TW201318106A - 觸控感測裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種觸控感測裝置，包括複數個感測電極單元以及一絕緣圖案層。絕緣圖案層覆蓋感測電極單元且具有非對應感測電極單元的複數個開口。本發明亦揭示一種觸控感測裝置之製造方法。

Description

觸控感測裝置及其製造方法
本發明係有關於一種輸入介面，特別是有關於一種觸控感測裝置及其製造方法。
隨著操作便利性的需求增加，越來越多的電子產品使用觸控面板。觸控面板中具有触控感测装置，能夠讓使用者透過手指或觸控筆(stylus)執行輸入的功能而完成資料傳輸。
觸控面板中的觸控感测装置通常由感測電極陣列構成。在觸控感測裝置的製造過程中，感測電極陣列在完成製作之後會進行烘烤步驟。然而，感測電極陣列在有氧環境下進行烘烤時，其片電阻(sheet resistance)會隨著溫度升高而增加。一旦電阻值超出理論值，將影響控制電路(未繪示)識別觸摸點的位置，進而降低觸控感測裝置的靈敏度。
因此，有必要尋求一種新的觸控感測裝置結構，其能夠改善或避免上述的問題。
為了解決上述的問題，本發明利用保護結構覆蓋所有的感測電極，進而在進行高溫烘烤期間隔絕氧氣，以避免感測電極的電阻值發生變化或減輕其變化，而提升或維持觸控感測裝置的靈敏度。
根據上述的目的，本發明提供一種觸控感測裝置，包括：複數個感測電極單元，以及一絕緣圖案層，覆蓋感測電極單元，且具有非對應感測電極單元的複數個開口。
本發明另提供一種觸控感測裝置之製造方法，包括：形成複數個感測電極單元，以及形成一絕緣圖案層，覆蓋感測電極單元，且具有非對應感測電極單元的複數個開口。
本發明實施例的優點在於提供一保護結構，其可防止或減輕感測電極的電阻值在製造期間所發生的變異，進而提升或維持觸控感測裝置的靈敏度。再者，本發明實施例的優點在於可在不增加額外的製程步驟情形下，完成保護結構的製作。
以下說明本發明實施例之觸控感測裝置及其製造方法。然而，可輕易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。
請參照第1C及2圖，其中第1C圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控感測裝置平面示意圖，而第2圖係繪示出第1C圖中沿2-2’線之剖面示意圖。觸控感測裝置200，例如一電容式觸控感測裝置，包括：複數個感測電極單元及一絕緣圖案層208b，其中絕緣圖案層208b覆蓋感測電極單元且具有非對應感測電極單元的複數個開口209。
在本實施例中，觸控感測裝置200更包括一基板202，而感測電極單元設置於基板202上，基板202可作為一上蓋板，用以提供一觸摸表面，讓使用者能以手指、觸控筆或尖筆等直接觸碰。在一實施例中，基板202可包括透明材料，例如：玻璃、石英、或其他彈性或非彈性高分子透明材料。在其他實施例中，基板202也可包括非透明材料。
再者，在本實施例中，如第1A圖所示，感測電極單元可包括：複數個第一感測電極單元204a以及複數個第二感測電極單元206b。第一感測電極單元204a沿一第一方向排列，且通過複數個連接部204b彼此相連，構成複數個第一感測電極串列204，其中每一連接部204b由延伸相鄰的第一感測電極單元204a所形成。第二感測電極單元206a沿一第二方向排列，且通過複數個連接線210(繪示於第1C及2圖)彼此相連，構成複數個第二感測電極串列206。
第一感測電極串列204及第二感測電極串列206設置於基板202的非觸摸表面(其相對於觸摸表面)上。在一實施例中，第一方向平行於第1C圖的垂直方向，而第二方向平行於第1C圖的水平方向，使每一第一感測電極串列204垂直於每一第二感測電極串列206。
第一感測電極單元204a、連接部204b以及第二感測電極單元206a可由同一透明導電層所構成。如此一來，第一感測電極串列204與第二感測電極串列206都在同一平面，所以顯現出來的顏色比較統一而不易有色差問題。需注意的是雖然在本實施例中第一感測電極串列204與第二感測電極串列206為在同一平面且沿不同方向排列，而具有單層雙軸向的配置結構(未繪示)，然而在其他實施例中，第一感測電極串列204與第二感測電極串列206也可為在同一平面且沿相同方向排列，而具有單層單軸向的配置結構，或為在不同平面且沿不同方向排列，而具有雙層雙軸向的配置結構(未繪示)。
請再參照第1C及2圖，在本實施例中，每一第一感測電極串列204更包括：複數對連接點212，對應設置於每一連接線210的二個相對側，且與對應的連接部204b電性接觸。再者，連接線210與連接點212可由同一導電層(未繪示)所構成。
由於第一感測電極單元204a的面積大於連接部204b，因此在兩者的連接處會形成一頸區(neck)，使該處的電阻值升高。然而，在本實施例中，特別的是與連接部204b電性接觸的連接點212有助於降低頸區的電阻值，以防止通過每一第一感測電極串列204的信號衰減。
