TWI591520B - 單片玻璃觸控板及其製作方法 - Google Patents

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TWI591520B
TWI591520B TW102105682A TW102105682A TWI591520B TW I591520 B TWI591520 B TW I591520B TW 102105682 A TW102105682 A TW 102105682A TW 102105682 A TW102105682 A TW 102105682A TW I591520 B TWI591520 B TW I591520B
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林清山
陳猷仁
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宸鴻科技（廈門）有限公司
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Description

單片玻璃觸控板及其製作方法
本發明係有關於觸控技術，且特別是有關於一種單片玻璃觸控板及其製作方法。
近年來隨著智慧型手機、平板電腦等具觸控功能的行動裝置的盛行，降低觸控板的生產成本及製作出更加輕薄的觸控板等議題漸趨重要，而單片玻璃觸控板即為可符合此需求的結構之一。
請參見第1圖，繪示了製作單片玻璃觸控板的一習知技術，其先在承載基板10上形成一離型層(release layer)12，於其上方形成一面積較大之支撐載體14，並於此支撐載體上完成觸控結構16之製程後，再沿離型層12邊緣C及C’切割，利用離型層12對承載基板10的附著力不佳，將承載基板10與離型層12、支撐載體14、觸控結構16等膜層分離，並藉由貼附一玻璃蓋板(未繪示)以得到單片玻璃觸控板。但在分離承載基板10的過程中，由於離型層12和支撐載體14本身的厚度較薄且觸控結構16主要分布於支撐載體14的中心區域，分離時，支撐載體14邊緣區域的觸控結構易發生脫落或損壞的問題，進而影響單片玻璃觸控板的良率。若採用較厚的離型層12和支撐載體 14，則會影響整體單片玻璃觸控板的透光性，進而會影響採用單片玻璃觸控板的觸控顯示裝置的顯示效果。有鑑於此，本發明提供了一種單片玻璃觸控板的製作方法，可有效解決此問題。
本發明提供一種單片玻璃觸控板，包括：一蓋板；一承載層，該承載層上形成有：一圖案化的導電層，包含一感測電極；複數信號導線，電性連接於該感測電極，且該些信號導線匯聚於至少一接合區，且該至少一接合區位於該感測電極至少一外側邊，其中該至少一接合區的承載層厚度大於非接合區的承載層厚度；以及一接合膠，設置於該蓋板與該承載層之間，用以接合該蓋板與該承載層。
本發明另提供一種單片玻璃觸控板的製作方法，包括：S1：提供一基板；S2：形成一承載層於該基板上；S3：形成一圖案化的導電層於該承載層上；S4：形成複數信號導線電性連接於該感測電極，且該些信號導線匯聚於至少一接合區，該至少一接合區位於該感測電極至少一外側邊；S5：貼附一蓋板於該圖案化的導電層上，並將該基板自該承載層移除，其中預設為該至少一接合區的承載層厚度大於非接合區的承載層厚度。
採用本發明單片玻璃觸控板製作方法，使得在移除基板時，接合區承載層所受應力的作用可得到緩衝，因此可減少接合區的電路板脫落或損壞的可能性。另由於僅加厚接合區承載層的厚度，非接合區承載層並未加厚，而接合區並非觸 控區域的主體，故後續將觸控板應用於觸控顯示裝置時，並不會影響觸控板主體的透光性。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧基板
12‧‧‧離型層
14‧‧‧支撐載體
16‧‧‧觸控結構
400、500‧‧‧單片玻璃觸控板
410、510‧‧‧基板
420、520‧‧‧承載層
422、522‧‧‧塑料層
424、524‧‧‧緩衝層
432、532‧‧‧感測電極
440、540‧‧‧信號導線
450、550‧‧‧接合膠
551‧‧‧接合劑
460、560‧‧‧導電膠
470、570‧‧‧電路板
480、580‧‧‧蓋板
490、590‧‧‧遮光層
432a、432b‧‧‧電極塊
432c‧‧‧第一導線
