TWI793566B - 具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置及其製備方法 - Google Patents

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本發明提供了一種具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置及其製備方法。該具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置主要包括：一顯示面板；以及一觸控感測器，設置於該顯示面板上，該觸控感測器包括一第一導電薄膜層，形成於該顯示面板上；一絕緣層，形成於該第一導電薄膜層上；一第二導電薄膜層，形成於該絕緣層上；以及一保護層，形成於該第二導電薄膜層上；其中，該第一導電薄膜層以及該第二導電薄膜層的非均勻數值小於15%。

Description

具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置及其製備方法
本發明有關於一種具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置及其製備方法，尤指一種具有內嵌式觸控感測器的有機發光二極體顯示裝置及其製備方法。
觸控顯示面板的應用範圍越來越廣泛，更多電子產品增加了觸控顯示面板的功能，以提供使用者直接進行操作或下達指令的功能，也因此，觸控顯示面板的需求量不斷增加。
現今奈米銀觸控技術皆屬外掛式方案(Out-cell)，然而外掛式奈米銀觸控面板在系統模組的整合上，需再經過貼合程序，以將觸控面板黏貼於顯示器上，而多一道貼合程序，需增加重複移除保護膜或離型膜後塗佈黏著劑的步驟，製程相對繁複、耗時、且昂貴。除了會影響生產製造良率之外，模組化後之整體疊構厚度也會相對較厚，進而影響產品的彎折性。
然而，奈米銀觸控面板的製備過程中包括了高溫烘烤的步驟，因此，若欲發展內嵌式的奈米銀觸控顯示面板，尤其當顯示面板為有機發光二極體顯示面板(OLED)時，奈米銀觸控面板的高溫製程可能造成OLED性能的損害。
有鑑於此，本發明提供了一種新穎的一種具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置，包括：顯示面板；以及一觸控感測器，設置於該顯示面板上。其中，該觸控感測器包括：一第一導電薄膜層，形成於該顯示面板上；一絕緣層，形成於該第一導電薄膜層上；一第二導電薄膜層，形成於該絕緣層上；以及一保護層，形成於該第二導電薄膜層上；其中，該第一導電薄膜層以及該第二導電薄膜層的非均勻數值小於15%。
於一實施態樣中，該第一導電薄膜層及該第二導電薄膜層為奈米銀線所組成。
於一實施態樣中，該第一導電薄膜層及該第二導電薄膜層的面電阻值分別為50-100 ohm/sq。
於一實施態樣中，該顯示面板係選自由該顯示面板該顯示面板係選自由電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示面板(LCD)、薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT-LCD)、有機發光二極體顯示面板(OLED)、發光二極體顯示面板(LED)、電致發光顯示面板(ELD)、表面傳導電子發射顯示面板(SED)、以及場發射顯示面板(FED)所組成的群組。
於一實施態樣中，該顯示面板為有機發光二極體面板(OLED)。
本發明更提供一種具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置的製備方法，包括：(A) 提供一顯示面板；(B) 於該顯示面板上形成一第一導電材料層；(C) 圖案化該第一導電材料層以形成一第一導電薄膜層；(D) 於該第一導電薄膜層上塗佈一絕緣材料，並圖案化該絕緣材料以形成一絕緣層；(E) 於該絕緣層上形成一第二導電材料層；(F) 圖案化該第二導電材料層以形成一第二導電薄膜層；以及(G) 形成一保護層於該第二導電薄膜層上，以完成該具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置；其中，上述步驟(B)及步驟(G)的製備溫度皆小於100°C，且該第一導電薄膜層以及該第二導電薄膜層的非均勻數值(Non U%)小於15%。
