TWI607354B - 觸控感測裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

觸控感測裝置及其製造方法

本發明係關於一種觸控感測技術，且特別是關於一種用於觸控面板的觸控感測裝置及其製造方法。

觸控感測裝置通常整合於一平面顯示裝置(例如，液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、主動式陣列有機發光顯示器(active matrix organic light-emitting display,AMOLED)等等中，以形成觸控面板顯示器。觸控面板顯示器通常裝配於電子裝置中，例如手提電腦、個人數位助理(personal digital assistants,PDA)、電子書(electronic books)、投影機、及手機等。觸控面板顯示器能夠透過手指、觸控筆(stylus)、尖筆等執行輸入的功能。

觸控感測裝置結構通常包括：不同方向排列的感測電極(例如，X-電極與Y-電極)、電性隔離X-電極與Y-電極的絕緣層以及電性連接相鄰的X-電極或相鄰的Y-電極的橋接金屬層。在目前的觸控感測裝置製造中，上述感測電極、絕緣層及橋接金屬層都是透過各自的微影製程及蝕刻製程來形成，因而存在製程繁複及製造成本高等問題。並且，以微影製程及蝕刻製程得到的感測電極的側壁輪廓平順，使得感測電極很容易被人眼 看到，可視性(visibility)不佳。因此，有必要尋求一種新的觸控感測裝置及其製造方法，其能夠降低製造成本及簡化製程，並且改善可視性。

本發明一實施例提供一種觸控感測裝置，包括一基底，具有一感測區及一非感測區。複數個感測電極位於基底之一表面上且對應於感測區。感測電極之至少一者的一側壁具有一凹凸狀輪廓，凹凸狀輪廓具有一第一凸部、一第二凸部及一凹部，其中凹部位於第一與第二凸部之間，第一凸部比第二凸部較接近基底之表面，第一凸部比第二凸部位於感測電極之較外側。

本發明另一實施例提供一種觸控感測裝置之製造方法，包括提供一基底，具有一感測區及一非感測區。利用一遮蔽式罩幕進行一第一沈積製程，以在基底之感測區上形成一第一感測層。移動遮蔽式罩幕，並利用遮蔽式罩幕進行一第二沈積製程，以在基底之感測區上形成一第二感測層，使得在第一感測層及第二感測層的相同側上，第一感測層之一側壁和第二感測層之一側壁為不對齊。

10、10’‧‧‧觸控模組

12‧‧‧第一感測電極群

14‧‧‧第二感測電極群

20‧‧‧感測區

30‧‧‧非感測區

50‧‧‧觸控感測裝置

52‧‧‧顯示模組

100‧‧‧基底

100S‧‧‧表面

102‧‧‧第一感測電極

102a、104a‧‧‧第一感測層

102b、102b’、104b、104b’‧‧‧第二感測層

102c、102c’、102c”、104c、104c’、104c”‧‧‧第三感測層

103‧‧‧連接部

104‧‧‧第二感測電極

106‧‧‧絕緣島

108‧‧‧橋接層

110、112‧‧‧走線

152、154‧‧‧凹口

160、170、180‧‧‧側壁

200‧‧‧遮蔽式罩幕

200a‧‧‧軟性基底

200b‧‧‧金屬條

200c、200d‧‧‧開口圖案

300‧‧‧第一沉積製程

300’‧‧‧第二沉積製程

300”‧‧‧第三沉積製程

C1、C2‧‧‧凹部

H1、H2、H3‧‧‧高度

L‧‧‧切線

P1‧‧‧第一凸部

P2‧‧‧第二凸部

P3‧‧‧第三凸部

θ1、θ2、θ3‧‧‧夾角

第1A圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控模組之平面示意圖。

第1B圖係繪示出第1A圖中沿1B-1B’線之剖面示意圖。

第2A-2C圖係繪示出第1A圖中沿2-2’線之感測電極之形成方法剖面示意圖。

第3A圖係繪示出第1A圖中感測電極之局部放大剖面示意圖。

第3B圖係繪示出第1A圖中走線之局部放大剖面示意圖。

第4A圖係繪示出根據本發明另一實施例之觸控模組之平面示意圖。

第4B圖係繪示出第4A圖中沿4B-4B’線之剖面示意圖。

第5圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控感測裝置之方塊示意圖。

以下說明本發明實施例之觸控感測裝置及其製造方法。然而，可輕易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

