TW201806748A - 薄膜觸控感測器及包含其之觸控螢幕面板 - Google Patents
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Abstract
一種薄膜觸控感測器及一種觸控螢幕面板包含一分離層、位於該分離層上之一第一保護層、及位於該第一保護層上之一電極圖案層。來自該分離層之具有1至5個碳原子之烷氧基與來自該第一保護層之羥基、羧基、或醯胺基中之至少一個取代基相互反應,以在該分離層與該第一保護層之間形成化學鍵。因此,在自載體基板進行脫離製程期間會防止出現電極損壞及裂縫,以改良該薄膜觸控感測器之撓性及耐久性。
Description
本發明係關於一種薄膜觸控感測器及一種包含該薄膜觸控感測器之觸控螢幕面板。
觸控螢幕面板係為一種輸入裝置,其能夠藉由以使用者之手指或以物件選擇在影像顯示裝置之螢幕上顯示之位置或字元而傳送該使用者之指令。觸控螢幕面板可設置於影像顯示裝置之前表面上,且可用以將由手指或物件觸控之接觸區域轉換成電訊號。因此,在接觸區域處選擇之指令可作為輸入訊號而被接收。
觸控螢幕面板可替換連接至影像顯示裝置之個別輸入裝置(例如鍵盤或滑鼠),俾使觸控螢幕面板之應用得以擴展。
觸控螢幕面板被分類為電阻型、電容型、光敏型等。在電容型觸控螢幕面板中,當手指或物件接觸螢幕時,可在一導電感測圖案與另一相鄰感測圖案或接地電極之間產生電容變化。該電容變化可被偵測,俾使接觸區域可被轉換成電訊號。
觸控螢幕面板通常設置於欲被製作至產品中之平面顯示裝置(例如液晶顯示裝置或有機發光二極體顯示裝置)之外表面上。因此,
在觸控螢幕面板中可需要改良之透明度及薄的厚度。
最近,已開發出一種撓性平面顯示裝置,且在該撓性平面顯示裝置上形成之觸控螢幕面板中亦需要撓性性質。
在製作撓性觸控螢幕面板時,在例如自載體基板進行脫離製程期間可能會始終產生彎曲應力。因此,可需要進行保護以免出現電極損壞或裂縫。
然而,尚未開發出一種用於觸控螢幕面板之具有充足抗疲勞失效性質(anti-fatigue failure property)之基板。
舉例而言,韓國專利公開案第647701號揭露一種包含一撓性基板及一撓性薄膜電晶體之平面顯示裝置。
根據本發明之態樣,提供一種其中可在自一載體基板進行脫離時藉由一分離層與一保護層間之化學鍵來防止出現電極損壞及裂縫之薄膜觸控感測器。
在本發明之某些態樣中,提供一種因增強之層間黏著性而具有改良之撓性及機械耐久性之薄膜觸控感測器。
在本發明之某些態樣中,提供一種具有改良之透射率之薄膜觸控感測器。
根據本發明之態樣,提供一種包含該薄膜觸控感測器之觸控螢幕面板。
根據本發明之態樣,提供一種包含該觸控螢幕面板之影像顯
示裝置。
本發明之上述態樣將藉由以下特性來達成:
(1)一種薄膜觸控感測器,包含:一分離層;一第一保護層,位於該分離層上;以及一電極圖案層,位於該第一保護層上,其中來自該分離層之具有1至5個碳原子之烷氧基與來自該第一保護層之羥基、羧基、或醯胺基中之至少一個取代基相互反應,以在該分離層與該第一保護層之間形成化學鍵。
(2)如上述(1)所述之薄膜觸控感測器,其中該分離層係由包含黏結劑樹脂及三聚氰胺系固化劑之組成物形成,該三聚氰胺系固化劑包含具有1至5個碳原子之烷氧基。
(3)如上述(2)所述之薄膜觸控感測器,其中該三聚氰胺系固化劑包含選自由以下化學式1至6表示之化合物之至少一者:
其中在以上之該等化學式中,n係為自5至70之整數。
(4)如上述(2)所述之薄膜觸控感測器,其中該分離層之該黏結劑樹脂包含至少一種聚合物,該至少一種聚合物包含由化學式7或化學式8表示之重複單元:
其中在該化學式7及該化學式8中,M係為單體單元,該單體單元形成均聚物或共聚物之主鏈,SPCR係為間隔單元,環A係為經取代或未經取代之脂環烴、或者經取代或未經取代之芳香環,環B係為經取代或未經取代之芳香環,Z係為烷基、烷氧基、氰基、硝基、鹵素原子、-CH=CHZ1、-C≡CZ1(Z1係為烷基、烷氧基、烷氧基羰基、烷氧基磺醯基、氰基、硝基、或鹵素原子)、-COOZ2、或-SO3Z2(Z2係為烷基),n係為0或1,R1係為氫原子或甲基,
R2係為經選自烷基、烷氧基、氰基、或鹵素原子之基團取代之苯基,
環C及環D各自獨立地係為
X1至X38各自獨立地表示氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、或氰基,T係為-CH=CHCOO-(反式)或-N=N-,p及q各自獨立地係為1至12,m及l各自表示每一單體之莫耳比,且滿足以下關係:0.65m0.95、0.05l0.35、及m+l=1,該等烷基各自獨立地係為C1至C12烷基,且該等烷氧基各自獨立地係為C1至C12烷氧基。
(5)如上述(2)所述之薄膜觸控感測器,其中該三聚氰胺系固化劑之含量係為120%至250%,相對於該化學式7或該化學式8表示之該聚合物之當量。
(6)如上述(1)所述之薄膜觸控感測器,其中該第一保護層係由
用於保護層之組成物形成,該組成物包含聚合物,該聚合物含有羥基、羧基、或醯胺基中之至少一者。
(7)如上述(6)所述之薄膜觸控感測器,其中該第一保護層之該聚合物包含由化學式9或10表示之重複單元中之至少一者:
其中在該化學式9及該化學式10中,R3至R6中之至少一者係為-Hn-Y1,n係為0或1,H係為C1至C6伸烷基或羰基,Y1係為質子極性基團,R3至R6中除該至少一者外之剩餘一者係為氫或-Hn-Y2,Y2係為C1至C6烷基、C6至C12芳基、或質子極性基團,Y2能夠經C1至C4烷基或C6至C12芳基取代,R7及R8彼此連接,以形成能夠經C1至C4烷基或C6至C12芳基取
代之三員雜環或五員雜環,k係為自0至2之整數,h係為自0至2之整數,以及該等質子極性基團各自獨立地係為羥基、羧基、或醯胺基。
