TW201535193A - 觸控面板組件 - Google Patents

Abstract

一種觸控面板模組，其包括：一可撓性透明基板；一透明導電薄膜，其安置於該可撓性透明基板之第一表面上；一導電膠，其安置於該透明導電薄膜之第一部分上；一光學透明黏著劑，其安置於該導電膠之第一部分及第二部分上以及該透明導電薄膜之第二部分上；以及一蓋板，其安置於該光學透明黏著劑上，其中該透明導電薄膜之第三部分及該導電膠之第三部分不由該光學透明黏著劑覆蓋。一種包括此種觸控面板模組之觸控面板，其中該觸控面板不包括異向性導電薄膜。

Description

觸控面板組件

觸控面板裝置使用用戶可經由簡單或多點觸控手勢控制的電子視覺顯示器。觸控面板包括遊戲主控台、單體全備電腦、平板電腦以及智慧型電話。觸控面板組態可包括於觸控面板感測器與印刷電路板(PCB)之間提供連接的可撓性印刷電路(FPC)。在觸控面板感測器上，FPC之特徵可為自觸控面板感測器延伸的「尾部」。在一些狀況下，FPC可為一組件，該組件與觸控面板感測器獨立形成且隨後附接至觸控面板感測器。

觸控面板可具有各種組態，該等組態可經由使用各種材料之各種製造方法來生產。例如，參見Dorman等人的美國專利第4,484,038號、Zenk等人的美國專利第4,085,302號、Schulz等人的美國專利第6,819,316號、Taylor等人的美國專利第8,711,113號、Aufderheide等人的美國專利第6,587,097號、Reynolds等人的美國專利第7,439,962號以及Reynolds等人的美國專利第8,330,742號。

100‧‧‧觸控面板模組

101‧‧‧觸控面板感測器

102‧‧‧透明導電薄膜(TCF)

104‧‧‧基板

106‧‧‧蓋板

108‧‧‧光學透明黏著劑(OCA)

110‧‧‧導電膠

112‧‧‧異向性導電薄膜(ACF)

120‧‧‧可撓性印刷電路(FPC)

200‧‧‧觸控面板

201‧‧‧觸控面板感測器

202‧‧‧TCF

204‧‧‧基板

206‧‧‧蓋板

208‧‧‧OCA

210‧‧‧導電膠

500‧‧‧觸控面板

501‧‧‧觸控面板感測器

502‧‧‧TCF

504‧‧‧可撓性基板

506‧‧‧蓋板

508‧‧‧OCA

510‧‧‧導電膠

512‧‧‧絕緣膠

514‧‧‧介電質

516‧‧‧加強材

圖1A展示具有觸控面板感測器之觸控面板模組的側視圖，該觸控面板感測器包含透明導電薄膜(TCF)和FPC。

圖1B展示圖1A之觸控面板模組的俯視圖。

圖2展示實例1之觸控面板模組的側視圖。

圖3為實例1之觸控面板的照片。

圖4為在按下並放開施加至實例1之觸控面板表面的手指後所量測的電容信號。

圖5展示根據實施例之另一觸控面板。

圖6展示相應於圖5之構造的分立按鈕觸控感測器。

圖7為圖6之感測器之可撓性尾部的照片。

圖8展示相應於圖5之構造的西洋雙陸棋(backgammon)指叉型電極觸控感測器。

圖9為根據圖8之設計具有18個觸控感測器之薄片的照片。

圖10為根據圖8之設計的已完成感測器的照片。

圖11為圖10之感測器之可撓性尾部的特寫照片。

本文件中提及的所有出版物、專利以及專利文件皆以全文引用之方式併入本文，如同個別地以引用之方式併入一般。

2014年1月15日申請的名稱為「觸控面板組件(TOUCH PANEL ASSEMBLY)」之美國臨時申請案第61/927,587號以全文引用之方式併入本文。

觸控面板模組可具有各種組態，該等組態可使用各種製造方法來生產。如圖1A之側視圖及圖1B之俯視圖中所示，觸控面板模組100之基本構造包括：觸控面板感測器101、印刷電路板(PCB)(未圖示)以及可撓性印刷電路(FPC)120，該可撓性印刷電路提供觸控面板感測器101與PCB(未圖示)之間的連接。可使用表面黏著或通孔技術將至少一個連接器(例如，低插力(LIF)連接器、零插力(ZIF)連接器等等)焊接至PCB。觸點可提供於連接器之頂側、底側或頂側及底側兩者上。FPC 120可插入PCB(未圖示)上之連接器中。