433‧‧‧第二導線
P‧‧‧絕緣塊
H1‧‧‧塑料層之第一厚度
H2‧‧‧塑料層之第二厚度
M‧‧‧接合區
C、C’‧‧‧切割線
第1圖為一剖面圖，用以說明習知單片玻璃觸控板製作方法。
第2A~2D圖為依據本發明一實施例所作之一系列剖面圖，用以說明本發明之單片玻璃觸控板製作方法的流程。
第3A~3B圖為依據本發明一實施例所作之俯視圖，用以說明本發明之感測電極。
第4A~4B圖為依據本發明另一實施例所作之剖面圖，用以說明本發明之單片玻璃觸控板的製作方法的部份流程。
第5A~5C圖為依據本發明之另一實施例所作之俯視圖，用以說明本發明之感測電極。
本發明提供數個實施例用以說明本發明之技術特徵，實施例之內容及繪製之圖式僅作為例示說明之用，並非用以限縮本發明保護範圍。圖式中可能省略非必要元件，不同特徵可能並未按照比例繪製，僅用於說明之用。本發明所揭示內容可能在不同實施例中使用重複的元件符號，並不代表不同實施例或圖式間具有關聯。此外，一元件形成於另一元件「上 方」、「之上」、「下方」或「之下」可包含兩元件直接接觸的實施例，或也可包含兩元件之間夾設有其它額外元件的實施例。各種元件可能以任意不同比例顯示以使圖示清晰簡潔。
請參照第2A~2D圖，為依據本發明一實施例所作之一系列剖面圖，用以說明本發明之單片玻璃觸控板製作方法的流程。請參照第2A圖，首先，提供基板410，並形成塑料層422於基板410上。基板410係作為後續步驟中所形成之結構的機械性支持，其可為一透明或不透明基板，例如一玻璃基板，但其材料不限於此。塑料層422具有離型能力，其可包括聚酰亞胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、或前述之組合。塑料層422可為單層或多層結構，亦可為由下層具有離型能力之材料與上層不具有離型能力之材料所構成之堆疊結構。在此步驟中，使塑料層422在預定接合電路板之接合區M具有第一厚度H1，在接合區M以外區域(非接合區)具有第二厚度H2，且第一厚度H1大於第二厚度H2。第一厚度H1可介於約0.5微米至15微米之間，第二厚度H2可介於約0.5微米至約10微米之間。此步驟可採用印刷、微影蝕刻、噴塗的方法進行。
隨後，形成緩衝層424於塑料層422上，緩衝層424與塑料層422共同構成位於基板410上之承載層420。在另一實施例中，承載層420可僅包含塑料層422，即不形成緩衝層424。緩衝層424可由任何透明材料形成。在一實施例中，緩衝層424 採用氧化矽，且可使用化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)或其他適當方法形成。在另一實施例中，緩衝層424可採用包含兩種不同特性的官能基的黏著促進劑(Adhesion Promoter)，更具體地，該黏著促進劑包含有親有機材之官能基和親無機材之官能基，其中親有機材之官能基可為胺基、羥基、環氧基等，親無機材之官能基可為氫硫基、胺基、羥基、磷酸根基等，具有這兩種特性的官能基的黏著促進劑，對於無機物或有機物都有較佳的附著性，進而可確保緩衝層424可適應不同的塑料層材料。
緩衝層424的厚度可介於約10埃至約3000埃。緩衝層424相對於塑料層422具有較高的硬度，將較高硬度之緩衝層424搭配延展性佳之塑料層422所構成之承載層420可同時具有良好的離型能力及優越的承載能力，以提高後續形成於承載層420上的其它元件的可靠度。此外，藉由使塑料層422及緩衝層424成為複合膜層，可得到兼具良好機械強度及離型能力之承載層420。由於僅加厚接合區M的承載層420厚度，非接合區的承載層420厚度並未加厚，而接合區M並非觸控區域的主體，故後續將單片玻璃觸控板應用於觸控顯示裝置時，並不會影響單片玻璃觸控板主體的透光性。
接著，進行第2B圖之步驟，在承載層420上形成導電層，並對導電層進行圖案化處理以形成感測電極432。感測電極432為可透視的導電材料，可包括氧化銦錫、氧化鋁鋅、氧化鋅、氧化錫銻、二氧化錫、氧化銦、奈米銀、奈米碳管、或前述之組合，其可使用物理或化學氣相沈積、印刷、蒸鍍、 噴塗或其它適當方法形成。上述圖案化步驟可藉由任何適當方法進行，例如一微影及蝕刻步驟。在其它實施例中，亦可用網印、噴塗等方式直接形成感測電極432。請同時參閱第3A圖，第3A圖繪示了一種可用於第2B圖的感測電極432。藉由此圖案化處理步驟，可在承載層420上形成感測電極432。在本實施例中，感測電極432包括複數個條狀電極，但亦可採用其它的觸控結構。
