TW201437875A - 用於電極連接之微線圖案 - Google Patents

Abstract

本發明揭示經配置以形成連接至一電極結構之一電導體之微線。該電導體包含在一第一方向中延伸之複數個隔開的第一微線，其中該等第一微線之一者係一連接微線。複數個隔開的第二微線在不同於該第一方向之一第二方向中延伸。藉由比至少兩個相鄰第一微線之間之間隔大之一距離隔開至少兩個相鄰第二微線。各第二微線係電連接至至少兩個第一微線。該電極結構包含在隔開的連接位置處電連接至該連接微線之複數個電連接第三微線且藉由比分離該等第二微線之任何該等距離大之一距離分離該等相鄰連接位置之至少一些。

Description

用於電極連接之微線圖案

本發明係關於微線電導體。

平板顯示器工業中廣泛使用透明導體以形成用於電切換(例如)液晶或有機發光二極體顯示器中之一顯示器像素之發光或光透射性質之電極。亦在與顯示器連通之觸控螢幕中使用透明導電電極。在此等應用中，透明電極之透明度及導電率係重要屬性。一般而言，可期望透明導體具有一高透明度(例如，在可見光譜中大於90%)及一低電阻率(例如，小於10歐姆/平方)。

具有透明電極之觸控螢幕係廣泛與電子顯示器一起使用，特別用於行動電子裝置。此等裝置通常包含安裝在顯示互動資訊之一電子顯示器上方之一觸控螢幕。安裝在一顯示器裝置上方之觸控螢幕主要係透明，故一使用者可透過觸控螢幕觀看所顯示之資訊且在觸控螢幕上隨意定位一點以觸控及藉此指示與觸控相關之資訊。藉由在與特定資訊相關聯之一位置處實體觸控或近距離觸控該觸控螢幕，一使用者可指示相關聯特定資訊之一關注、選擇或所要操控。觸控螢幕偵測該觸控且接著與一處理器電子互動以指示該觸控及觸控位置。處理器接著可將該觸控及觸控位置與所顯示之資訊相關聯以執行與資訊相關聯之一程式化任務。舉例而言，用安裝在顯示圖示使用者介面之一顯示器上之一觸控螢幕選擇或操控在一電腦驅動圖示使用者介面中之圖示 元件。

參考圖10，一先前技術顯示器及觸控螢幕系統100包含具有一顯示區域111之一顯示器110。一對應觸控螢幕120係安裝有顯示器110，以透過觸控螢幕120可觀看顯示在位於顯示器110上之顯示區域111中之資訊。藉由觸控位於觸控螢幕120上之一對應位置選擇、指示或操控顯示在位於顯示器110上之顯示區域111之圖示元件。觸控螢幕120包含具有在第一透明基板122上之x維中形成之第一透明電極130之一第一透明基板122及具有在第二透明基板126上之與x維第一透明電極130相向之y維中形成之第二透明電極132之一第二透明基板126。一介電層124係定位在第一透明基板122及第二透明基板126與第一透明電極130及第二透明電極132之間。亦參考圖11之先前技術之平面圖，在此實例中，在顯示區域111中，位於第一透明電極130中之第一襯墊區域128係相鄰第二透明電極132中之第二襯墊區域129定位。(第一襯墊區域128及第二襯墊區域129係藉由介電層124而分離為不同平行平面。)第一透明電極130及第二透明電極132具有一可變動寬度且在正交方向中延伸(例如，如美國專利申請公開案第2011/0289771號及第2011/0099805號所展示)。當跨第一透明電極130及第二透明電極132施加一電壓時，在x維第一透明電極130之第一襯墊區域128與y維第二透明電極132之第二襯墊區域129之間形成電場。

透過電匯流排136連接之一顯示器控制器142(圖10)與一觸控螢幕控制器140共同控制顯示器110。觸控螢幕控制器140係透過顯示區域111外部之電匯流排136及線134連接且控制觸控螢幕120。觸控螢幕控制器140藉由循序電供能及測試x維第一透明電極130及y維第二透明電極132偵測觸控螢幕120上之觸控。

參考圖12，在另一先前技術實施例中，矩形第一透明電極130及矩形第二透明電極132係正交配置在自顯示器110突出至其間插入透明 介電層124之第一透明基板122及第二透明基板126上之顯示區域111中，形成觸控螢幕120，其與顯示器110組合而形成觸控螢幕及顯示器系統100。在第一透明電極130及第二透明電極132重疊處形成第一襯墊區域128及第二襯墊區域129。透過顯示區域111外部之電匯流排136及線134分別藉由觸控螢幕控制器140及顯示器控制器142控制觸控螢幕120及顯示器110。

電匯流排136及線134係電連接至第一透明電極130或第二透明電極132，但定位在顯示區域111外部。然而，電匯流排136或線134之至少一部分係在觸控螢幕120上形成以將電連接提供至第一透明電極130或第二透明電極132。可期望相對於整個顯示器110及觸控螢幕120增加顯示區域111之大小。因此減少顯示區域111外部之觸控螢幕120中之線134及匯流排136之大小係有幫助。同時，為提供極佳電效能，線134及匯流排136需要一低電阻。進一步而言，為減少製造成本，可期望減少觸控螢幕120中之製造步驟之數目及材料。

已知包含諸如金屬線或導電跡線之導電元件之極精細圖案之觸控螢幕。舉例而言，美國專利申請公開案第2010/0026664號如美國專利案第8,179,381一樣教示具有一網電極之一電容觸控螢幕。參考圖13，一先前技術之x維可變寬度第一透明電極130或y維可變寬度第二透明電極132包含配置在一矩形格子中之微線150之一微圖案156。微線150係在第一透明基板122及第二透明基板126(未在圖13中展示)上形成以形成x維第一透明電極130或y維第二透明電極132之多個極薄金屬導電跡線或線。微線150係較窄(例如，1至10微米寬)使得其等無法為一人觀察者輕易可見。微線150通常係不透明且(例如)藉由50至500微米隔開，使得第一透明電極130或第二透明電極132似乎係透明且微線150係無法由一觀察者辨別。

