TWI744537B - 觸控面板的製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種觸控面板的製造方法，包含：a)玻璃基材預分割步驟：在玻璃基材具複數溝槽以界定出多個觸控基板，溝槽中設有肋將該玻璃基材與觸控基板連結一體；b)玻璃基材強化步驟：在觸控基板表面形成一壓應力層；c)裝飾邊框圖案層設置步驟；d)觸控感應電極圖案層設置步驟；e)跳線絕緣層設置步驟；f)訊號導線層設置步驟：訊號導線可通過前述跳線絕緣層上的貫穿孔電性連接前述觸控感應電極圖案層上的電接點；以及g)裂片步驟：截斷各溝槽內的肋，使觸控基板自該玻璃基材上分離出來。
Description
本發明涉及觸控面板技術，特別是有關一種可高效率生產高強度觸控面板的製造方法。
現今廣泛應用於配置在顯示器幀面上使用觸控面板大多使用透明玻璃為基板；在觸控面板的產製方式上，以往為避免強化玻璃在切割方面的技術困難，一般會先將觸控面板的玻璃基板切割成個別單元所需尺寸規格，再對已分割玻璃基板進行強化處理，然後再將觸控感應電極、絕緣膜以及訊號導線等必要元件配置到玻璃基板，以組成一觸控面板結構；然而由於觸控面板產製步驟繁複，前述傳統觸控面板製造方法採用個別單元逐一生產方式，人力及時間成本耗費至鉅，且產能效率低下難符需求，更甚者，觸控面板結構具備高度精密性，產製過程中組裝元件的位置對準操作成為產品成敗的主要關鍵，然而傳統觸控面板製造方法將玻璃基板切割成較小尺寸規格，導致在位置對準操作上愈加困難，這結果不僅形成生產技術上的瓶頸，更造成使產品不良率高居不下的缺失。
面對前述觸控面板生產技術的難題，目前已知的改善方案是改採用大面積的整片玻璃板為基材，在玻璃板分別預先配置若干個單元的觸控感應電極、絕緣膜以及訊號導線等元件，再使用截斷器分割以獲得各個觸控面板；該改善方案雖可提升生產效率及產品良率，但為了避免在生產過程中面臨整片玻璃板難以切割加工的問題，所以大多採用僅經低度強化處理或未經強化處理的玻璃板材，因此導致觸控面板成品的玻璃基板強度不足，容易因外力碰撞而碎裂，產品耐用度差，此外，在玻璃板材的裁切加工過程中，經常會在切割開口部位造成不規則破裂，並且在切口邊緣附近以及切口斷面產生許多微裂纹，導致後續的加工製程中或是使用過程中承受外力或溫度變化時，可能造成裂紋繼續擴展或加深，致使玻璃基板產生變形或破裂；所以在實務上，對於裁切所得的觸控面板成品的玻璃基板，通常還必須再經過邊緣修整或二次強化的過程，以確保玻璃抵抗破裂的能力與強度，但卻因此倍增生產成本。
本發明之主要目的乃在提供一種可高效率生產高強度觸控面板的製造方法，其採用具有易於裁切結構大面積的強化玻璃為基材，使製成的觸控面板具備高機械強度，且可在一次的生產製程中可同時生產出數個甚至數十個的個別觸控面板，達高效率生產及節省成本之目的。
為達上述目的，本發明所提供之觸控面板的製造方法，包含： a)玻璃基材預分割步驟：在大面積玻璃基材上開設複數溝槽以界定出多個觸控基板，且在溝槽中設有肋將該玻璃基材與觸控基板連結一體，該肋的截面寬度在1mm以下； b)玻璃基材強化步驟：對玻璃基材進行化學離子強化處理，以在觸控基板表面形成一壓應力層，該壓應力層深度範圍在5µm以上； c)裝飾邊框圖案層設置步驟：在觸控基板的表面塗布感光型油墨，通過一黃光製程而在觸控基板四周邊緣部位形成一裝飾邊框圖案層，該裝飾邊框圖案層可在觸控基板上界定出可瞻區及遮蔽區的範圍； d)觸控感應電極圖案層設置步驟：對設在前述裝飾邊框圖案層上的透明導電薄膜進行黃光製程及蝕刻製程以形成一觸控感應電極圖案層，該觸控感應電極圖案層的感應電極形成在前述可瞻區範圍內，而連接該等感應電極的電接點則設於前述遮蔽區範圍內； e)跳線絕緣層設置步驟：一跳線絕緣層被設置前述遮蔽區範圍的觸控感應電極圖案層上面，該跳線絕緣層上設有複數貫穿孔對應於前述電接點的位置； f)訊號導線層設置步驟：對設置前述跳線絕緣層上的導電薄膜進行黃光製程及蝕刻製程以形成一訊號導線層，該訊號導線層具有複數訊號導線，且該等訊號導線分別通過前述貫穿孔電性連接前述電接點；以及 g)裂片步驟：進行分裂施作以截斷各溝槽內的肋，使觸控基板自該玻璃基材上分離出來。
特別是，所述觸控感應電極圖案層的透明導電薄膜材料選自於金屬氧化物薄膜或石墨烯薄膜等，但不限於此；所述金屬氧化物薄膜的材料選自於氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、氧化錫銻或聚乙撐二氧噻吩等，但不限於此。