觸控面板感測器101可包含：安置於基板104上之透明導電薄膜(TCF)102、蓋板106以及插入蓋板106與TCF 102之間的光學透明黏著 劑(OCA)108。TCF 102可包含嵌入基質內之導電結構。例如，TCF 102可包含安置於透明導電層上之保護性上塗層(未圖示)，其中該透明導電層包含嵌入基質內之導電結構。導電膠110可安置在TCF 102上。FPC 120可為使用異向性導電薄膜(ACF)112黏結至TCF 102上之導電膠110的獨立組件。FPC通常包含在聚合物支撐件上利用外塗層封裝的金屬跡線，諸如，例如銅跡線。ACF通常包含塗佈金屬之聚合物粒子，該等聚合物粒子在大體平行於基板104的XY平面中不會電滲透，而在沿基板104之大體法線的Z方向上自TCF 102及導電膠110滲透至FPC 120。OCA 108可安置於TCF 102之一部分上，以使得導電膠110之一部分不由OCA 108覆蓋，且可提供經由ACF 112與FPC 120進行黏結的接近方式(access)。在一些狀況下，硬塗層(未圖示)可安置於基板104的與安置TCF 102的表面相對的表面上。如底漆層或障壁層之其他層可視需要安置於TCF 102與基板104之間。

為達成進一步的製造成本減少和效率，一個方法可為藉由移除不必要的材料、組件以及組裝時間來簡化觸控面板之設計。一個潛在探究領域為FPC及ACF之移除；此舉具有如下附加益處：在組裝期間，消除FPC觸點與TCF上之觸點實體配準的必要性，且消除歸因於製造中產率損失的偏移。在一些實施例中，亦可自構造移除諸如銀膠之昂貴原料。我們已探究出移除FPC及ACF同時形成可直接連接至PCB上之LIF、ZIF或其他連接器的導電、可撓性及堅固尾部的若干方法。

圖2展示根據實施例之一個此種觸控面板200的構造。觸控面板感測器201包含：安置於基板204上之TCF 202、蓋板206以及插入蓋板206與TCF 202之間的OCA 208。蓋板可由諸如例如聚甲基丙烯酸甲酯之聚合物材料製成。在示範性實施例中，TCF 202可包含複數個導電結構，諸如，例如金屬奈米線、金屬網或氧化銦錫。銀奈米線為示範 性導電結構。在一些狀況下，可將導電奈米結構嵌入聚合物基質。例如，此種聚合物基質可包含纖維素酯聚合物，諸如，例如乙酸纖維素聚合物，諸如，例如乙酸丁酸纖維素聚合物(CAB)。導電膠210可安置於TCF 202上。

注意，蓋板206和OCA 208並不覆蓋導電膠210、TCF 202或基板204的整個延伸範圍--此等組件延伸超出蓋板及OCA，以便形成可直接連接至PCB上之連接器的可撓性尾部。觸控面板模組於蓋玻璃下方之部分係稱作「本體部分」，而觸控面板模組延伸超出蓋板之部分係稱作「尾部」。為達本申請案之目的，當至少本體部分中之基板與尾部中之基板連續時(例如，在不中斷的情況下或以平滑方式形成為完整整體)，或當本體部分中之基板及尾部中之基板由共同材料形成且該等基板之間的連接不具有機械接頭時，本體部分可被視為與尾部「整體形成」。

圖3為此構造之功能原型的照片，該構造之功能性在實例1中說明。圖3中所示之觸控面板設計實際為按鈕之網格圖案，且在TCF層中製成連至按鈕之跡線，該等跡線包含銀奈米線。

