CN103384869A - 用于制作双层电容式触摸传感器面板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制作双层电容式触摸传感器面板及其制作方法。该方法包括：a)将第一透明导电层沉积在透明覆盖板上；b)在第一透明导电层中形成第一图形以在第一透明导电层中生成第一组分立电极结构；c)在第一透明导电层的第一分立电极结构上沉积透明电介质层；d)在透明电介质层上沉积第二透明导电层；e)通过激光烧蚀在第二透明导电层中形成第二图形以在第二透明导电层中生成第二组分立电极结构，第二图形不穿入或者仅仅部分穿透电介质层以免损坏第一组分立电极结构；f)在第一和第二透明导电层之间形成贯穿电介质层的电连接或通孔；以及g)在第一和/或第二透明导电层和在面板的外缘或临近外缘处形成的电轨或母线之间形成电连接。该方法提供了一种无掩膜、无化学品的方法来制造双层“覆盖层集成”传感器。还描述了通过这种方法制造的双层电容式触摸传感器。

Description

用于制作双层电容式触摸传感器面板的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制作双层电容式触摸传感器面板的方法，并涉及根据该方法制作的面板。

背景技术

对将带有多点触控能力的电容式触摸传感器包含在诸如移动智能电话、MP3播放器、个人数字助理（PDA）、平板个人电脑（PC）等之类的手持设备中存在很大的需求。这样的设备通常具有透明的前覆盖板，所述覆盖板由玻璃或者塑料制成并且后面粘合有双层透明电容式传感器。这样的“双重组件”配置使得覆盖层/传感器模块过厚且过重。为了减少厚度和重量，希望直接在覆盖板上形成传感器。此“覆盖层集成”传感器配置成为比其它方法制成的传感器薄很多的模块。

“双重组件”领域中的现有技术通常涉及将双层电容式传感器和覆盖板当作分离的两部分制造，并在之后将它们贴在一起。覆盖板和用于传感器的基板可以由玻璃或塑料制成。在一种情况下，传感器的两个透明导电层（TCL）在透明的玻璃或塑料基板的相对的两个面上沉积并形成图形，所述基板随后由紫外线（UV）或热固透明胶层压到覆盖板上。在另一情况下，传感器的TCL的其中一个形成在覆盖板的背面上并且另一TCL形成在分离的透明基板的一侧上。该基板随后层压到覆盖板的背面，并且基板的TCL在覆盖层一侧或者在相对（更低）一侧上。所有这两种制造技术使得覆盖层/传感器模块相对更厚且更重，因为该模块由两个组件构成。

“覆盖层集成”领域中的现有技术涉及按照顺序在覆盖板上沉积第一TCL、电介质层和第二TCL。第一和第二TCL都形成图形以生成分立的电极结构。TCL的图形形成通常使用光刻工艺来实现，所述光刻工艺涉及抗蚀剂的应用、通过掩膜的曝光、抗蚀剂的变化、TCL的化学刻蚀以及最后的抗蚀剂清除。这样的对于每一个需要形成图形的材料层都必须重复的多步骤工艺具有与之相关的高昂成本，因为需要大量的固定设备以及大量的化学品。造成所有人的高昂成本的一个主要因素在于，对于每一个具体的传感器设计，对每一层都需要昂贵的掩膜以形成图形。

发明内容

本发明试图提供一种制作“覆盖层集成”双层电容式触摸传感器面板的方法，所述方法显著地减少了（并且在某些情况中消除了）化学刻蚀的使用，因此减少或者避免了上述问题，从而简化了这样的面板的制作并且降低了面板的成本。

根据本发明的第一方面，提供了一种制作双层电容式触摸传感器面板的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将第一透明导电层沉积在透明覆盖板上；

(b)在所述第一透明导电层中形成第一图形以在所述第一透明导电层中生成第一组分立电极结构；

(c)在所述第一透明导电层的所述第一分立电极结构上沉积透明电介质层；

(d)在所述透明电介质层上沉积第二透明导电层；

(e)通过激光烧蚀在所述第二透明导电层中形成第二图形以在所述第二透明导电层中生成第二组分立电极结构，所述第二图形不穿入或者仅仅部分穿透所述电介质层以免损坏所述第一组分立电极结构；

(f)在所述第一和第二透明导电层之间形成贯穿所述电介质层的电连接或通孔；以及

(g)在所述第一和/或第二透明导电层与在面板的外缘或临近外缘处形成的电轨或母线之间形成电连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种双层电容式触摸传感器面板，所述双层电容式触摸传感器面板包括：

透明覆盖板；

第一透明导电层，所述第一透明导电层沉积在所述透明覆盖板上；

所述第一透明导电层中的第一图形，所述第一图形在所述第一透明导电层中提供第一组分立电极结构；

透明电介质层，所述透明电介质层沉积在所述第一透明导电层的所述第一分立电极结构上；

第二透明导电层，所述第二透明导电层沉积在所述透明电介质层上；

所述第二透明导电层中的第二图形，所述第二图形通过激光烧蚀来形成以在所述第二透明导电层中形成第二组分立电极结构，所述第二图形不穿入或者仅仅部分穿透所述电介质层以免损坏所述第一组分立电极结构；

电连接或通孔，在所述第一和第二透明导电层之间贯穿所述电介质层的所述电连接或通孔；以及

电连接，所述电连接在所述第一和/或第二透明导电层与在面板的外缘或临近外缘处形成的电轨或母线之间。

此处使用的术语“透明电介质层”应当被理解为包括能够被沉积来形成透明层的绝缘材料的任何透明层。

本发明的一优选的形式提供了一种新的无掩膜、无化学品的方法来制作双层“覆盖层集成”传感器。全部的电极图形形成以及TCL之间全部必要的电互连以直接激光刻写工艺的方式来实现。在第一步骤中，第一TCL沉积在覆盖板上，所述第一TCL在第二步骤直接由激光形成图形以形成传感器的一个电极层。接着，在第三步骤中，将两个电极层分开的电介质层随后沉积在形成图形的第一TCL的顶部上。在第四步骤中，第二TCL沉积在电介质的顶部上。该第二TCL在第五步骤中由激光形成图形以形成另一传感器电极，从而形成所述电容式传感器。

