TW201332783A - 偏光器電容式觸控螢幕 - Google Patents

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Abstract

觸控螢幕結構可具有由偏光器膜(polarizer film)或分析器構成之電容式觸控感測器。本文中揭示一種使用捲軸式處置系統(roll-to-roll handling system)生產電容式觸控感測器之方法，該方法包含：藉由第一柔版及第一墨水將第一圖案印刷於偏光器之第一側上。藉由第二柔版及第二墨水將第二圖案印刷於該膜之第二側上。使該膜固化，且鍍敷該第一圖案及該第二圖案並組裝該第一圖案及該第二圖案。

Description

偏光器電容式觸控螢幕 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2011年10月25日申請之美國臨時專利申請案第61/551,183號(代理人案號2911-03000)的優先權；該案藉此以引用之方式併入本文中。
【背景】
(例如)如用於LCD或其他顯示螢幕中之觸控螢幕技術可使用投射式電容式觸控技術(PCT)。PCT觸控螢幕可包含配置於層化玻璃薄片中的導電材料基質。可在一或多個基板之X軸及Y軸上蝕刻導電材料，且組裝導電材料以形成X-Y格柵。當施加電壓時，此格柵形成靜電場，且當(例如)手指或觸控筆之導電物件使該場中斷或扭曲時，可量測此電容改變以追蹤由於手指接觸引起的中斷。
【摘述】
在一具體實例中，一種使用捲軸式處置系統生產電容式觸控感測器之方法包含：藉由第一柔版及第一墨水將第一圖案印刷於偏光器膜之第一側上，其中該第一圖案包含複數條線及第一尾部；及藉由第二柔版及第二墨水將第二圖案印刷於該偏光器膜之該第一側上，其中該第二圖案包含第二複數條線及第二尾部，且其中該第二圖案係鄰近於該第一圖案而印刷。該具體實例進一步包含使該印刷之偏光器膜固化；鍍敷該第一圖案及該第二圖案；及組裝該第 一圖案與該第二圖案，使得該第一複數條線正交於該第二複數條線而定向。
在一替代具體實例中，一種製成包含電容式觸控感測器之投射式電容LCD觸控螢幕的方法，其中該電容式觸控感測器包含：使用第一柔版及墨水藉由柔版印刷製程將第一圖案印刷於第一膜之第一側上，其中該第一圖案包含第一複數條線；使該第一膜固化；鍍敷該第一膜；及清潔第二膜。該具體實例進一步包含使用第二柔版將第二圖案印刷於該第二膜之第一側上，其中該第二圖案包含第二複數條線；使該第二膜固化；鍍敷該第二膜；及組裝該第一膜與該第二膜，使得該第一複數條線與該第二複數條線正交於彼此。
在一具體實例中，一種電容式觸控感測器包含：包含第一側及第二側之可撓性偏光器膜，其中該第一側包含藉由柔版印刷製程印刷之第一圖案，該第一圖案包含第一複數條線及第一尾部，且其中該第二側包含第二圖案，該第二圖案包含第二複數條線及第二尾部；其中該第一圖案及該第二圖案係使用含有催化劑之墨水藉由柔版印刷製程來印刷，且其中該第一圖案及該第二圖案係使用導電材料藉由無電極鍍敷來鍍敷；且其中該第一圖案及該第二圖案經印刷，使得該第一複數條線與該第二複數條線正交於彼此而定向。
【詳細說明】
對於本發明之例示性具體實例的詳細描述，現參看隨 附圖式。
以下論述係針對本發明之各種具體實例。儘管此等具體實例中之一或多者可為較佳的，但所揭示之具體實例不應被解釋為或以其他方式用作限制包括申請專利範圍的本發明之範疇。另外，熟習此項技術者應理解，以下描述具有廣泛應用，且任何具體實例之論述僅意欲為彼具體實例之例示性論述，且不意欲暗示包括申請專利範圍的本發明之範疇限於彼具體實例。
電容式觸控感測器可用於具有觸敏式(touch-sensitive)特徵之電子器件中。此等電子器件可包括顯示器件，諸如計算器件、電腦顯示器或攜帶型媒體播放器。顯示器件可包括可經調適以顯示影像(包括文字、圖形、視訊影像、靜態影像或呈現)之電視、監視器及投影機。可用於此等顯示器件之影像器件可包括陰極射線管(CRT)、投影機、平板液晶顯示器(LCD)、LED系統、OLED系統、電漿系統、電場發光顯示器(ELD)、場發射顯示器(FED)。隨著觸控螢幕器件之風行度增加，製造商可設法使用將保持品質同時減小製造成本並使製造製程簡化的製造方法。可藉由減少光學干擾(例如，由於由光刻製程形成之規則導電圖案產生的波紋效應(moire effect))來改良觸控螢幕之光學效能。本文中揭示在高容量捲軸式製造製程中製作可撓性且光學上順應式觸控感測器之系統及方法，在高容量捲軸式製造製程中，可在單程中產生微型導電特徵。
可用於顯示幕中之兩種類型之PCT技術為可利用互電 容或自電容的PCT技術。自電容觸控感測器可包含沿著X軸及Y軸的複數個電極線。在此實例中，脈衝輸送該複數條線中之每一者，且兩個手指在該複數條線之任何軸線上產生的結果與僅一手指在彼線上產生之結果相同。在此具體實例中，讀取第一手指或觸控筆位置及第二手指或觸控筆位置作為一手指位置。另一位置可被稱為「疊影(ghost)」。