特別是，所述訊號導線層的導電薄膜材料選自於金、銀、銅、鋁、鎳或前述材料合金等，但不限於此；優選，所述訊號導線層的導電薄膜為鉬鋁金屬鍍膜。
特別是，所述分裂施作是以切割工具對所述肋進行裁切，使所述肋斷裂；或是以沖壓模具對所述肋施予壓應力，使所述肋斷裂。
本「發明內容」係以簡化形式介紹一些選定概念，在下文之「實施方式」中將進一步對其進行描述。本「發明內容」並非意欲辨識申請專利之標的之關鍵特徵或基本特徵，亦非意欲用於限制申請專利之標的之範圍。
圖1至圖21描述本發明一較佳實施例，本發明的製造方法可在一次加工過程中同時製作出多個具有邊緣強化基板的觸控面板，如圖2至圖4所示，所製成的觸控面板結構包含依序疊層的一經強化觸控基板2、一裝飾邊框圖案層3、一觸控感應電極圖案層4、一跳線絕緣層5以及一訊號導線層6；參見圖1所示，所述觸控感應器的製造方法包含如下步驟：
a) 玻璃基材預分割步驟S1： 首先，選用一片大面積的平板型玻璃基材1，其上、下表面至少之一為平坦面，該平坦面的另一對應表面可為平坦面或非平坦面，例如是規則或不規則的曲面，以及該玻璃基材1具有鹼金屬離子，例如，鈉鈣矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃或鋁硼矽酸鹽玻璃…等，但實施的材料範圍不以前述材料為限。 圖5及圖6為玻璃基材1結構的平面圖與側面剖示圖，顯示玻璃基材1完成預分割之後，在玻璃基材1上界定出至多片觸控基板2；可藉由使用切割刀具，例如雷射刀、鑽石刀或碳化鎢刀等，或是使用化學蝕刻手段，在玻璃基材1表面順沿預設的各個觸控基板2外型邊緣劃設出溝槽12，該溝槽12貫穿設置玻璃基材1的上、下表面，並於該溝槽12中設有多個肋13，該肋13橫向連接於溝槽12的二相對側牆之間(參見圖6)；肋13的截面寬度W在1mm以下；該等觸控基板2藉由肋13的支撐固定而與玻璃基材1連接成一體，以便於後續加工製程的施作。此外，在前述玻璃基材預分割步驟S1中，進行溝槽12開設加工的同時，亦可在觸控基板2上設置所需的孔28、凹穴或缺口等構造。
b) 玻璃基材強化步驟S2： 以化學離子強化處理手段進行玻璃強化，將玻璃基材1浸漬在熔態的鉀鹽浴池中，使鉀離子與玻璃基材表層的鈉離子進行離子交換，在玻璃基材1及觸控基板2的各個表面形成一壓應力層14(參見圖6)，並使玻璃基材1及觸控基板2內部衍生出適當的張應力以使整體達到力平衡，從而使玻璃板體產生抵抗衝擊與變形破裂的強度；較佳的，前述壓應力層14深度範圍約在5~90µm之間，但實施的範圍不以前述深度範圍為限；在本實施例中所述壓應力層深度定義為45µm。
c) 裝飾邊框圖案層設置步驟S3： 在各個所述觸控基板的一表面均勻塗布絕緣性的感光型油墨，再通過黃光製程(Photo Process)形成裝飾邊框圖案層3，該裝飾邊框圖案層3係設置在該等觸控基板2的四周邊緣部位，據此在觸控基板2上界定出可瞻區21及遮蔽區22的範圍；前述設置步驟S3的具體操作方式如下： 對各個觸控基板2的欲施工表面清洗潔淨，然後將選用絕緣性的黑色感光型油墨材料經由精密定量幫浦以噴塗方式均勻的塗布於觸控基板2上，形成一光阻薄膜BM(如圖7所示)；提供約80℃熱風對光阻薄膜BM進行烘烤，然後徐徐降溫至常溫(約25℃左右)，藉以增加光阻薄膜BM在觸控基板2表面的附著力；接續以一具有裝飾邊框圖案化的光罩91對光阻薄膜BM進行曝光固化(如圖8所示)，然後以顯影劑(例如：碳酸鉀或碳酸鈉等鹼性溶劑等)噴灑至該光阻薄膜BM上，將該光阻薄膜的未曝光固化部分BMb的光阻材料去除，在觸控基板2上面形成一層已曝光固化部分MFa的光阻材料，據此在各個觸控基板2的四周邊緣部位形成一層固化的裝飾邊框圖案層3(如圖9及圖10所示)。
d) 觸控感應電極圖案層設置步驟S4： 在各個裝飾邊框圖案層3上設置一透明導電薄膜，對所述透明導電薄膜進行一黃光製程及一蝕刻製程以形成觸控感應電極圖案層4；如圖3及圖4所示，觸控感應電極圖案層4在該可瞻區21範圍形成複數感應電極41以及在該遮蔽區22範圍具有複數電接點42分別連接各個所述感應電極41；前述設置步驟S4的具體操作方式如下： 