在本實施例中，觸控感測裝置200更包括複數個絕緣島208a，對應設置於每一連接部204b與每一連接線210之間，其可為條形且平行於連接線210，用以電性隔離第一感測電極單元204a與第二感測電極單元206a。在其他實施例中，絕緣島208a可為矩形、方形或其他適當的形狀。再者，絕緣島208a與絕緣圖案層208b構成一保護結構208，其中絕緣圖案層208b覆蓋第一感測電極單元204a、第二感測電極單元206a及部分的連接部204b，且絕緣圖案層208b的開口209對應於絕緣島208a的位置，使絕緣圖案208b層經由每一開口209而圍繞每一絕緣島208a。如此一來，保護結構208可在觸控感測裝置200製造中進行的高溫烘烤期間隔絕氧氣，以避免第一感測電極單元204a與第二感測電極單元206a的電阻值發生變化或減輕其變化。在本實施例中，絕緣島208a與絕緣圖案層208b可由同一絕緣層所構成。
圍繞絕緣島208a的開口209露出了部分的第二感測單元206a以及部分的連接部204b，且連接點212至少应位於絕緣島208a與絕緣圖案層208b之間的間隙中。因此，連接線210可經由開口209與露出第二感測單元206a電性連接/接觸。再者，連接點212可經由開口209而與對應的連接部204b電性連接/接觸。
在本實施例中，觸控感測裝置200更包括：複數個第一導線214及複數個第二導線216。第一導線214對應連接第一感測電極串列204，而第二導線216則對應連第二感測電極串列206。第一及第二導線214及216可與連接線210及連接點212由同一導電層所構成。再者，第一及第二導線214及216係用以作為外部電路(未繪示)的輸入/輸出端。
在本實施例中，觸控感測裝置200更包括一絕緣層218，其覆蓋保護結構208(即，絕緣島208a與絕緣圖案層208b)、連接線210及連接點212。絕緣層218係用以保護第一感測電極串列204與第二感測電極串列206，避免其氧化或受到腐蝕性液體或氣體的影響而損害。
第1A至1C圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控感測裝置200之製造方法平面示意圖。請參照第1A圖，提供一基板202。基板202可包括透明材料，例如：玻璃、石英、或其他彈性或非彈性高分子透明材料。在其他實施例中，基板202也可包括非透明材料。
接著，在基板202上沉積一透明導電層(未繪示)，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鎘錫(cadmium tin oxide,CTO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、氧化銦鋅錫(indium tin zinc oxide,ITZO)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、氧化鉿(hafnium oxide,HfO)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide,InGaZnO)、氧化銦鎵鋅鎂(indium gallium zinc magnesium oxide,InGaZnMgO)、氧化銦鋅鎂(indium zinc magnesium oxide,InZnMgO)、氧化銦鎵鋁(indium gallium aluminum oxide,InGaAlO)、氟錫氧化物(fluorine tin oxide,FTO)或銻錫氧化物(antimony tin oxide,ATO)。之後，可透過微影及蝕刻製程來圖案化透明導電層而形成複數個感測電極單元。在本實施例中，感測電極單元的製做包括形成複數個第一感測電極單元204a以及形成複數個第二感測電極單元206b。第一感測電極單元204a沿一第一方向排列，且通過複數個連接部204b彼此相連，構成複數個第一感測電極串列204，其中每一連接部204b由延伸相鄰的第一感測電極單元204a所形成(即，連接部204b與第一感測電極單元204a由圖案化同一透明導電層所構成)。第二感測電極單元206a沿一第二方向排列，其中每一第二感測電極串列206中相鄰的第二感測電極單元206a被一第一感測電極串列204的一連接部204b所隔開。因此，在後續的製程步驟中，會再形成複數個連接線210(繪示於第1C及2圖)，使相鄰的第二感測電極單元206a通過連接線210彼此相連，構成複數個第二感測電極串列206。
第一感測電極串列204及第二感測電極串列206形成於基板202的非觸摸表面(其相對於觸摸表面)上。在一實施例中，第一方向平行於第1C圖的垂直方向，而第二方向平行於第1C圖的水平方向，使每一第一感測電極串列204垂直於每一第二感測電極串列206。
請參照第1B圖，在基板202上形成一絕緣層(未繪示)，例如氧化矽層、氮化矽層、PI(polyimide)或其他透明的絕緣高分子層或其組合，用以覆蓋第一感測電極串列204及第二感測電極串列206中的第二感測電極單元206a。之後，可透過微影及蝕刻製程來圖案化絕緣層，以在基板202上形成一絕緣圖案層208b，其覆蓋感測電極單元(即，第一感測電極單元204a以及形成複數個第二感測電極單元206b)，且具有非對應感測電極單元的複數個開口209。
在一實施例中，可在形成絕緣層之後進行一烘烤製程，以穩定絕緣層下方的應感測電極單元。在其他實施例中，可在圖案化絕緣層以形成絕緣圖案層208b之後進行上述烘烤製程。
在本實施例中，可在圖案化絕緣層以形成絕緣圖案層208b期間，形成複數個絕緣島208a。也就是說，絕緣圖案層208b與絕緣島208a由圖案化同一絕緣層所構成。絕緣島208a對應設置於每一連接部204b與後續形成的連接線210(繪示於第1C及2圖)之間，且可為條形且垂直於連接線210。在其他實施例中，絕緣島208a可為矩形、方形或其他適當的形狀。
