TW202219726A

TW202219726A - 觸控感測模組與形成其之方法

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Publication number: TW202219726A
Application number: TW109140167A
Authority: TW
Inventors: 周書綺; 陳語蘋; 林新茹
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-16
Also published as: CN112363640A; TWI751794B

Abstract

一種形成觸控感測模組的方法包括形成金屬層在基板上、形成具有疏水性的保護層在金屬層上、藉由雷射圖案化保護層與金屬層、以及在雷射圖案化後，清潔保護層。其中，圖案化後的金屬層形成導線層。

Description

觸控感測模組與形成其之方法

本發明為一種觸控感測模組與其形成之方法。

隨著觸控面板產業的高度成長，對於於觸控感測模組的需求大幅增加。因此，產生高品質觸控感測模組有益於電性訊號傳輸的穩定。

本發明之一態樣為一種形成觸控感測模組的方法，包括形成金屬層在基板上、形成具有疏水性的保護層在金屬層上、藉由雷射圖案化保護層和金屬層使得金屬層經雷射圖案化後形成導線層、以及雷射圖案化之後清潔保護層。

本發明之另一態樣為一種觸控感測模組包括基板、位於基板上的導線層、和位於導線層上的保護層。導線層包括數個第一斜面和數個第一上表面，其中第一上表面相連於第一斜面。保護層包括數個第二斜面和數個第二上表面，其中該些第一斜面與該些第二斜面為藉由同一圖案化製程同時形成，使得第二斜面與第一斜面為連續的斜面，第二上表面相連於第二斜面。

當一個元件被稱為「在…上」時，它可泛指該元件直接在其他元件上，也可以是有其他元件存在於兩者之中。相反地，當一個元件被稱為「直接在」另一元件，它是不能有其他元件存在於兩者之中間。如本文所用，詞彙「及/或」包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。

再者，為了方便描述圖示中一元件或特徵部件與另一（些）元件或特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例如「在...之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及諸如此類用語。除了圖示所繪示之方位外，空間相關用語亦涵蓋使用或操作中之裝置的不同方位。當裝置被轉向不同方位時（例如，旋轉90度或者其他方位），則其中所使用的空間相關形容詞亦將依轉向後的方位來解釋。

本文所使用的術語「基本上」可以表示一給定量的值在例如目標狀態或數值（或預期狀態或數值）的±5%之內變化。

隨著觸控面板產業的高度成長，對於觸控感測模組的需求大幅增加。由於金屬具有成本較低、阻抗較低、可撓性較佳等優勢，經常使用於觸控感測模組中作為電性訊號傳輸的導線。為了在觸控感測模組中電性訊號傳輸的穩定性，需產生高品質的導線，並且藉由圖案化過程中降低導線間距以提高觸控感測模組內的導線面積。因此，本發明的實施方式提供一種觸控感測模組與形成此觸控感測模組的方法。

參見第1圖，繪示出觸控面板100內的簡化結構，其中包含顯示模組102、保護蓋板106、以及介於顯示模組102和保護蓋板106之間的觸控感測模組104。在一些實施例中，顯示模組102可包括液晶顯示面板。在另一些實施例中，顯示模組102可包括發光二極體（light emitting diode, LED）顯示面板或有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）顯示面板。在一些實施例中，保護蓋板106具有保護作用。在一些實施例中，當保護蓋板106上有導電物體（例如，手指）觸摸時，觸控感測模組104中的電容耦合發生差異而產生訊號，電容感應訊號經處理後，便可計算出導電物體觸摸的相對位置。

參見第2A圖，其為根據本發明的一些實施例而繪示的觸控感測模組104之簡化截面圖，其呈現的單層為簡化結構僅作為範例而非限制。在一些實施例中，觸控感測模組104包括基板200，其中基板200包括感測電極區R1與周邊線路區R2。感測電極區R1設置位置為觸控感測模組104的操作範圍，即導電物體（例如，手指）靠近時，電容耦合發生差異而產生訊號之範圍。周圍線路區R2設置於感測電極區R1之邊緣，感測電極區R1產生的訊號可藉由周邊線路區R2進行電性訊號之傳輸。

繼續參見第2A圖，觸控感測模組104包括設置在感測電極區R1的導線結構202、設置在感測電極區R1的導線結構202上的保護層204、以及設置在周邊線路區R2的導線結構206。設置在感測電極區R1的導線結構202和以及設置在周邊線路區R2的導線結構206設置於基板200上。保護層204僅分布在感測電極區R1的導線結構202上。保護層204與感測電極區R1的導線結構202是藉由相同的圖案化製程製作，而使保護層204具有與感測電極區R1的導線結構202相應的圖案。

