DE19603971A1 - Verfahren zur Herstellung einer Dateneingabevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Mit der wachsenden Bedeutung interaktiver Arbeitsweisen beim Einsatz der Computertechnik, die durch die Entwick­ lung der Prozessor- und Datenspeichertechnik ermöglicht wurde, gehen vielfältige Entwicklungen und die zunehmende Verbreitung von kombinierten Datenanzeige- und -eingabe­ vorrichtungen einher. Breite praktische Anwendung haben in den letzten Jahren bereits ins besondere resistive oder ka­ pazitive Touch-Panels - in Blickrichtung des Bedieners vor einem Computerbildschirm angeordnete großflächige Berüh­ rungssensor-Anordnungen - gefunden.

Der resistive Typ dieser Dateneingabevorrichtungen besteht im wesentlichen aus zwei transparenten Trägern mit jeweils einer leitfähigen Beschichtung (vielfach mit matrixartiger Aufteilung des Bedienfeldes), die mit einander zugewandten leitfähigen Schichten in geringem Abstand parallel zuein­ ander angeordnet sind und von denen der vordere durch Be­ rührung bis zur Herstellung eines lokalen Kontaktes mit dem hinteren in Richtung auf diesen hin elastisch verform­ bar ist. Mittels der Matrixstruktur oder der Ausbildung der leitfähigen Beschichtung als kalibrierte Widerstands­ folie wird der Ort des elektrischen Kontaktes und damit der Berührung erfaßt und als Dateneingabe - insbesondere bezogen auf eine spezielle Anzeige auf dem darunterliegen­ den Bildschirm - ausgewertet. Auf mindestens einem der Träger ist eine Reliefstruktur derart ausgebildet, daß die Leiterstrukturen auf beiden Trägern im von äußerer Berüh­ rung freien Zustand keinen Kontakt miteinander haben, je­ doch durch äußere Berührung in Kontakt miteinander ge­ bracht werden können.

Beim kapazitiven Typ ist ein transparenter Träger mit ei­ ner - insbesondere wieder matrixartig strukturierten - leitfähigen Beschichtung vor dem Computerbildschirm ange­ ordnet. Eine Berührung mit dem Finger oder einem leitenden Gegenstand erzeugt hier eine lokale Änderung des elektri­ schen Feldes, die als (positionsbezogenes) Eingabesignal erfaßt wird.

Als Träger finden bei beiden Typen vorrangig Glas, aber (speziell als vorderer Träger beim resistiven Typ) auch steife oder halbsteife Kunststoffolien, und als leitfähige Beschichtung eine transparente Beschichtung aus Indium- Zinn-Oxid (ITO) Verwendung.

Bei diesen als solche bekannten Dateneingabevorrichtungen wird die Struktur in der leitfähigen Beschichtung übli­ cherweise durch Bedrucken mit einem Ätzresist mittels Siebdruck, anschließendes Ätzen - wobei die nicht mit Re­ sist bedeckten Bereiche der leitfähigen Beschichtung ent­ fernt werden - , Abstrippen des Resists von den verbliebe­ nen Bereichen und ggfs. (partielles) Bedecken dieser Be­ reiche mit Silberleitfarbe erzeugt. Für sehr feine Struk­ turen kommt anstelle des Siebdrucks auch eine fotolitho­ grafische Mustererzeugung durch flächige Belichtung unter Einsatz speziell gefertigter Masken in Frage, wie sie bei der Herstellung integrierter Schaltkreise üblich ist.

Bei diesen bekannten Verfahren ist es vor allem nachtei­ lig, daß die Strukturierung ein mehrstufiger und damit zeit- und handhabungsaufwendiger Prozeß ist und die Ferti­ gung der benötigten Drucksiebe oder Belichtungsmasken mit dem Strukturmuster kosten- und ebenfalls zeitaufwendig ist und beträchtlichen Vorlauf erfordert. Die letztgenann­ ten Nachteile wirken sich besonders für die flexible Fer­ tigung wechselnder kleinerer Serien von Eingabevorrichtun­ gen mit speziellen Leitschichtstrukturen gravierend aus.