美國專利申請公開案第2011/0291966揭示一菱形微線結構陣列。 在本揭示內容中，一第一電極包含相對於一第一方向在順時針及逆時針方向中以一預定角度傾斜且在一預定區間處提供以形成一格子形圖案之複數個第一導體線。一第二電極包含相對於一第二方向(第二方向垂直第一方向)在順時針及逆時針方向中以預定角度傾斜且在預定區間處提供以形成一格子形圖案。此配置係用以禁止波紋圖案之複數個第二導體線。在一觸控螢幕裝置中使用電極。參考圖14，此先前技術設計包含配置在一微圖案156中之微線150，其中微線150以一角度定向至位於一第一層(例如，圖12中之第一透明基板122)中之水平第一透明電極130及位於一第二層(例如，圖12中之第二透明基板126)中之垂直第二透明電極132之方向。

在透明電極中使用之微線之各種佈局圖案為吾人已知。美國專利申請公開案第2012/0031746號揭示若干微線電極圖案，其包含規則及不規則配置。可藉由連續分佈在基板之一整體面積之30%或更多、較佳地70%或更多及更佳地90%或更多之一面積中之閉合圖形形成位於一觸控螢幕中之微線之導電圖案且該導電圖案可具有一形狀，此處閉合圖形之面積之平均值之標準差之一比率(面積分佈之一比率)可係2%或更多。作為一結果，可阻止一波紋現象且可滿足極佳導電率及光學性質。美國專利申請公開案第2012/0162116號揭示經組態以減少或限制干擾圖案之各種微線圖案。如先前技術圖15中所繪示，美國專利申請公開案第2011/0007011教示具有配置在一微線圖案156中之微線150之一第一透明微線電極130或一第二透明微線電極132。

然而，如上所述，在觸控螢幕120中形成與顯示區域111外部之透明微線電極相比具有一減少大小之電匯流排136及線134係有用。為提供極佳電效能，線134及電匯流排136需要一低電阻。亦可期望減少觸控螢幕120中製造步驟之數目及材料。因此，需要與透明電極相容、提供改進導電率且在存在故障時係穩固之一改進導電結構。

根據本發明，經配置以形成連接至一電極結構之一電導體之微線包括：電導體，其具有在一第一方向中延伸之複數個隔開的第一微線，其中第一微線之一者係一連接微線，及在不同於第一方向之一第二方向中延伸之複數個隔開的第二微線，藉由比至少兩個相鄰第一微線之間之間隔大之一距離隔開至少兩個相鄰第二微線且各第二微線係電連接至至少兩個第一微線；及電極結構，其具有在隔開的連接位置處電連接至連接微線之複數個電連接第三微線及藉由比分離第二微線之任何距離大之一距離分離相鄰連接位置之至少一些。

本發明提供與透明微線電極相比能夠在一相對較小區域中傳導相對較大電流及在微線中存在故障時係穩固之一導電微線結構。可以一共同製造步驟及在具有透明微線電極之一共同基板中或在一共同基板上構建導電微線結構，其對控制透明微線電極之裝置提供一簡化微線結構及電路。