與自電容感測器相對比，互電容感測器由x-y格柵組成，其中在第一組裝基板及第二組裝基板之每一列及行的每個交叉點處存在一電容器，或在另一實例中，互電容感測器由第一基板組成，該第一基板具有印刷於x軸上之圖案及印刷於y軸上之圖案，且接著該第一基板經切割並組裝以使該等圖案正交地定向。在互電容感測器中，依次藉由電壓脈衝輸送沿著X軸之複數條線中的每一者，且針對電容改變而掃描沿著Y軸之複數條線。每一節點(其中一節點可包含x-y交叉點)個別地為位址，且藉由量測電壓以判定觸摸位置來建置觸摸之節點之影像。應注意，節點位於該複數條線之每個交叉點處。在一具體實例中，此情形允許多點觸碰操作，其中可準確地追蹤多個手指、觸控筆、手掌或其他導電器具，此情形允許觸控螢幕之多點控制及操控。
本文中揭示藉由(例如)捲軸式製造製程製作偏光電容式可撓性觸控感測器(FTS)電路之系統及方法之具體實例。可使用所選定設計之熱成像來製作複數個母版，以便將高解析度導電線印刷於基板上。可使用第一輥子將第一 圖案印刷於基板之第一側上，且可使用第二輥子將第二圖案印刷於基板之第二側上。在鍍敷製程期間，可使用無電極鍍敷。雖然無電極鍍敷相較於其他方法而言可為更耗時的，但對於小型的複雜或錯綜之幾何形狀，無電極鍍敷可為更好的。FTS可包含與介電層連通之複數個薄可撓性電極。可將包含電引線之延伸尾部附接至電極，且可存在與引線電連通的電連接器。捲軸式製程指代以下事實：將可撓性基板裝載至亦可被稱為退繞輥子之第一輥子上，以將可撓性基板饋送至發生製作製程的系統中，且接著在製程完成時，將可撓性基板卸載至亦可被稱為捲繞輥子之第二輥子上。
可使用經由已知捲軸式處置方法轉印之薄可撓性基板來製造觸控感測器。將基板轉印至可包含諸如電漿清潔、彈性體清潔、超音波清潔製程等之製程的清洗系統中。清洗循環可繼之以物理或化學氣相沈積真空腔室中的薄膜沈積。在可被稱為印刷步驟之此薄膜沈積步驟中，將諸如氧化銦錫(ITO)之透明導電材料沈積於基板之至少一表面處。在一些具體實例中，導電線之合適材料尤其可包括銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、錫(Sn)及鈀(Pd)。取決於用於電路之材料的電阻率，其可具有不同回應時間及功率要求。所沈積導電材料層可具有在0.005微歐/平方至500歐姆/平方之範圍內的電阻、500埃或500埃以下之實體厚度，及25微米或25微米以上的寬度。在一些具體實例中，印刷之基板可具有藉由噴霧沈積或濕式化學沈積 塗覆的防眩塗層或漫射體表面塗層。可藉由(例如)用紅外線加熱器、紫外線加熱器、對流加熱器或其類似者加熱來使基板固化。可重複此製程，且可能需要層壓、蝕刻、印刷及組裝之若干步驟來完成觸控感測器電路。
所印刷圖案可為包含複數條線之高解析度導電圖案。在一些具體實例中，此等線之大小可為微觀的。印刷圖案之困難可隨著線大小減小及圖案幾何形狀之複雜性增加而增加。用以印刷具有變化之大小及幾何形狀之特徵的墨水亦可發生變化，一些墨水組成物可能更適合於較大之簡單特徵，且一些墨水組成物更適合於較小之更錯綜幾何形狀。
在一具體實例中，可存在用以形成圖案之多個印刷台。此等台可能受可在陶瓷花紋輥子上轉印之墨水的量限制。在一些具體實例中，可存在用以印刷特定特徵之專用台，該等特定特徵可跨越多個產品線或應用執行，在一些狀況下，此等專用台可將相同墨水用於每個印刷工作，或可為可接著連續地執行而不必對調輥子之若干產品或產品線共同的標準特徵。用於轉印製程中之一或多個陶瓷花紋輥子的胞體積可取決於轉印之墨水的類型，在一些具體實例中，胞體積可在自0.5 BCM至30 BCM(十億立方微米)之範圍內且在其他具體實例中，胞體積可在自9 BCM至20 BCM之範圍內。用以印刷圖案之全部或部分的墨水之類型可取決於包括以下各者之若干因素：線之截面形狀、線厚度、線寬度、線長度、線連接性及總體圖案幾何形狀。除印刷製程之外，亦可對印刷之基板執行至少一固化製程以 便達成所要特徵高度。
圖1展示結構100，結構100為習知觸控螢幕組態。結構100包括習知觸控感測器。圖1包括光源102。背光為用於觸控螢幕中之一種類型的照明源。背光可包括光源、增強膜(enhancement films)及漫射板(diffuser plates)。用於背光之光源包括電場發光面板(ELP)、冷陰極螢光燈(CCFL)、熱陰極螢光燈(HCFL)、編織光纖網(Woven fiber optic mesh)、白熾燈，及發光二極體(LED)。漫射板連同背光102之其他組件一起產生自光源發射至第一偏光器104之光的均勻分佈。第一偏光器104使背光102發射之光束偏光，且僅傳遞具有特定線性偏光的光。最常見之市售偏光器由含有二向色染料分子或晶體之高度單軸定向之聚合物材料製成。在一具體實例中，高二向色比偏光器為由含有細長碘錯合物之聚乙烯醇(PVA)薄膜構成的碘偏光器。此等偏光器對於吸收材料需要高分子序態(high molecular order)；此序態藉由將染料吸收至PVA之拉伸膜中來達成。此等二向色偏光器可基於具有類桿分子或晶體結構之二向色材料，該等二向色材料之長分子或晶軸幾乎平行於光吸收的躍遷矩。聚合物吸收二向色液體，因此碘離子或染料離子擴展至聚合物內部。將聚合物加熱並拉伸，因此聚合物變為PVA隔膜。在較佳具體實例中，穿透應為約5%。其他95%由膜之各層折射、反射或吸收。此等偏光器吸收沿著長分子軸線偏光之光，且透射在正交於此軸線之所有方向上經偏光之大部分光。二向色偏光器之吸收率及透射率 為影響液晶顯示器(LCD)之亮度的兩個因素。偏光器膜之諸如耐溫度及濕度之機械性質對於提供對偏光層之保護而言可能並非最佳的，三乙醯基纖維素(TAC)膜可用以保護偏光層。碘偏光膜之本體通常在上側及下側上塗佈有TAC保護性膜；此等保護性層可具有高達200微米之厚度。