Des weiteren ist es - insbesondere für den Abgleich (das "Trimmen") von Dick- oder Dünnschichtwiderständen auf Ke­ ramiksubstraten - bekannt. Dünne Metallschichten durch Be­ strahlung mit fokussierter Laserstrahlung zu strukturie­ ren; vgl. etwa W. Brunner, K. Junge: "Lasertechnik - Eine Einführung", 4. Auflage, Heidelberg 1989, Abschnitt 4.1.6.1. Hierbei erfolgt ein lokaler Abtrag der Metall­ schicht durch Verdampfung. Die hochgradig hitzebeständigen Substrate und der Umstand, daß es für die Funktion des Produktes auf die Unversehrtheit von deren Oberfläche nicht ankommt, erlauben den nahezu beliebigen Einsatz von Lasersystemen mit hohen Leistungsdichten. Dies ist bei der Herstellung der gattungsgemäßen Vorrichtungen nicht mög­ lich, da die Träger hier relativ temperaturempfindlich sind und bei der Strukturierung die Transparenz ganzflä­ chig erhalten bleiben muß, so daß keinerlei - auch nur oberflächliche - Beschädigung oder auch nur Verfärbung des Substrates toleriert werden kann.

In EP 0 322 258 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung ei­ nes leitfähigen Musters in einem auf einem Glassubstrat ausgebildeten Dünnfilm beschrieben, bei dem ein gepulstes KrF-Excimerlaserstrahlbündel (λ = 248 nm, E_g = 5,0 eV) zur Strukturierung eingesetzt wird. Dieses Verfahren zeichnet sich des weiteren dadurch aus, daß die Bildung von Uneben­ heiten oder schwer entfernbaren Resten der leitfähigen Be­ schichtung auf der Glasoberfläche durch das Vorsehen eines sogenannten ionenblockierenden Films zwischen dem Substrat und der leitfähigen Dünnschicht verhindert werden soll. Das Aufbringen und letztlich auch das Entfernen von Resten des ionenblockierenden Films aus den Strukturzügen ist re­ lativ aufwendig.

In JP 060 51328 A (zit. in Derwent/WPI) wird ein Markie­ rungsverfahren - speziell für eine ITO-beschichtete Glas­ platte für Flüssigkristallanzeigen - beschrieben, bei dem ein KrF-Laser zum Einsatz kommt. Hierbei ist auf der Glas­ oberfläche eine Passivierungsschicht vorgesehen; im Ergeb­ nis des Verfahren werden dauerhafte schwarze Markierungen auf dem Glas erzeugt.

In JP 2 266 329 (zit. in Derwent/WPI) wird ein Verfahren zur Bildung einer von vornherein strukturierten transpa­ renten Leiterschicht - etwa aus ITO - auf einer Glasplatte mittels einer durch UV-Bestrahlung induzierten lokalen Gas­ phasenreaktion aus einer Materialgasmischung beschrieben. Dieses Verfahren stellt insgesamt einen gerätetechnisch aufwendigen und für die Serienfertigung von insbesondere größeren Leiterstrukturen wenig geeigneten Vakuumprozeß dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung anzugeben, das die hochpro­ duktive und kostengünstige Herstellung großflächiger Da­ teneingabevorrichtungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, Dateneingabevor­ richtungen unter Verwendung von voll flächig leitfähig be­ schichteten Halbzeugen herzustellen, die - unter weitest­ gehender Vermeidung von Masken- und/oder Naßschritten - mit energiereicher Strahlung von exakt den Absorptionsei­ genschaften der leitfähiger Beschichtung einerseits und des Trägers andererseits angepaßten Bestrahlungsparametern (insbesondere Bestrahlungswellenlänge) direkt strukturiert werden. Wesentlich ist dabei die Auswahl der Bestrahlungs- Wellenlänge bzw. -Teilchenenergie derart, daß sie mög­ lichst mit einem Absorptionsmaximum bzw. der Bandlücke des Beschichtungsmaterials zusammen-, aber in den Bereich ei­ nes Absorptionsminimums des Trägermaterials fällt.

Neben der Anpassung der Bestrahlungsparameter an die je­ weiligen optischen Eigenschaften (speziell das Absorp­ tionsvermögen) ist eine Abstimmung auf die thermischen Ma­ terialparameter, insbesondere Wärmeleitfähigkeiten und -kapazitäten und Schmelztemperaturen, von Bedeutung für eine optimale Verfahrensführung.

In einer Ausführung, die zusätzlichen Schutz für den Trä­ ger bietet, wird vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht vollflächig eine für sichtbares Licht transparen­ te, jedoch im Wellenlängenbereich der energiereichen Strahlung hochgradig reflektierende Schicht niedriger elektrischer Leitfähigkeit auf den Träger aufgebracht.