电连接必须连接在第一和第二TCL上的电极，并且在一层上形成所述电连接比在双层上形成要方便。本发明的一个重要特征涉及使用激光工艺形成贯穿电介质层的电连接或通孔，并且如果需要，穿过面板边界附近的装饰性油墨以使得到两个TCL的独立的电连接被形成在堆叠材料的一级上（通常为最上面一级）并且使得这样的连接能够被装饰性的边界油墨隐藏起来。

所述方法的优选形式的关键步骤为：

1)第一TCL直接沉积在覆盖板上；

2)由激光烧蚀使第一TCL形成图形；

3)透明电介质层，透明电介质层沉积在形成图形的第一TCL的顶部，透明电介质层的厚度优选地在1到10微米的范围内；

4)第二TCL沉积在电介质层的顶部，所述第二TCL使用与所述第一TCL相同或者不同的材料；

5)由激光烧蚀使第二TCL形成图形，不完全穿透电介质层并且不引起第一TCL损坏；

6)通过以下方法中的一种形成贯穿电介质的电连接或通孔：

a.在电介质层沉积（上述步骤3）之后，使用脉冲调制激光在需要有通孔的位置钻透电介质层。随后的第二TCL的沉积（步骤4）则在TCL层之间形成电连接。凭借激光钻透电介质并且在第一TCL上停止的工艺为以下两者之一：

1.完全不发生第一TCL的穿透，或者

2.发生第一TCL的穿透，但是在通孔底部的环形域中剩余足够的第一TCL材料以允许在施加第二TCL时随之形成电连接

b.在将电介质层施加到形成图形的第一TCL之前（上述步骤3之前），将薄薄的材料层施加到需要有通孔的特定位置。在电介质层的沉积之后，将脉冲调制激光束对着通孔位置。对脉冲调制激光的波长以及沉积在电介质下面通孔位置处的材料的光吸收特性进行选择以使得辐射在没有明显吸收的情况下穿过电介质并且在沉积的材料中被大幅吸收。局部沉积的材料对激光能量的吸收使得材料的温度上升并且导致材料膨胀且扩张式地从第一TCL分离，由此在膨胀过程中除去一部分电介质。吸收材料下面的第一TCL并未在此过程中损坏，或者在通孔的底部的环形域中剩余足够的第一TCL材料，以允许当施加第二TCL时随之形成电连接。步骤4中随后的第二TCL的沉积，在TCL层之间形成电连接，或者

c.在第二TCL沉积之后（在上述步骤4或5之前），将激光束对准对着需要有通孔的位置，激光束的波长、脉冲长度、功率或能量密度的特性为：使第二TCL、电介质和第一TCL的材料熔化并替代，以便形成从第二TCL贯穿电介质到第一TCL的局部电连接。这样的激光工艺可以被称为“熔化”工艺。

因此，本发明提供了一种制作“覆盖层集成”双层电容式触摸传感器面板的方法，该方法比已知的光刻工艺更加简单，并因此比已知的光刻工艺更加可靠和低廉。

本发明还能够可靠地实现更加细致的图形形成，并且能够形成电连接或通孔以及电轨或母线，并且以相对简单的方式制作它们到TCL的连接。

本发明的进一步的优点在于，该方法使得能够使用更加薄的电介质层（例如，具有仅仅几十微米的厚度）。在优选的配置中，电介质层可以具有10微米甚至更小的厚度。这进一步减少了传感器面板的厚度和重量。

本发明的其它优选的和可选的特征从以下说明和说明书的附带的权利要求书中可以看出。

附图说明

现在将以示例并参考附图的方式对本发明的一实施例进行说明，所述附图为：

图1示出了用于许多具有电容式触摸能力的手持设备中的第一已知类型的覆盖层/传感器模块的结构；

图2示出了图1所示类型的传感器1的结构的细节；

图3示出了另一已知类型的覆盖层/传感器模块的结构，在该结构中，传感器的TCL中的一个被施加到覆盖层上并且另一个被施加到分离的基板上；

图4示出了根据本发明的方法所制作的双层导电式传感器面板；

图5图解式地示出了根据本发明的优选的方法来制作图4的覆盖层/传感器模块的步骤；

图6示出了用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一级上形成外部电连接的方法；

图7示出了用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接的替代方法；

图8示出了基于用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一极上制作外部电连接的方法的激光束吸收层（laser beam absorbinglayer，LBAL）的一种变化，；

图9和10示出了用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一级上制作外部电连接的提出的另一的方法；

图11示出了能够用于将电连接从TCL引到位于装饰性的边界油墨的顶部的母线处的激光工艺；

图12示出了能够用于将电连接从TCL引到装饰性的边界油墨的顶部的母线上的另一激光工艺；

图13示出了能够用于将电连接从TCL引到装饰性的黑色边界油墨的顶上的母线处的另一可能的激光工艺。

具体实施方式

图1示出了用于许多具有电容式触摸能力的手持设备中的第一已知类型的覆盖层/传感器模块的结构。电容式传感器1是双层类型并且由透明电介质材料2组成，例如由塑料或者玻璃组成，所述透明电介质材料2的两侧3、3’都具有透明导电层（TCL）。在TCL中形成电极图形以生成电容式传感器。覆盖板4由玻璃或塑料制成，并且围绕其边界施加有装饰性油墨5。电容式传感器1通常借助于填充在覆盖板4与传感器之间的缝隙中的UV固化胶6来粘合到覆盖板玻璃上。