5‧‧‧導電微線結構

10‧‧‧第一微線

11‧‧‧第一微線

12‧‧‧第一微線

14‧‧‧連接微線

16‧‧‧彎曲第一微線

20‧‧‧第二微線

21‧‧‧第二微線

22‧‧‧第二微線

23‧‧‧第二微線

24‧‧‧第二微線

25‧‧‧成角第二微線

26‧‧‧彎曲第二微線

30‧‧‧第三微線

34‧‧‧連接位置

40‧‧‧基板

41‧‧‧基板表面

44‧‧‧電連接器

46‧‧‧透明微線電極

50‧‧‧微線

51‧‧‧微線

55‧‧‧微線圖案

60‧‧‧微通道

61‧‧‧梯形微通道

62‧‧‧厚度

63‧‧‧銀厚度

100‧‧‧觸控螢幕及顯示器系統

110‧‧‧顯示器

111‧‧‧顯示區域

120‧‧‧觸控螢幕

122‧‧‧第一透明基板

124‧‧‧透明介電層

126‧‧‧第二透明基板

128‧‧‧第一襯墊區域

129‧‧‧第二襯墊區域

130‧‧‧第一透明電極

132‧‧‧第二透明電極

134‧‧‧線

136‧‧‧電匯流排

140‧‧‧觸控螢幕控制器

142‧‧‧顯示器控制器

150‧‧‧微線

156‧‧‧微圖案

200‧‧‧提供基板步驟

205‧‧‧提供刻印主片步驟

210‧‧‧塗佈基板步驟

215‧‧‧使用主片刻印基板步驟

220‧‧‧固化經塗佈基板步驟

225‧‧‧使用墨水塗佈基板且填充通道步驟

230‧‧‧清潔基板步驟

235‧‧‧固化墨水步驟

250‧‧‧提供印刷主片步驟

255‧‧‧墨水印刷主片步驟

260‧‧‧使用墨水印刷基板步驟

265‧‧‧固化墨水步驟

275‧‧‧使用光感導體塗佈基板步驟

280‧‧‧成像及固化圖案步驟

285‧‧‧蝕刻及沖洗圖案化導體步驟

300‧‧‧提供導電墨水步驟

305‧‧‧圖案狀沈積墨水步驟

310‧‧‧固化墨水步驟

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

L1‧‧‧距離

L2‧‧‧距離

L3‧‧‧距離

L4‧‧‧距離

L5‧‧‧距離

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

W3‧‧‧寬度

W4‧‧‧寬度

W5‧‧‧寬度

W6‧‧‧寬度

W7‧‧‧寬度

W8‧‧‧寬度

當連同以下描述及繪圖時，本發明之以上及其他特徵及優勢將係更明顯，其中已使用相同參考數字指定係該等圖共有之相同特徵，及其中： 圖1至圖7係繪示本發明之對應實施例之各種導電微線結構圖案之平面圖；圖8係繪示本發明之一實施例之電連接至一透明微線電極之一導電微線結構圖案之一平面圖；圖9A至圖9B係繪示本發明之其他實施例之電連接至一透明微線電極之導電微線結構圖案之平面圖； 圖10係繪示具有與一顯示器及控制器連同之相鄰襯墊區域之一先前技術互電容觸控螢幕之一分解透視圖；圖11係繪示在一電容觸控螢幕中之先前技術襯墊區域之一示意圖；圖12係繪示具有與一顯示器及控制器連同之重疊襯墊區域之一先前技術互電容接觸螢幕之一分解透視圖；圖13係繪示在一顯然透明電極中之先前技術微線之一示意圖；圖14係繪示配置在兩個正交透明電極陣列中之先前技術透明微線電極之一示意圖；圖15係繪示一先前技術透明微線電極之一示意圖；圖16係繪示本發明中有用之一矩形微通道之一橫截面；圖17係繪示定位在本發明中有用之圖16之微通道中之一微線之一橫截面；圖18係繪示在本發明中有用之一梯形微通道之一橫截面；圖19係繪示定位在本發明中有用之圖18之微通道中之一微線之一橫截面；圖20係繪示定位在本發明中有用之一基板之表面上之一微線之一橫截面；圖21A係本發明中有用之微通道之一透視顯微圖之一表示法；及圖21B係本發明之一實施例之一頂視圖顯微圖之一表示法；圖22至圖25係繪示製成本發明之各種方法之流程圖；圖26係繪示一電子系統中之本發明之一實施例之一示意圖；圖27A係在本發明中有用之一微通道之一橫截面；及圖27B係在本發明中有用之一微通道之一橫截面。

因為圖式中之尺寸範圍係太大而不允許按比例描繪，故該等圖不必按比例。

本發明係關於在一基板上或在一基板中形成之導電微線結構，其等與透明微線電極相比，能夠在具有減少電阻之相對較小面積中傳導相對較大電流。導電微線結構在微線中存在故障時係穩固且可以一共同製造步驟在具有透明微線電極之一共同基板中或一共同基板上構建。如本文中使用，基板並非係積體電路基板且其等具有一人使用者可直接互動之一大小。此等微線結構可提供用於控制透明微線電極或與透明微線電極互連之簡化導電元件及電路。本發明之導電微線結構在其他應用中亦可係有用且並非限於具有透明微線電極之應用。

特定言之，先前技術中已知之包含隔開的微線之定位在一介電層兩側上之透明微線電極已知用於製成電容觸控螢幕(例如，如圖10至圖15中繪示及以上所討論)。此等透明微線電極通常具有85%或較佳地大於90%之一透明度。此等先前技術之透明微線電極之一目標係提供在一基板之範圍(例如在一電容觸控螢幕之顯示區域(例如，圖12之顯示區域111及觸控螢幕120))之透明度及導電率之兩者。

在操作中，此等先前技術透明微線電極係電連接至一控制器。通常使用在與透明微線電極相同之基板上形成之實線電導體(常稱為跡線)製成電連接。在電子裝置中之印刷電路板中或彈性基板上通常可見此等實線電導體。實線電導體通常係大於100微米寬，常大於一毫米寬且可藉由圖案狀蝕刻在基板上形成之一導電材料層製成。個別實線電導體可在多線匯流排中使用或用作電連接至操作透明微線電極之一控制器(諸如一積體電路處理器)之單一線。在一些先前技術裝置中，積體電路處理器係附著至相同基板；在其他裝置中，需要自基板至積體電路處理器之一連接器。

在任何情況中，使用可不同於用以製成透明微線電極之程序之習知程序(諸如在印刷電路板或平板顯示器基板中使用之此等程序)製 成先前技術之實線導體。因此，額外處理步驟及處理條件對於將一基板上之先前技術透明微線電極電連接至一連接器或控制器係有用。此等額外處理步驟及條件增加成本且減少可用材料之範圍。

根據本發明之實施例，導電微線結構在較小區域中提供比使用習知透明微線電極達成之導電率大之導電率。此等導電微線結構具有比透明微線電極之透明度小之一透明度。與先前技術之揭示內容相比，本發明之導電微線結構並非係必須可見透明。因此，藉由強調微線電極之透明度之先前技術教示遠離本發明。舉例而言，美國專利案第8,179,381號揭示具有在0.5μ寬與4μ寬之間之微線及在約86%與96%之間之一透明度之一透明微線電極。

可使用與用以構建習知透明微線電極相同之程序及以相同之步驟製成本發明之導電微線結構。因此，本發明減少製造成本且並不進一步減少可在具有於其上形成之微線電導體之一基板中使用之材料之範圍。

透過實驗已發現：可以製成之微線之數目、大小及間隔限制在一基板中製成微線之有用方法。因此，存在一基板上之一已知區域中形成微線之材料(例如，金屬)之數量之一限制。此繼而限制在基板中或在基板上之微線之數目、大小及間隔。舉例而言，已展示可藉由使用一導電墨水塗佈基板或將基板浸入一導電墨水池中且接著移除未在微通道中之過剩材料而在一壓印有微通道之基板表面中製成微線。然而，亦已展示若微通道係太大、過分靠近或過分互連，則任何所得微線係並非清晰界定且其等形狀係未受較佳控制。相似地，在另一實例中，使用一導電墨水塗佈具有一起伏圖案之一印刷主片(例如一快乾印刷片)且圖案轉印至一基板。若圖案包含相對較大區域，區域過分靠近或區域過分互連，則所得圖案係並非清晰界定且任何印刷微線之形狀係未受較佳控制。

在一基板上較差界定之導電圖案可導致諸如電短路之非所要電傳導。因此，可存在先前技術中未認定之對密度及大小之一限制，在此限制情況下，可使用用於在一基板中製成微線之一些有用方法在一基板中形成微線。此等有用方法可具有減少之成本或改進之製造效率或性能且因此需要避免此等製造約束之導電微線結構及圖案。不僅未在先前技術中認定根據一些製造方法製成之微線之大小及密度限制，而且亦未認定或理解形成此等高度導電、較少透明導電微線結構之期望。

在各種實施例中，本發明之導電微線結構係用以製成用於將透明微線電極電連接至電連接器或控制器(諸如積體電路控制器)之電導體及匯流排。一或多個導電微線結構係在一單一基板中使用且在(例如)使用透明微線電極之觸控螢幕中使用。導電微線結構係定位在除顯示區域外之區域中，例如在一觸控螢幕之顯示區域周邊，此處顯示區域係一使用者觀看一顯示器之區域。