Alternativ hierzu oder zusätzlich kann vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht vollflächig eine für sichtbares Licht transparente Schicht mit niedriger elektrischer und thermischer Leitfähigkeit auf den Träger aufgebracht werden.

Beide Weiterbildungen des Verfahrens erfordern etwas er­ höhten Aufwand für die Herstellung des Halbzeugs, bieten jedoch den Vorteil eines vergrößerten Bearbeitungsparame­ terbereiches, speziell auch zu höheren Strahlleistungen und Arbeitsgeschwindigkeiten hin.

Als Quelle der energiereichen Strahlung wird insbesondere ein in Abstimmung auf Leitschicht- und Trägermaterial aus­ gewählter UV- oder NIR-Laser eingesetzt; grundsätzlich ist aber auch eine Elektronenstrahl- oder andere Quelle mit auf die Materialien abgestimmter Korpuskularenergie bzw. Wellenlänge einsetzbar.

Die Leistungsdichte und/oder Vorschubgeschwindigkeit der Strahlung werden so eingestellt, daß in deren Einwirkungs­ bereich die leitfähige Schicht lokal weitgehend entfernt und/oder in nicht leitfähiges transparentes Material umge­ wandelt wird. Wesentlich ist, daß dabei infolge der ther­ mischen Belastung keine wesentliche Verringerung der Transparenz des Trägermaterials oder eines ggfs. auf die­ sem vorgesehenen Schutzschichtmaterials eintritt. Zur Ver­ ringerung der thermischen Belastung wird in einer speziel­ len Verfahrensführung der Träger während der Strukturie­ rung gekühlt.

Bei Vorrichtungen von besonderer praktischer Bedeutung ist der Träger eine Normalglasplatte oder eine stärkere durch­ sichtige Kunststoffolie, beispielsweise PE-Folie, und die leitfähige Schicht eine ITO-Schicht. Zur Strukturierung wird energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge im Be­ reich von etwas über 1 µm eingesetzt, wie sie ausgereifte, mit großer Leistungsbandbreite verfügbare Festkörperlaser auf Seltenerdionenbasis (Seltenerd-Glas- oder -YAG-Laser, insbesondere Nd- oder Yb-YAG-Laser) liefern.

Alternativ zur Strukturierung mittels Strahlung im nahen Infrarotbereich (NIR) ist bei herkömmlichen Träger- und Beschichtungsmaterialien - unter Beachtung des obigen Grundsatzes für die Auswahl der Bestrahlungswellenlänge - insbesondere auch eine solche mittels Ultraviolett(UV)- Strahlung, speziell mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 120 bis 350 nm möglich, wie sie von einem Stickstoff- oder Excimer-Gaslaser geliefert wird.

Die vollflächige leitfähige Schicht des Halbzeuges kann auf herkömmliche Weise, etwa unter Anwendung von Bedampfen oder Sputtern bzw. chemischer Gasphasenabscheidung, er­ zeugt werden.

Auf die beschriebene Weise kann als Leiterstruktur spe­ ziell eine streifen- oder matrixförmige Struktur erzeugt werden. Für eine kapazitiv auf Berührung ansprechende Da­ teneingabevorrichtung (ein sogenanntes kapazitives Touch- Panel) wird dabei eine strukturierte Leiterschicht auf ei­ ner Oberfläche eines einzelnen Trägers gebildet, während für eine resistiv auf Berührung ansprechende Anordnung (ein resistives Touch-Panel) auf zwei Trägern jeweils min­ destens eine Zuleitungsstruktur zu einem leitfähigen Be­ reich gebildet wird und die Träger nach der Strukturierung mit einander zugewandten leitfähigen Schichten in geringem Abstand parallel zueinander angeordnet werden.

Beim letztgenannten Typ wird auf mindestens einem der Trä­ ger eine Reliefstruktur derart ausgebildet, daß die Lei­ terstrukturen auf beiden Trägern im von äußerer Berührung freien Zustand keinen Kontakt miteinander haben, jedoch durch äußere Berührung in Kontakt miteinander gebracht werden. Diese Reliefstruktur kann in einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens unter Nutzung der energierei­ chen Strahlung, insbesondere in einem Arbeitsgang mit dem Schritt der Strukturierung der leitfähigen Schicht oder in unmittelbarer zeitlicher Aufeinanderfolge mit diesem, aus­ gebildet werden.

