TWI672620B - 觸控面板的直接圖案化方法及其觸控面板 - Google Patents

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Abstract

一種觸控面板的直接圖案化方法，包括：提供一基板，該基板具有一顯示區與一周邊區，其中一周邊線路設置在該周邊區，該周邊線路具有一接合墊；設置由金屬奈米線所組成之一金屬奈米線層於該顯示區與該周邊區；設置一半固化的膜層於該金屬奈米線層上，該膜層具有感光性；進行一黃光微影步驟，包括：將該膜層進行曝光以定義出一去除區與一保留區；以及使用顯影液將位於該去除區之該膜層與該金屬奈米線層去除，以製作出設置於該顯示區上之一觸控感應電極並裸露出設置於該周邊區之該接合墊，該觸控感應電極電性連接於該周邊線路，其中該觸控感應電極是由該膜層與該金屬奈米線層所組成；以及將該膜層進行一固化步驟。更提出一種觸控面板。

Description

觸控面板的直接圖案化方法及其觸控面板
本發明是關於一種觸控面板的直接圖案化方法及其觸控面板。
由於透明導體可同時具有光穿透性與適當的導電性，因而常應用於許多顯示或觸控相關的裝置中。一般而言，透明導體可以是各種金屬氧化物，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化鎘錫(Cadmium Tin Oxide，CTO)或摻鋁氧化鋅(Aluminum-doped Zinc Oxide，AZO)。金屬氧化物薄膜可透過物理氣象沉積法或化學氣象沉積法而形成，並透過雷射製程而形成適當圖案。然而，這些金屬氧化物薄膜的製作方法可能面臨高昂的成本、複雜的製程以及低良率的問題。在部份情況下，經圖案化的金屬氧化物薄膜也可能有容易被觀察到的問題。因此，現今發展出了多種透明導體，例如利用奈米線等材料所製作的透明導體。
然而利用奈米線製作觸控電極，奈米線與周邊區的金屬引線在製程上及結構上都有許多待解決的問題，例如傳 統製程將奈米線塗佈在顯示區及周邊區，並覆蓋周邊區的金屬引線，之後利用蝕刻液將奈米線進行圖案化，以在顯示區製作出觸控感應電極，並且蝕刻奈米線以在金屬引線上裸露出焊接墊，以與外部電路板進行連接。上述製程所採用的蝕刻液大多為強酸性，故會導致金屬引線受到蝕刻液的作用，使產品可靠度下降；另外，蝕刻液的殘留問題也需要額外的清潔過程方能克服。
再一方面，利用奈米線製作觸控感應電極的製程中，通常會需要在奈米線上成形外塗層(overcoat)，以保護奈米線並將奈米線固著於基板上，而上述製程所採用的蝕刻液僅能移除奈米線，故進行蝕刻製程後，外塗層會殘留下來，殘留的外塗層的厚度會在接觸阻抗與電極保護性之間形成兩難衝突(trade off)。具體而言，若考慮電極的保護性，殘留的外塗層的厚度會盡可能的加厚，但在經過蝕刻後，焊接墊上殘留外塗層的厚度過厚，將造成焊接墊與外部電路板之間的接觸阻抗過大，進而導致線路在傳遞訊號時產生耗損或失真，也就是說，過厚的殘留外塗層夾設在焊接墊與外部電路板之間，會造成產品在電性表現的問題。反之，若考慮接觸阻抗，殘留的外塗層的厚度會盡可能的減薄，但在經過蝕刻後，形成觸控感應電極之奈米線上所殘留外塗層的厚度太薄，將無法提供奈米線有效的保護，也就是說，過薄的殘留外塗層會造成產品之耐用性不足的問題。
因此在利用奈米線製作觸控感應電極的製程上、電極結構上必須依照材料特性重新設計，使產品達到較佳的表 現。
本發明之部分實施方式，可提高顯示區之觸控感應電極的耐用性，並藉由接合墊與外部電路板的電極墊之間的直接接觸結構，同時形成一低阻抗之導電線路。此外，本發明之部分實施方式中，提出了觸控電極的直接圖案化方法，因而產生不同於以往的觸控面板結構。
本發明之部分實施方式提出一種觸控面板的直接圖案化方法，包括：提供一基板，該基板具有一顯示區與一周邊區，其中一周邊線路設置在該周邊區，該周邊線路具有一接合墊；設置由金屬奈米線所組成之一金屬奈米線層於該顯示區與該周邊區；設置一半固化的膜層於該金屬奈米線層上，該膜層具有感光性；進行一黃光微影步驟；以及將該膜層進行一固化步驟。所述的黃光微影步驟包括：將該膜層進行曝光以定義出一去除區與一保留區；以及使用顯影液將位於該去除區之該膜層與該金屬奈米線層去除，以製作出設置於該顯示區上之一觸控感應電極並裸露出該接合墊，該觸控感應電極電性連接於該周邊線路，其中該觸控感應電極是由該膜層與該金屬奈米線層所組成。
於本發明之部分實施方式中，更包括一第二次移除步驟，以移除位於該去除區之該金屬奈米線層。
於本發明之部分實施方式中，第二次移除步驟包括使用有機溶液或鹼性溶液搭配機械方式移除位於該去除區 之該金屬奈米線層。
於本發明之部分實施方式中，第二次移除步驟包括採用黏膠法移除位於該去除區之該金屬奈米線層。
於本發明之部分實施方式中，在設置一半固化的膜層於該金屬奈米線層上的步驟之後更包括設置一正型感光材料層於該膜層上。
於本發明之部分實施方式中，正型感光材料層之感光性高於該膜層。
於本發明之部分實施方式中，更包括去除該正型感光材料層。
本發明之部分實施方式提出一種觸控面板，包含：基板，其中該基板具有一顯示區與一周邊區；設置於該基板上之一膜層與一金屬奈米線層；以及設置於該周邊區上之周邊線路，其中該周邊線路具有一接合墊，該膜層經曝光後定義出一去除區與一保留區，位於該去除區之該膜層與該金屬奈米線層被移除而定義出一觸控感應電極並裸露出該接合墊，該觸控感應電極電性連接於該周邊線路。
於本發明之部分實施方式中，金屬奈米線層包括金屬奈米線，該金屬奈米線係嵌設於位於該保留區之該膜層中形成導電網路，而位於該顯示區的該膜層與該金屬奈米線共同形成該觸控感應電極。
