CN103487973B - 偏光片的触控感应元件制作方法与该方法制作的偏光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种偏光片的触控感应元件制作方法与应用此方法制作的偏光装置，此制作方法包括先备置一具有偏振光功能的基材，接着在此基材上涂布第一透明导电材料，利用图案化制造方法在基材上形成多个感测区与信号引线区，其中多个感测区之间形成有连续电极线路与相邻非连续电极线路，之后喷涂一绝缘材料在非连续电极线路之间，形成桥接绝缘层，接着喷涂第二透明导电材料形成在桥接绝缘层上的桥接导电层，借此桥接导电层可以连接各非连续的电极线路；上述制作方法形成表面设有触控元件的偏光装置。本发明制作方法实现的偏光装置，可有效缩减空间使用，还可因为简化而达到降低成本的目的。

Description

偏光片的触控感应元件制作方法与该方法制作的偏光装置

技术领域

本发明涉及一种偏光片的触控感应元件制作方法与偏光装置，特别涉及在显示器偏光片上制作触控感应元件的薄型化制造方法，并以此制造方法制作的具有触控功能的偏光装置。

背景技术

显示器，如一般液晶显示器（LCD），通过驱动芯片电压改变显示器中液晶层上下电极层形成的电场，可以改变当中液晶分子排列与扭转，因此形成可以选择背光源穿透或是不能穿透的状态，之后再通过彩色滤光片（colorfilter）改变各个像素的颜色，以产生彩色画面。

其中，液晶显示器在液晶层上下两侧会使用上下两片偏光片，偏光片的功能将来自背光源的非偏极光转为偏极光，而液晶显示器就是利用此偏极光加上上述液晶分子扭转特性来控制光线通过的程度与不通过，以显示明暗效果。

公知触控显示器模块可参考图1所示的示意图。在具有触控功能的显示器中，通常是结合另一触控模块，配合感应电路取得用户碰触显示面板上的位置，如图1显示的显示器模块，此例为一与触控模块101结合的液晶显示器模块。

图1中显示器模块设有由上基板104与下基板106夹合的液晶层105，在上基板104上的上方则再以光学胶103贴附一上偏光片102；在下基板106下方通过光学胶107贴附有下偏光片108。

显示器模块下方设有光源111，上方设有触控模块101，并电性连接有一提供液晶电极电压控制的驱动芯片109，驱动芯片109电性连接电路基板110，由系统驱动显示器。在液晶显示器（如TFTLCD）中的下偏光片108将光源111产生的非偏振光转变为单一方向的偏振光，下偏光片108与上偏光片102的偏振角度为90度，光线经过液晶层105，因为电场变化改变光线的偏振性，之后再利用上偏光片102再决定每个像素的明暗程度。

为提供此例的显示器模块触控功能，一般方式即另外贴附触控模块101至其面板的上表面。然而，公知触控显示器模块却有不够轻薄及成本较高等缺陷亟待改善。

发明内容

为解决上述公知触控显示器模块的缺陷，本发明提出一种在偏光片表面上直接形成触控感应元件的制作方法，此制作方法方法可以制作薄型化而具有触控感应元件的偏光装置。

根据本发明所描述的实施例，此偏光片的触控感应元件制作方法包括的步骤有：先备置一具有偏振光功能的基材，比如用于液晶显示器的偏光片，之后在此基材上涂布第一透明导电材料。再利用图案化方法，比如以蚀刻方式在基材上形成多个第一电极、第一电极引线，与多个第二电极、第二导线与第二电极引线，其中多个第一电极与第二电极分别形成该基材上不同轴向（比如X轴与Y轴）的电极，多个相邻第一电极为不连接的电极，相邻第二电极之间以第二导线电性连接，多个第一电极引线分别连接各路不连续的多个第一电极，多个第二电极引线分别连接各路连续的多个第二电极。

由于上述第一电极之间跨接的部分产生有非连续电极线路，因此方法步骤再喷涂一绝缘材料在非连续第一电极之间，形成一桥接绝缘层；之后，于桥接绝缘层上喷涂形成第二透明导电材料，经光固化（如紫外光）或热固化后，形成在桥接绝缘层上的第一导线，借此第一导线连接各非连续的第一电极。