Wird zur Strukturierung UV-Strahlung eingesetzt, läßt sich in besonders vorteilhafter Weise im wesentlichen gleich­ zeitig die Ausbildung der Reliefstruktur mittels eines UV-(Laser-)Härtens von vorab auf den Träger aufgebrachten Abstandshalter-Vorformen aus einem UV-härtbaren Polymeren vornehmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b Prinzipdarstellungen zur Erzeugung einer Leiterstruktur auf einem leitfähig beschichteten Träger gemäß zwei Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen zur Vorgabe der Strukturierungs-Wellenlänge bei zwei Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine mittels des erfindungsge­ mäßen Verfahrens hergestellte Dateneingabevorrichtung mit Matrix-Aufbau vom Typ des resistiven Touch-Panel,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung der Leiterschichtstrukturierung bei einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1a gibt eine Prinzipdarstellung zur Erzeugung einer Leiterstruktur auf einem vorab vollflächig mit einer leit­ fähigen Beschichtung 2 aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) versehe­ nen Dünnglassubstrat 1. Zwischen dem Glas 1 und der Lei­ terschicht 2 ist eine dünne aufgedampfte Reflexionsschicht 3 vorgesehen. Auf einem in der xy-Ebene verschieblichen metallischen Tisch bzw. Halter 4 angeordnet, wird die Glasplatte 1 von der Seite her, auf der die ITO-Schicht 2 aufgebracht ist, unter Einsatz einer Fokussierungsoptik 5 einer abtastenden Bestrahlung mit Laserstrahlung 6 unter­ zogen. Die Wellenlänge und Energiedichte der Laserstrah­ lung 6 werden so gewählt, daß es in den Bereichen, in de­ nen die Laserstrahlung auf die Leiterschicht 2 auftrifft, durch die Absorption in dieser zu einer sehr schnellen Temperaturerhöhung kommt. Diese führt zu einem eruptiven Aufschmelzen und Verdampfen der Leiterschicht, wodurch - unterstützt durch einen Gasstrom 7 zum Abtransport der Schmelzspritzer und verdampften Anteile - in einem Schmelzkrater 2a ein Abschnitt der ITO-Schicht entfernt wird. Wird der Laserstrahl 6 auf einer vorbestimmten Bahn und mit geeigneter Geschindigkeit über die Oberfläche der Leiterschicht 2 geführt, lassen sich zusammenhängende lin­ eare und/oder flächige Bereiche aus der ursprünglich ge­ schlossen aufgebrachten ITO-Schicht entfernen, wodurch diese strukturiert wird.

Die für die gewählte Laserstrahlung hochreflektierende Schicht 3 reflektiert den größten Teil der nicht von der ITO-Schicht 2 absorbierten Strahlung wie auch der Absorp­ tionswärme zurück in die Schicht 2 bzw. in die Atmosphäre und schützt dadurch die Oberfläche der Glasplatte i. Zudem erfolgt die Bearbeitung mit einer geeignet gewählten Kom­ bination der Bestrahlungsparameter Energiedichte und Ab­ tastgeschwindigkeit, die die Einstellung eines thermischen Gleichgewichtes zwischen der Schicht 2 und dem Träger 1 im Einwirkungsbereich des Laserstrahls 6 nicht erlaubt.

Im übrigen - und vor allem - wird die Zusammensetzung der Schmelze, aus der das Glas 1 auf herkömmliche Weise gewon­ nen wird, derart gewählt, daß sich für die Wellenlänge der Laserstrahlung ein niedriger Absorptionskoeffizient des Glases sowie (unter Beachtung der übrigen anwendungsrele­ vanten Materialparameter) ein hoher Schmelzpunkt ergibt.

Für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird speziell eine Glas-Zusammensetzung gewählt, die sich in der Lichtleitertechnik mit NIR-Strahlungsquellen be­ währt hat, d. h. die im Wellenlängenbereich um 1 µm einen sehr hohen Transmissions- bzw. niedrigen Absorptionsgrad aufweist, und als strukturbildende Strahlung wird NIR- Laserstrahlung eingesetzt - beispielsweise die Strahlung eines Nd-YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 1.06 µm und einer Dauerstrichleistung von einigen zehn Watt. Die Zwi­ schenschicht 3 besteht bei dieser Ausführung aus einer (als solche von Wärmedämmgläsern her bekannten) sehr dün­ nen Au-Schicht.

