TW201706789A - 觸控裝置及其形成方法 - Google Patents

Abstract

觸控裝置包含基板具有第一表面及與其相對之第二表面，第一觸控電極結構設置於基板的第一表面上，鈍化層設置於第一觸控電極結構上，遮光層設置於鈍化層上，其中遮光層與鈍化層間具有高度差，產生凹陷在鈍化層上且被遮光層圍繞，以及保護結構設置於遮光層及鈍化層上並填滿凹陷，保護結構具有從遮光層上方延伸至鈍化層上方的平坦外表面。

Description

觸控裝置及其形成方法

本發明係有關於觸控裝置，特別係有關於觸控裝置具有平坦外表面之保護結構。

近年來，可攜式裝置，如行動電腦、行動電話、智慧型手機、個人數位助理、與電子書裝置等變得越來越高階且變得更多功能化。由於這些裝置的便利，也使得這些裝置成為人們的生活必需品之一。一般來說，這些裝置可以配備一觸控式螢幕來顯示資料且透過觸控式螢幕接收相關輸入。舉例來說，當裝置中執行一應用程式時，使用者可以利用手指在觸控式螢幕上進行接觸與移動，以輸入相關資料與指令，從而控制應用程式之運作。由於觸控式螢幕的方便操作，也使得觸控式螢幕成為此世代裝置中最普遍的輸入介面之一。

另外，由於指紋辨識在辨識身份方面的優異特性，目前已有許多可攜式裝置結合指紋辨識功能。由於每個人之指紋都是不同的，因此指紋具有唯一性之特點，使得採用指紋辨識之身份認證的安全性提高很多。並且，利用使用指紋辨識之身份認證的方法也相對方便，令使用者省去了記憶及輸入密碼之繁瑣。然而，習知具有指紋辨識 功能的觸控裝置通常有觸控面離指紋辨識裝置距離太遠，及觸控裝置表面不平整的問題，而導致指紋辨識的功能準確性不佳。

為增加觸控裝置邊緣的靈敏度，本發明提供觸控裝置的保護結構設計，使得觸控裝置具有平坦的外表面，以避免因觸控裝置的外表面不平整而影響其周邊區域之觸控功能的靈敏度。

依據本揭示的一些實施例，提供觸控裝置，其包括：基板具有第一表面及與其相對之第二表面；第一觸控電極結構，設置於基板的第一表面上；鈍化層，設置於第一觸控電極結構上；遮光層，設置於鈍化層上，其中遮光層與鈍化層間具有高度差，產生凹陷在鈍化層上且被遮光層圍繞；以及保護結構，設置於遮光層及鈍化層上並填滿凹陷，保護結構具有從遮光層上方延伸至鈍化層上方的平坦外表面。

依據本揭示之另一些實施例，提供觸控裝置的形成方法，其包括：提供基板，基板具有第一表面及相對的第二表面；形成第一觸控電極結構於基板的第一表面上；形成鈍化層該第一觸控電極結構上；形成遮光層於鈍化層上，其中遮光層與鈍化層間具有高度差；以產生凹陷在鈍化層上且被遮光層圍繞；以及形成保護結構於鈍化層及遮光層上並填滿凹陷，保護結構具有從遮光層上方延伸至鈍化層上方的平坦外表面。

100、300‧‧‧觸控裝置

100A‧‧‧觸控區

100B‧‧‧周邊區

110‧‧‧基板

110A‧‧‧基板的第一表面

110B‧‧‧基板的第二表面

120‧‧‧第一觸控電極結構

121‧‧‧第一軸向電極

122‧‧‧第二軸向電極

130‧‧‧絕緣層

140、230‧‧‧鈍化層

150‧‧‧遮光層

152‧‧‧凹陷

160‧‧‧保護結構

161‧‧‧黏著層

162‧‧‧保護膜

170‧‧‧導電孔

171‧‧‧導線

180‧‧‧接合墊

190‧‧‧外部電路元件

200‧‧‧觸控面板

210‧‧‧第二基板

220‧‧‧第二觸控電極結構

240‧‧‧黏膠

H‧‧‧高度差

為了讓本揭示之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式作詳細說明如下：第1圖為依據本揭示的一些實施例，觸控裝置的平面示意圖。