請同時參照第2C圖和第3B圖，在感測電極432形成後，形成信號導線。信號導線440電性連接於感測電極432，並匯聚於至少一接合區M，接合區M位於感測電極432的至少一外側邊。需說明的是，接合區M的位置和數量可依具體的電極結構作調整，不限定於圖示的位置和數量。信號導線440係用以將感測電極432所產生之信號傳送至外部電路。信號導線440的材料可包括銅、鋁、銀、金、鉬鋁鉬合金、氧化銦錫(ITO)或前述之組合。
接著進行一接合步驟，以將電路板470電性連接至感測電極432。電路板470一端可藉由導電膠460接合至接合區M的信號導線440，再由信號導線440電性連接至感測電極432，另一端則可連接一控制晶片(未繪示)，並藉由此控制晶片電性連接至一外部電路(未繪示)，例如一印刷電路板。在此實施例中，電路板470可為一軟性電路板(Flexible Printed Circuits，FPC)，導電膠460可使用異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film，ACF)。藉由電路板470，可將感測電極432所產生變化之信號傳送至外部電路，經過IC運算及系統判讀後 即可得到觸控位置的座標。承載層420上形成的感測電極432、信號導線440、電路板470構成了觸控結構的主體。
隨後，由感測電極432上方貼附接合膠450。由於接合區M形成有導電膠460和電路板470，該接合區M相對其它區域較不平整，為求貼合良率及避免貼附接合膠450時在接合區M域產生氣泡，因此會避開接合區，即位於接合區M未被接合膠450覆蓋。接合膠450可選用透光性較好的材料，如固態光學膠(Solid Optical Clear Adhesive)或液態光學膠(Liquid Optical Clear Adhesive)。接合膠450可包括透明合成樹脂，例如壓克力(Acrylic)。接合膠450可使用加熱加壓之熱壓製程貼合於感測電極432上方，在熱壓完成後接合膠450會固著於感測電極432上方，故亦可進一步提昇觸控結構的整體強度。在一實施例中，可在貼合接合膠450之步驟後進行一切割步驟，將形成於同一個大尺寸基板上的複數觸控結構進行分離，該切割步驟可採用刀輪切割或雷射切割的方式。在另一實施例中，可先貼附接合膠450，再接合電路板470。
最後在第2D圖之步驟中，貼附蓋板480於觸控結構上方，並將第2C圖中之基板410自承載層420移除(離型)。蓋板480係用以保護觸控結構，其可包括玻璃等透明材料。在本實施例中，貼附蓋板480之前，可形成遮光層490於蓋板480的邊緣，更具體地，遮光層490位於蓋板480與觸控結構接合的一側。在另一實施例中，遮光層490可位於與接合面相對的另一側。遮光層490，用以遮蔽信號導線440，確保使用者在使用過程中不會看到單片玻璃觸控板之信號導線440，影響視覺外 觀。遮光層490的材料可為有色油墨或有色光阻。將基板410自承載層420離型的方法可為溶液浸泡、熱處理、冷處理、外力剝離或前述之組合。更具體地，採用溶液浸泡時，所用溶液可為水、酒精、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)溶液、聚偏二氟乙烯(NMP)溶液等；採用熱處理及冷處理，係對基板410進行加熱或冷卻，利用承載層420與基板410的熱膨脹率不同產生應力進而方便離型。又，上述蓋板貼附、基板移除的順序可調動，並不限於上述順序。
同時參考第2D圖及第3B圖，經由上述製程形成的單片玻璃觸控板400包括：蓋板480及承載層420，承載層420上形成有：圖案化的導電層，包含一感測電極432；信號導線440，電性連接於感測電極，且信號導線440匯聚於至少一接合區M，接合區M位於感測電極432至少一外側邊，其中接合區M的承載層厚度大於非接合區的承載層厚度；電路板470，電性連接至該接合區M的信號導線440；以及接合膠450，設置於蓋板480與承載層420之間，用以接合蓋板480與該承載層420。其中，承載層420包含塑料層422以及緩衝層424。塑料層422在接合區M具有第一厚度H1，在接合區M以外具有第二厚度H2，第一厚度H1係介於0.5微米至15微米之間，第二厚度H2可介於約0.5微米至約10微米之間。蓋板480的邊緣形成有遮光層490，用以遮蔽信號導線440，確保使用者在使用過程中不會看到單片玻璃觸控板400之信號導線440，影響視覺外觀。單片玻璃觸控板400各元件的其它特性在其形成製程中已詳述，此處不再贅述。
