TWI452498B - 影像顯示系統及觸控感測裝置之製造方法 - Google Patents

影像顯示系統及觸控感測裝置之製造方法 Download PDF

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影像顯示系統及觸控感測裝置之製造方法
本發明係有關於一種觸控面板技術，特別是有關於一種用於觸控感測裝置的遮光/裝飾膜。
觸控感測裝置通常整合於一平面顯示裝置(例如，液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、主動式陣列有機發光顯示器(active matrix organic light-emitting display,AMOLED)等等中，以形成觸控面板顯示器。觸控面板顯示器通常裝配於電子裝置中，例如手提電腦、個人數位助理(personal digital assistants,PDA)、電子書(electronic books)、投影機、及手機等。觸控面板顯示器能夠透過手指、觸控筆(stylus)、尖筆等執行輸入的功能而漸漸受到矚目與普及。
一般而言，觸控感測裝置通常在感測區的周圍(即，非感測區或扇出(fan out)區)設置遮蔽層(例如，黑色矩陣(black matrix,BM)層)以提供遮光及裝飾之用。目前，業界是採用傳統黑色或白色光阻作為上述遮蔽層的材料。再者，遮蔽層通常以濕式製程(例如，網板印刷(screen printing)或旋轉塗佈(spin coating))來製作，使遮蔽層具有足夠的厚度(例如，大於1微米(μm))而能夠提供良好的遮光效果。然而，厚遮蔽層會在扇出區與感測區之間形成段差(step height)，使後續沉積用於製作感測電極的透明導電層之後，在扇出區與感測區之間出現彩虹紋(mura)現象而影響顯示品質。
因此，有必要尋求一種新的遮光/裝飾膜結構，其能夠改善或解決上述問題。
本發明一實施例提供一種影像顯示系統，其包括：一觸控感測裝置，包括：一透明基底，具有一感測區及鄰接感測區的一非感測區；一感測電極圖案層，位於感測區的透明基底上；以及一無機介電材料層，具有位於非感測區的透明基底上的一第一部以及位於感測區且局部覆蓋感測電極圖案層的一第二部。
本發明另一實施例提供一種觸控感測裝置之製造方法，包括：提供一透明基底，其具有一感測區及鄰接感測區的一非感測區；形成一感測電極圖案層於感測區的透明基底上；以及形成一無機介電材料層，其具有位於非感測區的透明基底上的一第一部以及位於感測區且局部覆蓋感測電極圖案層的一第二部。
以下說明本發明實施例之影像顯示系統。然而，可輕易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。
以下提供本發明不同實施例之影像顯示系統。請參照第1D及2圖，其中第1D圖係繪示出根據本發明一實施例之影像顯示系統中觸控感測裝置200的剖面示意圖，而第2圖係繪示出第1D圖中觸控感測裝置200的感測區的結構局部平面示意圖。在本實施例中，觸控感測裝置200包括：一透明基底100、一感測電極圖案層102、一無機介電層104、一反射層106a、一導線層106b以及一保護層120。在一實施例中，透明基底100由玻璃所構成，用以作為感測玻璃及上蓋玻璃。在其他實施例中，透明基底100也可由石英或其他彈性或非彈性高分子透明材料所構成。在本實施例中，透明基底100具有一感測區10及一非感測區20。通常感測區10位於透明基底100的中心區，而非感測區20鄰接於感測區10。在本實施例中，非感測區20位於透明基底100的周圍區並圍繞感測區10。
感測電極圖案層102位於感測區10的透明基底100上。感測電極圖案層102可由透明導電圖案層(例如，銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)層)所構成，且通常包括排列成陣列的二個感測電極群組。在一實施例中，感測電極圖案層102包括一第一感測電極群組及與其空間上絕緣(spatially insulated)且交錯設置的一第二感測電極群組。此處為了簡化圖式，僅繪示出一對第一感測電極102c及與其交錯設置的一對第二感測電極102a，如第2圖所示。第一感測電極群組中每一第一感測電極102c經由一電性連接部102b而在一第一軸向X上彼此電性連接。
無機介電材料層104，位於透明基底100上，且對應於感測區10及非感測區20。舉例來說，無機介電材料層104具有位於非感測區20的透明基底100上的一第一部104a，用以作為遮光/裝飾膜的一第一部分。再者，無機介電材料層104具有位於感測區10且局部覆蓋感測電極圖案層102的一第二部104b。舉例來說，無機介電材料層104的第二部104b在一第二軸向Y上覆蓋感測電極圖案層102的電性連接部102b，如第2圖所示。
