TWI606375B

TWI606375B - 觸控裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI606375B
Application number: TW104133546A
Authority: TW
Inventors: 張恪惟; 孟紅偉; 程炮; 何偉慶
Original assignee: 宸鴻科技（廈門）有限公司
Priority date: 2015-06-28
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-11-21
Also published as: CN106325577B; CN106325577A; TWM523907U; TW201701129A

Description

觸控裝置及其製造方法

本發明是有關於一種觸控裝置及其製造方法，特別是指一種薄型之觸控裝置及其製造方法。

觸控面板是目前各種電子產品常會配備的輸入模組，可讓使用者直覺、簡便地進行電子產品的操作。因應於當前電子產品輕薄化的發展趨勢，觸控面板也朝著薄型化、效能提升及製程簡化的方向進行改良。目前部分觸控面板的製作，會在一薄膜上藉由塗佈技術製作一介電層，然後藉由鍍膜技術在介電層上由氧化銦錫(ITO)等材料製作透明導電層，接著藉由蝕刻技術進行透明導電層的圖案化處理。然而，由於薄膜與透明導電層之間的介電層是以塗佈技術製作成型，其緻密性較低，在透明導電層的蝕刻圖案化處理過程中，蝕刻媒介(例如蝕刻液)可能會穿透介電層而造成薄膜的損傷。此外，以塗佈技術製作介電層，還有附著性較差及厚度均勻性不佳等問題，如此會影響觸控面板的效能及光學特性。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種可解決前述蝕刻製程之不良影響、膜厚均勻性及薄膜附著性不佳等問題的觸控裝置。

於是，本發明觸控裝置，包含一承載結構及一觸控感應結構。承載結構包含一薄膜層以及一第一介電結構。第一介電結構藉由濺鍍技術製作，並具有相互疊置的一低折射率層及一高折射率層。該低折射率層設置於該薄膜層，並具有小於該高折射率層的折射率。該高折射率層設置於該低折射率層，並與該薄膜層分別位於該低折射率層的兩相反側。該觸控感應結構設置於該第一介電結構，並與該薄膜層位於該第一介電結構的兩相反側。

在一些實施態樣中，該第一介電結構的厚度範圍為55奈米至85奈米。

在一些實施態樣中，該第一介電結構具有疏水性。

在一些實施態樣中，該低折射率層的厚度為該高折射率層的厚度的2.7倍至3.5倍。

在一些實施態樣中，該低折射率層的厚度範圍為25奈米至35奈米，該高折射率層的厚度範圍為3奈米至10奈米。

在一些實施態樣中，該低折射率層的材質為非金屬氧化物，該高折射率層材質為金屬氧化物。

在一些實施態樣中，該低折射率層的材質為氧化矽；該高折射率層的材質為氧化鈮、氧化銻、氧化鈦。

在一些實施態樣中，該高折射率層的折射率範圍為1.8至2.2，該低折射率層的折射率範圍為1.4至1.5。

在一些實施態樣中，觸控裝置還包含一第二介電結構，該第二介電結構設置於該觸控感應結構，並與該第一介電結構分別位於該觸控感應結構的兩相反側。

在一些實施態樣中，該第二介電結構是以液態材料，藉由塗佈、加熱固化而形成。

在一些實施態樣中，該第二介電結構的折射率範圍為1.8至2.2。

在一些實施態樣中，該第二介電結構的厚度範圍為50奈米至100奈米。

在一些實施態樣中，該第二介電結構的材質為包含金屬氧化物顆粒的高分子材料。

因此，本發明之其中另一目的，即在提供前述觸控裝置的製造方法。

於是，本發明觸控裝置的製造方法，包含以下步驟：(A1)提供一第一基材；(A2)在該第一基材上製作一薄膜層；(A3)在該薄膜層上藉由濺鍍技術依序製作一低折射率層及一高折射率層，該低折射率層的折射率小於該高折射率層的折射率；及(A4)在該高折射率層上製作一觸控感應結構，該觸控感應結構與該低折射率層分別位於該高折射率層的兩相反側。

在一些實施態樣中，該步驟(A4)之後還包含步驟；(A5)設置一第二基材，該第二基材與該高折射率層分別位於該觸控感應結構的兩相反側；(A6)移除該第一基材而形成一組裝構件；(A7)將該組裝構件由該薄膜層貼附於該蓋板；及(A8)移除該第二基材。

在一些實施態樣中，於該步驟(A4)與該步驟(A5)之間還包含：步驟(A9)在該觸控感應結構上製作一第二介電結構，該第二介電結構與該低折射率層分別位於該觸控感應結構的兩相反側。

