TW201543288A - 觸控裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控裝置，包括有一含有聚醯亞胺的軟性基板；一阻障層，設於該軟性基板上，且其厚度小於1500Å；以及一觸控元件，設於該阻障層上且具有至少一圖案化電極層，該圖案化電極層的厚度介於400Å~1200Å。藉此可有效保護軟性基板，以及對軟性基板進行表面改質，以提升觸控元件的良率。

Description

觸控裝置

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種具有軟性基板的觸控裝置。

為了達到攜帶便利、體積輕巧化以及操作人性化的目的，許多資訊產品的輸入方式已由傳統的鍵盤或滑鼠等裝置，轉變為使用觸控裝置作為輸入的方式。觸控裝置可整合在諸多種類的平面顯示器上，以使平面顯示器兼具顯示畫面以及輸入操作資訊的功能。而隨著電子產品走向輕薄化以及可撓的應用日益增加的情形下，聚醯亞胺(Polyimide)軟性基材的使用也變的廣泛。然而，由於聚醯亞胺軟性基板相當薄，遠小於一般PET基板的厚度(約100微米)；因此，若要在相當薄的聚醯亞胺軟性基板上製作觸控元件，仍然存在許多問題須待克服。

本發明提供一種觸控裝置，係能夠提高觸控裝置的良率。

本發明的一種觸控裝置，包括一軟性基板，包含有聚醯 亞胺；一阻障層，設於該軟性基板上，且其厚度小於1500Å；以及，一觸控元件，設於該阻障層上且具有至少一圖案化電極層，該圖案化電極層的厚度介於400Å~1200Å。

基於上述，本發明的實施例的觸控裝置藉由於包含有聚醯亞胺的軟性基板上設置特定厚度範圍的阻障層與特定厚度範圍的觸控元件，係可使得阻障層的成膜品質良好，且可避免阻障層及軟性基板受到過度損傷，例如受到觸控元件於圖案化時的化學液的過度侵蝕，藉此保護軟性基板以及避免觸控元件於圖案化時產生缺陷，進而提升觸控裝置的整體良率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧觸控裝置

101‧‧‧裝飾蓋板

102‧‧‧蓋板

1021‧‧‧操作表面

1022‧‧‧下表面

103‧‧‧UV膠

110‧‧‧阻障層

120‧‧‧觸控元件

120A‧‧‧訊號導線

122‧‧‧第一電極串列

122A‧‧‧第一電極墊

122B‧‧‧第一連接段

124‧‧‧第二電極串列

124A‧‧‧第二電極墊

124B‧‧‧第二連接段

126‧‧‧絕緣塊

130‧‧‧保護層

160‧‧‧保護層

180‧‧‧輔助保護層

200‧‧‧顯示元件

300‧‧‧觸控裝置

A1‧‧‧顯示區

A2‧‧‧裝飾區

AD1‧‧‧光學膠層

AD2‧‧‧黏合層

BM‧‧‧裝飾層

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

SUB‧‧‧軟性基板

圖1是依照本發明的一實施例的一種觸控裝置。

圖2是依照本發明的上述實施例的俯視示意圖。

圖3是圖2的觸控裝置的第一種剖面示意圖。

圖4是圖2的觸控裝置的第二種剖面示意圖。

圖5是圖3的觸控裝置的第三種剖面示意圖。

圖6是依照本發明的一實施例的一種觸控裝置。

圖1是依照本發明的一實施例的一種觸控裝置。圖2是圖1的觸控裝置的俯視示意圖。為便於說明，圖2省略繪示圖1中的裝飾蓋板。請參照圖1及圖2，觸控裝置100包括一顯示區A1以及一裝飾區A2，其中裝飾區A2位於顯示區A1的至少一側。在本實施例中，裝飾區A2位於顯示區A1的四側而環繞顯示區A1，但本發明不限於此。

