TWI549047B - 觸控面板及其製造方法 - Google Patents

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Description

觸控面板及其製造方法
本發明係有關於觸控面板，特別有關於觸控面板的電極圖案設計，以及使用導電光阻膜製作的觸控面板及其製造方法。
隨著電子工業的發展，近年來各種數位產品，例如手機、平板電腦、數位相機等其他電子產品皆有觸控功能的需求，在這些電子產品中使用觸控面板可提供更方便且快速的操作方式。目前的觸控面板以電容式觸控為主要技術，電容式觸控面板的層疊結構通常包含第一導電層、第二導電層以及介於第一導電層與第二導電層之間的絕緣層。
觸控面板的第一導電層的電極圖案通常是經由沉積透明導電層，並利用微影與蝕刻製程將透明導電層圖案化而形成。第二導電層的電極圖案則需要經過另一道沉積、微影與蝕刻製程步驟形成，而且設置在第一導電層與第二導電層之間的絕緣層也需要經由另一道沉積、微影與蝕刻製程步驟形成。
第一導電層和第二導電層的電極圖案通常採用菱形的電極圖案設計，在複數個排列成行與複數個排列成列的菱形電極圖案之間利用一連接部分進行電性連接，第一導 電層與第二導電層的交錯處位於菱形電極圖案之間的連接部分上。
當採用菱形電極圖案設計的第一導電層和第二導電層之間發生對位偏移時，第一導電層與第二導電層的交錯處會發生在菱形電極圖案的一部份與連接部分之間，由於對位偏移後第一導電層與第二導電層之交錯處的重疊面積會改變，而且第一導電層與第二導電層的菱形電極圖案之間的距離也會改變，因此，相較於未發生對位偏移時觸控面板的菱形電極圖案所產生的電容值，發生對位偏移後觸控面板的菱形電極圖案所產生的電容值會有很大的變異，進而影響到觸控面板的觸控靈敏度。
因此，習知電容式觸控面板的製造的製程步驟繁複，而且第一導電層和第二導電層的電極圖案之間也需要高度的對位精準度。
本揭示提供觸控面板的電極圖案設計，利用直條形的電極圖案設計，讓互相垂直的第一電極與第二電極之間即使發生對位偏移，也不會改變第一電極與第二電極之交錯處的重疊面積，而且第一電極與第二電極之間產生的總電容值也不會改變，使得觸控面板的電極圖案所產生的電容值不會受到對位偏移的影響，進而達到改善觸控面板的觸控靈敏度之功效。
此外，本揭示還提供使用導電光阻膜製作觸控面板的製造方法，藉由使用導電光阻膜，可以讓觸控面板的一 層導電層和絕緣層的製程整合在一起，達到簡化觸控面板的製程步驟之功效。
在本揭示的一些實施例中，提供觸控面板，其包含：複數個第一電極設置於基板上，這些第一電極互相平行且沿著第一方向延伸；以及導電光阻膜設置於這些第一電極上方，導電光阻膜包含絕緣感光材料層和複數個第二電極，這些第二電極互相平行且沿著第二方向延伸，第二方向垂直於第一方向，並且絕緣感光材料層介於這些第一電極與這些第二電極之間。
在本揭示的一些實施例中，還提供觸控面板的製造方法，此方法包含：形成複數個第一電極於基板上，這些第一電極互相平行且沿著第一方向延伸；將導電光阻膜貼附於這些第一電極上方，導電光阻膜包含絕緣感光材料層和導電層；以及將導電層圖案化，形成複數個第二電極，這些第二電極互相平行且沿著第二方向延伸，第二方向垂直於第一方向，其中絕緣感光材料層介於這些第一電極與這些第二電極之間。
100‧‧‧觸控面板
100A‧‧‧主動區
100P‧‧‧周邊區
102、118‧‧‧基板
104‧‧‧第一電極
104D‧‧‧偽第一電極
105‧‧‧第一電極與第二電極的重疊區域
106‧‧‧第二電極
106D‧‧‧偽第二電極
108‧‧‧導線
108P‧‧‧導電墊
110‧‧‧軟性印刷電路板
111‧‧‧導電層
112‧‧‧絕緣感光材料層
112U‧‧‧絕緣感光材料層的凹陷
113‧‧‧絕緣感光材料層的開口
114‧‧‧保護層
116‧‧‧遮光層
120‧‧‧導電光阻膜
為了讓本揭示之目的、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：第1圖顯示依據本揭示的一些實施例，觸控面板的平面示意圖。