(8)如上述(6)所述之薄膜觸控感測器,該第一保護層之該聚合物具有介於自1,000至1,000,000之範圍內之重量平均分子量。
(9)一種觸控螢幕面板,包含如上述(1)至(8)中任一項所述之薄膜觸控感測器。
(10)一種影像顯示裝置,包含如上述(9)所述之觸控螢幕面板。
本發明之例示性實施態樣係關於一種薄膜觸控感測器及一種包含該薄膜觸控感測器之觸控螢幕面板。更具體而言,該薄膜觸控感測器包含一分離層、設置於該分離層上之一第一保護層、及設置於該第一保護層上之一電極圖案層。來自該分離層之具有1至5個碳原子之烷氧基與來自該第一保護層之羥基、羧基、或醯胺基中之至少一個取代基可相互反應,以在該分離層與該第一保護層之間形成化學鍵,使得可在自載體基板進行脫離製程期間防止出現電極損壞及裂縫,且可改良層間黏著性以實現優異之撓性及機械耐久性。
<薄膜觸控感測器>
一種根據本發明例示性實施態樣之薄膜觸控感測器包含一分離層、位於該分離層上之一第一保護層、及位於該第一保護層上之一電極圖案層。
可在載體基板上執行該薄膜觸控感測器之製造製程,且可將堆疊結構自該載體基板脫離以形成該薄膜觸控感測器。可形成分離層以用於自該載體基板進行分離。
分離層
分離層在自載體基板脫離之後可不被移除,而是可塗覆及保護電極圖案層。
根據本發明例示性實施態樣之分離層可係由用於形成分離層之組成物形成,該組成物可包含黏結劑樹脂及三聚氰胺系固化劑,該三聚氰胺系固化劑含有C1至C5(1至5個碳原子)烷氧基。
三聚氰胺系固化劑可用於形成分離層,使得可如下所述來促進與第一保護層形成化學鍵。因此,可防止在脫離製程期間出現電極損壞及裂縫。
根據本發明例示性實施態樣之三聚氰胺系固化劑可包含任何包含C1至C5烷氧基之化合物,而不受具體限制。較佳地,三聚氰胺系固化劑可包含由以下化學式1至6表示之化合物中之至少一者。
[化學式1]
[化學式6]
(在化學式6中,n係為自5至20之整數)。
用於形成分離層之組成物可更包含至少一種聚合物,該至少一種聚合物包含由化學式7或化學式8表示之重複單元。
(在以上化學式中,M表示單體單元,該單體單元形成均聚物或共聚物之主鏈,SPCR表示間隔單元,
環A表示經取代或未經取代之脂環烴、或者經取代或未經取代之芳香環,環B表示經取代或未經取代之芳香環,Z表示烷基、烷氧基、氰基、硝基、鹵素原子、-CH=CHZ1、-C≡CZ1(Z1係為烷基、烷氧基、烷氧基羰基、烷氧基磺醯基、氰基、硝基、或鹵素原子)、-COOZ2、或-SO3Z2(Z2係為烷基),n係為0或1,R1表示氫原子或甲基,R2表示經選自烷基、烷氧基、氰基、或鹵素原子之基團取代之苯基,
環C及環D各自獨立地表示
X1至X38各自獨立地表示氫原子、烷基、烷氧基、鹵素原子、或氰基,T係為-CH=CHCOO-(反式)或-N=N-,p及q各自獨立地係為1至12,m及l各自表示每一單體之莫耳比,且滿足以下關係:0.65m0.95、0.05l0.35、及m+l=1,該等烷基各自獨立地係為C1至C12烷基,以及
該等烷氧基各自獨立地係為C1至C12烷氧基)。
在以上化學式7中,M係為形成均聚物或共聚物之主鏈之單體單元,該單體單元可包含在此項技術中相關之領域中廣泛使用之單體單元。舉例而言,該單體單元可包含以下中之至少一者:丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、2-氯丙烯酸酯、2-苯基丙烯酸酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、2-氯丙烯醯胺、2-苯基丙烯醯胺、乙烯基醚、苯乙烯衍生物(例如,α-甲基苯乙烯、p-苯乙烯磺酸酯)、馬來酸衍生物(例如,馬來酸酯、苯基馬來醯亞胺、環己基馬來醯亞胺)、富馬酸衍生物(例如,富馬酸酯)、矽氧烷、或環氧化物。若M係由單個單體單元組成,則由為化學式7之單體形成之聚合物係為均聚物。若M包含至少二個不同單體單元,則由為化學式7之單體形成之聚合物係為共聚物。該共聚物可包含交替型、無規型、或接枝型中之任一者。該單體單元可較佳包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
SPCR係為可在此領域中廣泛使用之間隔單元。間隔單元可例如包含-(CH2)w-(w係為自1至12之整數)、1,2-丙烯、1,3-丁烯、環戊烷-1,2-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、六氫吡啶-1,4-二基、六氫吡嗪-1,4-二基、1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基等。較佳地,間隔單元可係為-(CH2)w-(w係為自1至12之整數)。較佳地,w可係為自3至9、更佳自5至7之整數。最佳地,w係為6。
環A表示經取代或未經取代之脂環烴、或者經取代或未經取代之芳香環。較佳地,環A可係為經取代或未經取代之芳香環,更佳地,可係為未經取代之芳香環。
舉例而言,環A可係為
環B係為經取代或未經取代之芳香環。
舉例而言,環B可係為
如化學式7所示,環A及環B係為二價基團。在環A及環B中所使用之用語「未經取代」意指除形成二價基團之鍵以外之鍵皆未經取代。在環A及環B之結構中,形成二價基團之鍵中之左鍵係朝主鏈,且形成二價基團之鍵中之右鍵係朝側鏈或末端基團。環A之X1A至X42A及環B之X1B至x40B可各自獨立地表示氫、烷基、烷氧基、氰基、硝基、或鹵素原子,且可較佳包含烷氧基。X可係為氮原子、氧原子、或硫原子。環A及環B可各自包
含一或至少二個取代基團。環A或環B中取代基團之較佳數目可係為1。
在以上化學式7及8中,烷基可獨立地係為C1至C12烷基、較佳C1至C6烷基、更佳甲基。烷氧基可獨立地係為C1至C12烷氧基、較佳C1至C6烷氧基、更佳甲氧基。鹵素原子可係為氟原子、氯原子、溴原子、或碘原子,較佳可係為氟原子。