絕緣圖案層208b覆蓋第一感測電極單元204a、第二感測電極單元206a及部分的連接部204b，且其開口209對應於絕緣島208a，使絕緣圖案層208b經由每一開口209而圍繞每一絕緣島208a。圍繞絕緣島208a的開口209露出了部分的第二感測單元206a以及部分的連接部204b。在本實施例中，絕緣島208a與絕緣圖案層208b構成一保護結構208。
請參照第3圖，其繪示出感測電極單元的片電阻值與不同烘烤條件的關係曲線圖，其中曲線A表示不同烘烤條件下，不具有保護結構208的第一感測電極單元204a及第二感測電極單元206a的片電阻變化，而曲線B表示不同烘烤條件下，具有保護結構208的第一感測電極單元204a及第二感測電極單元206a的片電阻變化。
如第3圖可及第1B圖所示，由於保護結構208實質上覆蓋了第一感測電極單元204a、第二感測電極單元206a及部分的連接部204b，因此在後續進行烘烤製程以穩定第一感測電極單元204a及第二感測電極單元206a的時候，可有效阻隔烘烤製程中使用的氧氣，避免第一感測電極單元204a及第二感測電極單元206a發生氧化，進而防止其片電阻值隨烘烤溫度增加而升高(如曲線B所示)。相反地，若第一感測電極單元204a及第二感測電極單元206a未覆蓋保護結構208，第一感測電極單元204a及第二感測電極單元206a因發生氧化而使其片電阻隨烘烤溫度增加而升高(如曲線A所示)。
請參照第1C圖，在基板202及保護結構208上形成一導電層(未繪示)，導電層的材料可為金屬，例如，鉬/鋁/鉬組成之金屬膜。之後，可透過微影及蝕刻製程來圖案化導電層，以在每一絕緣島208a上形成一連接線210並延伸至絕緣島208a外側，以連接相鄰且經由開口209而露出的第二感測電極單元206a。
在本實施例中，在圖案化導電層的步驟中，更包括在每一第一感測電極串列204形成複數對連接點212。也就是說，連接線210與連接點212由圖案化同一導電層所構成。每一對第二連接點212是對應設置於每一連接線210的二個相對側的絕緣島208a上，並延伸至絕緣島208a外側以及延伸於絕緣圖案層208b與絕緣島208a之間的間隙中，以與經由開口209而露出的連接部204b電性接觸。
在本實施例中，在圖案化導電層的步驟中，更包括在形成複數個第一導線214，以對應連接第一感測電極串列204，且形成複數個第二導線216，以對應連接第二感測電極串列206。也就是說，連接線210、連接點212以及第一及第二導線214及216都由圖案化同一導電層所構成。
在圖案化導電層之後，可在保護結構208(即，絕緣島208a及絕緣圖案層208b)以及第一及第二連接點210及212上方覆蓋一絕緣層218，例如氧化矽層、氮化矽層、PI(polyimide)或其他透明的絕緣高分子層或其組合，用以保護第一感測電極串列204與第二感測電極串列206，避免其氧化或受到腐蝕性液體或氣體的影響而損害。
根據上述實施例，由於保護結構防止感測電極單元的片電阻值因烘烤製程而升高，因此可提升或維持觸控感測裝置的靈敏度。再者，由於與連接部電性接觸的第二連接點有助於降低頸區(位於第一感測電極單元與連接部連接之處)的電阻值，因此可有效防止通過每一第一感測電極串列的信號衰減。另外，由於保護結構中的絕緣島與絕緣圖案層由圖案化同一絕緣層而成，且連接點與連接線由圖案化同一導電層而成，因此在觸控感測裝置中，並無額外的製程步驟來製作絕緣圖案層以及連接點。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200．．．觸控感測裝置
202．．．基板
204．．．第一感測電極串列
204a．．．第一感測電極單元
204b．．．連接部
206．．．第二感測電極串列
206a．．．第二感測電極單元
208．．．保護結構
208a．．．絕緣島
208b．．．絕緣圖案層
209．．．開口
210．．．連接線
212．．．連接點
214．．．第一導線
216．．．第二導線
218．．．絕緣層
第1A至1C圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控感測裝置之製造方法平面示意圖；
第2圖係繪示出及第1C圖中沿2-2’線之剖面示意圖；及
第3圖係繪示出感測電極單元的片電阻值與不同烘烤條件的關係曲線圖。
200．．．觸控感測裝置
202．．．基板
204．．．第一感測電極串列
204a．．．第一感測電極單元
204b．．．連接部
206．．．第二感測電極串列
206a．．．第二感測電極單元
208．．．保護結構
208a．．．絕緣島
208b．．．絕緣圖案層
209．．．開口
210．．．連接線
212．．．連接點
214．．．第一導線
216．．．第二導線
218．．．絕緣層

Claims (26)