參見第2B圖，其為根據本發明的另一些實施例而繪示的觸控感測模組104之簡化截面圖，呈現單層為簡化之結構僅作範例而非限制。在一些實施例中，觸控感測模組104包括基板200，其中基板200包括感測電極區R1與周邊線路區R2。觸控感測模組104包括設置在感測電極區R1的導線結構202、設置在感測電極區R1的導線結構202上的保護層204、設置在周邊線路區R2的導線結構206、以及設置在周邊線路區R2的導線結構206上的保護層208。設置在感測電極區R1的導線結構202和設置在周邊線路區R2的導線結構206設置於基板200上。保護層204與感測電極區R1的導線結構202是藉由相同的圖案化製程製作，而使保護層204具有與感測電極區R1的導線結構202相應的圖案。保護層208與周邊線路區R2的導線結構206是藉由相同的圖案化製程製作，而使保護層208具有與周邊線路區R2的導線結構206相應的圖案。

第2A圖與第2B圖亦可為雙層結構(在此未繪出)，例如，操作相似的製程在基板200的另一側形成感測電極區的導線結構、周邊線路區的導線結構、和導線結構上的保護層。其中保護層可以僅設置在感測電極區的導線結構上、或是保護層可以同時設置在感測電極區的導線結構上和周邊線路區的導線結構上。保護層因藉由相同的圖案化製程而具有與導線結構相同的圖案。

上述的導線結構可藉由圖案化感測電極區及/或周邊線路區的金屬層而達成，其中圖案化的方法包括曝光顯影、遮罩、雷射、或是其他合適的技術。舉例來說，曝光顯影製程中，將光阻塗佈至金屬層上經黃光製程後，以蝕刻液除去空白區而留下導線，然而製程過程中會產生大量的廢液。另一例子中，遮罩的技術是將定義為導線的部分於遮罩中鏤空，接者，依照遮罩的鏤空部分在基板上鍍出導線，然而製程後遮罩上會殘留金屬需以藥劑清潔。在另一例子中，使用雷射蝕刻導電層的空白區而留下導線，過程中不會產生大量廢液，並且雷射圖案化製程相對於曝光顯影圖案化製程，具有高方向性和高功率之特性，易於簡化製程操作。然而雷射過程中的熔渣可能會附著在導線上而導致汙染，影響導線加工品質。因此，本發明的實施方式提供一種觸控感測模組104的裝置與形成此觸控感測模組104的方法，尤其是使用雷射圖案化製程形成的導線之結構與其方法。

第3圖至第7圖繪示了形成觸控感測模組104的方法的各製程階段之簡化截面圖，其圖式呈現的製程順序僅為示例，並且不意圖限制本發明。再者，形成觸控感測模組104的各製程階段之間可能有其他的製程操作，為了簡化說明的目的，可能會將其他的製程操作的說明省略。同樣地，在圖式中，除了本發明提及之裝置或系統，亦可能包括其他裝置或系統。為了簡化說明，以上裝置或系統在第3圖至第7圖中未繪出。

第3圖至第7圖所示的流程圖不限於應用在如第2A圖和第2B圖所示的設置在感測電極區R1的導線結構202以及設置在周邊線路區R2的導線結構206。換言之，只要藉由圖案化金屬層而製成的結構皆適用以第3圖至第7圖所製作。

參見第3圖，繪示了觸控感測模組104的其中一個製程階段的簡化截面圖：在基板300上依序形成金屬層302A和保護層304A，其中保護層304A覆蓋金屬層302A的暴露出的表面，例如上表面及/或側表面。基板300包括透光性的玻璃基板、透光塑膠薄膜、金屬基板、或其他合適的材料。作為範例而非限制，透光塑膠薄膜的材料可包括聚乙烯對苯二甲酸甲酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚醯亞胺（polyimide, PI）、聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate, PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）、三醋酸纖維素（Triacetate cellulose, TAC）、或聚對萘二甲酸乙二酯（polyethylene naphthalate, PEN）。在一些實施例中，基板300的厚度為50µm至125µm，例如為60µm、70µm、80µm、90µm、100µm、110µm、或120µm。