於一實施態樣中，步驟(B)中的該第一導電材料層及步驟(E)的該第二導電材料層的面電阻值為50-100 ohm/sq。
於一實施態樣中，步驟(B)中的該第一導電材料層及步驟(E)的該第二導電材料層皆為奈米銀線所組成。
於一實施態樣中，步驟(B)更包括：(B-1) 形成一奈米銀線層於該顯示面板上；(B-2)進行一低溫烘烤程序，其烘烤溫度小於100°C，烘烤時間大於5分鐘，以完成該第一導電材料層。
於一實施態樣中，步驟(B-1)與步驟(B-2)之間更包括：(B-1’) 形成一硬塗層於該奈米銀層上。
於一實施態樣中，步驟(E)更包括：(E-1) 形成一奈米銀線層於該絕緣層上；以及(E-2)進行一低溫烘烤程序，其烘烤溫度小於100°C，烘烤時間小於5分鐘，以完成該第二導電材料層。
於一實施態樣中，步驟(E-1)與步驟(E-2)之間更包括：(E-1’) 形成一硬塗層於該奈米銀層上。
於一實施態樣中，於步驟(A)中，該顯示面板係選自由電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示面板(LCD)、薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT-LCD)、有機發光二極體顯示面板(OLED)、發光二極體顯示面板(LED)、電致發光顯示面板(ELD)、表面傳導電子發射顯示面板(SED)、以及場發射顯示面板(FED)所組成的群組。
於一實施態樣中，於步驟(A)中，該顯示面板為有機發光二極體面板(OLED panel)。
另外，於本發明中所記載的「上」僅是用來表示相對的位置關係，例如，一第一元件，設置於一第二元件「上」可包含該第一元件與該第二元件直接接觸的情況，或者，亦可包含該第一元件與該第二元件之間有其他額外的元件，使得該第一元件與該第二元件之間並無直接的接觸。
再者，本發明中所記載的「第一」、「第二」、「第三」僅是方便說明，與數量或排列順序無關，例如，該「第一導電薄膜層」、「第二導電薄膜層」均可被理解為導電薄膜層。
於本領域中，內嵌式(on-cell)的觸控感測器可直接於顯示面板上進行堆疊，可省去光學膠以及觸控面板的基底材料，以實現更加輕薄的觸控顯示裝置，而本發明所提供的低溫製程，可在顯示面板上進行觸控感測器的製作過程中，不影響顯示面板，尤其是有機發光二極體面板的性能，同時製備具有高穩定性觸控感測器。
首先，本發明一實施態樣的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置1000的製備方法主要包括以下步驟，請一併參照圖1所示的製備流程圖，以及圖2至圖8的結構示意圖。
步驟(A)：提供一顯示面板1。於本實施態樣中，該顯示面板1為有機發光二極體面板(OLED panel)，其結構係如圖2所示，主要包括一基板11、一第一電極層12、一有機電致發光材料層13、一第二電極層14、以及一保護層15。然而，於其他實施態樣中，該顯示面板1不限於有機發光二極體面板，可為本領域中其他習知種類的面板。
步驟(B)：於該顯示面板1上形成一第一導電材料層21，如圖3所示。本實施態樣中，該第一導電材料層21是由奈米銀線所構成的，詳細而言，步驟(B)包括了步驟(B-1)：以旋轉塗佈方式形成一奈米銀線層(圖未示)於該顯示面板1的該保護層15上；步驟(B-1’)：形成一硬塗層(圖未示)於該奈米銀線層上；以及步驟(B-2)：進行一低溫烘烤程序，其烘烤溫度小於100°C，烘烤時間大於5分鐘，以完成該第一導電材料層21。於其他實施態樣中，可省略步驟(B-1’)，使得該第一導電材料層21僅由奈米銀線所組成。
步驟(C)：圖案化該第一導電材料層21以形成一第一導電薄膜22。詳細而言，步驟(C)大致上包括了步驟(C-1)：形成一光阻層22於該第一導電材料層21上，並利用曝光顯影製程(Photolithography)圖案化該光阻層22以形成一電極圖案，即如圖4所示；步驟(C-2)：利用蝕刻法去除未被該光阻層22保護的部分第一導電材料層21：以及步驟(C-3)：再如圖5所示，將經圖案化的光阻層22去除，以形成該第一導電薄膜層23。於本實施態樣中，步驟(C-2)中的蝕刻法可為乾性或濕性蝕刻，然而於其他實施態樣中，步驟(C-2)亦可利用非蝕刻法(non-etching)以移除未被具該電極圖案的光阻層覆蓋的部分第一導電材料層，其中，該非蝕刻法可例如為顯影法或剝除法(lift-off)。