第2圖顯示依據本揭示的一些實施例，沿著第1圖的剖面 線I-I’，觸控面板的剖面示意圖。
第3A-3D圖顯示依據本揭示的一些實施例，製造第2圖的觸控面板之各中間階段的平面示意圖。
第4圖顯示依據本揭示的另一些實施例，沿著第1圖的剖面線I-I’，觸控面板的概略剖面示意圖。
第5A-5F圖顯示依據本揭示的一些實施例，製造第4圖的觸控面板之各中間階段的平面示意圖。
以下詳述本揭示之觸控面板的一些實施例的結構設計與製造方法，然而，可以理解的是，本揭示提供的發明概念可以在各種廣泛的背景中實施，在此所討論的特定實施例僅用於說明本揭示的一些實施例之製造與使用的特定方式，並非用於限定本揭示的範圍。
如第1圖所示，觸控面板100包含複數個直條形的第一電極104形成於基板102上，這些第一電極104互相平行且沿著第一方向，例如Y軸方向延伸。此外，觸控面板100還包含複數個直條形的第二電極106形成於這些第一電極104上方，這些第二電極106互相平行且沿著第二方向，例如X軸方向延伸，使得第二電極106與第一電極104互相垂直。為了避免第一電極104與第二電極106的交錯處發生短路，在第一電極104與第二電極106之間設置有絕緣層，此絕緣層為絕緣感光材料層，絕緣感光材料層與第二電極106一起由導電光阻膜形成，在第1圖中並未繪出絕緣感光材料 層，有關絕緣感光材料層的設置請參閱第2圖和第4圖。
如第1圖所示，在相鄰的第一電極104之間還具有複數個偽第一電極(dummy first electrodes)104D，這些偽第一電極104D的設置，雖然並未提供觸控作用，但是卻可以增加觸控感應的靈敏度，同時也可以減少第一電極104形狀可視造成的視覺品味問題。同樣地，在相鄰的第二電極106之間也具有複數個偽第二電極(dummy second electrodes)106D，這些偽第二電極106D的設置，雖然並未提供觸控作用，但是卻可以增加觸控感應的靈敏度，同時也可以減少第二電極106形狀可視造成的視覺品味問題。
另外，觸控面板100還包含複數條導線108分別連接至這些第一電極104和這些第二電極106，並且這些導線108經由導電墊(conductive pad)108P與軟性印刷電路板(flexible print circuit；FPC)110電性連接。上述這些第一電極104、偽第一電極104D、第二電極106和偽第二電極106D設置的區域可稱為觸控面板100的主動區(active area)100A，而導線108和導電墊108P設置的區域可稱為觸控面板100的周邊區(peripheral area)100P。
第2圖為依據本揭示的一些實施例，沿著第1圖的剖面線I-I’，觸控面板100的剖面示意圖。第一電極104和偽第一電極104D(第2圖中未繪出)形成在基板102上，在一些實施例中，第一電極104和偽第一電極104D可以由透明導電材料，例如銦錫氧化物(indium tin oxide；ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide；IZO)等製成。在另一些實施例中，第一 電極104和偽第一電極104D也可以由金屬線或金屬網格(metal mesh)等製成。
第二電極106和偽第二電極106D形成在第一電極104上方，在第二電極106、偽第二電極106D與第一電極104之間具有絕緣感光材料層112，其中絕緣感光材料層112用以將第一電極104、偽第一電極104D與第二電極106、偽第二電極106D絕緣間隔開。依據本揭示的一些實施例，第二電極106和偽第二電極106D以及絕緣感光材料層112是由導電光阻膜120製成，導電光阻膜120包含絕緣感光材料層112和導電層111，導電光阻膜120的導電層111於製程中被圖案化以形成第二電極106和偽第二電極106D，而導電光阻膜120的絕緣感光材料層112則於製程中被圖案化以分別將第一電極104與第二電極106、第一電極104與偽第二電極106D、偽第一電極104D與第二電極106，以及偽第一電極104D與偽第二電極106D絕緣間隔。