金屬層302A材料可能包括金、銀、鋁、銅、鎢、鐵、錫、鉑、其他具有導電性質的材料、或上述之任意組合。在一些實施例中，金屬層302A的材料可為銅。在一些實施例中，金屬層302A可為奈米銅層。在一些實施例中，形成金屬層302A至基板300上的技術可包括濺鍍（sputter）、物理氣相沉積（physical vapor deposition, PVD）、化學氣相沉積（chemical vapor deposition, CVD）、其他合適的技術、或上述技術之任意組合。在一些其他的實施例中，金屬層302可使用網印技術而形成。並且，在一些實施例中，金屬層302使用網印技術而形成之後，可以使用雷射圖案化製程進行加工。

覆蓋金屬層302A的保護層304A具有疏水性。保護層304A的疏水性可能來自材料自身具有的疏水性、透過前處理產生疏水性、或是上述之組合。在一些實施例中，保護層304A的材料包括有機聚合物。在一些實施例中，保護層304A的材料進一步包括含有氟官能基的有機聚合物，舉例來說，四氟化碳（Tetrafluoromethane）、全氟辛烷磺酸（Perfluorooctanesulfonic acid, PFOS）、全氟異己烷（Perfluoro(2-methylpentane)）、或全氟-1,3-二甲基環己烷（Perfluoro-1,3-dimethyl cyclohexane），這類的有機氟化合物混摻至有機聚合物中。應注意的是，有機氟化合物的選擇不限於此。在一些實施例中，保護層304A除了具有疏水性之外，保護層304A的材料可包括不含酸性化學物質之材料，即此材料可解離出的氫離子濃度小於1×10 ^-7體積莫耳濃度（mol/L）。因此在物理接觸金屬層302A時，保護層304A基本上不會對金屬層302A產生不良的影響（如，氧化）。並且，保護層304A亦可作為抗腐蝕層從而保護金屬層302A。

在一實施例中，可使用前處理使保護層304A產生疏水性，此前處理製程可包括先沉積與金屬層302A相容之薄膜後（即，不會對金屬層302A產生不良的影響），接著對此薄膜進行材料處理以產生疏水效果，其中材料處理包括形成疏水材料在此薄膜上，此疏水材料自身具有疏水性質，但由於可能會對金屬層302A產生不良之影響或是與金屬層302A之間的黏著性不理想，因此需先形成薄膜在金屬層302A上，再形成疏水材料。在另一實施例中，可先沉積與金屬層302A相容之薄膜後（即，不會對金屬層302A產生不良的影響），接著對此薄膜進行雷射處理以產生疏水效果。在一實施例中，使用雷射處理以產生疏水效果包括使用高功率的高頻脈衝之雷射在薄膜表面形成細微結構的技術。

保護層304A的材料，在一些實施例中，可為液態材料。使用液態材料作為保護層304A時可能使用網印或是噴塗的技術使液態材料覆蓋在金屬層302A的整個表面，甚至同時覆蓋在基板300上。接著，對液態材料進行固化（curing）程序，固化的技術包括室溫濕氣固化、紫外線（ultraviolet, UV）固化、熱固化、其他合適的固化技術、或上述之組合。在另一些實施例中，保護層304A的材料為固態材料時，此固態材料可能為片狀材料。在一些實施例中，固態材料放置並黏附至金屬層302A的表面上。

參見第4圖，繪示了觸控感測模組104的其中一個製程階段的簡化截面圖：使用雷射306在金屬層302A和保護層304A上進行圖案化製程。在一些實施例中，雷射306聚焦以確實切割金屬層302A而形成導線層302，同時亦將保護層304A形成了圖案化的保護層304。在一些實施例中，可使用脈衝式雷射306。一般而言，使用雷射306進行圖案化過程中，因高能量密度的雷射306連續照射在金屬層302A特定位置，使得位在此位置的金屬層302A之材料溫度升高並達到熔點或沸點，藉此除去位於此位置的金屬層302A之材料以達到切割和圖案化金屬層302A的功能。因此，雷射圖案化過程中可能會因高溫而產生異物308，例如熔渣，在保護層304A上。

參見第5圖，進行清潔步驟310除去殘留在保護層304上的異物308。由於保護層304的材料經過選擇或是進行前處理，已具有疏水性，使得異物308附著於保護層304上呈現弱黏性，易於除去。因此，在一些實施例中，清潔步驟310可使用水進行水洗除去異物308，再搭配氣體吹除異物308和乾燥觸控感測模組104，其中氣體可能是高壓氣體。

參見第6A圖，繪示了形成導線層302後的觸控感測模組104的簡化截面圖。觸控感測模組104經過圖案化製程後，產生複數個斜面S。在一些實施例中，這些斜面S的延伸範圍包括保護層304和導線層302。第6A圖中虛線方框圈選處為局部放大M，繪示於第6B圖。

