TWI816384B - 觸控感應器及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種觸控感應器具有可視區及鄰接於可視區的周邊區，且觸控感應器包括基板、金屬奈米線層及銀層。金屬奈米線層設置於基板的主面，並在對應可視區定義有電極部及在對應周邊區定義有第一走線及與第一走線間隔設置的第二走線，其中第一走線包括鄰接電極部的引出部及連接引出部的引線部，且第二走線設置於第一走線相對遠離可視區之側且鄰設於主面的邊緣。銀層疊設及接觸於第一走線及第二走線，銀層在引出部上具有面向可視區的第一側，並在第二走線上具有遠離可視區的第二側，其中第一側的邊緣粗糙大於第二側的邊緣粗糙。
Description
本揭露是有關於一種觸控感應器以及一種觸控感應器的製作方法。
近年來，行動電話、筆記型電腦、衛星導航系統以及數位影音播放器等攜帶式電子產品廣泛地使用觸控面板做為使用者與電子產品之間的訊息溝通管道。
隨著市場上對可撓性及窄邊框電子產品的需求逐漸提升，業者無不致力於改善彎折性及減小觸控面板的邊框尺寸，以滿足使用者的需求。一般而言，觸控面板包括位於可視區的觸控電極及位於周邊區的周邊線路，基於觸控面板的彎折性需求，目前較佳是使用銀漿作為周邊線路的材料。而針對銀漿材料，目前常見是使用網版印刷製程使銀漿成型為一層銀層後，再圖案化銀層，以形成位於周邊區且具有圖案的周邊線路。另一方面，周邊區的周邊線路設計則是會影響觸控面板在窄邊框產品上的應用。因此，基於以銀漿作為周邊線路之材料的基礎，提供既能符合可撓性又能符合窄邊框尺寸設計需求的觸控面板是目前值得研究的方向。
根據本揭露一些實施方式，一種觸控感應器具有可視區及鄰接於可視區之至少一側的周邊區，且觸控感應器包括基板、金屬奈米線層以及銀層。金屬奈米線層設置於基板的主面，並在對應可視區定義有電極部及在對應周邊區定義有第一走線及與第一走線間隔設置的第二走線，其中第一走線包括鄰接電極部的引出部以及連接引出部的引線部，且第二走線設置於第一走線相對遠離可視區之側且鄰設於主面的邊緣。銀層疊設及接觸於第一走線及第二走線，銀層在引出部上具有面向可視區的第一側，並在第二走線上具有遠離可視區的第二側，其中銀層的第一側的邊緣粗糙大於銀層的第二側的邊緣粗糙。
在本揭露一些實施方式中，銀層的第一側的邊緣粗糙的寬度大於等於10µm且小於等於50µm，且銀層的第二側的邊緣粗糙的寬度大於等於0.01µm且小於等於5µm。
在本揭露一些實施方式中，金屬奈米線層在對應周邊區定義有彼此間隔排列的多條第一走線，並且銀層疊設並接觸於多條第一走線的上表面，以構成觸控感應器的多條周邊線路。
在本揭露一些實施方式中，周邊線路的線寬大於等於6µm且小於等於10µm，且相鄰的兩條周邊線路的線距大於等於6µm且小於等於10µm。
在本揭露一些實施方式中，銀層在引出部上具有遠離該可視區的第三側以及將第一側與第三側相連接的兩第四側，且引出部與銀層的第三側及兩第四側具有切齊的側壁。
在本揭露一些實施方式中，引線部與疊設及接觸於引線部的銀層具有切齊的側壁。
在本揭露一些實施方式中，銀層在第二走線上具有面對可視區的第五側，且第二走線與銀層的第五側具有切齊的側壁。
根據本揭露另一些實施方式，一種觸控感應器具有可視區以及相鄰於可視區之至少一側的周邊區，且觸控感應器的製作方法包括：形成金屬奈米線材料層於基板的主面，並使金屬奈米線材料層對應位於可視區及周邊區；網版印刷銀材料層於金屬奈米線材料層上，並使銀材料層對應位於周邊區；形成光阻層，以覆蓋金屬奈米線材料層及銀材料層；進行曝光及顯影製程，以圖案化光阻層，其中圖案化後的光阻層在對應可視區定義有電極部圖案及在對應周邊區定義有第一走線圖案及與第一走線圖案間隔設置的第二走線圖案，第一走線圖案包括鄰接電極部圖案的引出部圖案及連接引出部圖案的引線部圖案，第二走線圖案設置於第一走線圖案相對遠離可視區之側且鄰設於主面的邊緣，且圖案化後的光阻層的電極部圖案及引出部圖案之間為連續覆蓋面；進行第一蝕刻製程，以利用第一走線圖案以及第二走線圖案來圖案化銀材料層；進行第二蝕刻製程，以利用電極部圖案、第一走線圖案及第二走線圖案來圖案化金屬奈米線材料層；以及移除光阻層。
在本揭露一些實施方式中，觸控感應器的製作方法更包括：在進行第一蝕刻製程之後以及進行第二蝕刻製程之前，進行等離子處理製程，以利用第一走線圖案及第二走線圖案來對圖案化後的銀材料層進行加工處理。
在本揭露一些實施方式中，觸控感應器的製作方法更包括：在進行第一蝕刻製程之後以及進行等離子處理製程之前，進行化學清潔製程，以利用第一走線圖案及第二走線圖案來對圖案化後的銀材料層進行前置處理。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的觸控感應器設計為包括具有電極部、第一走線以及第二走線的金屬奈米線層以及疊設並接觸於第一走線以及第二走線的銀層。由於銀層在第二走線上且遠離可視區之一側的邊緣粗糙的尺寸小於銀層在第一走線上且面向可視區的一側的邊緣粗糙的尺寸，因此位於最外圍的周邊線路(例如，地線)可具有較平滑的邊緣，有利於觸控感應器的窄邊框需求設計。