TWI453634B

TWI453634B - 觸摸屏面板的製備方法

Info

Publication number: TWI453634B
Application number: TW100120155A
Authority: TW
Inventors: Jia Shyong Cheng; Po Shan Huang; Po Sheng Shih; Chun Yi Hu; Chih Han Chao; Jeah Sheng Wu
Original assignee: Shih Hua Technology Ltd
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2014-09-21
Also published as: US20120312776A1; TW201250532A

Description

觸摸屏面板的製備方法

本發明涉及一種觸摸屏面板的製備方法，尤其涉及一種基於奈米碳管的觸摸屏面板的製備方法。

近年來，伴隨著移動電話與觸摸導航系統等各種電子設備的高性能化和多樣化的發展，在液晶等顯示設備的前面安裝透光性的觸摸屏的電子設備逐步增加。這樣的電子設備的使用者通過觸摸屏，一邊對位於觸摸屏背面的顯示設備的顯示內容進行視覺確認，一邊利用手指或觸控筆等按壓觸摸屏來進行操作。由此，可以操作電子設備的各種功能。

按照觸摸屏的工作原理和傳輸介質的不同，目前的觸摸屏分為四種類型，分別為電阻式、電容式、紅外線式以及表面聲波式。其中電容式觸摸屏和電阻式觸摸屏的應用比較廣泛。

先前技術中的電容式和電阻式觸摸屏通常包括至少一個作為透明導電層的銦錫氧化物層(ITO層)。然而，ITO層作為透明導電層通常採用離子束濺射或蒸鍍等工藝製備，在製備的過程，需要較高的真空環境及需要加熱到200℃~300℃，因此，使得ITO層的製備成本較高。此外，去除部分ITO層的方法通常為鐳射刻蝕，該方法不僅製備成本較高，而且製備效率較低。

有鑒於此，提供一種製備成本低，且效率高的觸摸屏面板的製備方法。

一種觸摸屏面板的製備方法，該方法包括以下步驟：提供一絕緣基底，該絕緣基底的一表面設定複數個目標區域，且每個目標區域包括一觸控區域與一走線區域；在該絕緣基底的所述表面上形成一黏膠層；固化位於走線區域的黏膠層；在黏膠層表面形成一奈米碳管層；固化位於觸控區域的黏膠層，以將位於觸控區域的奈米碳管層固定；去除位於走線區域的奈米碳管層，得到複數個間隔設置的透明導電層；在每個目標區域內的走線區域形成電極和導電線路；以及切割得到複數個觸摸屏面板。

一種觸摸屏面板的製備方法，該方法包括以下步驟：提供一絕緣基底，該絕緣基底的一表面設定複數個目標區域，且每個目標區域包括一觸控區域與一走線區域；在該絕緣基底的所述表面上形成一黏膠層；固化位於走線區域的黏膠層；在黏膠層表面形成一奈米碳管層；固化位於觸控區域的黏膠層，以將位於觸控區域的奈米碳管層固定；在每個目標區域內的走線區域形成電極和導電線路；去除位於走線區域的奈米碳管層；以及切割得到複數個觸摸屏面板。

與先前技術相比較，本發明實施例提供的觸摸屏具有以下優點：第一，先使得位於走線區域的黏膠層固化，後形成奈米碳管層，大大降低了去除走線區域的奈米碳管層的難度，從而降低了製備成本，提高了製備效率；第二，通過大板制程，一次製備複數個觸摸屏面板，簡化了工藝流程，降低了製備成本，提高了製備效率。