换句话说，本发明提供一种偏光片的触控感应元件制作方法，所述的方法包括：备置一具有偏振光功能的基材；在该基材上涂布一第一透明导电材料；图案化该基材上的该第一透明导电材料，形成多个第一电极、第一电极引线，与多个第二电极、第二导线与第二电极引线，该多个第一电极与第二电极分别形成该基材上不同轴向的电极，其中该多个相邻第一电极为不连接的电极，该相邻第二电极之间以该第二导线电性连接，该多个第一电极引线分别连接各路不连续的该多个第一电极，该多个第二电极引线分别连接各路连续的该多个第二电极；喷涂绝缘材料在该不连续的第一电极之间，形成该多个第一电极之间的桥接绝缘层；在各桥接绝缘层上喷涂，在该多个第一电极之间形成第二透明导电材料；以及固化该第二透明导电材料与该桥接绝缘层，形成在该多个第一电极之间的多个第一导线，其中该第一导线电性连接两相邻的第一电极且与该第二导线为电性绝缘。

应用上述制作方法形成的表面设有触控元件的偏光装置，偏光装置包括有具有偏振光功能的基材、多个于基材上而通过图案化第一透明导电材料形成的多个第一电极、第一电极引线、第二电极、第二导线与第二电极引线、喷涂绝缘材料形成于非连续第一电极之间的一桥接绝缘层与喷涂第二透明导电材料于桥接绝缘层上而经固化的第一导线，这些元件组成本发明所公开的偏光装置。

换句话说，本发明提供一种应用上述的制作方法所制作的偏光装置，该偏光装置用于一显示器模块内，所述的偏光装置包括：一具有偏振光功能的基材；多个经图案化形成于该基材上的第一电极、第一电极引线、第二电极、第二导线、第二电极引线，其中该多个第一电极与第二电极在不同轴向分别形成相邻不连续与相邻连续的电极，该第二导线电性连接于该相邻的第二电极之间，该多个第一电极引线分别连接各路不连续的该多个第一电极，该多个第二电极引线分别连接各路连续的该多个第二电极；多个经喷涂绝缘材料形成于该多个相邻不连续第一电极之间的桥接绝缘层；多个经喷涂透明导电材料形成于该多个桥接绝缘层上且电性连接两相邻的第一电极的多个第一导线；其中，该具有偏振光功能的基材、该多个第一电极、第一导线、第一电极引线、第二电极、第二导线、第二电极引线与该相邻第一电极之间的桥接绝缘层的组合形成表面设有触控元件的偏光装置。

上述的第一透明导电材料与第二透明导电材料可为同一种材料，特别是一种透光率高于85%的高透光导电材料。而涂布第一透明导电材料于基材上的步骤的方式包括一种干式精密涂布方法方法，亦或可为一种湿式精密涂布方法方法。

本发明所提供的偏光片的触控感应元件制作方法与偏光装置，若应用于液晶显示器或有机发光二极管显示器的偏光片上，不限于上偏光片（接近人类眼睛的一侧）或是下偏光片（接近背光源的一侧）。以此方法实现的偏光装置不仅可以实现更薄的内嵌式（in-cell）触控显示器，可比一般单片玻璃触控方案（one-glasssolution，OGS）的显示器更薄，可有效缩减空间使用，更可因为方法简化而达到降低成本的目的。

附图说明

图1为公知技术触控显示器模块示意图；

图2所示的流程描述本发明偏光片的触控感应元件制作方法实施例；

图3A，图3B，图3C，图3D，图3E分别为本发明偏光片的触控感应元件制作方法实施例；

图4A，图4B，图4C分别为本发明偏光装置制作架桥通路的实施例示意图；

图5为本发明偏光装置与显示器模块结合的实施例示意图。

【主要元件附图标记说明】

具体实施方式

本发明所描述的发明实施例涉及一种偏光片的触控感应元件制作方法，实施例之一为制作用于液晶显示模块内的偏光装置，特别是指在显示器偏光片上制作触控感应元件的薄型化方法，并以此方法制作具有触控功能的偏光装置。此偏光装置同时具备触控功能（如电容式）与偏振光效果，实现无需额外加上触控面板的内建（touchembeddeddisplays）触控功能的显示模块。

