TWI474238B - 觸控裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

觸控裝置及其製造方法

本發明是有關於一種觸控技術，且特別是有關於一種觸控裝置及其製造方法。

近年來觸控裝置已經被大量應用在各種電子產品中，例如手機、個人數位助理(PDA)或掌上型個人電腦等。目前有一種觸控裝置的薄型化設計，此觸控裝置包含保護外蓋與觸控元件，觸控元件直接形成於保護外蓋的一側，而保護外蓋的另一側則供使用者觸模以輸入訊息或操控電子產品，藉此保護外蓋兼具原本的保護功能與新的承載觸控元件功能，可省略原本需承載觸控元件的觸控基板，由於此種觸控裝置具有輕薄的優點，逐漸受到人們的青睞。

在上述薄型化設計的觸控裝置中，於保護外蓋通常會先形成一層裝飾層用來定義出周邊區，而周邊區以外的區域則通常屬於可視區，於是接著在保護外蓋上形成透明電極層作為觸控感應電極，並且此透明電極層從可視區延伸佈設至周邊區的裝飾層上，然後再在裝飾層上方形成與此透明電極層直接接觸的信號傳送線，使得觸控感應電極產生的電性信號經由信號傳送線傳遞至外部檢測電路，進而由外部檢測電路判斷觸控位置。

因為裝飾層的厚度通常有數微米(μm)，甚至到數十微米，因此透明電極層形成時必須跨越此高度所形成的階梯結構才能從可視區延伸佈設至周邊區的裝飾層上，其困難度相對提高，亦即透明電極層在裝飾層上的階梯覆蓋能力 會因為裝飾層的厚度增加而降低，進而容易形成斷裂損毀，使得透明電極層與信號傳送線之間電性連接的可靠度降低。

依據本發明之實施例，改變觸控裝置的架構及其製造方法，在裝飾層與感測電極層所構成的填補空間中先形成絕緣層，再形成導電層於絕緣層上，以透過絕緣層的緩衝來形成跨接態樣。其中跨接態樣的導電層是用來電性連接感測電極層與裝飾層上的信號傳送線，而形成在導電層下方的絕緣層則是作為導電層爬坡至裝飾層上所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層。藉由本發明實施例之導電層與絕緣層的結構設計，可以克服上述傳統觸控裝置在透明導電層與信號傳送線之間電性連接的可靠度降低的問題。

依據本發明之一實施例，提供一種觸控裝置，觸控裝置包括：感測電極層；裝飾層形成於感測電極層的至少一側邊，並與感測電極層對應設置以構成填補空間；信號傳送線設置於裝飾層上；絕緣層形成於填補空間；以及導電層形成於絕緣層上，並且透過絕緣層的緩衝從感測電極層跨接至裝飾層之上，以電性連接感測電極層和信號傳送線。

依據本發明之另一實施例，提供觸控裝置的製造方法，此方法包括：形成絕緣層於裝飾層與感測電極層所對應構成的填補空間；以及形成導電層於絕緣層上，其中導電層透過絕緣層的緩衝從感測電極層跨接至裝飾層之上，以電性連接感測電極層和裝飾層上所形成的信號傳送線。

採用本發明的觸控裝置，設置在導電層下方的絕緣層 可以作為導電層爬坡至裝飾層上所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層，使得導電層從感測電極層跨接到裝飾層之上的製作較為容易並且不易斷裂損毀，進而提升了感測電極層與信號傳送線之間電性連接的可靠度。

為了讓本發明之上述目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下：

在以下所說明的本發明的各種實施例中，所稱的方位“上”及“下”，僅是用來表示相對的位置關係，並非用來限制本發明。

參閱第1圖及第2圖，第1圖係顯示依據本發明之一實施例，觸控裝置的平面示意圖，而第2圖則顯示依據本發明之一實施例，沿著第1圖的剖面線1-1’，觸控裝置的剖面示意圖。此觸控裝置可以是電容式觸控裝置，並且是全部觸控元件設置於保護蓋板100的內側表面上之觸控結構，保護蓋板100的外側表面為觸控裝置的觸碰面，保護蓋板100的材料例如為強化玻璃。