觸控裝置100包括軟性基板SUB以及一裝飾蓋板101，且更包括有設置在軟性基板SUB上的阻障層110、觸控元件120與保護層130。在本實施例中，軟性基板SUB位於裝飾蓋板101與觸控元件120之間。此外，觸控裝置100還包括光學膠層AD1，軟性基板SUB透過光學膠層AD1與裝飾蓋板101貼合。其中光學膠層AD1可以是全面貼附在保護層130上，也可以僅部分貼附在保護層130的周圍上使保護層130與裝飾蓋板101之間有一空氣間隙(air gap)。

具體地，軟性基板SUB為包含有聚醯亞胺(Polyimide,PI)的軟性薄膜，且更可選擇性地加入其他用以改性的材料，例如二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦等，藉以提升其耐熱性、透光性或是降低複折射率(complex index of refraction)等材料性質。在本實施例中，軟性基板SUB可耐熱至250℃以上。此外，軟性基板SUB的厚度介於0.5~50微米之間，以提供輕薄化的觸控裝置。在本實施例中，軟性基板SUB的厚度介於3微米至15微米之間，例如為5微米，如此即可作為觸控元件120的良好承載基材，又可兼 具輕薄化；當然，若此軟性基板SUB可再進一步添加包括但不限於上述的改性材料，則可使得軟性基板SUB在如此薄的情況下，仍能保持足夠的物化性。

裝飾蓋板101包括設置在蓋板102上的裝飾層BM。蓋板102可以是具有高機械強度以保護(例如防刮)所覆蓋之元件的硬性材質，或是具有高韌性的可撓曲塑料薄膜。舉例而言，蓋板(Cover Lens)102可以是強化玻璃基板、塑膠基板、藍寶石基板或陶瓷基板。所述強化玻璃可以是經過化學或是物理強化處理的玻璃，例如蓋板可以是全部表面都具有離子交換層，或是只有邊緣表面不具有離子交換層，而是藉由拋光或蝕刻等處理程序來移除微小裂隙，並視情形塗敷邊緣強化塗膠並予以固化，例如UV膠103塗敷在蓋板102的邊緣表面並照UV光固化，這樣可以提升蓋板的邊緣強度。所述塑膠基板可以是由聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚環烯烴聚合物(Cyclo olefin polymer,COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)或聚亞醯胺(Polyimide,PI)製作而成的單層板材或上述至少兩種單層板材堆疊而成的複合層板材。蓋板102的厚度可介於0.25毫米至2毫米之間。此外，蓋板102遠離軟性基板SUB的表面為操作表面1021，所述操作表面1021即進行觸控操作時觸控裝置100靠近使用者的表面。操作表面1021可以是與配置有裝飾層BM的表面平行的平面，或是，當操作表面1021是 具有朝向使用者突出的弧面，而與與操作表面1021相對的下表面1022是平面的蓋板，即為所謂的2.5D的蓋板(Cover lens)。甚至，若蓋板102的操作表面1021與下表面1022均為弧面，即為所謂3D的蓋板，如此更可彰顯本實施例之軟性基板SUB的應用。在本發明中，裝飾層BM可以如圖1所示直接設置在下表面1022上，也可以設置在一薄塑膠基材上再貼附於下表面1022或是貼附於操作表面1021(未繪示)。

在本實施例中，裝飾層BM設置在蓋板102靠近軟性基板SUB的表面上且覆蓋裝飾區A2並曝露出顯示區A1，但本發明不限於此。在另一實施例中，裝飾層BM也可設置在蓋板102遠離軟性基板SUB的表面(即操作表面1021)上。

裝飾層BM是由抗光材質所構成。所述抗光材質定義為光通過其介面會發生損失的材質，以用於遮蔽觸控裝置中不欲被看到的元件，如觸控元件120的訊號導線120A、電路板等。裝飾層BM的材料可包括陶瓷、類鑽碳、陶瓷、有機材料、有機材料與無機材料之混合物、有機-無機混成化合物或其複合疊層。裝飾層BM可為單一種材質的單層結構、多層堆疊結構或多種材質的多層堆疊結構。裝飾層BM的厚度可以是介於0.5微米以及50微米之間，但不以此為限。