請參照第1A及1B圖，其中第1A圖係繪示出根據本發明一實施例之觸控模組10之平面示意圖，而第1B圖係繪示出第1A圖中沿1B-1B’線之剖面示意圖。在本實施例中，觸控模組10可實施於一觸控感測裝置中。觸控模組10包括一基底100，其具有一感測區20及一非感測區30。通常感測區20位於基底100的中心區，而非感測區30位於基底100的周圍區並圍繞感測區20。基底100可由透明材料所構成，例如玻璃、石英、或塑膠，用以作為感測電極的承載基底。

於第1A及1B圖中，複數個感測電極102及104位於基底100之一表面100S上，且對應於感測區20。請參照第3A圖，其繪示出第1A圖中第一感測電極102或第二感測電極104之局部放大剖面示意圖。請同時參考第1A及3A圖，在本實施例中，第一感 測電極102及第二感測電極104中至少一者的至少一側壁160具有凹凸狀輪廓。在一實施例中，凹凸狀輪廓具有一第一凸部P1、一第二凸部P2、一第三凸部P3、及凹部C1及C2，凹部C1位於第一凸部P1與第二凸部P2之間，且凹部C2位於第二凸部P2與第三凸部P3之間。第一凸部P1比第二凸部P2較接近基底100之表面100S，且第二凸部P2比第三凸部P3較接近基底100之表面100S。再者，第一凸部P1比第二凸部P2位於感測電極102或104之較外側，且第二凸部P2比第三凸部P3位於感測電極102或104之較外側。在其他實施例中，凹凸狀輪廓可具有第一凸部P1、第二凸部P2及凹部C1。

請參照第1A及1B圖，舉例來說，上述感測電極可包括一第一感測電極群12及一第二感測電極群14。第一感測電極群12包括複數個第一感測電極102(圖中顯示兩個)，第一感測電極102係沿一第一方向(例如，圖中為X方向)延伸設置。第二感測電極群14包括複數個第二感測電極104(圖中顯示兩個)，第二感測電極104係沿一第二方向延伸設置。第二方向可與第一方向相同或不同。本實施例以第二方向不同於第一方向為例，圖中第二方向為Y方向，例如，第二方向可與第一方向垂直。

第一感測電極群12可沿第一方向(圖中X方向)排列，而構成複數排第一感測電極群12，為簡化起見，第1A圖中僅顯示一個第一感測電極群12。第二感測電極群14可沿第二方向(圖中Y方向)排列，而構成複數排第二感測電極群14，為簡化起見，第1A圖中僅顯示一個第二感測電極群14。

上述本發明實施例中感測電極的排列方向僅為例，本發明不以此排列方向為限。再者，本發明之感測電極可實施於 互容式觸控感測裝置、自容式觸控感測裝置、電阻式觸控感測裝置，且不以此為限。

第一感測電極102及第二感測電極104可由透明導電圖案層(例如，銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)層)所構成。

在本實施例中，第一感測電極102及第二感測電極104中至少一者的表面上具有一凹口。再者，第一感測電極102及第二感測電極104中至少一者的至少一側壁具有凹凸狀輪廓。

第一感測電極102及第二感測電極104可為單次製程而製得。或者，第一感測電極102及第二感測電極104可為多次製程而製得。在一實施例中，第一感測電極102及第二感測電極104係以三次製程而製得。請參照第3A圖，第一感測電極102或第二感測電極104包括一第一感測層102a或104a、位於第一感測層102a或104a上且未與其對齊的一第二感測層102b或104b以及位於第二感測層102b或104b上且未與第一感測層102a或104a及第二感測層102b或104b對齊的一第三部感測層102c或104c。為了簡化說明，以下僅以第一感測電極102作為範例說明。