分離層中所包含之黏結劑樹脂之重量平均分子量可處於自約5,000至約200,000、較佳自約10,000至約100,000之範圍中。
根據本發明例示性實施態樣之分離層之三聚氰胺系固化劑可與第一保護層形成化學鍵,乃因即使三聚氰胺系固化劑係以理論反應當量而添加,亦可存在未反應之三聚氰胺系固化劑。
在某一實施方案中,較佳地,以與第一保護層充分達成化學鍵之態樣來看,三聚氰胺系固化劑之含量可係為過量的,相對於由化學式7及8表示之黏結劑樹脂之當量。因此,未反應之三聚氰胺系固化劑可輕易與第一保護層形成化學鍵。
舉例而言,三聚氰胺系固化劑之量可係為至少約120%,相對於黏結劑樹脂之當量。可依據以上範圍有效地獲得本發明概念之較佳效果或所需效果。三聚氰胺系固化劑之量之上限可不受具體限制。然而,以生產率及第一保護層中聚合物之量之態樣來看,該上限可係為約250%,相對於黏結劑樹脂之當量。
若三聚氰胺系固化劑之量超過約250%,相對於黏結劑樹脂之當量,則塗覆性質及透射率可劣化。
分離層之厚度可處於自約10奈米(nm)至約1,000奈米、較
佳自約50奈米至約500奈米之範圍中。若分離層之厚度小於約10奈米,則塗覆均勻性可降低,而使電極圖案被不規則地形成。在自載體基板進行之脫離可不受控制之後,局部剝離力亦可能增加而使薄膜觸控感測器撕裂及捲曲。若分離層之厚度超過約1,000奈米,則剝離力可不會被進一步減小且薄膜撓性可劣化。
第一保護層
第一保護層可設置於分離層上,且亦可與分離層一起塗覆電極圖案層,以防止電極圖案層在自載體基板進行脫離製程期間受污染及斷裂。
根據本發明例示性實施態樣之第一保護層可係由用於第一保護層之組成物形成,該組成物可包含聚合物,該聚合物含有羥基、羧基、或醯胺基中之至少一者。
根據本發明之例示性實施態樣,第一保護層之聚合物可與分離層之三聚氰胺系固化劑中所含有之烷氧基形成化學鍵,以改良層間黏著性、撓性及機械強度。
具體而言,三聚氰胺系固化劑中所包含之烷氧基之氫與第一保護層之聚合物中所包含之羥基、羧基、或醯胺基可在水解條件下藉由脫水作用而反應,使得可在於三聚氰胺系固化劑與第一保護層之聚合物之間形成化學鍵之同時將水移除。因此,分離層與第一保護層間之黏著性可得以改良,使得可在自載體基板進行脫離製程期間防止出現電極損壞及裂縫。
第一保護層之聚合物可包含具有由化學式9或10表示之重複單元中之至少一者之聚合物。
(在以上化學式中,R3至R6中之至少一者係為-Hn-Y1,n係為0或1,H係為C1至C6伸烷基或羰基,Y1係為質子極性基團,R3至R6中除該至少一者外之剩餘者係為氫或-Hn-Y2,Y2係為C1至C6烷基、C6至C12芳基、或質子極性基團,Y2能夠經C1至C4烷基或C6至C12芳基取代,R7及R8彼此連接,以形成能夠經C1至C4烷基或C6至C12芳基取代之三員雜環或五員雜環,k係為自0至2之整數,h係為自0至2之整數,以及該等質子極性基團各自獨立地係為羥基、羧基、或醯胺基)。
該雜環表示環中包含至少一個雜原子(N、O、P、S等)之環狀結構。
在以上化學式10中,由R7及R8形成之三員雜環可例如包含環氧結構。由R7及R8形成之五員雜環可例如包含二羧酸酸酐結構(-C(O)-O-C(O)-)、二羧基醯亞胺結構(-C(O)-N-C(O)-)等。
包含由化學式9或10表示之重複單元之聚合物可具有高玻璃轉變溫度(Tg)。舉例而言,該聚合物之玻璃轉變溫度可係為至少100℃、較佳至少150℃、更佳至少200℃、及最佳至少250℃。包含具有高玻璃轉變溫度之聚合物之第一保護層可具有高耐熱性,使得可在為形成感測電極(例如氧化銦錫(indium tin oxide;ITO)電極)而執行高溫沉積製程及退火製程時防止出現褶皺、裂縫、褪色。
第一保護層可係為自包含由化學式9或10表示之重複單元之聚合物固化而成之層,且可具有改良之彈性以防止在自載體基板執行脫離製程時出現裂縫。
第一保護層之彈性模數可處於自約2.8Gpa至約4.5Gpa之範圍中。若彈性模數小於約2.8Gpa,則在形成電極時可出現褶皺。若彈性模數超過約4.5Gpa,則在自載體基板進行脫離製程期間可出現裂縫。可例如藉由將後烘焙溫度(post-bake temperature)控制成至少180℃來達成處於上述範圍內之彈性模數。較佳地,自防止出現褶皺及裂縫之態樣來看,彈性模數可處於自約3Gpa至約4.2Gpa之範圍中。
另外,根據例示性實施態樣之第一保護層可具有高透射率。舉例而言,第一保護層之透射率可係為至少90%、較佳至少95%、更佳至少
97%。可例如藉由將後烘焙溫度控制成自180℃至250℃之範圍中來達成處於上述範圍內之透射率。
包含由化學式9或10表示之重複單元之聚合物可係為含有質子極性基團之環烯烴系聚合物。
質子極性基團可表示為一原子基團,其中氫原子直接鍵結至除碳原子以外之原子。舉例而言,質子極性基團可包含羥基、羧基、或醯胺基,較佳可包含羧基。
第一保護層之重量平均分子量(Mw)可處於自約1,000至約1,000,000、較佳自約5,000至約150,000、更佳自約2,000至約10,000之範圍中。
用於保護層之組成物可更包含其他可選成份,此並不背離本發明概念之精神及範圍。舉例而言,該組成物可包含除環烯烴系聚合物以外之樹脂組份、溶劑、交聯劑、複合劑等。
除環烯烴系聚合物以外之樹脂組份可包含苯乙烯系樹脂、氯乙烯系樹脂、丙烯醯基系樹脂、聚伸苯基醚樹脂、聚伸芳基硫醚樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚醚碸樹脂、聚碸樹脂、聚醯亞胺樹脂、橡膠、彈性體等。