舉例而言，裝飾層BM的材質可為耐高溫(大於100℃)的感光樹脂(例如光阻)或耐高溫的非感光樹脂(例如油墨)。當裝飾層BM為多層堆疊結構時，各層結構的顏色可以不相同。舉例而言， 顯露於外側而被使用者看到的裝飾層可為淺色(例如白色)，淺色的裝飾層可再疊以深色的裝飾層(例如黑色、灰色)提高其遮光性，但不以此為限。

觸控元件120位於顯示區A1。訊號線120A位於裝飾區A2且觸控元件120與訊號線120A電性連接。詳言之，本實施例的觸控元件120由顯示區A1延伸至裝飾區A2並與訊號線120A電性連接。

在本實施例中，觸控元件120包括一第一圖案化電極層與一第二圖案化電極層，具體而言，觸控元件120包括多數個第一電極串列122與第二電極串列124彼此相交且彼此電性絕緣。第一電極串列122例如沿一第一方向D1排列且分別沿一第二方向D2延伸。第二電極串列124例如沿第二方向D2排列且分別沿第一方向D1延伸。第二方向D2與第一方向D1彼此相交，且例如是彼此垂直，但不限於此。

第一電極串列122與第二電極串列124可組成以互容感應為基礎的觸控感測單元，但本發明不限於上述。在其他實施例中，第一電極串列122以及第二電極串列124也可各自進行驅動及接收信號，而各自構成以自容感應為基礎的觸控感測單元。在上述自電容測量方法或互電容測量方法中，導電物體可隔著一絕緣體進行觸摸絕緣體外表面的觸控操作。或者，導電物體可接近但不接觸觸控裝置100以進行懸浮觸控操作。

在本實施例中，各第一電極串列122具有多數個第一電 極墊122A與連接相鄰二第一電極墊122A的第一連接段122B，以及各第二電極串列124具有多數個第二電極墊124A與連接相鄰二第二電極墊124A的第二連接段124B。此外，觸控元件120更包括多數個絕緣塊126，請配合參閱圖3，分別設於各第一連接段122B與各第二連接段124B之間，在本實施例中，由於各第一連接段122B係屬於第一圖案化電極層且先單獨形成，之後才形成第二圖案化電極層，第二圖案化電極層包括第一電極墊122A、第二電極墊124A與第二連接段124B，因此，第二連接段124B與第二電極墊124A係為一體成形，而第一連接段122B與第一電極墊122A則有相互重疊之部位，而非一體成形。當然，本發明並不限制觸控元件的型態，其亦可以是單層電極層，例如是不具跨橋結構的單層圖案化電極層，或是雙層電極層，且雙層電極層之間設有一連續絕緣層，但不限於此，舉凡已知的觸控元件結構均可適用於本發明。

第一電極串列122與第二電極串列124可分別採用透明導電材料，如金屬氧化物、奈米碳管、奈米銀絲、石墨烯、矽烯或其它合適的透明導電材料。所述金屬氧化物例如包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他金屬氧化物。在本實施例中，係選用銦錫氧化物。當然，在其它實施例中，也可採用金屬材料，例如Mo/Al/Mo堆疊、銅、氧化銅/銅堆疊...等，或是同時包括金屬材料與透明導電材料，例如ITO/Ag/ITO的堆疊結構，並藉由形成網格圖案以提升觸控元件的 光穿透率，其中網格圖案的線寬例如介於0.1μm至10μm之間，以降低人眼的可視性。

訊號線120A可採用透明導電材料、金屬、合金或上述三者的混合物。訊號線120A也可以形成網格圖案，例如由金屬細線構成的金屬網格圖案，金屬細線的線寬介於0.5微米~10微米之間。另外，訊號線120A靠近人眼的表面也可以經過霧化處理(如氧化處理)，以降低金屬對環境光的反射率。