图2所示的流程描述本发明偏光片的触控感应元件制作方法实施例，并可同时参考图3A，图3B，图3C，图3D，图3E所示意描述的制作方法中各元件实施状态。

方法包括如步骤S201，先备置一具有偏振光功能的基材，此具有偏振光功能的基材特别是用于显示器模块中的偏光片，如图3A显示的偏光片301，此偏光片特别是高透光率（透光率约大于85%）的偏光片，并可应用在平面显示器中的偏光片，偏光片的表面至少已经设有阻气（水气、氧气）和硬化处理层透光。

接着如步骤S203，可利用涂布方式（coating）在基材表面上形成第一透明导电材料，如干式涂布方法或湿式涂布方法，如图3B所示的导电材料303，由于此基材的实施方式之一是用于显示器模块上的偏光片，因此，此第一透明导电材料可为透光率大于85％左右的一种高透光率的导电材料。

在此步骤中，涂布的方式以精密涂布方式较佳，可将一层高透光导电材料均匀地涂布在具有偏振光功能的基材上，此精密涂布技术可为干式方法（dryprocess）或湿式方法（wetprocess），成膜厚度可控制在0.01um至10um之间，误差可控制在15%。第一透明导电材料可应用有氧化铟锡（ITO）、纳米银（nanosilver）、纳米铜（nanoCu）、导电高分子、纳米碳管（carbonnanotube）、石墨烯（Graphene）、溴化银（AgBr）、氧化铟镓锌（IGZO）等材料。其中导电高分子系经掺杂（Doping）的结构的化学衍生物所组成，其包括但不限定于聚苯胺（polyaniline）与其衍生物，以及聚噻吩（polythiophene）与其衍生物等。

当利用干式方法形成上述第一透明导电材料时，主要方法可以溅镀（sputtering）、蒸镀（evaporation）、化学气相沈积法（ChemicalVaporDeposition，CVD）等方式；另可应用湿式方法（wetprocess）进行涂布，其中可如一种缝铸模（slotdie）方法、凹版印刷（gravure）、浸泡化学溶液（dipping）、喷涂（inject-printing）与喷洒（spraying）涂布方法方法等。

根据本发明实施例，有别于传统电容器式触控显示器是使用双层传感器（X，Y方向的感应电极设于不同的两层），此实施例特别针对一种单层传感器提出设计，也就是将X，Y方向的感应电极设于同一层，因此在制造方法上需要解决不同方向的电极线路的布局。

如方法制造方法中的步骤S205，方法继续图案化（patterning）经形成第一透明导电材料的基材表面，图案化的结果将在基材上形成多个以一种透明导电材料（第一透明导电材料）为材料的感测区与信号引线区，特别是作为触控显示器上的感应电极与相关引线，可参考图4A，其中同时具有X方向与Y方向（方向设定不以示意图为限）的第一电极11与第二电极21。

其中，此类单层传感器上的多个感测区之间在不同轴向分别包括有非连续电极线路与相邻连续电极线路，比如多个相邻的第一电极11之间为不连续的线路，而多个相邻的第二电极21）之间为以第二导线22连接的连续线路。在第一电极11所设的轴向形成有多路的线路，对外的联机则分别有第一电极引线13；第二电极21所设的轴向形成有多路以第二电极引线23对外的连接。