图2示出了图1所示类型的传感器1的结构的细节。用于电容式传感器的电介质基板2通常由玻璃或塑料制成。在为玻璃基板的情况下，所述基板的厚度通常在0.33到0.7毫米的范围内。在为塑料基板的情况下，所述基板的厚度较小，在0.1到0.3毫米的范围内。TCL3、3’可以是有机物的或无机物的类型。氧化铟锡（ITO）是常用的无机物TCL。通过物理气相沉积（PVD）或基于溶液沉积的工艺，TCL被施加到传感器基板2的相对的面上。传感器的一侧还可以具有施加到边界的某些区域中的金属层以给予连接到该侧的传感器电极上的电轨（母线）以增强的导电性。通常通过标准光刻工艺来使TCL 3、3’形成图形以形成传感器电极和金属母线。在形成之后，借助于UV或者热固透明胶6，传感器对齐并层压到覆盖板4上。装饰性油墨的边界5也经常用于掩盖电轨。

图3示出了另一已知类型的覆盖层/传感器模块的结构，在该结构中，传感器的TCL的一个3被施加到覆盖层4上并且另一个3’被施加到分离的基板2上。覆盖板4具有沉积在其下面的TCL 3。所述TCL 3形成图形以形成一组传感器电极。传感器电介质基板2具有沉积在一面上的TCL 3’，所述传感器电介质基板2可以由玻璃制成，但更可能由塑料制成。所述TCL 3’形成图形以形成另外的传感器电极组。传感器基板2借助于UV或者热固透明胶6层压到覆盖板4上。传感器基板2可附连到覆盖板4上，且TCL 3’在面朝覆盖板4的一侧上，以便胶独自形成分离两个传感器电极组的电介质。可替换地，传感器基板2可以附连到覆盖板4上，且TCL 3’在背离覆盖板4的一侧上（如图3所示），以使得将两个传感器电极分开的电介质材料由传感器基板2和胶6两层组成。

图4示出了根据本发明的方法所制作的双层导电式传感器面板。图的下部更加详细地示出了面板的结构。覆盖板4由塑料或玻璃制成。具有大约0.8毫米厚度的玻璃是很合适的。由第一TCL层3、薄电介质层2以及第二TCL 3’组成的双层电容式传感器1直接形成在覆盖板4上。

图5图解式地示出了根据本发明的优选的方法来制作图4的覆盖层/传感器模块的步骤。在该图中，构造有传感器的覆盖层基板4的底侧朝上地示出。图5A示出了可以是玻璃或者塑料的覆盖板4。一些备选的塑料材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（丙烯酸PMMA）或者聚萘二甲酸乙二酯（PEN）。玻璃覆盖层的典型厚度可以在0.4到1.1毫米的范围内。当覆盖层由塑料制成时，厚度也可能在0.1到超过1毫米的范围内。图5B示出了第一TCL 3在覆盖板4的顶侧的沉积。该层可以是无机的或者有机的透明导电材料并且能够由PVD或基于溶液的工艺来施加。氧化铟锡（ITO）是适用于TCL 3的无机材料。典型地，这由PVD工艺（溅射法）来施加，但是其它方法也是可以的。为了用于电容式触摸传感器，TCL需要在可见光区中高度透明（穿透率T大于90%），并且表面电阻率在50到200欧姆每平方（ohms/square）的范围内。其它无机材料能够用作TCL。这些材料包括掺杂有氧化锌的铝（AZO）、氧化铟锌（IZO）、氧化锡（SnO2）、掺杂有氧化锌的氟（FTO）或者电子化合物（例如，12CaO.7AL2O3）。备选的有机TCL材料为聚3，4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）以及聚苯胺。也可能使用以石墨烯、碳纳米管或者金属纳米线为基体的TCL材料。TCL的厚度通常在亚微米范围内，例如，具有大约100欧姆每平方的表面电阻率的ITO的TCL通常具有25到50纳米的厚度范围。

图5C示出了借以通过在第一TCL 3层中制造窄的导电中断7来在第一TCL3中形成离散的、分离的电极结构的工艺。该步骤可以由常规的光刻和化学刻蚀工艺来完成，但是在所述方法的优选实施例中，此电极形成步骤是通过使用激光束8烧蚀穿过所述TCL的细槽7来实现。通过使用聚焦激光束，轻易地制造具有小于10微米到数十微米宽度范围的细槽。这样的狭窄细槽（例如，10微米宽或者更窄）的优点在于很难被安装有传感器的设备的用户观察到。此处所说明的方法提供的一个优点是，通过激光烧蚀能够轻易地形成10微米宽或者更窄的细槽。这样的狭窄细槽很难通过光刻和刻蚀工艺来可靠地形成。

由于TCL仅仅由透明的玻璃或塑料基板来支撑，所以能够使用各种激光来形成细槽。工作在红外（IR）（1064纳米）和UV（355纳米）波长的脉冲调制二极管泵浦固体态（DPSS）激光可能很有效，但是工作在其它波长的激光也能够使用，例如使用工作在532纳米或266纳米波长的激光。

通常，在1到几个焦耳每平方米的范围内的脉冲能量密度以及几个激光冲击足以在不损坏覆盖层4的基本材料的条件下除去所有的TCL材料。实际上，激光束在TCL的表面上连续地移动以描绘出对所需电极结构进行限定的路径。对激光脉冲重复率以及光束速度进行控制，以便每个区域接收到必需数量的激光脉冲。