感測電極層120設置於保護蓋板100的內側表面上，感測電極層120包括複數條沿著第一軸向(例如X軸)排列的第一感應電極，其中每一條第一感應電極包括複數個第一導電單元122X和複數個電性連接第一軸向上相鄰的兩個第一導電單元122X的連接線122X’；以及複數條沿著第二軸向(例如Y軸)排列的第二感應電極，其中每一條第二感應電極包括複數個第二導電單元122Y和複數個電性連接第二軸向上相鄰的兩個第二導電單元122Y的跨接線 126，並且這些跨接線126與這些連接線122X’形成交錯；此外，感測電極層120還包括複數個電性阻隔結構124，這些電性阻隔結構124分別設置在交錯的每一連接線122X’與每一跨接線126之間，避免沿著第一軸向(例如X軸)排列的第一感應電極與沿著第二軸向(例如Y軸)排列的第二感應電極之間發生短路。實際製程可利用沈積製程以及微影與蝕刻製程形成感測電極層120的各元件之架構及圖案。

進一步針對感測電極層120的各元件的尺寸來來進行說明，在一實施例中，感測電極層120中的第一導電單元122X、連接線122X’、第二導電單元122Y及跨接線126若例如是採用銦錫氧化物(ITO)設計的話，其厚度約為數十nm；電性阻隔結構124的厚度則約為1μm。

在一實施例中，裝飾層110形成在感測電極層120的至少一側邊以鄰接感測電極層120，如第2圖所示之實施例，裝飾層110則是以圍繞感測電極層120並且設置在保護蓋板100的內側表面上的架構來進行說明。此外，信號傳送線112進一步再形成於裝飾層110上。依據本發明之實施例，裝飾層110可以是黑色、白色或彩色裝飾層，或者也可以是前述的組合，其中黑色裝飾層的厚度約為2μm至10μm，而白色及彩色裝飾層的厚度則約為30μm。黑色裝飾層的材料例如為黑色光阻或黑色印刷油墨，白色及彩色裝飾層的材料則分別為白色及彩色印刷油墨。

依據本實施例的觸控裝置架構以及前述說明的厚度尺寸，在裝飾層110與感測電極層120之間會因為兩者的厚 度差而構成填補空間S，其中如第1圖所示，感測電極層120鄰接於裝飾層110的部分通常是規劃為第一導電單元122X及第二導電單元122Y，如此讓裝飾層110與第一導電單元122X及第二導電單元122Y之間的厚度差更為明顯。本實施例進一步在此填補空間S內形成絕緣層114，並於絕緣層114上方形成導電層116。導電層116透過絕緣層114的緩衝來形成跨接態樣，以從感測電極層120跨接至裝飾層110上，藉此電性連接感測電極層120與裝飾層110上的信號傳送線112。在此實施例中，導電層116是在信號傳送線112形成之後才形成，因此導電層116從感測電極層120上方橫跨至信號傳送線112上。之後，形成保護層118全面性地覆蓋保護蓋板100上的觸控元件，例如感測電極層120、絕緣層114、導電層116、信號傳送線112以及裝飾層110。

依據本實施例，在裝飾層110與感測電極層120所構成的填補空間S內形成絕緣層114，進而再形成導電層116在絕緣層114上方以電性連接感測電極層120與裝飾層110上的信號傳送線112，從而實現觸控裝置的改良架構，避免傳統觸控裝置的透明電極層直接跨越至裝飾層所產生的問題，有效提升了感測電極層120與信號傳送線112之間電性連接的可靠度。此外，本實施例藉由絕緣層114的設計，在形成導電層116時，可避免因為要爬坡至裝飾層110上所需的爬坡高度過高而造成導電層116不易爬坡的缺點，並且讓導電層116較不易斷裂損毀。換句話說，本實施例之絕緣層114可作為導電層116爬坡至裝飾層110上 所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層。

進一步說明的是，如第1圖所示，導電層116的圖案可以設計成一個條狀物或多個條狀物，並且如第2圖所示，導電層116與信號傳送線112的一部分重疊，並且導電層116與信號傳送線112產生重疊的部分是設置在信號傳送線112的上方。

