TWI500953B - 觸控面板及其遮光材料 - Google Patents

Description

觸控面板及其遮光材料

本發明係有關於一種觸控面板及其遮光材料。

隨著觸控技術的演進、發展，許多消費性電子產品為省去輸入及控制介面所佔據的空間，使觸控面板的應用越來越普遍，而且要求觸控面板之體積越趨輕薄。為解決雙層玻璃觸控面板之體積問題及因雙層玻璃觸控面板係籍由光學膠層黏合兩片玻璃基板造成之整體透光率下降之問題，前人提出一種單層玻璃觸控面板技術。

一般而言，於單層玻璃觸控面板製程中，遮光材料塗佈且固化於玻璃基板後，後續製程包含將塗佈遮光材料之玻璃設置觸控電路層及沈積介電層等製程，但在觸控電路層製程需經由製程溫度230℃至300℃之範圍中，進行退火製程，而在沈積介電層中需經由製程溫度230℃至250℃之範圍中進行沉積製程，習知之遮光材料，主要為環氧樹脂系或壓克力系，無法承受此環境溫度，材料會因高溫導致材料黃化及老化，大幅縮短材料之壽命，進而影響觸控面板之美觀與可靠度，使遮光材料之操作性下降，由此可知，習知之遮光材料仍具有改良之空間。

綜上所述，習知之遮光材料，於製程溫度230℃至300℃之範圍中，產生老化及黃化之衰退現象，材料之壽命因此大 幅縮短，亦影響觸控面板之美觀與可靠度。以上問題，使得單層玻璃觸控面板之技術推展及應用遭遇阻礙。

有鑑於此，本發明提出一種遮光材料，用以塗佈於觸控面板之玻璃基板的邊緣，此遮光材料包含：矽膠及二氧化鈦粉末，將此二氧化鈦粉末混合於矽膠中，其中矽膠係選自甲基系矽膠或苯環系矽膠，二氧化鈦粉末之添加比例，係以此遮光材料之總重量為基準，係在10 wt%至60 wt%之範圍中。

本發明亦提出一種遮光材料，用以塗佈於觸控面板之玻璃基板的邊緣，此遮光材料包含：矽膠及碳黑粉末，將此碳黑粉末混合於矽膠中，其中矽膠係選自甲基系矽膠或苯環系矽膠，碳黑粉末之添加比例，係以此遮光材料之總重量為基準，係在0.1wt%至3 wt%之範圍中。

本發明亦提出一種觸控面板，包含：玻璃基板、遮光材料、觸控電路層、導線層、介電層及軟性印刷電路板。玻璃基板，具有觸控區與邊緣區，邊緣區係環繞觸控區；遮光材料係採用如前述之遮光材料，塗佈於玻璃基板之邊緣，用以遮蔽光線；觸控電路層，設置於觸控區，用以接收觸控訊號；導線層，設置於遮光材料上，電性連接於觸控電路層；介電層，設置於導線層上；及軟性印刷電路板，設置於遮光材料上，電性連接於導線層以傳輸觸控訊號。

本發明藉由矽膠作為遮光材料之載體，解決習用遮光材料 於製程溫度在230℃至300℃之範圍中，加速老化及黃化，導致材料壽命縮短之問題，且本發明之遮光材料不含溶劑，亦解決習用遮光材料因溶劑揮發，造成操作性下降之問題，並藉此遮光材料之安定特性，使用於觸控面板。綜上，本發明更能符合單層玻璃觸控面板製程之需求。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參照第1圖及第2圖，分別為本發明實施例之應用示意圖(一)及應用示意圖(二)。本實施例揭露一種遮光材料，用以塗佈於觸控面板1之玻璃基板11的邊緣，遮光材料12包含：矽膠121及無機粉末122，將無機粉末122混合於矽膠121中，無機粉末122係用以達成遮蔽光線與調色之功能，其中，各實施例之矽膠係選自甲基系矽膠或苯環系矽膠，各實施例之無機粉末122係選自二氧化鈦、碳黑及其組合所組成之群組，但本發明非以此為限。