藉由使接合區M的塑料層422具有較厚的厚度H1，達到加厚接合區M承載層420的厚度的目的，使得在移除基板410時，承載層420的接合區M所受應力的作用可得到緩衝，因此可減少接合區M的電路板470脫落或損壞的可能性。另一方面，由於承載層420的非接合區並不需要對應加厚，因而並不會影響整體單片玻璃觸控板的透光性。由於接合區M的信號導線440後續將被遮光層490所遮蔽(即接合區M並非觸控區域的主體)，故後續將單片玻璃觸控板應用於觸控顯示裝置時，並不會影響單片玻璃觸控板主體的透光性。
另請參考第4A~4C圖，單片玻璃觸控板500與單片玻璃觸控板400的主要元件及製作方法基本相似，不同點在於，本實施例强化步驟更包括於接合區M內電路板570與承載層520之間的空隙填充接著劑551的步驟。藉由加入接著劑551，可進一步加強接合區M在剝離基板510時承載層520時的穩定性，減少接合區M的電路板570脫落或損壞的可能性。此額外加入之接著劑551可採用固態光學膠、液態光學膠等材料。
在本發明的前述實施例中，感測電極除了排列為第3A圖所示的條狀結構外，還可以為其他態樣。以第一實施例所示的感測電極432為例說明另一種感測電極的態樣，請參閱第5A~5C圖，感測電極432包括複數個沿第一方向排列的第一電極塊432a，複數條連接相鄰第一電極塊432a的第一導線432c，以及複數個沿第二方向排列的第二電極塊432b，各第二電極塊432b分布於第一導線432e兩側。較佳地，第一方向與第二方向相互垂直。
如第5B圖所示，在形成第5A圖的感測陣列電極感測電極432後，進一步地在各第一導線432c上形成絕緣塊P。絕緣塊P的可採用環氧樹脂等絕緣材料。
如第5C圖所示，在形成第5B圖所示的絕緣塊P之後，進一步地在各絕緣塊P上形成連接相鄰第二電極塊432b的第二導線433，以及信號導線440。第二導線433和信號導線440可同時形成，亦可先後形成。第二導線433可採用與信號導線440相同的材料，如銅、鋁、銀、金、鉬鋁鉬合金、氧化銦錫(ITO)或前述之組合。第二導線433亦可採用與信號導線440不相同的材料。感測電極432與信號導線440的其它特性與前述實施例相同，此處不再贅述。
採用本發明之單片玻璃觸控板的製作方法，藉由加厚接合區承載層的厚度，移除基板時，接合區承載層所受應力的作用可得到緩衝，因而可減輕接合區承載層邊緣區域的元件易發生脫落或損壞的問題，另由於僅加厚接合區承載層的厚度，非接合區承載層並未加厚，而接合區後續將被遮光層遮蔽(即接合區並非觸控區域的主體)，故後續將單片玻璃觸控板應用於觸控顯示裝置時，並不會影響單片玻璃觸控板主體的透光性。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
400‧‧‧觸控板
440‧‧‧信號導線
450‧‧‧接合膠
460‧‧‧導電膠
470‧‧‧電路板
480‧‧‧蓋板
420‧‧‧承載層
422‧‧‧塑料層
424‧‧‧緩衝層
432‧‧‧感測電極
490‧‧‧遮光層
H1‧‧‧接合區塑料層厚度
H2‧‧‧非接合區塑料層厚度
M‧‧‧接合區

Claims (18)

  1. 一種單片玻璃觸控板，包括：一蓋板；一承載層，包含一塑料層，其中該承載層具有離型能力且該承載層上形成有：一圖案化的導電層，包含一感測電極；複數信號導線，電性連接於該感測電極，且該些信號導線匯聚於至少一接合區，且該至少一接合區位於該感測電極至少一外側邊，其中該塑料層在至少一接合區的厚度大於在非接合區的厚度，使得該至少一接合區的承載層厚度大於非接合區的承載層厚度；以及一接合膠，設置於該蓋板與該承載層之間，用以接合該蓋板與該承載層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之單片玻璃觸控板，其中該承載層包括一塑料層以及一緩衝層，該緩衝層相對於塑料層具有較高的硬度且該圖案化的導電層形成於該緩衝層上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之單片玻璃觸控板，其中該塑料層的材料為聚酰亞胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、或前述之組合。