轉回至圖1，液晶層110包夾於薄膜電晶體108(TFT)與紅色、綠色及藍色(RGB)濾光片112之間。玻璃基板106攜載TFT 108，且玻璃基板114攜載RGB濾光片112。根據彩色濾光片之基本結構，主三色圖案(紅色、綠色及藍色)形成於黑色矩陣上。鉻或樹脂之此黑色矩陣先前形成於玻璃基板114上，以防止背光洩漏及來自鄰近像素之色彩串擾。在彩色圖案上，沈積有氧化銦錫(ITO)膜。第二偏光器116安置於玻璃基板114之上。此第二偏光器116亦可被稱為分析器。較佳地，由分析器116使用之偏光的方向垂直於第一偏光器104膜之偏光的方向。
在一具體實例中，觸控螢幕可包括蓋玻片122以保護器件不受環境條件影響並使器件與環境條件隔離，且保護器件不受磨蝕、正常磨損、氧化及其他有害化學劑影響。大體上，具有透明/硬塗層之玻璃或聚酯(PET)膜用作觸控螢幕面板中的保護性覆蓋層。
圖2為觸控螢幕組態之具體實例。在組態200中，諸如背光202之光源產生光束，該等光束由第一偏光器204在一線性方向(圖中未示)上進行偏光。液晶胞210包夾於TFT 208與RGB濾光片212之間。第一玻璃基板206及 第二玻璃基板214囊封液晶胞210。第一玻璃基板206包括TFT 208，且玻璃基板214包括RGB濾光片212。例如主三色圖案(紅色、綠色及藍色)之彩色濾光片可形成於黑色矩陣上。鉻或樹脂之此黑色矩陣可先前形成於玻璃基板214上，以防止背光洩漏及來自鄰近像素之色彩串擾。在一具體實例中，氧化銦錫(ITO)膜沈積於彩色圖案上。
第二玻璃基板214安置於電容式觸控感測器216上。觸控感測器216由印刷於可撓性偏光器膜的兩側上之導電線形成。此等導電線可包含使用柔版印刷製程印刷且接著進行鍍敷之導電微型結構圖案，該導電微型結構圖案可包含圖案化於不導電基板上之導電材料，其中導電材料沿著基板之印刷平面之寬度小於50 μm。LCD之兩個偏光器之間的所有材料應在光學上各向同性。LCD藉由使光定向成特定極性而起作用，且使光散射、折射或改變光之極性的任何材料將減小LCD之效能。玻璃及一些聚碳酸酯為光學上各向同性之材料的實例。在一具體實例中，較佳觸控螢幕結構200可包括蓋玻片218以保護器件不受環境條件影響並使器件與環境條件隔離，且保護器件不受磨蝕、正常磨損、氧化及其他有害化學劑影響。大體上，具有透明/硬塗層之玻璃或聚酯(PET)膜用作觸控螢幕面板中的保護性覆蓋層。或者，在一些具體實例中，硬塗層可直接塗覆於電容式觸控感測器216之外表面上作為蓋玻片218的取代品。可將包含單官能及/或多官能丙烯酸單體及丙烯酸寡聚物之經特別調配之UV可固化塗佈溶液塗覆至觸控感測器 216之一側或兩側上。塗層塗覆方法可包括(但不限於)浸漬式塗佈、狹縫模具式塗佈及捲軸式印刷。藉由塗佈溶液內之單體鏈之交聯形成的高密度交聯聚合物結構可產生一塗層，該塗層具有自(例如)5微米至50微米之厚度且具有高達約6H之鉛筆硬度。
母版形成
柔版印刷為旋轉織物凸印機之一種形式，其中凸板(relief plate)(例如)藉由雙面黏著劑黏著至印刷滾筒上。此等凸板(其亦可被稱為母版或柔版)可結合快速脫水、低黏度溶劑及自陶瓷花紋或其他兩個捲筒墨印系統饋送的墨水來使用。陶瓷花紋輥子可為用以將所量測量之墨水提供至印刷板的滾筒。墨水可為(例如)水基或紫外線(UV)可固化之墨水。在一實例中，第一捲筒將墨水自墨水盤或計量系統轉印至計量捲筒或陶瓷花紋輥子。當將墨水自陶瓷花紋捲筒轉印至印版滾筒時，將墨水計量至均勻厚度。當基板自印版滾筒移動通過捲軸式處置系統至壓印滾筒時，壓印滾筒將壓力施加至印版滾筒，印版滾筒將凸板上之影像轉印至基板。在一些具體實例中，可存在上墨捲筒而非印版滾筒，且刮漿刀可用以改良墨水跨越捲筒之分佈。
柔版可由(例如)塑膠、橡膠或亦可被稱為UV敏感聚合物之光聚合物製成。板可藉由雷射雕刻、光機械或光化學方法來製成。可購買板或根據任何已知方法來製成板。較佳柔版印刷製程可設定為堆疊型，其中印刷台之一或多個堆疊垂直地配置於壓力機框架之每一側上，且每一堆疊 具有其自身之印版滾筒(印版滾筒使用一種類型之墨水進行印刷)，且該設定可允許在基板之一側或兩側上印刷。在另一具體實例中，可使用中央壓印滾筒，該中央壓印滾筒使用安裝於壓力機框架中的單一壓印滾筒。隨著基板進入壓力機中，基板與壓印滾筒接觸，且印刷適當圖案。或者，可利用順列柔版印刷製程，其中印刷台配置成水平線且藉由共同線軸來驅動。在此實例中，印刷台可耦接至固化台、切割機、摺疊機或其他印刷後處理設備。亦可利用柔版印刷製程之其他組態。