步驟(D)：於該第一導電薄膜層23上塗佈一絕緣材料，並圖案化該絕緣材料以形成一絕緣層24。如圖6所示，本步驟可利用曝光顯影製程(Photolithography)圖案化該絕緣材料以形成該絕緣層24。
步驟(E)：於該絕緣層24上形成一第二導電材料層(圖未示)。與步驟(B)相似，步驟(E)包括了步驟(E-1)：以旋轉塗佈方式形成一奈米銀線層(圖未示)於該絕緣層24上；步驟(E-1’)：形成一硬塗層(圖未示)於該奈米銀線層(圖未示)上：以及步驟(E-2)：進行一低溫烘烤程序，其烘烤溫度小於100°C，烘烤時間大於5分鐘，以完成該第二導電材料層。同樣地，於其他實施態樣中，可省略步驟(E-1’)，使得該第一導電材料層21僅由奈米銀線所組成。
步驟(F)：圖案化該第二導電材料層以形成一第二導電薄膜層25。與步驟(C)相似，步驟(F)大致上包括了步驟(F-1)：形成一光阻層於該第二導電材料層上，並利用曝光顯影製程(Photolithography)圖案化該光阻層以形成一電極圖案；步驟(F-2)：利用蝕刻法去除未被該光阻層保護的部分第二導電材料層：以及步驟(F-3)：將經圖案化的光阻層去除，以形成該第二導電薄膜層25，如圖7所示。於本實施態樣中，步驟(F-2)中的蝕刻法可為乾性或濕性蝕刻，然而於其他實施態樣中，步驟(F-2)亦可利用非蝕刻法(non-etching)以移除未被具該電極圖案的光阻層覆蓋的部分第一導電材料層，其中，該非蝕刻法可例如為顯影法或剝除法(lift-off)。
最後，步驟(G)：形成一保護層26於該第二導電薄膜層25上，如圖8所示，以完成該具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置1000。
藉由上述製備過程所製備而成的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置1000係如圖8所示，包括一顯示面板1、以及一觸控感測器2，設置於該顯示面板1上，而該觸控感測器2包括該第一導電薄膜層23，該第一導電薄膜層23與該顯示面板1接觸；該絕緣層24，設置於該第一導電薄膜層23上；該第二導電薄膜層25，設置於該絕緣層24上；以及該保護層26，設置於該第二導電薄膜層25上。
[面阻值及均勻性測試]
本測試例係將奈米銀線以旋轉塗佈的方式，塗佈於一基板上，並將奈米銀線的塗佈製程溫度維持在100°C以下，調整其烘烤時間為0.5、1、2、5、10、20、30分鐘，並測試不同烘烤時間下所形成的奈米銀線層的面阻值以及均勻性。
本測試例中的面阻值測試係使用非接觸式表面電阻量測系統，以渦電流感應的方式量測得到奈米銀線層的面阻值，其測試結果如表1所示。
本測試例中的均勻性的測試方法係取得樣品大小為15公分×15公分的區域內，等距劃分出九個量測點，並量測九個位置的面阻值，再藉由非均勻性公式以計算其非均勻性數值，公式如下： 非均勻性% = Rs max-Rs min/ 2 × Rs average
而非均勻數值小於10%表示奈米銀線的具有優異的均勻性。
表1
  比較例1 比較例2 比較例3 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4
烘烤時間(分鐘) 0.5 1 2 5 10 20 30
面阻值 (ohm/sq) 472.86 275.79 225.82 88.87 84.03 83.49 77.96
非均勻性 (%) 22.03 25.52 30.71 10.71 7.42 6.42 6.78
評價 不通過 通過
由表1中所示的實驗數據可得知，比較例1至3的烘烤時間為0.5、1、及2分鐘所製備的導電薄膜的面阻值過高，其非均勻性數值過高，代表其均勻性不佳，而實施例1至4的烘烤時間延長至5、10、20、及30分鐘後，所製備的導電薄膜的面阻值及非均勻皆大幅降低，代表實施例1至4的導電薄膜具有優異的導電特性以及均勻性 。因此，在100°C以下的低溫的奈米銀線的塗佈製程中，需要有至少5分鐘以上的烘烤時間，可穩定地形成具有高均勻性以及低面阻值的奈米銀線導電薄膜。
[導電薄膜層的線阻值測試]
