CN108885515A - 对金属互连结构具有增强粘附性的纳米线接触垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种包括触敏观看区域的电容式触敏装置，该电容式触敏装置被配置为通过检测耦合电容的变化来检测施加至触敏观看区域的触摸的位置。边界区域围绕触敏观看区域。导电的第一电极包括有源部分和处于第一电极的末端处的端部部分，该有源部分设置在触敏观看区域中并且延伸跨越触敏观看区域，该端部部分设置在边界区域中以用于与控制器连接。第一电极的有源部分在观看区域上具有基本上均匀的第一薄片电阻。第一电极的端部部分以导电网的形式图案化，该导电网包括将多个空隙限定在其间的多个互连导电迹线，迹线基本上具有第一薄片电阻，并且空隙具有较高的第二薄片电阻。

Description

对金属互连结构具有增强粘附性的纳米线接触垫

背景技术

电容式触摸传感器可用作触敏面板的一部分，可实现人的触摸或手势与计算机、智能手机以及其它基于图形的屏幕界面的交互。电容式触摸传感器面板可由导电迹线的行和列形成，这些导电迹线的行和列是由电介质隔开的。在它们的交叉口处，迹线基本上形成两个电极。可将刺激(例如，触摸或悬停事件)施加至一个行，同时所有其它行保持在DC电压水平。当行被刺激时，调制的输出信号可电容耦合至传感器面板的列上，这些传感器面板的列连接至通常称为事件检测和解调电路的模拟通道。然后，可将输出值传输至控制器并且在主机计算机的显示屏上显示所得图像。

发明内容

用于显示设备中的触敏面板包括玻璃顶层和玻璃底层，在该玻璃顶层上已蚀刻透明导体诸如氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)的透明列迹线，在该玻璃底层上已蚀刻透明导体的行迹线。顶部玻璃层和底部玻璃层通过行迹线与列迹线之间的区域中的电介质隔开。

可通过将包括导电纳米线的材料图案化(例如，印刷)到聚合物膜基板上的电迹线，以相对低的成本有效地生产用于触敏面板的部件。纳米线可通过卷对卷工艺图案化，其中基板是未卷绕的，执行转化操作诸如印刷和干燥/固化，然后将图案化基板再次卷绕成卷，以供进一步运输和处理。

可将这些卷对卷工艺形成的图案化导电材料连接至电子电路部件以生产电子组件，诸如例如用于触摸屏显示器中的电容式触摸传感器。将靠近传感器面板边缘的边界区域中的显示屏观看区域外的纳米线迹线末端处的纳米线接触垫粘结至导电金属互连迹线。导电金属互连迹线继而连接至电子显示设备的事件检测和解调电路。在一些情况下，纳米线垫和导电金属(例如，银(Ag))互连迹线可彼此较差地粘附，这会增加电阻并且降低粘结接头的可靠性。

一般来讲，本公开涉及网状接触垫设计和用于将网状接触垫连接至金属互连电路迹线以形成电子组件的方法，该电子组件可用作电子设备的部件。本公开还涉及电子设备，诸如例如触摸屏显示器，这些电子设备是使用这些网状接触垫设计和互连工艺构造的。

在一个实施方案中，本公开涉及一种包括触敏观看区域的电容式触敏装置。触敏装置被配置为通过检测耦合电容的变化来检测施加至触敏观看区域的触摸的位置。边界区域围绕触敏观看区域。导电的第一电极包括有源部分和处于第一电极的末端处的端部部分，该有源部分设置在触敏观看区域中并且延伸跨越触敏观看区域，该端部部分设置在边界区域中以用于与控制器连接。第一电极的有源部分在观看区域上具有基本上均匀的第一薄片电阻，并且第一电极的端部部分以导电网的形式图案化，该导电网包括将多个空隙限定在其间的多个互连导电迹线。迹线基本上具有第一薄片电阻，并且空隙具有较高的第二薄片电阻。

在另一个实施方案中，本公开涉及一种电容式触敏装置，该电容式触敏装置包括光学透明的基板，该光学透明的基板限定由边界区域围绕的触敏观看区域。多个间隔开的光学透明且导电的第一电极设置在触敏区域中的基板上，沿着第一方向(x)延伸。多个间隔开的光学透明且导电的第二电极设置在触敏区域中的基板上，沿着不同的第二方向(y)延伸。触敏装置被配置为通过检测在触摸位置附近横越彼此的第一电极与第二电极之间的耦合电容的变化来检测施加在触敏区域中的触摸的位置。第一电极和第二电极均包括多个交叉的导电纳米线，第一电极和第二电极均包括有源部分和处于电极的末端处的端部部分，该有源部分设置在触敏观看区域中并且延伸跨越触敏观看区域，该端部部分设置在边界区域中的基板上。端部部分以导电规则网的形式图案化，该导电规则网包括将多个绝缘空隙限定在其间的多个互连导电迹线。多个导电的总线设置在边界区域中的基板上，每个总线具有第一端部部分和相对的第二端部部分，该第一端部部分终止于边界区域中的连接区域以用于与控制器连接，该第二端部部分终止于相应的第一电极或第二电极的多个互连导电迹线和多个绝缘空隙并且基本上覆盖相应的第一电极或第二电极的多个互连导电迹线和多个绝缘空隙，并且总线的第二端部部分在多个空隙中粘附至基板。

在另一方面，本公开涉及一种电容式触敏装置，该电容式触敏装置包括一体式且导电的第一电极，该一体式且导电的第一电极具有在相对的第一端部部分与第二端部部分之间延伸的中间部分。第一电极包括基本上均匀分布的交叉导电纳米线，并且第一端部部分中的纳米线被图案化为导电规则网，该导电规则网包括将多个空隙(420)限定在其间的多个规则布置的互连导电迹线(415)。迹线具有第一薄片电阻，并且空隙具有较高的第二薄片电阻。