在一些實施例中，導電光阻膜120的導電層111可以由透明導電材料，例如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)等製成。此外，導電光阻膜120的導電層111也可以由奈米碳管(carbon nanotube；CNT)、石墨烯(graphene)、奈米銀線(Ag nanowire；AGNW)、金屬網格或導電高分子，例如聚(3,4-二氧乙基噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene；PEDOT)製成。導電光阻膜120的絕緣感光材料層112則可以由光阻或絕緣膠製成。在一些實施例中，導電光阻膜120的厚度h可以在1μm至15μm之間，較佳是在2.5μm至5μ m之間。在另一些實施例中，導電光阻膜120的厚度h也可以具有其他數值範圍。
如第1圖所示，直條形的第一電極104與直條形的第二電極106互相垂直，在第一電極104與第二電極106的交錯處，第一電極104與第二電極106互相重疊的區域105具有矩形的形狀，並且在這些第一電極104與這些第二電極106的對位發生偏移的狀態下，此重疊區域105的面積不變。
因此，經由本揭示的電極圖案設計，即使這些第一電極104與這些第二電極106的對位發生偏移，第一電極104與第二電極106之間產生的總電容值也不會改變，亦即觸控面板的電極圖案所產生的電容值不會受到第一電極104與第二電極106對位偏移的影響，進而達到改善觸控面板的觸控靈敏度之功效。
在本揭示的一些實施例中，導電光阻膜120的導電層111可由奈米銀線製成，亦即第二電極106與偽第二電極106D是由奈米銀線製成，奈米銀線的阻值與尺寸為非線性的變化，當第一電極104由銦錫氧化物(ITO)製成時，由於銦錫氧化物(ITO)的阻值與尺寸為線性的變化，為了讓奈米銀線製成的第二電極106之阻值可以配合由銦錫氧化物(ITO)製成的第一電極104之阻值，並且讓第一電極104和第二電極106的阻值可以配合觸控面板之積體電路(IC)驅動的阻值需求，第二電極106的線寬需依據導電光阻膜120的厚度h設定在一範圍內，並且第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積也依此設定在一範圍內。
在一些實施例中，第二電極106由奈米銀線製成，第一電極104由銦錫氧化物(ITO)製成，並且導電光阻膜120的厚度h為2.5μm的狀態下，第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積(又可稱為一個觸控單元的節點面積)可以在0.04mm2至0.18mm2之間。
在另一些實施例中，第二電極106由奈米銀線製成，第一電極104由銦錫氧化物(ITO)製成，並且導電光阻膜120的厚度h為5μm時，第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積可以在0.04mm2至0.36mm2之間。在其他的實施例中，第一電極104和第二電極106可以由其他材料製成，並且導電光阻膜120的厚度h也可以是其他數值範圍，因此，第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積可依據這些不同的條件而設定在其他數值範圍，例如：導電光阻膜120的厚度h為1μm時，第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積可以在0.04mm2至0.072mm2之間；導電光阻膜120的厚度h為10μm時，第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積可以在0.04mm2至0.72mm2之間；導電光阻膜120的厚度h為15μm時，第一電極104與第二電極106重疊區域105的面積可以在0.04mm2至1.08mm2之間。