在一些實施態樣中，於該步驟(A9)，該第二介電結構是以液態材料，藉由塗佈、加熱固化而形成。

在一些實施態樣中，於該步驟(A3)該濺鍍技術是在真空度4Pa至4.5Pa的真空環境中進行。

在一些實施態樣中，該濺鍍技術的製作過程還通入250sccm至350sccm的氬氣與10sccm至20sccm的氧氣。

本發明之功效在於：藉由濺鍍技術製作第一介電結構，可增進第一介電結構的緻密性，而能避免製作觸控感應結構時，蝕刻液對薄膜層造成損傷。此外，藉由濺鍍技術製作第一介電結構，還能提昇其膜厚均勻性及附著性，提升薄膜之光學效能。

100‧‧‧觸控裝置

1‧‧‧蓋板

11‧‧‧接合層

12‧‧‧遮蔽層

2‧‧‧承載結構

21‧‧‧薄膜層

22‧‧‧第一介電結構

221‧‧‧低折射率層

222‧‧‧高折射率層

3‧‧‧觸控感應結構

31‧‧‧第一感測層

311‧‧‧第一感應電極

32‧‧‧隔離層

33‧‧‧第二感測層

331‧‧‧第二感應電極

4‧‧‧第二介電結構

51‧‧‧第一基材

52‧‧‧第一黏著層

53‧‧‧第二基材

54‧‧‧第二黏著層

L‧‧‧假想線

S01~S10‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明本發明觸控裝置的一實施例；圖2是一流程圖，說明觸控裝置的製作過程；圖3至圖12是觸控裝置的製作過程示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，為本發明觸控裝置100的一實施例，觸控裝置100可應用於行動電話、筆記電腦、平板電腦的各式電子裝置，並包含一蓋板1、一接合層11、一遮蔽層12、一承載結構2、一觸控感應結構3及一第二介電結構4。

蓋板1為觸控裝置100的表層結構，可採用玻璃、藍寶石玻璃等硬質材料製作，或藉由聚醯亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等撓性材料製作。蓋板1的表面為提供使用者觸碰的表面，可以配置為平整表面或視需要而調整為斜曲面，不以特定實施型態為限。

接合層11設置於蓋板1與承載結構2之間，用於兩者的貼合。本實施例中，接合層11是採用透明之光學膠(optical clear adhesive，簡稱為OCA)，但視需要，接合層11也可以採用其他透明接合材料，不以特定材質為限。

遮蔽層12(black mask，簡稱為BM)設置於蓋板1底面的外緣區域，並夾設於蓋板1與承載結構2之間，為藉由有色光阻、有色油墨等材質製作的單層或多層膜結構，可提供外觀裝飾及遮蔽導電線路的效果。

承載結構2藉由接合層11貼合於蓋板1的底面，並包括相互疊置的一薄膜層21及第一介電結構22。

薄膜層21位於蓋板1與第一介電結構22之間，於觸控裝置100的製作過程中，為提供第一介電結構22、觸控感應結構3及第二介電結構4製作其上的承載基材，此部分的製作過程將於後續段落說明。本實施例中，薄膜層21可採用聚醯亞胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(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、環烯烴共聚物(COP、Arton)等材質製作，其結構可以是單層或多層，且較佳採用聚醯亞胺(PI)，厚度範圍介於0.1微米至15微米之間，遠薄於一般的玻璃基板或撓性基板，如此能實現觸控裝置100的薄型化，並適用於貼附在平整面或斜曲面的蓋板1上。

第一介電結構22由濺鍍技術製作於薄膜層21上，並包含相互疊置的一低折射率層221及一高折射率層222。低折射率層221設置於薄膜層21，可藉由氧化矽等非金屬的氧化物製作，具有小於高折射率層222的折射率。高折射率層222設置於低折射率層221上，可採用氧化鈮、氧化銻、氧化鈦等金屬氧化物製作，並與薄膜層21分別位於低折射率層221的兩相反側。本實施例中，由於第一介電結構22的低折射率層221、高折射率層222是由濺鍍技術製作，相較於藉由塗佈技術製作，具有較佳的薄膜緻密性。如此一來，在藉由蝕刻技術製作觸控感應結構3時，可確保位於第一介電結構22另一面的薄膜層21不會受到蝕刻液等化學物質的損傷，而提升製程良率。此外，藉由濺鍍技術製作第一介電結構22，還可以提升膜厚均勻性及附著性，而提升第一介電結構22的光學效果及耐用性。