請進一步參照第3圖，為第2圖A區域之掃描式電子顯微鏡(SEM)圖片，其顯示本實施例之遮光材料之顯微結構。如圖所示，淺色顆粒狀之無機粉末122(二氧化鈦)係均勻分佈 混合於矽膠121之基底中，藉此可得知，無機粉末122(二氧化鈦)與矽膠121具有良好分散性且兩材料表面接觸角(contact angle)小，代表無機粉末122(二氧化鈦)與矽膠121之間的潤濕性(wetting)佳。當光線入射進入遮光材料後，係遭遇均勻且緻密分佈之無機粉末122而被吸收或被散射，藉此達到有效遮蔽光線之效果。

上述遮光材料之遮蔽光線效果請進一步參照第4圖所示，為本發明實施例進行光學密度(optical density)檢驗之實驗數據圖表，其中，實驗選用之遮蔽材料12為50wt%之矽膠與50wt%之二氧化鈦粉末混合而成；塗佈厚度為20μ m。光學密度檢驗係利用光線經由材料傳遞前後強度之對數比值而得之光線吸收率(absorance)，其中，光學密度(OD)=log₁₀ (入射光強度(I ₀ )/出射光強度(I ))，藉此表示材料之光遮蔽率。藉由實驗數據得知，塗佈厚度20μm遮蔽材料12於玻璃基板11上，其中，實驗選用之遮蔽材料12為50wt%之矽膠與50wt%之二氧化鈦粉末混合而成。經光學密度檢驗後得知，其光學密度值大於2.8至4.0，即入射光強度為出射光強度之630倍至1000倍，顯示遮蔽材料12有效阻擋可見光之波長。

第一實施例中，遮光材料12之無機粉末122係為二氧化鈦。以遮光材料12之總重量為基準，無機粉末122之添加比例，係整理於下表(1)：遮光材料之成分組成表(1)

藉由上表整理，可知當無機粉末122係為二氧化鈦時，無機粉末122之添加比例，係在10 wt%至60 wt%之範圍中。而實驗結果顯示，較佳之添加比例係在30 wt%至50 wt%之範圍中。

第二實施例中，遮光材料12之無機粉末122係為碳黑。以遮光材料12之總重量為基準，無機粉末122之添加比例，係整理於下表(2)：遮光材料之成分組成表(2)

藉由上表整理，可知當無機粉末122係為碳黑時，無機粉末122之添加比例，係在0.1 wt%至30 wt%之範圍中。而實驗結果顯示，較佳之添加比例係在0.5 wt%至5wt%之範圍中。

另一實施例中，上述之遮光材料12更包含二氧化矽，用以增加遮光材料12之觸變性(thixotropic)。當無機粉末122分別為二氧化鈦粉末或碳黑粉末之狀況下，以遮光材料12之總重量為基準，二氧化矽之添加比例係並列整理於下表(3)：

藉由上表整理，可知二氧化矽之添加比例，係在0.02 wt%至1 wt%之範圍中。而實驗結果顯示，二氧化矽較佳之添加比例係在0.1 wt%至0.5 wt%之範圍中。

又一實施例中，上述之遮光材料12更包含染料，用以增加遮光材料12之色彩選擇性。當無機粉末122分別為二氧化鈦粉末或碳黑粉末之狀況下，以遮光材料12之總重量為基準，染料之添加比例，係分列整理於下表(4)與(5)中：

藉由上表可知，於成分組成表(4)及(5)中之遮光材料12中，染料之添加比例，係在0.1 wt%至20 wt%之範圍中。

另一實施例中，上述之遮光材料12更包含介面活性劑，用以增加矽膠121與無機粉末122之混合均勻性。當無機粉末122分別為二氧化鈦粉末或碳黑粉末之狀況下，以遮光材料12之總重量為基準，介面活性劑之添加比例，係分列整理於下表(6)與(7)：

藉由上表整理，可知於成分組成表(6)及(7)之遮光材料12中，介面活性劑之添加比例，係在0.01 wt%至1 wt%之範圍中。

請再次參照第1圖與第2圖所示，分別為本發明實施例的應用示意圖(一)與本發明實施例之應用示意圖(二)，揭露一種觸控面板1，其包含玻璃基板11、遮光材料12、觸控電路層13、導線層14、介電層15及軟性印刷電路板16。