本測試例主要係測量經由本發明所提供的製備過程中，分段量測四次奈米銀線所組成的第一導電薄膜層以及第二導電薄膜層中不同導電線路的線阻值，並比較不同階段的製備步驟後，其線阻值是否受到影響。詳細而言，本測試例將完成該第一導電薄膜層的製備步驟(A)至(C)視為第一階段程序(PEP1)，於完成的第一導電薄膜層中選擇五條導電線路，分別為Tx1至Tx5，並量測其線阻值；接著，將完成該第二導電材料層的製備步驟(D)至(E)視為第二階段程序(PEP2)，並量測Tx1至Tx5線阻值；再者，將完成第二導電薄膜層的製備步驟(F)視為第三階段程序(PEP3)，於完成的第二導電薄膜層中選擇五條導電線路，分別為Rx1至Rx5，並量測Tx1至Tx5及Rx1至Rx5的線阻值；最後，將完成保護層的製備步驟(G)視為第四階段程序(PEP4)，並量測Tx1至Tx5及Rx1至Rx5的線阻值，以上線阻值的測量結果係如以下表2所示。
表2
Tx1 Tx2 Tx3 Tx4 Tx5 Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 Rx5
PEP1 1.93 1.87 1.85 1.81 1.7 - - - - -
PEP2 1.95 1.91 1.91 1.86 1.72 - - - - -
PEP3 1.95 1.89 1.84 1.88 1.72 1.05 1.13 1.16 1.18 1.16
PEP4 1.93 1.91 1.93 1.87 1.81 1.08 1.17 1.17 1.19 1.19
(以上線電阻的單位為kΩ)
由表2所示的測量結果可得知，第一導電薄膜及第二導電薄膜中的導電線路在全程低溫的製備過程中的線阻值皆非常的穩定(R l＜10%)，故本發明所提供的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置1000的製備過程可有效且穩定地於有機發光二極體面板上進行曝光、顯影、蝕刻、等奈米銀線的圖案化的步驟，並成功完成內嵌式觸控感測器的製作。
綜上，本發明所提供的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置1000的製備過程中，每一步驟皆須採用低溫製程，即須在100°C以下的環境進行奈米銀線塗佈、光阻材料塗佈、絕緣材料塗佈、以及保護層塗佈等，以避免於製備過程中溫度過高而對有機發光二極體面板的性能產生影響，且藉由本發明的低溫製程所製備的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置1000，其中第一導電薄膜層以及第二導電薄膜層(由奈米銀線所組成)展示了優異的低面阻值(10-80 ohm/sq)以及高均勻性(Non-U%＜10%)。
上述實施例僅用來例舉本發明的實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍，本發明的權利保護範圍應以申請專利範圍為主。
1000:具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置 1:顯示面板 11:基板 12:第一電極層 13:有機電致發光材料層 14:第二電極層 15:保護層 2:觸控感測器 21:第一導電材料層 22:光阻層 23:第一導電薄膜層 24:絕緣層 25:第二導電薄膜層 26:保護層
圖1是本發明一實施態樣的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置的製備流程圖。 圖2是本發明一實施態樣的有機發光二極體面板的剖面示意圖。 圖3是本發明一實施態樣中形成第一導電材料層的結構剖面示意圖。 圖4是本發明一實施態樣中形成圖案化的光阻層的結構剖面示意圖。 圖5是本發明一實施態樣中形成第一導電薄膜層的結構剖面示意圖。 圖6是本發明一實施態樣中形成圖案化的絕緣層的結構剖面示意圖。 圖7是本發明一實施態樣中形成第二導電薄膜層的結構剖面示意圖。 圖8是本發明一實施態樣的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置的剖面示意圖。
1000:具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置
1:顯示面板
11:基板
12:第一電極層
13:有機電致發光材料層
14:第二電極層
15:保護層
2:觸控感測器
23:第一導電薄膜層
24:絕緣層
25:第二導電薄膜層
26:保護層

Claims (14)