如圖11所示，在各個觸控基板2的裝飾邊框圖案層3上濺鍍形成一氧化銦錫薄膜層ITO，在ITO上再塗佈一層光阻薄膜PF(例如聚異戊二烯，Polyisoprene)，然後將光阻薄膜PF放置於熱風烤箱中進行預烤，接續以一具有觸控感應電極精密圖案化的光罩92對該光阻薄膜PF進行曝光固化(如圖12所示)，然後以顯影劑(例如：碳酸鉀或碳酸鈉等鹼性溶劑等)噴灑至該光阻薄膜PF上，將該光阻薄膜的未曝光固化部分PFb的光阻材料去除，因此在ITO上面形成一層已曝光固化部分PFa的光阻材料(如圖13所示)；接續進行蝕刻製程，將ITO蝕刻劑(例如：鹽酸系ITO蝕刻液)噴灑至該氧化銦錫薄膜層ITO上，未受該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa遮蔽的ITO材料即被蝕刻去除，因此可在ITO上保留下所需的觸控感應器圖案(如圖14所示)，隨後以剝膜劑(例如：氫氧化鉀或氫氧化鈉)噴灑至玻璃基材1上，將該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa加以剝離去除，再以洗滌液(例如：清水)對該基板施予清洗，因此在各個裝飾邊框圖案層3上分別形成一觸控感應電極圖案層4(如圖15所示)。
e) 跳線絕緣層設置步驟S5： 如圖3、圖4及如圖16所示，在各個觸控感應電極圖案層4上且在前述遮蔽區22範圍分別設置一跳線絕緣層5，該跳線絕緣層上設有多個貫穿孔51，該等貫穿孔51恰可分別對應於各個前述電接點42的位置；該跳線絕緣層的材料可選用油墨、光阻或光學膠等絕緣性材料，並藉由實施印刷、塗佈或是黃光製程等技術手段將絕緣性材料設置到觸控感應電極圖案層4上。
f) 訊號導線層設置步驟S6： 在各個前述跳線絕緣層5上且在前述遮蔽區22範圍分別設有一訊導電薄膜，對所述導電薄膜進行黃光製程及蝕刻製程以形成訊號導線層6，該訊號導線層包含複數條訊號導線61，且該等訊號導線61可分別通過前述跳線絕緣層上的貫穿孔51電性連接至觸控感應電極圖案層上的電接點42；前述設置步驟S6的具體操作方式如下： 如圖16所示，在各個觸控基板2的跳線絕緣層5上且在前述遮蔽區22範圍分別設置一鉬鋁(Mo/Al)金屬鍍膜MA，然後在MA上再塗佈一層光阻薄膜PF(例如聚異戊二烯，polyisoprene)，並將光阻薄膜PF放置於熱風烤箱中進行預烤，接續以一具有訊號導線精密圖案化的光罩93對該光阻薄膜PF進行曝光固化(如圖17所示)，然後以顯影劑(例如：碳酸鉀或碳酸鈉等鹼性溶劑等)噴灑至該光阻薄膜PF上，將該光阻薄膜的未曝光固化部分PFb的光阻材料去除，因此在鉬鋁金屬鍍膜MA上面形成一層已曝光固化部分PFa的光阻材料(如圖18所示)；接續進行蝕刻製程，將鋁鉬蝕刻劑(Aluminum molybdenum etching liquid)噴灑至鉬鋁金屬鍍膜MA上，未受該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa遮蔽的MA材料即被蝕刻去除，因此可在MA上保留下所需的訊號導線圖案(如圖19所示)，隨後以剝膜劑(例如：氫氧化鉀或氫氧化鈉)噴灑至玻璃基材1上，將該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa加以剝離去除，再以洗滌液(例如：清水)對該基板施予清洗，因此在各個跳線絕緣層5上分別形成一訊號導線層6(如圖20所示)。
g) 裂片步驟S7： 分別順沿玻璃基材上的各個溝槽12進行分裂施作，以截斷溝槽中的各個肋13，自玻璃基材1分離出各個觸控基板2，據此獲得完成加工製作的各個觸控面板；其中，該分裂施作可選擇地以切割工具對該等肋13進行裁切，或是以沖壓模具對該等肋13施予壓應力，使肋13斷裂；前述裂片步驟S7的具體操作方式如下： 如圖21所示，在這個實施例中是使用一銳緣端的玻璃裂片壓板95對溝槽12進行沖壓以將該等肋13截斷，使各個觸控基板2自玻璃基材1分離出；以沖壓裂片的實施手段不僅操作簡易快速，可進節省裂片加工的成本，而且當進行裂片步驟時，由於溝槽12已預先切割出所需觸控基板2的外型邊緣，因此使得切割裂片的操作變得非常容易，可大幅降低製程中的破片率，並使切口端面平整，減少產生玻璃表面的微裂痕，以確保其機械強度。