玻璃基板11具有觸控區112與邊緣區111，玻璃基板11之邊緣區111環繞觸控區112。遮光材料12係選自如前述遮光材料12之實施例，遮光材料12塗佈於玻璃基板11之邊緣區 111，用以遮蔽光線及遮蔽不必要露出之元件；未塗佈遮光材料12之玻璃基板11之區域係為觸控區112。觸控電路層13，設置於觸控區112，用以接收觸控訊號；觸控電路層13為一透明導電薄膜，並藉由光蝕刻技術所製成之導電線路，其材料如ITO或ZnO，但本發明不以此為限。導線層14，設置於遮光材料12上，使導線層14被遮光材料所遮蔽；導線層14電性連接於觸控電路層13，用以傳輸觸控訊號。介電層15，設置於導線層14上，用以提供絕緣，避免元件間發生短路。軟性印刷電路板16，設置於遮蔽材料12上，使軟性印刷電路板16亦被遮光材料所遮蔽；軟性印刷電路板16電性連接於導線層14以傳輸觸控訊號。

此外，觸控電路層13設置於觸控區112後，進行退火(annealing)，係在230℃至300℃之退火溫度下持續20至120分鐘；介電層14需進行沈積(deposition)，藉此設置於導線層14，其沈積溫度係在230℃至250℃，持續30至60分鐘。

請參照第5圖所示，為本發明實施例進行熱重分析檢驗之實驗數據圖表，其中，實驗待測物之成分為50wt%之矽膠混合50wt%之二氧化鈦粉末；實驗溫度範圍為20℃-350℃；升溫速率為10℃/min；實驗氣氛環境為氮氣環境。熱重分析檢驗(thermal gravity analysis，TGA)係將待測物設置於可溫控之高溫爐內並懸掛於重量感測器上，藉此得到待測物於不同溫度下，待測物之重量變化數據，可用以了解待測物之熱穩定性。藉由 本發明實施例之實驗數據得知，遮蔽材料12於150℃至300℃下可維持低於0.01%至2%之重量損耗，即說明遮蔽材料12於150℃至300℃下仍保持安定，且並無大量單體因高溫而斷鏈逸失，顯示遮蔽材料12之熱穩定性相對較佳。

此外，因在單層玻璃基板觸控面板之製程中，遮光材料12除需具備上述於230℃至300℃之溫度範圍下保持熱穩定外，遮光材料12亦需具備於製程高溫下不黃化之特性，以維持觸控面板之美觀性，換言之即遮光材料12需具備高溫處理後，色差極小之特性。因此，本發明實施例亦進行了色差儀試驗，其中，實驗待測物材料為50wt%之矽膠混合50wt%之二氧化鈦粉末而成之遮光材料；塗佈厚度為20μ m；實驗溫度為300℃持溫30分鐘；量測模式為S.C.E(Specular Component Excluded，不含鏡面反射光)。詳細實驗數據請參照下表(8)：

其中，L值代表明度指數，表示三維座標物體的明度座標，L為0時表示物體為對光完全吸收的黑體；L為100時表示物體對光完全反射的純白物體。a值代表紅綠色度指數座標，+a時表示紅的程度，-a時表示綠的程度。b值代表紅綠色度指數座標，+b時表示黃的程度，-b時表示藍的程度。而總色差值之計算公式為：△E=(△L² +△a² +△b² )^1/2 。色差判斷標準請參照下表(9)：

藉由本發明實施例進行色差儀試驗之實驗數據表(8)及色差判斷標準表(9)得知，本發明實施例之總色差值為1.1963，屬色差標準中之第二級，顯示本發明所揭露之遮光材料12於高溫300℃下仍能保持色差極小之特性。

因矽膠之工作溫度可達300℃，故以矽膠作為載體之遮光 材料12可於上述230℃至300℃之溫度範圍中使用，仍保持穩定。其原因為矽膠121之主要鏈為Si-O鍵，其鍵能108 kcal/mol，使矽膠121具熱穩定性；而矽膠之主要側鏈為Si-C鍵，常見連接之側基鍵為甲基、乙基及丁基，其側基鍵能：甲基88 kcal/mol，乙基66 kcal/mol，丁基52 kcal/mol，甲基鍵能較大，對甲基系矽膠之熱穩定性亦有貢獻。此外，碳碳單鍵(c-c)之鍵能為82 kcal/mol，碳碳雙鍵(c=c)之鍵能為145 kcal/mol，而苯環之碳碳鍵能係介於碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間，與甲基鍵能88 kcal/mol相當，由此可知，苯環鍵亦對苯環系矽膠之熱穩定性具有貢獻。