10‧‧‧觸摸屏面板

12‧‧‧絕緣基底

120‧‧‧目標區域

122‧‧‧走線區域

124‧‧‧觸控區域

13‧‧‧黏膠層

14‧‧‧透明導電層

15‧‧‧光罩

16‧‧‧電極

17‧‧‧紫外光

18‧‧‧導電線路

19‧‧‧奈米碳管層

圖1為本發明實施例提供的觸摸屏面板的製備工藝流程圖。

圖2為圖1的工藝流程圖的步驟一的俯視圖。

圖3為圖1的工藝流程圖的步驟二的俯視圖。

圖4為圖1的工藝流程圖的步驟三去除光罩後的俯視圖。

圖5為圖1的工藝流程圖的步驟四的俯視圖。

圖6為圖1的工藝流程圖的步驟六的俯視圖。

圖7為圖1的工藝流程圖的步驟七的俯視圖。

圖8為本發明實施例採用的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

下面將結合附圖及具體實施例，對本發明提供的觸摸屏面板的製備方法作進一步的詳細說明。

請參閱圖1至7，本發明實施例提供一種觸摸屏面板10的製備方法，其包括以下步驟：

步驟一，提供一絕緣基底12，該絕緣基底12的一表面包括複數個目標區域120，且每個目標區域120設定一觸控區域124和一走線區域122。

所述絕緣基底12為一曲面型或平面型的結構。該絕緣基底12具有適當的透明度，且主要起支撐的作用。該絕緣基底12由玻璃、石英、金剛石或塑膠等硬性材料或柔性材料形成。具體地，所述柔性材料可選擇為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，或聚醚碸(PES)、纖維素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯並環丁烯(BCB)或丙烯酸樹脂等材料。本實施例中，所述絕緣基底12為一平面型的結構，該絕緣基底12為柔性材料PET。可以理解，形成所述絕緣基底12的材料並不限於上述列舉的材料，只要能使絕緣基底12起到支撐的作用，並具有適當的透明度即可。

請進一步參閱圖2，所述複數個目標區域120的形狀與大小可以根據實際需要選擇。本實施例中，將絕緣基底12平均分成3行3列的9份大小相同的目標區域120。所述觸控區域124為可被觸碰實現觸控功能的區域，所述走線區域122為設置導電線路18與電極16的區域。所述走線區域122為目標區域120靠近邊緣的較小面積的區域，其可以位於觸控區域124的至少一側。所述觸控區域124為包括目標區域120的中心區域的較大面積的區域。所述走線區域122通常位於所述觸控區域124的週邊。所述觸控區域124與走線區域122的位置關係不限，可以根據需要選擇。本實施例中，所述觸控區域124為絕緣基底12的中心區域，所述走線區域122環繞觸控區域124。所述觸控區域124的形狀與目標區域120的形狀相同且面積小於目標區域120的面積，所述走線區域122為觸控區域124以外的其他區域。

步驟二，在所述絕緣基底12的所述表面上形成一黏膠層13。

所述黏膠層13為透明的。所述黏膠層13的材料不限，只要在一定條件下可以實現局部固化的黏膠都可以，如：熱塑膠、熱固膠或UV膠等。所述黏膠層13的厚度為1奈米~500微米；優選地，所述黏膠層13的厚度為1微米~2微米。所述形成一黏膠層13的方法可以為旋塗法、噴塗法、刷塗等。本實施例中，所述黏膠層13為一厚度約為1.5微米的UV膠層，其通過塗敷的方法形成於PET膜一表面。

步驟三，固化每個目標區域120內位於走線區域122的黏膠層13。

所述固化每個目標區域120內位於走線區域122的黏膠層13的方法與黏膠層13的材料有關。所述熱塑膠可以通過局部冷卻固化，所述熱固膠可以通過局部加熱固化，所述UV膠可以通過局部紫外光照固化。

本實施例中，所述固化位於走線區域122的黏膠層13的方法包括以下步驟：首先，通過一光罩15將每個目標區域120內位於觸控區域124的UV膠層遮擋；其次，採用紫外光17照射每個目標區域120內位於走線區域122的UV膠層，以使位於走線區域122的UV膠層固化；然後，去除光罩15。