參考本發明之一實施例中之圖1，一導電微線結構5包含一基板40。形成一電導體之複數個微線50係在基板40中或在基板40上形成。微線50之一微線圖案55包含在基板40中或在基板40上形成之以一第一方向D1延伸跨過基板40之隔開的第一微線10。複數個隔開的第二微線20係在基板40上或在基板40中形成且以不同於第一方向D1之一第二方向D2延伸跨過基板40。各第二微線20係電連接至至少兩個第一微線10且第二微線20之至少一者具有比第一微線10之至少一者之一寬度W1小之一寬度W2。如圖1之實施例中所展示，第二微線20藉由比分離第一微線10之一距離L1大之一距離L2隔開。

基板40可係由(例如)一玻璃或聚合物材料製成之一剛性基板或一彈性基板，可係透明且可具有相對實質上平行且延伸表面。基板40可包含有用於電容觸控螢幕之一介電材料且可具有多種厚度，例如10微 米、50微米、100微米、1毫米或更多。在本發明之各種實施例中，基板40係作為一個別結構提供或(例如)藉由將一聚合物基板層塗佈在一下伏玻璃基板上而塗佈在另一下伏基板上。先前技術中已知此等基板40及其等之構建方法。基板40可係其他裝置之一元件，例如一顯示器之殼蓋或基板或一觸控螢幕之一基板或介電層。

簡單參考圖17(以下進一步討論)，一微線50之一寬度W6係在平行於其上或其中定位有微線50之基板40之延伸表面41之一方向中之微線50之一橫截面之線性範圍。一微線50之一厚度62係在垂直於其上或其中定位有微線50之基板40之表面41之一方向中之微線50之一橫截面之線性範圍。厚度62亦係自基板40之表面41延伸之微線50之深度。微線50之長度係位於基板40之表面41上方或在表面41中且與表面41平行之微線50之線性範圍，微線50定位在基板40之表面41上或定位在表面41中。微線50之長度係比微線50之寬度或厚度大。微線50之長度、寬度及厚度(深度)通常係實質上正交維度。舉例而言，返回參考圖1之實例，微線50之長度在第一方向D1或第二方向D2中延伸。距離L1係第二微線20之長度。

根據本發明之實施例，微線50(例如，第一微線10及第二微線20)延伸跨過基板40。「延伸跨過」意指微線50係比其等寬度長且微線50之長度係在平行於基板40之一表面之一方向中。在任何平面維度中，第一微線10或第二微線20之長度通常係小於基板40之一表面之大小。特定言之，「延伸跨過」並非意指任何微線50具有等於基板40之任何平面表面維度之大小之一長度或自基板40之一邊緣延伸跨過基板40至另一邊緣。

參考圖8，在本發明之一替代實施例中，微線50係配置在一微線圖案55中以形成連接至一電極結構之一電導體。電導體包含在一第一方向D1中延伸之複數個隔開的第一微線10。第一微線10之一者係一 連接微線14。複數個隔開的第二微線20在不同於第一方向D1之一第二方向D2中延伸。藉由比隔開的至少兩個相鄰第一微線11、12之距離L1大之一距離L2隔開至少兩個相鄰第二微線(21、22)且各第二微線20係電連接至至少兩個第一微線10。電極結構包含在隔開的連接位置34處電連接至連接微線14之複數個電連接第三微線30。藉由比分離第二微線20之任何距離L2大之一距離L3分離相鄰連接位置34之至少一些。第三微線30可形成一透明微線結構，例如一顯然透明電極。

可以一共同程序步驟及使用共同材料形成第一微線10、第二微線20及第三微線30。替代地，可使用不同程序步驟及不同材料。

第一微線10、第二微線20及第三微線30可係相同。第三微線30可形成一透明電極且因為第一微線10及第二微線20係更密集定位在基板40上方，故第一微線10及第二微線20可形成具有一更高導電率之導電微線結構5。在一實施例中，因為藉由複數個第一微線10及第二微線20形成之微線50之圖案具有通常比藉由複數個第三微線30形成之微線50之圖案之透明度低之一透明度，故藉由複數個第一微線10及第二微線20形成之微線50之圖案具有比藉由複數個第三微線30形成之微線50之微線圖案55小之一電阻。

再次參考圖1，在本發明之又另一實施例中，一導電微線結構5包含一基板40及在基板40上或在基板40中形成之複數個隔開的電連接微線50。導電微線結構5具有低於75%且大於0%之一透明度。導電微線結構5之透明度係微線50延伸其上方之未受微線50覆蓋之基板面積之百分比。如圖1中所繪示，微線50延伸其上方之全部面積係方向箭頭D1及D2之長度之積。在此實例中，由微線50覆蓋之全部面積之百分比係約38%。因此，圖1之導電微線結構5之透明度係約62%。可藉由將第一微線10之間之距離L1、第一微線10之寬度W1、第二微線20之間之距離L2及第二微線20之寬度W2相對於彼此改變而控制導電微 線結構5之透明度。

本發明之導電微線結構5可具有更大或較佳導電性之一方向。舉例而言，如圖1中展示，因為第一微線10係比第二微線20寬且更緊密隔開，故在第一方向D1中導電微線結構5之每單位長度導電性將比在第二方向D2中大。

本發明包含多種微線圖案變動。此等變動可應用至圖1及圖8中繪示之微線圖案55之兩者。舉例而言，在圖1及圖8中繪示之實施例中，導電微線結構5包含具有比第一微線10之任何寬度W1小之一寬度W2之至少一第二微線20。替代地，各第二微線20具有比第一微線10之任何寬度W1小之一寬度W2。第一微線10可具有一共同第一寬度W1。替代地，或另外，第二微線20可具有一共同第二寬度W2。

相似地，在圖1及圖8之實施例中，導電微線結構5包含藉由比任何兩個相鄰第一微線11、12之間之距離L1大之一距離L2隔開的之至少兩個相鄰第二微線21、22。替代地，微線圖案55可包含實質上等距離隔開的相鄰第一微線11、12或實質上等距離隔開之相鄰第二微線21、22、23。