請再配合參閱圖3及圖4，為了提升觸控元件120形成於相當薄的軟性基板SUB的良率，本實施例藉由將阻障層110設於軟性基板SUB表面，亦即阻隔在觸控元件120與基板SUB之間，且將阻障層110的厚度控制在小於1500Å，並藉由將觸控元件120設於阻障層110上，且厚度控制在介於400Å~1200Å之間，於本實施例為第一、第二圖案化電極層的厚度均是如此，但不限於此，亦可只要其中一圖案化電極層之厚度符合即可，藉以期望觸控元件120能夠在維持一定阻抗的情況下提升良率，並期望避免阻障層110受到觸控元件120於圖案化時的化學液侵蝕。詳細來說，當阻障層110的厚度控制在1500Å以下時，係可避免阻障層110因可能的內應力增加而龜裂，從而可保護軟性基板SUB避免受到化學液的侵蝕而產生缺陷(例如霧化現象而影響視效)，此外還可使得觸控元件120與阻障層110的界面接觸品質良好，從而可以改善觸控元件120於圖案化時的缺陷，例如側向蝕刻、薄膜殘留等；請再配合參閱圖4，由於側向蝕刻現象可被本實施例改善，所以觸 控元件120的電極墊122A、124A的斷面輪廓大致上會呈梯形，而非倒梯形，圖式僅舉電極墊122A為例作說明。另外，為避免阻障層110及軟性基板SUB可能的過度受損，觸控元件120的厚度較佳小於900Å，更佳小於700Å。

具體地，本實施例之阻障層110係為包含有機材料與無機材料的混成材料，例如為包含氧化鈦及氧化矽之無機材料與包含有樹脂之有機材料相互混合而成的材料。這樣的好處是可以使阻障層110在觸控元件120的製程過程中比較不會龜裂，且較佳地，阻障層110中的無機材料的含量高於有機材料的含量，以避免阻障層110的阻隔、保護效果及其對於軟性基板SUB表面改質的效果降低。但本發明不限於此，阻障層亦可以是無機材料，例如氧化鈦、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽等，此外也可以是複合的無機膜層，例如氧化矽與氮化矽的堆疊膜層。

在其它實施例中，阻障層110的厚度可進一步控制在小於1200Å，甚至控制在小於900Å，以進一步避免阻障層110因內應力增加而易龜裂之情形。在此情況下，阻障層110中的無機材料的含量即可進一步提高，從而可提升其耐化性，以保護軟性基板SUB；其次，也可節省材料成本及降低製程時間。另一提的是，阻障層110的厚度至少大於400Å，較佳大於觸控元件120的第一圖案化電極層或/及第二圖案化電極層的厚度，以達有效的阻障效果。

在其它實施例中，觸控元件120的厚度可進一步控制在 大於600Å，以使阻抗能夠再被降低，藉此提升觸控感測品質。在此情況下，較佳係搭配具有良好耐化性及不易龜裂的上述阻障層110，例如為厚度小於1200Å，甚至是小於900Å的有機無機混成材料之阻障層110。

上述主要係透過阻障層的設置，來提升觸控元件的成膜品質以及軟性基板的品質。除此之外，本實施例更包括保護層160，係覆蓋觸控元件120。由於本實施例之觸控元件120係背朝裝飾蓋板101而顯露於外，因此在未與顯示元件組裝前，觸控元件120較易受到損傷，因此，本實施例之保護層160係可保護觸控元件，且其厚度較佳大於800Å，以達更佳的保護效果；更重要的是，厚度大於800Å的保護層，除了具有保護的效果之外，更能夠填補相鄰電極墊122A及相鄰電極墊124A之間的空隙，以進行反射率匹配，進而使得觸控元件120的輪廓較不可見，此效果又以保護層160之厚度大於觸控元件120的厚度時為較佳。