在第2圖的實施例中，第二電極106和偽第二電極106D以及絕緣感光材料層112是由同一道製程步驟形成，經由對導電光阻膜120進行曝光與微影製程，即可同時完成第二電極106和偽第二電極106D以及絕緣感光材料層112的 製作。經由此方法所形成的第二電極106、偽第二電極106D和絕緣感光材料層112具有共同傾斜側面，換言之，導電光阻膜120具有傾斜側面，此傾斜側面與第一電極104表面之間具有夾角θ，夾角θ的範圍在30度至85度之間，通常可將夾角θ設計在50度至60度之間。
由於第二電極106、偽第二電極106D和絕緣感光材料層112是經由導電光阻膜120在同一道製程步驟形成，因此第二電極106、偽第二電極106D和絕緣感光材料層112的側面很難達到垂直(90度)的側面。此外，當第二電極106、偽第二電極106D和絕緣感光材料層112的傾斜側面與第一電極104表面之間的夾角θ小於30度時，表示導電光阻膜120發生了顯影不良問題，這將導致第二電極106和偽第二電極106D之間很容易發生短路問題。
另外，當第二電極106、偽第二電極106D和絕緣感光材料層112的傾斜側面與第一電極104表面之間的夾角θ大於85度時，表示導電光阻膜120發生了過度顯影問題，這將導致第二電極106和偽第二電極106D很容易發生剝離問題。因此，將夾角θ的範圍設計在30度至85度之間可以避免上述問題發生。
如第2圖所示，基板102上方具有另一基板118，在一些實施例中，基板102是可撓性的塑膠基板，例如聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate；PET)基板，而基板118則可是作為保護蓋板(cover lens)的玻璃基板，在基板118的內側表面上形成遮光層116，基板118的外側表面則作 為觸控面板100的觸控面。
遮光層116位於觸控面板100的周邊區100P，藉由遮光層116的設置可遮住導線118，避免金屬材料製成的導線118產生反光而影響觸控面板100的外觀。遮光層116的材料可以是黑色或其他顏色的光阻或油墨材料，可藉由塗佈與微影製程，使用黑色光阻製作遮光層116，或者可藉由印刷製程，以彩色油墨製作遮光層116。
此外，在基板102上還形成有保護層114，全面地覆蓋第一電極104、偽第一電極104D(第2圖中未繪出偽第一電極104D)、第二電極106、偽第二電極106D、絕緣感光材料層112以及導線118，在一些實施例中，保護層114的材料可以是光學膠(optical clear adhesive；OCA)，經由光學膠可以將基板102與基板118接合在一起。
第3A-3D圖為依據本揭示的一些實施例，製造第2圖的觸控面板100之各中間階段的平面示意圖。如第3A圖所示，在基板102上形成第一電極104和偽第一電極104D。在一實施例中，可沉積銦錫氧化物(ITO)層在基板102上，在銦錫氧化物(ITO)層上形成光阻層，經由曝光與顯影製程形成與第一電極104和偽第一電極104D的圖案一致的光阻圖案，以光阻圖案作為遮罩，經由蝕刻製程將銦錫氧化物(ITO)層圖案化，形成第一電極104和偽第一電極104D。
參閱第3B圖，在基板102之上貼附導電光阻膜120以覆蓋第一電極104和偽第一電極104D，此時的導電光阻膜120包含未圖案化的導電層以及位於導電層下方未圖案 化的絕緣感光材料層。
如第3C圖所示，經由曝光與顯影製程，將導電光阻膜120的導電層和絕緣感光材料層一起圖案化，其中導電層形成第二電極106和偽第二電極106D(如第2圖所示之導電層111)，同時絕緣感光材料層形成位於第二電極106和偽第二電極106D與第一電極104之間的絕緣感光材料層(如第2圖所示之絕緣感光材料層112)，此絕緣感光材料層112具有與第二電極106和偽第二電極106D一致的圖案。
參閱第3D圖，於觸控面板100的周邊區100P，在基板102上形成複數條導線108，以及位於這些導線108末端的導電墊108P，這些導線108分別與每一條第一電極104以及每一條第二電極106連接。在一實施例中，可經由網版印刷製程，使用銀漿印製出導線108和導電墊108P的圖案，之後經過烘烤製程完成導線108和導電墊108P的製作。此外，還可以再進行雷射蝕刻製程，將導線108的線寬變細。