參考圖2，在本發明之其他實施例中，連接微線14具有比其他第一微線10、11、12之至少一者之寬度W1寬之一寬度W3。替代地，更靠近連接微線14之第一微線12之至少一者具有比其他第一微線11之至少一者之寬度W1寬之一寬度W4，第一微線11係比第一微線12離連接微線14遠。進一步而言，在圖2中繪示之另一實施例中，更靠近連接微線14之第二微線24之至少一者具有比另一第二微線23之一寬度W6寬之一寬度W5，第二微線23係比第二微線24離連接微線14遠。進一步而言，因為第二微線20係比第二微線23離連接微線14遠，故第二微線23具有比第二微線20之寬度W2寬之一寬度W6。

參考圖3，在本發明之另一實施例中，更靠近連接微線14之至少 兩個相鄰第一微線11、12係比更遠離連接微線14之至少兩個相鄰第一微線10更緊密隔開。如在圖3中展示，藉由比自第一微線12分離第一微線11之一距離L4小之一距離L5自第一微線12隔開連接微線14。進一步而言，自第一微線12分離第一微線11之距離L4係比分離第一微線10或第一微線10及第一微線11之距離L1小。第一微線10係離連接微線14最遠，其次為第一微線11且接著為第一微線12。

參考圖4中繪示之實施例，連接微線14兩側具有第一微線11、12，而非如圖3中僅在一側上。在此實施例中，連接微線14具有一寬度W3。最靠近連接微線14之第一微線11、12具有比寬度W3小但比第一微線10之寬度W1大之一寬度W4，第一微線10係比第一微線11及12離連接微線14遠。相似地，較靠近連接微線14之第二微線23具有比第二微線20之寬度W2大之一寬度W5，第二微線20係比第二微線23離連接微線14遠。藉由比自具有寬度W4之第一微線10隔開的具有寬度W3之第一微線10之一距離L1大之一距離L4自具有寬度W4之第一微線10隔開的具有寬度W1之第一微線10。

在另一實施例中，圖9A及圖9B繪示比第三微線30或第一微線11寬之連接微線14。比第一微線10靠近連接微線14之第一微線11係比第一微線10寬。同樣地，比第二微線20靠近連接微線14之第二微線21係比第二微線20寬。進一步而言，比第一微線10靠近連接微線14之第一微線11係比自第一微線11隔開之第一微線10自連接微線14更緊密隔開。如圖9A中展示，連接位置34係在兩個微線30與連接微線14之交叉處形成。在此實施例中，藉由比垂直分離相鄰第二微線20之距離大之一距離分離相鄰連接位置34。如圖9B中展示，連接位置34係在單一微線30與連接微線14交叉處形成。在此實施例中，藉由比垂直分離相鄰第二微線20之距離大之一距離分離相鄰連接位置之交互對。

當在一已知基板區域中之第一微線10或第二微線20之數目、大 小或圖案係受約束時，具有不同寬度之可變間隔第一微線10或第一微線10或第二微線20改進在較佳導電性之方向中之導電微線結構5之導電性。亦藉由沿較佳導電性方向提供更寬第一微線10或第二微線20或更靠近沿其長度連接至第三微線30之連接微線14之減少第一微線10間隔提供改進電傳導。數學模型取決於第一微線10及第二微線20之相對寬度及間隔展示在較佳傳導方向中改進電傳導(例如達4%、6%或8%)。

在本發明之一實施例中，如圖1至圖4所繪示，第二微線20之一或多者係電連接至僅兩個相鄰第一微線10，與第一微線10交叉成實質上90度。參考圖5，在另一實施例中，第二微線20係電連接至多個第一微線10。在此情況下，第一微線10及第二微線20形成一矩形格子，第二微線20與第一微線交叉成實質上90度之角度。替代地，如圖6中展示，成角第二微線25與第一微線10交叉成90度以外之角度。全文以引用併入本文之共同讓與之美國專利申請案13/571,704號揭示可在本發明中使用之包含成角、直線、交叉及非交叉微線50之各種微線圖案55。

在本發明之其他實施例中且如圖1至圖6中所展示，第一微線10、第二微線20或第三微線30之一或多者具有實質上直線片段。進一步而言，至少一些第一微線10係實質上平行或至少一些第二微線20係實質上平行。替代地，第一微線10或第二微線20之一或多者係彎曲。參考圖7，實質上在方向D1中延伸之彎曲第一微線16與實質上在方向D2中延伸之彎曲第二微線26交叉成一角度。

如圖1之實施例中所繪示，第一微線10及第二微線20形成配置在列或行中之一矩形陣列，其中相鄰矩形列或行係偏移，形成偏移矩形(例如，如在一磚壁中所見)。替代地，如在圖5中展示，第一微線10及第二微線20形成二維格子及在一共同列中具有對準水平邊緣且在一 共同行中具有對準垂直邊緣之一對準矩形陣列。

在一有用實施例(例如，如圖1中所繪示)中，微線圖案55形成具有至少比短邊長四倍之長邊之矩形，使得矩形具有大於或等於四之一縱橫比。在另一實施例中，在至少兩個相鄰第一微線10之間之間隔(距離L1)係小於或等於第一微線10之至少一者之寬度W1之四倍。具有此一縱橫比、一更大縱橫比之一導電微線結構5或具有此一寬度間隔比或更大之寬度間隔比之微線圖案55係展示為可製造且提供改進導電率。此等微線圖案55及導電微線結構5具有75%或更少之一透明度。在另一實施例中，導電微線結構5具有70%或更少之一透明度。在又另一實施例中，導電微線結構5具有65%或更少之一透明度。在一進一步實施例中，導電微線結構5具有50%或更少之一透明度。在其他實施例中，導電微線結構5具有40%或更少之一透明度。至少在某種程度上，藉由所採用之製造程序之限制指定導電微線結構5之透明度。一般而言，根據本發明之實施例，使一導電微線結構5具有一較低透明度而非一較高透明度及一較高微線50密度而非一較低微線50密度係有用。

