TWI552037B - 觸控構件及其製造方法 - Google Patents

Description

觸控構件及其製造方法

本發明有關於一種輸入介面構件及其製造方法，且特別是有關於一種觸控構件及其製造方法。

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，在顯示行資訊設備的前面安裝透光性的觸控板的電子設備逐步增加，如各式電腦(平板電腦)、手機(PDA)、工業控制器等。按觸控板工作原理和傳輸介質的不同，現技術中的觸控板至少可以為電阻式、電容式、光頻、聲頻感應式等等。現有較為常見之觸控裝置例如為電阻式及電容式觸控裝置。有關電容式觸控裝置之工作機制係當手指等觸摸物觸摸在觸控板表面上時，因人體電場，手指等觸摸物和觸控板中的導電層之間形成一個耦合電容。觸控板控制器通過對此電性變化進行精確計算，得出觸摸點的位置。

目前之光電產品將進階以曲面設計為主流，因此，由於電子設備的推陳出新，對於觸控技術應用仍受限於平坦面結構，因此對於非平面結構之電子裝置如滑鼠、搖桿或進一步對於新穎的平面顯示裝置之外殼，若可設置觸控裝置將更提升應用上的便利性。

本發明提出一種觸控構件之製造方法，上述觸控構件之製造方法主要係於利用含有奈米碳管之第一導電材料以於基板之平面的電極區域形成透明電極層，並進一步塑形基板，故可提高產品設計的彈性。

本發明實施例提供一種觸控構件之製造方法，包含以下步驟：首先，提供基板，其表面具有至少一個平面的電極區域以及至少一個平面的線路區域；接下來，覆蓋第一導電材料於所述至少一個電極區域上之至少一部分，以形成透明電極層，其中所述第一導電材料為含有奈米碳管；接著，覆蓋第二導電材料於所述至少一線路區域上之至少一部分，以形成線路層，所述線路層係自透明電極層引出；最後，塑形基板以形成至少一個可撓形狀或立體形狀的透明電極。

除此之外，本發明實施例還提供一種觸控構件，所述觸控構件包括基板、立體形狀之透明電極以及線路層。基板具有立體形狀，且基板之表面具有電極區域以及線路區域。透明電極包括透明電極層，而透明電極層係形成於電極區域上，其中透明電極層的材料為含有奈米碳管之透明導電材料。線路層形成於線路區域上，且線路層自該透明電極層引出。

綜上所述，本發明所提供的觸控構件及其製造方法可實現一種高性能與多樣化的觸控構件，並可簡化製程、提升製程良率等。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

本發明實施例提出一種觸控構件之製造方法，上述觸控構件之製造方法主要係於利用含有奈米碳管之第一導電 材料以於基板之平面的電極區域形成透明電極層，並進一步塑形基板，故可形成具有可撓形狀或立體形狀之透明電極。

請參考圖1、圖1A、圖2A與圖3，圖1是繪示依據本發明一實施例之觸控構件之製造方法的步驟流程圖，圖1A與圖2A是繪示依據圖3之觸控構件1a在製造過程中的上視示意圖，而圖3是繪示依據本發明一實施例之觸控構件1a的剖面示意圖。本發明之第一具體實施例包括以下步驟：

步驟S101：首先，提供基板100，其表面101具有至少一個平面的電極區域110以及至少一個平面的線路區域120。

步驟S103：覆蓋第一導電材料於所述至少一個電極區域110上之至少一部分，以形成透明電極層200，其中所述第一導電材料為含有奈米碳管之透明導電材料。

步驟S105：覆蓋第二導電材料於所述至少一線路區域120上之至少一部分，以形成線路層300，所述線路層300係自透明電極層200引出。

步驟S107：塑形基板100以形成至少一個可撓形狀或立體形狀的透明電極201。

以下將詳細說明本實施例之觸控構件之製造方法，請參考圖1A與圖1B，其中，圖1B是繪示依據圖1A之觸控構件1a沿AA線的剖面示意圖。首先提供基板100，其表面101具有至少一個平面的電極區域110以及至少一個平面的線路區域120。於本實施例中，基板100為板狀基板， 並具有一平面的上表面102。上表面102具有電極區域110以及線路區域120，而線路區域120位於電極區域110之周圍。基板100的形狀也可為薄膜狀、長方體形狀或不規則形狀等，而基板100的至少部分表面101為平面，而所述至少部分表面101具有電極區域110以及線路區域120。

