的周边区12上，并经一烧结工艺所制备而成。在此，该烧结工艺的温度可维持在500-660℃的范围内，以使得该无机色釉组合物熔化，而部分熔化的色釉可进一步扩散渗透到玻璃表面，如此一来可避免因为装饰层厚度太厚，造成后续形成的透明导电层需要爬坡的问题，而且当色釉散渗透到玻璃表面时，可增加与玻璃贴附性，故该装饰层不易脱落且耐刮。此外，该烧结工艺的工艺温度需低于该玻璃基板的应变点(strain point)，确保该玻璃基板在烧结制造工艺时，玻璃表面顶多开始软化(帮助色釉渗透进入玻璃)但不会变形。该无机色釉组合物可包含一陶瓷材料、以及一着色剂。该陶瓷材料可包含氧化物、碳化物、氮化物、或其组合，例如氧化钛、氧化铝、氮化钛、氮化铝、碳化钛、氮化铝钛、氮化钛、或其组合，而着色剂可包含金属氧化物、或碳黑。举例来说，若所欲形成的装饰层颜色为黑色，所使用的着色剂可为碳黑；欲形成的颜色为绿色，所使用的着色剂可为氧化铜；欲形成的颜色为赭黄色，所使用的着色剂可为氧化铁；欲形成的颜色为紫色，所使用的着色剂可为氧化锰；欲形成的颜色为蓝色，所使用的着色剂可为氧化钴；欲形成的颜色为浅黄色，所使用的着色剂可为氧化锑；而欲形成的颜色为白色，所使用的着色剂可为氧化钡。此外，为调整该无机色釉组合物的烧结温度，可进一步添加一助熔剂(可为碱金属的氧化物，例如：硅氟化钠(Na₂SiF₆)、冰晶石(Na_4AlF₆)、硝酸碱(碱金属))；为使无机色釉组合物可短暂附着于玻璃表面，可进一步包含一粘着剂(例如：丙烯酸酯)。

仍请参照图1，一感测单元30配置于该透明基板10的感应区14内，该感测单元30包含图形化的透明导电层16、跨接线20、及介电层18。其中，该透明导电层16包含多个排列成行的第一感测电极16Y、以及多个排列成列的第二感测电极16X。这些排列成行的第一感测电极16Y互相分开，而排列成列的第二感测电极16X相互连接，且任两相邻的第一感测电极16Y通过跨接线20(例如为一金属层)电性连接。该介电层18用来避免该第二感测电极16X与该跨接线20电性连结。该透明导电层16的材质可包含铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)、氧化锌(ZnO)或其组合。值得注意的是，为使该第一感测电极16Y及第二感测电极具有较低的电阻值及较高的均匀性，该透明导电层16的成膜温度必需大于250℃，成膜方式可为溅镀、电子束蒸镀、热蒸镀、或是化学气相沉积。信号传送线24设置于装饰层22之上，并可延伸至第一感测电极16Y、以及第二感测电极16X上与其相连接。

值得注意的是，本发明所述的触控面板50，与传统双基板贴合型的触控面板不同，仅包含一透明基板10，且所有元件皆形成于该透明基板之上，可降低整体触控面板50厚度及降低工艺步骤及成本。本发明所述的触控面板可进一步配置于一显示面板(未图示)的影像显示面上，而该显示面板可与一控制单元(未图示)耦接。触控面板的第一感测电极16Y及第二感测电极16X可将感应得到的电性变化传送至一控制单元以进行触控信号的计算，并且将触控信号传送至显示面板，使得显示面板依据触控信号显示影像。