進一步而言，因為以一共同步驟及使用具有透明微線電極之共同材料形成導電微線結構5係有用，故形成具有一減少之寬度但具有一增加之厚度62(例如，具有大於一寬度之一厚度62)之微線50以提供增加之導電率及減少之寬度藉以增強導電率及透明度係有用。如圖16中所繪示，在基板40中形成之一微通道60具有離基板表面41大於一寬度W6之一深度(厚度62)。如圖17中所繪示，定位在基板40之微通道60中或在微通道60中形成之一微線50具有大於一寬度W6之一對應厚度62。當藉由一合適方法製成時，此等微線可具有小於或等於4歐姆/平方、小於或等於3歐姆/平方、小於或等於2歐姆/平方或小於或等於1歐姆/平方之一導電率。

在其他實施例中，第一微線10或第二微線20之一或多者具有大於或等於0.5μm且小於或等於20μm之一寬度以提供一顯然透明微線電極(例如，第三微線30)，其微結構亦可用於第一微線10及第二微線20。

如在圖17中展示，微線50之橫截面可實質上形成一矩形。替代地，參考圖18及圖19，微線50之橫截面可實質上形成一梯形，其底部係比底部對面之梯形邊(梯形頂部)靠近基板40之表面41。參考圖18，在基板40中形成之梯形微通道61具有一橫截面，其一梯形底部具有一寬度W8及底部對面之梯形邊(梯形頂部)具有小於寬度W8之一寬度W7。如圖19中展示，微線50係在圖18之梯形微通道61中形成或定位在圖18之梯形微通道61中。在一梯形微通道61中形成之一微線50之一寬度可係梯形底部之寬度W8或梯形頂部之寬度W7或一些組合(諸如平均寬度)。在另一實施例中，微通道60之底係彎曲，例如，中心比邊緣處深。

根據本發明之各種實施例及如圖17及圖19中所繪示，基板40具有一表面41，在其下方一微線50係定位在一微通道60中或在一微通道60中形成。替代地，參考圖20，一或多個微線51係實質上定位在基板40之表面41上。

可使用各種方法以製成導電微線結構5之微線50。先前技術中已知此等方法之一些，例如在全文以引用方式併入本文中之CN102063951及美國專利申請案13/571,704中所教示。如在CN102063951中所討論，可使用一壓印技術在一基板中形成微通道60之一圖案。壓印方法在先前技術中大體上係已知且通常包含將一可固化液體(諸如聚合物)塗佈至一剛性基板上。聚合物係部分固化(例如，透過加熱或曝露至光或紫外線輻射)且接著藉由具有在其表面上形成之脊之一反向圖案之一主片將微通道之一圖案壓印(蓋印)至部分固化 聚合物層上。聚合物接著係完全固化。圖21A繪示具有壓印其中之5μ寬之微通道60之一圖案之有用於本發明之一基板40。接著將一導電墨水塗佈在基板40上方及塗佈至微通道60中，(例如)藉由機械拋光、圖案化化學電解或圖案化化學腐蝕移除微通道60之間之過剩導電墨水。藉由(例如)加熱固化微通道60中之導電墨水。

在CN102063951中描述之一替代方法中，一光感層、化學電鍍或濺鍍係可用以圖案化導體，例如使用圖案化輻射曝露或實體遮罩。移除非所要材料(例如，光感抗蝕劑)，隨後於一池中電沈積金屬離子。

可採用其他方法。在此技術中導電墨水之噴墨沈積係已知，如印刷導電墨水一樣，例如使用間接凹版印刷、快乾印刷、圖案狀曝露一光感銀乳劑或圖案狀雷射燒結塗佈有導電墨水之一基板40。在一實施例中，使用此技術中已知之光刻技術形成一快乾印刷片。導電墨水被施覆至印刷片且接著圖案狀轉印至基板40。在圖案化沈積之後，固化導電墨水。

此技術中已知包含金屬粒子之導電墨水。在有用實施例中，導電墨水在一載體流體(諸如一水溶液)包含奈米粒子(例如，銀)。載體流體可包含減少金屬粒子膠凝之表面活性劑。一旦沈積，則藉由(例如)加熱固化導電墨水。固化程序消除溶液且燒結金屬粒子以形成一金屬電導體。在其他實施例中，導電墨水係圖案狀轉印至一基板且固化之粉末或係塗佈在一基板上且圖案狀固化之粉末。導電墨水在此技術中係已知且係市售物。

在任何此等情況中，導電墨水或其他導電材料在其等固化及任何需要處理結束之後係導電。在圖案化之前或在固化之前，沈積材料並非必須係導電。如本文中使用，一導電墨水係在任何最終處理結束之後導電之一材料且導電墨水在微線50形成程序中之任何其他點處係並非必須導電。

圖21B係使用壓印及填充方法形成之本發明之一導電微線結構5之一頂視圖，且導電微線結構5具有基板40，其具有跨基板40在一第一方向D1中延伸之第一微線10及跨基板40在不同於第一方向D1之一第二方向D2中延伸之第二微線20。各第二微線20係電連接至兩個第一微線10。第三微線30係在連接位置34處電連接至一連接微線14。

如以上參考圖16所描述，在本發明之壓印及填充方法中，在各微通道60具有一厚度62之一基板40上產生微通道60之一圖案。接著，一導電墨水係塗佈在基板40上方及塗佈至微通道60中。藉由(例如)使用一橡皮刮移除微通道60之間之過剩導電墨水。在諸如一水溶液之一載體流體中，導電墨水包含奈米粒子(例如，銀)。銀奈米粒子之典型重量濃度範圍自30%至90%。因為其高密度，故在溶液中之銀之體積濃度係更低，通常為4%至50%。在使用此導電墨水溶液填充微通道60之後，載體流體如圖27A中所繪示蒸發，導致在具有一寬度W6之微通道60中之銀微線50及銀厚度63小於經壓印微通道50之厚度62。銀微線50之真實最終銀厚度63取決於填充方法及導電墨水溶液中之銀濃度。