基板100的材料為絕緣材料且具有透光性，另外，基板100的材料也具有熱塑性，例如為聚對苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)樹脂、聚碳酸酯(PC，polycarbonate)樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethyl methacrylate)樹脂、聚丙烯(PP，Polypropylene)樹脂、聚乙烯(PE，polyethylene)樹脂、聚醚碸(PES，polyethersulfone)樹脂、聚醯亞胺(PI，polyimide)樹脂及環氧樹脂等。於本實施例中，可以基板100之下表面103為觸控面，使接近或接觸下表面103之接觸物體與形成於上表面102之透明電極201間形成靜電電容，而基板100的厚度例如為50~700微米(Micrometer，μm)，較佳例如為188微米。

請參考圖2A與圖2B，其中，圖2B是繪示依據圖2A之觸控構件1a沿BB線的剖面示意圖。接著，覆蓋第一導電材料於電極區域110上之至少一部分，以形成透明電極層200，其中，第一導電材料為含有奈米碳管之透明導電材料。第一導電材料例如為含有奈米碳管、有機導電塗料以及溶劑之透明導電塗料。詳細而言，有機導電塗料例如為聚次乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽 (Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene/Poly(styrenesulfonate)，PEDOT/PSS)，而溶劑例如為水(water)、乙醇(Ethanol)、異丙醇(Iso-propyl alcohol，IPA)、甲醇(Methyl alcohol)或上述材料之組合。於本實施例中，溶劑例如為水與異丙醇之組合。更進一步地，透明導電材料可含有多個相互纏繞或各向同性的奈米碳管，所述多個奈米碳管可利用凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，以形成具有微孔結構之網絡狀結構。再者，所述奈米碳管可為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管、多壁奈米碳管或其混和，而單壁奈米碳管的直徑約為0.5奈米至50奈米，雙壁奈米碳管的直徑約為1.0奈米至50奈米，多壁奈米碳管的直徑約為1.5奈米至50奈米。

於本實施例中，可將第一導電材料作為塗料以塗佈方式覆蓋於基板100之電極區域110上，以形成透明電極層200。透明電極層200的厚度可以為10至500奈米，可使透明電極層200具有較好的阻值分布和透光特性，從而提供了觸控構件1a及使用觸控構件1a之裝置的分辨率和觸控精確度。值得一提的是，於本實施例中，第一導電材料僅覆蓋於電極區域110之一部分，以形成圖案化的透明電極層200。另外，也可將第一導電材料作為塗料以網印、噴塗、微影、噴墨或其他製程覆蓋於基板100之表面101上，以形成圖案化的透明電極層200，本技術領域具有通常知識者可以依據實際需求逕行選擇，故本實施例並不限制。

如圖2A所示，圖案化的透明電極層200具有多個導電區域210，多個導電區域210之間以一空間220間隔。具體而言，多個導電區域210的形狀皆為大小相同的長方形，且多個導電區域210相互平行設置並以多個長條形的空間220兩兩間隔。於其他實施例中，圖案化的透明電極層200例如可具有第一軸向設置的導電區域以及第二軸向設置的導電區域，而所述兩個導電區域以一介電層相間隔。介電層的材料可為高透明性、低反射性且低眩光性的介電材料，例如聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏氯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚矽氧樹脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS，Acrylonitrile-Styrene)樹脂或TPX樹脂(以4-甲基戊烯-1為主原料之結晶性之烯烴系聚合物)等。另外，形成介電層的方法可藉由網印、噴塗、微影、噴墨或其他製程，以形成圖案化的介電層，本技術領域具有通常知識者可以依據實際需求逕行選擇，故本實施例並不限制。

