TW201530386A - 觸控感應元件 - Google Patents

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    • Y10T29/49162—Manufacturing circuit on or in base by using wire as conductive path

Abstract

觸控感應元件包括基板及電極圖案。電極圖案由數條金屬線形成，其中金屬線藉由堆疊至少二電極層於基板上而形成，且具有數個溝槽部於此些金屬線的二側。其中，此些溝槽部以數個抗腐蝕元件填滿。

Description

觸控感應元件
本發明是有關於一種觸控感應元件。
隨著數位技術應用電腦的發展，電腦輔助裝置也隨之發展，且個人電腦、可攜式傳輸器及其它個人專屬資料處理器透過多種輸入裝置，例如是鍵盤及滑鼠，去執行文字及圖形的處理。
隨著社會資訊化的發展，電腦的使用日漸蓬勃；然而，難以只使用作為輸入裝置的鍵盤及滑鼠去操作產品。因此，具有一簡單架構、失效少且提供任何人易於輸入資訊的元件是必要的。
此外，除了滿足一般功能外，輸入裝置技術朝向高可靠度、耐久性、創新性、設計性及製造性等方向演進。如此，一觸控感應元件發展成一適以輸入例如是文字及圖形之資訊的輸入裝置。
觸控感應元件係一裝設於顯示器之顯示面的裝置，以允許使用者在觀看顯示器時選擇所需資訊，其中顯示器例如是電子記事簿(electronic organizer)、平板顯示裝置(flat panel display device)、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、電漿顯示器(plasma display panel,PDP)、電子場致發光(electroluminescence,EI)等，或陰極射管(cathode ray tube,CRT)。
此外，觸控感應元件的一型態可歸類成電阻式、電容式、電 磁式、表面聲波(surface acoustic wave,SAW)式及紅外線式。此些觸控感應元件的種類在一訊號放大問題、解析度差異、製造及設計困難度、光學特性、電子特性、機械特性、抵抗環境特性、輸入特性、耐久性及經濟效率的考量下應用於電子產品。目前，電阻觸控感應元件及電容觸控感應元件廣泛使用。
同時，在如下先前技術文件所述之專利文件的觸控感應元件 中，已揭露使用金屬線形成一電極圖案的研究。在使用金屬線形成電極圖案的情況下，電傳導性係優良的且供給及需求是順利的，但由於在形成電極圖案過程中，電極圖案的下部蝕刻高度的差異，因此具有難以實現精細圖案的問題。由於露出電極圖案的抗腐蝕性等因素，使可靠度降低。
[先前技術文件]：JP2011-175967A1
本發明係透過使用以至少二不同材料製成之觸控感應元件的電極圖案的堆疊結構，提供一適以增進電極圖案之露出部的抗腐蝕性及電極圖案與透光基板之間的結合可靠度。
根據本發明一實施例，提供一種觸控感應元件。觸控感應元件包括一基板及一電極圖案。電極圖案由數條金屬線形成，其中金屬線藉由堆疊至少二電極層於基板上而形成，且具有數個溝槽部於此些金屬線的二側。其中，此些溝槽部以數個抗腐蝕元件填滿。
金屬線可透過連續地堆疊一第一電極層、一第二電 極層與一第三電極層於基板的一表面而形成。第一電極層及第三電極層的一線寬比第二電極層的一線寬大。此些溝槽部從第二電極層的二側形成於對應第一電極層及第三電極層的線寬的區域。以及，此些溝槽部以此些抗腐蝕元件填滿。
腐蝕元件可以是有機可焊性保護層(organic solderability preservative)。
金屬線可透過連續地堆疊一第二電極層與一第三電 極層於基板的一表面而形成。第三電極層的一線寬可比第二電極層的一線寬大。此些溝槽部從第二電極層的二側形成於對應第三電極層的線寬的區域。此些溝槽部以此些抗腐蝕元件填滿。
有機可焊性保護層係苯騈咪唑(benzimidazole)或三氯苯(trichlorobenzene)。
第一電極層及第三電極層以銅(copper)及鎳(nickel)形成。
第二電極層以銅、鋁或其組合所形成。
第三電極層以銅與鎳的合金所形成。
第二電極層以銅、鋁或其組合所形成。
電極圖案係此些金屬線所形成的一網格圖案。
第一電極圖案與第三電極層的一堆疊方向的一厚度比第二電極層的厚度薄。
第三電極層的一堆疊方向的一厚度比第二電極層的一厚度薄。
電極圖案可包括數個第一電極圖案及數個第二電極 圖案。第一電極圖案彼此平行地形成於基板的一表面。第二電極圖案形成於基板的另一表面，以與此些第一電極圖案形成的一方向交叉。
基板可包括一第一基板及一第二基板，且電極圖案 包括數個第一電極圖及數個第二電極圖案。第一電極圖案以彼此平行的一方向形成於第一基板的一表面。第二電極圖案以一方向形成於第二基板的一表面，且面向第一基板形成，此方向與彼此平行的此些第二電極圖案交叉。
觸控感應元件更包括一防潮元件，其密封金屬線。