無機介電材料層的厚度可小於0.3微米(μm)。再者，在一實施例中，無機介電材料層104可為一單層且可包括一氧化矽層、一氮化矽層或其他透明的無機高分子層)。另外，無機介電材料層104也可為多層結構(例如，堆疊的氧化矽層、氮化矽層或其他透明的無機高分子層或其組合)。在本實施例中，可改變無機介電材料層104的第一部104a(即，遮光/裝飾膜)的厚度，使其因光線干涉原理而呈現不同的顏色。
反射層106a設置於非感測區20的透明基底100上方，以覆蓋無機介電材料層104的第一部104a，且作為裝飾膜的一第二部分。再者，反射層106a可進一步延伸至感測電極圖案層102，以作為電性連接感測電極圖案層102的走線及接墊。在一實施例中，反射層106a可為一單層金屬層(例如，鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合)或為多層結構(例如，堆疊的鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合)，使裝飾膜能夠進一步呈現金屬光澤。
導線層106b設置於無機介電材料層104的第二部104b上。如第1D及2圖所示，第二感測電極群組中每一第二感測電極102a經由導線層106b而在第二軸向Y上彼此電性連接。導線層106b可為一單層金屬層(例如，鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合)或為多層結構(例如，堆疊的鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合)。在一實施例中，反射層106a與導線層106b由同一金屬層所構成。
保護層120設置於感測區10及非感測區20的透明基底100上，且覆蓋反射層106a、感測電極圖案層102及導線層106b。在一實施例中，保護層120可包括無機介電材料且為一單層(例如，一氧化矽層、一氮化矽層或一氮氧化矽層)或為多層結構(例如，堆疊的氧化矽層、氮化矽層或氮氧化矽層或其組合)。在其他實施例中，保護層120也可包括有機光阻材料。
請參照第3C圖，其繪示出根據本發明另一實施例之影像顯示系統中觸控感測裝置200的剖面示意圖，其中相同於第1D圖中的部件，係使用相同的標號且省略其說明。不同於第1D圖的實施例，本實施例的觸控感測裝置200包括一非導電反射層105a及一金屬層105b。非導電反射層105a可為具有高反射率的介電層，例如：油墨(例如，銀色或白色油墨)、不連續相金屬(discontinuous phase of metal)、或光阻(例如，黑銀色或白色光阻)。再者，金屬層105b設置於非導電反射層105a上，且延伸至感測電極圖案層102，以作為電性連接感測電極圖案層102的走線及接墊。在一實施例中，金屬層105b與導線層105c由同一材料層所構成，且可為一單層金屬層(例如，鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合)或為多層結構(例如，堆疊的鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合)。如第2圖的導線層106b所示，導線層105c同樣可使第二感測電極群組中每一第二感測電極102a在第二軸向Y上彼此電性連接。
請參照第4D圖，其繪示出根據本發明又另一實施例之影像顯示系統中觸控感測裝置200的剖面示意圖，其中相同於第1D或3C圖中的部件，係使用相同的標號且省略其說明。相似第1D圖的實施例，本實施例的觸控感測裝置200包括：一透明基底100、一感測電極圖案層102、一無機介電層104以及一保護層120。再者，本實施例的觸控感測裝置200進一步包括：一第一金屬層107、一第二金屬層110a、一隔離層108以及一導線層110b。第一金屬層107設置於非感測區20的透明基底100上方，以覆蓋無機介電材料層104的第一部104a並作為反射層，其材質可相同於第1D圖中的反射層106a。在一實施例中，第一金屬層107可為非導電的單層或多層結構的不連續相金屬(discontinuous phase of metal)層，其包括：鋁、鉻、錫、鋯、或其合金或其組合。
第二金屬層110a設置於第一金屬層107上方，且延伸至感測電極圖案層102，以作為電性連接感測電極圖案層102的走線及接墊，其材質可相同於第3C圖中的金屬層105b。
隔離層108夾設於第一金屬層107與第二金屬層110a之間並延伸至第一金屬層107及其下方無機介電層104的側壁，使第一金屬層107與第二金屬層110a電性隔離。在一實施例中，隔離層108的材質可相同於無機介電層104或保護層120。
導線層110b設置於無機介電材料層104的第二部104b上，使保護層120覆蓋第二金屬層110a、感測電極圖案層102及導線層110b。另外，如第2圖的導線層106b所示，導線層110b同樣可使第二感測電極群組中每一第二感測電極102a在第二軸向Y上彼此電性連接。在一實施例中，導線層110b與第二金屬層110a與由同一材料層所構成。