參閱第3圖，其顯示依據本發明之另一實施例，觸控裝置的剖面示意圖。第3圖的實施例大致與第2圖的實施例的架構相同，差異點在於，第3圖的實施例的信號傳送線112是在導電層116形成之後才形成，因此導電層116設置於絕緣層114與信號傳送線112之間，並且信號傳送線112橫跨至導電層116上，讓導電層116與信號傳送線112產生重疊的部分是設置在信號傳送線112的下方。在此架構下，感測電極層120同樣得以藉由導電層116與信號傳送線112產生電性連接。相同的，本實施例進一步於裝飾層110與感測電極層120之間所構成的填補空間S內形成絕緣層114，讓絕緣層114作為導電層116爬坡至裝飾層110上所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層。

第4圖和第5圖為依據本發明的其他實施例，觸控裝置的剖面示意圖。第4圖和第5圖的實施例大致分別與第2圖和第3圖的實施例相同，差異點在於，第4圖和第5圖的實施例的製程是先形成感測電極層120再形成裝飾層110，讓裝飾層110疊置於感測電極層120上，並形成在感測電極層120的至少一側邊。然而，依據第4圖和第5圖的實施例架構，在裝飾層110與感測電極層120之間是因 為裝飾層110本身的厚度而構成填補空間S。相同的，本實施例進一步於填補空間S內形成絕緣層114，讓絕緣層114作為導電層116爬坡至裝飾層110上所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層，讓絕緣層114上方形成的導電層116透過絕緣層114的緩衝來形成跨接態樣。在第4圖的實施例中，導電層116是在信號傳送線112形成之後才形成；在第5圖的實施例中，導電層116則是在信號傳送線112形成之前形成。

參閱第6A-6D圖，其顯示依據本發明的各種實施例之導電層116的條狀物形狀，導電層116的一個條狀物的形狀可以是方形、圓頭啞鈴形、方頭啞鈴型、S字形或其他合適的形狀。此外，導電層116的多個條狀物的形狀可以是方形、圓頭啞鈴形、方頭啞鈴型、S字形及其他合適形狀的任意組合。

參閱第7A-7D圖，其顯示依據本發明的各種實施例之絕緣層114的形狀，絕緣層114的形狀可以是方形、圓形、六邊形、八邊形或其他合適形狀，此外，絕緣層114可以是一層或多層堆疊結構，因此絕緣層114的形狀也可以是方形、圓形、六邊形、八邊形及其他合適形狀的任意組合。

另外，雖然第7A-7D圖中的導電層116是以一個條狀物圖案來形成在絕緣層114上，然而導電層116也可以設計成如第1圖中所示之多個條狀物圖案。

依據本發明之一實施例，絕緣層114的材料可以與感測電極層120上的電性阻隔結構124的材料相同，例如為有機或無機的絕緣材料，有機絕緣材料可以是聚亞醯胺 (polyimide)，可藉由微影或印刷製程將此絕緣材料圖案化，在相同的製程步驟中形成絕緣層114及電性阻隔結構124，因此絕緣層114的設置不會增加額外的製程步驟及成本。

在本發明之實施例中，導電層116的材料可以是金屬或透明導電材料，並且電性阻隔結構124上的跨接線126也可以由金屬或透明導電材料形成，因此，依據本發明之一實施例，導電層116的材料可以與跨接線126的材料相同，並且導電層116可藉由形成跨接線126的製程同時形成，亦即導電層116與跨接線126可以在相同的製程步驟中形成，因此導電層116的設置不會增加額外的製程步驟及成本。

此外，在本發明之實施例中，信號傳送線112由金屬材料形成，因此，依據本發明之一實施例，信號傳送線112、導電層116以及跨接線126的材料可以由相同的金屬材料形成，並且信號傳送線112、導電層116以及跨接線126可以在相同的製程步驟中形成，例如可藉由沈積製程以及微影與蝕刻製程同時形成信號傳送線112、導電層116及跨接線126。