於本發明之部分實施方式中，膜層具有感光性。
於本發明之部分實施方式中，膜層的厚度為大於約200nm，較佳為約200nm至約400nm。
根據本發明之部分實施方式，金屬奈米線層與該周邊線路會在該顯示區與該周邊區的交界處形成搭接結構。
於本發明之部分實施方式中，觸控感應電極延伸至該周邊區而覆蓋於該周邊線路上，但並不覆蓋於該接合墊上。
100‧‧‧顯示元件
110‧‧‧基板
120‧‧‧周邊線路
130‧‧‧膜層
136‧‧‧非導電區域
140‧‧‧金屬奈米線
162‧‧‧橋接導線
164‧‧‧絕緣塊
170‧‧‧接合墊
S1~S4‧‧‧步驟
VA‧‧‧顯示區
PA‧‧‧周邊區
TE、TE1、TE2‧‧‧觸控感應電極
CE‧‧‧連接電極
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
150‧‧‧正型感光材料層
140A‧‧‧金屬奈米線層
AD‧‧‧光學膠
CG‧‧‧外蓋玻璃
180‧‧‧外部電路板
130A‧‧‧保留區
130B‧‧‧去除區
CS‧‧‧複合結構
第1圖為根據本發明之部分實施方式之觸控面板的製作方法的流程圖。
第2圖為根據本發明之部分實施方式之基板的上視示意圖。
第2A圖為沿第2圖的線2A-2A之剖面示意圖。
第3圖為第1圖的製作方法中的步驟S1之上視示意圖。
第3A圖為沿第3圖的線3A-3A之剖面示意圖。
第4圖為第1圖的製作方法中的步驟S2之上視示意圖。
第4A圖為沿第4圖的線4A-4A之剖面示意圖。
第5圖為本發明之部分實施方式之觸控面板。
第5A圖為步驟S3中之沿第5圖的線5A-5A之剖面示意圖。
第5B圖為步驟S3中之沿第5圖的線5B-5B之剖面示意圖。
第6A圖為步驟S4中之沿第5圖的線5A-5A之剖面示意圖。
第6B圖為步驟S4中之沿第5圖的線5B-5B之剖面示意圖。
第7圖為本發明之變化實施態樣之示意圖。
第8圖為根據本發明之部分實施方式之觸控面板的上視示意圖。
第9圖顯示本發明之部分實施方式之觸控面板與其他電子裝置組裝之示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式為之。
關於本文中所使用之「約」、「大約」或「大致」，一般是指數值之誤差或範圍於百分之二十以內，較好地是於百分之十以內，更佳地是於百分之五以內。文中若無明確說明，所提及的數值皆視為近似值，即具有如「約」、「大約」或「大致」所表示的誤差或範圍。另外，本文所使用的「外塗層(overcoat)，亦稱OC層」、「聚合物」、「半固化的膜層」、「膜層」所指的均為相同或相似的元件，其差異主要在於固化狀態的不同，而為了方便說明，下文中可能會交互使用；同樣的，「金屬奈米線」與「金屬奈米線層」也為相同或相似的元件，下文中也會交互使用，特此說明。
第1圖為根據本發明之部分實施方式之觸控面板的直接圖案化(或稱直接圖形化)方法的流程圖。本實施方式的 直接圖案化方法之具體製程為：首先，參考第2圖與第2A圖，提供一基板110，於本發明之部分實施方式中，基板110理想上為透明基板，詳細而言，可以為一硬式透明基板或一可撓式透明基板，其材料可以選自玻璃、壓克力(polymethylmethacrylate；PMMA)、聚氯乙烯(polyvinyl Chloride；PVC)、聚丙烯(polypropylene；PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)、聚苯乙烯(polystyrene；PS)等透明材料。
接著，參考第3圖與第3A圖，如步驟S1，在基板110上製作一金屬奈米線層140A及周邊線路120，金屬奈米線層140A可至少由金屬奈米線140所組成；在本實施例的具體作法為：先利用導電性良好的金屬(例如單層的銀、銅、或多層材料，如鉬/鋁/鉬)成型於基板110上所事先定義出的周邊區PA，以製做出一個或多個周邊線路120，周邊線路120的一端具有接合墊(bonding pad)170，上述製程可較佳的與圖案化製程相互搭配；再將具有金屬奈米線140之分散液或漿料(ink)以塗佈方法成型於基板110上，並加以乾燥使金屬奈米線140覆著於基板110的表面；換言之，金屬奈米線140會因上述的乾燥固化步驟而成型為一設置於基板110上的金屬奈米線層140A。而基板110上可定義有顯示區VA與周邊區PA，周邊區PA設置於顯示區VA的側邊，例如第3圖所示，周邊區PA設置於顯示區VA之左側及右側的區域，但在其他實施例中，周邊 區PA則可為設置於顯示區VA之四周(即涵蓋右側、左側、上側及下側)的框型區域，或者為設置於顯示區VA之相鄰兩側的L型區域；而所述的金屬奈米線層140A可包括成型於顯示區VA的第一部分與成型於周邊區PA的第二部分，更詳細的說，在顯示區VA中，金屬奈米線層140A的第一部分可直接成形於基板110的表面上，而在周邊區PA中，金屬奈米線層140A的第二部分可成形於基板110的表面上並覆蓋於周邊線路120(包括接合墊(bonding pad)170)上。