  1. 一種觸控感測裝置，包括：複數個感測電極單元；以及一絕緣圖案層，覆蓋該等感測電極單元且具有非對應該等感測電極單元的複數個開口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該等感測電極單元包括：複數個第一感測電極單元，沿一第一方向排列，且通過複數個連接部彼此相連，構成複數個第一感測電極串列；以及複數個第二感測電極單元，沿一第二方向排列，且通過複數個連接線彼此相連，構成複數個第二感測電極串列。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感測裝置，更包括複數個絕緣島，對應設置於每一該等連接部與每一該等連接線之間，其中該絕緣圖案層的該等開口對應於該等絕緣島的位置且經由該等開口而圍繞每一該等絕緣島。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測裝置，其中該絕緣圖案層與該等絕緣島由同一絕緣層所構成。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測裝置，其中每一該等第一感測電極串列更包括複數對連接點，對應設置於每一連接線的二個相對側且與該等連接部電性接觸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控感測裝置，其中該等連接點位於該等絕緣圖案層與該等絕緣島之間的間隙中。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之觸控感測裝置，其中該等連接線與該等連接點由同一導電層所構成。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測裝置，更包括一絕緣層，覆蓋該等絕緣圖案層、該等絕緣島以及該等連接線。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感測裝置，更包括：複數個第一導線，對應連接該等第一感測電極串列；以及複數個第二導線，對應連接該等第二感測電極串列。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控感測裝置，其中該等連接線、該等第一導線及該等第二導線由同一導電層所構成。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感測裝置，其中該等第一感測電極單元、該等連接部以及該等第二感測電極單元由同一透明導電層所構成。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，更包括：一基板，該等感測電極單元設置於該基板上。
  13. 一種觸控感測裝置之製造方法，包括：形成複數個感測電極單元；以及形成一絕緣圖案層，覆蓋該等感測電極單元且具有非對應該等感測電極單元的複數個開口。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中形成該等感測電極單元的步驟包括：形成複數個第一感測電極單元，沿一第一方向排列，且通過複數個連接部彼此相連，構成複數個第一感測電極串列；以及形成複數個第二感測電極單元，沿一第二方向排列，且通過複數個連接線彼此相連，構成複數個第二感測電極串列。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括：形成複數個絕緣島，對應設置於每一該等連接部與每一該等連接線之間，其中該絕緣圖案層經由該等開口而圍繞每一該等絕緣島。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該絕緣圖案層與該等絕緣島由圖案化同一絕緣層所構成。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括：在每一第一感測電極串列形成複數對連接點，每一對連接點是對應設置於每一連接線的二個相對側且與該等連接部電性接觸。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該等連接點位於該等絕緣圖案層與該等絕緣島之間的間隙中。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該等連接線與該等連接點由圖案化同一導電層所構成。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括在該絕緣圖案層、該等絕緣島以及該等連接線上覆蓋一絕緣層。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括在形成該絕緣層之後進行烘烤的製程。
  22. 如申請專利範圍第14所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括在形成該絕緣圖案層之後進行烘烤的製程。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括：形成複數個第一導線，以對應連接該等第一感測電極串列，以及形成複數個第二導線，以對應連接該等第二感測電極串列。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該等連接線、該等第一導線及該等第二導線由圖案化同一導電層所構成。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該等第一感測電極單元、該等連接部以及該等第二感測電極單元由圖案化同一透明導電層所構成。
  26. 如申請專利範圍第13項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括於一基板上形成該等感測電極單元。
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