第2圖為依據本揭示的一些實施例，沿第1圖的2-2’線的觸控裝置的剖面示意圖。

第3圖為依據本揭示的另一些實施例，沿第1圖的2-2’線的觸控裝置的剖面示意圖。

第4圖為依據本揭示的一些實施例，以第2圖的觸控結構作為指紋辨識之用的觸控裝置的剖面示意圖。

第5圖為依據本揭示的另一些實施例，以第3圖的觸控結構作為指紋辨識之用的觸控裝置的剖面示意圖。

參閱第1圖，其係顯示依據本揭示的一些實施例，觸控裝置100的平面示意圖，其係以觸控面在下方的角度觀之。在一些實施例中，觸控裝置100可以是電容式觸控面板，其包括第一觸控電極結構120設置於觸控裝置100的觸控區100A。第一觸控電極結構120包括第一軸向電極121及第二軸向電極122絕緣地交錯放置，第一軸向電極121沿著第一方向例如X軸方向延伸，第二軸向電極結構122沿著第二方向例如Y軸方向延伸。第一觸控電極121及第二觸控電極122可經由導線171各別地電性連接至接合墊180，接合 墊180與外部電路元件190例如軟性印刷電路板(FPC)接合連接，藉此將第一觸控電極結構120的感測訊號傳送至FPC上的積體電路進行處理，這些導線171及外部電路元件190設置於觸控裝置100的周邊區100B。

參閱第2圖，其係顯示依據本揭示的一些實施例，沿第1圖的2-2’線之觸控裝置100的剖面示意圖。觸控裝置100包括基板110，基板110例如為玻璃基板，其厚度介於0.4mm-0.7mm的範圍，基板110具有第一表面110A及相對於第一表面110A的第二表面110B。第一觸控電極結構120設置於基板110的第一表面110A上方，第一觸控電極結構120包括絕緣交錯放置的第一軸向電極121及第二軸向電極122。在一些實施例中，第一軸向電極121形成於基板110上方，第二軸向電極122形成於第一軸向電極121上方，並且第一軸向電極121可為驅動電極，第二軸向電極122可為接收電極，反之亦可。觸控裝置100還包括絕緣層130設置於第一軸向電極121及第二軸向電極122之間，以電性隔離第一軸向電極121與第二軸向電極122，絕緣層130的材料例如為環氧樹脂、防銲層、或其他適合之絕緣物質，例如無機材料之氧化矽層、氮化矽層、氮氧化矽層、金屬氧化物或其組合；或有機高分子材料之聚醯亞胺樹脂(polyimide)、聚對二甲苯(parylene)、萘聚合物(polynaphthalenes)、氟碳化物(fluorocarbons)、丙烯酸酯(accrylates)，絕緣層130的厚度可介於約2μm-3μm的範圍。此外，在一些實施例中，在第二軸向電極122和絕緣層130 上方還可覆蓋鈍化層140，鈍化層140的材料例如為聚亞醯胺(Polyimide)、類聚亞醯胺(Polyimide-like material)，鈍化層140的厚度可介於約2μm-3μm的範圍。

在一些實施例中，於基板110中形成複數個導電孔170，導電孔170由基板100的第一表面100A貫穿至第二表面100B。在一些實施例中，第一觸控電極結構120的第一軸向電極121及第二軸向電極122可經由這些導電孔170電性連接至導線171，並經由導線171連接接合墊180。導電孔170可以利用雷射鑽孔技術在基板110中形成貫穿孔，並於貫穿孔內使用電鍍、濺鍍等方式製作導通連結金屬(如Cu,Ag,Ni等材質)，以形成導電孔170，經由導電孔170電性連接第一觸控電極結構120至導線171。

