TWI448952B - 電磁式觸控基板、其製造方法及電磁式觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

電磁式觸控基板、其製造方法及電磁式觸控顯示裝置

本發明係有關於電磁式觸控基板，且特別是有關於一種電磁式觸控顯示裝置。

隨著科技蓬勃發展與網路資訊的日益普及，各種文字以及圖像資料亦與日俱增，已經逐漸改變了傳統的閱讀習慣。使用例如電子書、平板電腦、智慧型手機等攜帶方便且可與網際網路連結擷取即時資訊的隨身電子閱讀裝置，已成為目前數位時代的必然趨勢。由於隨身閱讀裝置之特色為便於攜帶，諸如滑鼠、鍵盤等實體輸入裝置必須被省略以縮小體積。因此，觸控式螢幕已成為目前隨身閱讀裝置之主流，直接以螢幕作為輸入裝置，以實現隨身閱讀裝置的特色。

觸控式螢幕之面板依照構造和感測形式的不同可區分為：例如電阻式觸控面板、電容式觸控面板、音波式觸控面板、光學式觸控面板及電磁式觸控面板等。在上述觸控螢幕面板的種類中，電磁式觸控面板具有分辨率高、低反光、定位準確、動作靈敏等優點，為最能擬真真實書寫感覺之面板。再者，電磁感應天線位於顯示面板後方，相較於電阻式觸控面板、電容式觸控面板不易損壞，且不影響穿透率表現。

習知的電磁式觸控裝置主要為將液晶顯示面板外掛於感應電路板之外，及經由液晶面板顯示資訊。如第1圖所示，其顯示習知的電磁式觸控顯示裝置。此電磁式觸控示顯裝置主要包含液晶顯示面板104、光學強化玻璃102，設置於液晶顯示面板104之上方、及感應電路板106，設置於液晶顯示面板104之下方。電磁式觸控顯示裝置亦包含一屏蔽層108，設置於感應電路板106之下方，用以摒除其他雜訊。值得注意的是，液晶顯示面板104至少包含兩層玻璃基板，加上光學強化玻璃102，整個電磁式觸控顯示裝置需包含3層以上之玻璃基板。因此，僅玻璃基板之總厚度即至少達2 mm以上，使得電磁式觸控顯示裝置之總厚度至少達2.5 mm以上。再者，玻璃基板容易因衝擊或碰撞而碎裂，亦使電磁式觸控顯示裝置不甚耐用。

因此，業界需要一種更輕薄及耐用之電磁式觸控顯示裝置。

本發明實施例係提供一種電磁式觸控基板，包括：一基板，其中此基板包含至少一玻纖布層；一導電圖案，設置於此基板上，此導電圖案係能感應磁場變化所造成之電流變化；一絕緣層，設置於此導電圖案上；以及一薄膜電晶體裝置，設置於此絕緣層上。

本發明實施例亦提供一種電磁式觸控基板之製造方法，包括：形成一基板，其中此基板包含至少一玻纖布層；形成一導電圖案及一絕緣層於此基板上，其中此導電圖案係能感應磁場變化所造成之電流變化；以及形成一薄膜電晶體裝置於此導電圖案上。

本發明實施例更提供一種電磁式觸控顯示裝置，包含：一此電磁式觸控基板；一顯示介質，設置於此電磁式觸控基板上；及一封裝材料，包覆此電磁式觸控基板及此顯示介質，其中此電磁式觸控基板包含一導電圖案，設置於此基板上，此導電圖案係能感應磁場變化所造成之電流變化；一絕緣層，設置於此導電圖案上；及一薄膜電晶體裝置，設置於此絕緣層上。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明接下來將會提供許多不同的實施例以實施本發明中不同的特徵。各特定實施例中的組成及配置將會在以下作描述以簡化本發明。這些實施例並非用於限定本發明。此外，在本說明書的各種例子中可能會出現重複的元件符號以便簡化描述，但這不代表在各個實施例及/或圖示之間有何特定的關連。此外，一第一元件形成於一第二元件“上方”、“之上”、“之下”或“上”可包含實施例中的該第一元件與第二元件直接接觸，或也可包含該第一元件與第二元件之間更有其他額外元件使該第一元件與第二元件無直接接觸。