此外，藉由電極部以及第一走線的一體成型而直接形成電性連接的設計，觸控感應器不需額外設計搭接結構，如此可省去周邊線路的搭接結構在周邊區所佔用的區域面積，且不會有搭接公差，進而實現觸控感應器的窄邊框需求。此外，基於本揭露的觸控面板疊層結構設計，在製程上，圖案化後的光阻層的電極部圖案以及引出部圖案之間是設計為具有一連續覆蓋面，因此可藉由僅一次的曝光及顯影製程，也就是整個製程中可僅利用單一光阻層來形成觸控電極及周邊線路，如此可減少製程步驟並降低成本。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，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，這些實務上的細節並不應用以限制本揭露。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。應當理解，諸如「下」和「上」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一個元件的關係，如圖式中所示。應當理解，相對術語旨在包含除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。
請同時參閱第1A圖以及第1B圖，其中第1A圖繪示根據本揭露一些實施方式之觸控感應器100的局部上視示意圖，而第1B圖繪示第1A圖之觸控感應器100沿線段A-A'截取的剖面示意圖。觸控感應器100包括基板110、金屬奈米線層120以及銀層130。在一些實施方式中，觸控感應器100具有可視區VA及周邊區PA，且周邊區PA至少設置於可視區VA的一側。舉例而言，周邊區PA可以是設置於可視區VA的左側及上側的倒L型區域。再舉例而言，周邊區PA可以是設置於可視區VA的四周(涵蓋上、下、左及右側)的框型區域。基板110具有主面111配置以承載金屬奈米線層120及銀層130，且基板110可例如是硬式透明基板或可撓式透明基板。在一些實施方式中，基板110的材料可包括但不限於玻璃、壓克力、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環烯烴聚合物、環烯烴共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、無色聚醯亞胺等透明材料或其組合。
金屬奈米線層120設置在基板110的主面111上，且設置範圍涵蓋可視區VA及周邊區PA。在一些實施方式中，金屬奈米線層120可包括基質及摻雜於基質中的多條金屬奈米線(未繪示)，其中基質可包括例如是聚甲基丙烯酸甲酯的壓克力系材料，而金屬奈米線可包括奈米銀線、奈米金線、奈米銅線、奈米鎳線或其組合。金屬奈米線層120在對應可視區VA定義有電極部E，且電極部E配置以實現觸控功能，也就是說，電極部E至少可構成觸控感應器100的觸控電極ET。在一些實施方式中，電極部E相對於基板110可以是採用單面單層、雙面單層或單面雙層電極結構來配置。在第1A圖的實施方式中，電極部E是以單層結構配置在基板110的單面，且多條電極部E可以是採用非交錯式的方式排列，例如電極部E可以是沿第一方向D1延伸並沿第二方向D2間隔排列的長條型電極，其中第一方向D1與第二方向D2相互垂直。在一些實施方式中，每一條電極部E可包括平行排列且並聯連接的多條電極線L。舉例而言，在第1A圖的實施方式中，每一條電極部E包括平行排列且並聯連接的三條電極線L。
金屬奈米線層120在對應周邊區PA定義有走線部T，其中走線部T包括間隔設置的第一走線T1及第二走線T2，且第二走線T2設置於第一走線T1相對遠離可視區VA之側並且平行地鄰設於基板110之主面111的其中之一邊緣112。第一走線T1包括引出部T11及引線部T12，其中引出部T11相鄰且連接電極部E，且引線部T12連接引出部T11。換句話說，電極部E、引出部T11及引線部T12依序由可視區VA延伸至周邊區PA，以形成橫跨可視區VA及周邊區PA的信號傳遞路徑。在一些實施方式中，引出部T11可以是用來將電極部E的多條電極線L並聯連接的部件，且該引出部T11所佔區域可提供一定的面積以使銀層130與金屬奈米線層120形成穩定的電氣接觸。在本實施方式中，針對設置在可視區VA同一側的第一走線T1及第二走線T2，其中第二走線T2是平行於該側的可視區VA及周邊區PA之交界線B，並且與第一走線T1中沿該交界線方向(如第二方向D2)延伸的引線部T12形成平行且間隔設置。
銀層130設置於基板110的主面111，且疊設並接觸於第一走線T1及第二走線T2。更具體說明的是，在本實施方式中，本揭露的第一走線T1可用來形成觸控感應器100的訊號線ST，用來將觸控訊號傳遞至例如是外部電子元件，因此第一走線T1通常是對應電極部E的數量而設計為多條；而第二走線T2則可例如用來形成觸控感應器100的地線GT，用來防止靜電/電磁波干擾。此外，在一些實施方式中，周邊區PA是設置於可視區VA之四周的框型區域，而第二走線T2是沿著基板110之主面111的四個邊緣來圍設於整個可視區VA以及第一走線T1的外圍。當然，在另外的實施方式中，若觸控感應器100不需要地線GT的設計，則第二走線T2可以用來形成所有訊號線ST中相對設置在最遠離可視區VA的訊號線ST。對此，無論第二走線T2依需求而定義為何功能線，本揭露的銀層130疊設並接觸於第一走線T1以及第二走線T2的一上表面TS，整體構成觸控感應器100的多條周邊線路PT，換言之，本揭露的周邊線路PT是屬於雙層結構，相對靠近基板110的是金屬奈米線層120，而銀層130是疊設在金屬奈米線層120相對遠離基板110之側的表面。