在一具體實例中，柔板套筒可用於(例如)立體(in-the-round，ITR)成像製程中。在ITR製程中，與上文所論述之方法(其中平坦板可安裝至亦可被稱為習知印版滾筒的印刷滾筒)相對比，在將裝載至壓力機上之套筒上處理光聚合物板材料。柔性套筒可為光聚合物之連續套筒，其中雷射切除遮罩塗層(laser ablation mask coating)安置於一表面上。在另一實例中，個別光聚合物片可藉由膠帶黏著於底座套筒上，且接著藉由上文所論述之雷射切除遮罩以與套筒相同的方式成像並進行處理。柔性套筒可以若干方式使用，例如，作為運載輥子從而用於安裝於運載輥子之表面上的成像平坦板，或作為已直接雕刻(立體)有影像的套筒表面。在套筒僅充當運載作用之實例中，可將具有所雕刻影像之印刷板安裝至套筒，接著將套筒裝設至滾筒上的印刷台中。此等預安裝板可減少更迭時間，此係由於套筒可儲存有已安裝至套筒之板之故。套筒由包括熱塑性 複合材料、熱固性複合材料及鎳之各種材料製成，且可能或可能不藉由纖維來增強以抵抗破裂及裂開。併有發泡體或緩衝墊底座之長期可再用套筒用於極高品質印刷。在一些具體實例中，可使用無發泡體或緩衝墊之拋棄式「薄」套筒。
圖3A至圖3C為柔性母版具體實例之說明。如上文所註解，術語「母版」及「柔性母版」可互換地使用。圖3A為圓柱形之直線型柔性母版402的等角視圖400。圖3B為經電路圖案化之柔性母版404之具體實例的等角視圖。圖3C為如圖3A中所展示之直線型柔性母版402之一部分的區塊406處之截面圖。圖3C亦描繪：「W」，「W」為柔性母版突起之寬度；「D」，「D」為複數個突起406之中心點之間的距離；及「H」，「H」為突起406之高度。在具體實例(圖中未示)中，D、W及H中之一者或全部可跨越柔性母版而相同。在另一具體實例(圖中未示)中，D、W及H中之一者或全部可跨越柔性母版而變化。在具體實例(圖中未示)中，柔性母版突起之寬度W介於3微米與5微米之間，鄰近突起之間的距離D介於1 mm與5 mm之間，突起之高度H可在3微米至4微米之範圍內，且突起之厚度T介於1.67 mm與1.85 mm之間。在一具體實例中，可(例如)使用包含兩個圖案之一輥子或藉由各自包含一圖案之兩個輥子來在基板之一側上進行印刷，且隨後可切割並組裝基板。在替代具體實例中，可(例如)使用兩個不同印刷台及兩個不同柔性母版來印刷基板之兩側。舉例而言，可使用柔性 母版，此係因為以下之故：印刷滾筒可能為昂貴的且難以對調位置，此情形將使得滾筒對高容量印刷而言為有效率的，但可能無法使彼系統適合於小批次或獨特組態。歸因於所涉及之時間，對調位置可為昂貴的。與此對比，柔版印刷可意謂：可對光板使用紫外線曝光以製成可能花費少達一小時來製造之新板。在一具體實例中，將適當墨水用於此等柔性母版可允許以更受控方式自(例如)儲集器或盤裝載墨水，其中墨水轉印期間之壓力及表面能可能能夠受控制。用於印刷製程之墨水可能需要具有諸如黏附性、黏度及添加劑之性質，使得墨水在印刷時保持在原位且不會自印刷之圖案流出、不會弄髒印刷之圖案或以其他方式使印刷之圖案變形，且使得由墨水形成之特徵接合以形成所要特徵。較佳地，墨水包含有助於鍍敷(例如，無電極鍍敷)之至少一催化劑，使得將藉由鍍敷製程使催化劑活化，從而使得所鍍敷之圖案鏡射所印刷圖案以便促成成品之期望效能。每一圖案可(例如)使用一配方製成，其中該配方包含至少一柔性母版及至少一種類型之墨水。不同解析度線、不同大小線及不同幾何形狀(例如)可能需要不同配方。
圖4A為具有待印刷於基板上之圖案500a的可撓性偏光器膜之一側之俯視圖的具體實例之說明。第一圖案500a可印刷於第一可撓性偏光器膜之一側上，第一圖案500a包括可構成X-Y格柵之Y定向區段之第一複數條線502，及包含電引線506及電連接器508的尾部504。圖4B為可印 刷於第二可撓性偏光器膜之一側上的第二圖案500b之具體實例的說明，第二圖案500b包含可構成X-Y格柵(圖中未示)之X定向區段之第二複數條線510，及包含電引線514及電連接器516的尾部512。在一具體實例中，組裝之第一圖案與第二圖案兩者將形成X-Y格柵，該X-Y格柵之大小及形狀將與嵌入於RGB濾光片212中的黑色矩陣之大小及形狀匹配。
圖5A及圖5B為電路結構之具體實例。轉向圖2及圖5A，圖5A描繪表示電容式觸控感測器216之截面圖的電路結構600。截面圖602為電容式觸控感測器216的實例。圖6B為電容式觸控感測器216之等角視圖610。偏光器膜608之頂側608a及底側608b塗佈有導電材料之薄的透明可撓性圖案。在圖5A與圖5B兩者中，頂部電極604及底部電極606經展示為印刷於可撓性偏光器膜608之頂部608a及底部608b上。用於電極之材料可為(例如)銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、錫(Sn)及鈀(Pd)。取決於用於電路之材料的電阻率，其可具有不同回應時間及功率要求。在一些具體實例中，電路線可具有介於0.005微歐姆/平方與500歐姆/平方之間的電阻率，且回應時間可在奈秒與皮秒之間的範圍中。較佳地，電阻率介於每平方2歐姆至10歐姆之間。在此實例中，「每平方」指代在兩個圖案正交於彼此組裝以形成可被稱為格柵或x-y格柵之物件時產生的平方。大體而言，藉由上述電極金屬組態，可達成消耗功率比使用氧化銦錫(ITO)之電路消耗功率少75%的電路。