根據本發明另一實施例，提供一種觸控感應元件的 製造方法。製造方法包括以下步驟。連續地堆疊至少二電極層於一基板；透過圖案化此些電極層，形成數條具有數個溝槽部的金屬線形成於二側；以及，以填滿數個抗腐元件於形成在此些金屬線之二側的此些溝槽部的方式，形成一抗腐蝕層。
在電極層的堆疊中，一電極層、一第一電極層、一 第二電極層與一第三電極層連續地堆疊於基板；在電極圖案的形成過程中，第一電極層及第三電極層的一線寬比第二電極層的一線寬大，且從第二電極層的二側形成此些溝槽部於對應第一電極層及第三電極層的線寬的區域；在抗腐元件的形成過程中，以此些抗腐元件此些溝槽部，以形成抗腐蝕層。
腐蝕元件係一有機可焊性保護層。
有機可焊性保護層係苯騈咪唑或三氯苯。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧觸控感應元件
100‧‧‧視窗基板
110、130‧‧‧黏結層
124、125、127‧‧‧基板
121、122‧‧‧電極圖案
120‧‧‧感應模組
140‧‧‧顯示模組
121b1‧‧‧第一電極層
121a2、121b2‧‧‧第二電極層
121a3、121b3‧‧‧第三電極層
121a、121b‧‧‧金屬線
123‧‧‧抗腐蝕元件
128‧‧‧溝槽部
129‧‧‧電極線
R1‧‧‧中央區
R2‧‧‧邊緣區
W1、W2、W3、W4‧‧‧線寬
d1、d2、d3‧‧‧厚度
第1圖繪示依照本發明一較佳實施例之觸控感應元件的剖視圖。
第2A至2B圖繪示依照本發明一較佳實施例之一電極圖案的剖視圖。
第3圖繪示依照本發明一較佳實施例之電極圖案的平面圖。
第4A及4B圖繪示依據本發明第一較佳實施例之形成電極圖案之金屬線沿第3圖之方向I-I’的剖面圖。
第5A及5B圖繪示依據本發明第二較佳實施例之形成電極圖案之金屬線沿第3圖之方向I-I’的剖面圖。
第6A至6D圖繪示依據本發明一較佳實施例之觸控感應元件的製造過程圖。
以下將會配合所附圖示詳細描述實施例以使本發明之目的、特徵以及優點可被清楚理解。所附圖示中，相同的元件符號係用以代表相同或相似的元件，且將會省略其冗長的敘述。再者，於下列敘述中，詞彙「第一」、「第二」、「一側」、「另一側」及其類似詞彙係用以區分一特定元件與另一元件，但是這類元件的構造不應限制於這些詞彙。再者，於本發明的敘述中，當先前技術的詳細描述會混淆本發明之要旨時，將會省略此描述。
下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明。
第1圖繪示依照本發明一較佳實施例之觸控感應元件的剖 視圖，第2A至2B圖繪示依照本發明一較佳實施例之一電極圖案的剖視圖，第3圖繪示依照本發明一較佳實施例之電極圖案的平面圖。
如第1至3圖所示，依據本發明較佳實施例之觸控感應元件 10可包括一視窗基板(window substrate)100、數個形成於基板124、125及127的電極圖案121及122、一感應模組120以面向視窗基板100的方式結合及一顯示模組140，顯示模組140呈現基於使用者透過觸控感應元件10的一輸入的一輸出值，且結合於觸控感應元件10的一表面。
視窗基板100包括一中央區R1及一邊緣區R2，其中邊緣 區R2圍繞中央區R1而形成，且設於觸控感應元件10的最外部分，以接收使用者的觸控。視窗基板100由回火玻璃(tempered glass)製成，而可作為一保護層及一斜邊部(bezel part)(未繪示)。電極圖案121及122可形成於視窗基板100的一背面，因此，一表面處理層(未繪示)可藉由執行高週波處理(high frequency treatment)、底材處理(primer treatment)等處理而形成於視窗基板100的背面，以提升視窗基板100與斜邊部(未繪示)之間或電極圖案121與122之間的結合性。
感應模組120可包括基板124、由堆疊至少二電極層121b1、 121b2與121b3於基板124而形成的電極圖案121及122及數個形成於電極圖案121及122之側面邊緣的數個邊緣區的溝槽部128。
基板124可由任何材料形成，其可具有透明度，且可在無特 定材料的強度限制情況下輸出顯示模組140的影像，然可以 PET(polyethylene terephthalate)、PC(polycarbonate)、PMMA(poly methyl methacrylate)、PEN(polyethylene naphthalate)、PES(polyethersulpon)、COC(cyclic olefin polymer)、TAC(triacetylcellulose)膜、PVA(polyvinyl alcohol)膜、PI(polyimide)膜、PS(polystyrene)、BOPS(biaxially stretched polystyrene，其是一種包含雙軸向(biaxially oriented)PS的K樹脂、玻璃或回火玻璃。此外，基板120的一表面可形成電極圖案121及122，因此表面處理層可透過高週波處理、底材處理等處理而形成於基板120的表面，以增進基板120與電極圖案121及122之間的結合性。
