图案化基板或其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种图案化基板或其制造方法。
背景技术
随着计算机和其他电子装置越来越流行，触感式系统作为输入数据的装置越来越普遍。例如，在自动出纳机，个人数字助理，赌场游戏机，移动电话和许多其他应用中可以找到触感式系统。
在触摸屏产业中，电容式触感是最广泛应用的技术之一。电容式触觉传感器主要分为两组，即，连续的电容式传感器和非连续的(图案化的)电容式传感器。在连续的电容式传感器中，该传感器包括导电薄膜片，其从触摸屏的四个角被电激发。用户触摸所引起的信号从四个角传输到控制器，在此所述信号被解码并转换成坐标。在典型的图案化的电容式触摸屏中，传感器可以包括一个或多个系列的平行导电条，其用激励信号从一个或两个端部驱动，该激励信号来自于通过引线与该导电条耦合的控制器。用户触摸所引起的信号可以采用激励传感器条的相同的引线传输到控制器。然后，这些信号在控制器中解码并向计算机报告触摸坐标。
使用多于一个的图案化传感层的触摸传感器常常用于以高精度确定触摸坐标，如果传感层具有适当的图案几何结构。在图1A和图1B中，显示了包括两个图案化导电层12和14的触摸屏组件10的一个示例。图案化导电层12和14可以由透明的导电材料制成，例如氧化铟锡(ITO)，每层通常位于透明基板(此处未显示)上。传感层12和14的每一个的导电元件的每一行包括一系列菱形电极，它们以相对狭窄矩形的短条彼此连接。电介质层16将两个导电层12和14分开，用于防止它们彼此进行直接接触。作为一个示例，电介质层16可以包括从任意非导电的、透明的材料中制成的粘接剂。
如所示，两个图案化导电层12和14的每行的端部耦合到一组迹线18(例如，银迹线)中的一条，而后耦合到控制器20。通常，迹线18用来将电极耦合到控制器20，因为ITO导电层的电阻相对较高。ITO导电层的电阻相对较高，因为在ITO化合物中使用的导电材料的量必须保持相对低，以便使该层基本上是透明的。使用任意的适当方法，迹线18可以通常被沉积于基板上。一种方法包括，在基板上真空溅射金属层(例如，铝或Mo-Al-Mo)，然后使用光蚀刻工艺蚀刻迹线18。另一种方法包括丝网印刷打印银质导电墨以形成迹线18。
控制器20可以包括电路，其用于向电容传感器12和14提供激励电流，并用于检测由传感器生成的信号。另外，控制器20可以包括逻辑部件，其用于处理信号，并将触摸信息传达给电子装置的另一个部分，例如处理器。
图2示出可以包括于触摸屏传感器组件40的各层。组件40包括顶基板42a和底基板42b，分别涂覆有图案化的ITO层44a和44b，其包括多个电极。基板42a和42b可以由任意适当的透明材料成形，例如玻璃，塑料(例如，PET)等。另外，顶ITO层44a可以通过适当的电介质间隔物48层压到底ITO层44b，电介质间隔物48由光学透明的粘接剂层46a和46b粘接。
如上所述，ITO层44a和44b可以耦合到一个或多个控制器，其用于激励并感测在ITO层44a和44b的电极上的电子信号。为了将控制器电连接到ITO层44a和44b，柔性印刷电路(FPC)56可以耦合到组件40。FPC 56可以包括用于将顶和底ITO层44a和44b耦合到控制器的FPC基板55、顶铜迹线54a、底铜迹线54b。为了在铜迹线54a和54b与ITO层44a和44b之间建立连接，迹线50a和50b被设置为与ITO层的部分相接触。另外，使用导电的粘接剂层52a和52b，迹线50a和50b可以耦合到铜迹线54a和54b，导电的粘接剂层52a和52b例如可以包括各向异性导电粘接剂(ACA)。
图3示出可以引入另一种触摸传感器组件51中的各层。在组件51中，仅使用单个基板53，且其包括位于基板53的顶和底表面上的图案化ITO层57a-b。为了将ITO层57a-b耦合到控制器，可以在基板53上配置迹线58a-b(例如通过丝网印刷)，使得迹线58a-b可以接合到FPC连接器59a-b。如所示，由于迹线58a-b被垂直地彼此分开，所以需要两个FPC连接器59a-b(或分为两支的单个FPC连接器)将ITO层57a-b耦合到控制器。可以理解，对两个FPC连接器或分为两支的FPC连接器的需求可以显著增加制造工艺的复杂性。