参见图2，为将上述触控面板50进一步与一显示面板40组装形成一影像显示系统100，沿着图1剖面线Y-Y’所得的剖面示意图。显示面板40可例如为液晶显示面板、有机发光二极管面板、或其他显示元件，触控面板50可通过粘着层(未绘示)贴附于示面板40的显示面之上。触控面板50的透明基板10具有感应区14及周边区12，装饰层(无机色釉层)22配置于周边区12，第一感测电极16Y与第二感测电极16X形成于该透明基板10的感应区14上，介电层18包含该第二感测电极16X，以避免第二感测电极16X与跨接线20电性接触。跨接线20形成于该介电层18之上，用以电性连结该分隔的第一感测电极16Y。信号传送线24设置于装饰层22之上，并可延伸至第一感测电极16Y上与其相连接，该信号传送线24可与该跨接线20以同样材质(导电金属)并在同一步骤中形成。值得注意的是，除了周边区12外，装饰层22也亦可配置于感应区14，用以作为设计图案(例如：键盘等功能键图案)，请参照图3。举例来说，该装饰层22可包含一第一装饰层22a配置于周边区12内，以及一第二装饰层22b配置于周边区14内。此外，配置于周边区12及感应区14的第一装饰层22a及第二装饰层22b由相同材料并在同一工艺所形成，再形成感测电极在装饰层上。此外，该触控面板50可包含一保护层26全面性地覆盖设置于透明基板10上的所有元件，以保护上述元件并提供一平坦表面供显示面板40贴附。

根据本发明其他实施例，跨接线亦可直接形成于透明基板之上、介电层形成于跨接线之上、而第一感测电极与第二感测电极形成于介电层之上，不过，第二感测电极仍需利用介电层来避免与跨接线电性接触，而跨接线则仍用来连性连接第一感测电极。

以下请参照图4A至图4E，用以说明本发明所述的触控面板的制造流程。

首先，如图4A所示，提供透明基板10，其中该透明基板10具有一第一表面11及相对的第二表面13，此第一表面11作为触控面板的触控面，且第二表面13上定义有一感应区14及周边区12。在对该第二表面13进行一清洁整理后，以网印、转印(热压或水压)、或喷墨方式将一无机色釉组合物(组成如上所述)形成并填满于该周边区12内，接着利用一强化炉对该透明基板10进行一烧结工艺，以形成一具有高温度耐受性及抗腐蚀性的无机色釉层，以作为装饰层22。该装饰层22的颜色可为黑色、白色、或是其他颜色，可通过添加一着色剂至该无机色釉组合物中来达到所需的颜色。值得注意的是，装饰层也可配置于感应区，用以作为设计图案(例如：键盘等功能键图案)，且配置于周边区及感应区是装饰层由相同材料并在同一工艺所形成。此外，为使无机色釉组合物可短暂附着于玻璃表面以方面进行烧结，可进一步添加一粘着剂至该无机色釉组合物中。该烧结工艺的温度可介于500-660℃，烧结时间可介于1-60分钟。上述烧结温度的上限需低于该透明玻璃基板的应变点(strain point)，使透明玻璃基板软化但不变形，而该无机色釉组合物所需的烧结温度可通过添加一助熔剂来加以调整。请参照表1，列出了目前业界常用于平面显示器是玻璃基板特性温度，皆具有高于500℃的应变点。

表1

接着，如图4B所示，在250℃以上的成膜温度下(较佳为300℃以上)，形成一高度结晶化的透明导电层(例如ITO)在该透明基板10的感应区14内，并以一高腐蚀性药剂(例如王水)对该高度结晶化透明导电层进行图形化，得到一图形化透明导电层16。图形化透明导电层16包含分开的第一感测电极16Y、以及第二感测电极16X，其中第一感测电极16Y及第二感测电极16X并没有互相接触。换言之，该第一感测电极16Y与该第二感测电极16X由相同材料并在同一工艺所形成，其中该工艺具有一工艺温度大于250℃。值得注意的是，由于作为该装饰层22的无机色釉层具有高耐热性，故不需限定后续工艺的最高工艺温度，因此在此步骤可提高透明导电层成膜温度至250℃以上(不会破坏到该装饰层)，可使透明导电层具有较佳的导电性及均匀性。此外，本发明所述的装饰层22具有高抗腐蚀性，因此在以高腐蚀性药剂图形化该高度结晶化透明导电层时，并不会对该装饰层造成破坏。再者，本发明直接利用高于250℃的成膜温度来形成透明导电层，与现有技术相比，不需再以一退火工艺对透明导电层进行结晶化，可节省工艺步骤。

接着，如图4C所示，形成一介电层18覆盖该第二感测电极16X，以避免该第二感测电极16X与后续形成的跨接线20电性连结。该介电层可例如为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合。

接着，如图4D所示，形成一金属导电层在该装饰层22、该第一感测电极16Y、及该介电层18之上，并对该金属导电层进行一图形化工艺(可例如为光刻刻蚀工艺)，以同时形成该跨接线20及信号传送线24。该金属导电层适合的材料可为钼(Mo)、钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)或其合金。