上述图案化的方式可以用于半导体方法中的蚀刻方式实现，包括干式蚀刻方法方法（dryetching）与湿式蚀刻方法方法（wetetching）。

其中干式蚀刻的方式可利用蚀刻膏涂布、雷射雕刻或挡板光罩（shuttermask）蒸镀法图案化第一透明导电材料，使得基板表面可以形成多个感测区与信号引线区。

干式蚀刻方式可以区分为两种极端的性质的蚀刻方式，即纯物理性蚀刻与纯化学反应性蚀刻。纯物理性蚀刻可视为一种物理溅镀方式，它是利用辉光（glowdischarge）放电将气体解离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被蚀刻物的表面，而将被蚀刻物质原子击出。此干式蚀刻的方式包括执行化学反应、离子辅助蚀刻、形成保护层避免无关的区域遭受蚀刻，以及排除残留物。

湿式蚀刻则可以是曝光、显影、蚀刻的黄光制程方法形成上述感测区及信号引线区。湿式蚀刻即将上述第一透明导电材料设计无须被蚀去的部分用光阻（photoresist）覆盖，如感测区与信号引线区，其他区域则利用特定的化学溶液蚀去，并转成可溶于此溶液的化合物后加以排除，而达到蚀刻的目的。湿式蚀刻的进行主要是借助于溶液与待蚀刻材质间的化学反应，因此可借助于调配与选取适当的化学溶液。

湿式蚀刻主要步骤为：化学蚀刻液扩散至导电材料的表面、蚀刻液与待蚀刻材料发生化学反应、反应后产物从蚀刻材料的表面扩散至溶液中，并随溶液排出。

经步骤S205图案化后，形成如图3C所示由导电材料303所蚀刻显出的第一电极11的区域，与第二电极（未显示于图3C）之间的第二导线22，并电性连接于各路第一电极的第一电极导线13，图3C所示的剖面图可对照图4A中虚线所标示的剖面线3C。

由于上述步骤形成的多个第一电极与第二电极同时涵盖一个平面上平均分布的感应电极，因此在特定轴向为以连续电极线路（如第二电极）连接的多个电极，借以产生此轴向的感应信号；在另一轴向则包括多个感应电极，但这些电极之间则不相连，即前述的相邻不连续的第一电极。

为连结非连续的感应电极，方法如步骤S207，利用喷涂方法在非连续电极线路之间形成桥接绝缘层，如喷涂一氧化层。可参考图3D，在第一电极11之间并跨过连接另一轴向第二电极之间的第二导线22的位置上方形成一桥接绝缘层305。图3D所示的剖面图可对照图4B中显示的剖面线3D，其中示意在第一电极11之间形成有一桥接绝缘层305。

接着如步骤S209，再于各桥接绝缘层上喷涂一种透明导电材料（第二透明导电材料），此导电材料可为能以光固化或是热固化方式定型的可固化材料，以形成图3E与图4C所示在桥接绝缘层305上形成的第一导线12，其中图3E可对照图4C中的剖面线3E。如同前述形成感应区与信号引线区（第一电极、第二电极与相关引线）的透明导电材料所应用的材料，可应用有氧化铟锡（ITO）、纳米银（nanosilver）、纳米铜（nanoCu）、导电高分子、纳米碳管（carbonnanotube）、石墨烯（Graphene）、溴化银（AgBr）、氧化铟镓锌（IGZO）等材料。其中导电高分子为经掺杂（Doping）的结构的化学衍生物所组成，其包括但不限定于聚苯胺（polyaniline）与其衍生物，以及聚噻吩（polythiophene）与其衍生物等。

在一实施例中，涂布于基材上的用于感应区与信号引线区的透明导电材料（第一透明导电材料）与用于制作桥接导电层的透明导电材料（第二透明导电材料）可为同一种材料，当然亦可为不同一种材料。第二透明导电材料因充当小面积的导电桥接功能，其透光率可高于80%以上。

如前述步骤S207与S209所使用的喷涂方法，根据发明实施例之一，在上述不连续的第一电极11之间的非连续电极线路上（参考图4A，可表示为Y方向）用精密度达0.1um至5um（墨滴）的喷涂方式，将高透光性绝缘层和导电材料依序喷涂。再如步骤S211所示，可以紫外光（UV）固化，或热固化，在已设计的连续电极线路特定点上，形成一用以跨接不连续电极线路的桥接导电层，形成的桥接通路如图3E显示的第一导线12，其中第一导线12电性连接两相邻的第一电极11。