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之單片玻璃觸控板，該緩 衝層的材料為氧化矽。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之單片玻璃觸控板，該緩衝層的採用包含親有機材之官能基和親無機材之官能基的黏著促進劑。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之單片玻璃觸控板，其中該塑料層在該至少一接合區具有一第一厚度，在該至少一接合區以外具有一第二厚度，該第一厚度係大於0.5微米至15微米之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之單片玻璃觸控板，其中該第二厚度介於0.5微米至10微米之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之單片玻璃觸控板，其中該承載層上更形成有一電路板，電性連接於該至少一接合區的該些信號導線。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之單片玻璃觸控板，其中該至少一接合區內該電路板與該承載層之間的空隙處形成有一接著劑。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之單片玻璃觸控板，該蓋板的邊緣形成有一遮光層。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之單片玻璃觸控板，該感測電極包括：複數個沿一第一方向排列的第一電極塊、複數條連接相鄰的該第一電極塊的第一導線、複數個沿一第二方向排列的第二電極塊，且各個該第二電極塊分布於該些第一導線兩側，各個該第一導線上形成有一絕緣塊，且各個該絕緣塊上形成有連接相鄰的該第二電極塊的一第 二導線。
  12. 一種單片玻璃觸控板的製作方法，包括：S1：提供一基板；S2：形成一包含一塑料層之承載層於該基板上，其中該承載層具有離型能力；S3：形成一圖案化的導電層於該承載層上；S4：形成複數信號導線電性連接於該感測電極，且該些信號導線匯聚於至少一接合區，該至少一接合區位於該感測電極至少一外側邊；S5：貼附一蓋板於該圖案化的導電層上，並將該基板自該承載層移除，其中預設為該塑料層在至少一接合區的厚度大於在非接合區的厚度，使得該至少一接合區的承載層厚度大於非接合區的承載層厚度。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之單片玻璃觸控板的製作方法，其中在步驟S2中，形成該承載層包括形成一塑料層於該基板上的步驟，以及形成一緩衝層於該塑料層上的步驟，其中該緩衝層相對於塑料層具有較高的硬度。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之單片玻璃觸控板的製作方法，其中步驟S3可採用網印、噴塗的方式形成該圖案化的導電層。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之單片玻璃觸控板的製作方法，更包括接合一電路板至該至少一接合區的該些信號導線的步驟。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之單片玻璃觸控板的 製作方法，更包括添加一接著劑於該接合區內該電路板與該承載層之間的空隙的步驟。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之單片玻璃觸控板的製作方法，更包括形成一遮光層於該蓋板的邊緣的步驟。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之單片玻璃觸控板的製作方法，其中移除該基板可採用溶液浸泡、熱處理、冷處理、外力剝離或前述之組合。
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