Fig. 2a ist eine schematische Darstellung zur Vorgabe der Strukturierungs-Wellenlänge anhand der Absorptionskurven (Absorptionskoeffizient αrel in relativen Einheiten als Funktion der Wellenlänge λ) von Beschichtung - durchgezo­ gene Linie - und Träger - gestrichelte Linie - für diesen Fall. Die Strukturierungs-Wellenlänge ist innerhalb eines Wellenlängenbereiches A zu wählen.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Zusammensetzung des Trägermaterials so eingestellt, daß es im höheren UV-Bereich noch eine relativ hohe Transparenz aufweist (hier sind vorteilhaft Silicatgläser einsetzbar), und als struk­ turbildende Strahlung wird die eines UV-Lasers eingesetzt, beispielsweise eines N₂-Lasers mit einer Wellenlänge von 337 nm oder eines KrF-Excimerlasers mit einer Wellenlänge von 248 nm.

Wieder ist die Abstimmung auf die materialspezifischen Ab­ sorptionskurven wesentlich - vgl. Fig. 2b, die in zu Fig. 2a analoger (ebenfalls rein illustrierender) Darstellung auf einen geeigneten Wellenlängenbereich B hinweist.

Fig. 1b zeigt in einer weiteren Prinzipdarstellung die Er­ zeugung einer Leiterstruktur auf einem relativ wärmeemp­ findlichen Kunststoffträger 11, etwa einer PET-Folie. Die­ ser wurde vorab vollflächig mit einer leitfähigen Be­ schichtung 12 aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) versehen, und zwischen der halbsteifen Kunststoffolie 11 und der Leiter­ schicht 12 ist eine dünne Wärmedämmschicht 13 vorgesehen. Analog zur Anordnung nach Fig. 1a ist das Halbzeug auf ei­ nem in der xy-Ebene verschieblichen metallischen Halter bzw. Probentisch 14 angeordnet. Dieser ist jedoch gemäß Fig. 1b rückseitig verrippt und dient nicht nur der Halte­ rung und Führung des Substrates 11, sondern auch der wirk­ samen Wärmeableitung von diesem, wenn es unter Einsatz ei­ ner Fokussierungsoptik 15 einer abtastenden Bestrahlung mit Laserstrahlung 16 unterzogen wird. Die Wellenlänge und Energiedichte der Laserstrahlung 6 werden gemäß den unter Bezugnahme auf Fig. 1a. 2a und 2b erläuterten Grundsätzen vorgegeben, und deren Wirkung ist grundsätzlich dieselbe, wie oben angegeben.

Die dünne Wärmedämmschicht 13 - die aus einem im sichtba­ ren Bereich transparenten Kunststoff mit besonders hoher T-Beständigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit (etwa ei­ nem HT-Epoxid oder Polyimid), einem Oxid (etwa SiO₂) oder einer lichtdurchlässigen Glaskeramik bestehen kann - ver­ hindert weitgehend die Übertragung der in der Leiter­ schicht 12 erzeugten Absorptionswärme in das Substrat 11, weniger jedoch das Eindringen der Laserstrahlung in dieses. Aufgrund dessen geringen Absorptionsvermögens bei der Wellenlänge der Laserstrahlung wird der eingedrunge­ ne Strahlungsanteil jedoch im wesentlichen an der metalli­ schen Oberfläche des Halters 14 zurückgeworfen, und dieser Anteil trägt über die starke Absorption in der Leiter­ schicht 13 zusätzlich zu deren lokaler Erhitzung und Ab­ tragung bei.

Der Gasstrom 17 wirkt hier - zusätzlich zum verrippten xy-Tisch 14 - kühlend, so daß in der Umgebung des Laser­ kraters 12a sehr hohe T-Gradienten eingestellt werden und ein (auch nur oberflächliches) Schmelzen des Kunststoff­ trägers 11 verhindert wird. Als Kühlgas kann beispiels­ weise unmittelbar aus dem flüssigen Vorrats-Zustand ver­ dunsteter Stickstoff eingesetzt werden.

Auch hier erfolgt die Auswahl des Trägermaterials derart, daß sich für die Wellenlänge der Laserstrahlung ein nie­ driger Absorptionskoeffizient sowie (unter Beachtung der übrigen anwendungsrelevanten Materialparameter) ein rela­ tiv hoher Schmelzpunkt ergibt. Zur Auswahl der Strahlungs­ quelle wird auf die obigen Ausführungen verwiesen; tenden­ ziell ist aufgrund der Materialeigenschaften der Einsatz von UV-Lasern dem von NIR-Lasern bei einem Kunststoffträ­ ger vorzuziehen.