進一步來說，關於第一介電結構22對薄膜層21的保護效果，本實施例是藉由多層式結構、膜厚、緻密性及疏水性所達成。第一介電結構22具有低折射率層221及高折射率層222之雙層式結構，兩者材質相異，且能夠視需要而增加為更多層的結構，如此一來能增進第一介電結構22的抗蝕刻能力。此外，藉由適當控制第一介電結構22的厚度，例如較佳的厚度範圍為55奈米至85奈米，如此也能確保第一介電結構22對薄膜層21的保護效果。除此之外，本實施例藉由濺鍍技術製作第一介電結構22，能夠增進其緻密性以提升抗蝕刻的效果，而以具有疏水性的材質製作第一介電結構22，能夠減少蝕刻液的沾附，如此也能夠增進其保護薄膜層21之功效。

第一介電結構22除了前述保護效果外，也能夠作為薄膜層21與觸控感應結構3之間的應力緩衝結構。此外，第一介電結構22還能根據低折射率層221及高折射率層222之材料、厚度範圍及折射率範圍的選用，將低折射率層221的厚度配置為大於高折射率層222且折射率小於高折射率層222。例如，可讓低折射率層221的厚度為高折射率層222之厚度的2.7倍至3.5倍，或者讓低折射率層221的厚度範圍配置為25奈米至35奈米並將高折射率層222的厚度範圍配置為3奈米至10奈米，都能有效地讓第一介電結構22具備消除觸控感應結構3之電極蝕刻痕可視的問題程度。

進一步來說，高折射率層222的折射率跟觸控感應結構3相互匹配，且具有較薄的厚度，如此可藉由折射率的匹配降低蝕刻痕的可視程度，並維持光線的穿透率，而提高觀看影像畫面的品質。例如，本實施例中高折射率層222的折射率範圍為1.8至2.2，低折射率層221的折射率範圍為1.4至1.5，但兩者的實施範圍不以此為限。

觸控感應結構3設置於第一介電結構22，並與薄膜層21位於第一介電結構22的兩相反側，為提供觸控感應功能的結構。此處，觸控感應結構3是以雙層式電極結構為例進行說明，因此觸控感應結構3包括一第一感測層31、一隔離層32及一第二感測層33。第一感測層31與第二感測層33各包括多條第一感應電極311及多條第二感應電極331，第一感應電極311與第二感應電極331往相異方向延伸，可採用氧化銦錫(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫銻(ATO)、二氧化錫(SnO₂)、氧化銦(In₂O₃)、奈米銀、奈米銅、奈米碳管、金屬網格等透明導電材質製作，於使用者觸碰觸控裝置100時可根據電容值的變化而進行觸控功能。隔離層32夾設於第一感測層31與第二感測層33之間，可提供兩者之間的電性絕緣效果。

在不同的實施態樣中，觸控感應結構3也可以實施為單層式電極結構，此時觸控感應結構3可從原本由第一感測層31、隔離層32、第二感測層33構成的層疊式結構，改為在同一平面上設置第一感應電極311、第二感應電極331，並在第一感應電極311、第二感應電極331的交錯處藉由絕緣架橋結構彼此隔離，而同樣能提供觸控感應的功能。

第二介電結構4設置於觸控感應結構3上，並與第一介電結構22分別位於觸控感應結構3的兩相反側，能提供觸控感應結構3之電極蝕刻痕的消隱及應力緩衝的效果。本實施例中，由於第二介電結構4是在薄膜層21及觸控感應結構3製作完成之後的較後段製程進行製作，因此第二介電結構4較佳是以包含金屬氧化物顆粒的高分子材料等液態材料，藉由塗佈、加熱固化而形成，如此能避免採用濺鍍製程的電漿環境對觸控感應結構3造成結構損傷、材料劣化變質等不良影響。在較佳的實施態樣中，第二介電結構4可製作為單層或多層結構，厚度範圍為50奈米至100奈米，折射率範圍為1.8至2.2，如此一來第二介電結構4與第一介電結構22相互配合將觸控感應結構3夾設其中，根據兩者在折射率範圍及厚度的匹配，能更有效地降低觸控感應結構3的電極蝕刻痕可視程度，並提供結構保護的效果。

參閱圖2的流程圖，以下說明觸控裝置100的製作方式。

步驟S01：參閱圖1、圖3、圖9，本步驟要先製備一蓋板1、一第一基材51及一第二基材53。蓋板1的底面會藉由印刷或微影蝕刻等方式製作遮蔽層12。第一基材51及第二基材53則是觸控裝置100製作過程中使用的暫時性基材，不屬於觸控裝置100的最終結構，因此可使用素玻璃(raw glass)等低成本的基材，並反覆回收使用，以降低製造成本。

步驟S02：參閱圖3、圖4，本步驟要在第一基材51上依序製作第一黏著層52、薄膜層21及第一介電結構22。

第一黏著層52設置於第一基材51的外緣區域，其屬於製作過程中的暫時性結構，可採用包含親有機材料的官能基以及親無機材料的官能基的粘著促進劑(adhesion promoter)，藉由溶液塗佈，再固化的方式形成於第一基材51上，其與第一基材51之間具有較強的接著強度，可補強薄膜層21與第一基材51之間的接合強度。