在上述實施例中，採用極為激進的方法，其中甚至移除觸控面板邊界周圍的銀膠，且將所有跡線均路線佈置穿過TCF，在此狀況下為穿過銀奈米線。實際上，此舉導致每一感測器之較高電阻，因此替代方法可保留於有效區外部沿觸控面板邊界網版印刷的導電膠之使用。此舉可由許多方式達成，該等方式包括沿邊界使用銀膠。另外，裝碳銀膠可減小成本，或可沿邊界始終使用純石墨膠/基於碳的膠糊。市售碳膠可具有低至每平方10歐姆之電阻率，該電阻率低於TCF材料之每平方100或50歐姆之標準電阻率。

在一些實施例中，可利用其他金屬電鍍透明導體之可撓性尾部上的導電材料，從而使暴露材料在插入電連接器及自電連接器移除期 間較少傾向於銹蝕且更堅固。在圖案化之前或作為後處理步驟，可於可撓性尾部之導電區域上使用諸如無電鎳浸金(ENIG)之電鍍製程。此情況下，據認為，鎳充當擴散障壁且金防止導電焊盤之腐蝕。

在其他實施例中，可撓性尾部上之導電材料包含兩個或兩個以上膠糊層。例如，導電銀膠之頂部上的絕緣膠(諸如例如石墨膠)層可用來在插入連接器及自連接器移除期間防止銀的銹蝕且改良機械可靠性。為達本申請案之目的，若膠糊之導電性小於該膠糊安置於其上的導電膠之導電性，則該膠糊為「絕緣的」。在一些狀況下，基於石墨的膠糊可印刷得略微寬於銀膠，以便銀膠完全由碳封閉。在不希望受理論約束的情況下，咸信碳膠可抑制銀上之枝晶生長，也稱為銀遷移。在一些實施例中，碳膠將僅需要沿OCA與PCB上之連接器之間導電跡線之暴露區域疊置於銀膠上。

石墨膠明顯比銀膠廉價；然而，該等石墨膠亦傾向於展現較高電阻。在另一實施例中，可於有效區外部沿觸控面板邊界使用包含銀及石墨之混合物的膠糊。又一實施例可沿觸控面板於OCA以下但在有效區外部的邊界以及與環境接觸的暴露區域中使用100%石墨裝載導電膠。

在另一實施例中，可使用各種其他市售導電膠，諸如，例如裝銀、裝銅或裝碳環氧樹脂。導電膠及絕緣膠可大體包括其他組分，諸如，例如聚合物黏結劑。

在一些實施例中，可將各種保護薄膜或塗層塗敷於尾部上之暴露導體的頂部上。例如，諸如KAPTON膠帶之簡單膠帶或積層於導電跡線上之覆蓋層可有助於在組裝系統時將可撓性尾部繞其他物體彎曲以連接至PCB的狀況下保護網版印刷跡線。在利用尾部的彎曲或成形製程的情況下，跡線上之保護薄膜亦將使應變中立軸移動得更靠近導電跡線之Z高度，從而減小跡線可開裂或遭損壞的風險。各種其他介 電材料為市售的，該等材料諸如底部填料、保形塗料以及其類似物。此外，諸如基於聚矽氧之保形塗料或聚對二甲苯保形塗料的封裝劑材料可防止網版印刷導電膠之氧化。可噴塗、注射分配或以其他方式塗敷此等保形塗料。通常，將不欲具有塗層之區域加以遮蔽--在此狀況下，該種區域為導電焊盤得以插入連接器中之區域。

在圖2中所示之示範性實施例中，尾部替換獨立構件FPC及用來黏結FPC與TCF的ACF。尾部可補充有至少一種加強材，該加強材增加尾部之剛性。在一些實施例中，加強材可為安置於尾部上之材料。例如，可將加強材積層至尾部。在一些實施例中，加強材可為在塗佈製程期間添加至尾部的組成物。在一些實施例中，可以此種方式塗敷加強材，以便增加尾部之厚度，因此尾部對於與商業連接器連接而言為相容的。加強材可提供應變釋放。應變釋放可減小可撓性，從而改良尾部與PCB之間的連接簡易性及可靠性，且減小歸因於電子組件之重量或在與PCB連接時所引起力的彎曲曲率。加強材亦可提供較大平坦度或在組裝或連接期間的機械操縱穩定性。各種類型的材料可用作加強材，諸如，例如聚合物聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯亞胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)或其組合。