在此實施例中，第一感測電極102的第一感測層102a、第二感測層102b及第三感測層102c在相同側上，各自的側壁彼此並未對齊，使第一感測電極102的側壁具有如上述之凹凸狀輪廓，例如一多階梯(multi-step)狀輪廓。在一實施例中，相鄰的兩階梯的側邊之間的距離為2μm至10μm之間，較佳為3μm至8μm之間。再者，第一感測電極102的第一感測層102a、第二感測層102b及第三感測層102c分別具有高度H1、H2及H3。在一實施例 中，每一感測層具有相同的高度(即，H1=H2=H3)。在另一實施例中，至少二相鄰的感測層可具有不同的高度(即，H1≠H2及/或H2≠H3)。

再者，對應於第一感測層102a、第二感測層102b及第三感測層102c的底部的切線L與一水平面(例如，基底100的表面100S)之間分別具有夾角θ1、θ2及θ3。感測層可具有相同的夾角(即，θ1=θ2=θ3)，亦可依實際需要，感測層可具有不同的夾角。另外，為了增加光線在第一感測電極102的側壁的散射，夾角θ1、θ2及θ3不可過大。在本實施例中，夾角θ1、θ2及θ3為8至25度之間，較佳為11至20度之間。如此一來，可透過光散射的增加而降低第一感測電極102的邊緣的可視性。可以理解的是第3A圖僅為範例說明，在其他實施例中，第一感測電極102的側壁可具有二個或三個以上的階梯狀輪廓。

請再參照第1A及1B圖，在本實施例中，觸控感測裝置10更包括：複數個走線層110及112、複數個橋接層108以及複數個絕緣島106。複數個走線層110及112設置於基底100之非感測區20上，其中走線層110將第一感測電極群12的第一感測電極102電性連接至一外部電路(未繪示)，而走線層112將第二感測電極群14的第二感測電極104電性連接至外部電路。走線層110及112可為金屬，可為單層金屬層，例如，鋁、金、鉬、鉻、錫、鋯、或上述金屬合金。或者，走線層可為多層結構，例如，鋁、金、鉬、鉻、錫、鋯、或上述金屬合金之組合。

在一實施例中，走線層110及112的至少一側壁具有凹凸狀輪廓。舉例來說，請參照第3B圖，其繪示出第1A圖中走線 層110或112之局部放大剖面示意圖。如同第一感測電極102，走線層110及112的至少一側壁170具有一凹凸狀輪廓，例如一多階梯狀輪廓。凹凸狀輪廓的具體結構，和上述感測電極之凹凸狀輪廓為類似，在此不再贅述。

橋接層108可對應連接相鄰的第一感測電極102或相鄰的第二感測電極104。在本實施例中，橋接層108連接第二感測電極104，而相鄰的第一感測電極102則透過其間的一連接部103而彼此電性連接。絕緣島106對應設置於橋接層108下方並跨越連接部103，以電性隔離第一感測電極102與第二感測電極104。橋接層108可為金屬，但不限於金屬。橋接層108可為單層金屬層，例如，鋁、金、鉬、鉻、錫、鋯、或上述金屬合金。或者，橋接層108可為多層結構，例如，鋁、金、鉬、鉻、錫、鋯、或上述金屬合金之組合。

在一實施例中，絕緣島106及橋接層108的至少一側壁可具有凹凸狀輪廓。舉例來說，絕緣島106及橋接層108的至少一側壁具有多階梯狀輪廓。絕緣島106及橋接層108之至少一側壁的凹凸狀輪廓之具體結構，和上述感測電極之凹凸狀輪廓為類似，在此不再贅述。凹凸狀輪廓可類似於第3A及3B圖。

請參照第5圖，其繪示出根據本發明一實施例之觸控感測裝置50之方塊示意圖。在本實施例中，觸控感測裝置50可包括上述之觸控模組10和一顯示模組52。觸控模組10對於觸控感測裝置50提供觸控功能，顯示模組52對於觸控感測裝置50提供顯示功能。在一實施例中，觸控模組10為外掛式(out-cell touch)，觸控模組10的基底100可為觸控感測裝置50的一蓋板基底，用以保護 觸控模組中10之感測電極。又另一實施例中，觸控模組10可為TOD型式(touch on display，觸控在顯示器上)，觸控模組10的基底100與顯示模組52中的其中一基底為同一基底。例如，基底100為顯示模組52中的彩色濾光片(color filter,CF)基底，感測電極設置於彩色濾光片基底的外側上。在另一實施例中，觸控模組10可為內嵌式(in-cell touch)，基底100與顯示模組52中的其中一基底為同一基底，例如，感測電極設置於陣列基底或彩色濾光片基底的內側上。