綜上所述可知，本發明可在一次的生產製程中可同時生產出多個觸控面板，生產效率佳，且其大面積工件批量生產模式，使元件組合定位的更加準確，可提升成品良率及品質的穩定性，此外，在其觸控基板的各個表面、四周邊面與端角均已預先經過玻璃強化處理，具備高機械強度、耐衝擊性以及表面剛性，可提升產品使用壽命。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術者，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發明申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧玻璃基材12‧‧‧溝槽13‧‧‧肋14‧‧‧壓應力層2‧‧‧觸控基板21‧‧‧可瞻區22‧‧‧遮蔽區28‧‧‧孔3‧‧‧裝飾邊框圖案層4‧‧‧觸控感應電極圖案層41‧‧‧感應電極42‧‧‧電接點5‧‧‧跳線絕緣層51‧‧‧貫穿孔6‧‧‧訊號導線61‧‧‧訊號導線91‧‧‧光罩92‧‧‧光罩93‧‧‧光罩95‧‧‧玻璃裂片壓板S1‧‧‧玻璃基材預分割步驟S2‧‧‧玻璃基材強化步驟S3‧‧‧裝飾邊框圖案層設置步驟S4‧‧‧觸控感應電極圖案層設置步驟S5‧‧‧跳線絕緣層設置步驟S6‧‧‧訊號導線層設置步驟S7‧‧‧裂片步驟W‧‧‧截面寬度BM‧‧‧光阻薄膜BMa‧‧‧已曝光固化部分BMb‧‧‧未曝光固化部分ITO‧‧‧氧化銦錫薄膜層PF‧‧‧光阻薄膜PFa‧‧‧已曝光固化部分PFb‧‧‧未曝光固化部分MA‧‧‧ 鉬鋁金屬鍍膜
圖1為本發明方法的加工步驟示意圖； 圖2為本發明製成觸控面板結構的疊層組合示意圖； 圖3為本發明製成觸控面板結構的構件組合平面圖； 圖4為本發明製成觸控面板結構的構件分離示意圖； 圖5為本發明的玻璃基材的平面圖，顯示在玻璃基材劃設有溝槽、肋及孔洞構造； 圖6係圖5在B部位的玻璃基材側面剖示圖，顯示溝槽與肋的構造； 圖7為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示在觸控基板2表面上塗佈一層光阻薄膜BM； 圖8為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示以一光罩91對光阻薄膜BM進行曝光，顯影後使光阻薄膜BM形成已曝光固化部分BMa與未曝光固化部分BMb； 圖9為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示在觸控基板2的邊緣部位形成一層固化的裝飾邊框圖案層3； 圖10為本發明的觸控基板的平面示意圖，顯示在觸控基板2的邊緣部位形成一層固化的裝飾邊框圖案層3； 圖11為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示在裝飾邊框圖案層3表面上依序疊設一氧化銦錫薄膜層ITO以及塗佈一層光阻薄膜PF； 圖12為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示以一光罩92對光阻薄膜PF進行曝光固化，顯影後使光阻薄膜PF形成已曝光固化部分PFa與未曝光固化部分PFb； 圖13為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示在氧化銦錫薄膜層ITO上面形成一層該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa； 圖14為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示未受該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa遮蔽的氧化銦錫薄膜層ITO材料已被蝕刻移除的態樣； 圖15為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa已被剝離移除，在裝飾邊框圖案層3上面形成一觸控感應電極圖案層4； 圖16為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示在觸控感應電極圖案層4表面上依序疊設一跳線絕緣層5、一鉬鋁金屬鍍膜MA以及塗佈一層光阻薄膜PF； 圖17為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示以一光罩93對光阻薄膜PF進行曝光固化，顯影後使光阻薄膜PF形成已曝光固化部分PFa與未曝光固化部分PFb； 圖18為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示在鉬鋁金屬鍍膜MA上面形成一層該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa； 圖19為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示未受該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa遮蔽的鉬鋁金屬鍍膜MA材料已被蝕刻移除的態樣； 圖20為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示該光阻薄膜的已曝光固化部分PFa已被剝離移除，在跳線絕緣層5上面形成一訊號導線層6； 圖21為本發明的觸控基板的側面部份剖視圖，顯示以一玻璃裂片壓板95對溝槽12進行沖壓以便將肋13截斷之示意圖。