加強材可安置於尾部之至少一部分上。在一些實施例中，加強材可安置於尾部之整個表面上。在一些實施例中，加強材可安置於尾部表面之部分上。為達與PCB的改良連接，加強材可安置於尾部之端部上。在本申請案中，尾部之端部遠離本體部分及尾部會合之接面。一或多種加強材可安置於尾部上。在使用至少兩種加強材的情況下，該等加強材可安置於尾部之不同部分或區域上。

在示範性實施例中，可將一或多種導電化合物塗敷至TCF。導電化合物可為金屬化合物，諸如，例如銀墨或銀膠。導電化合物可經由各種方法塗敷，該等方法諸如例如網版印刷或模版印刷。一或多種絕 緣化合物可安置於導電化合物上，靠近或處於尾部插入連接器(例如ZIF或LIF)中或與連接器(例如ZIF或LIF)進行接觸的區域處。絕緣化合物可例如為碳墨或碳膠。

可將TCF之某些區域圖案化，以便使彼等區域導電性較小。圖案化可經由各種方法完成，該等方法諸如雷射圖案化或化學蝕刻(例如，網版印刷遮罩、網版印刷蝕刻或光微影術)。例如，可將TCF於本體部分中之部分圖案化，或可將TCF於尾部中之部分圖案化或兩者兼有。在一些實施例中，可燒蝕重疊的導電化合物及絕緣化合物(圖3中未圖示)。UV可固化介電層可安置於尾部上。

OCA可經由各種手段附接至TCF，該等手段諸如積層、暴露於二氧化碳雷射以及熱壓處理。蓋板可經由諸如積層及熱壓處理的各種手段附接至觸控面板感測器。

圖5展示根據實施例的另一觸控面板500之構造。觸控面板感測器501包含安置於可撓性基板504之表面上的TCF 502。在一些狀況下，TCF 502可包含安置於透明導電層上之保護性上塗層(未圖示)。在一些狀況下，硬塗層(未圖示)可安置於可撓性基板504的與安置有TCF之表面相對的表面上。加強材516係安置於可撓性基板504之尾部上、處於可撓性基板504的與安置有TCF 502之表面相對的表面上。若存在硬塗層(未圖示)，則加強材516較佳係安置於該硬塗層上之類似位置中。導電膠510係安置於TCF 502之至少一部分上，從而自觸控面板之本體部分的至少一部分延伸至尾部。絕緣膠512安置於導電膠510於尾部中之至少一部分上，且亦可安置於TCF 502於尾部中之至少一部分上。介電質514安置於導電膠510及絕緣膠512之一部分上，從而自觸控面板之本體部分延伸至尾部。OCA 508安置於TCF 502於觸控面板之本體部分中不由導電膠覆蓋之一部分上。OCA 508亦安置於導電膠510的不由介電質514覆蓋之一部分上。OCA 508亦安置於介電質 514的處於本體部分中之一部分上。蓋板506安置於OCA 508上。諸如底漆層或障壁層之其他層可視需要安置於TCF 502與可撓性基板504之間。

示範性實施例

下述20個非限制性示範性實施例：

A.一種觸控面板模組，其包含：一可撓性透明基板，一透明導電薄膜，其安置於該可撓性透明基板之一第一表面上，一導電膠，其安置於該透明導電薄膜之一第一部分上，一光學透明黏著劑，其安置於該導電膠之一第一部分及第二部分上以及該透明導電薄膜之一第二部分上，以及一蓋板，其安置於該光學透明黏著劑上，其中該透明導電薄膜之一第三部分及該導電膠之一第三部分不由該光學透明黏著劑覆蓋。