遮光層150設置於鈍化層140上，且位於觸控裝置100的周邊區100B，藉由遮光層150的設置可遮住位於周邊區100B的導線171，避免金屬材料製成的導線171產生反光而影響觸控裝置100的外觀。遮光層150的材料例如為黑色或其他顏色的光阻或油墨，可藉由塗佈與微影製程，使用黑色光阻製作遮光層150，或者藉由印刷製程，以彩色油墨製作遮光層150。由於遮光層150需具備遮蔽效果，因此遮光層150的厚度範圍通常在約10um-15um的範圍間，這使得遮光層150與鈍化層140之間產生高度差H，並形成凹陷152在鈍化層140上被遮光層150圍繞。在一些實施例中，高度差H介於約10um-15um的範圍間。

在習知的技術當中，觸控裝置的表面會設置一 層保護層來保護觸控裝置內的元件，例如為具有防刮且具有高硬度的類鑽碳膜，其膜厚度通常介於約3-5um的範圍間，由於遮光層與鈍化層間產生的高度差H通常約在10um-15um，而習知技術使用的類鑽碳或其他保護膜並無法彌補此高度差H，使得觸控裝置的觸控區與周邊區間存在10um-15um的高度差，因此導致觸控裝置的外表面有不平整的問題，進而影響觸控區與周邊區交界處手指觸控功能的準確性。

依據本揭示的實施例，可以解決上述問題。如第2圖所示，在遮光層150及鈍化層140上可形成黏著層161，黏著層161可以彌補遮光層150與鈍化層140間的高度差H，並填滿被遮光層150所圍繞的凹陷152。黏著層161的材料例如為光學膠(OCA)或液態光學膠(LOCA)，並且黏著層161具有從遮光層150上方延伸至鈍化層140上方的平坦表面。在一些實施例中，黏著層161在鈍化層140上的厚度介於約10um-30um的範圍間，最佳厚度範圍為15um-20um，用以補償遮光層150的厚度(10um-15um)所造成的高度差，黏著層161在遮光層150上的厚度則小於5um。

之後將保護膜162貼附於黏著層161上，保護膜162和黏著層161一起構成觸控裝置100的保護結構160。保護膜162的外側表面可作為觸控裝置100的觸控面，同時避免觸控裝置100表面磨損或刮傷。在一些實施例中，保護膜162可以是薄的玻璃基板或藍寶石基板，其厚度介於約0.1mm-0.2mm的範圍間。在此實施例中，黏著層161可彌補 遮光層150與鈍化層140間的高度差H並填滿凹陷152，而且保護膜162具有高硬度可以提供防刮效果，因此觸控裝置100的外表面之觸控區100A與周邊區100B間沒有高度差，使觸控裝置100的外側表面成為平坦表面，藉此可提高觸控靈敏度。

參照第3圖，其係依據本揭示的一些實施例，沿第1圖的2-2’線觸控裝置100的剖面示意圖。在此實施例中，可用低溫沉積技術在遮光層150及鈍化層140上形成一玻璃膜作為觸控裝置100的保護結構160。在一些實施例中，由玻璃膜形成的保護結構160的厚度介於10um-200um之間，最佳實施例為20um-30um的範圍間，採用低溫沉積技術形成的玻璃膜作為保護結構160可以彌補遮光層150與鈍化層140間的高度差H，並填滿被遮光層150所圍繞的凹陷152。使得觸控裝置100的外表面之觸控區100A與周邊區100B間沒有高度差，讓觸控裝置100的外側表面成為平坦表面，藉此可提高觸控區100A與周邊區100B交界處的觸控靈敏度。此外，由玻璃膜形成的保護結構160還同時具有防刮及高硬度的特質，因此也可作為觸控裝置100的觸控面並且保護位於觸控裝置100內的元件。再者，由於玻璃膜形成的保護結構160的厚度相較第2圖的實施例更薄，使得手指觸控的觸控面離第一觸控電極結構120的距離僅20um~30um，因此能大幅提升觸控裝置100的觸控靈敏度，換句話說，當手指與第一觸控電極結構120的間距縮小至20um~30um時，指紋的隆線與谷線的電容變化量可被後端 處理氣所充分辨識且誤差值被大幅度減少。