图5D示出了在第一形成图形的TCL 3层的顶部沉积电介质层2的步骤，所述电介质层2使传感器的两个电极层分离。此电介质层能够为有机或无机材料并且能够为任意合理的厚度，但是在本发明的优选实施例中，电介质层非常薄（例如，只有几十微米的厚度）。在优选的配置中，电介质层可以具有1到10微米范围内的厚度。电介质层2在可见光区必须是高度透明的。有许多用于电介质层的备选的有机材料。例如，PMMA（丙烯酸PMMA）、聚碳酸酯、各种抗蚀剂、涂料或油墨、BCB（双苯环丁烯——美国陶氏化学“甲基环戊烯醇酮”）等等。用于有机材料的涂覆方法包括旋转、浸渍、模缝涂敷以及PVD。

还有许多用于电介质层的备选的无机材料。这些无机材料包括SiO2（二氧化硅）、Al2O3（氧化铝）、磷硅酸玻璃等等。施用方式可以是PVD或者在某些情况下为旋转或浸渍。

图5E示出了在电介质层2顶部的第二TCL 3’的沉积。TCL3’与第一TCL可以是相同材料，或可替代地，也可以是不同材料。此第二TCL在电阻率和透明度方面的特征与第一TCL相似。

图5F示出了借以通过在第一形成图形的TCL 3’中生成导电中断来在第二TCL 3’中形成离散的、分离的电极结构的工艺。通常，在第二TCL 3’中形成的电极被布置为与第一TCL 3中形成的电极呈直角。第二TCL电极形成步骤通过使用激光束8’烧蚀穿过第二TCL的细槽来实现。此激光可以与用于构造第一TCL的激光是相同的类型和波长，或者可替代地，可以具有不同的波长或具有脉冲持续时间方面的不同特征。

第二TCL 3’的激光烧蚀工艺的一个重要特征是，该工艺彻底除去全部使能在第二TCL中形成狭窄电分离细槽的第二TCL材料，其间，或者丝毫不除去下面的电介质层2，又或者除去电介质层2的一部分但是并不完全穿透电介质层2，完全穿透电介质层2会暴露或损坏下面的第一TCL 3。

用于使第二TCL 3’形成图形的激光束不引起对电介质层2之下的第一TCL3的可视的或电气性的损坏是非常重要的。为了达到此最终结果，重要的是：

1）如果电介质层2对于用于使第二TCL 3’形成图形的激光辐射是高度透明的，那么给定波长的激光对第二TCL 3’进行烧蚀所需的能量密度远远小于对第一TCL进行烧蚀所需的能量密度。如果具有大约1064纳米的近红外波长的激光被用于形成第二TCL图形并且电介质层由在该波长下非常透明的SiO2或Al2O3制成，这种情况将会发生。在此情况下，第一TCL和第二TCL之间的烧蚀能量密度的所需差别能够通过对两个TCL使用不同的材料（例如，将ITO用于第一TCL并将AZO用于第二TCL）或者通过对相同的沉积材料使用不同的工艺来获得。已经发现，与在低温下沉积并用作第二TCL的TIO层相比，在高温下沉积并用作第一TCL的ITO具有更高的烧蚀能量密度；又或者

2）如果电介质层材料部分地或者显著地吸收用使第二TCL形成图形的激光束，那么，当激光束穿透第一TCL时，激光束的能量密度衰减到低于第一TCL的烧蚀能量密度的值。当工作在UV（例如，355纳米）或者深紫外线（DUV）（例如，266纳米）的激光被用于第二TCL形成图形和电介质材料（例如BCB即双对氯甲基苯、抗蚀剂、涂料或油墨）时，会出现这样的情况。

图5G示出了一可选步骤：在激光形成图形之后将第二电介质层9沉积在第二TCL 3’的顶部以封装第二TCL 3’从而保护第二TCL 3’免受损坏。所使用的电介质可以是无机物的或有机物的类型。对所述的上部的电介质层9的厚度进行配置以便于电介质层9充当防反射涂层从而减少传感器-空气界面上的光线反射。

图5H示出了最后步骤：装饰性油墨5被施加到封装层9的顶部的模块边界区域中。所述装饰性油墨5可以在覆盖层传感器的制造中的任何的之前的阶段被施加。所述装饰性油墨5可以在沉积第一TCL 3之前被施加到覆盖层基板4上；在沉积电介质2之前被施加到第一TCL 3上；在沉积第二TCL 3’之前被施加到电介质2上或者在沉积封装层9之前施加到第二TCL 3’上。在这些情况中，在施加了装饰性的边界油墨5之后沉积的所有的材料层覆盖主要的传感器区域，并且传感器区域被装饰性边界覆盖。

图6示出了用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一级上形成外部电连接的方法。

图6A示出了传感器模块所处的阶段为：覆盖层基板4被第一TCL 3覆盖，所述第一TCL 3已经由激光形成图形以形成电极并且随后被电介质层2完全覆盖。这与图5中的步骤D之后的传感器模块的状态相当。

图6B示出了下一步骤：使用脉冲调制激光10来钻通电介质层以生成孔（或通孔）11。在需要有通孔的所有位置执行此工艺。通常，要求这样的通孔具有几百微米到几十微米的尺寸。将电介质层材料2完全除去以露出第一TCL 3很重要，并且激光打孔工艺不损坏第一TCL 3和通过电介质层中生成的通孔到达第一TCL 3的电连接得到折衷也很重要。在通孔的底部的整个区域上的第一TCL 3的局部烧蚀是能够接受的，并且只要足够的第一TCL材料3剩余在通孔底部的环形区域中以使得当施加第二TCL 3’时电连接将随之形成，那么从覆盖层基板4除去一些第一TCL 3也是可以接受的。