B.根據實施例A之觸控面板模組，其進一步包含：一絕緣膠，其安置於導電膠之該第三部分及該透明導電薄膜之該第三部分上。

C.根據實施例B之觸控面板模組，其中該絕緣膠包含碳。

D.根據實施例B或C中任一者之觸控面板模組，其進一步包含：介電質之一第一部分，其安置於該光學透明黏著劑與透明導電薄膜之該第二部分之間，以及介電質之一第二部分，其安置於該絕緣膠之至少一部分上。

E.根據實施例A至D中任一者之觸控面板模組，其進一步包含一加強材，該加強材安置於該透明可撓性基板之一第二表面上，該第二表面與該第一表面相對。

F.根據實施例A至E中任一者之觸控面板模組，其中該透明導電薄膜包含至少一個透明導電層。

G.根據實施例F之觸控面板模組，其中該至少一個透明導電層包含嵌入一基質中之複數個導電結構。

H.根據實施例G之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含金屬奈米線。

J.根據實施例G之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含金屬網。

K.根據實施例G之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含氧化銦錫。

L.根據實施例G之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含銀奈米線。

M.根據實施例G至L中任一者之觸控面板模組，其中該基質包含至少一種聚合物。

N.根據實施例M之觸控面板模組，其中該至少一種聚合物包含一纖維素酯聚合物。

P.根據實施例M之觸控面板模組，其中該至少一種聚合物包含一乙酸纖維素聚合物。

Q.根據實施例M之觸控面板模組，其中該至少一種聚合物包含乙酸丁酸纖維素。

R.根據實施例A至Q中任一者之觸控面板模組，其中該導電膠包含銀。

S.根據實施例R之觸控面板模組，其中該導電膠進一步包含碳。

T.根據實施例A至Q中任一者之觸控面板模組，其中該導電膠包含碳。

U.一種觸控面板，其包含根據實施例A至T中任一者之觸控面板模組，其中該觸控面板不包含一異向性導電薄膜。

V.根據實施例U之觸控面板，進一步而言其中該觸控面板不包含一可撓性印刷電路。

實例 實例1

根據圖2中所例示的構造製造觸控面板。圖3中展示已完成觸控面板之照片。

此觸控面板係利用按鈕之網格圖案蝕刻且連接至允許偵測觸控面板之電容變化的電路。圖4展示電容信號在手指按下並釋放按鈕時的變化。所量測信號雜訊比超過20。

實例2

根據圖5中所例示的構造製造觸控面板。基於FLEXX 100牌銀奈米線之透明導電薄膜(標稱表面電阻率為100ohm/sq，其可購自Carestream Health公司)係用作TCF及基板。含銀膠係用作導電膠。含碳膠係用作絕緣膠，該絕緣膠係安置於可直接插入ZIF連接器中之末端上的導電膠之上。UV可固化介電質亦可安置於導電及絕緣膠之上，同時亦在延伸於OCA下方。此介電質套印體提供機械可撓性及耐刮性，以便尾部在下一較大系統之製造及組裝期間可加以彎曲及扭轉。為確保達成與ZIF連接之適當尾部厚度，尾部之下側含有聚對苯二甲酸乙二酯加強材，從而使尾部之總厚度達到大致0.3mm。

如圖6中所示，於觸控感測器之有效部分中蝕刻分立按鈕觸控墊。圖7中展示尾部之照片。使用CYPRESS晶片上可程式系統(PSoC)觸控控制器測試若干所得分立按鈕觸控感測器，且設計如預期起作用。

實例3

根據圖5中所例示的構造(類似於實例2中所述之構造)製造觸控面板。將FLEXX 100牌薄膜製片，利用固化的保護遮罩網版印刷於後側。該薄膜在150℃至160℃下退火30分鐘。銀膠係網版印刷於FLEXX 100薄膜之有效側上，隨後加以固化。碳膠係網版印刷於該銀膠上且加以固化。將FLEXX 100牌薄膜之有效區雷射圖案化，以便形成指叉型電極之「西洋雙陸棋設計」，如圖8中所示。此設計可內插XY坐標位置以用於單一觸控及有限的多點觸控。網版印刷銀膠跡線之間的區域亦可加以雷射圖案化。銀膠之雷射燒蝕係用來界定精細跡線。UV固化介電質係網版印刷於該等跡線上且加以固化。圖9展示在製造期間具有18個觸控感測器的薄片。根據圖5之構造，隨後將OCA切割成正確尺寸且積層於FLEXX 100牌薄膜之有效側上。利用CO₂雷射或沖模系統單體化個別感測器。蓋板係積層於每一個別感測器上之OCA上且加以熱壓處理。