上述具有偏振光功能的基材、多个不同轴向的第一电极与第二电极，加上相邻第一电极之间的桥接绝缘层与第一导线、第二电极之间的第二导线，并分别对外连接感应电路的第一电极引线与第二电极引线等元件的组合形成表面设有触控元件的偏光装置。

之后如步骤S213，上述利用偏光片的触控感应元件制作方法制作的装置可接着与显示器模块结合，形成在显示器模块上方具有触控功能的偏光装置。

所应用的显示器模块包括一般如液晶显示器（LCD）或是由有机发光二极管（OLED）为发光与显示元件的显示器。液晶显示器的型式则可包括TN、STN、TFT、LTPS等；有机发光二极管显示器则可包括小分子（smallmolecule）和高分子（polymer）种类，并可为主动（activematrix）或被动（passivematrix）矩阵驱动式的有机发光二极管显示器。

依本发明所描述的偏光片的触控感应元件制作方法实施例，其中使用的导电高分子材料和精密喷涂方式可以实现低温电极跨接架桥和提高触控传感器的精度与线性度，并可窄化边框。其中方法制造过程中的低温环境比如是摄氏80度至90度之间，特别是本发明应用低温方法的目的之一是因为一般偏光片的耐热温度并不高。

图4A，图4B，图4C显示本发明偏光装置制作架桥通路的实施例示意图。

图4A显示为上述方法中经过表面图案化之后的表面电极形成的形态，其中还包括与电极同时形成的引线，图4A中明显可见表面电极X方向与Y方向分别形成有相互连接的连续电极线路（如此例的X方向的多个第二电极21）与不相连接的不连续电极线路（如此例的Y方向的多个第一电极11）。

在此实施例中，如X方向的多个第二电极21以第二导线22相互电连接，并于一端通过第二电极引线23连接感测电路410；再如Y方向显示的非连续连接的多个第一电极11，由于与多个第二电极21在同一平面，避免电气干扰或是短路，因此初步设计为非连续的电极电路，第一电极引线13为第一电极11连接感测电路410的线路。

各轴向电极区通过电极引线集中链接于偏光装置一侧，以便于连接外部感测电路410。在较佳实施例中，引线因为与各透明电极一次图案化形成，因此材料皆为透明导电材料，但可为相同或是不同种类的透明导电材料。

之后，如图4B所示，方法通过喷涂程序在不连续电极线路之间先形成电性绝缘的结构，如图4B所示，此例为在纵向（Y方向）的多个第一电极11为不连续电极，相邻的第一电极11间形成一跨接另一方向（此例为X方向）第二电极21之间的桥接绝缘层305，方法制造过程可参考图2与图3D的描述，图3D即对照图4B的剖面线3D的一部分所绘制。之后再如图4C所示，在上述桥接绝缘层305上继续以喷涂方式形成作为相邻第一电极11之间的第一导线12，方法制造过程可参考图2与图3E的描述，图3E即对照图4C的剖面线3E的一部分所绘制。此第一导线12与下方第二电极21（X方向）之间的电路用桥接绝缘层305区隔，避免电气干扰。

图5显示本发明偏光装置与显示器模块结合的实施例示意图。

此实施例显示为设有上述具有触控元件的偏光装置50的显示器模块，偏光装置50所应用的显示器模块并不限于此例，而此例描述的显示器模块的主要构造包括有液晶层507，液晶层507由上基板505与下基板509夹合，能够保护液晶层507结构。

在下基板509以下，以一光学胶511结合下偏光片513，在上基板505以上，则以光学胶503结合以本发明公开的制造方法产生的偏光装置50，偏光装置50主要有上偏光片501与触控面板中的感测电极层502等的结构。

显示器模块下方设有光源515，整体显示器模块由驱动芯片519驱动，驱动芯片519连接于显示电路板521。显示器模块所结合的偏光装置50，其中的感测电极层502则连接有触控电路板517，用以取得触控信号，以反应于显示电路板521以及相关应用上。