基于电介质层2和第一TCL 3以及覆盖层基板4的材料的不同光学特征来选择用于此工艺的最适宜的激光。目标是实现电介质的激光烧蚀阈值远远小于第一TCL 3的激光烧蚀阈值的情况。通常，当激光波长使得光束在电介质材料2中被大幅吸收并且在第一TCL材料3中没有明显吸收时，这种情况会自然出现。当两个TCL都吸收激光能量但是电介质层2的汽化温度远远低于第一TCL3的汽化温度时，这种情况也能够出现。当电介质是有机材料且第一TCL3和下面的基板4都是无机材料时，通常会出现这种情况。已发现波长为355纳米的脉冲调节激光在不明显损坏沉积在玻璃覆盖层上的第一TCL3（0.1毫米ITO制成）的情况下，对于生成穿过大约2微米厚的甲基环戊基醇酮层的通孔是很有效的。

图6C示出了完成电连接工艺所需的最后步骤。第二TCL 3’沉积在电介质层2的顶部，并且在所述区域11中，电介质层2已经提前被除去，第二TCL 3’材料填充通孔并且在第一和第二TCL之间形成电连接路径12。

图7示出了用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一级上形成外部电连接的替代方法。图7A示出了其上沉积有第一TCL 3的传感器覆盖层基板4。图7B示出了借以使用激光束8以在第一TCL 3中形成细槽7从而将TCL 3分为电分离的电极的步骤。图7C示出了下一步骤：激光束吸收层（LBAL）13被局部地沉积在第一TCL 3的顶部的需要有贯穿电介质的通孔的位置处。图7D所示为随后的步骤，在该步骤中，电介质层2沉积在第一TCL 3的顶部以及沉积有LBAL 13的位置处。

图7E和7F示出了接下来的激光工艺。脉冲调节激光束14指向电介质2的施加有LBAL并且需要有通孔的表面。对激光波长进行选择以使得激光脉冲能量的很小部分传播穿过电介质层2并且被LBAL材料吸收，所述LBAL材料被加热、膨胀并且逐渐从第一TCL 3上分离且向上扩张。向上扩张的LBAL 3引起刚好在LBAL 3之上的电介质层2部分被顶起并且与其余的电介质层2分离。激光膨胀过程将LBAL材料完全除去，因此形成贯穿第一TCL 3的孔（通孔）11。

图7G示出了下一步骤，第二TCL 3’沉积在电介质层2的顶部并且进入除去电介质层的通孔11。第二TCL材料3填充所述通孔并且在第一和第二TCL之间形成导电路径12。理想地，在此基于LBAL的激光烧蚀工艺期间，通孔位置周围的第一TCL 3完全不受影响，但是，只要足够的第一TCL材料3剩余在通孔底部的环形区域中以使得当施加第二TCL 3’时电连接将随之形成，那么从覆盖层基板4除去一些第一TCL 3也是可以接受的。

为了上述的激光工艺能够最为有效，用于引起LBAL 13加热、膨胀并从第一TCL 3分离的所需激光能量密度应当明显低于将第一TCL 3汽化所需的能量密度。

最后，如图7H所示，激光8’被用于在第二TCL 3中生成细槽7以形成顶部传感器电极图形。

图8示出了基于上述方法的LBAL的一种变化，这些方法用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一极上制作外部电连接。在此情况中，LBAL被施加到电介质层的顶上，而非如上所述以及图7中所示的在电介质层之下。图8A示出了传感器覆盖层基板4，在所述传感器覆盖层基板4上沉积有第一TCL 3，随后由激光形成图形并且之后被电介质层2完全覆盖。图8B示出了下一步骤，在下一步骤中，特定激光束吸收层（LBAL）13被局部地沉积到电介质层2的顶部需要有贯穿电介质的通孔的位置处。

图8C和8D示出了之后的激光工艺。脉冲调制激光束14’指向施加有LBAL13并且需要有通孔的电介质2表面。选择激光的波长以使得脉冲能量被LBAL材料大幅吸收，所述LBAL材料被快速加热到高温。此后，热传导引起加热的LBAL 13之下的电介质材料被快速加热并且压力波通过电介质2朝着第一TCL3向下传播。这些工艺的组合引起被影响的电介质材料2从第一TCL 3逐渐分离并且向上扩张。LBAL材料和其下的电介质材料被此工艺完全除去，从而形成贯穿第一TCL 3的孔（通孔）11。

图8E示出了下一步骤，第二TCL 3’沉积在电介质层2的顶上并且进入除去了电介质层的通孔11。第二TCL材料3填充通孔并且在第一和第二TCL之间形成导电路径12。理想地，在此基于LBAL的激光烧蚀工艺期间，通孔位置周围的第一TCL 3完全不受影响，但是，只要足够的第一TCL材料3剩余在通孔底部的环形区域中以使得当施加第二TCL 3’时电连接随之形成，那么从覆盖层基板除去一些第一TCL 3也是可以接受的。

如果需要有通孔的区域在传感器的可视区域外面（例如，在设备的边框后），那么能够用LBAL材料覆盖相对较大的区域，并且在此情况下，因为只有暴露给激光辐射的LBAL区域会被汽化，所以用于使LBAL汽化的激光焦点的尺寸限定了生成的通孔的尺寸。另外，如果传感器的可视区域中需要有通孔，那么优选地将LBAL材料沉积在与所需通孔尺寸相一致的更小区域上。在此情况下，激光束尺寸能够大于所需通孔尺寸并且能够与沉积LBAL材料的区域重叠，沉积有LBAL材料的区域将被选择性地被加热，并且以此形成在尺寸上与LBAL区域一致而非与激光点尺寸相一致的通孔。

用于基于通孔形成工艺的LBAL的优选激光为脉冲调制型，所述优选激光的脉冲持续时间小于几百纳秒并且波长从红外（IR）到紫外（UV）。工作在1064、532和355纳米的脉冲调制二极管泵浦固体态（DPSS）激光尤为合适。在具有LBAL、电介质以及第一TCL材料的若干组合的情况下，所述通孔形成工艺可能只需要单一的激光脉冲。因为这样的激光单冲击工艺很快、能够在行进中进行（也就是，伴随激光束移动）并且不大可能会对第一TCL造成损坏，所以是优选地。