圖10中展示已完成感測器之照片。圖11中展示尾部之特寫照片，其中碳膠顯示為黑色，介電質顯示為綠色且銀膠顯示為灰色。此等觸控面板係利用控制電路測試且如預期起作用。

已參照特定實施例詳細描述本發明，但將理解的是，可實現本發明之精神及範疇內的變化及修改。因此，本發明揭示的實施例之所有方面均視為說明性而非限制性的。本發明之範疇由附加申請專利範圍指示，且意欲涵蓋處於申請專利範圍之等效物的含義及範圍內的所有變化。

100‧‧‧觸控面板模組

101‧‧‧觸控面板感測器

102‧‧‧透明導電薄膜(TCF)

104‧‧‧基板

106‧‧‧蓋板

108‧‧‧光學透明黏著劑(OCA)

110‧‧‧導電膠

112‧‧‧異向性導電薄膜(ACF)

120‧‧‧可撓性印刷電路(FPC)

Claims (20)

1. 一種觸控面板模組，其包含：一可撓性透明基板，一透明導電薄膜，其安置於該可撓性透明基板之一第一表面上，一導電膠，其安置於該透明導電薄膜之一第一部分上，一光學透明黏著劑，其安置於該導電膠之一第一部分及一第二部分上以及該透明導電薄膜之一第二部分上，以及一蓋板，其安置於該光學透明黏著劑上，其中該透明導電薄膜之一第三部分及該導電膠之一第三部分不由該光學透明黏著劑覆蓋。
2. 如請求項1之觸控面板模組，其進一步包含：一絕緣膠，其安置於導電膠之該第三部分及該透明導電薄膜之該第三部分上。
3. 如請求項2之觸控面板模組，其中該絕緣膠包含碳。
4. 如請求項2之觸控面板模組，其進一步包含：一第一部分介電質，其安置於該光學透明黏著劑與透明導電薄膜之該第二部分之間，以及一第二部分介電質，其安置於該絕緣膠之至少一部分上。
5. 如請求項1之觸控面板模組，其進一步包含一加強材，該加強材安置於該透明可撓性基板之一第二表面上，該第二表面與該第一表面相對。
6. 如請求項1之觸控面板模組，其中該透明導電薄膜包含至少一個透明導電層。
7. 如請求項6之觸控面板模組，其中該至少一個透明導電層包含嵌 入一基質中的複數個導電結構。
8. 如請求項7之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含金屬奈米線。
9. 如請求項7之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含金屬網。
10. 如請求項7之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含氧化銦錫。
11. 如請求項7之觸控面板模組，其中該複數個導電結構包含銀奈米線。
12. 如請求項1之觸控面板模組，其中該基質包含至少一種聚合物。
13. 如請求項12之觸控面板模組，其中該至少一種聚合物包含一纖維素酯聚合物。
14. 如請求項12之觸控面板模組，其中該至少一種聚合物包含一乙酸纖維素聚合物。
15. 如請求項12之觸控面板模組，其中該至少一種聚合物包含乙酸丁酸纖維素。
16. 如請求項1之觸控面板模組，其中該導電膠包含銀。
17. 如請求項16之觸控面板模組，其中該導電膠進一步包含碳。
18. 如請求項1之觸控面板模組，其中該導電膠包含碳。
19. 一種觸控面板，其包含如請求項1之觸控面板模組，其中該觸控面板不包含一異向性導電薄膜。
20. 如請求項19之觸控面板，其中該觸控面板不包含一可撓性印刷電路。