第1A至1D圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控感測裝置之製造方法剖面示意圖。請參照第1A圖，提供一透明基底100，其具有一感測區10及鄰接感測區10的一非感測區20。接著，在感測區10的透明基底100的上形成一感測電極圖案層102，例如為ITO或IZO圖案層。感測電極圖案層102包括一第一感測電極群組、與第一感測電極群組空間上絕緣且交錯設置的一第二感測電極群組以及一電性連接部102b。此處為了簡化圖式，僅繪示出一對第一感測電極102c(如第2圖所示)及與其空間上絕緣且交錯設置的一對第二感測電極102a(如第1A及2圖所示)。第一感測電極群組中每一第一感測電極102c經由電性連接部102b而在一第一軸向X上彼此電性連接(如第2圖所示)。
請參照第1B圖，可利用習知沉積技術，例如化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)，在透明基底100上形成一無機介電材料層104。之後，透過習知微影及蝕刻製程來圖案化無機介電材料層104，使其具有位於非感測區20的透明基底100上的一第一部104a以及位於感測區10且局部覆蓋感測電極圖案層102的一第二部104b。第一部104a用以作為遮光/裝飾膜的一第一部分，而第二部104b在一第二軸向Y上覆蓋感測電極圖案層102的電性連接部102b，如第2圖所示。
請參照第1C圖，透過習知沉積製程(例如，CVD)在透明基底100上形成一導電層(未繪示)，以覆蓋第1B圖中的無機介電材料層104及感測電極圖案層102。之後，透過習知微影及蝕刻製程來圖案化導電層，以在非感測區20的透明基底100上方形成一反射層106a而覆蓋無機介電材料層104的第一部104a，且在感測區10的無機介電材料層104的第二部104b上形成一導線層106b。反射層106a延伸至感測電極圖案層102，以作為電性連接感測電極圖案層102的走線及接墊。再者，導線層106b也延伸至感測電極圖案層102，使其在第二軸向Y上電性連接第二感測電極群組中相鄰的第二感測電極102a，如第2圖所示。
請參照第1D圖，透過習知沉積製程(例如，CVD)在第1C圖的結構上形成一保護層120，以覆蓋反射層106a、感測電極圖案層102及導線層106b。
第3A至3C圖係繪示出根據本發明另一實施例之觸控感測裝置之製造方法剖面示意圖，其中相同於第1A至1D圖中的部件，係使用相同的標號且省略其說明。請參照第3A圖，提供一透明基底100，其上具有一感測電極圖案層102以及一無機介電材料層104，且相同於第1B圖的結構。接著，在無機介電材料層104的第一部104a上形成一非導電反射層105a，其為具有高反射率的介電層，例如：油墨(例如，銀色或白色油墨)、不連續相金屬、或光阻(例如，銀色或白色光阻)。
請參照第3B圖，依序透過習知沉積製程(例如，CVD)、微影及蝕刻製程，在非感測區20的非導電反射層105a上形成一金屬層105b，以加強反射能力。同時，在感測區10的無機介電材料層104的第二部104b上形成一導線層105c並經由無機介電材料層104的第二部104b的側壁延伸至感測電極圖案層102。金屬層105b可進一步經由非導電反射層105a及其下方的無機介電材料層104的第一部104a的側壁延伸至感測電極圖案層102。
請參照第3C圖，透過習知沉積製程(例如，CVD)在第3B圖的結構上形成一保護層120，以覆蓋金屬層105b、感測電極圖案層102及導線層105c。
第4A至4D圖係繪示出根據本發明又另一實施例之觸控感測裝置之製造方法剖面示意圖，其中相同於第1A至1D圖中的部件，係使用相同的標號且省略其說明。請參照第4A圖，提供一透明基底100，其上具有一感測電極圖案層102以及一無機介電材料層104，且相同於第1B圖的結構。接著，依序透過習知沉積技術(例如，CVD)、微影與蝕刻製程，在非感測區20的透明基底100上方形成一第一金屬層107，以覆蓋無機介電材料層104的第一部104a並作為一反射層。在其他實施例中，可透過金屬不導電真空電鍍(non-conductive vacuum metallization,NCVM)製程，在非感測區20形成一非導電的不連續相金屬層，以取代第一金屬層107。
請參照第4B圖，依序透過習知沉積製程(例如，CVD)及微影及蝕刻製程，在非感測區20的第一金屬層107上形成一隔離層108。隔離層108可經由第一金屬層107及其下方的無機介電材料層104的第一部104a的側壁而延伸至感測電極圖案層102。
請參照第4C圖，依序透過習知沉積製程(例如，CVD)、微影及蝕刻製程，在隔離層108上形成一第二金屬層110a。同時，在感測區10的無機介電材料層104的第二部104b上形成一導線層110b並經由無機介電材料層104的第二部104b的側壁延伸至感測電極圖案層102。金屬層105b可進一步經由隔離層108的側壁延伸至感測電極圖案層102。在此情形中，第二金屬層110a透過隔離層108而與第一金屬層107電性隔離。