所述光罩15懸空設置於所述黏膠層13遠離絕緣基底12的表面上方。所述紫外光17照射的時間為2秒~30秒。本實施例中，所述紫外光17照射的時間為4秒。由於被光罩15遮擋，所述黏膠層13位於觸控區域124的部分不會被紫外光17照射到。而黏膠層13位於走線區域122的部分會被紫外光17照射到。由於所述黏膠層13為一UV膠層，所以通過紫外光17照射後，位於走線區域122的黏膠層13固化。

步驟四，在黏膠層13表面形成一奈米碳管層19。

所述奈米碳管層19由若干奈米碳管組成，該奈米碳管層19中大多數奈米碳管的延伸方向基本平行於該奈米碳管層19的表面。所述奈米碳管層19的厚度不限，可以根據需要選擇；所述奈米碳管層19的厚度為0.5奈米~100微米；優選地，該奈米碳管層19的厚度為100奈米~200奈米。由於所述奈米碳管層19中的奈米碳管均勻分佈且具有很好的柔韌性，使得該奈米碳管層19具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形狀而不易破裂。

所述奈米碳管層19中的奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或複數種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。所述奈米碳管的長度大於50微米。優選地，該奈米碳管的長度優選為200微米~900微米。

所述奈米碳管層19中的奈米碳管無序或有序排列。所謂無序排列指奈米碳管的排列方向無規則。所謂有序排列指奈米碳管的排列方向有規則。具體地，當奈米碳管層19包括無序排列的奈米碳管時，奈米碳管相互纏繞或者各向同性排列；當奈米碳管層19包括有序排列的奈米碳管時，奈米碳管沿一個方向或者複數個方向擇優取向排列。所謂“擇優取向”指所述奈米碳管層19中的大多數奈米碳管在一個方向或幾個方向上具有較大的取向幾率；即，該奈米碳管層19中的大多數奈米碳管的軸向基本沿同一方向或幾個方向延伸。所述奈米碳管層19之中的相鄰的奈米碳管之間具有間隙，從而在奈米碳管層19中形成複數個間隙。

所述奈米碳管層19包括至少一奈米碳管膜。當所述奈米碳管層19包括複數個奈米碳管膜時，該奈米碳管膜可以基本平行無間隙共面設置或層疊設置。請參閱圖8，所述奈米碳管膜為一由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。該奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管通過凡得瓦(Van Der Waals)力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置於(或固定於)間隔設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。

具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。

具體地，所述奈米碳管膜包括複數個連續且定向排列的奈米碳管片段。該複數個奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段包括複數個相互平行的奈米碳管，該複數個相互平行的奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管膜中的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。

所述奈米碳管膜可通過從奈米碳管陣列直接拉取獲得。可以理解，通過將複數個奈米碳管膜平行且無間隙共面鋪設或/和層疊鋪設，可以製備不同面積與厚度的奈米碳管層19。每個奈米碳管膜的厚度可為0.5奈米~100微米。當奈米碳管層19包括複數個層疊設置的奈米碳管膜時，相鄰的奈米碳管膜中的奈米碳管的排列方向形成一夾角α，0°≦α≦90°。

所述奈米碳管膜可通過從奈米碳管陣列直接拉取獲得。具體地，首先於石英或晶圓或其他材質之基板上長出奈米碳管陣列，例如使用化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)方法；接著，以拉伸技術將奈米碳管逐一從奈米碳管陣列中拉出而形成。這些奈米碳管藉由凡得瓦力而得以首尾相連，形成具一定方向性且大致平行排列的導電細長結構。所形成的奈米碳管膜會在拉伸的方向具最小的電阻抗，而在垂直於拉伸方向具最大的電阻抗，因而具備電阻抗異向性。本實施例中，所述透明導電層14為一厚度約為100奈米的奈米碳管膜。所述奈米碳管膜的結構及其製備方法請參見范守善等人於2007年2月12日申請的，於2010年7月11公告的第I327177號台灣公告專利申請“奈米碳管薄膜結構及其製備方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。