在另一方面，本公开涉及一种用于将金属迹线粘结至由抗蚀材料覆盖的含有纳米线的接触垫的方法，方法包括图案化含有纳米线的接触垫以形成网图案的导电迹线，这些导电迹线具有第一薄片电阻并且散布有空隙区域，这些空隙区域形成具有高于第一薄片电阻的第二薄片电阻的图案化电介质区域，其中接触垫中图案化电介质层的面积与导电金属网的面积的比率为约1:1至约10:1；并且将接触垫粘结至金属互连迹线以形成电互连结构，其中在接触垫上施加形成互连迹线的金属以涂布网图案化的金属迹线和图案化电介质区域，使得金属接触图案化电介质区域的空隙中的基板表面。

本发明的一个或多个实施方案的细节在以下附图和说明书中示出。从说明书和附图以及从权利要求中可显而易见本发明的其它特征、目的和优点。

附图说明

图1为基板上的导电纳米线层的示意性剖视图，其中导电纳米线层由图案化抗蚀基质材料覆盖。

图2为由可剥离聚合物层覆盖的图1的构造的示意性剖视图。

图3为移除可剥离聚合物层之后的图2的构造的示意性剖视图。

图3A为移除可剥离聚合物层之后、并且示出伸出的纳米线的导电纳米线层的一部分的示意性剖视图。

图4A为电容式触敏装置的一部分的示意性俯视图。

图4B为图4A的电容式触敏装置的一部分的示意性剖视图。

图4C为图4A的电容式触敏装置中的导电电极的端部部分的示意性剖视图。

图4D为图4A的电容式触敏装置中的导电电极的端部部分的示意性俯视图。

图5为包括本公开的电容式触敏装置的电容式触摸传感器面板的分解透视图。

在这些附图中，类似的符号表示类似的元件。

具体实施方式

现在参见图1，基板14涂布有包括纳米线的导电层16。导电纳米线层16在基板14的第一主表面15的至少一部分上是基本连续的，并且有利地在第一主表面面积的至少50％、60％、70％、80％或90％上是基本连续的。导电纳米线层16可沿着基板连续涂布，或可以离散的块或矩形施加，在离散的块或矩形之间留有未涂布的基板区域，这些块或矩形具有与生产的预期触摸屏总尺寸相似的尺寸。所谓“基本连续的”意味着纳米线以足够的密度施加，以使得基板的表面导电，应认识到纳米线层将包括单独的线，这些线之间具有开口或空间。

导电纳米线层16包括导电纳米线。在本申请中，术语纳米线是指具有高纵横比(例如，高于10)的导电金属或非金属长丝、纤维、杆、线丝、股线、晶须或带状物。非金属导电纳米线的示例包括但不限于碳纳米管(CNT)、金属氧化物纳米线(例如，五氧化二钒)、准金属纳米线(例如，硅)、导电聚合物纤维等。

如本文所用，“金属纳米线”是指包含金属元素、金属合金或金属化合物(包括金属氧化物)的金属线。金属纳米线的至少一个横截面尺寸小于500nm、或小于200nm并且更优选地小于100nm。正如指出的，金属纳米线具有大于10，优选地大于50，并且更优选地大于100的纵横比(长度:宽度)。合适的金属纳米线可基于任何金属，包括但不限于银、金、铜、镍和镀金的银。

可通过本领域已知的方法制备金属纳米线。具体地讲，可在多元醇(例如，乙二醇)和聚乙烯吡咯烷酮)的存在下，通过银盐(例如，硝酸银)的液相还原来合成银纳米线。均一尺寸的银纳米线的大规模生产可根据例如Xia,Y.et al.,Chem.Mater.(2002),14,4736-4745(Xia,Y.等人，《材料化学》，2002年，第14卷，第4736-4745页)和Xia,Y.et al.,Nanoletters(2003)3(7),955-960(Xia,Y.等人，《纳米快报》，2003年，第3卷，第7期，第955-960页)中所述的方法进行准备。在WO 2007/022226中公开了制备纳米线的更多方法，诸如使用生物模板。

在某些实施方案中，将纳米线分散在液体中，并且通过将含有纳米线的液体涂布到基板上然后允许液体蒸发(干燥)或固化来在基板上形成纳米线层。通常将纳米线分散在液体中以有利于通过使用涂布器或喷涂器更加均匀地沉积到基板上。

可使用纳米线在其中可形成稳定分散体(也称为“纳米线分散体”)的任何非腐蚀性液体。优选地，将纳米线分散在水、醇、酮、醚、烃或芳香族溶剂(苯、甲苯、二甲苯等)中。更优选地，液体是挥发性的，具有不超过200摄氏度(℃)、不超过150℃或不超过100℃的沸点。

此外，纳米线分散体可包含添加剂或粘结剂以控制粘度、腐蚀性、粘附性和纳米线分散性。合适的添加剂或粘结剂的示例包括但不限于羧甲基纤维素(CMC)、2-羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、三丙二醇(TPG)和黄原胶(XG)；以及表面活性剂，诸如乙氧基化物、烷氧基化物、环氧乙烷和环氧丙烷以及它们的共聚物、磺酸盐、硫酸盐、二磺酸盐、磺基琥珀酸酯、磷酸酯和含氟表面活性剂(例如，以商品名Zonyl购自杜邦公司(DuPont)的那些)。

在一个示例中，纳米线分散体或“油墨”包含按重量计0.0025％至0.1％的表面活性剂(例如，对于FSO-100优选范围是0.0025％至0.05％)、0.02％至4％的粘度调节剂(例如，对于HPMC优选范围是0.02％至0.5％)、94.5％至99.0％的溶剂和0.05％至1.4％的金属纳米线。合适的表面活性剂的代表性示例包括Zonyl FSN、Zonyl FSO、Zonyl FSH、Triton(x100、x114、x45)、Dynol(604、607)、正十二烷基b-D-麦芽糖苷(n-Dodecyl b-D-maltoside)和Novek。合适的粘度调节剂的示例包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素、黄原胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素。可存在于包含上述粘结剂或添加剂的纳米线分散体中的合适溶剂的示例包括水和异丙醇。