溶劑可包含乙二醇單烷基醚、二乙二醇二烷基醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、伸烷基二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇單烷基醚、丙二醇二烷基醚、丙二醇烷基醚丙酸酯、丁二醇單烷基醚、丁二醇單烷基醚乙酸酯、丁二醇單烷基醚丙酸酯、二丙二醇二烷基醚、芳香烴、酮類、醇類、酯類、環狀酯等。此等溶劑可單獨地或以其組合形式使用。
交聯劑可含有至少二個官能團、較佳至少三個官能團,該等
官能團可能夠與環烯烴系聚合物反應。交聯劑之官能團可包含可與環烯烴系聚合物中之官能團或不飽和鍵反應之任何基團。若環烯烴系聚合物具有質子極性基團,則能夠與極性基團反應之官能團可例如包含胺基、羧基、羥基、環氧基、異氰酸酯基等,較佳可包含胺基、環氧基、或異氰酸酯基,更佳可包含環氧基。
複合劑可例如包含敏化劑、表面活性劑、潛在產酸劑(potential acid generator)、抗靜電劑、抗氧化劑、黏合劑、消泡劑、顏料、染料等。
電極圖案層
電極圖案層可包含一感測電極及一焊墊電極,該感測電極用於感測被觸控區域。
感測電極可設置於分離層之感測區處,且焊墊電極可設置於分離層上之焊墊區處。在某些實施態樣中,感測電極之至少一部分可設置於焊墊區處,且焊墊電極之至少一部分可設置於感測區處,俾使該感測電極與該焊墊電極可彼此電性連接。
感測區可對應於薄膜觸控感測器中被輸入觸控之顯示部。焊墊區可對應於薄膜觸控感測器之焊墊部。具體而言,分離層之感測區可對應於分離層上之顯示部,且焊墊區可對應於分離層上之焊墊部。
電極圖案層之感測電極及焊墊電極可包含導電材料。導電材料之非限制性實例可包含:金屬氧化物,例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide;IZO)、氧化銦鋅錫(indium zinc tin oxide;IZTO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide;AZO)、氧化銦鋅錫-銀(silver;Ag)-氧化
銦鋅錫、或氧化鋁鋅-銀-氧化鋁鋅;金屬,例如金(gold;Au)、銀、銅(copper;Cu)、鉬(molybdenum;Mo)、或銀-鈀-銅(Ag-Palladium-Cu;APC);金、銀、銅或鉛(lead;Pb)之金屬奈米線;碳系材料,例如碳奈米管(carbon nano-tube;CNT)或石墨烯;或導電聚合物,例如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene);PEDOT)、或聚苯胺(polyaniline;PANI)。此等導電材料可單獨地或以其組合形式使用。舉例而言,可使用晶體氧化銦錫或非晶體氧化銦錫。
感測電極之單元圖案可獨立地係為多邊形圖案,例如三角形圖案、四邊形圖案、五邊形圖案、六邊形圖案、七邊形圖案等。
感測圖案可包含規則圖案。該規則圖案可包含具有規則形狀或規則排列之圖案。舉例而言,該等單元圖案可獨立地包含矩形網格圖案或正方形網格圖案、或六邊形圖案。
感測電極可包含不規則圖案。不規則圖案可包含具有不規則形狀或非週期性形狀之圖案。
若感測電極係由金屬奈米線、碳系材料、或導電聚合物形成,則感測電極可具有網狀結構。
在網狀結構中,可經由彼此相鄰且接觸之圖案來依序傳送訊號,俾使該等圖案之靈敏度可得以改良。
感測電極之厚度可不受具體限制。鑒於薄膜觸控感測器之撓性,感測電極之厚度可變小。舉例而言,感測電極之厚度可處於自約100埃(Å)至約500埃之範圍中。在某些實施態樣中,感測電極上可形成有覆蓋層(capping layer),俾使由感測電極之薄層狀結構引起之過大電阻增加可
得以防止。
電極圖案層之感測電極可沿二個不同方向排列,且各該方向上之電極彼此絕緣。在某些實施態樣中,電極圖案層可包含絕緣層,且沿一個方向排列之電極可在與沿另一方向排列之電極絕緣之同時經由橋接電極彼此電性連接。
絕緣層
可設置絕緣層以用於更有效地使電極圖案層之各單元圖案絕緣且保護電極圖案層。
在25℃下第一保護層與絕緣層之彈性模數差可等於或小於約300Mpa、較佳等於或小於約100Mpa。在此範圍中,可防止由不同層間之應力消除能力偏差(stress-relieving capability deviation)引起裂縫。若彈性模數差超過約300Mpa,則應變能量及應力消除能力之層間不平衡性可變大而引起裂縫。
可在25℃下量測彈性模數,使得可在使用者之環境中防止出現裂縫。
絕緣層可包含有機絕緣材料,俾使相對於第一保護層之彈性模數差可等於或小於約300Mpa。舉例而言,絕緣層可較佳包含熱可固化(thermally curable)或紫外線可固化(UV-curable)有機聚合物。絕緣層可由以下中之至少一者形成:環氧化合物、丙烯醯基化合物、黑色素化合物等。
絕緣層亦可充當黏合層或接合層。在此種情形中,基板薄膜可在不使用其他黏合劑或接合劑之情況下直接附著於絕緣層上。
第二保護層
根據例示性實施態樣之薄膜觸控感測器可視需要包含位於第一保護層及電極圖案層上之第二保護層。
第二保護層可充當基板及鈍化層。此外,第二保護層可防止電極圖案層受腐蝕,且可充當平坦化層,使得可在與基板薄膜組合時防止出現微氣泡。第二保護層亦可充當黏合層。
基板薄膜可受第一保護層及第二保護層保護,使得可有效地減少或避免裂縫。
第二保護層可由矽系聚合物(例如聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane;PDMS)、聚有機矽氧烷(polyorganosiloxane;POS)等)、聚醯亞胺系聚合物、聚胺基甲酸酯系聚合物等形成,以充當基板及鈍化層。此等聚合物可單獨地或以其組合形式使用。