以下，配合第1A-1B圖及第2A-2C圖說明根據本發明一實施例之觸控感測裝置形成方法，其中第2A-2C圖係繪示出第1A圖中沿2-2’線之感測電極之形成方法剖面示意圖。以下所述方法，為形成本發明實施例之感測電極的其中一種方式，且並不以此為限。

首先，提供一基底100(如第2A圖所示)，其具有一感測區20及一非感測區30(如第1B圖所標示)。接著，利用一遮蔽式罩幕(shadow mask)於基底100的感測區20(標示於第1B圖)形成複數個第一感測電極102及複數個第二感測電極104。此處為了簡化說明，僅以單一第一感測電極102及單一第二感測電極104作為說明。

舉例來說，請參照第2A圖中，提供一遮蔽式罩幕200，其具有對應第一感測電極102的開口圖案200c及對應第二感測電極104的開口圖案200d。在一實施例中，遮蔽式罩幕200包括一軟性基底200a及位於其內的複數個平行排列的金屬條200b，其中金屬條200b係用以作為軟性基底200a的支撐材料。依據本發明 之一實施例，開口圖案200c及200d有可能會露出至少一金屬條200b。

接著，利用遮蔽式罩幕200進行沈積製程，以在基底100上形成感測電極。依據本發明實施例，感測電極的沈積製程可為化學氣相沈積、或物理氣相沈積。例如，感測電極的沈積製程可以濺鍍製程進行，但不以此為限。由於開口圖案200c及200d可能露出金屬條200b，因此在進行沈積製程後，會在基底100上的感測電極表面對應金屬條200b的位置形成一凹口。如此一來，形成的感測電極的厚度並不均勻，導致其電特性不佳。為了排除或減輕上述問題，在本實施例中，採多重沉積製程以形成感測電極。

舉例來說，利用遮蔽式罩幕200進行一第一沈積製程300，以在基底100的感測區20上形成具有相同高度H1的的第一感測層102a及第一感測層104a。第一感測層102a及104a因遮蔽式罩幕200的開口圖案200c及200d內露出的金屬條200b，而在進行第一沈積製程300後，在其表面形成一凹口。

接著，移動遮蔽式罩幕200之後，進行相同於第一沈積製程300的一第二沈積製程300’。舉例來說，如第2B圖所示，將遮蔽式罩幕200沿平行於第一方向移動一距離，以在第一感測層102a及104a上分別形成具有相同高度H2的第二感測層102b及104b，使得在第一感測層102a及104a和第二感測層102b及104b的相同側上，第一感測層102a及104a的側壁和第二感測層102b及104b的側壁為不對齊。遮蔽式罩幕移動的距離可為2μm至10之間，較佳為3μm至8μm之間。同時，由於遮蔽式罩幕200的移動，因此一部分的第二感測層102b及104b(標示為102b’及104b’)會 形成於基底100上且位於第一感測層102a及104a的側壁上。再者，由於第二感測層102b及104b相對於第一感測層102a及104a偏移，因此部分的第二感測層102b及104b會填入第一感測層102a及104a表面的凹口。

接著，請參照第2C圖，將遮蔽式罩幕200沿平行於第一方向偏移一距離之後，進行相同於第一沈積製程300的一第三沈積製程300”，以在第二感測層102b及104b上分別形成具有相同高度H3的第三感測層102c及104c，使得在第二感測層102b及104b和第三感測層102c及104c的相同側上，第二感測層102b及104b的側壁和第三感測層102c及104c的側壁為不對齊。同時，由於遮蔽式罩幕200的偏移，因此一部分的第三感測層102c及104c(標示為102c’及104c’)會形成於基底100上，且位於第二感測層102b’及104b’的側壁上。再者，一部分的第三感測層102c及104c(標示為102c”及104c”)會形成於第二感測層102b及104b的側壁上。如此一來，便完成第一感測電極102及第二感測電極104的製作。在本實施例中，第一感測電極102包括第一感測層102a、第二感測層102b及102b’以及第三感測層102c、102c’、102c”，而第二感測電極104包括第一感測層104a、第二感測層104b及104b’以及第三感測層104c、104c’、104c”。

