TWI486975B - 觸控面板的透明導電層之高解析度雷射蝕刻方法 - Google Patents

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Description

觸控面板的透明導電層之高解析度雷射蝕刻方法
本發明係有關一種觸控制面板，尤指一種利用雷射加工機對觸控制面板的透明導電層進行透明導電層圖騰的雷射蝕刻方法。
隨著科技的發展，各式電子裝置不斷推陳出新。其中許多的電子裝置均搭載著觸控面板，以方便使用者輸入指令與文字。使用者利用觸控筆或手指直接在觸控面板上的特定區域點選，即可發出指令。或者，使用者也可在觸控面板上書寫文字。當觸控面板搭配顯示螢幕時，使用者更可在觸控面板上拖曳圖樣。由於觸控面板具有相當多樣的輸入方式，使得觸控面板越來越廣泛應用於電子裝置中。使用者在接觸觸控面板時，藉由觸控面板所產生之電性反應，來感應出使用者所接觸之座標位置，以進行對應之動作。因此，為了精準地感應出使用者所接觸之座標位置，業界無不致力於研究如何使觸控面板被接觸時的電性反應不會受到其他因素的影響。
所謂的觸控面板以電容式觸控板為例，係藉由使用者的手指或導體碰觸在面板上的瞬間產生一個電容效應，然後可藉由電容值之 變化確定手指或導體之位置，據此達到訊號輸入之目的。傳統的電容觸摸屏的基材設置有正負極之透明導電層及導電線路，其工作原理是當使用者碰觸到兩相隔正負之透明導電層感應時，手指提供兩感應電極導通的路徑，而利用電能方式刺激手指的神經或肌肉組織，達到電刺激觸覺回饋之目的，通過檢測正負極的透明導電層觸點電容值的改變量，經由觸控IC處理後即可分別確定手觸摸的位置，進而確定觸摸屏上手指觸摸點的座標。
習知對於觸控板之透明導電層可以多種圖騰化方式如台灣專利公開第201029022號所揭示者，可利用雷射蝕刻方式進行圖案化製作透明導電層之正負極的透明感應區域，然隨著觸控面板的使用動作複雜度提高，對於透明導電層之正負極的透明感應區域的蝕刻精細度要求也逐漸提高。
由於觸控板之透明感應導電層透光度高多達85%以上，且結構中之導電材料多以無機的金屬氧化物如ITO等，該材料具金屬光澤，因此在進行雷射蝕刻時，該雷射光投射於該無機金屬氧化物後，該雷射光點無法聚集易擴散，使光蝕刻範圍至少70um以上，進一步對於導電層非蝕刻區域但因雷射蝕刻所產生之無效區域(因雷射散射被部分燒結氧化區域)達50um以上，因此在產品設計上蝕刻區至少需要70um以上，且蝕刻後之透明導電層的圖案週邊至少有50um為無效區域。
因此，本發明之主要目的，在於解決傳統缺失，本發明於製作觸控面板所使用的透明導電材料中添加碳材料，該碳材料多為黑色素材，對於雷射光源的有聚光效果，在雷射光聚光進行蝕刻時， 可對該透明導電層蝕刻的線寬寬度達50um以下，對該透明導電層蝕刻後鄰接蝕刻邊際無效區域寬度可以在10um以下。藉此技術可以製作高解析度之正負極感應的透明導電層。
為達上述之目的，本發明提供一種觸控面板的透明導電層之高解析度雷射蝕刻方法，以雷射加工機對觸控面板進行蝕刻，包含：備有一透明導電材料；將透明導電材料混合有碳材料，以形透明導電油墨；備有一透明膠片；將透明導電油墨成膜於該透明膠片上，以形成透明導電層；將雷射光投射於該透明膠片的該透明導電層上，該透明導電層含有碳材料，該碳材料使雷射光聚光，在進行雷射蝕刻時，使該透明導電層形成透明導電線路。
其中，該透明導電材料為透明導電樹脂的有機導電膠。
其中，該碳材料為碳粉、石墨、活性碳、碳纖維、石墨烯或奈米碳管。
其中，該透明膠片為聚對苯二甲酸乙二醇酯。
其中，該透明導電層以噴塗、網版印刷、噴墨印刷或捲對捲油墨塗佈方式成膜於該透明膠片上。
其中，該透明導電層的碳材料的含量為0.001%~0.1%。
其中，該透明導電層所含的0.001%~0.1%之間的碳材料，以往返噴塗、網版印刷、噴墨印刷或捲對捲油墨塗佈的次數來控制。
其中，該碳材料用量為0.05%。
其中，該雷射加工機的雷射波長在1064nm能量3±1W，脈衝頻率為80KHZ。
其中，該透明導電層蝕刻後的透明導電線路的蝕刻寬度在50um以下。
其中，該透明導電層蝕刻後鄰接蝕刻邊際無效區域寬度在10um以下。
100~110‧‧‧步驟
1‧‧‧透明膠片
11‧‧‧無效區域