第二保護層可包含相關技術中通常已知之熱可固化或光可固化黏合劑或接合劑來充當黏合層。舉例而言,第二保護層可由聚酯系、聚醚系、胺基甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系、丙烯醯基系的熱可固化或光可固化黏合材料形成。
在某些實施態樣中,第二保護層可由與用於第一保護層之組成物相同之組成物形成。
基板薄膜
根據例示性實施態樣之薄膜觸控感測器可更包含一基板薄膜,該基板薄膜在電極圖案層之上附著至薄膜觸控感測器之上部。
基板薄膜可包含相關技術中所常用之透明薄膜。舉例而言,基板薄膜可包含纖維素酯(例如,三乙酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素)、聚醚酮、聚乙烯醇、或聚氯乙烯中之至少一者。
透明薄膜可係為光學各向同性薄膜(optical isotropic film)或阻滯薄膜(retardation film)。
在光學各向同性薄膜中,平面內阻滯值(In-Plane retardation value)(Ro,Ro=[(nx-ny)×d],nx及ny係為薄膜平面中之主折射率,nz係為沿著薄膜厚度方向之折射率,且d係為薄膜之厚度)等於或小於40奈米、較佳等於或小於15奈米。在厚度方向上之阻滯值(Rth,Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d)處於自-90奈米至+75奈米、較佳自-80奈米至+60奈米、具體而言自-70奈米至+45奈米之範圍中。
阻滯薄膜可係藉由單軸拉伸(uniaxial stretching)、雙軸拉伸(biaxial stretching)、聚合物塗覆(polymer coating)、或液晶塗覆(liquid crystal coating)來形成。阻滯薄膜可用於改良及控制例如視角、顏色性質、漏光(light leakage)等光學性質。
在某些實施態樣中,可使用偏振板作為基板薄膜。
偏振板可包含一聚乙烯醇系偏振器及一保護薄膜,該保護薄膜附著於該偏振器之至少一個表面上。
在某些實施態樣中,可使用保護薄膜作為基板薄膜。
保護薄膜可包含形成於聚合物薄膜之至少一個表面上之黏合層,或可係為具有自黏合性質(self-adhesive property)之薄膜(例如聚丙烯薄膜)。保護層可用於保護觸控感測器之表面並改良生產率。
基板薄膜之透光率可係為至少約85%、較佳至少約90%。根據JIS K7136標準而測得的基板薄膜之總霧度(total haze)可等於或小於約10%、較佳等於或小於約7%。
基板薄膜之厚度可不受具體限制。舉例而言,基板薄膜之厚度可處於自約30微米(μm)至約150微米、較佳自約70微米至約120微米之範圍中。
基板薄膜可係使用黏合層來進行組合。該黏合層亦可包含接合層。
可使用相關技術中通常已知之熱可固化或光可固化黏合劑。舉例而言,可使用聚酯系、聚醚系、胺基甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系、丙烯醯基系熱可固化或光可固化黏合劑。
根據例示性實施態樣之薄膜觸控感測器可更包含位於電極圖案層與基板薄膜間之一鈍化層。
可形成鈍化層,以防止受到來自外部環境(水分、空氣等)之污染。
可使用例如氧化矽、透明丙烯醯基系樹脂組成物、熱可固化樹脂組成物等以所需圖案來形成鈍化層。
可適當地調整鈍化層之厚度。鈍化層之厚度可係為約2,000奈米或以下。
<觸控螢幕面板及影像顯示裝置>
本發明之例示性實施態樣提供一種包含該薄膜觸控感測器
之觸控螢幕面板。該觸控螢幕面板可具有改良之撓性及耐久性,以有效地用於撓性顯示裝置中。
此外,本發明之例示性實施態樣提供一種包含該薄膜觸控感測器之影像顯示裝置。
該薄膜觸控感測器可用於傳統液晶顯示裝置中且亦可用於例如電致發光裝置(electro-luminescence device)、電漿顯示裝置(plasma display device)、場發射顯示裝置(field emission display device)等的各種顯示裝置中。
根據本發明例示性實施態樣之薄膜觸控感測器可具有改良之彎曲性質,俾使影像顯示裝置可係為撓性顯示裝置。
在下文中,提出較佳實施態樣,以更具體地闡述本發明。然而,給出以下實例僅係為了例示本發明,且熟習相關技術者顯然將理解,此等實例並不限制隨附申請專利範圍,而是在本發明之範圍及精神內可作出各種變更及潤飾。此等變更及潤飾當然被包含於隨附申請專利範圍中。
合成例1:具有化學式7之黏結劑樹脂之合成
(1)4-(6-羥基己基氧基)苯甲酸之合成
將100.0克4-羥基苯甲酸(0.7莫耳)、105.1克氫氧化鉀(1.6莫耳)溶解於400.0克水中。將108.8克6-氯己醇(0.8莫耳)添加於溶液中經過1小時,且隨後將溶液加熱至100℃並使其回流。在20小時之後,將反應
混合物冷卻、劇烈攪拌,並在室溫下滴入344.6克之35%鹽酸(1.7莫耳)。收集沉澱之固體並以400克四氫呋喃(tetrahydrofuran;THF)使其再結晶,且獲得120.0克由上式表示之呈白色固體的化合物(0.5莫耳)。
(2)4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸之合成
將120.0克自以上(1)獲得之化合物(0.5莫耳)及81.5克三甲胺(0.8莫耳)溶解於480.0克四氫呋喃中。將84.2克甲基丙烯酸(0.8莫耳)添加於溶液中經過1小時,且隨後加熱至40℃。在4小時之後,將反應混合物冷卻,並添加240.0克水。分離出有機層,且向其添加367.2克10%鹽酸(1莫耳)並進行攪拌。使有機層濃縮,且以400.0克甲苯使殘留物再結晶,以獲得96.0克由上式表示之呈白色固體的化合物(0.3莫耳)。
(3)4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]硫基苯甲酸S-4-(甲氧基)苯酯之合成