相似地，由於第三感測層102c及104c相對於第二感測層102b及104b偏移，因此部分的第三感測層102c及104c會填入第二感測層102b及104b表面的凹口。如此一來，可有效縮小第一感測電極102及第二感測電極104的上表面所形成的凹口深度，以避免感測電極的電特性降低。如第2C圖所示，依本發明之實施例，感測電 極102的表面上可具有一凹口152，感測電極104的表面上可具有一凹口154。例如，感測電極表面上凹口的凹陷深度可為不具凹陷處電極之厚度的6%至75%，依據一實施例為46%至71%。舉例而言，當感測電極102的厚度(即，第一、第二及第三感測層102a、102b及102c加總)為1500μm，則凹口152的凹陷深度可為100至1100μm，又例如可為700至1070μm，但不以此為限。

另外，由於第二感測層102b及104b相對於第一感測層102a及104a偏移，且第三感測層102c及104c相對於第二感測層102b及104b偏移，因此第一感測電極102及第二感測電極104的至少一側壁具有凹凸狀輪廓，例如，多階梯狀輪廓。透過多階梯狀輪廓，可有增加光線在第一感測電極102及第二感測電極104的側壁的散射，進而降低第一感測電極102及第二感測電極104的可視性。

可以理解的是第2A-2C圖僅為範例說明，遮蔽式罩幕200可偏移一次或兩次以上。

接著，可利用習知微影及蝕刻製程依序在基底100的感測區20上形成絕緣島106及橋接層108，且在基底100的非感測區30上形成走線110及112，以形成觸控模組10，如第1A-1B圖所示。在其他實施例中，絕緣島106、橋接層108及走線110及112也可利用本發明上述方式使用遮蔽光罩進行多重沈積製程。如此，亦可使得絕緣島106的至少一側壁也具有凹凸狀輪廓，橋接層108的至少一側壁具有凹凸狀輪廓，或者走線110及112的至少一側壁具有凹凸狀輪廓。亦可依據需要，使得觸控感測裝置中的感測電極的 一側壁、絕緣島的一側壁、橋接層的一側壁、及走線的一側壁，均具有凹凸狀輪廓。

類似地，絕緣島106、橋接層108及走線110及112的表面上，也可具有一凹口，凹口的特性和上述感測電極102之凹口152為類似，絕緣島106、橋接層108或走線110及112的表面上凹口的凹陷深度，可為不具凹陷處之膜層之厚度的6%至75%，依據一實施例為46%至71%。在此不再詳述。

依據本發明實施例，絕緣島、橋接層及走線的沈積製程可為化學氣相沈積或物理氣相沈積。例如，絕緣島可使用化學氣相沈積，橋接層及走線可使用濺鍍製程，但不以此為限。

例如，請參照第1A圖，依本發明上述方式形成走線110，在兩次沈積製程中沿著第二方向(Y方向)移動罩幕，則所形成的走線110中，在其側壁170會具有上述之凹凸狀輪廓。又例如，請參照第1A圖，依本發明上述方式形成橋接層108，在兩次沈積製程中沿著第一方向(X方向)移動罩幕，則所形成的橋接層108中，在其側壁180會具有上述之凹凸狀輪廓。