由上述實施例、實驗數據及其說明可知，本發明藉由矽膠121作為遮光材料12之載體，混合無機粉末122，如二氧化鈦或碳黑，達成遮蔽光線與調色之功能，有效解決習用遮光材料於單層玻璃基板觸控面板之製程溫度在230℃至300℃之範圍中，加速老化及黃化，導致材料壽命縮短之問題。

此外，因在單層玻璃基板觸控面板之製程中，遮光材料12需具備歷經於不同溫度、不同製程時間下與不同化學物質接觸後仍保持安定之能力，換言之即遮光材料12需具有耐化性，請參照下表(10)，為單層玻璃基板觸控面板之各製程條件：

藉由上表整理，可知於遮光材料12於不同溫度、不同製程時間下與不同化學物質接觸後仍保持安定，因此遮光材料12具有相對良好之耐化性，以利遮光材料12適用於單層玻璃基板觸控面板之製程。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，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。

1‧‧‧觸控面板

11‧‧‧玻璃基板

111‧‧‧邊緣區

112‧‧‧觸控區

12‧‧‧遮光材料

121‧‧‧矽膠

122‧‧‧無機粉末

13‧‧‧觸控電路層

14‧‧‧導線層

15‧‧‧介電層

16‧‧‧軟性印刷電路板

第1圖為本發明實施例之應用示意圖(一)。

第2圖為本發明實施例之應用示意圖(二)。

第3圖為第2圖A區域之掃描式電子顯微鏡(SEM)圖片。

第4圖為本發明實施例進行光學密度檢驗之實驗數據圖表。

第5圖為本發明實施例進行熱重分析檢驗之實驗數據圖表。

1‧‧‧觸控面板

11‧‧‧玻璃基板

111‧‧‧邊緣區

112‧‧‧觸控區

12‧‧‧遮光材料

13‧‧‧觸控電路層

14‧‧‧導線層

15‧‧‧介電層

16‧‧‧軟性印刷電路板

Claims (8)

1. 一種遮光材料，用以塗佈於一觸控面板之一玻璃基板的邊緣，該遮光材料包含：一矽膠；及一二氧化鈦粉末，混合於該矽膠中；其中該矽膠為甲基系矽膠或苯環系矽膠，該二氧化鈦粉末之添加比例，以該遮光材料之總重量為基準，係在30wt%至50wt%之範圍中。
2. 一種遮光材料，用以塗佈於一觸控面板之一玻璃基板的邊緣，該遮光材料包含：一矽膠；及一碳黑粉末，混合於該矽膠中；其中該矽膠為甲基系矽膠或苯環系矽膠，該碳黑粉末之添加比例，以該遮光材料之總重量為基準，係在0.1wt%至30wt%之範圍中。
3. 如請求項2所述之遮光材料，其中該碳黑粉末之添加比例，以該遮光材料之總重量為基準，係在0.5wt%至5wt%之範圍中。
4. 如請求項1至3任一項所述之遮光材料，更包含二氧化矽，以該遮光材料之總重量為基準，二氧化矽之添加比例係在0.02wt%至1wt%之範圍中。
5. 如請求項4所述之遮光材料，其中二氧化矽之添加比例係在0.1wt%至0.5wt%之範圍中。
6. 如請求項5所述之遮光材料，更包含一染料，以該遮光材料之總重量為基準，該有機/無機染料之添加比例係在0.1wt%至20wt%之範圍中。
7. 如請求項6所述之遮光材料，更包含一介面活性劑，以該遮光材料之總重量為基準，該介面活性劑之添加比例係在0.01wt%至1wt%之範圍中。
8. 一種觸控面板，包含：一玻璃基板，具有一觸控區與一邊緣區，該邊緣區環繞該觸控區；一選自如請求項1至7任一項之遮光材料，塗佈於該邊緣區；一觸控電路層，設置於該觸控區，用以接收一觸控訊號；一導線層，設置於該遮光材料上，電性連接於該觸控電路層；一介電層，設置於該導線層上；及一軟性印刷電路板，設置於該遮光材料上，電性連接於該導線層以傳輸該觸控訊號。