參閱第8圖及第9圖，第8圖顯示依據本發明之一實施例，觸控裝置的平面示意圖，第9圖則顯示依據本發明之一實施例，沿著第8圖的剖面線8-8’，觸控裝置的剖面示意圖。如第8圖所示，導電層116可以設計成一個條狀物圖案或多個條狀物圖案。第8圖及第9圖的實施例大致分別與第2和3圖的實施例相同，差異點在於，第8圖及 第9圖的實施例的導電層116與信號傳送線112在相同的製程步驟中，由相同的導電材料，例如金屬材料形成。因此，如第9圖所示，導電層116與信號傳送線112具有共平面的結構特徵。在此實施例中，於裝飾層110與感測電極層120之間因為兩者的厚度差所構成的填補空間S內也形成絕緣層114，讓絕緣層114可作為導電層116爬坡至裝飾層110上所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層，進而使得絕緣層114上方形成的導電層116透過絕緣層114的緩衝來形成跨接態樣。

參閱第10圖，其顯示依據本發明之另一實施例，觸控裝置的平面示意圖。在第10圖的實施例中，導電層116的圖案設計為圍繞感測電極層120的環狀物，此環狀物具有與下方重疊的感測電極層120的複數個導電單元122X和122Y一致的圖案設計，導電層116的圖案從感測電極層120與裝飾層110的交界處開始延伸，並且與裝飾層110的一部份重疊。導電層116的一部分可設置在信號傳送線112的上方或下方，並且在導電層116的下方還設置有絕緣層(未繪出)，此絕緣層可作為導電層116爬坡至裝飾層110上所需的爬坡高度的緩衝層或過渡層，有助於導電層116的爬坡，使得導電層116不易斷裂損毀，進而提升了感測電極層120與信號傳送線112之間電性連接的可靠度。

在第10圖的實施例中，導電層116可由透明導電材料形成，例如由銦錫氧化物(ITO)形成。由於導電層116的環狀物圖案與下方重疊的感測電極層120的複數個導電單元122X和122Y的圖案設計一致，因此，此實施例之觸控裝 置的觸控感測動作區A可延展至裝飾層110的部分區域上。另外，當感測電極層120上的跨接線126是由透明導電材料形成時，導電層116可以與跨接線126一起由相同的製程步驟形成，而不會增加額外的製程步驟及成本。

綜上所述，依據本發明之實施例，在裝飾層與感測電極層所構成的填補空間內形成絕緣層，此絕緣層可作為導電層爬坡至裝飾層上所需的爬坡高度的緩衝結構或過渡結構，使得在絕緣層上形成的導電層可以順利地從感測電極層爬坡跨接至裝飾層上方而與信號傳送線電性連接，藉此提升了感測電極層與信號傳送線之間電性連接的可靠度。特別是針對厚度較厚的白色及彩色裝飾層，利用本發明實施例之絕緣層和導電層的結構設計，可以更加提升感測電極層與信號傳送線之間電性連接的可靠度。

此外，本發明實施例之絕緣層和導電層可以利用觸控裝置原來的製程步驟完成，因此，絕緣層和導電層的製作並不會增加額外的製程步驟及成本。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，在此技術領域中具有通常知識者當可瞭解，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

100‧‧‧保護蓋板

110‧‧‧裝飾層

112‧‧‧信號傳送線

114‧‧‧絕緣層

116‧‧‧導電層

118‧‧‧保護層

120‧‧‧感測電極層

122X、122Y‧‧‧導電單元

122X’‧‧‧連接線

124‧‧‧電性阻隔結構

126‧‧‧跨接線

A‧‧‧觸控感測動作區

S‧‧‧填補空間

第1圖顯示依據本發明一實施例的觸控裝置之平面示意圖。

第2至5圖顯示依據本發明之各種實施例的觸控裝置之剖面示意圖。

第6A至6D圖顯示依據本發明之各種實施例的導電層形狀。

第7A至7D圖顯示依據本發明之各種實施例的絕緣層形狀。

第8圖顯示依據本發明另一實施例的觸控裝置之平面示意圖。

第9圖顯示依據本發明之一實施例，沿著第8圖的剖面線8-8’，觸控裝置的剖面示意圖。

第10圖顯示依據本發明另一實施例的觸控裝置之平面示意圖。

100‧‧‧保護蓋板

110‧‧‧裝飾層

112‧‧‧信號傳送線

114‧‧‧絕緣層

116‧‧‧導電層

118‧‧‧保護層

120‧‧‧感測電極層

122Y‧‧‧導電單元

122X’‧‧‧連接線

124‧‧‧電性阻隔結構

126‧‧‧跨接線

S‧‧‧填補空間

Claims (21)