請參照第4A-4B圖，其中第4A圖係繪示出根據本發明另一實施例之觸控模組10’之平面示意圖，而第4B圖係繪示出第4A圖中沿4B-4B’線之剖面示意圖。在第4A-4B圖中，相同於第1A-1B圖的部件係使用相同標號並省略其說明。在本實施例中，觸控模組10’的結構相似於第1A-1B圖中觸控模組10，不同之處在於絕緣島106覆蓋用以電性連接相鄰的第二感測電極104的橋接金屬層108。再者，連接部103跨越絕緣島106，以電性連接相鄰的第一感測電極102。觸控模組10’可利用相似於觸控模組10的製程來 製作，使觸控模組10’中的第一及第二感測電極102及104、絕緣島106、橋接金屬層108及走線110及112的至少一側壁具有凹凸狀輪廓。

根據上述實施例，由於感測電極係透過移動遮蔽式罩幕及進行多重沈積製程所形成，因此感測電極上表面的凹口深度得以縮小，進而維持感測電極的電特性。再者，相較於以習知微影及蝕刻製程而得到具有平順側壁的感測電極，本發明實施例的感測電極側壁具有凹凸狀輪廓，可增加光的散射，進而降低感測電極的可視性。類似地，本發明實施中走線、橋接金屬層、和絕緣島的凹凸狀輪廓側壁，也可達到改善可視性的問題。另外，由於可利用遮蔽式罩幕及進行多重沈積製程來形成感測電極、絕緣島、橋接層及走線，因此相較於採用微影及蝕刻製程的習知技術來說，可簡化製程及製造成本。

雖然本發明已以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。

100‧‧‧基底

102‧‧‧第一感測電極

102a、104a‧‧‧第一感測層

102b、102b’、104b、104b’‧‧‧第二感測層

102c、102c’、102c”、104c、104c’、104c”‧‧‧第三感測層

104‧‧‧第二感測電極

152、154‧‧‧凹口

200‧‧‧遮蔽式罩幕

200a‧‧‧軟性基底

200b‧‧‧金屬條

200c、200d‧‧‧開口圖案

300”‧‧‧第三沉積製程

H3‧‧‧高度

Claims (9)

1. 一種觸控感測裝置，包括：一基底，具有一感測區及一非感測區；以及複數個感測電極，位於該基底之一表面上且對應於該感測區，其中該等感測電極包括：一第一感測電極群及一第二感測電極群，其中該第一感測電極群包括複數個第一感測電極，該等第一感測電極沿一第一方向沿伸設置，其中該第二感測電極群包括複數個第二感測電極，該等第二感測電極沿一第二方向沿伸設置，該第二方向不同於該第一方向，其中該等第一感測電極及該等第二感測電極中的至少一者的一側壁具有一凹凸狀輪廓，其中該凹凸狀輪廓具有一第一凸部，一第二凸部及一凹部，其中該凹部位於該第一凸部與該第二凸部之間，該第一凸部比該第二凸部較接近該基底之該表面，該第一凸部比該第二凸部位於該等第一感測電極及該等第二感測電極中的該至少一者之較外側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該等感測電極包括：複數個該第一感測電極群及複數個該第二感測電極群，其中該等第一感測電極群沿該第二方向排列，該等第二感測電極群沿該第一方向排列。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該凹凸狀輪廓為多階梯狀輪廓。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測裝置，其該相鄰兩階梯的側邊之間的距離為2μm至10μm之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感測裝置，更包括：複數個走線層，設置於該基底之該非感測區上，以分別將該等第一感測電極群及該等第二感測電極群電性連接至一外部電路，其中該等走線層之至少一者的一側壁具有一凹凸狀輪廓。
6. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感測裝置，更包括：複數個橋接層，分別連接該等第二感測電極群中相鄰的第二感測電極，其中該等橋接層之至少一者的一側壁具有一凹凸狀輪廓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，更包括一顯示模組，以使該觸控感測裝置具有顯示功能。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該等感測電極之至少一者的表面上具有一凹口。
9. 一種觸控感測裝置的製造方法，包括：提供一基底，具有一感測區及一非感測區；利用一遮蔽式罩幕進行一第一沈積製程，以在該基底之該感測區上形成一第一感測層；移動該遮蔽式罩幕；以及 利用該遮蔽式罩幕進行一第二沈積製程，以在該基底和該第一感測層上形成一第二感測層，使得在該第一感測層和該第二感測層的相同側上，該第一感測層之一側壁和第二感測層之一側壁為不對齊。