將96.0克自以上(2)獲得之化合物(0.3莫耳)、42.1克4-甲氧基硫基苯酚(0.3莫耳)及7.7克N,N-二甲基胺基吡啶(0.1莫耳)溶解於960克二氯甲烷中。將71.1克二環己基碳化二亞胺(dicyclohexyl carbodiimide;DCC)(0.3莫耳)添加至溶液。在室溫下反應2小時之後,添加288克水。分離出有機層並使其濃縮。以100克甲苯使殘留物再結晶,以獲得110克由上
式表示之呈白色固體的化合物(0.3莫耳)。
(4)聚[1-[6-[4-[4-(甲氧基)苯基硫基羰基]苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯]之合成
將110克自以上(3)獲得之化合物(0.2莫耳)及0.8克偶氮二異丁腈(azobisisobutyronitrile;AIBN)(5mM)溶解於412克環己酮。將氮氣充入溶液經過1小時,且隨後加熱至80℃。在10小時之後,將反應混合物冷卻、劇烈攪拌,並在室溫下滴入346克正己烷中。對聚合物進行分離、過濾並於減壓(reduced pressure)下在50℃下進行乾燥,以獲得93.5克由上式表示之聚合物。
使用凝膠滲透層析術(gel permeation chromatography;GPC)來量測重量平均分子量(Mw)。所量測之重量平均分子量值係為21,000。
合成例2:由化學式8表示之黏結劑樹脂之合成
(1)聚[1-[6-[4-[4-(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯氧基羰基]苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯-CO-1-[6-[4-羧基苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯(M1:M2=90:10)
將5克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯酯(11mM)、29.6克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸(96mM)、及0.35克2,2’-偶氮二異丁腈(2.1mM)溶解於196克環己酮中。將氮氣充入溶液經過1小時,且隨後在80℃下進行加熱。在10小時之後,將反應混合物冷卻、劇烈攪拌並在室溫下滴入346克正己烷中。對聚合物進行分離、過濾並於減壓下在50℃下進行乾燥,以獲得26克由上式表示之聚合物。
使用聚苯乙烯作為標準材料藉由凝膠滲透層析術來量測聚合物之重量平均分子量(Mw)。聚合物之重量平均分子量及酸值分別被量測為30,700及156毫克氫氧化鉀/克(mgKOH/g)。
(2)聚[1-[6-[4-[4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯氧基羰基]苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯-CO-1-[6-[4-羧基苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯](M1:M2=80:20)
執行與以上(1)所述製程相同之製程,只不過使用8克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯酯(17mM)、21克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸(69mM)、0.28克2,2’-偶氮二異丁腈(1.7mM)、及116克環己酮來獲得24克由上式表示之聚合物。聚合物之重量平均分子量及酸值分別係為31,700及130毫克氫氧化鉀/克。
(3)聚[1-[6-[4-[4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯氧基羰基]苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯-CO-1-[6-[4-羧基苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯](M1:M2=70:30)
執行與以上(1)所述製程相同之製程,只不過使用10克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯
酯(21mM)、15.3克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸(50mM)、0.23克2,2’-偶氮二異丁腈(1.4mM)及101.2克環己酮並使用253克正己烷來獲得24克由上式表示之聚合物。聚合物之重量平均分子量及酸值分別係為33,300及110毫克氫氧化鉀/克。
(4)聚[1-[6-[4-[4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯氧基羰基]苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯-CO-1-[6-[3-氟-4-羧基苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯](M1:M2=81:19)
執行與以上(1)所述製程相同之製程,只不過使用2克4-6-[(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸4-[(E)-2-甲氧基羰基乙烯基]苯酯(4mM)、5.6克2-氟-4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸(17mM)、0.11克2,2’-偶氮二異丁腈(0.6mM)、及116克環己酮並使用76克正己烷來獲得5克由上式表示之聚合物。