電極由複數條線及一尾部組成。在圖5A及圖5B中所描繪之具體實例中，複數個電極線之截面幾何形狀為正方形。然而，複數條線中之每一者的截面幾何形狀可為任何合適形狀，諸如矩形、正方形、梯形、三角形或半圓形。印刷之電極之寬度W可在自5微米至35微米之範圍內，且具有+/-10%之容許度。線之間的間距D可在自約1 mm至5 mm之範圍內。為了最佳光學效能，導電圖案應與顯示器之黑色矩陣之大小及形狀匹配。因而，間距D及寬度W可為顯示器之黑色矩陣之大小的函數。高度H可在自約150奈米至約6微米之範圍內。偏光器膜608展現介於1微米與1毫米之間的厚度T及自20達因/公分(D/cm)至90 D/cm的較佳表面能。雖然上文以502及514揭示了第一複數條線及第二複數條線，但上述尺寸資訊可應用於上文所揭示之複數條線中的一者或兩者。
高解析度導電線之印刷
圖6為製作電容式觸控感測器之製造方法的具體實例。製造方法700為製作電容式觸控感測器之方法。在圖6中，將細長之可撓性薄偏光器膜608置放於展開輥子702上。可選擇偏光器膜608之厚度，使得偏光器膜608足夠薄以避免觸控感測器之撓曲期間的過度應力，且在一些具體實例中，改良光學透射率，且足夠薄以便在製造製程期間保持層之連續性及/或層之材料性質。較佳地，偏光器膜608之厚度可介於1微米與1毫米之間。
較佳經由捲軸式處置方法將薄偏光器膜608自展開輥 子702轉印至第一清潔台704。由於捲軸式製程涉及可撓性材料，因此特徵之對準可能稍微具挑戰性。假定可能需要印刷高解析度線，則可能在設定及製造製程中考慮維持適當對準時之精度。在一具體實例中，定位纜線706用以維持特徵之適當對準，在其他具體實例中，任何已知手段可用於此目的。若對準偏離，則下文所揭示之印刷製程可能無法正確地進行，此情形可導致成本隱患(implication)與安全隱患兩者。在一些具體實例中，第一清潔台704包含高電場臭氧產生器。所產生之臭氧用以將諸如油或油脂之雜質自偏光器膜608移除。
接著，偏光器膜608通過第二清潔台708處之第二清潔。在此特定具體實例中，第二清潔台708包括織物清潔器。織物清潔器可為在織物製造中使用以將粒子自織物或基板移除之任何器件。在清潔台704及708之後，偏光器膜608通過第一印刷台712，在第一印刷台712處，將微觀圖案印刷於偏光器膜608之各側中之一者上。微觀圖案係藉由母版710使用可具有介於200 cps與2000 cps之間的黏度之UV可固化墨水(圖中未示)而蓋印。墨水可為分散地塗覆於基板表面上之呈液態之單體、寡聚物或聚合物、金屬元素、金屬元素錯合物或有機金屬之組合。另外，微觀圖案包含具有介於2微米與20微米之間的寬度之線，且可類似於圖5A中所展示之第一圖案。自母版710轉印至偏光器膜608之墨水的量藉由第一印刷台712處之高精度計量系統來調節，且取決於製程之速度、墨水組成物以及包含 圖案之複數條線之圖案形狀、尺寸及截面幾何形狀。機器之速度可在自20呎/分鐘(fpm)至750 fpm之範圍內，而50 fpm至200 fpm似乎適合於一些應用。墨水可含有鍍敷催化劑。鍍敷催化劑為在鍍敷製程中實現化學反應的物質。
第一印刷製程712、712可繼之以固化台714處之固化製程以自印刷之墨水圖案形成圖案化線。固化製程可指代使先前塗覆於基板上之任何塗層或墨水印痕脫水、凝固或固定的製程。固化可包含目標強度為自約0.5 mW/cm2至約50 mW/cm2且波長為自約280 nm至約480 nm之紫外線光固化台714。另外，固化製程可包含在約20℃至約85℃之溫度範圍內施加熱之烘箱加熱台716。
接著印刷偏光器膜608之未經圖案化底側，以便在膜608的與如上文所描述之經印刷電極相反之側上形成表示觸控感測器之電極的微觀圖案。將微觀圖案印刷於偏光器膜608之底側上。微觀圖案係藉由第二母版720使用UV可固化墨水而蓋印。可使用類似於圖5中所展示之第二圖案的圖案。自第二母版720轉印至偏光器膜608之底側的墨水之量藉由高精度計量台722來調節。此第二印刷製程可繼之以固化台724處的固化步驟。固化可包含目標強度為自約0.5 mW/cm2至約50 mW/cm2且波長為自約280 nm至約480 nm之紫外線光固化台724，另外，固化可包含在約20℃至約85℃之溫度範圍內施加熱之烘箱加熱(固化)台726。
無電極鍍敷
在偏光器膜608之兩側上具有印刷之微觀圖案(第一圖案化線718及底部圖案化線728)的情況下，可將偏光器膜608曝露於無電極鍍敷台730。術語「無電極鍍敷」可描述用以將導電材料層沈積至給定表面上之催化劑活化之化學技術。印刷之圖案之品質可影響彼圖案上之鍍敷的品質，且用以對一或多個基板進行印刷之墨水可含有在鍍敷製程期間活化之至少一催化劑。在一具體實例中，以1 nm/min至100 nm/min、較佳5 nm/min至15 nm/min執行導電材料的沈積。
在此步驟中，將一導電材料層沈積於微觀圖案上。此沈積可藉由將偏光器膜608之第一圖案化線718及底部圖案化線728浸沒至使用貯槽之無電極鍍敷台730中來實現，該貯槽含有在20℃與90℃之間的溫度範圍中(在一些具體實例中應用80℃)呈液態之銅或其他導電材料。取決於織物之速度且根據應用，沈積速率可為10奈米/分鐘，且沈積厚度在約0.001微米至約100微米內。此無電極鍍敷製程並不需要施加電流，且其僅鍍敷含有先前在固化製程期間藉由曝露於UV輻射而活化的鍍敷催化劑之圖案化區域。在其他具體實例中，鎳用作鍍敷金屬。銅鍍敷浴可包括引起發生鍍敷之強效還原劑，諸如硼氫化物或次磷酸鹽。歸因於缺少電場，鍍敷厚度傾向於為均勻的(與電極鍍敷相比較)。無電極鍍敷可十分適合於可包含精細特徵之複雜幾何形狀。在鍍敷台730之後，藉由偏光器膜608之兩側上的印刷之導電線718及728形成電容式觸控感測器 216。