Sowohl bei Einsatz eines Glas- als auch eines Kunststoff­ trägers kann die in Fig. 1a und 1b gezeigte Zwischen­ schicht entfallen; überdies ist es natürlich möglich, eine (vorrangig) wärmedämmende Oxid-, Keramik- o. ä. Schicht in Verbindung mit einem Glasträger und eine vorrangig strah­ lungsreflektierende Zwischenschicht in Verbindung mit ei­ nem Kunststoffträger einzusetzen. Als Material für die Leiterschicht können neben dem (zu diesem Zweck verbrei­ tetesten) ITO auch sonstige hinreichend transparente Schichten mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zum Einsatz kommen, etwa aufgedampfte oder -gesputterte transparente Schichten aus elementaren Metallen oder bevorzugt Legie­ rungen mit nicht zu hohem Schmelzpunkt, etwa In oder Sn.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht in annähernd natürlicher Größe eine unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens hergestellte Dateneingabevorrichtung 100 mit 8×8-Matrix-Aufbau vom Typ des resistiven Touch-Panel. Die x-Anschlüsse 102.1 sind - aufgeteilt in zwei Gruppen - am oberen und unteren, die y-Anschlüsse 102.2 am linken Rand des aus zwei Glasplatten 101a und 101b aufgebauten Panels zu erkennen; sämtliche Zuleitungen 103 sind nach links herausgeführt. Von den - mit einer Metallschicht bedeckten - Zuleitungen und Anschlüssen 102.2 bzw. 102.1 aus er­ strecken sich Leiterbahnen 102.3 (auf der unteren Oberflä­ che der oberen Platte 101b) bzw. 102.4 (auf der oberen Oberfläche der unteren Platte 101a) aus ITO parallel zu den Kanten der Glasplatten in x- bzw. y-Richtung. In der Figur nicht dargestellt sind die Abstandshalter zwischen den Glasplatten, die in Form kleiner, in etwa kugelab­ schnittsförmiger, Aggregate aus gehärtetem Epoxidharz oder Lack auf die untere, stärkere Glasplatte 101a aufgebracht sind. Die Platten 101a und 101b sind über einen umlaufen­ den Klebstoffaden 104 miteinander verklebt, durch den der Leiterschicht- und Abstandsbereich gleichzeitig gegenüber Umwelteinflüssen versiegelt ist.
(Schrittfolge bei der Herstellung, speziell Anschlüsse/Zuleitungen; Material und -dicken etc. ?)

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung in Art eines Blockschaltbildes eine Anordnung zur Durchführung der Leiterschichtstrukturierung bei einer Ausführungsform der Erfindung. Ausgangspunkt ist ein vollflächig mit einer Leiterschicht 102 versehenes Halbzeug 100, dessen Leiter­ schicht mittels einer Laserstrahl-Bearbeitungsvorrichtung 200, gesteuert durch eine Steuerung 300, durch lokalen Ab­ trag in eine Leiterbahnstruktur 102a umgewandelt wird.

Kernstück der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist ein Nd-YAG- Impulslaser 201 (λ = 1,06 µm, P = 50 W) mit Stromversor­ gung 202 und Ansteuerschaltung 203. Die Laserstrahlung R_L gelangt über eine Kollimationsoptik 204 und zwei Umlenk­ spiegel 205 und 206 (von denen der Spiegel 206 von der Rückseite her für sichtbares Licht durchlässig ist) zu ei­ nem einstellbaren Spalt 207, über den die Strahlabmessun­ gen vorgegeben werden, und dann über einen weiteren (dichroitischen) Umlenkspiegel 208 und eine Fokussierungs­ optik bzw. Objektivlinse 209 auf die die ITO-Schicht tra­ gende Oberfläche des Werkstücks 100.

Zur Beobachtung des Strahlenganges und des Bearbeitungser­ gebnisses sind zwei mit weißem Licht arbeitende Beleuch­ tungseinrichtungen 210 (hinter dem Arbeitsspalt 207, zur Sichtbarmachung des Verlaufes des NIR-Laserstrahls) und 211, 212 (aus einer Lampe 211 und einem Umlenkspiegel 212, oberhalb des dichroitischen Spiegels 208, zur Gesichts­ feldbeleuchtung) vorgesehen. Über eine Okularlinse 213 und eine angeschlossene Videokamera 214 werden die Führung des Laserstrahls auf dem Werkstück und der Ablauf der Struk­ turbildung überwacht. Die Umlenkspiegel 208, 211 und die Linsen 209, 213 sind in einer relativ zum Werkstück ver­ schieblichen optischen Baugruppe 200a zusammengefaßt, die etwa von einem modifizierten Lichtmikroskop gebildet sein kann.