最后，如图4E所示，形成一保护层26覆盖第二表面13上的所有元件(包含第一感测电极16Y、第二感测电极16X、介电层18、跨接线20、及信号传送线24)，并提供一实质上平坦的表面。在完成上述触控面板50的制作后，可以贴附方式将一显示面板40配置于保护层26上，形成本发明图2实施例所述的影像显示系统100。

请参阅图5，其为依据本发明的包含触控显示面板的影像显示系统100的配置示意图，其中该影像显示系统100包含一显示面板40以及一触控面板50配置于该显示面板40之上。一般而言，影像显示系统100更包一控制单元200，该控制单元200与显示面板40耦接。控制单元200除了可传输信号至显示面板，使显示面板显示影像之外，还可以接收来自触控面板产生的第一信号，并传输对应于第一信号的第二信号至显示面板，以使显示面板依据触控动作而显示影像。上述的影像显示系统100可为移动电话、数码相机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、桌上型电脑、电视、车用显示器或可携式DVD播放机。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为基准。

Claims (20)

1.一种包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，包括：

一触控面板，包括：

一透明基板，具有一感应区及围绕所述感应区的一周边区；

一第一装饰层设置于所述周边区内，其中所述第一装饰层为一无机色釉层；以及

一感测单元，设置于所述感应区内。

2.如权利要求1所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述透明基板为玻璃基板。

3.如权利要求1所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述触控面板更包括：

一第二装饰层，设置于所述感应区内，其中所述第二装饰层为一无机色釉层。

4.如权利要求1所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述无机色釉层由一无机色釉组合物经一烧结工艺所制备而成。

5.如权利要求4所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述无机色釉组合物包含一陶瓷材料、以及一着色剂。

6.如权利要求5所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述陶瓷材料包含氧化物、碳化物、氮化物、或其组合。

7.如权利要求5所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述陶瓷材料包含氧化钛、氧化铝、氮化钛、氮化铝、碳化钛、氮化铝钛、氮化钛、或其组合。

8.如权利要求5所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述着色剂包含金属氧化物、或碳黑。

9.如权利要求5所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述着色剂包含氧化铜、氧化铁、氧化锰、氧化钴、氧化锑、氧化钡、或其混合。

10.如权利要求5所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，所述无机色釉组合物更包含一助熔剂、或粘着剂。

11.如权利要求1所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，更包括：

一显示面板，具有一影像显示面，其中所述触控面板直接配置于所述显示面板的影像显示面上。

12.如权利要求11所述的包含触控面板的影像显示系统，其特征在于，更包括：

一控制单元，与所述显示面板耦接，其中所述控制单元接收触控面板产生的一第一信号，并传输一第二信号至所述显示面板，以使所述显示面板显示一影像。

13.一种触控面板的制造方法，其特征在于，包含：

提供一透明基板，其中所述透明基板具有一感应区及围绕所述感应区的一周边区；

形成一第一装饰层在所述周边区内，其中所述第一装饰层为一无机色釉层；以及

形成一感测单元在所述感应区内。

14.如权利要求13所述的触控面板的制造方法，其特征在于，更包含：

形成一第二装饰层在所述感应区内，其中所述第二装饰层为一无机色釉层。

15.如权利要求14所述的触控面板的制造方法，其特征在于，所述第一装饰层与所述第二装饰层由相同材料并在同一工艺所形成。

16.如权利要求13所述的触控面板的制造方法，其特征在于，所述无机色釉层由一无机色釉组合物经一烧结工艺所制备而成。

17.如权利要求16所述的触控面板的制造方法，其特征在于，所述烧结工艺的温度介于500-660℃之间。

18.如权利要求16所述的触控面板的制造方法，其特征在于，所述烧结工艺的温度小于所述透明基板的应变点。

19.如权利要求13所述的触控面板的制造方法，其特征在于，形成所述感测单元包含形成多个排列成行的第一感测电极及多个排列成列的第二感测电极在所述感应区内，且所述第一感测电极互相分开，所述第二感测电极互相连接。

20.如权利要求19所述的触控面板的制造方法，其特征在于，所述第一感测电极与所述第二感测电极由相同材料并在同一工艺所形成，其中所述工艺具有一工艺温度大于250℃。

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