更進一步說明的是，本實施方式中的銀層130可與第一走線T1的引出部T11至少部分重疊，並與第一走線T1的引線部T12以及第二走線T2完全重疊，也就是說，疊設並接觸於引出部T11的銀層130於基板110的垂直投影可至少重疊於部分的引出部T11於基板110的垂直投影，而疊設並接觸於引線部T12及第二走線T2的銀層130於基板110的垂直投影與引線部T12及第二走線T2於基板110的垂直投影則是完全重疊。基於上述金屬奈米線層120及銀層130的配置方式，觸控感應器100的觸控電極ET與周邊線路PT之間可藉由同屬於金屬奈米線層120的電極部E與第一走線T1的一體成型而直接形成電性連接的設計，觸控感應器100不需額外設計搭接結構來進行觸控電極ET與周邊線路PT的電性接觸，如此可省去搭接結構在周邊區PA所佔用的區域面積，並且不會有搭接公差，進而有利於實現觸控感應器100的窄邊框需求。此外，周邊線路PT除了金屬奈米線層120之外，更是透過銀層130的疊設配置而降低周邊線路PT的線路電阻值。
補充說明的是，由於周邊線路PT之間都是彼此絕緣且間隔設置，因此本揭露的銀層130僅僅是設置在第一走線T1及第二走線T2的上表面TS來構成重疊，使得銀層130和第一走線T1/第二走線T2之間具有切齊的側壁134，換言之，在後設置的銀層130在疊設於第一走線T1及第二走線T2時並不會包覆於第一走線T1及第二走線T2的側面，避免增加周邊線路PT的線寬。從另一角度來看(例如，從上視角度或側視角度來看)，銀層130和第一走線T1及第二走線T2具有實質上相同的圖案。
第1C圖繪示第1A圖之觸控感應器100的區域R的局部放大示意圖。請同時參閱第1B圖及第1C圖。銀層130疊設並接觸於第一走線T1及第二走線T2，且在第一走線T1的引出部T11上具有面向可視區VA的第一側131，並在第二走線T2上具有遠離可視區VA的第二側133。基於本揭露用以製作觸控感應器100所採用的單一光阻層蝕刻製程(One mask etching)(詳細於後文中說明)，銀層130具有控制後的特徵結構，詳細而言，銀層130的第一側131具有連續延伸的邊緣粗糙SE1，且銀層130的第二側133亦具有連續延伸的邊緣粗糙SE2，其中銀層130的第一側131的邊緣粗糙SE1的尺寸(例如，寬度W
SE1)大於銀層130的第二側133的邊緣粗糙SE2的尺寸(例如，寬度W
SE2)。此外，值得說明的是，本文提到的「邊緣粗糙」又可稱作「邊緣鋸齒(Saw Edge)」，其是指一邊緣呈現凹凸不平具起伏狀態樣，也就是說，邊緣粗糙可包括任意數量的凹部及凸部，且各凹部及凸部的輪廓形狀並不用以限制本揭露，其可具有規則或不規則的輪廓形狀。雖然「邊緣粗糙」又可稱作「邊緣鋸齒」，但其不一定是具有如鋸齒般的尖銳狀。值得說明的是，當由側視角度(即第1B圖的視角)觀察時，邊緣粗糙SE1、SE2具體的位置是位於銀層130之上表面132與外側壁136的連接轉折處C。
進一步補充有關於銀層130之第二側133的邊緣粗糙SE2寬度W
SE2的量測方法。請先同時參閱第1C圖及第2圖，其中第2圖繪示根據本揭露一些實施方式之邊緣粗糙的寬度的量側示意圖。第2圖是以矩形的觸控感應器100來舉例說明，且第2圖的觸控感應器100中的電極部E是沿著第一方向D1延伸並沿第二方向D2間隔排列的長條型電極。銀層130之第二側133的邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2可透過對地線GT中的銀層130進行相關量測而得，且具體量測方法可包括以下步驟。步驟S1：以四個等分點O1~O4將設置於觸控感應器100之一側且在第二方向D2上延伸之地線GT的延伸長度L2均分為五個等分。步驟S2：以等分點O1作為奧林巴斯(Olympus)光學顯微鏡之觀測範圍的中心點，並且在物鏡10倍及目鏡10倍的觀測範圍R1中，使用在第二方向D2上延伸的第一量測線M1切齊邊緣粗糙SE2中最凹陷之凹部的最凹點P1，並使用在第二方向D2上延伸的第二量測線M2切齊邊緣粗糙SE2中最凸出之凸部的最凸點P2(請參閱第1C圖以便於理解)。步驟S3：量測該第一量測線M1與該第二測量線M2之間的垂直距離，以得到觀測範圍R1中之邊緣粗糙SE2的寬度。步驟S4：分別以等分點O2~O4為同一奧林巴斯光學顯微鏡之觀測範圍的中心點，並在物鏡10倍及目鏡10倍的觀測範圍R2~R4中，重複步驟S2~S3，進而分別得到各觀測範圍R2~R4中之邊緣粗糙SE2的寬度。步驟S5：計算由前述步驟得到之各觀測範圍R1~R4中之邊緣粗糙SE2的寬度(總共4個數值)的平均值，並以該平均值作為銀層130之第二側133的邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2。在進行步驟S1~S5後，便可得到銀層130之第二側133的邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2。應瞭解到，第1C圖是將觀測範圍R1中之第一量測線M1與第二測量線M2之間的垂直距離直接標示為是邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2，但實際上邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2是各觀測範圍R1~R4中之邊緣粗糙SE2的寬度的平均值。