在本發明之實施例中，上述分散液可為水、醇、酮、醚、烴或芳族溶劑(苯、甲苯、二甲苯等等)；上述分散液亦可包含添加劑、介面活性劑或黏合劑，例如羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose；CMC)、2-羥乙基纖維素(hydroxyethyl Cellulose；HEC)、羥基丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose；HPMC)、磺酸酯、硫酸酯、二磺酸鹽、磺基琥珀酸酯、磷酸酯或含氟界面活性劑等等。而所述的金屬奈米線(metal nano-wires)層，例如可為奈米銀線(silver nano-wires)層、奈米金線(gold nano-wires)層或奈米銅線(copper nano-wires)層所構成；更詳細的說，本文所用之「金屬奈米線(metal nano-wires)」係為一集合名詞，其指包含多個元素金屬、金屬合金或金屬化合物(包括金屬氧化物)之金屬線的集合，其中所含金屬奈米線之數量，並不影響本發明所主張的保護範圍；且單一金屬奈米線之至少一個截面尺寸(即截面的直徑)小於500nm，較佳小於100nm，且更佳小於50nm；而本發明所稱之為”線(wire)”的金屬奈米結構， 主要具有高的縱橫比，例如介於10至100,000之間，更詳細的說，金屬奈米線之縱橫比(長度：截面之直徑)可大於10，較佳大於50，且更佳大於100；金屬奈米線可以為任何金屬，包括(但不限於)銀、金、銅、鎳及鍍金之銀。而其他用語，諸如絲(silk)、纖維(fiber)、管(tube)等若同樣具有上述的尺寸及高縱橫比，亦為本發明所涵蓋之範疇。
而所述的含有金屬奈米線140之分散液或漿料可以用任何方式成型於基板110之表面，例如但不限於：網版印刷、噴頭塗佈、滾輪塗佈等製程；在一種實施例中，可採用捲對捲(roll to roll)製程將含有金屬奈米線140之分散液或漿料塗佈於連續供應的基板110之表面。
於本發明之部分實施方式中，金屬奈米線140可以是奈米銀線(Silver nano-wires)或奈米銀纖維(Silver nano-fibers)，其可以具有平均約20至100奈米的直徑，平均約20至100微米的長度，較佳為平均約20至70奈米的直徑，平均約20至70微米的長度(即縱橫比為1000)。於部分實施方式中，金屬奈米線140的直徑可介於70奈米至80奈米，而長度約8微米。
接著，參考第4圖與第4A圖，如步驟S2，設置一半固化的膜層130於金屬奈米線層140A上，具體做法可為但不限於：將合適的聚合物或其混和物以塗佈方法成型於基板110上，並施以前固化步驟(或稱預固化)以形成半固化的膜層130於金屬奈米線層140A上，更詳細的說，膜層130包括在顯示區VA中的第一部分與在周邊區PA中的第二部分，膜層130的第 一部分可對應並成形於金屬奈米線層140A的第一部分上，而膜層130的第二部分可對應並成形於金屬奈米線層140A的第二部分上。在另一實施例中，可將合適的聚合物或其混和物以塗佈方法成型於基板110上，所述之聚合物會滲入金屬奈米線140之間而形成填充物，並施以前固化步驟(或稱預固化)以形成半固化的膜層130，換言之，金屬奈米線140可視為嵌入半固化的膜層130之中。在一具體實施例中，前固化步驟可為：利用加熱烘烤的方式(溫度在約60℃到約150℃)將上述聚合物或其混和物形成半固化的膜層130於金屬奈米線層140A上。本發明並不限定半固化的膜層130與金屬奈米線層140A之間的實體結構，例如半固化的膜層130與金屬奈米線層140A可為兩層結構的堆疊，或者半固化的膜層130與金屬奈米線層140A可相互組合而形成一複合層。優選的，金屬奈米線140為嵌入半固化的膜層130之中而在後續的製程中形成複合型態的電極層(即後文所述的複合結構CS)。
上述聚合物之實例可包括，但不限於：聚丙烯酸系樹脂，諸如聚甲基丙烯酸酯(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯))、聚丙烯酸酯及聚丙烯腈；聚乙烯醇；聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酯萘二甲酸酯及聚碳酸酯)；具有高芳香度之聚合物，諸如酚醛樹脂或甲酚-甲醛、聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯基二甲苯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚硫化物、聚碸、聚伸苯基及聚苯基醚；聚胺基甲酸酯(polyurethane；PU)；環氧樹脂；聚烯烴(例如聚丙烯、聚甲基戊烯及環烯烴)；纖維素；聚矽氧及其他含矽聚合物(例 如聚倍半氧矽烷及聚矽烷)；聚氯乙烯(PVC)；聚乙酸酯；聚降冰片烯；合成橡膠(例如，乙丙橡膠(ethylene-propylene rubber；EPR)、丁苯橡膠(styrene-Butadiene Rubber；SBR)、三元乙丙橡膠(ethylene-Propylene-Diene Monomer；EPDM)；及含氟聚合物(例如，聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯(TFE)或聚六氟丙烯)；氟-烯烴與烴烯烴之共聚物等非導電聚合物，上述聚合物可另行添加感光材料，以滿足以曝光顯影製程圖案化膜層130之需求。在其他實施例中，亦可使用以二氧化矽、富鋁紅柱石、氧化鋁、SiC、碳纖維、MgO-Al2O3-SiO2、Al2O3-SiO2或MgO-Al2O3-SiO2-Li2O等無機材料混於感光材料中用以作為膜層130。