Zur Positionierung des Werkstücks 100 relativ zum Bearbei­ tungsstrahl R_L dient eine Positionssteuereinheit 215, die (in der Figur nicht gezeigte) Schrittmotorantriebe für die Optikeinheit 200a bzw. den Probentisch 216 ansteuert. Zur Einstellung der Arbeitsspaltabmessungen ist eine Spalt­ steuereinheit 217 vorgesehen, die ebenfalls auf einen in der Figur nicht dargestellten Motorantrieb einwirkt.

Das Kernstück der eigentlichen Steuerung 300 ist ein Mikroprozessor-Controller 301, dem in üblicher Weise eine Eingabetastatur 302, ein Bildschirm 303 und ein Programm­ speicher 304 sowie ein Datenspeicher 305 zugeordnet sind. Der Bildschirm 303 ist neben dem Controller 301 mit der Videokamera 214 verbunden.

Zur Herstellung einer Leiterstruktur mit vorgegebener Kon­ figuration werden über die Eingabetastatur 302 - die hier lediglich zur Illustration angegeben ist und an deren Stelle oder zusätzlich zu der auch ein Scanner eingesetzt werden kann - die Konfiguration und die aktuellen Mate­ rialdaten eingegeben oder ein bereits im Datenspeicher 305 gespeicherter Konfigurations-/Materialdatensatz abgerufen und in den Arbeitsspeicher des Controllers 301 übernommen. Der Controller liefert daraufhin entsprechend den Konfigu­ rationsdaten sowohl an die Leistungs-Ansteuerung 203 des Laseroszillators 201 und die Spaltsteuereinheit 217 als auch an die Positionssteuereinheit 215 die für den geziel­ ten lokalen Abtrag der Leiterschicht erforderlichen Steu­ ersignale. Der Laserstrahl wird daraufhin automatisch mit an die Materialspezifikation des Schichtaufbaus angepaßter Energiedichte und Abtastgeschwindigkeit und mit einer Strahlbreite und Positionskoordinaten entsprechend dem vorgegebenen Leiterbahnverlauf über des Schichtaufbau ge­ führt.

Mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtungen 210 und 211, 212 und der Kamera 214 werden der Verlauf des (selbst un­ sichtbaren) Bearbeitungsstrahls R_L und die erzeugte Struk­ tur beobachtet, so daß auch während der Bearbeitung korri­ gierende Eingriffe in den Ablauf - und zugleich eine Kor­ rektur des Datensatzes im Speicher 305 für die spätere Herstellung identischer Strukturen - möglich sind.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Insbesondere liegen Abwandlungen hinsichtlich der in den Beispielen genannten Materialien und Bearbeitungs-Strahl­ quellen sowie der Arbeitstisch- und etwaiger Kühlanordnun­ gen ebenso im Bereich der Erfindung wie eine manuelle oder halbautomatische Steuerung des Strukturierungsvorganges.

Bei der Herstellung resistiver Touch-Panels kann die Er­ zeugung der Leiterbahnstruktur in zweckmäßiger Weise mit dem Härten und/oder einer eventuellen Strukturierung der isolierenden Abstandshalter oder deren Vorformen auf dem Träger oder den Trägern verknüpft sein. Auch hierfür ist eine Abstimmung zwischen Materialspezifikationen und Bear­ beitungsparametern wesentlich.