進一步補充有關於銀層130之第一側131的邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1的量測方法。同樣地，請同時參閱第1C圖及第2圖。銀層130之第一側131的邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1的具體量測方法可包括以下步驟。步驟S1'：以四個等分點O1'~O4'將所有電極部E沿著第二方向D2上間隔排列後的總長度L1均分為五個等分。步驟S2'：以等分點O1'作為奧林巴斯(Olympus)光學顯微鏡之觀測範圍的中心點，並且在物鏡10倍以及目鏡10倍的觀測範圍R1'中，對邊緣粗糙SE1進行前述步驟S2的操作。步驟S3'：進行前述步驟S3的操作，具體細節於此便不再重複贅述。步驟S4'：分別以等分點O2'~O4'作為奧林巴斯光學顯微鏡之觀測範圍的中心點，並且在物鏡10倍及目鏡10倍的觀測範圍R2'~R4'中，對邊緣粗糙SE1進行前述步驟S4的操作。步驟S5'：計算由前述步驟所得到之各觀測範圍R1'~R4'中之邊緣粗糙SE1的寬度(總共4個數值)的平均值，並且以該平均值作為銀層130之第一側131的邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1。在進行步驟S1'~S5'後，便可得到銀層130之第一側131的邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1。應瞭解到，第1C圖中是將觀測範圍R1'中之第一量測線M1與第二測量線M2之間的垂直距離直接標示為是邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1，但實際上邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1是各觀測範圍R1'~R4'中之邊緣粗糙SE1的寬度的平均值。
請再回到第1B圖以及第1C圖。在一些實施方式中，銀層130的第一側131的邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1可大於等於10µm且小於等於50µm，並且銀層130的第二側133的邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2可大於等於0.01µm且小於等於5µm。由於本揭露採用單一光阻層蝕刻製程，位於第一走線T1的引出部T11上的銀層130的第一側131需要控制不被蝕刻，以避免引出部T11同時被蝕刻掉而導致電極部E與引線部T12之間的電性連接被切斷，因此銀層130的第一側131會保留有網版印刷銀層130之製程所留下的邊緣粗糙SE1，換言之，銀層130除了第一側131之外，其餘位於第一走線T1及第二走線T2上的各側皆則可受到蝕刻而達到修邊效果，並且和第一走線T1及第二走線T2具有切齊的側壁134，因此包含銀層130的第二側133在內都具有相對較小的邊緣粗糙。具體來說，針對第一走線T1及位於第一走線T1上的銀層130而言，銀層130在引出部T11上具有遠離可視區VA(相對於第一側131)的第三側135以及將第一側131與第三側135相連接的兩第四側137，且引出部T11與銀層130的第三側135及兩第四側137具有切齊的側壁134，而引線部T12與疊設及接觸於引線部T12的銀層130亦具有切齊的側壁134；而針對第二走線T2以及位於第二走線T2上的銀層130而言，銀層130在第二走線T2上具有面對可視區VA(相對於第二側133)的第五側139，並且第二走線T2與銀層130的第五側139具有切齊的側壁134。值得說明的是，由於本揭露是先在周邊區PA整面地形成用以形成金屬奈米線層120的材料層，並接著在周邊區PA整面地形成用以形成銀層130的材料層後，再採用單一光阻層蝕刻製程來圖案化上述材料層，進而形成周邊線路PT，因此在引出部T11上之銀層130的第三側135及第四側137與引出部T11可具有切齊的側壁134，也因此銀層130與引出部T11之間的疊構不需預留搭接公差(套位公差)，進而有利於實現觸控感應器100的窄邊框需求。