如果需要改变上文公开的分散体的浓度，可增加或降低溶剂的百分比。然而，在优选的实施方案中，其它成分的相对比率可保持不变。具体地讲，表面活性剂与粘度调节剂的比率优选地在约80:1至约0.01:1的范围内；粘度调节剂与纳米线的比率优选地在约5:1至约0.000625:1的范围内；并且纳米线与表面活性剂的比率优选地在约560:1至约5:1的范围内。分散体的组分的比率可根据所使用的基板和施加方法来修改。纳米线分散体的优选粘度范围介于约1cP和1000cP(0.001和1Pa-s)之间。

图1中的基板14可以是刚性的或柔性的。基板可以是透明的或不透明的。合适的刚性基板包括例如玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸类等。合适的柔性基板包括但不限于：聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚碳酸酯(PC))、聚烯烃(例如，直链、支链和环状聚烯烃)、聚乙烯化合物(例如，聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等)、纤维素酯基质(例如，三乙酸纤维素、乙酸纤维素)、聚砜诸如聚醚砜、聚酰亚胺、有机硅和其它常规聚合物膜。合适的基板的另外的示例可见于例如美国专利6,975,067中。

任选地，可将基板的表面预处理，以制备更好地接收纳米线的后续沉积的表面。表面预处理提供多个功能。例如，它们能够使纳米线分散体层均匀沉积。另外，它们可将纳米线固定在基板上以用于后续处理步骤。此外，预处理可与图案化步骤结合进行，以形成纳米线的图案化沉积。如WO 2007/02226中所述，预处理可包括任选的图案化中间层的溶剂或化学清洗、加热、沉积，以使纳米线分散体呈现适当的化学或离子状态，以及进一步表面处理诸如等离子体处理、紫外线辐射(UV)-臭氧处理或电晕放电。

可将形成纳米线层16的纳米线分散体以给定厚度施加至基板，该厚度被选择为实现期望光学特性和电学特性。使用已知的涂布方法执行这一施加，诸如狭缝涂布、辊涂、绕线棒涂布(Mayer rod coating)、浸涂、帘式涂布、坡流涂布、刮涂、凹版涂布、缺口棒涂或喷涂，从而在基板上得到导电纳米线层。还可使用印刷技术，包括但不限于凹版印刷、柔性版印刷、丝网印刷、凸版印刷、喷墨印刷等，使纳米线层16非连续地沉积。可按照卷对卷工艺或以配件形式(piece-part fashion)执行这一涂布步骤。

沉积后，通常通过蒸发去除分散体中的液体。可通过加热(例如，使用干燥器)加速蒸发。所得的导电纳米线层可能需要后处理以使其更具导电性。这一后处理可为涉及暴露于热、等离子体、电晕放电、UV-臭氧或压力的工艺步骤，该工艺步骤在WO 2007/02226中进一步描述。任选地，使用纳米线层涂布基板后可使纳米线层硬化或固化。

任选地，可通过一种工艺将导电纳米线层16涂布到基板14上，其中使用除了液体分散体涂布之外的手段将该层递送至基板表面15。例如，纳米线层可从供体基板干燥转移至基板表面。作为另一个示例，可由气相悬浮液将纳米线递送至基板表面。

在一个具体实施方案中，使用狭缝模具涂布技术，将纳米线的含水分散体层(例如，以商品名ClearOhm Ink可购自坎布利欧公司(Cambrios)的分散体)以10.0至25微米范围内的厚度施加至PET基板。可选择涂布配方(例如，总固体重量百分比和银纳米线固体重量百分比)以及涂布和干燥工艺条件，以产生具有指定电学和光学特性(例如期望的薄片电阻(Ohm/Sq))和光学特性(诸如透射率(％)和雾度(％))的纳米线层。

通过(例如从纳米线分散体)在基板上涂布纳米线得到的导电纳米线层16包括纳米线和任选的粘结剂或添加剂。纳米线层优选地包括互连的纳米线网络。构成纳米线层的纳米线优选地彼此电连接，大约或有效地形成片状导体。纳米线层包括在构成该层的各纳米线之间的开放空间，导致其至少部分地透明(即透光)。具有互连的纳米线网络并且具有各纳米线之间的开放空间的纳米线层可被描述为透明导体层。

通常，可通过可测量的特性包括透光率和雾度来定量地描述纳米线层16的光学质量。“透光率”是指透过介质的入射光的百分数。在各种实施方案中，导电纳米线层的透光率为至少80％，并且可高达99.9％。在各种实施方案中，导电层诸如纳米线层的透光率为至少80％并且可高达99.9％(例如，90％至99.9％、95％至99.5％、97.5％至99％)。对于其中纳米线层沉积或层合(例如，涂布)在基板(例如，透明基板)上的透明导体而言，整体结构的透光率与组成型纳米线层的透光率相比会略微减弱。可与导电纳米线层和基板结合存在的其它层，诸如粘合剂层、抗反射层、抗炫光层，可改善或减弱透明导体的总透光率。在各种实施方案中，包括沉积或层合在基板上的导电纳米线层和一个或多个其它层的透明导体的透光率可以是至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少91％，并且可高达至少91％至99％。

雾度是光漫射的指标。它是指在透射期间从入射光中分离并散射的光的量的百分数。透光率在很大程度上是介质的特性，而雾度不同，它通常是生产问题并且通常由表面粗糙度和介质中嵌入的颗粒或组成不均匀性所引起。根据ASTM标准号D1003-11，雾度可被定义为偏转角度大于2.5度的透射光的比例。在各种实施方案中，导电纳米线层的雾度为不超过10％、不超过8％、不超过5％、不超过2％、不超过1％、不超过0.5％或不超过0.1％(例如，0.1％至5％或0.5％至2％)。对于其中导电纳米线层沉积或层合(例如，涂布)在基板(例如，透明基板)上的透明导体而言，整体结构的雾度与组成型纳米线层的雾度相比会略微增加。可与导电纳米线层和基板结合存在的其它层，诸如粘合剂层、防反射层、防眩光层，可改善或减弱包括纳米线层的透明导体的总雾度。在各种实施方案中，包括沉积或层合在基板上的导电纳米线层的透明导体的雾度可为不超过10％、不超过8％、不超过5％、不超过2％、不超过1％、不超过0.5％或不超过0.1％(例如，0.1％至5％或0.5％至2％)。“清晰度”是偏转角度小于2.5度的透射光的比例。