此外，感應模組120可包括：(i).數個第一電極圖案121及 數個第二電極圖案122，第一電極圖案121形成於基板124的一表面，其中第一電極圖案121沿一彼此平行的方向排列；第二電極圖案122形成於基板124的其它表面，其中第二電極圖案122沿與第一電極圖案121彼此平行的方向交叉的一方向排列(如第2A圖所示)；(ii).第一電極圖案121形成於第一基板124的一表面，其中第一電極圖案121沿一彼此平行的方向排列，且一第二電極圖案122形成於基板124的其它表面，其中第二電極圖案122沿與第一電極圖案彼此平行的方向交叉的一方向排列(如第2B圖所示)；(iii).一電極線129，其電性連接於第一電極圖案121及122的一端，然本發明實施例不受此限。
第一電極圖案121及122使用一觸控輸入手段產生 訊號，以允許一控制單元(未繪示)去辨識觸控座標。如第3圖所示，第一電極圖案121及第二電極圖案122繪示成長條形，然本發明實施例不受此限。形成第一及第二電極圖案121及122的形 成方法可使用一乾製程(dry process)、濕製程(wet process)或一直接圖案化製程(direct patterning process)。此處，乾製程包括濺鍍(sputtering)、蒸鍍(evaporation)等；濕製程包括浸塗(dip coating)、旋塗(spin coating)、輥塗(roll coating)、噴塗(spray coating)等；直接圖案化製程指的是網印(screen printing)、凹版印刷(gravure printing)、噴印(inkjet printing)等。
此外，如第3圖所示，第一電極圖案121及第二電 極圖案122可形成數個網格圖案，其中網格圖案係以金屬線121a及121b形成。網格圖案具有多邊形，例如四邊形、三角形及菱形，然本發明實施例不受此限。本文中，第一電極圖案121及第二電極圖案122可由金屬線121a及121b形成，金屬線121a及121b藉由堆疊至少二電極層於基板124而形成。金屬線121a及121b的二側可以溝槽部128形成，且可填入抗腐蝕元件123於溝槽部128，詳細描述如下所述。
黏結層110及130作為觸控感應元件10的數個元件 之間的結合，且可由透明材料形成，例如由光學透明膠(optical clear adhesive,OCA)形成，可讓使用者在無阻礙下辨識透過顯示模組140所輸出的影像。
顯示模組140透過黏結層110及130結合至觸控感 應元件10的一表面，且為一輸出視訊資料的顯示裝置。顯示模組140可以是陰極射管(cathode ray tube,CRT)、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、電漿顯示面板(plasma display panel,PDP)、發光二極體(light emitting diode,LED)及有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)，然本發明實施例不受此限。
後續將以第4至6圖描述根據本發明較佳實施例之 觸控感應元件之形成第一及第二電極圖案的金屬線結構。
第4A及4B圖繪示依據本發明第一較佳實施例之形 成電極圖案之金屬線沿第3圖之方向I-I’的剖面圖，第5A及5B圖繪示依據本發明第二較佳實施例之形成電極圖案之金屬線沿第3圖之方向I-I’的剖面圖，第6A至6D圖繪示依據本發明一較佳實施例之觸控感應元件的製造過程圖。
依據本發明較佳實施例之觸控感應元件10的電極 圖案121及122可形成以金屬線121b及121a形成的網格圖案，其中金屬線121b及121a可藉由連續堆疊第一電極層121b1、第二電極層121b2或121a2及第三電極層121b3與121a3於基板124而形成；然後，圖案化第一、第二及第三電極層(如第3圖所示)，其中網格圖案具有多邊形，例如四邊形、三角形及菱形，然本發明實施例不受此限。
然而，依據本發明較佳實施例之形成觸控感應元件 10之電極圖案121及122的金屬線121a及121a可藉由堆疊第一電極層121b1、第二電極層121b2及第三電極層121b3或第二電極層121a2及第三電極層121a3於基板124上而形成；然後，圖案化第一、第二及第三電極層。於圖案化製程中，金屬線121a及121b的二側露出，導致回應使用者的觸控輸入而執行訊號傳輸功能的第二電極層121a2及121b2可能受到濕度的腐蝕。
因此，(1).依據本發明第一較佳實施例(第4A圖)之 形成觸控感應元件10的電極圖案121及122的金屬線121b係藉由連續地從基板124的一表面開始堆疊第一電極層121b1、第二電極層121b2及第三電極層121b3而形成，其中第一電極層121b1與第三電極層121b3的線寬W3比第二電極層121b2的線寬W4大，溝槽部128從第二電極層121b2的二側形成於對應第一電極層121b1與第三電極層121b3的線寬W4的區域，且抗腐蝕元件123可填滿溝槽部128。此外，金屬線121b更可包括一防潮元件(damp-proofing member)160，其可密封金屬線121b，其中防潮元件160可包括咪唑(imidazol)、吡咯(azole)等(如第4B圖所示)。