本發明實施例係提供一種電磁式觸控基板及其製造方法。此電磁式觸控基板係可應用於電磁式觸控顯示裝置，例如電子書、平板電腦、電子互動看板等。依照本發明實施例所提供之電磁式觸控基板所形成之電磁式觸控顯示裝置，係為將顯示元件內嵌在電磁式觸控基板中，可減少玻璃基板的使用，並具有耐衝擊的特點，所形成之產品能更加輕薄且耐用。

參見第2A圖，其顯示依照本發明一實施例之電磁式觸控基板之剖面圖。在本實施例中，電磁式觸控基板可包含基板202。基板202可包含一或多層的玻纖布層203。在一實施例中，玻纖布層203可包含玻璃纖維及環氧樹脂，其可提供足夠之剛性來承載形成於其上之元件(例如下述之導電圖案或絕緣層)。

導電圖案204設置於此基板202上。此導電圖案204可作為感應電路板。亦即，導電圖案204能感應磁場(例如時變磁場)變化所造成之電流變化，例如對發射訊號之電磁筆靠近時的磁通量變化產生之感應電流變化。導電圖案204可包含銅箔電路，且此銅箔電路可包含二維之網狀電路，其厚度可為約18~70μm。在一實施例中，導電圖案204可視需要更包含一或多個對準標記206設置於其中。例如，參見第2B圖，其顯示導電圖案204之上視圖。對準標記206可設置於導電圖案之角落、邊緣或其他任意部分。對準標記206可提供隨後形成於其上之薄膜電晶體裝置能準確的對準導電圖案204。對準標記206可包含方 形、圓形、三角形、橢圓形、多邊形、其他合適形狀或前述之組合。

在一實施例中，可視需要在導電圖案204之邊緣處設置系統控制板(未顯示)，用以將導電圖案204感應到之電流變化訊號作處理，將其轉換成座標及壓力值，並可透過介面傳給應用端的作業系統。進一步來說，系統控制板可向導電圖案204中的某一部分釋放交流電，以在導電圖案204中產生磁場。外部的訊號發射裝置(例如電磁筆)可在此磁場中儲存電能，當其儲存了足夠的電能之後，系統控制板即會停止向導電圖案204提供產生磁場的電流。此時，外部的訊號發射裝置中儲存的電能透過共振電路中的自由震盪，將能量傳送至導電圖案204。系統控制板通過掃描導電圖案204，可精確地檢測出外部的訊號發射裝置的位置。如此，不斷地重複上述步驟，對導電圖案204的其他部分進行掃描，通過計算處理，即可精確地得到座標及壓力值。

絕緣層208設置於導電圖案204上。在一實施例中，此絕緣層208可包含環氧樹脂薄膜、聚亞醯胺薄膜、或前述之組合。絕緣層208之厚度可為約10~100um。

薄膜電晶體(thin film transistor，以下皆簡稱為TFT)裝置210可包含單一個TFT或由多個TFT所組成的陣列。此TFT陣列可對應於下方之導電圖案204。TFT一般是由閘極電極、主動層、源極/汲極電極所組成。在一實施例中，TFT係作為決定訊號輸入/輸出之開關。例如，如形成包含 此TFT裝置之顯示介質(參見第3圖)，此TFT裝置可決定訊號是否輸入至顯示介質中。在一實施例中，可視需要形成一平坦層(未顯示)於TFT裝置210及絕緣層208之間，以使TFT裝置210能形成於較為平坦的表面上。平坦層的材料可為光阻(photo resister)或其他有機高分子等材料。平坦層之厚度可例如為約1~10μm。在一實施例中，平坦層可使絕緣層208之表面平整度達到小於10nm之等級，以符合TFT裝置210的製程規範。另外，平坦層可增加絕緣層208表面對鍍膜的附著力，使得各鍍膜更容易附著於絕緣層208表面上，而避免膜層剝裂(peeling)現象。