在無電極鍍敷台730之後，可在清洗台732處藉由在室溫下將電容式觸控感測器216浸沒至含有水之清潔貯槽中而清潔電容式觸控感測器216，且經由在室溫下施加空氣來使電容式觸控感測器216脫水。在另一具體實例中，可在脫水步驟之後添加圖案噴塗中之鈍化步驟，以防止導電材料與水之間的任何危險或非所要化學反應。在此實例中，在兩側上對偏光器膜608進行印刷。在第二實例中，可在一側上印刷第一膜且可在一側上印刷第二膜，且如下文所指示處理該等膜並接著組裝該等膜。在第三實例中，第一膜可具有印刷於膜之一側上的兩個圖案，且接著如下文所指示處理膜，接著切割並組裝膜。在第二及第三實例中，組裝製程包含將兩個圖案組裝至第一圖案之複數條線與第二圖案之複數條線正交地組裝以形成x-y格柵之處。此組裝製程可包含將圖案切割或撕扯開，基板在一些具體實例中可具有指示進行切割之處的標誌，或具有使圖案易於撕扯的穿孔。在替代具體實例中，圖案可摺疊於彼此上，其中圖案在摺疊之前並不需要分離或其中摺疊歸因於(例如)基板中之標示、刻痕或穿孔而在圖案之間使基板分離。在一些具體實例中，可在處理之前添加標示或穿孔，且在其他具體實例中，可在處理期間添加標示或穿孔。
精度計量系統
圖7A及圖7B為高精度計量系統之具體實例。印刷製程係在形成最終將鍍敷有導電材料之墨水圖案處。因此， 印刷之圖案之完整性、線形狀、厚度、均勻性及圖案形成可影響鍍敷之圖案的完整性。圖7A為高精度計量台712之具體實例，且圖7B為高精度計量台722之具體實例。如圖6中之製造方法700的兩個印刷步驟中所描述，台712與台722兩者控制由圖7A中之第一母版710及圖7B中之第二母版720轉印至偏光器膜608之墨水的量。在較佳具體實例中，圖7A中之台用以印刷基板之第一側，且圖7B中之台用以印刷基板之另一(第二)側。圖7A展示墨水盤802a、轉印輥子804、陶瓷花紋捲筒806a、刮漿刀808a及母版710。陶瓷花紋輥子可為用以將所量測量之墨水提供至印刷板之滾筒，一個以上輥子可用於單一製程中，且一或多個輥子可結合墨水盤或結合計量式墨水系統來使用。在一具體實例中，墨水盤802中所含之墨水之一部分經轉印至陶瓷花紋捲筒806a，陶瓷花紋捲筒806a可由藉由表面含有上百萬個極細凹陷(被稱為胞(cell))之工業陶瓷塗佈之鋼或鋁芯建構而成。取決於印刷製程之設計，陶瓷花紋捲筒806a可半浸沒於墨水盤802a中或與計量輥子(圖中未示)接觸。刮漿刀808a用以將過量墨水自表面刮掉從而在胞中僅留下所量測量之墨水。捲筒接著旋轉以與柔性母版710接觸，柔性母版710接收來自胞之墨水從而轉印至偏光器膜608a。印刷板之旋轉速度應與織物之速度匹配，該速度可在20 fpm與750 fpm之間變化。在圖7B中，將墨水自墨水盤802b轉印至陶瓷花紋捲筒806b。刮漿刀808b可用以將過量墨水自表面刮掉(如圖7A中一般)，且捲筒旋轉以 與母版720接觸，母版720將墨水轉印至基板608b。在替代具體實例中，基板608a與基板608b不同。
成品膜
圖8展示電容式觸控感測器216之俯視圖900。此圖中展示：為電極之導電格柵線902及包含電引線906及電連接器908之尾部904。電極902及尾部904係藉由鍍敷藉由上文所揭示之柔版印刷製程印刷的圖案來形成。此等電極形成x-y格柵，該x-y格柵使得能夠辯識使用者與感測器互動所在之點。此格柵可具有16×9個導電線或更多導電線，及(例如)自2.5 mm×2.5 mm至2.1 m×2.1 m之大小範圍。為對應於Y軸之導電線的頂部電極604印刷於偏光器膜608之第一側上，且為對應於X軸之導電線的底部電極606印刷於偏光器膜608之第二側上。
圖9為對準方法之說明。對準方法1000用以使觸控感測器216之位置與給定顯示器之黑色矩陣1002的位置匹配。在此特定具體實例中，使用對齊標誌1004使觸控感測器216與黑色矩陣1002對準。較佳地，觸控感測器216及黑色矩陣1002具有實質相同之大小及形狀，且如在對準之結構1006中經適當地對準。亦可使用其他已知對準方法。
圖10展示具有觸控螢幕結構之顯示器的分解等角視圖。等角視圖1100可(例如)具有圖2中所展示之觸控螢幕結構200，且可包含LCD 1102、觸控感測器216及蓋玻片218。LCD 1102包含背光202，其中背光202包含光源、增強膜及漫射板中之至少一者。LCD 1102進一步包含安置 於背光202上之偏光器204，及安置於第一偏光器204上之第一玻璃基板206。TFT層208安置於玻璃基板206上，且液晶胞210安置於TFT層208上。黑色矩陣1002嵌入於RGB濾光片212中，且安置於液晶胞210與第二玻璃基板214之間。觸控感測器216可安置於第二玻璃214上。觸控感測器216可包含頂部電極604及底部電極606，其中頂部電極604及底部電極606在一具體實例中印刷於相同偏光器膜之兩側上。在另一具體實例中，頂部電極604印刷於第一偏光器膜608之第一側上，且底部電極606印刷於第二膜之第一側上且隨後經組裝。蓋玻片218可置放於觸控感測器216之上。在一些具體實例中，硬塗層(圖中未示)可塗覆於觸控感測器216之外表面上。