可以通过改变导电纳米线层16与其组成材料诸如纳米线的某些属性来定制该层的薄片电阻、透射率和雾度。对于纳米线，可在以下方面对它们进行改变：例如组成(例如，Ag、Cu、Cu-Ni合金、Au、Pd)、长度(例如，1微米、10微米、100微米或大于100微米)、横截面尺寸(例如，直径为10纳米、20纳米、30纳米、40纳米、50纳米、75纳米或大于75纳米)。对于包含纳米线的导电层，可例如对它的其它组分(例如，纤维素粘结剂、加工助剂诸如表面活性剂、或导电增强剂诸如导电聚合物)或它的纳米线面积密度(例如，每平方毫米大于10、每平方毫米大于100、每平方毫米大于1000、或甚至每平方毫米大于10000)进行改变。因此，导电层或纳米线层的薄片电阻可以小于1,000,000欧姆/平方、小于1,000欧姆/平方、小于100欧姆/平方或甚至小于10欧姆/平方(例如，1欧姆/平方至1,000欧姆/平方、10欧姆/平方至500欧姆/平方、20欧姆/平方至200欧姆/平方、或25至150欧姆/平方)。导电层或纳米线层的透射率可为至少80％并且可高达99.9％(例如，90％至99.9％、95％至99.5％、或97.5％至99％)。导电层或纳米线层的雾度可为不超过10％、不超过8％、不超过5％、不超过2％、不超过1％、不超过0.5％或不超过0.1％(例如，0.1％至5％或0.5％至2％)。

再次参见图1，将抗蚀基质材料图案施加在导电纳米线层16上，以在基板14上生成暴露导电纳米线层的一个或多个第一区域17和抗蚀基质材料的一个或多个第二区域22(例如，用于触摸屏的电路图案)。可例如通过印刷将抗蚀基质材料20施加至导电纳米线层16或在导电纳米线层16上图案化，并且这样施加之后，会使导电纳米线层在基板上更具粘附性或受保护。

在某些实施方案中，基质材料20包括聚合物，并且期望是光学透明的聚合物。合适的聚合物抗蚀基质材料的示例包括但不限于：聚丙烯酸类诸如聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚碳酸酯(PC))、具有高度芳香性的聚合物诸如酚醛树脂或甲酚-甲醛聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯二甲苯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚硫化物、聚砜、聚亚苯基和聚苯醚、聚氨酯(PU)、环氧树脂、聚烯烃(例如聚丙烯、聚甲基戊烯和环烯)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、纤维素质、有机硅和其它含硅聚合物(例如聚倍半硅氧烷和聚硅烷)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸盐、聚降冰片烯、合成橡胶(例如EPR、SBR、EPDM)和含氟聚合物(例如，聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚六氟丙烯)、氟代烯烃和烃类烯烃共聚物(例如，)以及无定形氟碳聚合物或共聚物(例如，旭硝子公司(Asahi Glass Co.)的或杜邦公司(DuPont Corp.)的AF)。

在其它实施方案中，抗蚀基质材料20包括预聚物。如本文所述，“预聚物”是指可聚合和/或交联以形成聚合物基质的单体的混合物或低聚物或部分聚合物的混合物。根据所期望的聚合物基质选择合适的单体或部分聚合物，在本领域技术人员的知识范围内。

在一些实施方案中，预聚物是可光固化的，即，预聚物在暴露于辐射时聚合和/或交联。基于可光固化预聚物的抗蚀基质材料可通过在选择性区域暴露于辐射，或通过将预聚物选择性放置在基板上随后均匀暴露于辐射来图案化。在其它实施方案中，预聚物是可热固化的，该预聚物可按照类似方式来图案化，但使用暴露于热源取代暴露于辐射。

通常，抗蚀基质材料20作为液体施加。抗蚀基质材料可任选地包含溶剂(例如，在施加过程中)。任选地，可在施加过程中，例如在上方涂布可剥离聚合物层之前，将溶剂去除。可使用任何可有效溶剂化或分散基质材料的非腐蚀性溶剂。合适的溶剂的示例包括水、醇、酮、醚、四氢呋喃、烃(例如环己烷)或芳香族溶剂(苯、甲苯、二甲苯等)。溶剂可以是挥发性的，具有不超过200℃、不超过150℃或不超过100℃的沸点。在其它实施方案中，抗蚀基质材料可以是可光固化的。

在一些实施方案中，抗蚀基质材料20可包含交联剂、聚合引发剂、稳定剂(包括例如抗氧化剂和用于延长产品寿命的UV稳定剂以及用于延长保质期的聚合抑制剂)、表面活性剂等。在一些实施方案中，基质材料20可还包含腐蚀抑制剂。在一些实施方案中，抗蚀基质材料本身是导电的。例如，基质可包含导电聚合物。导电聚合物是本领域已知的，包括但不限于：聚苯胺、聚噻吩和聚二乙炔。

在一些实施方案中，抗蚀基质材料具有约10纳米至约300纳米、约20纳米至约200纳米、约40纳米至约200纳米、或约50纳米至约200纳米的厚度。

在一些实施方案中，抗蚀基质材料具有介于约1.30和2.50之间、介于约1.40和1.70之间、或介于约1.35和1.80之间的折射率。

抗蚀基质材料20可增加导电纳米线层16的完整性，并且可促进导电纳米线层16更好地粘附至基板14的表面15。

通常，抗蚀基质材料20是光学透明的材料。如果材料的透光率在可见光区域(400nm–700nm)中为至少80％，则该材料被认为是光学透明的。除非另外指明，否则本文所描述的所有层(包括基板)优选地为光学透明的。抗蚀基质材料的光学清晰度通常由多个因素确定，包括但不限于：折射率(RI)、厚度、光滑度、整个厚度上RI的一致性、表面(包括界面)反射以及由表面粗糙度和/或嵌入颗粒所引起的散射。