參見第2C圖，其顯示本發明另一實施例之電磁式觸控基板之剖面圖。本實施例與第2A圖所示之電磁式觸控基板之差異在於，基板202可更包含金屬合金板214設置於玻纖布層203下方。此外，在本實施例中，相同的標號代表與前述實施例為相同的材料。金屬合金板可包含鋁合金、鎂合金或鈦合金或前述之組合。金屬合金板214之厚度可為0.1~1mm。金屬合金板214可提供基板具有足夠之剛性，並可作為屏蔽層，以摒除其他鄰近之電路元件所產生之雜訊干擾。再者，金屬合金板214亦可作為保護層，阻擋水或氧氣由底部進入導電圖案204與薄膜電晶體裝置210中。

參見第2D圖，其顯示本發明又一實施例之電磁式觸控基板之剖面圖。本實施例與第2A圖所示之電磁式觸控基板之差異在於，基板202為由多層之玻纖布層及金屬合金 板所組成。例如，如第2D圖所示，基板202可包含一層金屬合金板214夾設於兩層玻纖布層216、218之間。玻纖布層216、218係可與第2A圖所示之玻纖布層203由相同材料形成。值得注意的是，在此雖僅顯示基板是兩層玻纖布層及一層夾設於其間之金屬合金板所構成，然而，可了解的是，基板亦可視需要由多層交替的玻纖布層及金屬合金板構成。玻纖布層216可提供金屬合金板214與其他電路元件電性絕緣。玻纖布層216、218之厚度可介於約10~100μm之間。

參見第3圖，其顯示依照本發明一實施例之電磁式觸控顯示裝置之剖面圖。電磁式觸控顯示裝置可包含電磁式觸控基板302、顯示介質304及封裝材料306。電磁式觸控基板302可為前述之多種實施例中之任一種電磁式觸控基板，例如第2A、2C或2D圖所示之電磁式觸控基板。顯示介質304形成於電磁式觸控基板302上。顯示介質304可包含電子紙材料(electrophoretic display，EPD)、電潤濕材料(electrowetting display，EWD)、電化學材料(electro chemical devices，ECD)、液晶或前述之組合。在一實施例中，電子紙材料可包含電子墨水(E-ink)、電泳材料(SiPix)或前述之組合。封裝材料306可為任意之封裝材料，較佳為可具有撓曲性之透明封裝材料。封裝材料306可包覆並密封電磁式觸控基板302、顯示介質304，保護電磁式觸控基板302、顯示介質304免於受到外界影響及阻擋空氣中的水氣及氧氣進入。電磁式觸控顯示裝置相較於習知的電 磁式觸控顯示裝置可至少減少使用液晶顯示面板的上層玻璃及最上層之光學強化玻璃102。此外，如搭配塑膠化可撓式電子紙顯示介質結構，無需增加上層玻璃結構，且搭配可撓曲性之透明封裝材料，整體結構組成皆為可撓曲耐衝擊性材料，也無需增加外側保護用之強化玻璃。因此，電磁式觸控顯示裝置可具有較薄之厚度。在一實施例中，電磁式觸控顯示裝置之厚度可僅為約0.5~2mm。

參見第4A至4D圖，其顯示依照本發明一實施例之電磁式觸控基板之製造方法於各種中間階段之剖面圖。

首先，參見第4A圖，提供一基板402。在一實施例中，此基板402可包含如第2A圖所示之玻纖布層203。在另一實施例中，此基板402可包含如第2C圖所示之玻纖布層203及金屬合金板214。在其他實施例中，此基板402可包含如第2D圖所示之多層交替形成之玻纖布層216、218及金屬合金板214。