此外，上述的聚合物在完全固化之後可賦予膜層130與金屬奈米線140所組成之複合結構CS某些特定的化學、機械及光學特性，例如提供複合結構CS與基板110之黏著性，或是較佳的實體機械強度，故膜層130又可被稱作基質(matrix)。又一方面，使用某些特定的聚合物製作膜層130，使複合結構CS具有額外的抗刮擦及磨損之表面保護，在此情形下，膜層130又可被稱作外塗層(overcoat，OC)，採用諸如聚丙烯酸酯、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯、聚矽烷、聚矽氧、聚(矽-丙烯酸)等可使複合結構CS具有較高的表面強度以提高耐刮能力。再者，膜層130或聚合物中可添加交聯劑、聚合抑制劑、穩定劑(例如但不限於抗氧化劑、紫外光穩定劑(UV stabilizers))、界面活性劑或上述之類似物或混合物以提高複合結構CS的抗紫外線能力或達成較長保存期限。在其他實施例 中，膜層130可進一步包含腐蝕抑制劑。然而，上述僅是說明膜層130的添加物組成、附加功能/名稱的可能性，並非用於限制本發明。值得說明的是，由於上述具感光性的聚合物中可能添加紫外光穩定劑，此一添加物有可能影響膜層130在進行曝光、顯影等製程的精度，而本發明則藉由調整曝光的參數，例如曝光強度，以降低紫外光穩定劑對曝光精度的影響。
接著，進行一黃光微影步驟，本發明即是利用膜層130的感光性，將膜層130進行曝光、顯影等製程(或概稱為黃光微影製程)，以進行膜層130的圖案化，其具體可包括以下步驟：步驟S3，將半固化的膜層130進行曝光定義出保留區130A與去除區130B；接著，如步驟S4，將位於去除區130B之膜層130與金屬奈米線層140A移除，以形成金屬奈米線層140A的圖案化，其主要使用顯影液(或稱脫膜劑)將位於去除區130B之膜層130與金屬奈米線層140A去除，以製作出設置於顯示區VA上之一觸控感應電極TE，並裸露出設置於周邊區PA之接合墊170；更具體的說，顯影液可將位於去除區130B之膜層130去除，而因此裸露在外之金屬奈米線層140A也會連帶被顯影液所去除，以製作出位於顯示區VA上之觸控感應電極TE，並裸露出位於周邊區PA之接合墊170。在其他實施例中，也可使用顯影液搭配其他溶劑進行將位於去除區130B之膜層130與金屬奈米線層140A去除之步驟。本文所稱顯影之步驟，乃為本領域所熟知的技術，簡言之，膜層130中的感光物質，接收到光源的部份產生化學反應，使得化學鍵結變堅固，而未照光即可被上述的顯影液所去除(上述以負型感光性為 例)。
請先參閱第5圖，其顯示本發明之實施例所完成之觸控面板，以下藉由第5圖中的A-A、B-B剖面來詳細說明步驟S3及S4：第5A、5B圖分別為第5圖中的A-A、B-B剖面在定義出保留區130A與去除區130B後(即膜層130經過曝光步驟之後)的態樣，A-A剖面可看出位於顯示區VA與周邊區PA之保留區130A與去除區130B的態樣，而B-B剖面則可看出位於顯示區VA之保留區130A與去除區130B的態樣。如第5A、5B圖所示，位於顯示區VA與周邊區PA的膜層130經過曝光、顯影之後都會具有去除區130B與保留區130A，位於去除區130B之膜層130與金屬奈米線層140A會被移除而形成空隙(即下文所述之非導電區域136)，而在位於顯示區VA中，位於保留區130A之膜層130與金屬奈米線層140A會在後續的製程中共同形成透明導電層，進而形成觸控感應電極TE。據此，以顯示區VA為例，位於保留區130A之複合結構CS(即觸控感應電極TE)會具有一曝光側面(exposed sidewall)，其可視為光化學反應在去除區130B與保留區130A之間的介面；相較之下，傳統的蝕刻製程，強酸性蝕刻液僅能將金屬奈米線予以移除，但無法移除外塗層(overcoat)，因此本發明將不需要的膜層130與金屬奈米線層140A一併去除，以解決殘留的外塗層(overcoat)對後續製程的影響。在一實施例中，金屬奈米線層140A的金屬奈米線會突出於曝光側面。
在一具體實施例中，步驟S3中使用光罩覆蓋於膜層130，並利用的曝光能量為約200mj/cm2至約5000mj/cm2 的曝光源(如UV光)將光罩之圖樣轉移至膜層130上，以定義出所述的去除區130B與保留區130A，並形成上述去除區130B與保留區130A之間的介面；在此實施例中，膜層130是光敏感層，其可具負感光性，但不以此為限，故去除區130B為未曝光區域；保留區130A為曝光區域。接著，使用適當的顯影液去除上述位於去除區130B之膜層130，即可留下上述位於保留區130A之膜層130與金屬奈米線層140A，且保留區130A中的膜層130或複合結構CS具有曝光側面(exposed sidewall)；具體可採用二甲苯(xylene，C6H4(CH3)2)、乙酸丁酯或芳族烴溶劑等等去除上述位於去除區130B之膜層130。
而在去除位於去除區130B之膜層130之後，更可包括以下步驟以完全移除位於去除區130B該金屬奈米線層140A：由於提供金屬奈米線層140A之保護作用的膜層130已在上述的曝光、顯影之後被去除(即形成去除區130B)，故可利用適當的方法將位於去除區130B之金屬奈米線層140A完全移除。第6A、6B圖分別為第5圖中的A-A、B-B剖面在移除裸露的金屬奈米線層140A後的態樣，也就是本發明之實施例所完成之觸控面板的結構。如第6A、6B圖所示，在一具體實施例中，可用溶劑，如有機溶液(例如IPA、DAA、NMP等溶液)或鹼性溶液(氫氧化四甲基銨(TMAH)、Na2CO3等溶液)浸泡的方式，將位於去除區130B之金屬奈米線層140A移除；或者可用溶劑，如有機溶液(例如IPA、DAA、NMP等溶液)或鹼性溶液(氫氧化四甲基銨(TMAH)、Na2CO3等溶液)搭配機械方式，例如以壓力之噴灑頭將上述溶液噴灑於目標物、配合超 音波震盪之浸泡等，將位於去除區130B之金屬奈米線層140A移除；在另一具體實施例中，可採用黏膠法，例如利用膠帶或類似的工具將位於去除區130B之金屬奈米線層140A移除。