如上所讨论，可在选择的区域中将抗蚀基质材料20固化和/或硬化成保护层，从而在导电纳米线层16上方形成图案。“固化(Cure或curing)”是指单体或部分聚合物(例如，包含少于150个单体单元的低聚物)聚合以便形成固体聚合物基质，或聚合物交联的过程。合适的聚合或交联条件是本领域熟知的并且举例来说包括：加热单体，利用可见光或紫外线(UV)光、电子束辐射单体等。另选地，“变硬或硬化”可由例如在不发生聚合或交联的情况下，在抗蚀基质材料的干燥过程中的溶剂去除所引起。

通过合适的图案化方法使抗蚀基质材料20图案化。合适的图案化方法包括消减法，诸如光刻法(其中抗蚀基质材料是光致抗蚀剂)。合适的图案化方法还包括直接印刷。如上所讨论，印刷的抗蚀剂的硬化或固化在下一个工艺步骤之前发生。合适的印刷机或图案化方法是已知的，并且包括示出的柔性版印刷机、凹版印刷、喷墨印刷、丝网印刷、喷涂、针涂、光刻法图案化以及胶版印刷。

合适的图案包括最小尺寸(宽度或长度)大于零微米，诸如大于0.001微米并且小于1微米、小于10微米、小于100微米、小于1mm、或小于10mm的特征部。特征部尺寸的任何上限仅受其上发生印刷的基板的尺寸所限制。在卷对卷印刷中，幅材的纵向尺寸实际上是不确定的。这些特征部可采取可被图案化的任何形状，诸如星形、正方形、矩形或圆形。通常特征部将是对触摸敏感的平行线或网格，以用作触摸屏中的部件。

参见图2，将可剥离聚合物材料30施加在基板14上的导电纳米线层16和抗蚀剂层20上方(例如通过印刷来涂布或图案化到基板14上的导电纳米线层16的一个或多个区域上)。这样施加之后，可剥离聚合物材料30使得导电纳米线层16可通过剥离移除(例如，在可剥离聚合物材料30被图案化的一个或多个区域中)。一般来讲，施加至导电纳米线层16的可剥离聚合物材料30对基板的粘附性小于对施加至涂布在基板上的相同导电纳米线层的抗蚀基质材料的粘附性。一般来讲，施加至抗蚀基质材料20(抗蚀基质材料20施加至导电纳米线层16)的可剥离聚合物材料30对抗蚀基质材料20的粘附性小于抗蚀基质材料对导电纳米线层16的粘附性。

合适的可剥离聚合物材料易于涂布并且粘附至导电纳米线层16，同时不会不当地粘附至基板14或抗蚀基质材料20，以使得层30可从抗蚀基质材料20和基板14剥离。可剥离聚合物层30的化学组成的选择取决于基板14、抗蚀基质材料20以及导电纳米线层16的具体组成的选择。

一种合适的可剥离聚合物层包含聚乙烯醇(PVA)。已发现在一些实施方案中，PVA的分子量为大约8,000至9,000道尔顿是优选的。包含PVA的合适的可商购的涂层组合物是购自伊利诺伊州罗灵梅多斯的麦德美柯图泰公司(MacDermid Autotype,Inc.,RollingMeadows,IL)的麦德美Print&Peel。Print&Peel是被设计为选择性地印刷到一系列表面抛光件上的水基可丝网印刷的清漆，以用作可易于移除的保护性掩模。令人惊奇的是，人们发现这种组合物对纳米线层16的粘附性足以将它从基板14的不期望区域完全移除，同时容易留下由抗蚀图案26覆盖的纳米线区域，这些纳米线区域在后续剥离操作过程中附接至基板。

另一种可商购的可剥离聚合物材料是可购自堪萨斯州肖尼的丽色达油墨技术(Nazdar Ink Technologies,Shawnee,KS)的Nazdar 303440WB水基可剥离掩模。另一种合适的可剥离聚合物层可通过将聚乙烯醇(PVA)和可购自联合碳化物公司(Union Carbide)的Triton X-114(或另一种合适的表面活性剂)以及去离子水混合来配制。一种合适的配方可包含20重量％的PVA(分子量8,000至9,000Da)、2重量％的Triton X-114以及余量的去离子水。

优选地，可剥离聚合物层30以液态被递送至抗蚀基质材料20图案化的基板14。通过将形成可剥离聚合物层的液体施加至抗蚀基质材料图案化的基板来形成可剥离聚合物层30。通过涂布机施加后，可任选地使用干燥器来硬化或固化可剥离聚合物层30。使用已知的施加方法，诸如狭缝涂布、凹版涂布、辊涂、灌涂、缺口棒涂、喷涂、热压缩层合或真空层合，将形成可剥离聚合物层的液体施加至基板。

如图1所示，具有导电纳米线层16和抗蚀基质材料图案20的基板15的表面包括：i)暴露导电纳米线层16的一个或多个第一区域17，和ii)由抗蚀基质材料覆盖的导电纳米线层的一个或多个第二区域22。一般来讲，抗蚀基质材料区域相对于暴露导电纳米线层区域是凸起的。一般来讲，抗蚀基质材料区域与暴露的导电纳米线层区域之间的边界处存在浮雕的变化。此类浮雕变化的一个示例是暴露的导电层区域与抗蚀基质材料的抗蚀基质材料区域之间的阶跃边缘。阶跃边缘可具有高度(接近前述示例中的抗蚀基质材料的厚度)，并且它可具有横向范围(例如，距离，大致在平行于基板的平面中，在该平面上方存在阶跃边缘)。根据浮雕的变化，并且根据抗蚀基质材料和暴露导电层区域的平面内几何结构(例如，形状和尺寸)，使用可剥离聚合物层接触基本上整个暴露导电材料表面可能是具有挑战性的。如果暴露导电纳米线层区域的一部分未由可剥离聚合物层接触，那么在后续的剥离步骤过程中，该部分可能无法成功移除或以高图案保真度移除。因此，在一些实施方案中，将形成可剥离聚合物的液体层施加至抗蚀基质材料图案化的基板，其中暴露导电层的至少50％、优选地至少75％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、更优选地至少99％、并且最优选地至少100％由可剥离聚合物层材料接触。