所述奈米碳管層19可以通過列印、沈積或直接鋪設等方法形成於黏膠層13表面。本實施例中，所述奈米碳管層19為一具有自支撐作用的奈米碳管膜，其可以直接鋪設於整個黏膠層13表面。可以理解，由於通過大板制程，一次製備複數個觸摸屏面板10，所以從奈米碳管陣列中拉出的單個奈米碳管膜的寬度可能小於黏膠層13的寬度。因此，也可以將複數個奈米碳管膜平行無間隙設置以拼成一個面積較大的奈米碳管層19。優選地，使相鄰兩個奈米碳管膜的拼接線與相鄰兩行或兩列目標區域120的中間切割線重合。

當奈米碳管層19形成於黏膠層13表面後，由於黏膠層13位於走線區域122的部分已經固化，所以位於走線區域122的奈米碳管層19僅形成於黏膠層13表面，且通過凡得瓦力與固化的黏膠層13結合。因此，所述位於走線區域122的奈米碳管層19與黏膠層13的結合力比較微弱。由於黏膠層13位於觸控區域124的部分尚未固化，所以位於觸控區域124的奈米碳管層19則會部分或全部浸潤到黏膠層13中，且通過黏結力與黏膠層13結合。因此，所述位於觸控區域124的奈米碳管層19與黏膠層13的結合力比較牢固。優選地，所述位於觸控區域124的奈米碳管層19中的奈米碳管部分浸潤到黏膠層13中，部分暴露於黏膠層13外。

進一步，為了使位於觸控區域124的奈米碳管層19浸潤到黏膠層13中，還可以包括一擠壓該奈米碳管層19的步驟。本實施例中，採用一PET膜鋪設於奈米碳管層19表面，輕輕的擠壓該奈米碳管層19。

步驟五，固化位於觸控區域124的黏膠層13，以將位於觸控區域124的奈米碳管層19固定。

所述固化位於觸控區域124的黏膠層13的方法與步驟三相同，需要根據黏膠層13的材料選擇。由於位於觸控區域124的奈米碳管層19浸潤到黏膠層13中，所以該步驟中位於觸控區域124的奈米碳管層19會在黏膠層13固化的過程中被固定。而位於走線區域122的黏膠層13已經固化，所以位於走線區域122的奈米碳管層19不會被黏膠層13固定。本實施例中，通過紫外光照射整個黏膠層13的方法使位於觸控區域124的UV膠固化。

步驟六，去除每個目標區域120內位於走線區域122的奈米碳管層19，得到複數個間隔設置的透明導電層14。

所述去除位於走線區域122的奈米碳管層19的方法可以為通過膠帶黏結剝離或通過清潔滾輪剝離。所述清潔滾輪表面具有一定的黏性，可以將奈米碳管層19黏住並剝離。由於位於走線區域122的奈米碳管層19僅通過凡得瓦力與黏膠層13結合，與黏膠層13表面結合力較弱，所以通過膠帶黏結或清潔滾輪滾動可以很容易的將該部分奈米碳管層19去除。本實施例中，通過膠帶黏結的方法將位於走線區域122的奈米碳管層19去除。由於本實施例先使得位於走線區域122的黏膠層13固化，後形成奈米碳管層19，所以大大降低了去除走線區域122的奈米碳管層19的難度。當然，去除位於走線區域122的奈米碳管層19還可以採取其他方式，比如鐳射刻蝕、粒子束刻蝕或電子束光刻等。

步驟七，在每個目標區域120內的走線區域122形成電極16和導電線路18。

所述電極16可以設置於絕緣基底12位於走線區域122的表面，也可以設置於絕緣基底12位於觸控區域124的透明導電層14表面，還可以部分設置於絕緣基底12位於走線區域122的表面，部分設置於絕緣基底12位於觸控區域124的透明導電層14表面。所述電極16的設置位置與採用該觸摸屏面板10的觸摸屏的觸控原理與觸控點偵測方法有關，所述電極16的個數與該觸摸屏面板10的面積與觸控解析度有關，可以根據實際應用情形選擇。當觸摸屏面板10的面積越大，解析度要求越高時，所述電極16的個數越多。反之亦然。本實施例中，所述觸摸屏面板10包括六個電極16，且該六個電極16間隔設置於透明導電層14一側。所述電極16的材料為金屬、奈米碳管、導電漿料或ITO等其他導電材料，只要確保該電極16能導電即可。所述電極16可以通過刻蝕導電薄膜，如金屬薄膜或氧化銦錫薄膜製備，也可以通過絲網列印法製備。