接下來，覆蓋第二導電材料於線路區域120上之至少一部分，以形成線路層300，其中，線路層300自透明電極層200引出。第二導電材料為具有導電性與延展性的材料，例如導電膠、銀膠或參雜有導電粒子之樹脂塗料等。於本實施例中，第二導電材料為不透明的導電膠，但本實施例並不限制，於其他實施例中，第二導電材料也可具有透明性。如圖2A與圖2B所示，可藉由網印、噴塗、微影、 噴墨或其他佈線製程，以將第二導電材料覆蓋於基板100之線路區域120上，而形成線路層300。本技術領域具有通常知識者可以依據實際需求逕行選擇上述佈線製程，故本實施例並不限制。線路層300的厚度可以為10奈米至10000奈米，於本實施例中，線路層300的厚度例如為10奈米至500奈米，可使線路層300具有較好的阻值分布。線路層300的厚度是本技術領域具有通常知識者可依據線路層300的材料以及實際需求而設計，故本發明之實施例並不限制。

線路層300自透明電極層200引出，具體而言，線路層300與透明電極層200皆設置於基板100之上表面102，且線路層300一端可鄰接於透明電極層200，以自透明電極層200引出。或者，線路層300之一端可覆蓋透明電極層200局部，以自透明電極層200引出。如圖2A所示，線路層300具有多個引線區域310，各引線區域310可針對透明電極層200之各導電區域210獨立引出，因此各導電區域210可透過各引線區域310分別電性連接至外部電路(未繪示)。線路層300之佈線設計是本技術領域具有通常知識者可以依據實際需求逕行選擇，故本實施例並不限制。

值得一提的是，於其他實施例中，在形成透明電極層200的步驟與形成線路層300的步驟，可包括同時將第一導電材料與第二導電材料分別覆蓋於電極區域110與線路 區域120，以同時形成透明電極層200與線路層300。舉例而言，可利用印刷滾輪於基板100之上表面102印刷一圖形以遮蔽部分上表面102，隨後利用塗佈滾輪，於基板100之電極區域110塗佈第一導電材料，而於基板之線路區域120塗佈第二導電材料。

最後，如圖3所示，塑形基板100以形成可撓形狀或立體形狀的透明電極201。於本實施例中，可藉由熱壓成形製程以塑形基板100，使基板100具有彎曲的形狀，也就是說，基板100之上表面102可成形為凹形之曲面，而基板100之下表面103可成形為凸形之曲面。同時，塑形基板100可使覆蓋於基板100之上表面102之透明電極層200具有彎曲的形狀，以形成具有曲面狀之透明電極201。再者，塑形基板100可使覆蓋於基板100之上表面102之線路層300具有彎曲的形狀，以形成具有曲面狀之線路層301。所述熱壓成形製程例如將基板100遞送至一熱壓成形裝置之一公模與一母模間的模穴內，藉由公模與母模夾持且熱壓基板100，以塑形基板100。本技術領域具有通常知識者可以依據實際需求逕行選擇塑形基板的方式，本實施例並不限制。

舉例而言，塑形基板100的方式也可藉由真空輔助冷壓成形製程，詳細而言，可將基板100擺放於一真空輔助冷壓成形裝置內部之一公模頂面，公模頂面具有複數氣孔。藉此，可經由各氣孔對冷壓成形裝置內部抽真空，而 使冷壓成形裝置內部形成真空狀態，使基板100受氣孔之真空吸力吸引而貼合於公模頂面，以塑形基板100。