接著，參見第4B圖，形成導電圖案204於基板402上。此導電圖案204可先經由化學氣相沉積、物理氣相沉積、濺鍍、無電電鍍等方式沉積一金屬層(例如銅層)於基板402上，再經黃光微影製程將此金屬層圖案化。在一實施例中，導電圖案204可包含銅箔電路，且此銅箔電路可包含二維之網狀電路。在一實施例中，可在將金屬層圖案化時，一併製作對準標記206。

接著，參見第4C圖，形成絕緣層208於導電圖案204上。絕緣層208可包含玻纖布層、環氧樹脂薄膜、聚亞醯 胺薄膜、或前述之組合，其可由熱壓貼合、膠材貼合、旋轉塗佈、刮刀塗佈等方法形成。在一實施例中，可視需要形成一平坦層(未顯示)於絕緣層208上。平坦層可包含光阻材料、其他有機高分子材料或前述之組合，其可由旋轉塗佈、刮刀塗佈、貼合等方法形成。

最後，參見第4D圖，形成TFT裝置210於該絕緣層208(或平坦層)上，形成如前述實施例所提供之電磁式觸控基板。由於薄膜電晶體裝置之製造步驟乃本領域具有通常知識者所熟知，故在此不多加贅述。在一實施例中，此薄膜電晶體裝置可包含一閘極電極、一閘極絕緣層、一主動層、一源極電極及一汲極電極。

參見第5A至5C圖，其顯示依照本發明一實施例之電磁式觸控顯示基板之製造方法於各種中間階段之剖面圖。

首先，參見第5A圖，以絕緣層208作為暫時基板，在其上形成導電圖案204。在一實施例中，絕緣層208包含玻纖布層。玻纖布層可包含玻璃纖維及環氧樹脂，以提供絕緣層208之作為暫時基板所需之足夠的剛性。導電圖案204可由捲對捲製程(roll to roll process)形成於絕緣層208上。捲對捲製程可包含捲出(unwind)、加工(process)、捲曲(rewind)/裁切(cutting)等製程，可將導電圖案204由一軟板直接轉移至絕緣層208上。在一實施例中，可於形成導電圖案204的同時，一併製作對準標記206。

接著，參見第5B圖，以導電圖案204面對基板502，利用熱壓貼合方式使環氧樹脂形成熔融狀態而具有黏性， 將導電圖案204及絕緣層208貼附於基板502上。在一實施例中，此基板502可包含如第2A圖所示之玻纖布層203。在另一實施例中，此基板502可包含如第2C圖所示之玻纖布層203及金屬合金板214。在其他實施例中，此基板502可包含如第2D圖所示之多層交替形成之玻纖布層216、218及金屬合金板214。

最後，參見第5C圖，形成TFT裝置210於該絕緣層208(或平坦層)上，形成如前述實施例所提供之電磁式觸控基板。由於薄膜電晶體裝置之製造步驟乃本領域具有通常知識者所熟知，故在此不多加贅述。在一實施例中，此薄膜電晶體裝置可包含一閘極電極、一閘極絕緣層、一主動層、一源極電極及一汲極電極。

綜上所述，本發明實施例提供了電磁式觸控基板及使用此電磁式觸控基板之顯示裝置，其係將顯示元件內嵌於其中，相較於傳統的電磁式觸控基板，有效地減少了玻璃基板的使用。因此，電磁式觸控顯示裝置的整體重量、厚度得以減少，並且，電磁式觸控顯示裝置中已無如玻璃易碎的材料，因而大幅增加了耐衝擊性。

雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，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。