請參閱圖5，本實施例更可進一步包括一輔助保護層180，係覆蓋於保護層160上，且其厚度大於保護層160的厚度，約1微米，較佳約為介於軟性基板SUB厚度的1/6至1/2。藉由此輔助保護層180的設置，除了可以加強對觸控元件120及軟性基板SUB的保護效果之外，還可以使得軟性基板SUB及其上元件的整體厚度再被提升，以使得軟性基板SUB於離形取下或轉貼至裝飾蓋板101時較具穩定性及挺性，進而降低軟性基板SUB發生皺摺或破裂的情況，以大幅提升良率。另一提的是，輔助保護層180 可以是一連續膜層或是由多個不連續區塊組成的一圖案化膜層。輔助保護層180材質可以是感光性樹脂，例如光阻。

上述實施例主要係針對良率提升的部份做說明，以下茲說明本實施例之上述膜層結構亦可作為光學匹配層之用。

本實施例之阻障層110的折射率係小於觸控元件120的折射率。具體地，阻障層110的折射率大於1.6，例如約1.65至1.7，觸控元件120的折射率大於1.75，例如約1.8~2.2。如此，可改善觸控元件120的明顯度，此外，若再搭配折射率小於觸控元件120之折射率的保護層160(例如折射率約1.6~1.7)，以及折射率大於保護層160之折射率的輔助保護層180(例如折射率約1.65~1.75)，係可形成高低折射率交錯的堆疊膜層，藉以提升觸控裝置的整體穿透率。另一提的是，上述膜層中只要有至少二相鄰膜層是呈現高低折射率匹配，即可具有提升穿透率之效果。更進一步地，在其它實施例中，亦可使得軟性基板SUB的折射率大於阻障層110的折射率，以進一步提升整體穿透率。

請參閱圖6，是依照本發明的一實施例的一種觸控裝置300，其係將上述實施例之觸控裝置100與顯示元件200所組合而成。具體來說，本實施例更包括一黏合層AD2，係設於顯示元件200與軟性基板SUB之間，係用以將觸控裝置100黏貼於顯示元件200上。值得一提的是，本實施例之黏合層AD2的面積係小於軟性基板SUB的面積，且邊緣不切齊，至於本實施例之光學膠層AD1的面積則實質上與軟性基板SUB的面積相同，且邊緣切齊。 本實施例之觸控顯示面板係利用對軟性基板與黏合層一起進行切割製程，用以使基板之周緣與黏合層之周緣互相切齊，並將裝飾蓋板與周緣互相切齊之基板與黏合層進行黏合以形成觸控裝置。由於黏合層係先形成於軟性基板上，且黏合層之周緣係與基板之周緣切齊，故當形成有黏合層之軟性基板與裝飾蓋板進行黏合時即便發生對位偏移，軟性基板仍不會與黏合層之間發生相對位移，故可藉此提升觸控裝置的生產良率與產品可靠度。在其他未繪示的實施例中，蓋板102可以是3D外型，並可搭配裝飾薄膜，且裝飾薄膜可選擇性地貼附在蓋板102的外表面或是內表面，再者，軟性基板SUB可利用其可撓的特性順應蓋板102的3D表面進行貼附；此外，顯示元件200係可選用可撓的顯示器，且值得一提的是，係可於軟性基板SUB與顯示元件200之間設置防爆膜或是設有屏蔽電極的屏蔽膜。

綜上所述，本發明藉由於包含有聚醯亞胺的軟性基板上設置特定厚度範圍的阻障層與特定厚度範圍的觸控元件，係可使得阻障層的成膜品質良好，且可避免阻障層及軟性基板受到過度損傷，例如受到觸控元件於圖案化時的化學液的過度侵蝕，藉此保護軟性基板以及避免觸控元件於圖案化時產生缺陷，進而提升觸控裝置的整體良率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍 當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧阻障層