請參照第4D圖，透過習知沉積製程(例如，CVD)在第4C圖的結構上形成一保護層120，以覆蓋第二金屬層110a、感測電極圖案層102及導線層110b。
根據上述實施例，由於感測電極是在形成遮光/裝飾膜之前製作，因此不會在感測區與非感測區之間形成段差。亦即，可避免彩虹紋現象，進而提升顯示品質。再者，透過改變遮光/裝飾膜中無機介電材料層的厚度，可使遮光/裝飾膜呈現所需的顏色。另外，遮光/裝飾膜可透過反射層來呈現金屬光澤或加強反射能力。相較於習知由光阻材料所構成的遮光/裝飾膜來說，可提供使用者更多的顏色選擇。另外，由於裝飾膜中的無機介電材料層、反射層及保護層可與位於觸控感測裝置的感測區的部件同時製作而成，因此遮光/裝飾膜的製作可輕易地整合至觸控感測裝置的製造，進而簡化製程。
第5圖係繪示出根據本發明另一實施例之影像顯示系統方塊示意圖，其可實施於觸控面板顯示器300或電子裝置500，例如：平板電腦(tablet personal computer)、投影機、電子書、筆記型電腦、手機、數位相機、個人數位助理(PDA)、桌上型電腦、電視機、車用顯示器、或攜帶型DVD播放器。根據本實施例之觸控感測裝置200可設置於觸控面板顯示器300。在其他實施例中，觸控感測裝置200可設置於電子裝置500。如第5圖所示，電子裝置500包括：觸控面板顯示器300及輸入單元400。輸入單元400係耦接至觸控面板顯示器300，用以提供輸入信號(例如，影像信號)至觸控面板顯示器300，使觸控面板顯示器300顯示影像。
雖然本發明已以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。
10．．．感測區
20．．．非感測區
100．．．透明基底
102．．．感測電極圖案層
102a．．．第二感測電極群組
102b．．．電性連接部
102c．．．第一感測電極群組
104．．．無機介電材料層
104a．．．第一部
104b．．．第二部
105a．．．非導電反射層
105b．．．金屬層
105c、106b、110b．．．導線層
106a．．．反射層
107．．．第一金屬層
108．．．隔離層
110a．．．第二金屬層
120．．．保護層
200．．．觸控感測裝置
300．．．觸控面板顯示器
400．．．輸入單元
500．．．電子裝置
X．．．第一軸向
及
Y．．．第二軸向
第1A至1D圖係繪示出根據本發明一實施例之影像顯示系統中觸控感測裝置之製造方法剖面示意圖；
第2圖係繪示出第1D圖中觸控感測裝置的感測區的結構局部平面示意圖；
第3A至3C圖係繪示出根據本發明另一實施例之影像顯示系統中觸控感測裝置之製造方法剖面示意圖；
第4A至4D圖係繪示出根據本發明又另一實施例之影像顯示系統中觸控感測裝置之製造方法剖面示意圖；及
第5圖係繪示出根據本發明另一實施例之影像顯示系統方塊示意圖。
10．．．感測區
20．．．非感測區
100．．．透明基底
102．．．感測電極圖案層
102a．．．第二感測電極群組
102b．．．電性連接部
104．．．無機介電材料層
104a．．．第一部
104b．．．第二部
105a．．．非導電反射層
105b．．．金屬層
105c．．．導線層
120．．．保護層
及
200．．．觸控感測裝置

Claims (23)

  1. 一種影像顯示系統，包括：一觸控感測裝置，包括：一透明基底，具有一感測區及鄰接該感測區的一非感測區，其中該非感測區圍繞該感測區；一感測電極圖案層，位於該感測區的該透明基底上；一無機介電材料層，具有位於該非感測區的該透明基底上的一第一部以及位於該感測區且局部覆蓋該感測電極圖案層的一第二部；以及一反射層，設置於該非感測區的該透明基底上方，且覆蓋該無機介電材料層的該第一部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該感測電極圖案層包括：一第一感測電極群組及與其空間上絕緣且交錯設置的一第二感測電極群組；以及一電性連接部，在一第一軸向上電性連接該第一感測電極群組；其中該無機介電材料層的該第二部在一第二軸向上覆蓋該電性連接部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像顯示系統，該觸控感測裝置更包括一導線層，設置於該無機介電材料層的該第二部上，且在該第二軸向上電性連接該第二感測電極群組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像顯示系統，其中 該反射層延伸至該感測電極圖案層，且與該導線層由同一材料層所構成。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之影像顯示系統，其中該反射層係為一非導電反射層。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之影像顯示系統，其中該非導電反射層的材料係選自油墨、光阻與不連續相金屬層其中之一者。