值得說明的是，位於去除區130B之金屬奈米線層140A也可在前一步驟的顯影過程中被顯影液浸泡而由基板110表面脫落，換言之，本實施例之步驟可整合為一個顯影步驟而使用顯影液將位於去除區130B之膜層130與金屬奈米線層140A同時去除，以製作出設置於顯示區VA上之一觸控感應電極TE，再配合上述步驟進行輔助性或第二次的移除步驟，以完全移除可能殘留之金屬奈米線140，也就是說，本發明並不限定去除區130B之金屬奈米線層140A被移除的時機，只要是不需使用蝕刻液，而僅以剝除膜層130之圖案化過程就可達到圖案化金屬奈米線層140A的製程，就屬本發明所涵蓋的範圍。
在一實施例中，如第5A圖及第6A圖所示，位於周邊區PA之去除區130B的位置會對應周邊線路120之接合墊(bonding pad)170，換言之，在步驟S3、S4完成後，接合墊(bonding pad)170會裸露出來，其上方不會存在有金屬奈米線140及膜層130，因此後續將一設有外部控制器之外部電路板180，如軟性電路板(FPC)連接於本發明的觸控面板之步驟(即bonding步驟)時，接合墊170可直接與軟性電路板的電極墊(圖未示)進行焊接而形成導電通路。在另外的實施方式中，也可以在接合墊170上形成其他焊接輔助層(圖未示)，再與軟性電路板進行焊接等bonding步驟；或者透過導電膠(圖未示，例如 異方性導電膠)進行導通。因此，整體來說，由於接合墊(bonding pad)170上的金屬奈米線140及膜層130被完全去除，使其與電路板180的電極墊(圖未示)會形成一種直接接觸且低阻抗的訊號傳遞路徑(可先參考第9圖)，其用於傳輸觸控感應電極TE與前述外部控制器之間的控制訊號及觸控感應訊號，而由於其低阻抗之特性，實有助於降低訊號傳輸的耗損，從而解決傳統利用蝕刻液進行圖案化步驟，膜層130仍會殘留在接合墊170上所造成的接觸阻抗過高的問題。在本實施例中，周邊線路120上及相鄰周邊線路120之間的金屬奈米線140(即金屬奈米線層140A)及膜層130也被完全去除，換言之，在步驟S1中塗佈於周邊區PA的金屬奈米線140及膜層130均被上述的曝光、顯影步驟完全去除而不復存在，因此周邊線路120是裸露於金屬奈米線層140及膜層130，且相鄰周邊線路120之間可形成絕緣區(即下文所述之非導電區域136)，非導電區域136並不存在有金屬奈米線140及膜層130(換言之，本實施例的非導電區域136為空隙結構)，故相鄰周邊線路120之間形成電性隔絕，進而達到觸控面板的電路配置。
另外，如第5B圖及第6B圖所示，並配合第5圖，位於顯示區VA之去除區130B的位置會對應相鄰觸控感應電極TE之間的絕緣區(即下文所述之非導電區域136)，以定義出用於感測不同觸控位置的觸控感應電極TE，換言之，相鄰觸控感應電極TE之間的非導電區域136並不存在有金屬奈米線140及膜層130(換言之，本實施例的相鄰觸控感應電極TE之間的非導電區域136為空隙結構)。
在一實施例中，上述製程並不會完全移除非導電區域136的金屬奈米線140，換言之，去除區130B中殘留有金屬奈米線140，但所殘留之金屬奈米線140的濃度低於一滲透臨限值(percolation threshold)，而去除區130B中的膜層130會被上述的曝光、顯影步驟完全去除。膜層130與金屬奈米線140之複合結構的導電度主要由以下因素控制：a)單一金屬奈米線140之導電度、b)金屬奈米線140之數目、及c)該等金屬奈米線140之間的連通性(又稱接觸性)；若金屬奈米線140之濃度低於滲透臨限值(percolation threshold)，由於金屬奈米線140之間的間隔太遠，因此去除區130B整體導電度甚低，或是為零，意即金屬奈米線140在去除區130B中並未提供連續電流路徑，而無法形成一導電網路(conductive network)，也就是說金屬奈米線140在非導電區域136中所形成的是非導電網路(non-conductive network)。在一實施例中，一個區域或一個結構的片電阻在以下範圍中即可被認定為非導電：片電阻高於108歐姆/平方(ohm/square)，或高於104歐姆/平方(ohm/square)，或高於3000歐姆/平方(ohm/square)，或高於1000歐姆/平方(ohm/square)，或高於350歐姆/平方(ohm/square)，或高於100歐姆/平方(ohm/square)。換言之，本實施例中相鄰周邊線路120中的空隙填有濃度低於滲透臨限值的金屬奈米線140，其形成非導電網路，以達成相鄰周邊線路120之間的絕緣；相似的，觸控感應電極TE中的空隙填有濃度低於滲透臨限值的金屬奈米線140，其形成非導電網路，以達成相鄰觸控感應電極TE之間的絕緣。
較佳地，在步驟S4之後，可包括一固化步驟，以將圖案化之後的半固化之膜層130形成交聯而完全固化；在一具體實施例中，以UV光照射(強度約100mj/cm2至約1500mj/cm2)或加熱(約130℃至約150℃，時間約10至約15分鐘)。換言之，殘留的膜層130會固化成型，並與金屬奈米線140形成一種複合結構CS，金屬奈米線140可在膜層130中形成導電網路(conductive network)，也就形成所謂的透明導電層，而此透明導電層在上述圖案化之後可在顯示區VA中做為觸控感應電極TE，為達較佳的顯示效果，金屬奈米線140與膜層130所形成的複合結構CS的光穿透率(Transmission)可大於約80%，且表面電阻率(surface resistance)在約10至1000歐姆/平方(ohm/square)之間；較佳地，金屬奈米線140與膜層130所形成的複合結構CS的光穿透率(Transmission)大於約85%，且表面電阻率(surface resistance)在約50至500歐姆/平方(ohm/square)之間。