另外，於其他實施例中，也可僅塑形基板100之部分，例如，可僅針對之覆蓋有透明電極層200之部分基板100進形熱壓成形製程，以形成具有可撓形狀或立體形狀的透明電極201，而覆蓋於基板100之線路區域120的線路層300仍具有平面的形狀。或者，也可僅塑形基板100之上表面102，使上表面102成形為凹形之曲面，而基板100之下表面103仍維持平面，以形成具有可撓形狀或立體形狀的之透明電極201。再者，透明電極201的立體形狀也可為曲面之結合、曲面與平面之結合或平面之結合等，本技術領域具有通常知識者可以依據實際需求逕行選擇，故本實施例並不限制。

依據不同產品，塑形基板100的步驟更可包括依據電極區域110之位置劃分出至少兩個透明電極201，而線路層300、301針對各透明電極201獨立引出。詳細而言，可對準電極區域110之中心線位置塑形基板100，使基板100之上表面102成形為具有大致90度角的內凹折面，並可使覆蓋於上表面102之透明電極層200成形為具有大致90度角的內折形狀。再者，可配合基板100塑形之形狀而選擇第一導電材料，因此，使具有大角度彎折形狀之透明電極層200於所述中心線位置斷線，以劃分為兩個透明電極201，而線路層300、301針對各透明電極201獨立引出。

綜上所述，如圖3所示之本發明之第一實施例之觸控構件1a包括基板100、可撓形狀或立體形狀的透明電極201以及線路層300、301。基板100具有立體形狀，且基板100之表面101具有電極區域110以及線路區域120。透明電極201包括透明電極層200，而透明電極層200係形成於電極區域110上，其中透明電極層200的材料為含有奈米碳管之透明導電材料。線路層300、301形成於線路區域120上，且線路層300、301自透明電極層200引出。

請參考圖4，圖4是繪示依據本發明另一實施例之觸控構件1b的上視示意圖。本實施例之觸控構件1b及其製造方法皆與前述實施例的觸控構件1a及其製造方法二者大致相似，而以下僅針對本實施例與前述實施例之間的不同之處進行詳細說明。於本實施例之觸控構件1b中，基板100為滑鼠之上蓋，且基板100之表面101具有多個電極區域110，而本實施例之觸控構件1b具有多個透明電極202、203、204。觸控構件1b更包括感測電路400，透明電極202、203、204透過線路層301分別電性連接於感測電路400。透明電極202可作為滑鼠之左鍵感應電極，透明電極203可作為滑鼠之右鍵感應電極，而透明電極204可作為滑鼠之滾軸感應電極。

根據本發明實施例，上述的觸控構件1a、1b之製造方法利用含有奈米碳管之第一導電材料形成透明電極層，由於第一導電材料於加工後仍具有延展性，使形成於基板100 之平面的電極區域110的透明電極層200可進一步藉由塑形基板100，以形成具有可撓形狀或立體形狀的透明電極201，藉此，可實現一種高性能與多樣化的觸控構件1a、1b。上述的觸控構件1a、1b之製造方法透過形成透明電極層200於基板100之平面的電極區域110上，並形成線路層300於基板100之平面的線路區域120上，再塑形基板100以形成可撓形狀或立體形狀之透明電極201，可簡化製程並提升製程良率，且可提高產品設計的彈性。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。

1a、1b‧‧‧觸控構件

100‧‧‧基板

101‧‧‧表面

102‧‧‧上表面

103‧‧‧下表面

110‧‧‧電極區域

120‧‧‧線路區域

200‧‧‧透明電極層

201~204‧‧‧透明電極

210‧‧‧導電區域

220‧‧‧空間

300、301‧‧‧線路層

310‧‧‧引線區域

400‧‧‧感測電路

S101~S107‧‧‧步驟

圖1是繪示依據本發明一實施例之觸控構件之製造方法的步驟流程圖。

圖1A與圖2A是繪示依據圖3之觸控構件之製造方法在製造過程中的上視示意圖。

圖1B是繪示依據圖1A之觸控構件沿AA線的剖面示意圖。

圖2B是繪示依據圖2A之觸控構件沿BB線的剖面示意圖。

圖3是繪示依據本發明一實施例之觸控構件的剖面示意圖。

圖4是繪示依據本發明另一實施例之觸控構件的上視示意圖。

S101~S107‧‧‧步驟

Claims (17)