  1. 一種具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置，包括：一顯示面板；以及一觸控感測器，設置於該顯示面板上，包括：一第一導電薄膜層，形成於該顯示面板上；一絕緣層，形成於該第一導電薄膜層上；一第二導電薄膜層，形成於該絕緣層上；以及一保護層，形成於該第二導電薄膜層上；其中，該第一導電薄膜層以及該第二導電薄膜層的非均勻數值小於10%。
  2. 如請求項1所述的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置，其中，該第一導電薄膜層及該第二導電薄膜層為奈米銀線所組成。
  3. 如請求項2所述的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置，其中，該第一導電薄膜層及該第二導電薄膜層的面電阻值為50-100ohm/sq。
  4. 如請求項1所述的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置，其中，該顯示面板係選自由電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示面板(LCD)、薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT-LCD)、有機發光二極體顯示面板(OLED)、發光二極體顯示面板(LED)、電致發光顯示面板(ELD)、表面傳導電子發射顯示面板(SED)、以及場發射顯示面板(FED)所組成的群組。
  5. 如請求項4所述的具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置，其中，該顯示面板為有機發光二極體面板(OLED)。
  6. 一種具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置的製備方法，包括：(A)提供一顯示面板；(B)於該顯示面板上形成一第一導電材料層；(C)圖案化該第一導電材料層以形成一第一導電薄膜層；(D)於該第一導電薄膜層上塗佈一絕緣材料，並圖案化該絕緣材料以形成一絕緣層；(E)於該絕緣層上形成一第二導電材料層；(F)圖案化該第二導電材料層以形成一第二導電薄膜層；以及(G)形成一保護層於該第二導電薄膜層上，以完成該具有內嵌式觸控感測器的顯示裝置；其中，上述步驟(B)及步驟(G)的製備溫度皆小於100℃，且該第一導電薄膜層以及該第二導電薄膜層的非均勻數值小於10%。
  7. 如請求項6所述的製備方法，其中，步驟(B)中的該第一導電材料層及步驟(E)的該第二導電材料層的面電阻值分別為50-100ohm/sq。
  8. 如請求項6所述的製備方法，其中，步驟(B)中的該第一導電材料層及步驟(E)的該第二導電材料層皆為奈米銀線所組成。
  9. 如請求項8所述的製備方法，其中，步驟(B)更包括：(B-1)形成一奈米銀線層於該顯示面板上；以及(B-2)進行一低溫烘烤程序，其烘烤溫度小於100℃，烘烤時間大於5分鐘，以完成該第一導電材料層。
  10. 如請求項9所述的製備方法，其中，步驟(B-1)與步驟(B-2)之間更包括：(B-1’)形成一硬塗層於該奈米銀層上。
  11. 如請求項8所述的製備方法，其中，步驟(E)更包括：(E-1)形成一奈米銀線層於該絕緣層上；以及(E-2)進行一低溫烘烤程序，其烘烤溫度小於100℃，烘烤時間小於5分鐘，以完成該第二導電材料層。
  12. 如請求項11所述的製備方法，其中，步驟(E-1)與步驟(E-2)之間更包括：(E-1’)形成一硬塗層於該奈米銀層上。
  13. 如請求項6所述的製備方法，其中，於步驟(A)中，該顯示面板係選自由電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示面板(LCD)、薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT-LCD)、有機發光二極體顯示面板(OLED)、發光二極體顯示面板(LED)、電致發光顯示面板(ELD)、表面傳導電子發射顯示面板(SED)、以及場發射顯示面板(FED)所組成的群組。
  14. 如請求項13所述的製備方法，其中，於步驟(A)中，該顯示面板為有機發光二極體面板(OLED panel)。
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