至此，即可製作出可用於感應觸控的觸控面板，其可包括在基板110之顯示區VA所形成的觸控感應電極TE(即膜層130與金屬奈米線140所形成的複合結構CS)及在基板110之周邊區PA所形成的周邊線路120，觸控感應電極TE與周邊線路120會彼此電性連接以傳遞訊號，在本實施例中，觸控感應電極TE之金屬奈米線層140A與周邊線路120會在顯示區VA與周邊區PA的交界處形成搭接結構，詳細的說，如第6A圖所示，觸控感應電極TE之金屬奈米線層140A會略為突出於顯示區VA而延伸至周邊區PA，以使金屬奈米線層140A的端 部搭接於周邊線路120上，也就是說周邊區PA可略為區分成兩個區域，第一區域為保留區130A，以供觸控感應電極TE(即膜層130與金屬奈米線140所形成的複合結構CS)延伸而與周邊線路120形成搭接結構；而第二區域則為去除區130B，周邊線路120主要位於去除區130B，故除了上述的搭接部分外，周邊線路120(包含接合墊170)上並無膜層130與金屬奈米線140，相鄰周邊線路120之間的非導電區域136也無膜層130與金屬奈米線140。而在另一實施例中，觸控感應電極TE之金屬奈米線層140A與周邊線路120除了在顯示區VA與周邊區PA的交界處形成搭接結構外，金屬奈米線層140A及膜層130會延伸至周邊區PA，以使金屬奈米線層140A及膜層130覆蓋於周邊線路120上，但並不覆蓋於接合墊170上，也就是說周邊區PA可略為區分成兩個區域，第一區域為保留區130A，其對應周邊線路120的尺寸及位置(但並不包含接合墊170)，以供觸控感應電極TE(即膜層130與金屬奈米線140所形成的複合結構CS)延伸至周邊區PA而覆蓋於周邊線路120上，但並不覆蓋於接合墊170上；而第二區域則為去除區130B，去除區130B會裸露出接合墊170以及相鄰周邊線路120之間的非導電區域136，故可使周邊線路120之接合墊170上沒有膜層130與金屬奈米線140。總的來說，膜層130與金屬奈米線140在周邊區PA可有多種結構態樣，只要可以達成裸露接合墊170即屬本發明之保護範疇。
在具體實施例中，由於接合墊170上並無膜層130，故本發明的膜層130不需考慮到接觸阻抗的問題，因此 成型膜層130的製程上(例如沉積時間)可被控制，以加大膜層130的厚度而使金屬奈米線140能夠有足夠的抗氧化、耐水氣、抗酸鹼等保護，在具體的實施例中，本發明的膜層130之厚度可為約40nm至約400nm，較佳為約200nm至約400nm，本發明的膜層130厚度的調整範圍較傳統的膜層厚度為廣，上述最大的厚度極限(例如上述的400nm)也能大幅提高膜層130對金屬奈米線140的保護能力。
較佳地，所形成之金屬奈米線140可進一步進行後處理以提高其導電度，此後處理可為包括如加熱、電漿、電暈放電、UV臭氧或壓力之過程步驟。例如，在固化形成金屬奈米線層140A之步驟後，可利用滾輪施加壓力於其上，在一實施例中，可藉由一或多個滾輪向金屬奈米線層140A施加50至3400psi之壓力，較佳為可施加100至1000psi、200至800psi或300至500psi之壓力。於部分實施方式中，可同時進行加熱與壓力之後處理；詳言之，所形成之金屬奈米線140可經由如上文所述之一或多個滾輪施加壓力，並同時加熱，例如由滾輪施加之壓力為10至500psi，較佳為40至100psi；同時將滾輪加熱至約70℃與200℃之間，較佳至約100℃與175℃之間，其可提高金屬奈米線層140A之導電度。於部分實施方式中，金屬奈米線140較佳可暴露於還原劑中進行後處理，例如由奈米銀線組成之金屬奈米線140較佳可暴露於銀還原劑中進行後處理，銀還原劑包括硼氫化物，如硼氫化鈉；硼氮化合物，如二甲基胺基硼烷(DMAB)；或氣體還原劑，諸如氫氣(H2)。而所述的暴露時間約10秒至約30分鐘，較佳約1分鐘至約10分 鐘。而上述施加壓力之步驟可依實際的需求實施在塗佈膜層130的步驟之前或之後。
如第5圖所示，本實施例之觸控面板為一種單面非跨接式(non-cross)的觸控面板，觸控感應電極TE的數量可為一個或多個。更詳細的說，顯示區VA中具有多個朝同一方向延伸的觸控感應電極TE，而相鄰觸控感應電極TE之間為上述製程中的去除區130B所定義出的非導電區域136；同樣的，周邊區PA中也具有去除區130B所定義出的非導電區域136，以電性阻絕相鄰的周邊線路120。本實施例之觸控面板可不經由蝕刻液就直接進行金屬奈米線層140A的圖案化，其中，位於顯示區VA之觸控感應電極TE可用於感測使用者的觸碰位置或手勢，位於周邊區PA的周邊線路120則電性連接於觸控感應電極TE，以將觸控感應電極TE測得的感測訊號傳送至一外部控制器(圖未示)，而周邊線路120之接合墊(bonding pad)170上並無膜層130與金屬奈米線140，故接合墊(bonding pad)170可直接與外部電路板180的電極墊(圖未示)接觸/連接，以降低本實施例之觸控面板的電路阻抗，以達到較佳的電訊號特性。另一方面，顯示區VA之觸控感應電極TE具有較傳統電極結構為厚的膜層130，故可提高本實施例之觸控面板的抗氧化、耐水氣、抗酸鹼等性質，故具有較佳的耐用度與產品可靠度。