第4圖為依據本揭示的另一些實施例，沿著第1圖的剖面線I-I’，觸控面板100的剖面示意圖。第4圖與第2圖的差別在於導電光阻層120的絕緣感光材料層112並未與導電層111一起圖案化，在導電光阻層120的導電層111形成第二電極106和偽第二電極106D之後，位於觸控面板100主動區100A的絕緣感光材料層112並未圖案化，而是形成全面地覆蓋觸控面板100的主動區100A的絕緣感光材料層112。
另外，導電光阻層120的絕緣感光材料層112位於觸控面板100周邊區100P的一部份則被除去，使得絕緣感 光材料層112具有一開口形成於觸控面板100的周邊區100P。此外，位於觸控面板100周邊區100P的導線108和導電墊108P形成在基板102上，並位於絕緣感光材料層112的開口中。
如第4圖所示，在此實施例中，位於觸控面板100主動區100A的絕緣感光材料層112並未被圖案化，因此，第4圖的實施例之結構相較於第2圖的實施例之結構具有較低的斷差，在一些實施例中，第4圖的實施例之結構斷差d約為0.4μm至0.7μm之間，而第2圖的實施例之結構斷差則實質上等於導電光阻層120的厚度，於一實施例中，約為2.5μm至5μm之間。
由於第4圖的實施例之結構斷差較低，因此可以降低觸控面板100的第二電極106和偽第二電極106D的蝕刻痕。此外，第4圖的實施例之絕緣感光材料層112全面地覆蓋在主動區100A的第一電極104上，因此也可以避免第二電極106與第一電極104之間發生短路。
第5A-5F圖顯示依據本揭示的一些實施例，製造第4圖的觸控面板100之各中間階段的平面示意圖。如第5A圖所示，在基板102上形成第一電極104和偽第一電極104D。在一實施例中，可沉積銦錫氧化物(ITO)層在基板102上，在銦錫氧化物(ITO)層上形成光阻層，經由曝光與顯影製程形成與第一電極104和偽第一電極104D的圖案一致的光阻圖案，以光阻圖案作為遮罩，經由蝕刻製程將銦錫氧化物(ITO)層圖案化，形成第一電極104和偽第一電極104D。
參閱第5B圖，在基板102之上貼附導電光阻膜120以覆蓋第一電極104和偽第一電極104D，此時的導電光阻膜120包含未圖案化的導電層以及位於導電層下方未圖案化的絕緣感光材料層。
如第5C圖所示，使用與第二電極106和偽第二電極106D的圖案一致的光罩圖案，對導電光阻膜120進行曝光製程，將未曝光區域之導電光阻膜120的導電層剝除，形成第二電極106和偽第二電極106D(如第4圖所示之導電層111)，而導電光阻膜120的絕緣感光材料層112則仍全部保留在基板102之上。在導電光阻膜120的導電層進行剝除步驟時，位於導電層剝除部分下方的絕緣感光材料層112，其表面的一部分絕緣感光材料也會被剝離，形成稍微低於絕緣感光材料層112的其他表面的凹陷112U(如第4圖所示)。
參閱第5D圖，對導電光阻膜120的絕緣感光材料層112進行局部曝光，使得位於觸控面板100的主動區100A的絕緣感光材料層112全部被曝光，而位於觸控面板100的周邊區100P的絕緣感光材料層112則未被曝光。
如第5E圖所示，對導電光阻膜120的絕緣感光材料層112進行顯影製程，於顯影後未曝光的絕緣感光材料層112被除去，形成開口113在觸控面板100的周邊區100P，完成第4圖的絕緣感光材料層112。
如第5F圖所示，在觸控面板100的周邊區100P，於基板102上形成複數條導線108和位於這些導線108末端的導電墊108P，這些導線108和導電墊108P位於絕緣感光材 料層112的開口113中。在一實施例中，可經由網版印刷製程，使用銀漿印製出導線108和導電墊108P的圖案，之後經過烘烤製程完成導線108和導電墊108P的製作。此外，還可以再進行雷射蝕刻製程，將導線108的線寬變細。
在一些實施例中，本揭示之觸控面板100的基板102可經由黏著層與顯示面板接合，形成觸控顯示裝置，顯示面板可以是液晶顯示面板(liquid crystal display；LCD)或有機發光二極體(organic light-emitting diode；OLED)顯示面板。