S1‧‧‧玻璃基材預分割步驟
S2‧‧‧玻璃基材強化步驟
S3‧‧‧裝飾邊框圖案層設置步驟
S4‧‧‧觸控感應電極圖案層設置步驟
S5‧‧‧跳線絕緣層設置步驟
S6‧‧‧訊號導線層設置步驟
S7‧‧‧裂片步驟
Claims (10)
- 一種觸控面板的製造方法，包含： a)玻璃基材預分割步驟：提供一大面積的薄板狀玻璃基材，所述玻璃基材為具有鹼金屬離子的玻璃材料，並在所述玻璃基材設有複數溝槽以界定出至少一觸控基板，複數所述溝槽係貫穿所述玻璃基材的上、下表面，並在所述溝槽中設有至少一肋，所述肋係橫向連接所述溝槽的二相對側牆之間； b)玻璃基材強化步驟：將所述玻璃基材浸漬在熔態的鉀鹽浴池中進行化學離子強化處理，使各個所述觸控基板表面形成一壓應力層； c)裝飾邊框圖案層設置步驟：在各個所述觸控基板的一表面均勻塗布絕緣性的感光型油墨，通過一黃光製程形成裝飾邊框圖案層，所述裝飾邊框圖案層係設置在所述觸控基板四周邊緣部位，據此在所述觸控基板上界定出可瞻區及遮蔽區的範圍； d)觸控感應電極圖案層設置步驟：在各個所述裝飾邊框圖案層上設置一透明導電薄膜，對所述透明導電薄膜進行黃光製程及蝕刻製程以形成觸控感應電極圖案層，所述觸控感應電極圖案層在所述可瞻區範圍形成複數感應電極，以及在所述遮蔽區具有複數電接點分別連接各個所述感應電極； e)跳線絕緣層設置步驟：在各個所述觸控感應電極圖案層上且在所述遮蔽區範圍設置一跳線絕緣層，所述跳線絕緣層上設有複數貫穿孔，複數所述貫穿孔恰可分別對應於各個所述電接點的位置； f)訊號導線層設置步驟：在各個所述跳線絕緣層上且在所述遮蔽區範圍設置一導電薄膜，對所述導電薄膜進行黃光製程及蝕刻製程以形成訊號導線層，所述訊號導線層具有複數訊號導線，且複數所述訊號導線分別通過所述貫穿孔電性連接所述電接點；以及 g)裂片步驟：分別順沿各個所述溝槽進行分裂施作，以截斷各個所述肋，自所述玻璃基材分離出各個所述觸控基板。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述玻璃基材材料選自於鈉鈣矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃或鋁硼矽酸鹽玻璃。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述肋的截面寬度在1mm以下。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，還包含在所述玻璃基材預分割步驟中，於所述玻璃基材上設置孔、凹穴或缺口。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述壓應力層深度範圍在5µm以上。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述觸控感應電極圖案層的透明導電薄膜材料選自於金屬氧化物薄膜或石墨烯薄膜。
- 如請求項6所述的製造方法，其中，所述金屬氧化物薄膜的材料選自於氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、氧化錫銻或聚乙撐二氧噻吩。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述訊號導線層的導電薄膜材料選自於金、銀、銅、鋁、鎳或前述材料合金。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述訊號導線層的導電薄膜為鉬鋁金屬鍍膜。
- 如請求項1所述的製造方法，其中，所述分裂施作是以切割工具對所述肋進行裁切，或是以沖壓模具對所述肋施予壓應力，使所述肋斷裂。
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