此外，(2).依據本發明第二較佳實施例(第5A圖)之 形成觸控感應元件10的電極圖案121及122的金屬線121a係藉由連續地從基板124的一表面開始堆疊第二電極層121a2及第三電極層121a3而形成，其中第三電極層121a3的線寬W1比第二電極層121a2的線寬W2大，溝槽部128從第二電極層121a2的二側形成於對應第三電極層121a3的線寬W1的區域，且抗腐蝕元件123可填滿溝槽部128。此外，金屬線121a更可包括一防潮元件160，其可密封金屬線121b，其中防潮元件160可包括咪唑、吡咯等(如第5B圖所示)。
此外，在沿第一電極層121b1、第二電極層121b2 與第三電極層121b3的堆疊方向連續形成於基板124的一表面之金屬線121a及121b的各厚度d1、d2及d3中，第一電極層121b1 及第三電極層121a3或121b3的厚度d1及d3可比第二電極層121b2或121a2的厚度薄，且第三電極層121a3或121b3的厚度d3可與第一電極層121b1的厚度d1相同。
也就是說，如第6A至6D圖所示，依據本發明較佳 實施例之形成觸控感應元件10中，(1).在第一電極層121b1至第三電極層121b3連續地堆疊於基板124上之後(第6A圖)；(2).乾膜(dry film,DRF)的感光材料等塗佈於電極層，然後透過曝光(exposure)及顯影(development)製程，移除電極圖案121及122形成於其上的一部分乾膜的感光材料等(第6B圖)；(3).執行圖案化製程，藉由使用第一電極層121b1及第三電極層121b3與第二電極層121b2之間不同的蝕刻率，使第一電極層121b1及第三電極層121b3的線寬W1大於第二電極層的線寬W2(第6C圖)；(4).抗腐蝕材料123填滿溝槽部128，其中溝槽部128從第二電極層121b2的二側形成於對應第一電極層121b1及第三電極層121b3的線寬W3的區域(第6D圖)，使第二電極層121b2因為濕度所導致的腐蝕最小化。
於此，(1).第一電極層121b1形成於基板124與電極 圖案121及122之間的接觸面，以緊密結合電極圖案121及122與基板124之間的結合性；(2).第三電極層121b3或121a3堆疊於電極圖案121及122的露出部，以避免因為電極圖案121及122的腐蝕所導致的電性可靠度降低，因此第一電極層121b1及第三電極層121b3或121a3可由銅與鎳的合金所製成，其中由銅製成的 電極圖案121及122具有優良導電性，而鎳可降低銅的可視性(visibility)；(3).第二電極層121a2或121b2可以導電性佳的銅、鋁或其組合所製成，然本發明實施例不受此限。金屬需選自於可結合第一電極層121b1及第三電極層121b3或121a3及基於電極層之間的接觸化學特性為考量的材料。
此外，抗腐蝕元件123可包括熱硬化性樹脂 (thermosetting resin)或光固化樹脂(photocurable resin)，例如有機保焊劑(organic solderability preservative)。詳細而言，抗腐蝕元件123可包括苯騈咪唑(benzimidazole)或三氯苯(trichlorobenzene)或與金屬，例如是銅之間具有優良結合性(濕潤性)的類似物。
如上所述，根據本發明較佳實施例，觸控感應元件 的電極圖案形成於其上的結構由金屬線製成，其中金屬線藉由依序堆疊不同材質的第一電極層(包含鎳的合金)、第二電極層(銅或類似物)與第三電極層(包含鎳的合金)於基板上而形成，可提升第二電極層(銅或類似物)的上表面及下表面的腐蝕抵抗性，其中第二電極層可回應使用者的觸控輸入而傳輸訊號，以確保訊號傳輸至觸控感應元件的電極圖案的訊號可靠度。
此外，根據以金屬線形成的電極圖案的形成製程 中，金屬線係以連續堆疊不同材質的第一電極層(包含鎳的合金)、第二電極層(銅或類似物)與第三電極層(包含鎳的合金)於基板上而形成，然後圖案化第一、第二及第三電極層，藉由於第二電極層的露出二側形成溝槽部，及藉由以抗腐蝕材料填滿溝槽部 而形成抗腐蝕層，可提升電極層的二側的腐蝕抵抗性及第二電極層上表面及下表面的腐蝕抵抗性。
綜上所述，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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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。
124‧‧‧基板
121、122‧‧‧電極圖案
129‧‧‧電極線

Claims (19)