1. 一種觸控構件之製造方法，包括：提供一基板，該基板之表面具有至少一平面的電極區域以及至少一平面的線路區域；覆蓋一第一導電材料於該至少一電極區域上之至少一部分，以形成一透明電極層，其中該第一導電材料為含有奈米碳管之透明導電材料；覆蓋一第二導電材料於該至少一線路區域上之至少一部分，以形成一線路層，該線路層自該透明電極層引出；以及塑形該基板，以形成至少一可撓形狀或立體形狀的透明電極，並且使該透明電極層成形為大角度彎折形狀並斷線，以劃分出該些透明電極；其中，覆蓋該第一導電材料的步驟包括：配合該基板塑形的形狀以選擇該第一導電材料，該奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管、多壁奈米碳管或前述之任意組合，該單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米至50奈米，該雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米至50奈米，該多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米至50奈米，且該透明電極層的厚度為10至500奈米。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中形成該透明電極層的步驟與形成該線路層的步驟包括：同時將該第一導電材料與該第二導電材料分別覆蓋 於該至少一電極區域上之至少一部分與該至少一線路區域上之至少一部分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中形成該透明電極層的步驟包括：以網印、噴塗、微影、噴墨等方式覆蓋該第一導電材料於該至少一電極區域上之至少一部分。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中該透明電極層具有至少二個導電區域，該至少二導電區域之間以一空間或以一介電層間隔，且該介電層的材料為延展性材料。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中該基板的該表面成形為具有大致90度角的彎折面，且該透明電極層成形為具有大致90度角的彎折形狀。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中塑形該基板的步驟包括：熱壓成形該基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中塑形該基板的步驟包括：依據該至少一電極區域之位置劃分出至少兩個該透明電極，而該線路層針對各該透明電極獨立引出。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方法，其中該立體形狀為曲面、曲面之結合、曲面與平面之結合或平面之結合，且該基板為透明基板。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控構件之製造方 法，其中塑形該基板的步驟包括：對準該電極區域的一中心線位置塑形該基板，使該透明電極層於該中心線位置斷線，以劃分出該些透明電極。
10. 一種觸控構件，包括：一基板，具有可撓形狀或立體形狀，該基板之表面具有至少一電極區域以及至少一線路區域；至少一可撓形狀或立體形狀的透明電極，包括一透明電極層，該透明電極層形成於該至少一電極區域上，其中該透明電極層的材料為含有奈米碳管之透明導電材料；以及一線路層，形成於該至少一線路區域上，該線路層自該透明電極層引出；其中，該奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管、多壁奈米碳管或前述之任意組合，該單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米至50奈米，該雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米至50奈米，該多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米至50奈米，該透明電極層的厚度為10至500奈米，且該透明電極層成形為大角度彎折形狀；其中該透明電極層成形為大角度彎折形狀並斷線，以劃分出該至少一可撓形狀或立體形狀的透明電極。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，其中該透明電極層具有至少二個導電區域，該至少二導電區域之間以一空間或以一介電層間隔，且該介電層的材料為延展 性材料。
12. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，其中該基板的該表面成形為具有大致90度角的彎折面，且該透明電極層成形為具有大致90度角的彎折形狀。
13. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，其中該基板的材料為熱塑性材料。
14. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，其中該基板為顯示器之上蓋、滑鼠之上蓋或搖桿之外殼。
15. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，其中該立體形狀為曲面、曲面之結合、曲面與平面之結合或平面之結合，且該基板為透明基板。
16. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，其中至少兩個該透明電極係依據該至少一電極區域之位置而劃分出，而該線路層係針對各該透明電極獨立引出。
17. 如申請專利範圍第10項所述之觸控構件，更包括一感測電路，該至少一可撓形狀或立體形狀之透明電極透過該線路層電性連接於該感測電路。