補充說明的是，相較於使用雷射製程來進行圖案化，由於雷射製程是例如從垂直於基板110之主面111的方向來發射雷射光束，並以沿第一方向D1或第二方向D2來進行直線路徑的掃描蝕刻。如此一來，雷射製程將無法針對銀層130的第二側133的邊緣粗糙SE2進行蝕刻修邊，例如若將直線路徑對準邊緣粗糙SE2的最凸部來修邊，則沿直線路徑行走的雷射光束相對在邊緣粗糙SE2的凹部因為沒有銀層130需要被蝕刻而容易直接損傷到基板110。因此，若採用雷射的圖案化製程，將不會(無法)對銀層130的第二側133的邊緣粗糙SE2進行修邊，進而會留下網版印刷銀層130之製程後所呈現的較大的邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2(例如大於等於10µm且小於等於50µm)。
進一步說明的是，同樣基於本揭露所採用的單一光阻層蝕刻製程，本揭露在周邊區PA所配置的多條平行排列周邊線路PT可控制在每一條周邊線路PT的線寬W1是大於等於6µm且小於等於10µm，且相鄰的兩條周邊線路PT的線距D為大於等於6µm且小於等於10µm。所屬技術領域具有通常知識者可以了解，這裡用來定義線寬W1及線距D的周邊線路PT部位是指位於觸控感應器100的可視區VA的同一側並沿同一方向(例如，第二方向D2)延伸並且平行設置的多條周邊線路PT之間的關係。本揭露雙層結構的周邊線路PT能控制線寬W1以及線距D在特定範圍，對觸控感應器100的周邊區PA的尺寸(例如，周邊區PA的寬度W)具有一定的影響，且周邊區PA的尺寸又可影響終端產品的邊框尺寸，如此可使觸控感應器100在符合電性規格的要求下同時滿足市場對窄邊框產品的需求。在一些實施方式中，當第二走線T2設計為具有地線GT的功能時，為了增加地線GT的屏蔽效果(防靜電/電磁波干擾的效果)，地線GT的線寬W1可依實際需求設計為大於訊號線ST的線寬W1，但並不影響本揭露的觸控感應器100的周邊區PA符合窄邊框產品的需求。
在一些實施方式中，觸控感應器100還可進一步包含設置於基板110的主面111並且整面地覆蓋金屬奈米線層120及銀層130的保護層140。保護層140可包括絕緣樹脂、有機材料或其他無機材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚(苯乙烯磺酸)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚(3，4-伸乙二氧基噻吩)、陶瓷或其組合。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係與功效將不再重複贅述。請參閱第3圖，其繪示根據本揭露一些實施方式之觸控感應器100的製作方法的流程圖。在下文的敘述中，將以第4A圖至第4I圖的步驟為例來說明本揭露之觸控感應器100的製作方法，其中第4A圖至第4I圖繪示第1B圖之觸控感應器100的製造方法於不同步驟的剖面示意圖。觸控感應器100的製造方法包括步驟S10至步驟S18，且步驟S10至步驟S18可為依序進行。
首先，請參閱第4A圖，在步驟S10中，形成金屬奈米線材料層220於基板110的主面111，且金屬奈米線材料層220是對應設置於可視區VA及周邊區PA。具體而言，可將至少含有金屬奈米線以及基質的分散液或漿料透過例如是網版印刷、噴頭塗佈或滾輪塗佈等製程形成於基板110的主面111，並加以固化/乾燥，進而成型為設置於基板110之主面111的金屬奈米線材料層220。在一些實施方式中，可採用卷對卷(roll to roll)製程將分散液或漿料塗佈於連續供應之基板110的主面111。在一些實施方式中，在形成金屬奈米線材料層220之前，可先對基板110的主面111進行前處理步驟，例如表面改質或額外塗佈黏著層或樹脂層，以提升基板110與其他層別之間的附著力。
隨後，請參閱第4B圖，在步驟S11中，使用網版印刷製程來形成銀材料層230於金屬奈米線材料層220上，並且使得銀材料層230對應位於周邊區PA。具體而言，可使用網版印刷製程將銀漿材料形成於基板110，並使得銀漿材料對應位於周邊區PA以覆蓋對應位於周邊區PA的金屬奈米線材料層220，再接著加以固化/乾燥，進而成型為銀材料層230。由於網版主要是由拉網形成整面具有複數個網孔所構成，一般常使用的網版例如是二交角網版，對此在網版印刷的整個區域的邊緣就會因為網孔排列而形成鋸齒/凹凸等非直線的邊緣，因此會導致成型後之銀材料層230在其邊緣(即，銀材料層230的上表面231與側壁233的連接轉折處C)具有邊緣粗糙。以第4B圖來看，邊緣粗糙會形成於整層銀材料層230面向於可視區VA的邊緣，亦會形成於整層銀材料層230背對於可視區VA且相鄰於基板110的主面111之邊緣的邊緣。本領域具有通常知識者可以瞭解，用來控制網版印刷製程所形成之邊緣粗糙的尺寸(例如，寬度)的調整方向可例如包括網版目數、網版與刮刀之間的距離(離版距離)、刮刀的下壓量、刮刀在網版上行經的速度(線速)、網版與待印刷表面之間的距離(架空)、銀漿材料的流平性(銀漿材料的流平性可受到銀漿材料的黏度影響)等製程參數。在一些實施方式中，網版印刷製程所採用的網版目數為640目，離版距離為3mm，線速為50m/min，架空為2.5mm，且銀漿材料的黏度為大於等於1000cp且小於等於5000cp。對此，本揭露透過網版印刷製程所形成之銀材料層230的邊緣粗糙的寬度可以控制在大於等於10µm且小於等於50µm的範圍中。