聚合物之重量平均分子量及酸值分別係為48,200及132毫克氫氧化鉀/克。
(5)聚[1-[6-[4-[(E)-2-[4-氰基苯氧基]羰基乙烯基]苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯-CO-1-[6-[4-羧基苯氧基]己基氧基羰基]-1-甲基乙烯](M1:M2=80:20)
執行與以上(1)所述製程相同之製程,只不過使用23mM之4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]-(E)肉桂酸4-氰基苯基酯、28克4-[6-(2-甲基丙烯醯基氧基)己基氧基]苯甲酸(92mM)、0.38克2,2’-偶氮二異丁腈(2.3mM)及153克環己酮來獲得22克由上式表示之聚合物。
聚合物之重量平均分子量及酸值分別係為24,800及135毫克氫氧化鉀/克。
合成例3:用於第一保護層之聚合物(包含羧基)之合成
在經氮取代之玻璃反應器中引入60重量份之8-羥基羰基四環十二碳烯、40重量份之N-苯基-(5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺)、1.3重量份之1-己烯、0.05重量份之(1,3-二甲基咪唑啶-2-亞基)(三環己基膦)亞苄基二氯化釕、及400重量份之四氫呋喃,並在於70℃下攪拌之同時使其反應2小時,以獲得樹脂溶液(a)(固體含量:約20%)。將樹脂溶液(a)移至具備攪拌器之高壓釜,並使其在4Mpa之氫壓力下於150℃下反應5小時以獲得包含經氫加成之樹脂(氫加成比:99%)之樹脂溶液(b)(固體含量:約20%)。接下來,在耐熱高壓釜中引入100重量份之樹脂溶液(b)及1重量份之活性碳粉,並使其在4Mpa之氫壓力下於150℃下反應3小時。在反應完成之後,使用孔直徑為0.2微米之氟樹脂來過濾反應溶液,以分離出活性炭並獲得樹脂溶液(c-1)。對反應溶液進行充分過濾。將樹脂溶液(c-1)添加於乙醇
中。將所得部分乾燥以形成樹脂(1)。藉由聚異戊二烯轉化方式而定的樹脂(1)之重量平均分子量係為5,500,且數目平均分子量(Mn)係為3,200。酸值係為50毫克氫氧化鉀/克。
將0.5重量份之添加劑(F-554,由DIC製造)及2.5重量份之固化劑(EPHE-3150CE,由Dicel製造)添加於樹脂溶液(c-1)中,且製備固體含量為20%的用於保護層之樹脂組成物以形成第一保護層(B-1)。
合成例4:用於第一保護層之聚合物(包含羥基)之合成
準備具備攪拌器、溫度計、回流冷卻管、滴液分配器、及氮提供管之燒瓶,且隨後投入80重量份之丙二醇單甲基醚乙酸酯(propylene glycol mono-methyl ether acetate;PGMEA)、進行攪拌並加熱至75℃。將20重量份之羥基乙基(甲基)丙烯酸酯(hydroxyethyl(meth)acrylate;HEMA)、50重量份之乙烯基甲苯(vinyl toluene;VT)及30重量份之甲基丙烯酸溶解於170重量份之丙二醇單甲基醚乙酸酯中,以形成溶液。經由滴液分配器在5小時內將溶液滴入燒瓶中。
經由其他滴液分配器在5小時內將包含作為聚合引發劑溶解於80重量份之丙二醇單甲基醚乙酸酯中之20重量份之偶氮二異丁腈之溶液滴入。在完成添加聚合引發劑之後,維持溫度約4小時並冷卻至室溫,以獲得固體含量為33.6重量%(wt%)且重量平均分子量為19,740之樹脂溶液(c-2)。將0.5重量份之添加劑(F-554,由DIC製造)及2.5重量份之固化劑(EPHE-3150CE,由Dicel製造)添加於樹脂溶液(c-2)中,且製備固體含量為20%的用於保護層之樹脂組成物以形成第一保護層(B-2)。
合成例5:用於第一保護層之聚合物(包含醯胺基)之合成
執行與合成例4之製程相同之製程,只不過使用丙烯酸醯胺來代替20重量份之羥基乙基(甲基)丙烯酸酯(HEMA),以形成固體含量為28.9重量%且重量平均分子量為25,300之樹脂溶液(c-3)。將0.5重量份之添加劑(F-554,由DIC製造)及2.5重量份之固化劑(EPHE-3150CE,由Dicel製造)添加於樹脂溶液(c-3)中,且製備固體含量為20%的用於保護層之樹脂組成物以形成第一保護層(B-3)。
實例及比較例
(1)用於分離層之組成物
製備具有如下表1所示組份及含量的用於分離層之組成物。
1. 固化劑
M1:由化學式1表示之三聚氰胺系固化劑
M2:由化學式2表示之三聚氰胺系固化劑
M3:由化學式3表示之三聚氰胺系固化劑
M4:由化學式4表示之三聚氰胺系固化劑
M5:由化學式5表示之三聚氰胺系固化劑
M6:由化學式6(n=15)表示之三聚氰胺系固化劑
M7:自由基系固化劑(V-65:由Wako製造)
M8:陽離子系固化劑(Irgacure 250:由BASF製造)
M9:三嗪系固化劑(MP-三嗪:由Sanwa Chemical製造)
2. 黏結劑樹脂
B1:由合成例1製造之黏結劑樹脂
B2:由合成例2製造之黏結劑樹脂
3. 溶劑
D1:二丙酮醇
D2:丙二醇甲基醚
4. 添加劑
SH-8400(由Shinetsu Chemical製造)
(2)薄膜觸控感測器
使用厚度為700微米之鈉鈣玻璃(soda lime glass)作為載體基板。在載體基板上將實例及比較例的用於分離層之組成物塗覆成具有300奈米之厚度,並於150℃下乾燥30分鐘以形成分離層。