【发明内容】
此处公开了用于触摸屏传感器组件的图案化基板，包括基础基板；沉积于该基础基板的第一面上并形成电极图案的第一透明导电层；沉积于该第一透明导电层上方的氧化硅层，以及沉积于该氧化硅层上方并形成电极图案的第二透明导电层。该第一透明导电层与该第二透明导电层通过该氧化硅层电隔离。
氧化硅层可以包括二氧化硅。图案化基板可以还包括沉积于基础基板上的多条迹线，每条迹线都与一个或多个电极电耦合。连接器可以与多条迹线电耦合。例如，连接器可以是单个的、非分支地柔性印刷电路。迹线可以由银形成。第一和第二透明导电层可以包括氧化铟锡(ITO)。基础基板可以由玻璃和/或塑料形成。
此处还公开了一种方法，该方法用于制造触摸屏传感器组件的基板。该方法包括：提供基础基板；在该基础基板上方沉积第一透明导电层，第一透明导电层包括电极的第一图案；在第一导电层上方沉积氧化硅层；在该氧化硅层上方沉积第二透明导电层，第二透明导电层包括电极的第二图案。该第一透明导电层与该第二透明导电层通过该氧化硅层电隔离。
该方法可以包括从该基础基板移除部分的该第一透明导电层以形成电极的第一图案，以及移除部分的该第二透明导电层以形成电极的第二图案。多条迹线可以沉积于该基础基板上，其中多条迹线中的每一条都与电极的第一和/或第二图案中的至少一个电极电耦合。连接器可以与多条迹线接合。移除部分的第一和第二透明导电层可以包括使用光蚀刻工艺。
此处还公开了触摸屏感应器装置的图案化基板，包括：基础基板；多个透明导电部分，沉积于该基础基板的第一面上方；多个透明非导电部分，每个透明非导电部分都沉积于多个透明导电部分之一的一部分上方；以及网格，包括多个导电行和多个导电列。每个导电行沉积于透明非导电部分的至少之一上方，每个导电列沉积于透明导电部分的至少之一上方。该多个导电行与该多个导电列通过多个透明非导电部分电隔离。
多个导电行和多个导电列的每一者都可以包括多个电极。多个导电行中的每一个都可以包括多个互连部分，每个互连部分电互连各自的导电行中的至少两个电极。每个关联的透明非导电部分和导电部分可以构成“隔离区域”，使得每个互连部分被沉积于该隔离区域之一的透明非导电部分上方。每个关联的透明非导电部分和导电部分可以构成“隔离区域”，借以使得多个导电列的每个电极包括至少一个接触部分，该接触部分被沉积于该隔离区域之一的透明导电部分上方。该至少一个接触部分可以沉积于该隔离区域之一的透明非导电部分上方。
图案化基板可以还包括沉积于基础基板上的多条迹线，每条迹线都电耦合到一个或多个电极。图案化基板可以还包括电耦合到多条迹线的连接器。多个导电行的电极和多个导电列的电极至少通常处于单个平面中。图案化基板可以还包括设置于基础基板上的多条迹线，其中至少一些迹线可以各自电耦合到多个导电行的一个或多个电极，且至少一些迹线可以各自电耦合到多个导电列的一个或多个电极。电耦合到多个导电行和多个导电列的一个或多个电极的这些迹线可以至少通常位于单个平面中。该多个导电行与该多个导电列或多个透明导电部分可以不接触。
此处还公开了一种制造触摸屏传感器组件的基板的方法，所述方法包括：提供基础基板；在该基础基板的第一面上形成多个透明导电部分；在该多个透明导电部分上形成多个透明非导电部分，从而每个透明非导电部分沉积于多个透明导电部分之一的一部分上方；在该基础基板和该多个透明导电和非导电部分上方形成网格，该网格包括多个导电行和多个导电列。每个导电行与至少一个透明非导电部分接触，每个导电列与至少一个透明导电部分接触。多个导电行通过多个透明非导电部分与多个导电列电隔离。
在形成多个透明导电部分，形成多个透明非导电部分，形成网格步骤的至少之一可以包括：在基础基板上方沉积一层；并将该层的一部分从基础基板移除以形成多个透明导电部分，多个透明非导电部分和网格中的至少一个。该方法还包括在基础基板上沉积多条迹线，每条迹线电耦合到多个导电行和多个导电列中的至少一个。可以在网格上方涂覆保护层。连接器可以与多条迹线接合。多个导电行与多个导电列或多个透明导电部分可以不接触。