对于LBAL材料具有以下特定要求：

1）其应当是对脉冲调制激光的辐射大幅吸收的材料；

2）其能够很方便地沉积在局部区域中；

3）其能够沉积为非常薄的层。

LBAL的材料能够是有机的物、无机物的或者金属的，并且能够用许多合适的方法来沉积。一旦以汽化的方法来沉积，那么需要后续步骤以对其进行定位。因此，LBAL优选借助于喷墨印刷工艺，因为这将允许将选择性的沉积控制在小至几十微米的区域内。能够由喷墨印刷所施加的适合的LBAL材料为：

1）在印刷工业中使用的有机油墨；

2）有机抗蚀剂；

3）无机粒子的分散剂；

4）金属粒子的分散剂。

在所有情况下，所期望的是：LBAL厚度最多为几微米。

依据在第一TCL或者电介质层上定位的LBAL沉积的另一优选的方法，是通过诸如旋转、浸渍或者模缝涂覆将薄薄一层的UV或热固化液（例如，树脂、负性抗蚀剂、装饰性油墨或其它液体）施加到传感器的全部区域上并随后使用合适波长的激光对需要有通孔的局部区域的材料进行UV或热固化。在此固化步骤之后，未固化的材料被除去并留下剩余的固化的LBAL的局部区域。

图9和10示出了用于在第一和第二TCL之间形成贯穿电介质层的电连接以允许在单独一级上制作外部电连接的另一的方法。两种工艺相似但是步骤的顺序不同。两者都起始于基板覆盖板4（如图9A和10A所示）、在基板覆盖板4上沉积有第一TCL 3（已经由激光形成图形）、电介质层2和第二TCL 3’。在图9B中，激光8’被用于通过在材料中生成细槽7来使得第二TCL 3形成图形从而形成电极。随之，激光15被聚焦并指向第二TCL 3表面的局部区域，在此局部区域中的两个TCL之间形成电连接（如图9C所示）。激光束关于波长、脉冲持续时间、功率或能量密度的特征使得第二TCL 3’、电介质2和第一TCL3的材料都被熔化并被替代，以使得经过熔化的第二TCL 3’的材料与经过熔化的第一TCL 3的材料直接接触，以便于形成从第二TCL 3’穿过电介质层2到达第一TCL 3的局部电连接16。这样的激光工艺可以描述为“激光熔化”工艺。理想地，在熔化工艺中，第一TCL 3被熔化但是随后重新形成横跨通孔底部的连续层，以使得第一TCL 3与第二TCL 3’之间的接触区域被最大化。当第一TCL 3被熔化并且重新形成时，其并未覆盖所述通孔的底部的全部区域而是生成围绕所述通孔底部的环形区域也是能够接受的，第二TCL的材料熔化为所述通孔。这样的“激光熔化”工艺在具有薄薄的电介质层（例如，在0.1到5微米的范围内）的配置中表现最好。

在图10中，依据所示该激光熔化工艺发生在第二TCL 3’的图形形成之前。图10B示出了使用激光15将第二TCL熔合到第一TCL并且形成电连接16。图10C示出的步骤是：激光8’使第二TCL形成图形以形成传感器电极。

由于此熔化工艺涉及材料的熔化和替换而非用于上述其它的通孔形成技术以及用于TCL图形形成的高能的材料烧蚀和物理去除工艺，实现该工艺的适当的激光很可能是连续波（CW）或准连续波（QCW）类型；或者如果脉冲调制，很可能是低脉冲能量、高重复率的类型。基板表面上的激光焦点中的局部平均激光功率密度必须使得激光能量以不导致材料汽化和排出的速率沉积。如果所述激光是脉冲调制的，那么峰值能量密度需要被充分保持为低于用于电介质层或TCL的材料的烧蚀阈值能量密度以避免明显的材料去除。对于激光的最重要的要求是它在被一个或多个用于电介质或TCL的材料吸收的波长上工作。也有一定的可能由覆盖层基板来大幅吸收辐射。由于用于电介质层和TCL的材料在可见光区是可高度透射的，用于此熔化工艺的备选激光很可能工作在吸收很强的远红外（FIR）或UV波长范围内。特别地，我们希望工作在10.6微米波长的FIR二氧化碳（CO2）激光、工作在355纳米波长的QCW或高重复率UV DPSS激光还有工作在266纳米波长的深紫外（DUV）DPSS激光最适合于此工艺。

对于以上所述并且在图6到10示出的全部的第一TCL到第二TCL的互连方法，如果互连位于覆盖层传感器的一个使其能够轻易地被设备的用户看到的区域中，那么非常重要的是：激光工艺形成互连结构具有与附近层相同的视觉外观以使得该互连不会轻易被用户看到。

在任何包含有双层电容式传感器的设备中都需要将电连接从两个TCL的电极引到通常在设备的一个边缘的连接点。电轨（有时被称为母线）被用于此目的。出于美观原因，这些电母线隐藏于设备用户的视线之外，并且通过将母线放置在传感器基板上的一个位置上，在图1和2中所示的“双重组件”传感器的情况下很容易实现；在该位置，当传感器层压到覆盖层上时，母线被隐藏在施加到覆盖板的装饰性油墨的后面。此装饰性油墨通常为黑色。将母线隐藏在边界油墨的后面以避免被看到的要求也适用于覆盖层集成传感器，并且另外还有将TCL之间的通孔连接以及从母线到TCL的通孔连接隐藏到边界油墨后面的要求。对于覆盖层集成传感器，达到这两个结果都需要复杂的制造工艺。激光的使用能够极大地将其简化。