综上所述，本发明所描述的偏光片的触控感应元件制作方法与偏光装置，在于可实施的范围内，若应用于液晶显示器或有机发光二极管显示器的偏光片上，不限于上偏光片（接近人类眼睛的一侧）或是下偏光片（接近背光源的一侧）。以此方法实现的偏光装置不仅可以实现更薄的内嵌式（in-cell）触控显示器，可比一般单片玻璃触控方案（one-glasssolution，OGS）的显示器更薄，可有效缩减空间使用，更可因为方法简化而达到降低成本的目的。

但是，以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变化，均同理包含于本发明的保护范围内，特此说明。

Claims (10)

1.一种偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的方法包括：

备置一具有偏振光功能的基材，为一设于一显示器内的光学偏光膜，该光学偏光膜的表面至少设有一阻气和硬化处理层；

在该基材上涂布一第一透明导电材料；

图案化该基材上的该第一透明导电材料，形成多个第一电极、第一电极引线，与多个第二电极、第二导线与第二电极引线，该多个第一电极与第二电极分别形成该基材上不同轴向的电极，其中该多个相邻第一电极为不连接的电极，该相邻第二电极之间以该第二导线电性连接，该多个第一电极引线分别连接各路不连续的该多个第一电极，该多个第二电极引线分别连接各路连续的该多个第二电极；

喷涂绝缘材料在该不连续的第一电极之间，形成该多个第一电极之间的桥接绝缘层；

在各桥接绝缘层上喷涂，在该多个第一电极之间形成第二透明导电材料；以及

固化该第二透明导电材料与该桥接绝缘层，形成在该多个第一电极之间的多个第一导线，其中该第一导线电性连接两相邻的第一电极且与该第二导线为电性绝缘。

2.如权利要求1所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的第一透明导电材料或该第二透明导电材料选自氧化铟锡、纳米银、纳米铜、导电高分子、纳米碳管、石墨烯、溴化银、氧化铟镓锌其中之一。

3.如权利要求1所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的固化步骤为一紫外线固化或是一热固化方法。

4.如权利要求1所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的图案化步骤为一干式蚀刻方法或一湿式蚀刻方法。

5.如权利要求4所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的干式蚀刻方法为选自蚀刻膏涂布、雷射雕刻与挡板光罩蒸镀法其中之一。

6.如权利要求4所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的湿式蚀刻方法为一黄光方法。

7.如权利要求1所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的涂布步骤为一干式涂布方法或一湿式涂布方法。

8.如权利要求7所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的干式涂布方法为溅镀、蒸镀、化学气相沈积法其中之一。

9.如权利要求7所述的偏光片的触控感应元件制作方法，其特征在于，所述的湿式涂布方法为缝铸模方法、凹版印刷、浸泡化学溶液与喷涂与喷洒其中之一。

10.一种应用如权利要求1任一项所述的偏光片的触控感应元件制作方法所制作的偏光装置，该偏光装置用于一显示器模块内，其特征在于，所述的偏光装置包括：

一具有偏振光功能的基材，为一设于一显示器内的光学偏光膜，该光学偏光膜的表面至少设有一阻气和硬化处理层；

多个经图案化形成于该基材上的第一电极、第一电极引线、第二电极、第二导线、第二电极引线，其中该多个第一电极与第二电极在不同轴向分别形成相邻不连续与相邻连续的电极，该第二导线电性连接于该相邻的第二电极之间，该多个第一电极引线分别连接各路不连续的该多个第一电极，该多个第二电极引线分别连接各路连续的该多个第二电极；

多个经喷涂绝缘材料形成于该多个相邻不连续第一电极之间的桥接绝缘层；

多个经喷涂透明导电材料形成于该多个桥接绝缘层上且电性连接两相邻的第一电极的多个第一导线；

其中，该具有偏振光功能的基材、该多个第一电极、第一导线、第一电极引线、第二电极、第二导线、第二电极引线与该相邻第一电极之间的桥接绝缘层的组合形成表面设有触控元件的偏光装置。