依據本揭示的實施例，觸控面板的第一電極和第二電極採用直條形的電極圖案設計，當第一電極與第二電極之間發生對位偏移時，第一電極與第二電極之交錯處的重疊區域面積也不會改變，因此即使發生對位偏移，觸控電極的整體電容值的差異也不大，使得第一電極和第二電極之間的對位精準度對於觸控面板的觸控靈敏度影響較小，可以提升觸控面板的製造良率。
此外，依據本揭示的實施例，使用導電光阻膜來製作觸控面板，可以使得觸控面板的一層電極圖案和絕緣層的製程步驟整合在一起，達到簡化觸控面板的製程步驟之功效。
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‧‧‧觸控面板
100A‧‧‧主動區
100P‧‧‧周邊區
102、118‧‧‧基板
104‧‧‧第一電極
106‧‧‧第二電極
106D‧‧‧偽第二電極
108‧‧‧導線
108P‧‧‧導電墊
110‧‧‧軟性印刷電路板
111‧‧‧導電層
112‧‧‧絕緣感光材料層
114‧‧‧保護層
116‧‧‧遮光層
120‧‧‧導電光阻膜

Claims (10)

  1. 一種觸控面板，包括：一基板；複數個第一電極，設置於該基板上，該些第一電極互相平行且沿著一第一方向延伸；以及一導電光阻膜，設置於該些第一電極上方，該導電光阻膜包含一絕緣感光材料層和複數個第二電極，該些第二電極互相平行且沿著一第二方向延伸，該第二方向垂直於該第一方向，並且該絕緣感光材料層介於該些第一電極與該些第二電極之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該絕緣感光材料層的圖案與該些第二電極的圖案上下重疊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中各該第二電極與其和該第一電極之間的絕緣感光材料層具有一共同傾斜側面，該共同傾斜側面與該第一電極表面之間的一夾角範圍在30度至85度之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中位於該觸控面板的一主動區的該絕緣感光材料層係全面地覆蓋該觸控面板的該主動區。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控面板，其中該絕緣感光材料層具有一開口位於該觸控面板的一周邊區，該周邊區圍繞該主動區。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板，更包括複數條導線電性連接至該些第一電極和該些第二電極，其中該些導線設置於該基板上且位於該絕緣感光材料層的該開口中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第二電極的材料為奈米銀線，並且該導電光阻膜的厚度為1μm至15μm。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控面板，其中該些第一電極與該些第二電極重疊區域的面積為0.04mm2至1.08mm2。
  9. 一種觸控面板的製造方法，包括：形成複數個第一電極於一基板上，該些第一電極互相平行且沿著一第一方向延伸；將一導電光阻膜貼附於該些第一電極上方，該導電光阻膜包含一絕緣感光材料層和一導電層；以及將該導電層圖案化，形成複數個第二電極，該些第二電極互相平行且沿著一第二方向延伸，該第二方向垂直於該第一方向，其中該絕緣感光材料層介於該些第一電極與該些第二電極之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控面板的製造方法，更包括將該絕緣感光材料層圖案化，使得該絕緣感光材料層的圖案與該些第二電極的圖案上下重疊，其中該導電層的圖案化步驟和該絕緣感光材料層的圖案化步驟經由同一道 曝光與顯影製程進行。
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