在一變化實施例中，為了提高膜層130的感光性，以進一步提升圖案化的精度(或稱解析度)，可在上述步驟S2之後，在半固化膜層130上設置一正型感光材料層150，第7 圖顯示第5圖中的A-A剖面在步驟S3之經過曝光後，正型感光材料層150與膜層130的結構態樣；本實施例的具體做法可為但不限於：以網版印刷、噴頭塗佈、滾輪塗佈等方式將正型感光材料塗佈於膜層130上，再加熱至約80℃到約120℃使其固化成為正型感光材料層150。而後續使用曝光能量為約50mj/cm2至約1000mj/cm2進行正型感光材料層150/膜層130之圖案化，並同樣依前述方式將去除區130B的金屬奈米線140加以移除；之後較佳地可包含去除正型感光材料層150之步驟。由於本實施例加入具有較膜層130為高之感光性的正型感光材料，故所使用的曝光能量可以小於前一實施例，並利用正型感光材料層150製作出更細線寬/線距的圖案，例如膜層130的解析度約為20um或更高，正型感光材料層150的解析度約為10um或5um，同時可藉由圖案化正型感光材料層150的過程，將膜層130及/或金屬奈米線層140A進行圖案化。在一實施例中，膜層130可不具有感光性，而利用顯影液，例如鹼性溶液(氫氧化四甲基銨(TMAH)、Na2CO3等)去除曝光區域的正型感光材料層150的同時，將膜層130及/或金屬奈米線層140A去除而達到圖案化的效果。另外，藉由在製程中加入正型感光材料層150，可以解決膜層130中添加有紫外光穩定劑對於曝光顯影製程之解析度的影響，而從產品特性的觀點而言，膜層130中可視產品應用添加紫外光穩定劑，使產品更具有抗紫外線的特性。在一實施例中，正型感光材料層150對半固化之膜層130及金屬奈米線層140A所組成之結構的黏合強度可較佳的大於半固化之膜層130及金屬奈米線層140A所組成之結構對基板 110的黏合強度，以利正型感光材料層150被顯影液移除的同時，一併將其下的半固化之膜層130及金屬奈米線層140A加以移除。
第8圖則顯示本發明之觸控面板的另一實施例，其為一種單面架橋式(bridge)的觸控面板。此實施例與上述實施例的差異在於，將成形於基板110上之透明導電層(即膜層130與金屬奈米線140所形成的複合結構CS)在上述圖案化的步驟後形成的觸控感應電極TE包括：沿第一方向D1排列的第一觸控感應電極TE1、沿第二方向D2排列的第二觸控感應電極TE2及電性連接兩相鄰之第一觸控感應電極TE1的連接電極CE，而由於連接電極CE之膜層130已具有足夠厚度(例如>40nm)，故可做為絕緣材料，並可使橋接導線162直接設置於連接電極CE之膜層130上，以連接於第二方向D2上相鄰的兩個第二觸控感應電極TE2。或者，在另一實施方式中，可將一絕緣塊164設置於連接電極CE上，例如以二氧化矽形成絕緣塊164；最後橋接導線162更設置於絕緣塊164上，例如以銅形成橋接導線162，並使橋接導線162連接於第二方向D2上相鄰的兩個第二觸控感應電極TE2，絕緣塊164位於連接電極CE與橋接導線162之間，以將連接電極CE以及橋接導線162電性隔絕，以使第一方向D1與第二方向D2上的觸控電極彼此電性隔絕。值得說明的是，若考慮第二觸控感應電極TE2之膜層130可能造成的絕緣性，可較佳地在第二觸控感應電極TE2之膜層130中製作導通孔(via hole，圖未示)，橋接導線162的兩端連接導通孔，以利橋接導線162電性連接在第二方向D2上相鄰的 兩個第二觸控感應電極TE2。
另外，在第8圖所示之實施例中，膜層130與金屬奈米線140所形成的複合結構CS可設於周邊區PA而覆蓋於周邊線路120上並裸露接合墊170，具體做法可參考前文，於此不再贅述。
除了上述單面式的觸控面板，本發明之製程亦可適用於雙面式的觸控面板，換言之，先分別在基板110的相對兩面上製作周邊線路120，再依照上述的做法在基板110的相對兩面上形成金屬奈米線層140A與膜層130；接著配合雙面曝光、顯影等製程，以在基板110的相對兩面上形成具圖案化的觸控感應電極TE。同於前述實施例，位於周邊區PA的周邊線路120之接合墊(bonding pad)170上並無膜層130與金屬奈米線140，故接合墊(bonding pad)170可直接與電路板180的電極墊接觸/連接，以降低本實施例之觸控面板的電路阻抗；而位於顯示區VA之觸控感應電極TE的膜層130的厚度可較傳統結構為厚，從而提供金屬奈米線140有更佳的抗氧化、耐水氣、抗酸鹼、抗有機溶劑等保護。
在一實施例中，為避免基板110的相對兩面上的膜層130在進行曝光時的相互干擾，可採用不同時序的光源進行曝光製程。在另一實施例中，可使用不同波長的光源進行曝光製程，換言之，基板110的相對兩面上的膜層130為對不同波長光源具有感光性的材質。在另一實施例中，可先在基板110的相對兩面先成型光束阻擋層(圖未示)，再成型上述的周邊線路120與金屬奈米線層140A。具體而言，光束阻擋層為UV阻 擋層，基板110的相對兩面上的膜層130可使用相同的聚合物製成，再藉由利用同樣的UV光源進行曝光製程來加以圖案化，UV阻擋層能夠吸收特定波長下的一部分UV光(例如總能量的至少10%、20%、25%或20%-50%)，而實質上可讓可見光波長(例如400-700nm)的光線透射，例如大於總能量的85%的可見光透射。在一實施例中，UV阻擋層為選自Teijin DuPont Films之產品名稱為「HB3-50」的50μm厚之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜；另一例示性的UVUV阻擋層為選自Teijin DuPont之名稱為「XST6758」的125μm厚之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。