1. 一種觸控裝置，包括：一感測電極層；一裝飾層，形成於該感測電極層的至少一側邊，並與該感測電極層對應設置以構成一填補空間；一信號傳送線，直接設置於該裝飾層上；一絕緣層，形成於該填補空間，且該絕緣層的厚度小於該裝飾層的厚度；以及一導電層，形成於該絕緣層上，並且透過該絕緣層的緩衝從該感測電極層跨接至該裝飾層之上，以電性連接該感測電極層和該信號傳送線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該裝飾層鄰接該感測電極層，或者該裝飾層疊置於該感測電極層上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該導電層設置於該絕緣層與該信號傳送線之間，且該信號傳送線橫跨至該導電層上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該導電層橫跨至該信號傳送線上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該導電層的材料包括金屬材料或透明導電材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該導電層的圖案包括一個或多個條狀物，且該條狀物的形狀包括方形、啞鈴形、S字形或前述之組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該導電 層的圖案包括一圍繞該感測電極層的環狀物，且該環狀物具有一與下方重疊的該感測電極層一致的圖案。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該絕緣層包括一層或多層結構，且該絕緣層的形狀包括方形、圓形、六邊形、八邊形或前述之組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包括：一保護蓋板，其中該感測電極層設置於該保護蓋板的一表面上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包括：一保護層，覆蓋該感測電極層、該裝飾層、該信號傳送線及該導電層。
11. 一種觸控裝置的製造方法，包括：形成一絕緣層於一裝飾層與一感測電極層所對應構成的一填補空間，其中該絕緣層的厚度小於該裝飾層的厚度；以及形成一導電層於該絕緣層上，其中該導電層透過該絕緣層的緩衝從該感測電極層跨接至該裝飾層之上，以電性連接該感測電極層和直接形成於該裝飾層上的一信號傳送線。
12. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，其中該導電層在形成該信號傳送線之前形成，且該信號傳送線橫跨至該導電層上。
13. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，其中該導電層在形成該信號傳送線之後形成，且該導電層橫跨至該信號傳送線上。
14. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，其中該導電層和該信號傳送線在相同的製程步驟中形成，且該導電層和該信號傳送線為共平面。
15. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，其中該感測電極層包括複數條沿一第一軸向排列的第一感應電極、複數條沿一第二軸向排列的第二感應電極及複數個電性阻隔結構，其中每一該些第一感應電極包括複數個第一導電單元和複數個電性連接該第一軸向上相鄰兩個該些第一導電單元的連接線，每一該些第二感應電極包括複數個第二導電單元和複數個電性連接該第二軸向上相鄰兩個該些第二導電單元的跨接線，並且該些連接線和該些跨接線形成交錯，該些電性阻隔結構分別設置於交錯的每一該些連接線及每一該些跨接線之間。
16. 如申請專利範圍第15項所述之觸控裝置的製造方法，其中該導電層、該信號傳送線和該跨接線的材料相同，且該導電層、該信號傳送線和該跨接線在相同的製程步驟中形成。
17. 如申請專利範圍第15項所述之觸控裝置的製造方法，其中該導電層和該跨接線的材料相同，且該導電層和該跨接線在相同的製程步驟中形成。
18. 如申請專利範圍第15項所述之觸控裝置的製造方法，其中該絕緣層和該電性隔絕結構的材料相同，且該絕緣層和該電性隔絕結構在相同的製程步驟中形成。
19. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，其中該導電層的材料包括金屬材料或透明導電材料。
20. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，其中該感測電極層形成在一保護蓋板的一表面上。
21. 如申請專利範圍第11項所述之觸控裝置的製造方法，更包括：形成一保護層，覆蓋該感測電極層、該裝飾層、該信號傳送線及該導電層。