电连接或母线还可以由激光而非光刻工艺来形成图形。鉴于电连接和母线的非平面形状，这极大地简化了电连接和母线的制作并且避免了光刻工艺中与不损坏装饰性油墨边缘（也可以由有机材料形成）的有机抗蚀剂的去除有关的问题。

图11示出了能够用于将电连接从TCL引到位于装饰性的边界油墨的顶部的母线处的激光工艺。图11A示出了传感器模块的边缘，在该边缘处，第一TCL3和电介质层2被施加到覆盖层4。通过激光烧蚀在第一TCL中形成的电极图形并未在图中示出。在模块的边缘施加一层油墨5以形成装饰性边界。图11B示出了使用脉冲调制激光束17以钻出贯穿油墨5和电介质2的孔，从而暴露出第一TCL 3。对于完全除去上面两层而完整地保留最下层的多次冲击步进钻孔工艺，所使用的脉冲调制激光应当理想地工作在使第一TCL 3的烧蚀能量密度明显大于装饰性油墨5和电介质层2的烧蚀能量密度的波长。如果激光辐射在装饰性油墨5和电介质层2中被大幅吸收而在第一TCL 3和覆盖层4中被微弱吸收，那么这样的情况就很可能出现。图11B所示的钻孔工艺也可能以图8C和8D所示的方式来实现，在图8C和8D中，在装饰性油墨层中局部吸收的激光能量导致油墨5和下面的电介质层2从第一TCL 3分离以形成通孔。图11C示出了下一步骤，在下一步骤中，第二TCL 3’沉积在电介质层2和装饰性油墨边缘5的顶上。第二TCL材料3’进入到贯穿装饰性油墨5的孔中并且形成从第一TCL 3到第二TCL 3’的电连接。

当从覆盖层的正面看时，由于进入不透明的油墨5的孔表现为不同颜色的区域，所以诸如图11C中所示的通孔很容易被清楚地看到。为了解决该问题，将一层装饰性油墨5施加到通孔上以形成的颜色匹配的盖子以及通孔塞，所述装饰性油墨5与用于形成边缘（如图11A中的边缘）的油墨具有完全相同的颜色（如图11D所示）。当从覆盖层的正面看时，通孔于是更加难以看见。图11D示出了下一互连步骤：将母线19施加到装饰性边界的顶部以连接到TCL上。

图12示出了能够用于将电连接从TCL引到装饰性的边界油墨顶部的母线上的另一激光工艺。图12A示出了传感器模块的边缘，在该边缘处，第一TCL3、电介质层2和第二TCL 3’被施加到覆盖层4。TCL之间的互连通孔使用图6、7、8、9或10所示的工艺中的任何一种来完成。在第一和第二TCL中由激光烧蚀形成的电极图形并未在图中示出。在模块边缘施加一层油墨5以形成图12B所示的装饰性边界。很有必要生成如图12C所示的贯穿装饰性油墨层5的通孔20以便于形成从第二TCL 3’到母线的电连接，所述母线将随后形成在边界装饰性油墨层5的顶部。在丝网印刷工艺或者喷墨印刷工艺期间生成这样的孔是可能的，在所述丝网印刷工艺或者喷墨印刷工艺期间装饰性油墨被施加到传感器上，但是在此情况下，可稳定且可重复地形成的孔的最小尺寸通常大体上大于要求。因此，贯穿装饰性油墨的通孔优选由激光工艺来形成。

图12D示出了使用脉冲调制激光束21来钻出贯穿油墨5的孔以暴露出第二TCL 3’。对于完全除去上面的油墨层5而完整保留第二TCL 3’的有效的钻孔工艺，所使用的脉冲调制激光应当理想地工作在使得油墨5下面的各个层的烧蚀能量密度明显大于装饰性油墨5的烧蚀能量密度的一波长处。如果激光辐射在装饰性油墨5中被大幅吸收而在下面的全部层（第二TCL 3’、电介质层2、第一TCL 3或覆盖层4）中被微弱吸收，那么这样的情况就很可能出现。

图12E示出了下一步骤：将具有与装饰性油墨相同颜色的导电油墨22沉积在进入装饰性油墨的通孔中以形成颜色匹配的导电盖子和通孔塞。当从覆盖层4的正面看时，由于进入不透明的油墨5的孔表现为不同颜色的区域，所以如图12C或12D所示的通孔很容易被清楚地看到。当通孔如图12E所示充满颜色匹配的导电油墨时，通孔更加不明显。对于使用的装饰性油墨是黑色的情况，黑色导电碳素油墨被认为是很好的通孔填充材料。所述黑色导电碳素油墨具有良好的颜色匹配并且具有令人满意的电气特性。图12F还示出了下一互连步骤：将母线19施加到装饰性边界的顶部以通过导电油墨填充物22来连接TCL。

图13示出了能够用于将电连接从TCL引到装饰黑色边界油墨的顶部的母线处的另一可能的激光工艺。图13A示出了传感器模块的边缘，在所述边缘处，第一TCL 3、电介质层2和第二TCL 3’被施加到覆盖层4上。TCL之间的通孔互连使用图6、7、8、9或10所示的工艺中的任何一种来完成。在传感器模块边缘周围施加一层油墨5。图13B示出了下一步骤：使用黑色导电油墨在边界油墨5的顶部形成母线结构23。激光熔化工艺随后被用于贯穿装饰性油墨5将母线23的区域连接到下面的第二TCL 3’上。图13C和13D示出了与图9和10所示的工艺相似的工艺。激光束24具有熔化母线油墨并替换装饰性油墨的必要特征，以便制作电连接25。为了从覆盖层观察侧无法看到所述连接，则需要熔入通孔的母线油墨的颜色与边缘装饰性油墨的颜色完全相同。当两者都是黑色时，这最容易满足。