2‧‧‧透明導電層
21‧‧‧透明導電線路
第一圖，係本發明之觸控面板製作流程示意圖。
第二圖，係本發明之觸控面板的側視示意圖。
第三圖，係本發明之觸控面板上視示意圖。
第三圖A，係第三圖之局部放大示意圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現配合圖式說明如下：請參閱第一、二、三圖，係本發明之觸控面板製作流程及觸控面板的側視及上視示意圖。如圖所示：本發明之觸控面板的導電膜之高解析度雷射蝕刻方法，首先，如步驟100，備有一透明導電材料。在本圖式中，該導電材料為透明導電樹脂的有機導電膠。
步驟102，將該透明導電材料混合有碳材料，以形透明導電油墨。在本圖式中，該碳材料為碳粉、石墨、活性碳、碳纖維、石墨烯或奈米碳管。
步驟104，備有一透明膠片1，該透明膠片1為PET膠片(Polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二醇酯)。
步驟106，利用噴塗、網版印刷、噴墨印刷或捲對捲油墨塗佈方式將透明導電油墨成膜於該透明膠片1上，以形成透明導電層2後，該透明導電層2的碳材料的含量為0.001%~0.1%(以粉末用量為0.05%為最佳)。
步驟108，備有一雷射加工機3，將雷射加工機3調整雷射波長在1064nm能量3±1W，脈衝頻率為80KHZ。
步驟110，在雷射加工機3調整後，雷射頭31將雷射光32投射於該透明膠片1的透明導電層2上，由於該透明導電層2含有碳材料的成份，因此在雷射光32投射於該透明導電層2上時，由於該碳材料為黑色素材，使該雷射光32投射在透明導電層2上的聚光效果佳，在該雷射光32進行蝕刻時，可以將該透明導電層2蝕刻成的透明導電線路21的線寬寬度在50um以下，該透明導電層2蝕刻後鄰接蝕刻邊際的無效區域11寬度可以在10um以下(如第三圖及第三圖A所示)。
本發明在該透光導電材料添加以奈米碳管粉末的碳材料後與傳統無添加碳材料，在利用雷射光進行蝕刻，使兩者的該透明導電層的透明導電線路的線寬寬度的差異說明如下：
傳統方面：
碳材料0
透明導電材料ITO
透明膠片PET
噴塗次數0次
透光度85%
表面電阻450Ω
雷射蝕刻最小線寬>70um
無效區域>50um
在傳統的觸控面板的透明導電材料在濺鍍於透明膠片PET後，可以保持透光度在85%以上，表面所量測到的表面電阻為450Ω，但是透明導電材料未添加碳材料，因此在進行雷射蝕刻時，使雷射光點易擴散，導致聚能效果差，所以雷射蝕刻最小線寬都在70um以上，而且無效區域在50um以上。
本發明方面：
實施例一：
碳材料0.001%~0.01%奈米碳管
透明導電材料有機導電膠
透明膠片PET
噴塗次數10次
透光度90%以上
表面電阻800Ω
雷射蝕刻最小線寬<45um
無效區域<10um
在本發明的實施例一中的觸控面板的透明導電材料為有機導電膠時，於該有機導電膠添加有0.001%~0.01%的奈米碳管形成透明導電油墨後，以噴塗的方式噴塗於透明膠片PET上形成透明導電層，該透明導電層的透光度可在90%以上，表面所量測到的表面電阻為800Ω，在進行雷射蝕刻時，使雷射光點聚能效果佳，因此雷射蝕刻後的透明導電線路的最小線寬都在45um以下，而且無效區域在10um以下。
實施例二：
碳材料0.001%~0.01%奈米碳管
透明導電材料有機導電膠
透明膠片PET
噴塗次數20次
透光度88%以上
表面電阻400Ω
雷射蝕刻最小線寬<40um
無效區域<10um
在本發明的實施例二中的觸控面板的透明導電材料為有機導電膠，於該有機導電膠添加有0.001%~0.01%的奈米碳管形成透明導電油墨後，以噴塗的方式噴塗於透明膠片PET上形成透明導電層，該透明導電層的透光度可在88%以上，表面所量測到的表面電阻 為400Ω，在進行雷射蝕刻時，使雷射光點聚能效果佳，因此雷射蝕刻後透明導電線路的最小線寬都在40um以下，而且無效區域在10um以下。
實施例三：
碳材料0.001%~0.01%耐米碳管
透明導電材料有機導電膠
透明膠片PET
噴塗次數40次
透光度85%以上
表面電阻200Ω
雷射蝕刻最小線寬<35um
無效區域<10um