圖11為製造電容式觸控感測器之方法之具體實例的流程圖。在1104a處，藉由首先在第一清潔台1106處清潔基板來形成第一組件，在一些具體實例中，此情形可包含包括織物清潔及高電場臭氧產生的一個以上清潔製程。在印刷台1108處，藉由使用含有催化劑之墨水進行柔版印刷來印刷基板A之第一側，其中形成包含複數條線及一尾部之圖案。在一具體實例中，在固化台1110處使基板固化，此操作可包含諸如紫外線固化或烘箱中之加熱固化的一個或一個以上固化製程。台1110處之固化形成可接著在鍍敷台1114處進行鍍敷之第一圖案1112a。可藉由(例如)可將基板浸沒於包含導電材料之含水鍍敷溶液之貯槽中的無電極鍍敷來執行鍍敷。可接著在第二清潔台1116處清潔圖案， 且在脫水台1118處使圖案脫水。在一些具體實例中，可在鈍化台1120處使第一組件鈍化。
取決於使用何方法，可與第一組件1104a連續地或同時地形成第二組件1104b。可在上文所描述之清潔台1106處清潔用作第二組件之基板的材料，該清潔可包含一或多個清潔製程。較佳地，在印刷台1108a處印刷印刷於印刷台1108處之基板的第二側。在另一具體實例中，可在印刷台1108b處在印刷於印刷台1108處之基板的第一側上鄰近於第一圖案印刷第二圖案。在又一具體實例中，在印刷台1108c處印刷第二不同基板。印刷台1108a、1108b及1108c處之印刷產生可在固化台1110處固化以形成圖案1112b的第二圖案。又，在所有三個印刷情境1108a至1108c中，形成包含複數條線及一尾部的圖案。應瞭解，固化製程可用以使三維特性及特徵在鍍敷之前顯露。在鍍敷台1114處鍍敷第二圖案，且該鍍敷可為如上文所描述之無電極鍍敷製程。在一些具體實例中，可使用使用複數個捲筒及複數種墨水之多個印刷製程來形成第一圖案、第二圖案或第一圖案與第二圖案兩者。此等印刷製程可使用含有催化劑之墨水，且每一輥子可具有不同墨水。如上文所論述，基於圖案之大小、形狀及幾何形狀的複雜性而選擇墨水。在清潔台1116處清潔第二鍍敷之圖案，且可在脫水台1118處使圖案脫水，並在鈍化台1120處使圖案鈍化。
在1122處組裝藉由1104a形成之第一組件與藉由1104b形成之第二組件。在使用印刷台1108a處之印刷形成 第二組件的實例中，兩個圖案係在一個基板上，因此可能不需要組裝，然而，可按需要修剪基板或以其他方式處理基板。在使用印刷台1108b處之印刷形成第二組件的實例中，步驟1122處之結果為具有兩個圖案之一基板。在此實例中，圖案正交於彼此而定向以形成可被稱為x-y格柵的物件，其意謂由第一圖案及第二圖案中之複數條線中之每一者上的線形成正方形。為了以此方式定向圖案，可切割、修剪、撕扯或摺疊基板。在一些具體實例中，基板具有穿孔或其他分界線，其中摺疊基板使兩個圖案分離。或者，可在組裝之前用手或機械地分離圖案。在一些具體實例中，穿孔或分界線在購買基板時便在基板上，或者，穿孔或分界線可在印刷之前形成，且在另一實例中，穿孔或分界線可在製造製程期間形成。
應理解，給定之細節圖式及特定實例描述本發明之例示性具體實例且係用於說明之目的。本文中所揭示之裝置及方法不限於所揭示之精確細節及條件。
亦應理解，在不脫離如以下申請專利範圍界定的本發明之精神及範疇之情況下，可對此等說明性具體實例作出眾多修改。
以上論述意謂本發明之原理及各種具體實例之說明。對於熟習此項技術者，一旦充分地瞭解了以上揭示內容，眾多變化及修改將變得顯而易見。意欲將以下申請專利範圍解釋為包涵所有此等變化及修改。
圖1為觸控螢幕組態之具體實例的說明。
圖2為具有感測器之觸控螢幕組態之具體實例的說明。
圖3A至圖3C為圖案化柔性母版之等角視圖及截面圖的說明。
圖4A及圖4B為圖案化柔版之俯視圖的說明。
圖5A及圖5B為電容式觸控感測器之具體實例之等角視圖及截面圖的說明。
圖6為製造電容式觸控感測器之方法的具體實例。
圖7A至圖7B為高精度墨水計量系統之具體實例。
圖8為組裝之印刷觸控感測器電路之俯視圖的說明。
圖9為包括黑色矩陣之觸控感測器之總成的說明。
圖10展示觸控螢幕組態之等角視圖。
圖11為製造電容式觸控感測器之方法的具體實例。
200‧‧‧組態
202‧‧‧背光
204‧‧‧第一偏光器
206‧‧‧第一玻璃基板
208‧‧‧薄膜電晶體(TFT)
210‧‧‧液晶胞
212‧‧‧紅色、綠色、藍色(RGB)濾光片
214‧‧‧第二玻璃基板
216‧‧‧電容式觸控感測器
218‧‧‧蓋玻片

Claims (20)