參見第6B圖，觸控感測模組104的斜面S可以進一步分類成位於導線層302的第一斜面S1以及位於保護層304的第二斜面S2。由於位於導線層302的第一斜面S1和位於保護層304的第二斜面S2是藉由相同的雷射圖案化製程而同時形成，因此位於導線層302的第一斜面S1和位於保護層304的第二斜面S2兩者呈現為連續的斜面且具有相同的斜率。導線層302的第一上表面U1具有邊緣A與邊緣A’，保護層304的第二上表面U2具有邊緣B與邊緣B’。在雷射圖案化製程中，由於雷射306能量呈現高斯分佈，保護層304可以吸收雷射306大部分的能量，僅位在雷射306中心的較高能量的雷射306可穿透保護層304和導線層302，使得導線層302上的邊緣A到邊緣A’的距離S _A-A’小於保護層304上的邊緣B到邊緣B’的距離S _B-B’。如此一來，雷射圖案化可在導線層302產生寬度較小的切割道，藉此增加導線可利用的面積，例如第一上表面U1的長度。

除此之外，保護層304可吸收雷射306的部分能量，從而避免雷射圖案化製程對基板的造成過度切割。在一些實施例中，經過雷射圖案化製程之後，基板300上沒有雷射圖案化製程產生之切割，意即這些斜面S終止於基板表面，此為理想之態樣。在一些實施例中，為確保導線層302中相鄰的導線確實地分離以避免短路之情形，基板300上可能有雷射圖案化製程產生之切割，意即這些斜面S的延伸範圍包括保護層304、導線層302和部分基板300，其中這些斜面S延伸至基板300的深度應小於基板300約10%厚度，以避免影響觸控感測模組104之功能。

雷射圖案化過程中除了可能會因高溫而產生異物308之外，使用雷射圖案化製程亦可能使圖案化的標的材料產生一些缺陷（如，火山口缺陷）。在一些實施例中，雷射圖案化製程後保護層304的第二上表面U2無法維持原先平行基板300的平整度，例如形成突出物312在保護層304上，更準確地說，形成突出物312在保護層304的第二上表面U2並且靠近邊緣B和B’，如第6B圖所繪示。然而，在一些實施例中，保護層304發揮緩衝的作用，使雷射圖案化製程產生的缺陷發生保護層304的第二上表面U2並且靠近邊緣B和B’，並保持導線層302的第一上表面U1呈現大致上平行於基板300的平面之狀態，更準確地說，導線層302的第一上表面U1並且靠近邊緣A和A’仍可基本上保持原本平行於基板300的平整度。導線層302的第一上表面U1維持平整將有助於觸控感測模組104中電性訊號的穩定表現。

參見第7圖，在觸控感測模組104上形成透明絕緣層314和保護蓋板316（即，第1圖的保護蓋板106），透明絕緣層314設置在介於觸控感測模組104與保護蓋板316之間，具有黏結的作用。在一些實施例中，透明絕緣層314的材料可以包括，但不限於，固態的光學透明膠（optical clear adhesive, OCA）、液態光學透明膠（liquid optical clear adhesive, LOCA）、或其他具有高透光率的膠黏劑，以免於影響顯示效果。透明絕緣層314覆蓋在觸控感測模組104上，並且接觸斜面S或部分接觸斜面S，意即透明絕緣層314接觸位於導線層302的第一斜面S1、位於保護層304的第二斜面S2、或上述之組合。

在一些實施例中，保護蓋板316的材料可以為玻璃，作為範例而非限制，例如鈉玻璃、鋁矽酸玻璃、無鹼玻璃、或其他合適的玻璃材料。在另一些實施例中，保護蓋板316的材料可以為透明塑膠，或是其他任何具有一定透光度且可以對與其貼合的結構產生保護作用的材料。

基於上述內容，形成在導線層上的保護層可以提供以下功能：（1）導線層的抗腐蝕層；（2）具有疏水性的保護層使附著於導線層上的異物呈現弱黏性，因此雷射圖案化製程所產生的異物（例如，熔渣）可經由水洗和氣體吹除的製程輕易除去；（3）雷射圖案化製程中，保護層吸收雷射大部分的能量，具有高能量的雷射中心能穿透至金屬層產生寬度較小的切割道，增加導線可利用的面積；（4）雷射圖案化製程中，保護層可避免雷射圖案化製程對基材產生過度切割；以及（5）保護層可做為緩衝層，使雷射圖案化製程產生的缺陷（如，火山口缺陷）發生於保護層上，導線層的上表面可保持平整，加工品質提升有助於電性表現。