Als Beispiel hierfür sei genannt, daß bei Einsatz eines UV-Lasers zur Leiterbahnstrukturierung in zweckmäßiger Weise ein Halbzeug eingesetzt wird, auf dem Abstandshal­ ter-Vorformen aus UV-härtendem Kunstharz angeordnet sind, und daß im Strukturierungsprozeß Teilschritte einer groß­ flächigen Bestrahlung des Trägers mit dem (entsprechend aufgeweiteten) Laserstrahl zum Härten der Abstandshalter ausgeführt werden. Ein weiteres Beispiel für die genannte Abstimmung ist, daß eine unstrukturiert oder nur grob strukturiert erzeugte Abstandshalterschicht im wesentli­ chen zeitgleich mit der Strukturierung der Leiterschicht durch zielgerichteten lokalen Abtrag derart strukturiert wird, daß die verbleibenden lokalen Abstandshalter in op­ timaler räumlicher Zuordnung zur erzeugten Leiterbahn­ struktur positioniert sind. Grundsätzlich ist damit in ko­ stengünstiger Weise der Einsatz von Halbzeugen möglich, die aufeinanderfolgend eine vollflächige Leiterbahnschicht und eine vollflächige Abstandshalterschicht tragen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung einer über dem Anzeigefeld einer Datenanzeigevorrichtung anzuordnenden Dateneingabe­ vorrichtung, die mindestens einen für sichtbares Licht transparenten flächigen Träger aufweist, welcher auf min­ destens einer Oberfläche eine für sichtbares Licht trans­ parente leitfähige Schicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht im wesentlichen voll flächig auf den Träger aufgebracht und danach mittels fokussierter ener­ giereicher Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, in der leitfähigen Schicht eine Leiterstruktur erzeugt wird, wo­ bei energiereiche Strahlung mit einer derart auf das Mate­ rial des Trägers und der leitfähigen Schicht abgestimmten Wellenlänge oder derart abgestirntem Wellenlängenbereich eingesetzt wird, daß diese(r) im Bereich eines spektralen Absorptionsmaximums der leitfähigen Schicht, aber außer­ halb von spektralen Absorptionsmaxima des Trägers liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht voll flächig eine für sichtbares Licht transparente, jedoch im Wellenlängenbereich der energie­ reichen Strahlung hochgradig reflektierende Schicht nied­ riger elektrischer Leitfähigkeit auf den Träger aufge­ bracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht vollflächig eine für sichtbares Licht transparente Schicht mit niedriger elektrischer und thermi­ scher Leitfähigkeit auf den Träger aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle der energiereichen Strahlung ein UV- oder NIR-Laser eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lei­ stungsdichte und/oder Vorschubgeschwindigkeit der energie­ reichen Strahlung so eingestellt werden, daß in deren je­ weiligem Einwirkungsbereich die leitfähige Schicht lokal weitgehend entfernt und/oder in nicht leitfähiges Material umgewandelt wird, jedoch keine wesentliche Verringerung der Transparenz des Trägermaterials und ggfs. des Schichtmate­ rials eintritt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger während der Strukturierung gekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger eine Glasplatte oder eine Kunststoffolie, insbesondere PE-Folie, ist und die leitfähige Schicht eine ITO-Schicht aufweist und energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 1.04 bis 1,08 µm eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Quelle der energierei­ chen Strahlung ein Seltenerd-Glas- oder -YAG-Laser, insbe­ sondere ein Nd- oder Yb-YAG-Laser, eingesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger eine Glasplatte oder eine Kunststoffolie, insbesondere PE-Folie, ist und die leitfähige Schicht eine ITO-Schicht aufweist und energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 120 bis 350 nm eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle der energie­ reichen Strahlung ein Stickstoff- oder Excimer-Gaslaser eingesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vollflächige leitfähige Schicht unter Anwendung von Be­ dampfen oder Sputtern bzw. chemischer Gasphasenabscheidung erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lei­ terstruktur eine streifen- oder matrixförmige Struktur er­ zeugt wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer kapazitiv auf Berüh­ rung ansprechenden Dateneingabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine strukturierte Leiterschicht auf einer Oberfläche eines einzelnen Trägers gebildet wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer resistiv auf Berüh­ rung ansprechenden Dateneingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß auf zwei Trägern jeweils mindestens eine Zu­ leitungsstruktur zu einem leitfähigen Bereich gebildet wird und die Träger nach der Strukturierung mit einander zugewandten leitfähigen Schichten in geringem Abstand pa­ rallel zueinander angeordnet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf mindestens einem der Träger eine Reliefstruktur derart ausgebildet wird, daß die Leiterstrukturen auf beiden Trägern im von äußerer Be­ rührung freien Zustand keinen Kontakt miteinander haben, jedoch durch äußere Berührung in Kontakt miteinander ge­ bracht werden können.

16. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reliefstruktur unter Nutzung der energiereichen Strahlung, insbesondere in ei­ nem Arbeitsgang mit dem Schritt der Strukturierung der leitfähigen Schicht oder in unmittelbarer zeitlicher Auf­ einanderfolge mit diesem, ausgebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16 und einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der Reliefstruktur ein UV-Laserhärten von auf den Träger aufgebrachten Abstandshalter-Vorformen um­ faßt.