本揭露可進一步使用不同類型的銀漿材料來形成銀材料層230。具體而言，第一類型的銀漿材料可包括溶劑、壓克力系材料(例如聚甲基丙烯酸甲酯)及銀顆粒；而第二類型的銀漿材料可透過銀鏡反應，讓醛基(以乙醛中的醛基為例)可以和銀氨配合物反應來生成銀單質。具體反應式如下：
CH
3CHO+2[Ag(NH
3)
2OH]→CH
3COONH
4+2Ag↓+3NH
3+H
2O
在一些實施方式中，針對一次網版印刷製程所形成之銀材料層230的厚度H而言，使用第一類型的銀漿材料形成的銀材料層230可具有約1µm~1.5µm的厚度H，而使用第二類型的銀漿材料形成的銀材料層230可具有介於500nm至600nm的厚度H。
接著，請參閱第4C圖，在步驟S12中，形成光阻層240於基板110的主面111上，以整面地覆蓋金屬奈米線材料層220及銀材料層230。隨後，請參閱第4D圖，在步驟S13中，進行一次曝光及顯影製程，以圖案化光阻層240。詳細而言，本揭露藉由僅一次的曝光及顯影製程來一次性地在單一光阻層240上形成金屬奈米線材料層220及銀材料層230各自所欲具有的圖案，以減少製程步驟，並降低成本。在一些實施方式中，光阻層240經曝光及顯影製程而在對應可視區VA定義有電極部圖案PE及在對應周邊區PA定義有第一走線圖案PT1及與第一走線圖案PT1間隔且絕緣設置的第二走線圖案PT2。第一走線圖案PT1包括鄰接電極部圖案PE的引出部圖案PT11及連接引出部圖案PT11的引線部圖案PT12，且第二走線圖案PT2是設置於第一走線圖案PT1相對遠離可視區VA之側且鄰設於主面111的其中之一邊緣112。圖案化後的光阻層240所具有的電極部圖案PE、第一走線圖案PT1及第二走線圖案PT2可在後續的蝕刻製程中轉移至金屬奈米線材料層220及銀材料層230，以在後續移除光阻層240後形成包括電極部E、第一走線T1與第二走線T2的金屬奈米線層120及疊設並接觸於第一走線T1與第二走線T2的銀層130(具體位置可參閱第1B圖)。
隨後，請參閱第4E圖，在步驟S14中，進行第一蝕刻製程，以圖案化位於周邊區PA的銀材料層230，並使銀材料層230被定義出預期的圖案。詳細而言，銀材料層230可利用第一走線圖案PT1及第二走線圖案PT2來經圖案化而具有與第一走線圖案PT1的引線部圖案PT12以及第二走線圖案PT2相互共形的圖案。應瞭解到，由於在前述步驟S13(第4D圖)中，圖案化後的光阻層240的電極部圖案PE以及引出部圖案PT11之間為一連續覆蓋面，因此經網版印刷製程而形成於銀材料層230面向可視區VA且位於非蝕刻區的邊緣粗糙將會受到光阻層240的遮擋而不會於第一蝕刻製程期間被蝕刻而平滑化，使得銀材料層230面向可視區VA且位於非蝕刻區的邊緣粗糙的寬度仍可維持在大於等於10µm且小於等於50µm的範圍中；而由於在前述步驟S13(第4D圖)中，形成於銀材料層230背對可視區VA之邊緣粗糙並未受到圖案化後之光阻層的遮擋，因此銀材料層230背對可視區VA的邊緣粗糙在第一蝕刻製程期間可被蝕刻而平滑化，使得銀材料層230背對可視區VA的邊緣粗糙的寬度可減小至在大於等於0.01µm且小於等於5µm的範圍中。在一些實施方式中，用以蝕刻銀材料層230之蝕刻液的主要成分可例如包括硝酸及硝酸鐵，其可選擇性地蝕刻銀材料層230而不蝕刻位於銀材料層230下方的金屬奈米線材料層220。在一些實施方式中，第一蝕刻製程可例如透過對時間的控制來調整其對於銀材料層230的蝕刻深度。
值得一提的是，如第4E圖所示，銀材料層230經蝕刻後，通常會在蝕刻區S中殘留有殘留物250，例如樹脂，而若為了不讓殘留物250影響後續金屬奈米線材料層220的蝕刻精度，導致周邊線路PT之間的線寬W1及線距D無法有效降低來符合需求，在一些實施方式中，可參閱第4F圖，進行步驟S15，以進行化學清潔製程，利用第一走線圖案PT1及第二走線圖案PT2來對圖案化後的銀材料層230進行一前置處理，更具體來講是對蝕刻區S中的殘留物250進行處理。在一些實施方式中，化學清潔製程主要是選擇可以去除樹脂的化學清潔藥劑在約45℃的環境溫度下以約0.2MPa的噴頭壓力對銀材料層230進行約40秒的表面處理，以去除蝕刻區S中殘留的殘留物250。
而如第4F圖所示，經化學清潔製程後，蝕刻區S中的殘留物250應可大幅度地被去除，然而，此一透過化學反應來去除的製程，當達到化學平衡後便無法再發生反應來實現去除，因此蝕刻區S中可能還會有部分的殘留物250無法去除乾淨的情況。舉例說明的是，當在步驟S11中使用第一類型的銀漿材料來形成銀材料層230時，銀材料層230(厚度約1.5µm)在進行步驟S14的第一蝕刻製程(第4E圖)後，殘留於蝕刻區S中的殘留物250的厚度可約為300nm，而在進行步驟S15的化學清潔製程(第4F圖)後，殘留於蝕刻區S中殘留物250的厚度可減薄至約50nm。