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之影像顯示系統，該觸控感測裝置更包括：一金屬層，設置於該非感測區的該透明基底上方，以覆蓋該反射層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示系統，其中該金屬層延伸至該感測電極圖案層，且與該導線層由同一材料層所構成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像顯示系統，其中該觸控感測裝置更包括一保護層覆蓋該金屬層、該感測電極圖案層及該導線層。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之影像顯示系統，其中該反射層由一第一金屬層所組成，且其中該觸控感測裝置更包括：一第二金屬層，設置於該第一金屬層上方，且延伸至該感測電極圖案層；一隔離層，夾設於該第一金屬層與該第二金屬層之間，使該第一金屬層與該第二金屬層電性隔離；以及一導線層，設置於該無機介電材料層的該第二部上， 且在一第二軸向上電性連接該第二感測電極群組，其中該第二金屬層與該導線層由同一材料層所構成。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像顯示系統，其中該觸控感測裝置更包括一保護層，覆蓋該第二金屬層、該感測電極圖案層及該導線層。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，更包括一觸控面板顯示器，其中該觸控面板顯示器包括該觸控感測裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之影像顯示系統，更包括一具有該觸控面板顯示器的電子裝置，該電子裝置包括：一平板電腦、一投影機、一電子書、一筆記型電腦、一手機、一數位相機、一個人數位助理、一桌上型電腦、一電視機、一車用顯示器、或一攜帶型DVD播放器。
  14. 一種觸控感測裝置之製造方法，包括：提供一透明基底，其具有一感測區及鄰接該感測區的一非感測區，其中該非感測區圍繞該感測區；形成一感測電極圖案層於該感測區的該透明基底上；形成一無機介電材料層，其具有位於該非感測區的該透明基底上的一第一部以及位於該感測區且局部覆蓋該感測電極圖案層的一第二部；以及形成一反射層於該非感測區的該透明基底上方，以覆蓋該無機介電材料層的該第一部。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該感測電極圖案層包括：一第一感測電極群組及與其空間上絕緣且交錯設置的 一第二感測電極群組；以及一電性連接部，在一第一軸向上電性連接該第一感測電極群組；其中該無機介電材料層的該第二部在一第二軸向上覆蓋該電性連接部。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括形成一導線層於該無機介電材料層的該第二部上，使該導線層在該第二軸向上電性連接該第二感測電極群組。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該反射層延伸至該感測電極圖案層，且與該導線層由同一材料層所構成。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該反射層係為一非導電反射層。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括：形成一金屬層於該非感測區的該透明基底上方，以覆蓋該反射層。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之觸控感測裝置之製造方法，其中該金屬層延伸至該感測電極圖案層，且與該導線層由同一材料層所構成。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括形成一保護層，以覆蓋該金屬層、該感測電極圖案層及該導線層。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之觸控感測裝置之製 造方法，其中該反射層由一第一金屬層所組成，且該觸控感測裝置之製造方法更包括：形成一第二金屬層於該第一金屬層上方並延伸至該感測電極圖案層，且同時形成一導線層於該無機介電材料層的該第二部上，以在一第二軸向上電性連接該第二感測電極群組；以及形成一隔離層夾設於該第一金屬層與該第二金屬層之間，使該第一金屬層與該第二金屬層電性隔離。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之觸控感測裝置之製造方法，更包括形成一保護層，以覆蓋該第二金屬層及該導線層。
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