关于被递送至抗蚀基质材料图案化的基板的形成可剥离聚合物层的液体，它可为聚合物溶液、聚合物分散体、单体溶液、单体、单体混合物或熔体。该液体可包括微量的次要组分(例如，光引发剂、表面活性剂、粘度调节剂)。可剥离聚合物层不是以固体形式(例如，粘弹性固体，诸如表现出明显屈服应力的交联压敏粘合剂，该屈服应力将限制粘合剂与暴露的纳米线材料区域中的暴露的导电材料或纳米线材料之间的接触程度)递送的。施加液态的可剥离层致使从抗蚀基质材料图案化的基板剥离可剥离聚合物层之后，导电层或纳米线层的高分辨率(高保真)图案化。

可考虑将用于将形成可剥离聚合物层的液体递送至抗蚀基质材料图案化的基板的施加方法，选择形成可剥离聚合物层的液体的粘度。例如，对于聚合物溶液、单体或单体溶液的狭缝涂布、辊涂、凹版涂布、灌涂、缺口棒涂或喷涂：粘度可介于1cps和10,000cps(0.001和10Pa-s)之间、优选地介于10cps和2,500cps(0.01和2.5Pa-s)之间。对于聚合物熔体的热压缩层合或真空层合，粘度可介于10,000cps和100,000,000cps(10Pa-s和100Pa-s)之间。形成可剥离聚合物层的液体优选地具有零屈服应力。一些可用的形成可剥离聚合物层的液体可显现出非常低的屈服应力，优选地小于100Pa、更优选地小于50Pa、甚至更优选地小于5Pa、甚至更优选地小于1Pa。

可剥离聚合物层30在基板的第一主表面的至少一部分上是基本连续的，并且期望地在第一主表面面积的至少50％、60％、70％、80％或90％上是基本连续的。可剥离聚合物层可以离散的块或矩形施加，在离散的块或矩形之间留有未涂布的基板区域，这些块或矩形具有与生产的预期触摸屏总尺寸相似的尺寸。所谓“基本连续的”意味着可剥离聚合物层施加在多个图案化的抗蚀基质材料线、迹线或离散特征部上方，使得可剥离聚合物层不仅覆盖图案化的抗蚀基质材料20，而且还覆盖图案化抗蚀基质材料之间存在的导电纳米线层16。通常，在基板的至少一些部分，但不一定在基板的整个宽度或长度上，施加均匀厚度和连续涂布的可剥离聚合物材料。例如，可使用可剥离聚合物材料涂布基板的中间部分，而沿着各个边缘的条或边保持未涂布的。

在此所述的方法具有若干优点。第一，从液体浇铸可剥离聚合物层，可以在可剥离聚合物层与导电纳米线层之间产生非常紧密的接触。第二，这种紧密的接触防止在移除可剥离聚合物层后，导电纳米线层的移除部分落到基板上，这样就避免了对基板的污染，该污染可引起产品产率大幅降低。最后，在覆涂步骤后，可剥离聚合物层在运输、装卸和转化操作过程中可保持在原位，从而用作保护性膜并且消除对于事后施加另外的衬件的需要，如果使用激光烧蚀对导电性纳米线材料进行图案化便属于这种情况。

施加足够厚的可剥离聚合物层以覆盖图案化抗蚀基质材料20和导电纳米线层16。可剥离聚合物层的典型厚度为约2μm至约10μm、或10μm至25μm、或25μm至100μm。施加可剥离聚合物层后，根据需要将该层硬化或固化。可使用任选的干燥器来加快硬化或固化过程。较薄的可剥离聚合物材料层是优选的，因为它需要更少的能量来从涂层组合物中去除溶剂，从而导致干燥更快，因此处理时间更短。在一些实施方案中，可将任选的预掩模(图2中未示出)层合至可剥离聚合物层30的表面，以在剥离步骤过程中提供机械支撑。现在参见图3，可剥离聚合物层30被剥去。可通过各种各样的技术移除可剥离聚合物层30，诸如例如通过将具有所有施加的层的基板14穿过分层辊隙(delaminating nip)(图3中未示出)。将基板未受图案化的(例如，印刷的)抗蚀基质材料20保护的区域中的可剥离聚合物层30连同附接的导电纳米线材料16从基板14移除。从基板14剥离可剥离聚合物层30会移除基板选定区域中的导电纳米线材料16，从而形成图案化的纳米线层，在该图案化的纳米线层中，留在基板14上的纳米线层的各区域由抗蚀基质材料20覆盖。

图3A示出移除可剥离聚合物层之后，由抗蚀基质材料20覆盖的导电纳米线层16的区域的放大示意性剖视图。多根纳米线13源于纳米线层16并且跨界进入抗蚀基质材料20中。纳米线13从导电纳米线层16和覆盖的抗蚀基质材料20中伸出。纳米线13中的至少一些延伸在抗蚀基质材料20上方，并且为与导电纳米线层16进一步的电互连提供位点。

图4A是使用以上图1-图3中所述的图案化方法，在聚合物膜基板700的主表面701上形成的电容式触敏面板1000的一个实施方案的一部分的示意性俯视图，未按比例绘制。触敏面板1000包括包围触敏装置的触敏观看区域200，该触敏装置包括被配置为通过检测耦合电容的变化来检测施加至触敏观看区域200的触摸位置的重叠导电迹线。在图4A的实施方案中，边界区域300围绕触敏观看区域200，但在其它实施方案中，边界区域300可仅部分地围绕触敏观看区域200。