已實驗性展示乾燥之後剩餘銀之數量係取決於基板40中之微通道60之寬度W6。針對2μm至20μm之微通道60寬度W6，剩餘銀如圖27A中所描繪填充微通道60。隨著微通道60之寬度W6增加，位於微通道60中間處之微線50中之剩餘銀之銀厚度63降低。作為一結果，銀微線50之薄片電阻隨微通道60之寬度W6增加而增加。在約20μm之一寬度W6之上，銀微線50橫截面開始如圖27B中繪示所見。在基板40中之微通道60之中心有少量或沒有銀，但在微通道60之側壁處具有一些銀。此效應實質上增加線之電阻且使其更易缺損。

參考圖22，在有用於製成本發明之導電微線結構5之一方法中，200提供一基板40及205提供一刻印主片。210使用(例如)一聚合物塗佈基板40且部分固化。215使用印刷主片刻印部分固化聚合物塗層且 220固化。225使用一導電墨水塗佈基板40，在步驟230中清潔且固化剩餘墨水。

參考圖23中繪示之一替代實施例，200提供一基板40及250提供一印刷主片(例如，一快乾印刷片)。255使用導電墨水塗墨於印刷主片及260將墨水圖案狀印刷在基板40上。265固化導電墨水。

參考圖24中繪示之另一替代方法，200提供一基板40及275使用一光感導體(例如用一光阻劑覆蓋之鹵化銀乳劑或一金屬層)塗佈基板40。280(例如)透過一遮罩使用一雷射或使用電磁輻射將基板40曝露至圖案化輻射。接著，若需要，則藉由(例如)固定將圖案化光感導體固化且285藉由蝕刻或沖洗移除非所要光感導體材料。

在圖25中繪示之又另一實施例中，200提供一基板40及300提供一導電墨水。305(例如)使用一噴墨設備將導電墨水圖案狀沈積在基板40上及310固化導電墨水。可在電子裝置中採用本發明之導電微線結構5以跨一基板40傳導電。舉例而言，參考圖26，可將導電微線結構5電連接至在基板40上形成之透過一電導體44及線134至位於一觸控螢幕裝置中之觸控螢幕控制器140之一透明微線電極46(例如自圖8及圖9中之第三微線30形成)。來自觸控螢幕控制器140之信號經過與連接器44電接觸之習知線134至導電微線結構5。導電微線結構5傳導電信號至透明微線電極46且傳導來自透明微線電極46之電信號以操作觸控螢幕裝置。電優先通過導電微線結構5中之第一微線10之較佳長度方向且優先經過連接微線14及較寬第一微線10及第二微線20。在第一微線10中之製造缺陷之情況中，第二微線20針對電提供替代傳導路徑，藉此對導電微線結構5提供穩固性。

本發明之基板40可包含能夠提供一支撐表面之任何材料，可在支撐表面上形成及圖案化微線50。可與提供合適表面之方法一起使用諸如玻璃、金屬或塑膠之基板且其等在此技術中係已知。在一有用實 施例中，基板40係實質上透明，例如在電磁輻射之可見範圍中具有大於90%、80%、70%或50%之一透明度。

微線50可係金屬(例如銀、金、鋁、鎳、鎢、鈦、錫或銅)或各種金屬合金(例如包含銀、金、鋁、鎳、鎢、鈦、錫或銅)。微線50可係由高度導電金屬(諸如金、銀、銅或鋁)組成之一薄金屬層。可使用其他導電金屬或材料。替代地，微線50可包含固化或燒結金屬粒子(諸如鎳、鎢、銀、金、鈦或錫)或合金(諸如鎳、鎢、銀、金、鈦或錫)。可使用導電墨水以圖案狀沈積或圖案狀形成之後固化步驟形成微線50。在本發明中可採用及包含用於形成微線50之其他材料或方法。

微線50可(但並非必須)係不透明。可藉由導電材料或(若需要)隨後處理以形成一導電材料之圖案化前驅物材料之圖案化沈積形成微線50。此技術中已知合適方法及材料，例如使用導電墨水之噴墨沈積或網版印刷。替代地，可藉由提供一導電或前驅物材料之一毯覆性沈積及(若需要)圖案化及固化經沈積材料形成微線50以形成微線50之一微線圖案55。已知用以執行此處理之光刻及照相方法。本發明係不受微線材料或在一支撐基板表面上形成微線50之一微線圖案55之方法限制。共同讓與之美國專利申請案序號第13/406,649號揭示用於在一基板表面上形成圖案化微線之各種材料及方法。

在各種實施例中，在導電微線結構5中之微線50係在形成電連接微線50之一導電網之一微線層中形成。若其上或其中形成微線50之基板40係平面，例如諸如一玻璃基板之一剛性平面基板，則在一微線層中之微線50係在一共同平面中或一共同平面上形成為一導電、電連接網，其形成導電微線結構5。若基板40係彈性及彎曲，例如一塑膠基板，則在一微線層中之微線50係一導電、電連接網，其係自彈性基板40之一表面41之一共同距離。

微線50可直接在基板40上或在基板40上方之層(其在基板40上形 成)上形成。單字「在...上」、「在...上方」或片語「在...上或上方」指示本發明之導電微線結構5之微線50可直接在基板40之一表面41上、在基板40上形成之層上或基板40相對邊之一或兩者上形成。因此，本發明之導電微線結構5之微線50可在基板40下方或下面形成。如本揭示內容中使用之「上方」或「下方」係針對定位於一基板40之相對表面上或相鄰一基板40之相對表面定位之層之簡單相對用語。藉由翻轉基板40及相關結構，位於基板40上方之層變成位於基板40下方及位於基板40下方之層變成位於基板40上方。

本發明之導電微線結構5之微線50可形成在一方向(在此情況中，圖1之第一方向D1)比在另一導電方向(例如跨導電微線結構5之寬度)(D2)中或比在非第一微線10之長度方向之另一導電方向中更能傳導電之一電極。因為在第一微線10之長度方向中每一線性維度之導電路徑係較短且在一些實施例中，因為微線50在與長度方向正交之一維度中係較寬，故導電微線結構5在第一微線10之長度方向中更能傳導電(例如以歐姆每釐米量測)。