120‧‧‧觸控元件

130‧‧‧保護層

101‧‧‧裝飾蓋板

102‧‧‧蓋板

103‧‧‧UV膠

1021‧‧‧操作表面

1022‧‧‧下表面

AD1‧‧‧光學膠層

BM‧‧‧裝飾層

SUB‧‧‧軟性基板

Claims (28)

1. 一種觸控裝置，包括：一軟性基板，包含有聚醯亞胺；一阻障層，設於該軟性基板上，且其厚度小於1500Å；以及一觸控元件，設於該阻障層上，該觸控元件具有至少一圖案化電極層，且該圖案化電極層的厚度介於400Å~1200Å。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該阻障層的厚度小於1200Å。
3. 如申請專利範圍第2項所述的觸控裝置，其中該阻障層的厚度小於900Å。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該阻障層的折射率小於該觸控元件的折射率。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控裝置，其中該阻障層的折射率大於1.6。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的觸控裝置，其中該阻障層包括有機無機混成材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控裝置，其中該阻障層中的無機成分的含量高於有機成分的含量。
8. 如申請專利範圍第6項所述的觸控裝置，其中該觸控元件的厚度大於600Å。
9. 如申請專利範圍第8項所述的觸控裝置，其中該觸控元件包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
10. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該觸控元件包括一第一圖案化電極層與一第二圖案化電極層，該觸控元件包括複數個第一電極串列與複數個第二電極串列，各該第一電極串列具有多數個第一電極墊與連接相鄰二第一電極墊的第一連接段，以及，各該第二電極串列具有多數個第二電極墊與連接相鄰二第二電極墊的第二連接段，該觸控元件更包括多數個絕緣塊，分別設於各該第一連接段與各該第二連接段之間，其中，各該第二連接段與各該第二電極墊係為一體成形，且各該第一電極墊、各該第二連接段與各該第二電極墊屬於該第二圖案化電極層，各該第一連接段位於該阻障層與各該第二連接段之間，且各該第一連接段與各該第一電極墊的厚度不同，各該第一連接段屬於該第一圖案化電極層。
11. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，更包括一保護層，覆蓋該觸控元件。
12. 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，其中該保護層的折射率小於該觸控元件的折射率。
13. 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，其中該保護層的厚度大於該觸控元件的該圖案化電極層的厚度。
14. 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，其中該保護層的厚度大於800Å。
15. 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，更包括一輔助保護層，該輔助保護層的厚度大於該保護層的厚度。
16. 如申請專利範圍第15項所述的觸控裝置，其中該輔助保護層的折射率大於該保護層的折射率。
17. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，更包括一裝飾蓋板與一光學膠層，該光學膠層位於該裝飾蓋板與該軟性基板之間，係用以將該軟性基板黏貼於該裝飾蓋板上。
18. 如申請專利範圍第17項所述的觸控裝置，其中該軟性基板位於該裝飾蓋板與該觸控元件之間。
19. 如申請專利範圍第17項所述的觸控裝置，其中該光學膠層與該軟性基板的邊緣切齊。
20. 如申請專利範圍第17項所述的觸控裝置，更包括一顯示元件與一黏合層，該黏合層係設於該顯示元件與該軟性基板之間。
21. 如申請專利範圍第20所述的觸控裝置，其中該黏合層與該軟性基板的邊緣不切齊。
22. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該軟性基板的厚度介於0.5至50微米之間。
23. 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其中該軟性基板的厚度介於3微米至15微米之間。
24. 如申請專利範圍第1或23項所述的觸控裝置，其中該軟性基板包含有二氧化矽、氧化鋁或二氧化鈦。
25. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該阻障層的厚度大於400Å。
26. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該阻障層 的厚度大於該觸控元件的厚度。
27. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該觸控元件的該圖案化電極層的厚度小於900Å。
28. 如申請專利範圍第27項所述的觸控裝置，其中該觸控元件的該圖案化電極層的厚度小於700Å。