以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域內具有通常知識者對於本發明可更為容易理解。任何所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本發明實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦可理解與上述等同的結構並未脫離本發明之精神及保護範圍內，且可在不脫離本發明之精神及範圍內，可作更動、替代與修改。

100:觸控面板 102:顯示模組 104:觸控感測模組 106:保護蓋板 200:基板 202:導線結構 204:保護層 206:導線結構 208:保護層 300:基板 302:導線層 302A:金屬層 304:保護層 304A:保護層 306:雷射 308:異物 310:清潔步驟 312:突出物 314:透明絕緣層 316:保護蓋板 A:邊緣 A’:邊緣 B:邊緣 B’:邊緣 M:局部放大 R1:感測電極區 R2:周邊線路區 S:斜面 S1:第一斜面 S2:第二斜面 S _A-A’:距離 S _B-B’:距離 U1:第一上表面 U2:第二上表面

閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本發明的觀點。應注意的是，根據業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種特徵的尺寸可能任意地放大或縮小。第1圖根據本發明的一些實施例而繪示的觸控面板之簡化示意圖。第2A圖根據本發明的一些實施例而繪示的觸控感測模組之簡化截面圖。第2B圖根據本發明的一些實施例而繪示的觸控感測模組之簡化截面圖。第3圖根據本發明的一些實施例而繪示的形成觸控感測模組的方法的其中一製程階段之簡化截面圖。第4圖根據本發明的一些實施例而繪示的形成觸控感測模組的方法的其中一製程階段之簡化截面圖。第5圖根據本發明的一些實施例而繪示的形成觸控感測模組的方法的其中一製程階段之簡化截面圖。第6A圖根據本發明的一些實施例而繪示的形成觸控感測模組的方法的其中一製程階段之簡化截面圖。第6B圖繪示第6A圖之局部放大圖之簡化截面圖。第7圖根據本發明的一些實施例而繪示的部分觸控面板之簡化截面圖。

國內寄存資訊（請依寄存機構、日期、號碼順序註記）無國外寄存資訊（請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記）無

104:觸控感測模組

300:基板

302:導線層

302A:金屬層

304:保護層

304A:保護層

306:雷射

308:異物

Claims

一種形成觸控感測模組的方法，包括：形成一金屬層在一基板上；形成具有疏水性的一保護層在該金屬層上；藉由一雷射圖案化該保護層與該金屬層，以使圖案化後的該金屬層形成一導線層；以及在該雷射圖案化後，清潔該保護層。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中形成具有疏水性的該保護層包括使用一含氟官能基的有機聚合材料。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中形成具有疏水性的該保護層包括使用一材料，其中該材料可解離出的氫離子濃度小於1×10 ^-7體積莫耳濃度。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中形成具有疏水性的該保護層包括形成具有疏水性的一液態材料在該金屬層上並且固化該液態材料在該金屬層上。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中形成具有疏水性的該保護層包括形成具有疏水性的一固態材料在該金屬層上。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中形成具有疏水性的該保護層包括在該保護層進行一疏水性前處理。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中該雷射圖案化該保護層與該金屬層包括圖案化一感測電極區的該保護層和該金屬層、圖案化一周邊線路區的該保護層和該金屬層、或圖案化上述位置之組合的該保護層和該金屬層。
如請求項1所述之形成觸控感測模組的方法，其中清潔該保護層包括使用水和氣體清潔該保護層。
一種觸控感測模組，包括：一基板；一導線層，位於該基板上，包括：複數個第一斜面；以及複數個第一上表面，相連於該些第一斜面；以及一保護層，位於該導線層上，包括：複數個第二斜面，其中該些第一斜面與該些第二斜面為藉由同一圖案化製程同時形成，使得該些第二斜面與該些第一斜面為一連續的斜面；以及複數個第二上表面，相連於該些第二斜面。
如請求項9所述之觸控感測模組，其中該保護層包括一疏水性材料。
如請求項9所述之觸控感測模組，其中該導線層包括位在一感測電極區的該導線層、位在一周邊線路區的該導線層、或位在上述位置之組合的該導線層。
如請求項9所述之觸控感測模組，其中該些第一上表面實質上為平行於該基板的一平面。
如請求項9所述之觸控感測模組，進一步包括複數個突出物，位於該保護層的該些第二上表面上。