導電微線結構5之長度方向(例如第一方向D1)通常係其上形成導電微線結構5之基板40上方之導電微線結構5之最大空間範圍之方向。在基板40上或在基板40上方形成之導電微線結構5通常係矩形形狀或由具有一長度及一寬度且長度遠大於寬度之矩形元件形成。在任何情況中，可將長度方向選定為導電微線結構5之所要最大導電性之一方向。導電微線結構5大體上係用以自基板40上之一第一點傳導電至基板40上之一第二點且自第一點至第二點之導電微線結構5之方向可係長度方向。

根據本發明之各種實施例可使用各種微線圖案55。微線50可在彼此相同或不同角度形成、可跨於彼此上方或彼此交叉、可係平行、可具有不同長度或可具有重複部分或圖案。微線50之一些或全部可係 彎曲或直線且可以各種圖案形成線片段。微線50可在相同基板40之相對邊上形成或在個別基板40之相向邊上形成或該等配置之一些組合。此等實施例係包含在本發明中。

在本發明之一實例及非限制實施例中，各微線50係自5微米寬至一微米寬且係藉由20微米或更少(例如10微米、5微米、2微米或一微米)之一距離自相鄰微線50分離。

在光刻技術中已知用於形成及提供基板、塗佈基板、圖案化經塗佈基板或在一基板上圖案狀沈積材料之方法及裝置。同樣地，在電子產業中已知用於佈局電極、導電跡線及連接器之工具及用於製造此等電子系統元件之方法。吾人已熟知用於控制觸控螢幕及顯示器之硬體控制器及用於管理顯示器及觸控螢幕系統之軟體。可有用地採用此等工具及方法以設計、實施、構建及操作本發明。可與本發明一起使用用於操作電容觸控螢幕之方法、工具及裝置。

本發明在各種電子裝置中可係有用。此等裝置可包含(例如)光伏打裝置、OLED顯示器及照明、LCD顯示器、電漿顯示器、無機LED顯示器及照明、電泳顯示器、電濕潤顯示器、調光鏡面、智慧型視窗、透明無線電天線、透明加熱器及諸如電阻式觸控螢幕裝置之其他觸控螢幕裝置。

5‧‧‧導電微線結構

10‧‧‧第一微線

11‧‧‧第一微線

12‧‧‧第一微線

20‧‧‧第二微線

21‧‧‧第二微線

22‧‧‧第二微線

23‧‧‧第二微線

40‧‧‧基板

50‧‧‧微線

55‧‧‧微線圖案

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

L1‧‧‧距離

L2‧‧‧距離

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

Claims (24)

1. 一種經配置以形成連接至一電極結構之一電導體之微線，包括：a)該電導體，其具有：i)在一第一方向中延伸之複數個隔開的第一微線，其中該等第一微線之一者係一連接微線；及ii)在不同於該第一方向之一第二方向中延伸之複數個隔開的第二微線，藉由比至少兩個相鄰第一微線之間之間隔大之一距離隔開至少兩個相鄰第二微線且各第二微線係電連接至至少兩個第一微線；及b)該電極結構，其具有在隔開的連接位置處電連接至該連接微線之複數個電連接第三微線且藉由比分離該等第二微線之任何該等距離大之一距離分離該等相鄰連接位置之至少一些。
2. 如請求項1之微線，其中藉由比至少兩個相鄰第一微線之間之該間隔大之一距離隔開任何兩個相鄰第二微線。
3. 如請求項1之微線，其中藉由比任何兩個相鄰第一微線之間之該間隔大之一距離隔開任何兩個相鄰第二微線。
4. 如請求項1之微線，其中該等第一微線之至少一者係比該等第二微線之至少一者寬，或其中該等第一微線之至少一者係比任何該等第二微線寬，或其中任何該等第一微線係比任何該等第二微線寬。
5. 請求項1之微線，其中該連接微線係比該等其他第一微線之至少一者寬或其中該連接微線係比任何該等其他第一微線寬。
6. 如請求項4之微線，其中更靠近該連接微線之該等第一微線之至少一者係比更遠離該連接微線之另一第一微線寬。
7. 如請求項1之微線，其中更靠近該連接微線之該等第二微線之至少一者係比更遠離該連接微線之另一第二微線寬。
8. 如請求項1之微線，其中該等第一微線之至少一者係比該等第三微線寬。
9. 如請求項1之微線，其中該第一方向係較佳導電率之一方向。
10. 如請求項1之微線，其中相鄰第一微線係實質上等距離隔開或其中相鄰第二微線係實質上等距離隔開。
11. 如請求項1之微線，其中更靠近該連接微線之至少兩個相鄰第一微線係比更遠離該連接微線之至少兩個相鄰第一微線更緊密間隔。
12. 如請求項1之微線，其中該等第二微線之一或多者係電連接至僅兩個相鄰第一微線。
13. 如請求項1之微線，其中該等第二微線之一或多者與兩個第一微線實質上交叉成90度之角度。
14. 如請求項1之微線，其中該等第二微線之一或多者與該等第一微線之一或多者交叉成一角度，其不同於該等第三微線之一或多者與該連接微線交叉之角度。
15. 如請求項1之微線，其中該等第一微線、該等第二微線或該等第三微線之一或多者實質上具有直線片段。
16. 如請求項1之微線，其中至少一些第一微線係實質上平行或其中至少一些第二微線係實質上平行。
17. 如請求項1之微線，其中該等第一微線或該等第二微線之一或多者係彎曲。
18. 如請求項1之微線，其中該等第一微線及該等第二微線形成一矩形陣列。
19. 如請求項18之微線，其中該等矩形具有大於四之一縱橫比。
20. 如請求項18之微線，其中該矩形陣列形成一個二維格子或一偏移矩形陣列。
21. 如請求項1之微線，其中在至少兩個相鄰第一微線之間之該間隔係比該等第一微線之至少一者之四倍該寬度小。
22. 如請求項1之微線，其中該圖案具有80%或更少之一透明度。
23. 如請求項1之微線，其中該等第一微線或該等第二微線之一或多者具有大於或等於0.5μm且小於或等於20μm之一寬度。
24. 如請求項1之微線，其中藉由該複數個第一微線及第二微線形成之該微線圖案具有比藉由該複數個第三微線形成之該微線圖案小之一電阻。