同樣的，若有需求要能更乾淨地去除殘留物250來進一步提升金屬奈米線材料層220的蝕刻精度，在一實施方式中，可參閱第4G圖，再進行步驟S16，以進行等離子處理製程，利用第一走線圖案PT1及第二走線圖案PT2來對圖案化後的銀材料層230再進行加工處理，更具體也是對蝕刻區S中的殘留物250進行處理。由於等離子處理是無選擇性的，凡只要暴露於處理環境中的表面皆會受到物理性的去除，藉此已達到完整去除殘留物250的效果。在一些實施方式中，等離子處理製程可例如是採用氬氣電漿在約20mttor的最低真空度及約200mttor的工作真空度的環境下，以約8W的功率、約1000sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute)的氦氣流量以及約1000sccm的氧氣流量對銀材料層230進行約4.5分鐘的加工處理。在一些實施方式中，等離子處理製程還可進一步清除金屬奈米線材料層220中較上層的基質，以方便後續第二蝕刻製程的進行。
補充說明的是，上述步驟S15的化學清潔製程及步驟S16的等離子處理製程在實際過程中可依蝕刻精度需求而選擇性地搭配或調整。
接著，請先參閱第4H圖，在步驟S17中，進行第二蝕刻製程，以圖案化位於周邊區PA及可視區VA的金屬奈米線材料層220。詳細而言，由於第二蝕刻製程所採用的光阻與第一蝕刻製程所採用的光阻為同一個光阻層240，因此第二蝕刻製程在周邊區PA賦予金屬奈米線材料層220的圖案會與位於周邊區PA且已圖案化的銀材料層230的圖案相同，而第二蝕刻製程在可視區VA則是賦予金屬奈米線材料層220其他預期的圖案(例如電極部圖案PE)。整體而言，光阻層240的電極部圖案PE、第一走線圖案PT1及第二走線圖案PT2可在第二蝕刻製程期間可轉移至金屬奈米線材料層220，使得金屬奈米線材料層220經圖案化而具有對應位於可視區VA的電極部E及對應位於周邊區PA的第一走線T1及與第一走線T1絕緣設置的第二走線T2，其中第一走線T1線包括鄰接電極部E的引出部T11及連接引出部T11的引線部T12，且第二走線T2設置於第一走線T1相對遠離可視區VA之側且平行地鄰設於基板110之主面111的其中之一邊緣112(電極部E、第一走線T1及第二走線T2的具體位置可參閱第1B圖)。在一些實施方式中，用以蝕刻金屬奈米線材料層220之蝕刻液的主要成分可例如包括氯化鐵及鹽酸。在一些實施方式中，第二蝕刻製程可透過對時間的控制來調整其對於金屬奈米線材料層220的蝕刻深度。
請同時參閱第4I圖以及第1C圖，在步驟S18中，移除光阻層240。針對銀材料層230的部分，詳細而言，在移除光阻層240後，便可見到由圖案化後的銀材料層230所形成的銀層130，其中銀層130具有面向可視區VA的第一側131以及遠離(背對)可視區VA的第二側133。透過前述光阻層240的設置搭配第一蝕刻製程的設計，銀層130的第一側131及第二側133分別具有邊緣粗糙SE1及邊緣粗糙SE2，且第一側131的邊緣粗糙SE1的寬度W
SE1大於第二側133的邊緣粗糙SE2的寬度W
SE2。
針對金屬奈米線材料層220的部分，在移除光阻層240後，便可見到由圖案化後的金屬奈米線材料層220所形成的金屬奈米線層120，其中金屬奈米線層120的電極部E可至少構成觸控感應器100的觸控電極ET，且金屬奈米線層120的第一走線T1與第二走線T2及疊設並接觸於第一走線T1與第二走線T2的銀層130可至少構成觸控感應器100的周邊線路PT。
綜合上述步驟S13至步驟S18，本揭露在兩道蝕刻製程(第一蝕刻製程及第二蝕刻製程)之間可選擇性地加入化學清潔製程及等離子處理製程來提升蝕刻精度，整體製程工序為曝光顯影(Development)、蝕刻(銀材料層230)(first Etching)、化學清潔(Chemical cleaning)、等離子處理(Plasma)、蝕刻(金屬奈米線材料層220)(second Etching)及剝膜(Stripping)，可簡稱為「DECPES製程」。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的觸控感應器設計為包括具有電極部、第一走線以及第二走線的金屬奈米線層以及疊設並接觸於第一走線及第二走線的銀層。由於銀層在第二走線上且遠離可視區之一側的邊緣粗糙的尺寸(例如，寬度)小於銀層在第一走線上且面向可視區的一側的邊緣粗糙的尺寸，因此位於最外圍的周邊線路(例如，地線)可具有較平滑的邊緣，有利於實現觸控感應器的窄邊框需求設計。此外，藉由電極部及第一走線的一體成型而直接形成電性連接的設計，觸控感應器不需額外設計搭接結構，如此可省去周邊線路的搭接結構在周邊區所佔用的區域面積，且不會有搭接公差，進而實現觸控感應器的窄邊框需求。此外，基於本揭露的觸控面板疊層結構設計，在製程上，圖案化後的光阻層的電極部圖案及引出部圖案之間是設計為具有一連續覆蓋面，因此可藉由僅一次的曝光及顯影製程，也就是整個製程中可僅利用單一光阻層來形成觸控電極及周邊線路，如此可減少製程步驟並降低成本。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:觸控感應器
110:基板
111:主面
112:邊緣
120:金屬奈米線層
130:銀層
131:第一側
132:上表面
133:第二側
134:側壁
135:第三側
136:外側壁
137:第四側
139:第五側
140:保護層
220:金屬奈米線材料層
230:銀材料層
231:上表面
233:側壁
240:光阻層
250:殘留物
SE1,SE2:邊緣粗糙
E:電極部
ET:觸控電極
T:走線部
T1:第一走線