在不超出本发明的范围（在权利要求书中进行限定）的情况下，上述方法的其它变化对本领域的技术人员来说是容易明白的。尤其是，与上述方法有关的特征可以根据需要用于不同的组合中。例如，上述特征的任何一条都可以与在权利要求中所述的特征共同使用而独立于任何其它特征。

Claims (19)

1.一种制作双层电容式触摸传感器面板的方法，包括以下步骤：

a)将第一透明导电层沉积在透明覆盖板上；

b)在所述第一透明导电层中形成第一图形以在所述第一透明导电层中生成第一组分立电极结构；

c)在所述第一透明导电层的所述第一分立电极结构上沉积透明电介质层；

d)在所述透明电介质层上沉积第二透明导电层；

e)通过激光烧蚀在所述第二透明导电层中形成第二图形以在所述第二透明导电层中生成第二组分立电极结构，所述第二图形不穿入或者仅仅部分穿透所述电介质层以免损坏所述第一组分立电极结构；

f)在所述第一和第二透明导电层之间形成贯穿所述电介质层的电连接或通孔；以及

g)在所述第一和/或第二透明导电层与在所述面板的外缘或临近外缘处形成的电轨或母线之间形成电连接。

2.根据权利要求1所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述第一图形也通过激光烧蚀形成。

3.根据权利要求1或2所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述形成电连接或通孔包括通过激光钻孔形成贯穿所述电介质层的孔。

4.根据权利要求1、2或3所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述形成电连接或通孔包括：在步骤（c）中的所述电介质层的沉积之前在所述第一导电层上沉积一层激光束吸收材料，并且在步骤（c）之后，使所述材料受到激光辐射以使得被辐射部分被加热，由此所述被辐射部分膨胀并且从所述第一导电层和所述电介质层上分离，在所述电介质层中留下孔。

5.根据权利要求1、2或3所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述形成电连接或通孔包括：在步骤（d）中的所述第二导电层的沉积之前在所述电介质层上沉积一层激光束吸收材料，使所述材料受到激光辐射以使得被辐射部分被加热，由此所述被辐射部分膨胀并且从所述电介质层上分离，在所述电介质层中留下孔。

6.根据权利要求1、2或3所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，在步骤（a）、（c）和（d）之后，所述形成电连接和通孔包括：使所述面板的各个区域受到激光辐射以使得所述第二导电层、所述电介质层和所述第一导电层熔化，从而使得所述第一和第二导电层的熔化部分贯穿所述电介质层相互接触。

7.根据权利要求3及其从属权利要求所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，第一不透明材料层沉积在邻近所述面板的边缘的所述电介质层上，并且所述激光钻孔还形成贯穿所述不透明材料层的孔。

8.根据权利要求3及其从属权利要求所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，在步骤（d）中的所述第二透明导电层的沉积期间，所述第二透明导电层的材料沉积到所述孔中以便与所述第一透明导电层接触。

9.根据权利要求8所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，在所述第二透明导电层的材料沉积到所述孔中的区域处，不透明材料层沉积到所述第二透明导电层上。

10.根据权利要求9所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，通过激光钻孔形成贯穿所述不透明材料层的孔，并且在所述电轨或母线与所述第二透明导电层之间形成贯穿所述孔的电连接。

11.根据权利要求10所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述电连接包括沉积到所述孔中的不透明导电材料。

12.根据权利要求10所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述电连接包括：熔化所述电轨或母线的一部分以使得熔化部分贯穿所述不透明材料层与所述第二透明导电层接触。

13.根据权利要求2以及权利要求3-12中任一项所述的制作双层电容式触摸传感器面板的方法，其中，所述第一和第二透明导电层的图形形成以及贯穿所述电介质层的电连接或通孔的形成通过使用激光刻写工艺来实现，由此避免使用涉及化学刻蚀和掩膜的光刻工艺的需求。

14.一种双层电容式触摸传感器面板，包括：

透明覆盖板；

第一透明导电层，所述第一透明导电层沉积在所述透明覆盖板上；

所述第一透明导电层中的第一图形，所述第一图形在所述第一透明导电层中提供第一组分立电极结构；

透明电介质层，所述透明电介质层沉积在所述第一透明导电层的所述第一分立电极结构上；

第二透明导电层，所述第二透明导电层沉积在所述透明电介质层上；

所述第二透明导电层中的第二图形，所述第二图形通过激光烧蚀来形成以在所述第二透明导电层中形成第二组分立电极结构，所述第二图形不穿入或者仅仅部分穿透所述电介质层以免损坏所述第一组分立电极结构；

在所述第一和第二透明导电层之间贯穿所述电介质层的电连接或通孔；以及

在所述第一和/或第二透明导电层与在所述面板的外缘或临近外缘处形成的电轨或母线之间的电连接。

15.根据权利要求14所述的双层电容式触摸传感器面板，其中，所述第一和第二透明导电层中的所述第一和第二组分立电极结构以及贯穿所述电介质层的所述电连接或通孔通过激光刻写工艺来形成。

16.根据权利要求14或15所述的双层电容式触摸传感器面板，其中，针对给定的激光波长来选择用于形成所述第一和第二透明导电层的材料，以使得对所述第二透明导电层进行烧蚀所需的能量密度明显低于对所述第一透明导电层进行烧蚀所需的能量密度。

17.根据权利要求14或15所述的双层电容式触摸传感器面板，其中，选择用于形成所述电介质层的材料以使得所述材料部分吸收穿过它的激光辐射，以便于在制造过程中，穿过所述电介质层到所述第一透明导电层的能量密度被衰减到在所述第一透明导电层的烧蚀能量密度之下的水平。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的双层电容式触摸传感器面板，其中，所述透明电介质层具有10微米或者更小的厚度。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的双层电容式触摸传感器面板，其中，所述第一或第二图形包括具有10微米或更小的宽度的细槽。

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