在一些實施例中，玻璃膜在遮光層150上的厚度為玻璃膜在鈍化層140上的厚度與遮光層150之間的差，藉此節省製作工序，一次性完成玻璃膜的製作，在此實施例中，玻璃膜在遮光層150上的厚度為5-15um。

參閱第4圖，其依據本揭示的一些實施例，以第2圖的觸控裝置100之觸控結構作為指紋辨識之用的觸控裝置300的剖面示意圖。在一些實施例中，上述第一觸控電極結構120可作為指紋辨識裝置之用，並且在第一觸控電極結構120下方可結合另一具有觸控位置感測功能的觸控面板200，以形成具有指紋辨識和觸控位置感測功能的觸控裝置300。

在一些實施例中，基板110可作為觸控面板200的上蓋板，並且觸控面板200還包括第二基板210與基板110對向設置，第二基板210例如為玻璃基板或塑膠基板。本案第一觸控電極結構120可感測物體紋路(例如指紋)和物體座標位置。在某些實施例中，可另外增加第二觸控電極結構220，作為觸控感測位置之用。第二觸控電極結構220形成於第二基板210上，並且在第二觸控電極結構220上形成鈍化層230來保護第二觸控電極結構220，在鈍化層230上具有黏膠240用來結合鈍化層230與基板110。在另一些實施例中，第二觸控電極結構220可直接設置於基板110的第二表面110B的下方。在此實施例中，經由第二觸控電極結構220可以提供操作者碰觸具有指紋辨識功能的觸控裝置300的 位置定位，觸控面板200可以是電容式觸控、電阻式觸控或其他習知的觸控方式。在一些實施例中，第二觸控電極結構220可以是單層氧化銦錫(SITO)觸控結構或雙層氧化銦錫(DITO)觸控結構。雖然第4圖顯示使用第2圖的實施例結合觸控面板200形成觸控裝置300，然而第3圖的實施例也可以與觸控面板200結合以形成觸控裝置300。

參閱第5圖，其係依據本揭示的另一些實施例，以第3圖的觸控裝置100的觸控結構作為指紋辨識之用的觸控裝置300的剖面示意圖。在一些實施例中，基板110可作為觸控面板200的上蓋版，並且第二觸控電極結構220直接形成在基板110的第二表面110B上，在第二觸控電極結構220下方則形成鈍化層230以保護第二觸控電極結構220。之後將第二基版210貼附在鈍化層230下方，以形成觸控面板200。觸控面板200可以是電容式觸控、電阻式觸控或其他習知的觸控方式。第二觸控電極結構220可以是單層氧化銦錫(SITO)觸控結構或雙層氧化銦錫(DITO)觸控結構。雖然第5圖顯示使用第3圖的實施例結合觸控面板200形成觸控裝置300，然而上述第2圖的實施例也可以與觸控面板200結合以形成觸控裝置300。

由於基板110比保護結構160厚，可避免薄型化的保護結構160破裂，並提供整體觸控裝置的支撐強度。再者，相較於在薄型化的保護結構160形成觸控電極的方式，本揭露實施例在基板110上形成第一觸控電極結構120，可降低生產過程因移動或強化時所造成的破片率，亦可降低 接合墊180與軟性印刷電路板結合時所造成的破片風險。

綜上所述，本揭示提供觸控裝置的保護結構，此保護結構使得觸控裝置具有平坦的外側表面，藉此可提高觸控裝置在觸控區與周邊區交界處的觸控靈敏度。

雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，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。

100‧‧‧觸控裝置

100A‧‧‧觸控區

100B‧‧‧周邊區

110‧‧‧基板

110A‧‧‧基板的第一表面

110B‧‧‧基板的第二表面

120‧‧‧第一觸控電極結構

121‧‧‧第一軸向電極

122‧‧‧第二軸向電極

130‧‧‧絕緣層

140‧‧‧鈍化層

150‧‧‧遮光層

152‧‧‧凹陷

160‧‧‧保護結構

170‧‧‧導電孔

171‧‧‧導線

190‧‧‧凹陷

H‧‧‧高度差

Claims (18)