T11:引出部
T12:引線部
T2:第二走線
PT:周邊線路
ST:訊號線
GT:地線
PE:電極部圖案
PT1:第一走線圖案
PT11:引出部圖案
PT12:引線部圖案
PT2:第二走線圖案
C:連接轉折處
S:蝕刻區
VA:可視區
PA:周邊區
TS:上表面
W1:線寬
W,W
SE1,W
SE2:寬度
L1,L2:長度
D:線距
H:厚度
O1~O4,O1'~O4':等分點
R1~R4:觀測範圍
M1:第一量測線
M2:第二量測線
P1:最凹點
P2:最凸點
D1:第一方向
D2:第二方向
B:交界線
A-A':線段
R:區域
S10~S18:步驟
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1A圖繪示根據本揭露一些實施方式之觸控感應器的局部上視示意圖；
第1B圖繪示第1A圖之觸控感應器沿線段A-A'截取的剖面示意圖；
第1C圖繪示第1A圖之觸控感應器的區域R的局部放大示意圖；
第2圖繪示根據本揭露一些實施方式之邊緣粗糙的寬度的量側示意圖；
第3圖繪示根據本揭露一些實施方式之觸控感應器的製作方法的流程圖；以及
第4A圖至第4I圖繪示第1B圖之觸控感應器的製造方法於不同步驟的剖面示意圖。
120:金屬奈米線層
130:銀層
131:第一側
133:第二側
134:側壁
135:第三側
137:第四側
139:第五側
SE1,SE2:邊緣粗糙
E:電極部
ET:觸控電極
PT:周邊線路
ST:訊號線
GT:地線
WSE1,WSE2:寬度
M1:第一量測線
M2:第二量測線
P1:最凹點
P2:最凸點
R:區域
Claims (10)
- 一種觸控感應器，具有一可視區及鄰接於該可視區之至少一側的一周邊區，該觸控感應器包括：一基板；一金屬奈米線層，包括一基質及摻雜於該基質中的多條金屬奈米線，該金屬奈米線層設置於該基板的一主面，並在對應該可視區定義有一電極部及在對應該周邊區定義有一第一走線及與該第一走線間隔設置的一第二走線，其中該第一走線包括鄰接該電極部的一引出部及連接該引出部的一引線部，且該第二走線設置於該第一走線相對遠離該可視區之側且鄰設於該主面的一邊緣；以及一銀層，疊設及接觸於該第一走線及該第二走線，該銀層在該引出部上具有面向該可視區的一第一側，並在該第二走線上具有遠離該可視區的一第二側，其中該銀層的該第一側的邊緣粗糙大於該銀層的該第二側的邊緣粗糙。
- 如請求項1所述的觸控感應器，其中該銀層的該第一側的該邊緣粗糙的寬度大於等於10μm且小於等於50μm，且該銀層的該第二側的該邊緣粗糙的寬度大於等於0.01μm且小於等於5μm。
- 如請求項1所述的觸控感應器，其中該金屬奈米線層在對應該周邊區定義有彼此間隔排列的多條該第一走線，並且該銀層疊設並接觸於多條該第一走線的一 上表面，以構成該觸控感應器的多條周邊線路。
- 如請求項3所述的觸控感應器，其中該些周邊線路的線寬大於等於6μm且小於等於10μm，且相鄰的兩條該些周邊線路的線距大於等於6μm且小於等於10μm。
- 如請求項1所述的觸控感應器，其中該銀層在該引出部上具有遠離該可視區的一第三側以及將該第一側與該第三側相連接的兩第四側，且該引出部與該銀層的該第三側及該兩第四側具有切齊的側壁。
- 如請求項1所述的觸控感應器，其中該引線部與疊設及接觸於該引線部的該銀層具有切齊的側壁。
- 如請求項1所述的觸控感應器，其中該銀層在該第二走線上具有面對該可視區的一第五側，且該第二走線與該銀層的該第五側具有切齊的側壁。
- 一種觸控感應器的製作方法，其中該觸控感應器具有一可視區及相鄰於該可視區之至少一側的一周邊區，且該製作方法包括：形成一金屬奈米線材料層於一基板的一主面，並使該金屬奈米線材料層對應位於該可視區及該周邊區； 網版印刷一銀材料層於該金屬奈米線材料層上，並使該銀材料層對應位於該周邊區；形成一光阻層，以覆蓋該金屬奈米線材料層及該銀材料層；進行一曝光及顯影製程，以圖案化該光阻層，其中圖案化後的該光阻層在對應該可視區定義有一電極部圖案及在對應該周邊區定義有一第一走線圖案及與該第一走線圖案間隔設置的一第二走線圖案，該第一走線圖案包括鄰接該電極部圖案的一引出部圖案及連接該引出部圖案的一引線部圖案，該第二走線圖案設置於該第一走線圖案相對遠離該可視區之側且鄰設於該主面的一邊緣，且圖案化後的該光阻層的該電極部圖案及該引出部圖案之間為一連續覆蓋面；進行一第一蝕刻製程，以利用該第一走線圖案及該第二走線圖案來圖案化該銀材料層；進行一第二蝕刻製程，以利用該電極部圖案、該第一走線圖案及該第二走線圖案來圖案化該金屬奈米線材料層；以及移除該光阻層。
- 如請求項8所述的觸控感應器的製作方法，更包括：在進行該第一蝕刻製程之後以及進行該第二蝕刻製程之前，進行一等離子處理製程，以利用該第一走線圖案及該 第二走線圖案來對圖案化後的該銀材料層進行一加工處理。
- 如請求項9所述的觸控感應器的製作方法，更包括：在進行該第一蝕刻製程之後以及進行該等離子處理製程之前，進行一化學清潔製程，以利用該第一走線圖案及該第二走線圖案來對圖案化後的該銀材料層進行一前置處理。
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