  1. 一種觸控感應元件，包括：一基板；以及複數個電極圖案，由複數條金屬線形成，其中該些金屬線藉由堆疊至少二電極層於該基板上而形成，且具有複數個溝槽部形成於該些金屬線的二側；其中，該些溝槽部以複數個抗腐蝕元件填滿。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，其中各該金屬線係透過連續地堆疊一第一電極層、一第二電極層與一第三電極層於該基板的一表面而形成；該第一電極層及該第三電極層的一線寬比該第二電極層的一線寬大；該些溝槽部從該第二電極層的二側形成於對應該第一電極層及該第三電極層的該線寬的區域；以及該些溝槽部以該些抗腐蝕元件填滿。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，其中各該腐蝕元件係一有機可焊性保護層(organic solderability preservative)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，其中各該金 屬線係透過連續地堆疊一第二電極層與一第三電極層於該基板的一表面而形成；該第三電極層的一線寬比該第二電極層的一線寬大；該些溝槽部從該第二電極層的二側形成於對應該第三電極層的該線寬的區域；以及該些溝槽部以該些抗腐蝕元件填滿。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感應元件，其中該有機可焊性保護層係苯騈咪唑(benzimidazole)或三氯苯(trichlorobenzene)。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感應元件，其中該第一電極層及該第三電極層係以銅與鎳的合金形成。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感應元件，其中該第二電極層以銅、鋁或其組合所形成。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感應元件，其中該第三電極層係以銅與鎳的合金所形成。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感應元件，其中該第二電極層係以銅、鋁或其組合所形成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，其中各該電極圖案係由該些金屬線之一者所形成的一網格圖案。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感應元件，其中該第一電極圖案與該第三電極層沿一堆疊方向的一厚度比該第二電極層的厚度薄。
  12. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感應元件，其中該第三電極層沿一堆疊方向的一厚度比該第二電極層的一厚度薄。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，其中該電極圖案包括：複數個第一電極圖案，彼此平行地形成於該基板的一表面；以及複數個第二電極圖案，形成於該基板的另一表面，以與該些第一電極圖案形成的一方向交叉。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，其中該基板包括：一第一基板及一第二基板；以及各該電極圖案包括：複數個第一電極圖案，以彼此平行的一方向形成於該第一 基板的一表面；以及複數個第二電極圖案，以與彼此平行的該些第二電極圖案交叉的一方向形成於該第二基板的一表面，且面向該第一基板。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感應元件，更包括：一防潮元件，密封該些金屬線。
  16. 一種觸控感應元件的製造方法，更包括：連續地堆疊至少二電極層於一基板；透過圖案化該些電極層，形成由複數條金屬線形成的複數個電極圖案，各該金屬線具有複數個形成於該些金屬線二側的溝槽部；以及以填滿複數個抗腐元件於形成在該些金屬線之二側的該些溝槽部的方式，形成一抗腐蝕層。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中在該些電極層的堆疊中，一第一電極層、一第二電極層與一第三電極層連續地堆疊該基板；在該些電極圖案的形成過程中，該第一電極層及該第三電極層的一線寬比該第二電極層的一線寬大，且從該些第二電極層的二側形成該些溝槽部於對應該第一電極層及該第三電極層的該線寬的區域；以及 在該些抗腐元件的形成過程中，以該些抗腐元件填滿該些溝槽部，以形成該抗腐蝕層。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中各該腐蝕元件係一有機可焊性保護層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之製造方法，其中該有機可焊性保護層係苯騈咪唑或三氯苯。
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