102‧‧‧光學強化玻璃

104‧‧‧液晶顯示面板

106‧‧‧感應電路板

108‧‧‧屏蔽層

202‧‧‧基板

203‧‧‧玻纖布層

204‧‧‧導電圖案

206‧‧‧對準標記

208‧‧‧絕緣層

210‧‧‧TFT裝置

214‧‧‧金屬合金板

216‧‧‧玻纖布層

218‧‧‧玻纖布層

302‧‧‧電磁式觸控基板

304‧‧‧顯示介質

306‧‧‧封裝材料

402‧‧‧基板

502‧‧‧基板

第1圖顯示為習知的電磁式觸控顯示裝置之剖面圖。

第2A、2C、2D圖顯示為依照本發明多種實施例之電磁式觸控基板之剖面圖。

第2B圖顯示為依照本發明一實施例之導電圖案之上視圖。

第3圖顯示為依照本發明一實施例之電磁式觸控顯示裝置之剖面圖。

第4A至4D圖顯示依照本發明一實施例之電磁式觸控基板之製造方法於各種中間製程之剖面圖。

第5A至5C圖顯示依照本發明一實施例之電磁式觸控基板之製造方法於各種中間製程之剖面圖。

202．．．基板

203．．．玻纖布層

204．．．導電圖案

208．．．絕緣層

210．．．TFT裝置

214．．．金屬合金板

Claims (16)

1. 一種電磁式觸控基板，包括：一基板，其中該基板包含至少一玻纖布層；一導電圖案，設置於該基板上；一絕緣層，設置於該導電圖案上；以及一薄膜電晶體裝置，設置於該絕緣層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電磁式觸控基板，其中該基板更包含一金屬合金板設置於該至少一玻纖布層下方。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電磁式觸控基板，其中該基板更包含多層額外的玻纖布層及多層金屬合金板交替地設置於該至少一玻纖布層下方。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電磁式觸控基板，其中該導電圖案包含二維網狀的銅箔電路。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電磁式觸控基板，其中該導電圖案更包含一對準標記。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電磁式觸控基板，其中該絕緣層包含一環氧樹脂薄膜、一聚亞醯胺薄膜或前述之組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電磁式觸控基板，更包含一平坦層設置於該薄膜電晶體裝置及該絕緣層之間。
8. 一種電磁式觸控基板之製造方法，包括：形成一基板，其中該基板包括至少一玻纖布層；形成一導電圖案及一絕緣層於該基板上；以及形成一薄膜電晶體裝置於該導電圖案上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電磁式觸控基板之製造方法，其中該基板更包含一金屬合金板設置於該至少一玻纖布層下方。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電磁式觸控基板之製造方法，其中該基板更包含多層額外的玻纖布層及多層金屬合金板交替地形成於該至少一玻纖布層下方。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電磁式觸控基板之製造方法，其中該形成一導電圖案及一絕緣層於該基板上之步驟包含：形成該導電圖案於該基板上；及形成該絕緣層於該導電圖案上。
12. 如申請專利範圍第8項所述之電磁式觸控基板之製造方法，其中該形成一導電圖案及一絕緣層於該基板上之步驟包含：形成該絕緣層；以一捲對捲製程形成該導電圖案於該絕緣層上；及以該導電圖案面對該基板，貼附該導電圖案及該絕緣層於該基板上。
13. 如申請專利範圍第8項所述之電磁式觸控基板之製造方法，更包含在形成該薄膜電晶體裝置之前，形成一平坦層於該導電圖案上。
14. 如申請專利範圍第8項所述之電磁式觸控基板之製造方法，其中該導電圖案包含二維網狀的銅箔電路及一對準標記設置於其中。
15. 一種電磁式觸控顯示裝置，包含：如申請專利範圍第1項所述之該電磁式觸控基板；一顯示介質，設置於該電磁式觸控基板上；以及一封裝材料，包覆該電磁式觸控基板及該顯示介質。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電磁式觸控顯示裝置，其中該顯示介質包含一電子紙材料、一電潤濕材料、一電化學材料、一液晶或前述之組合。