  1. 一種使用捲軸式處置系統生產電容式觸控感測器之方法，該方法包含：藉由第一柔版及第一墨水將第一圖案印刷於偏光器膜之第一側上，其中該第一圖案包含複數條線及第一尾部；藉由第二柔版及第二墨水將第二圖案印刷於該偏光器膜之該第一側上，其中該第二圖案包含第二複數條線及第二尾部，且其中該第二圖案係鄰近於該第一圖案而印刷；使該印刷之偏光器膜固化；鍍敷該第一圖案及該第二圖案；及組裝該第一圖案與該第二圖案，使得該第一複數條線正交於該第二複數條線而定向。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含使用包含鍍敷催化劑之UV可固化墨水來印刷該第一圖案及該第二圖案。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該UV可固化墨水具有介於200 cps與2000 cps之間的一黏度。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中印刷該第一複數條線及該第二複數條線包含印刷具有介於2微米與20微米之間的寬度之該第一複數條線及該第二複數條線中的該等線中之每一者。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中鍍敷包括以1 nm/min至100 nm/min之速率將導電材料無電極鍍敷至該第一圖案及該第二圖案上。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中鍍敷包含使用導電材料，該導電材料包含銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、錫(Sn)及鈀(Pd)中之一者。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該複數條線中之每一者在鍍敷之後的電阻率介於0.05歐姆/平方與500歐姆/平方之間。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一墨水與該第二墨水相同。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一墨水與該第二墨水不同。
  10. 一種製成包含電容式觸控感測器之投射式電容LCD觸控螢幕的方法，其中該電容式觸控感測器包含：使用第一柔版及一墨水藉由柔版印刷製程將第一圖案印刷於第一膜之第一側上，其中該第一圖案包含第一複數條線；使該第一膜固化；鍍敷該第一膜；清潔一第二膜；使用第二柔版將第二圖案印刷於該第二膜之第一側上，其中該第二圖案包含第二複數條線；使該第二膜固化；鍍敷該第二膜；及組裝該第一膜與該第二膜，使得該第一複數條線及該第二複數條線正交於彼此。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該第一複數條線及該第二複數條線中之每一者具有為半圓形、梯形、三角形、矩形或正方形中之一者的截面幾何形狀。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中鍍敷包含無電極鍍敷以藉此將導電材料沈積於該第一圖案及該第二圖案上。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中鍍敷進一步包含使用導電材料鍍敷，該導電材料包含銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、錫(Sn)及鈀(Pd)中之一者。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中印刷該第一圖案包含印刷第一尾部，且其中印刷該第二圖案包含印刷第二尾部。
  15. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該墨水包含催化劑。
  16. 一種電容式觸控感測器，其包含：包含第一側及第二側之可撓性偏光器膜，其中該第一側包含藉由柔版印刷製程印刷之第一圖案，該第一圖案包含第一複數條線及第一尾部，且其中該第二側包含第二圖案，該第二圖案包含第二複數條線及第二尾部；其中該第一圖案及該第二圖案係使用含有催化劑之墨水藉由柔版印刷製程來印刷，且其中該第一圖案及該第二圖案係使用導電材料藉由無電鍍敷來鍍敷；且其中該第一圖案及該第二圖案經印刷，使得該第一複數條線與該第二複數條線正交於彼此而定向。
  17. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中該第一尾部及該第二尾部各自包含複數個電引線及複數個電連接器。
  18. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該導電材料以1 nm/min至100 nm/min之一速率來沈積。
  19. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中該導電材料包含銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、錫(Sn)及鈀(Pd)中之一者。
  20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該第一複數條線及該第二複數條線之截面幾何形狀包含矩形、正方形、梯形、三角形及半圓形中之一者。
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