第9圖顯示本發明實施例觸控面板與其他電子裝置組裝，例如一種具觸控功能的顯示器，其中基板110、周邊線路120(包含接合墊170)及金屬奈米線層140A與膜層130組成的觸控感應電極TE均可參考前文，在此不在贅述。另一方面，基板110的下表面可貼合於一顯示元件100，例如液晶顯示元件，而基板110與顯示元件100之間可用光學膠(OCA)AD進行貼合；而觸控感應電極TE上同樣可利用光學膠(OCA)AD與外蓋玻璃CG(或稱保護玻璃)進行貼合。較佳地，光學膠(OCA)AD會填入相鄰觸控感應電極TE之間的非導電區域136，以達到較佳的結構強度。同於前述實施例，位於周邊區PA的周邊線路120之接合墊(bonding pad)170上並無膜層130與金屬奈米線140，故接合墊(bonding pad)170可直接與外部電路板180的電極墊接觸/連接，以降低本實施例之觸控面板的電路阻抗。
本發明之部分實施方式中，不須使用蝕刻液而利用膜層130進行圖案化(即曝光顯影)製程的同時，一併將金屬奈米線層140A與膜層130組成的透明導電層圖案化以形成位於顯示區之觸控感應電極TE，可省去傳統需要蝕刻液進行金屬奈米線層140A之蝕刻步驟，因此可以解決蝕刻液的殘留所造成的問題，並達到提高生產良率之效果。
本發明之部分實施方式中，不須使用蝕刻液來蝕刻金屬奈米線層140A，故可排除蝕刻液對元件(例如金屬材料所製成的周邊線路120)造成的影響。
本發明之部分實施方式中，利用膜層及/或正型感光材料層的感光性，進行光化學反應之後以顯影液去除的方式進行電極層的圖案化，故可省略傳統的蝕刻金屬奈米線層140A之步驟，故可簡化整體製程，以達到降低成本的效果。
本發明之部分實施方式中，透過將接合墊170上的膜層130與金屬奈米線140完全移除，使接合墊170直接與外部電路板180接觸，故可形成一低阻抗之導電線路，進而減少傳遞觸控訊號的損耗及失真。
本發明之部分實施方式中，由於不需考慮接合墊170與外部電路板180之間接觸阻抗的影響，可加大位於顯示區之觸控感應電極上的膜層130之厚度(例如大於200nm)，藉由加大膜層130之厚度所提供的保護層之作用，使產品得以通過較嚴格的耐環測試。
本發明之部分實施方式，藉由加大膜層130之厚度所提供的保護層之作用，可提高顯示區之觸控感應電極的耐 用性。
本發明之部分實施方式中，所述的製程可同時大量批次進行單面或雙面的觸控面板之製作。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

Claims (13)

  1. 一種觸控面板的直接圖案化方法，包括：提供一基板，該基板具有一顯示區與一周邊區，其中一周邊線路設置在該周邊區，該周邊線路具有一接合墊；設置由金屬奈米線所組成之一金屬奈米線層於該顯示區與該周邊區；設置一半固化的膜層於該金屬奈米線層上，該膜層具有感光性；進行一黃光微影步驟，包括：將該膜層進行曝光以定義出一去除區與一保留區；以及使用顯影液將位於該去除區之該膜層與該金屬奈米線層去除，以製作出設置於該顯示區上之一觸控感應電極並裸露出設置於該周邊區之該接合墊，該觸控感應電極電性連接於該周邊線路，其中該觸控感應電極是由該膜層與該金屬奈米線層所組成；以及將該膜層進行一固化步驟。
  2. 如請求項1所述之觸控面板的直接圖案化方法，更包括一第二次移除步驟，以完全移除位於該去除區之該金屬奈米線層。
  3. 如請求項2所述之觸控面板的直接圖案化方法，其中該第二次移除步驟包括使用有機溶液或鹼性溶液搭配機械方式完全移除位於該去除區之該金屬奈米線層。
  4. 如請求項2所述之觸控面板的直接圖案化方法，該第二次移除步驟包括採用黏膠法移除位於該去除區之該金屬奈米線層。
  5. 如請求項1所述之觸控面板的直接圖案化方法，其中在所述設置一半固化的膜層於該金屬奈米線層上的步驟之後更包括設置一正型感光材料層於該膜層上。
  6. 如請求項5所述之觸控面板的直接圖案化方法，其中該正型感光材料層之感光性高於該膜層。
  7. 如請求項5所述之觸控面板的直接圖案化方法，更包括去除該正型感光材料層。
  8. 一種觸控面板，包含：一基板，其中該基板具有一顯示區與一周邊區；一設置於該基板上之一膜層與一金屬奈米線層；及一設置於該周邊區上之周邊線路，其中該周邊線路具有一接合墊，該膜層經曝光後定義出一去除區與一保留區，位於該去除區之該膜層與該金屬奈米線層被顯影液移除而定義出一位於該顯示區的觸控感應電極並裸露出該接合墊，該觸控感應電極電性連接於該周邊線路，該裸露的接合墊會連接於一外部電路板。
  9. 如請求項8所述之觸控面板，其中該金屬奈米線層包括金屬奈米線，該金屬奈米線係嵌設於位於該保留區之該膜層中形成導電網路，而位於該顯示區的該膜層與該金屬奈米線共同形成該觸控感應電極。
  10. 如請求項8所述之觸控面板，其中該膜層具有感光性。
  11. 如請求項8所述之觸控面板，其中該膜層的厚度為約200nm至約400nm。
  12. 如請求項8所述之觸控面板，其中該金屬奈米線層與該周邊線路會在該顯示區與該周邊區的交界處形成搭接結構。
  13. 如請求項8所述之觸控面板，其中該觸控感應電極延伸至該周邊區而覆蓋於該周邊線路上，但並不覆蓋於該接合墊上。
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