將17重量份之根據合成例3至5中之一者的聚合物、79.5重量份之作為溶劑的二乙二醇甲基乙基醚、以及0.5重量份之作為添加劑的F-554(由DIC製造)及2.5重量份之作為添加劑的EPHE-3150CE(由Dicel製造)混合、藉由固體含量為23重量%之溶劑稀釋並進行攪拌,以形成用於第一保護層之組成物。使用旋塗器將組成物在分離層上塗覆成具有2微米之厚度,並在對流烘箱中於110℃下預烘焙2分鐘。進一步在230℃下執行後烘焙製程30分鐘,以形成第一保護層。
接下來,在第一保護層上形成厚度為0.05微米之氧化銦錫層並在該氧化銦錫層上塗覆光敏性抗蝕劑,以形成電極圖案層。
在上面形成有電極圖案層之第一保護層上形成第二保護層。在第二保護層上形成丙烯醯基系黏合層且隨後附著上厚度為50微米之
聚碳酸酯基板,以獲得薄膜觸控感測器。
實驗例
(1)黏著性之評估
根據與實例及比較例中之方法相同之方法在厚度為700微米之鈉鈣玻璃上形成分離層及第一保護層。根據ASTM D3359標準在所獲得基板上以1公分(cm)×1公分空間為單位畫出100個空間,且隨後使用黏著性量測膠帶(3M,610)來執行脫離測試三次。結果列示於以下表2至表7中。
5B:塗覆層在切割邊緣處未受到損壞,且未觀察到該塗覆層在方格中之脫離。
4B:塗覆層在切割邊緣處受到輕微損壞,且在小於5%之範圍內觀察到方格中之脫離。
3B:在切割邊緣處觀察到脫離及破裂,且在小於15%之範圍內觀察到方格中之脫離。
2B:在方格處觀察到脫離及破裂,且在自15%至35%之範圍內觀察到方格中之脫離。
1B:發生呈大條帶形式之脫離,且在自35%至65%之範圍內觀察到方格中之脫離。
0B:在大於65%之面積內觀察到方格中之脫離。黏著性失效
(2)透射率之量測
根據與實例及比較例中之方法相同之方法在厚度為700微米之鈉鈣玻璃上形成分離層及第一保護層。使用分光光度計(U3210,由Hitachi
Seisakusyo製造)來量測絕緣層在550奈米波長下之透光率。結果列示於以下表2至表7中。
(3)耐氧化銦錫性
根據與實例及比較例中之方法相同之方法在厚度為700微米之鈉鈣玻璃載體基板上形成分離層及第一保護層。藉由濺鍍製程在絕緣層上形成厚度為1,000埃之氧化銦錫層,且隨後觀察層之褶皺。結果列示於以下表2至表7中。
○:未觀察到褶皺
X:出現褶皺。
(4)耐蝕刻性
根據與實例及比較例中之方法相同之方法在厚度為700微米之鈉鈣玻璃載體基板上形成分離層及第一保護層,且隨後在60℃下將其浸沒於氧化銦錫蝕刻劑溶液(MA-SO2,由DONGWOO FINE-CHEM製造)中達10分鐘。量測在浸沒之前及之後各層之厚度,且將耐蝕刻性作為浸沒後之厚度百分比來進行評估。結果列示於以下表2至表7中。
○:大於98%
△:95%~98%
X:小於95%
(5)耐溶劑性
根據與實例及比較例中之方法相同之方法在厚度為700微米之鈉鈣玻璃載體基板上形成分離層及第一保護層,且隨後將其浸沒於丙二
醇單甲基醚乙酸酯中並在100℃下加熱30分鐘。量測在浸沒之前及之後各層之厚度,且將耐溶劑性作為浸沒後之厚度百分比來進行評估。結果列示於以下表2至表7中。
○:大於98%
△:95%~98%
X:小於95%
(6)熱穩定性
根據與實例及比較例中之方法相同之方法在厚度為700微米之鈉鈣玻璃載體基板上形成分離層及第一保護層。進一步在230℃下執行加熱20分鐘,且隨後量測加熱之前及之後的透射率變化。結果列示於以下表2至表7中。
○:小於3⊿T%
△:4~8⊿T%
X:大於9⊿T%
(7)裂縫(分層/裂縫)之評估
以100毫米×10毫米之形式切割根據實例及比較例之薄膜觸控感測器,並使用彎曲測試機設備(JIRBT-210,Juniltech)使該等薄膜觸控感測器經受彎曲(10,000次)。對薄膜觸控感測器中之裂縫出現情況進行視覺觀察。結果列示於以下表2至表7中。
<評估標準>
○:未觀察到裂縫
△:出現細裂縫
X:觀察到薄膜觸控感測器之斷裂
參照表2至表7,實例之薄膜觸控感測器顯示出增強之熱穩定性及耐溶劑性,且使用有機薄層獲得了能夠執行轉印製程且實質上無裂縫及氧化銦錫褶皺之薄層觸控膜。然而,比較例之薄膜觸控感測器在評估項中之至少一者中顯示出劣化之結果。
Claims (10)
- 一種薄膜觸控感測器,包含:一分離層;一第一保護層,位於該分離層上;以及一電極圖案層,位於該第一保護層上,其中來自該分離層之具有1至5個碳原子之烷氧基與來自該第一保護層之羥基、羧基、或醯胺基中之至少一個取代基相互反應,以在該分離層與該第一保護層之間形成化學鍵。
- 如請求項1所述之薄膜觸控感測器,其中該分離層係由包含黏結劑樹脂及三聚氰胺系固化劑之組成物形成,該三聚氰胺系固化劑包含具有1至5個碳原子之烷氧基。
- 如請求項2所述之薄膜觸控感測器,其中該三聚氰胺系固化劑包含選自由以下化學式1至6表示之化合物之至少一者:
- 如請求項2所述之薄膜觸控感測器,其中該分離層之該黏結劑樹脂包含至少一種聚合物,該至少一種聚合物包含由化學式7或化學式8表示之重複單元:[化學式7]
- 如請求項2所述之薄膜觸控感測器,其中該三聚氰胺系固化劑之含量係為120%至250%,相對於該化學式7或該化學式8表示之該聚合物之當量。
- 如請求項1所述之薄膜觸控感測器,其中該第一保護層係由用於保護層之組成物形成,該組成物包含聚合物,該聚合物含有羥基、羧基、或醯胺基中之至少一者。
- 如請求項6所述之薄膜觸控感測器,其中該第一保護層之該聚合物包含由化學式9或10表示之重複單元中之至少一者:[化學式9]
- 如請求項6所述之薄膜觸控感測器,該第一保護層之該聚合物具有介於自1,000至1,000,000之範圍內之重量平均分子量。
- 一種觸控螢幕面板,包含如請求項1至8中任一項所述之薄膜觸控感測器。
- 一種影像顯示裝置,包含如請求項9所述之觸控螢幕面板。
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