触敏装置包括第一布置的透明导电行感应电极400，第一布置的透明导电行感应电极400与第二布置的透明导电列感应电极500重叠。如图4B所示，行电极400包括表面701上的层的平行线401-405，平行线401-405包括导电纳米线425，每个纳米线层由抗蚀材料的层452覆盖。相似地，列电极包括导电材料的平行列501-505，并且在一些实施方案中，列501-505还包括由抗蚀材料覆盖的纳米线层，尽管任何导电材料均可用于列501-505，包括导电金属诸如银、金、铜、ITO、ATO等。

在图4A的实施方案中，行电极401包括触敏显示器的触敏观看区域200内的有源部分401a。在一些实施方案中，行电极401的有源部分401a具有基本上均匀分布的导电纳米线，这为有源部分401a提供在触敏显示器的观看区域200上的基本上均匀的第一薄片电阻。行电极401还包括显示器的边界区域300中的端部部分401b。端部部分401b驻留在聚合物膜基板700的表面701上并与其接触，并且提供用于将行电极401的有源部分401a连接至导电金属总线801的第二端部803的接触垫，导电金属总线801在边界区域300内延伸。总线801的第一端部802终止于连接区域310中，连接区域310可电连接至控制电路600，控制电路600包括控制器以及感应检测和解调电路。

控制电路可通过各种各样的技术连接至连接区域310，这些技术包括但不限于焊接，或经由柔性电路(图4A中未示出)。虽然图4A中所示的实施方案包括连接至总线801的行电极401的单个端部部分401b，但是应理解，各种各样的互连布置都有可能。例如，显示器1000可包括多个行电极和列电极上的连接端部部分，这些连接端部部分继而可连接至边界区域300中的单个或多个总线。图4A的布置仅作为示例提供。

参见图4C，行电极401的端部部分401b被图案化为导电网410。图4A和图4C中所示的实施方案中的导电网410具有规则的图案，但是当然也可能是不规则的图案，并且导电网图案410仅作为示例提供。导电网410包括将多个空隙420限定在其间的多个导电迹线415。网410中的导电迹线415与行电极401的有源部分401a互连，并且具有基本上相同的均匀分布的交叉导电纳米线，所以导电迹线415具有与行电极401的有源区域401a基本上相同的第一薄片电阻。使聚合物膜基板700的表面701暴露的空隙420在网410中产生图案化电介质区域450，图案化电介质区域450散布有导电迹线415。空隙420是基本上不导电的，并且选择由导电网410占据的端部部分401b中的面积与由图案化电介质区域450占据的面积的比率，使得图案化电介质区域450具有第二薄片电阻，该第二薄片电阻高于导电网410中迹线415的第一薄片电阻。在一些不旨在进行限制的实施方案中，导电迹线415为约2微米宽，并且由图案化电介质区域450中的空隙420占据的面积与由导电网410占据的面积的比率为约1:1至约10:1。

如图4A和图4C所示，总线801的第二端部部分803终止于行电极401的端部部分401b中并且与其电连接。如在图4D的实施方案中所示，该电连接可通过以下方式来形成：用金属端部部分803基本上覆盖多个互连导电迹线415和图案化电介质层450，使得第二端部部分803与行电极401的端部部分401b的导电迹线415电接触。

如上所指出，总线801的端部部分803是选自Ag、Au、Cu、ITO、ATO和合金以及其组合的金属。为了确保总线801的金属端部部分803与端部部分401b的金属迹线415之间的良好粘附性和稳固的电互连，应施加金属端部部分803以覆盖覆在金属迹线上面的抗蚀层452，并且还应在金属迹线415之间延伸并与图案化电介质区域450中空隙420中的表面701接触。如图4C所示，当施加以形成电互连时，总线801的金属端部部分803接触抗蚀层452、含有纳米线的金属迹线415的的侧面416以及图案化电介质区域450的空隙420中的基板700的聚合物表面701。在一些实施方案中，抗蚀材料452与金属端部部分803之间的粘附性可相对较差。为了增强金属端部部分803与端部部分401b之间的粘附性，端部部分410b中图案化电介质层450的面积与导电金属网孔410的面积的比率应尽可能大，只要保持电互连，并且在一些实施方案中，比率应为约1至约1，或约10至约1。

为了进一步增强图案化电介质区域450的空隙420中的聚合物基板表面701与金属端部部分803之间的粘附性，在一些实施方案中，表面701可任选地在施加金属端部部分803之前，通过例如电晕处理来进行处理以使存在于图案化电介质区域450中的空隙420中的全部或一部分表面粗糙化。

图5是由第一透明聚合物膜110形成的示例性电容式触摸传感器面板100的分解透视图，第一透明聚合物膜110在其上具有第一透明导电图案108，第一透明导电图案108包括重叠的透明导电感应迹线111A和111B。一些导电感应迹线111A的相对端终止于接触垫113中，接触垫113继而电连接至金属互连迹线115。金属互连迹线115继而可连接至柔性电路131，使得来自导电感应迹线111A、111B的输出值可传输至包括感测和控制电路元件的控制器130，并且所得图像由主机计算机150显示。

电容式触摸传感器面板100还包括电介质层112，在一些非限制性实施方案中，电介质层112可为聚合物膜或光学透明的粘合剂层。电介质层112将第一透明导电图案108与第二聚合物膜114上的第二透明导电图案109隔开。第二透明导电图案109包括重叠的导电感应迹线121A、121B，导电感应迹线121A、121B中的至少一部分终止于接触垫123中。接触垫123连接至金属互连迹线125，金属互连迹线125继而可连接至柔性电路131，使得来自导电感应迹线121的输出值可传输至控制器130，并且所得图像由主机计算机150显示。第二透明聚合物膜或光学透明的粘合剂层116将第二透明导电图案109与玻璃盖片118的层隔开以形成显示设备。