所述導電線路18包括複數個導線，其材料可以為金屬、奈米碳管、導電漿料或ITO等其他導電材料。所述導電線路18的走線方式可以根據實際需要選擇。所述導電線路18可以通過刻蝕導電薄膜，如金屬薄膜或氧化銦錫薄膜製備，也可以通過絲網列印法製備。

本實施例中，所述電極16和導電線路18均為導電漿料，且所述電極16和導電線路18通過絲網列印導電漿料一體形成。該導電漿料的成分包括金屬粉、低熔點玻璃粉和黏結劑。其中，該金屬粉優選為銀粉，該黏結劑優選為松油醇或乙基纖維素。該導電漿料中，金屬粉的重量比為50%~90%，低熔點玻璃粉的重量比為2%~10%，黏結劑的重量比為8%~40%。

步驟八，切割得到複數個觸摸屏面板10。

所述切割得到複數個觸摸屏面板10的步驟可以通過鐳射切割、機械切割等方法實現。本實施例中，通過機械切割將絕緣基底12的每個目標區域120分離，從而得到複數個觸摸屏面板10。具體地，先沿兩行或兩列目標區域120的中間切割線垂直於絕緣基底12厚度方向切割所述絕緣基底12，再沿兩個相鄰的目標區域120中間的切割線垂直於絕緣基底12厚度方向切割所述絕緣基底12，如此可以得到複數個觸摸屏面板10。

可以理解，本實施例中的步驟六和步驟七的順序可以互換，即先在每個目標區域120內的走線區域122形成電極16和導電線路18，然後再去除每個目標區域120內位於走線區域122的奈米碳管層19。該方法中，所述導電線路18形成於位於每個目標區域120內的走線區域122的奈米碳管層19表面。由於先形成電極16和導電線路18，所以該方法中去除位於走線區域122的奈米碳管層19的方法優選為鐳射刻蝕、粒子束刻蝕或電子束光刻等。由於先形成電極16和導電線路18，然後再去除位於走線區域122的奈米碳管層19，所以該方法製備的觸摸屏面板10的電極16和導電線路18與黏膠層13之間保留了部分奈米碳管。可以理解，所述絲網列印的導電線路18可作為鐳射刻蝕時所需的對位光罩(mark)。

可以理解，所述切割得到複數個觸摸屏面板10的步驟前還可以在絕緣基底12的表面設置一光學透明膠層(OCA Layer)以及一蓋板(Cover Lens)，以覆蓋所有透明導電層14、電極16以及導電線路18。然後，通過切割可以得到複數個觸摸屏。

可以理解，本發明提供的觸摸屏面板10可以適用於電容式單點觸摸屏、電容式多點觸摸屏、電阻式單點觸摸屏、電阻式多點觸摸屏等各種採用透明導電層結構的觸摸屏。

本發明實施例提供的觸摸屏面板的製備方法具有以下優點：第一，先使得位於走線區域的黏膠層固化，後形成奈米碳管層，大大降低了去除走線區域的奈米碳管層的難度；第二，通過大板制程，一次製備複數個觸摸屏面板，簡化了工藝流程，降低了製備成本；第三，由於奈米碳管層僅設置於絕緣基底位於觸控區域的表面，而導電線路僅設置於絕緣基底位於走線區域的表面，即，奈米碳管層與導電線路沒有交疊的部分，所以當觸控筆或手指觸碰到走線區域時，不會在導電線路和奈米碳管層之間產生電容干擾信號，從而提高了觸摸屏的準確度。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋以下申請專利範圍內。