1. 一種觸控裝置，包括：一基板，具有一第一表面及與其相對之一第二表面；一第一觸控電極結構，設置於該基板的該第一表面上；一鈍化層，設置於該第一觸控電極結構上；一遮光層，設置於該鈍化層上，其中該遮光層與該鈍化層間具有一高度差，產生一凹陷在該鈍化層上且被該遮光層圍繞；以及一保護結構，設置於該遮光層及該鈍化層上並填滿該凹陷，該保護結構具有一從該遮光層上方延伸至該鈍化層上方的平坦外表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該保護結構包括一黏著層及一保護膜，該黏著層填滿該凹陷並覆蓋該遮光層及該鈍化層，該保護膜設置於該黏著層上，且該保護結構的該平坦外表面為該保護膜的一表面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控裝置，其中該黏著層彌補該遮光層及該鈍化層間的該高度差，且具有一平坦表面。
4. 如申請專利範圍第2項所述之觸控裝置，其中該保護膜為一玻璃基板，具有厚度範圍為0.1mm-0.3mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該保護結構為一玻璃膜，該玻璃膜在該鈍化層上方的厚度範圍為20um-30um，該玻璃膜在該遮光層上方的厚度範圍為 5um-15um。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第一觸控電極結構為一指紋辨識裝置的一部分。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控裝置，更包括一第二觸控電極結構，設置於該基板的該第二表面下方，該第二觸控電極結構為一觸控位置感測裝置的一部份。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第一觸控電極結構包括一第一軸向電極及一第二軸向電極，該第一軸向電極為驅動電極，該第二軸向電極為接收電極。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控裝置，更包括一絕緣層，設置於該第一軸向電極與該第二軸向電極間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包括複數個導電孔貫穿該基板，該第一觸控電極結構經由該些導電孔電性連接至一導線。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該基板為玻璃基板，具有厚度範圍為0.4mm-0.7mm。
12. 一種觸控裝置的形成方法，包括：提供一基板，該基板具有一第一表面及與其相對之一第二表面；形成一第一觸控電極結構於該基板的該第一表面上；形成一鈍化層於該第一觸控電極結構上；形成一遮光層於該鈍化層上，其中該遮光層與該鈍化層間具有一高度差，以產生一凹陷在該鈍化層上且被該遮光層圍繞；以及 形成一保護結構於鈍化層及該遮光層上並填滿該凹陷，該保護結構具有一從該遮光層上方延伸至該鈍化層上方的平坦外表面。
13. 如申請專利範圍第12項所述之觸控裝置的形成方法，其中形成該保護結構的步驟包括形成一黏著層覆蓋該遮光層及該鈍化層且填滿該凹陷，以及提供一保護膜貼附於該黏著層上。
14. 如申請專利範圍第12項所述之觸控裝置的形成方法，其中形成該保護結構的步驟包括以一低溫沉積技術形成一玻璃膜，該玻璃膜填滿該凹陷。
15. 如申請專利範圍第12項所述之觸控裝置的形成方法，其中該第一觸控電極結構構成一指紋辨識裝置的一部分。
16. 如申請專利範圍第15項所述之觸控裝置的形成方法，更包括形成一第二觸控電極結構於該基板的該第二表面下方，該第二觸控電極結構為一觸控位置感測裝置的一部份。
17. 如申請專利範圍第12項所述之觸控裝置的形成方法，其中形成該第一觸控電極結構的步驟包括形成一第一軸向電極及一第二軸向電極，該第一軸向電極為驅動電極，該第二軸向電極為接收電極。
18. 如申請專利範圍第12項所述之觸控裝置的形成方法，更包括形成貫穿該基板的複數個導電孔，且該第一觸控電極結構經由該等導電孔電性連接至一導線。