在另一方面，本公开涉及一种用于将含有纳米线的电极粘结至金属互连迹线的方法。该方法的一个实施方案包括用包括纳米线的导电层涂布聚合物基板，然后用抗蚀基质材料在导电层上施加图案，以基板上生成暴露导电层的一个或多个第一区域和抗蚀基质材料的一个或多个第二区域(图1)。

一旦抗蚀基质材料硬化或固化，抗蚀基质材料的图案用可剥离聚合物层覆盖，然后该可剥离聚合物层硬化或固化(图2)。

然后将可剥离聚合物层从基板剥离，以将暴露导电层从未由抗蚀基质材料覆盖的一个或多个第一区域中的基板移除，这在基板上形成图案化的导电层(图3)。图案化的导电层包括由抗蚀基质材料覆盖的纳米线。

如图4A所示，图案化的含有纳米线的导电层可包括具有网图案化的导电迹线的接触垫，这些网图案化的导电迹线具有第一薄片电阻。导电迹线散布有空隙区域，这些空隙区域形成具有高于第一薄片电阻的第二薄片电阻的图案化电介质区域。在接触垫中，图案化电介质层的面积与导电金属网的面积的比率为约3至约1。

可任选地执行电晕处理以使图案化电介质区域中的空隙中的暴露基板粗糙化。

将接触垫粘结至金属互连迹线以形成电互连结构。在粘结步骤中，将选自Ag、Au、Cu、ITO、ATO以及其混合物和合金的金属施加在接触垫上，以涂布网图案化的金属迹线和图案化的电介质区域，使得金属接触图案化电介质区域的空隙中的基板表面。

本发明的各种实施方案已进行描述。这些实施方案和其它实施方案处于以下权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种电容式触敏装置，包括：

触敏观看区域，所述触敏装置被配置为通过检测耦合电容的变化来检测施加至所述触敏观看区域的触摸的位置；

边界区域，所述边界区域围绕所述触敏观看区域；以及

导电的第一电极，所述导电的第一电极包括有源部分和处于所述第一电极的末端处的端部部分，所述有源部分设置在所述触敏观看区域中并且延伸跨越所述触敏观看区域，所述端部部分设置在所述边界区域中以用于与控制器连接，所述第一电极的所述有源部分在所述观看区域上具有基本上均匀的第一薄片电阻，所述第一电极的所述端部部分以导电网的形式图案化，所述导电网包括将多个空隙限定在其间的多个互连导电迹线，其中所述迹线基本上具有所述第一薄片电阻，并且所述空隙具有较高的第二薄片电阻。

2.根据权利要求1所述的电容式触敏装置，还包括设置在所述边界区域中的第一总线，所述第一总线的第一端部部分终止于所述边界区域中的连接区域以用于与控制器连接，所述第一总线的相对第二端部部分终止于所述多个互连导电迹线和所述多个空隙并且基本上覆盖所述多个互连导电迹线和所述多个空隙，所述第一总线的所述端部部分与所述第一电极的所述端部部分的所述导电迹线电接触。

3.根据权利要求1所述的电容式触敏装置，其中所述第一电极的所述有源部分和所述第一电极的所述端部部分的所述互连导电迹线包括基本上相同的均匀分布的交叉导电纳米线。

4.根据权利要求1所述的电容式触敏装置，其中所述空隙是基本上不导电的。

5.根据权利要求1所述的电容式触敏装置，还包括设置在所述导电网上并且与所述导电网对准和共同延伸的图案化电介质层。

6.根据权利要求1所述的电容式触敏装置，其中所述导电的第一电极是光学透明的。

7.一种电容式触敏装置，包括：

光学透明的基板，所述光学透明基板限定由边界区域围绕的触敏观看区域；

多个间隔开的光学透明且导电的第一电极，所述多个间隔开的光学透明且导电的第一电极设置在所述触敏区域中的所述基板上并且沿着第一方向(x)延伸；

多个间隔开的光学透明且导电的第二电极，所述多个间隔开的光学透明且导电的第二电极设置在所述触敏区域中的所述基板上并且沿着不同的第二方向(y)延伸，所述触敏装置被配置为通过检测在触摸位置附近横越彼此的第一电极与第二电极之间的耦合电容的变化来检测施加在所述触敏区域中的触摸的位置，第一电极和第二电极均包括多个交叉的导电纳米线，第一电极和第二电极均包括有源部分和处于电极的末端处的端部部分，所述有源部分设置在所述触敏观看区域中并且延伸跨越所述触敏观看区域，所述端部部分设置在所述边界区域中的所述基板上，所述端部部分以导电规则网的形式图案化，所述导电规则网包括将多个绝缘空隙限定在其间的多个互连导电迹线；以及

多个导电的总线，所述多个导电的总线设置在所述边界区域中的所述基板上，每个总线具有第一端部部分和相对的第二端部部分，所述第一端部部分终止于所述边界区域中的连接区域以用于与控制器连接，所述第二端部部分终止于相应的第一电极或第二电极的所述多个互连导电迹线和所述多个绝缘空隙并且基本上覆盖相应的第一电极或第二电极的所述多个互连导电迹线和所述多个绝缘空隙，所述总线的所述第二端部部分在所述多个空隙中粘附至所述基板。

8.一种电容式触敏装置，包括：

一体式且导电的第一电极，所述一体式且导电的第一电极具有在相对的第一端部部分与第二端部部分之间延伸的中间部分，所述第一电极包括基本上均匀分布的交叉导电纳米线，所述第一端部部分中的所述纳米线以导电规则网的形式图案化，所述导电规则网包括将多个空隙限定在其间的多个规则布置的互连导电迹线，所述迹线具有第一薄片电阻，所述空隙具有较高的第二薄片电阻。

9.根据权利要求8所述的电容式触敏装置，其中所述空隙是基本上不导电的。

10.根据权利要求8所述的电容式触敏装置，其中所述第二端部部分中的所述纳米线以导电规则网的形式图案化，所述导电规则网包括将多个空隙限定在其间的多个规则布置的互连导电迹线，所述迹线具有第三薄片电阻，所述空隙具有较高的第四薄片电阻。