第一介電結構22的低折射率層221、高折射率層222則藉由濺鍍技術依序製作於薄膜層21上，其較佳的濺鍍製作條件是在真空度4Pa至4.5Pa的真空環境中，通入250sccm(standard cubic centimeter per minute)至350sccm的氬氣以及10sccm至20sccm的氧氣作為製程氣體，如此可讓製作完成的低折射率層221、高折射率層222具有穩定的材料成分比例及成膜品質，以維持良好的光學特性。在一特定實施方式中，上述氬氣的具體流量可設定為 300sccm，氧氣的具體流量可設定為15sccm，但此等氣體流量都可視需要而調整，不以特定實施方式為限。根據上述實施方式，本步驟藉由濺鍍技術製作第一介電結構22的低折射率層221、高折射率層222，相較於採用塗佈、加熱烘烤的方式進行結構製作，能有效降低製程溫度，避免高溫製程導致的結構損傷，而提升產品的良率。

步驟S03~步驟S05：參閱圖5、圖6及圖7，此等步驟具體為，在步驟S03中在第一介電結構22上製作第一感測層31；在步驟S04中，在第一感測層31上製作隔離層32；以及在步驟S05中，在隔離層32上製作第二感測層33。第一感測層31及第二感測層33可藉由濺鍍配合蝕刻技術製作，或藉由印刷、噴塗等技術製作，不以特定製作方式為限。隔離層32則可藉由物理氣相沉積、化學氣相沉積、溶液塗佈、印刷、噴塗等技術製作，但不以此等製作方式為限。在步驟S03~步驟S05進行第一感測層31、隔離層32、第二感測層33的製作過程中，第一介電結構22可對薄膜層21提供保護效果，以避免化學物質對薄膜層21造成損傷。

步驟S06：參閱圖8，本步驟是藉由塗佈、加熱烘烤的方式在觸控感應結構3上製作第二介電結構4，其中，第二介電結構4是製作在觸控感應結構3的第二感測層33上。但其製作方式不以此為限，也可以如前述步驟S02採用濺鍍技術製作。

步驟S07：參閱圖9，本步驟要在第二介電結構 4上設置步驟S01所預先製備的第二基材53。具體來講，本步驟是藉由第二黏著層54將第二基材53貼合於第二介電結構4上。第二基材53於後續製程將第一基材51分離後，可用作為前述步驟S02至S06所疊設而成之整體結構的暫時承載基材。第二黏著層54為可移除式的黏合劑，其可包括非水溶性膠或能夠將兩層結構臨時黏附在一起且後續可被溶解或以其它方式移除的材料。

步驟S08：參閱圖9、圖10，本步驟要將第一基材51移除。具體來說，本步驟可沿對應第一黏著層52的位置(如圖9中的L線)進行切割，將包含第一黏著層52的部分結構切除，而形成如圖10的結構。或者是，在不同的實施態樣中，上述切割製程也可以藉由適當的製程條件控制，在不傷及第一基材51的前提下對第一基材51以外的結構進行切割處理，使得第一基材51於分離後能夠重複使用。

於上述切割製程後，可進一步藉由溶液浸泡、熱處理、冷處理、外力剝離或前述之組合的方式，讓第一黏著層52產生質變，使得第一基材51可輕易地從薄膜層21上移除。

步驟S09、S10：參閱圖1、圖11、圖12，完成上述處理後，步驟S09可將步驟S08製得的組裝構件由薄膜層21之側貼附於蓋板1，具體而言，本步驟是藉由接合層11將組裝構件貼合於蓋板1而形成如圖12的結構，然後步驟S10再將第二基材53移除，即能完成觸控裝置100 的製作。

要說明的是，在不同實施方式中，蓋板1，承載結構2及第一感測層31的位置關係並不限於前述實施例所述。例如，第一感測層31可藉由接合層11貼合於蓋板1的底面，且位於承載結構2與蓋板1之間。承載結構2包括相互疊置的一薄膜層21及第一介電結構22，其中第一介電結構22位於第一感測層31與薄膜層21之間。

綜合前述說明，本發明觸控裝置100藉由濺鍍技術製作第一介電結構22，能增進薄膜緻密性、提高膜厚均勻性及附著性，而增進觸控裝置100的製程良率及光學性能。藉由第二介電結構4的設置，其與第一介電結構22相互配合，能進一步增進觸控裝置100的光學表現及結構穩定性。此外，在觸控裝置100的製作過程中，由於透過第一基材51、第二基材53採用基材離型技術，使得作為最終承載結構的薄膜層21得以達到最大程度的厚度減薄，如此能達成觸控裝置100的薄型化。因此，本發明確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。