在本發明的實施例三中的觸控面板的透明導電材料為有機導電膠，於該有機導電膠添加有0.001%~0.01%奈米碳管形成透明導電油墨後，以噴塗的方式噴塗於透明膠片PET上形成透明導電層，該透明導電層的透光度可在85%以上，表面所量測到的表面電阻為200Ω，在進行雷射蝕刻時，使雷射光點聚能效果佳，因此雷射蝕刻後透明導電線路的最小線寬都在35um以下，而且無效區域在10um以下。
實施例四：
碳材料0.001%~0.01%碳粉
透明導電材料有機導電膠
透明膠片PET
噴塗次數50次
透光度85%以上
表面電阻700Ω
雷射蝕刻最小線寬<50um
無效區域<10um
在本發明的實施例四中的觸控面板的透明導電材料為有機導電膠，於該有機導電膠添加有0.001%~0.01%碳粉形成透明導電油墨後，以噴塗的方式噴塗於透明膠片PET上形成透明導電層，該透明導電層的透光度可在85%以上，表面所量測到的表面電阻為700Ω，在進行雷射蝕刻時，使雷射光點聚能效果佳，因此雷射蝕刻後透明導電線路的最小線寬都在50um以下，而且無效區域也再10um以下。
由上述的實施例一~四相對於傳統比較後，可明顯看出選用含碳材料之透明導電層材料並配合本發明之雷射光輸出的調整條件下進行蝕刻，有優異的蝕刻線寬可以使透明導電線路的線寬小於50um以下，此外實施例一~四之蝕刻無效區域臨蝕刻區可以低於10um以下，而傳統的則至少大於50um以上。實施例一~三揭示隨著透明導電層之含碳量增加，使雷射加工機的雷射光之聚能效果更佳，蝕刻現寬可隨著碳材料的用量增加而相對變小。另，本實施例四揭示應用於含摻碳粉亦有相同的效果。
進一步，在於本發明噴塗或濺鍍在透明膠片上的透明導電層所含的0.001%~0.1%之間的碳材料含量，可以利用往返噴塗、網版印刷、噴墨印刷或捲對捲油墨塗佈次數所形成的透明導電層厚度來控制。
上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
100~110‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種觸控面板的透明導電層之高解析度雷射蝕刻方法，以雷射加工機對觸空面板進行蝕刻，包含：a)、備有一透明導電材料；b)、將該透明導電材料混合有碳材料，以形透明導電油墨；c)、備有一透明膠片；d)、將透明導電油墨成膜於該透明膠片上，以形成透明導電層，該透明導電層的碳材料的含量為0.001%~0.1%；e)、將雷射光投射於該透明膠片的透明導電層上，該透明導電層含有碳材料，該碳材料為黑色素材使雷射光聚光，在進行雷射蝕刻時，使透明導電層形成透明導電線路，該透明導電線路的線寬寬度在50um以下；另，該透明導電層蝕刻後鄰接蝕刻邊際無效區域寬度在10um以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該a步驟的透明導電材料為透明導電樹脂的有機導電膠。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該b步驟的碳材料為碳粉、石墨、活性碳、碳纖維、石墨烯或奈米碳管。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該c步驟的透明膠片為聚對苯二甲酸乙二醇酯。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該d步驟的透明導電層以噴塗、網版印刷、噴墨印刷或捲對捲油墨塗 佈方式成膜於該透明膠片上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該透明導電層所含的0.001%~0.1%之間的碳材料，以往返噴塗、網版印刷、噴墨印刷或捲對捲油墨塗佈次數來控制。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該碳材料用量為0.05%。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之高解析度雷射蝕刻方法，其中，該e步驟的雷射加工機的雷射波長在1064nm能量3±1W，脈衝頻率為80KHZ。
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