此处还公开了一种触摸屏感应器组件的图案化基板，其包括：基础基板；沉积于该基础基板的第一面上方的至少一行电极，其中该至少一行电极中的相邻电极通过腿部互连；沉积于基础基板的第一面上方的至少一列电极；置于基础基板和该至少一行电极中和至少一列电极的至少之一之间的透明非导电层。该至少一行电极与该至少一列电极电隔离。
该至少一行电极可以通常处于第一平面中，而该至少一列电极可以通常处于不同于第一平面的第二平面中。透明非导电层可以通常处于置于第一平面和第二平面之间的第三平面中。
该至少一行电极和该至少一列电极可以通常处于单个平面中。透明非导电层可以被置于基础基板和该至少一行电极中的相邻电极的腿部之间。透明导电层可以被置于透明非导电层和基础基板之间。该至少一列电极中的相邻电极可以电互连到该透明导电层。该至少一列电极中的相邻电极可以与该透明非导电层相接触。
【附图说明】
图1A和1B示出现有技术中电容式触摸传感器组件的俯视图和剖面图。
图2示出现有技术中触摸屏传感器组件的各层的配置。
图3示出现有技术中触摸屏传感器组件的各层的配置。
图4示出引入示例性触摸屏传感器组件的电子装置。
图5示出引入示例性触摸屏传感器组件的自动出纳机。
图6-12示出根据一个实施例，制造触摸屏传感器组件的方法步骤。
图13-19示出根据另一个实施例，制造触摸屏传感器组件的方法步骤。
【具体实施方式】
虽然本发明可以有各种修改和替换形式，但是在图中以示例的方式显示了其具体实施例，且在此详细描述了具体实施例。然而，可以理解的是，这并不旨在将本发明限制在所公开的特定形式，而是，本发明覆盖了落入由权利要求定义的本发明的范围和精神的所有修改，等同物及替换物。
图4和5示出引入示例性触摸屏传感器组件62的自动出纳机(ATM)60。虽然示出的是ATM 60，但此处所述的实施例可以被引入包括触摸屏的任何电子装置，例如，个人数字助理(PDA)、赌场游戏机、移动电话、计算机、自动选票机或任意其他电子装置。触摸屏传感器组件62可以包括两层透明的图案化导电材料(也可以称为“电阻”材料)，例如，如ITO的非金属陶瓷，其处于隔开的、并行的关系。触摸屏传感器组件62也可以耦合到控制逻辑66(如图4中所示)，该控制逻辑用于激励该导电材料并感测在触摸屏传感器组件62上或附近的触碰。例如，控制逻辑66可以包括商业触摸屏控制器(例如，由Cypress Semiconductor、Analog Devices、Atmel、Synaptics及其他公司提供的控制器)，专用集成电路(ASIC)，或任意其他适合的控制器。此外，触摸传感器组件62可以上覆显示器64(如图4中所示)，其可以是任意类型的显示器，例如LCD显示器。
图6-12示出在制造工艺的一个实施例的各个顺序阶段中ITO图案化基板68的剖面侧视图。基板68可以包括于触摸屏传感器组件(例如图4-5所示的触摸屏传感器组件62)之中。遍及图6-12，同样的参考数字指示相似的或同一个元件。此外，每个元件的相对形状和尺寸不一定按比例，并且，附图提供了触摸屏传感器组件的各层之间的关系的说明。
图6示出了已经涂覆有底ITO层72的ITO图案化基板68的基础基板70，使用任意适当的工艺，例如真空溅射，底ITO层72被沉积于该基础基板上。通常，可以在基础基板70的对应于显示器可视区域上涂覆底ITO层72。而且，基础基板70可以由任意适当的材料形成，包括玻璃、塑料(例如，PET)，或其他材料。
图7示出制造工艺中的下一个步骤，其通过任意恰当的工艺形成电极图案(例如，行或者列)，例如通过将底ITO层72从部分的基础基板70移除(例如，光蚀刻)。底ITO层72的电极可以通常处于第一平面中。应可以意理解，底ITO层72可以形成为触摸屏传感器组件所需的任意的适当图案。
图8示出制造工艺中的下一个步骤，其在图案化底ITO层72上方涂布非导电层74例如氧化硅(例如二氧化硅)。氧化硅层74用于将图案化底ITO层72与顶ITO层76(显示于图9中)电隔离。就此而言，可以消除或至少减少对于涂有ITO图案的第二基板的需求。此外，顶和底ITO层72和76都设置于基础基板70的单侧上，而不是在基板的顶和底表面上。通过允许使用单个的、不分岔的FPC连接器，该特征极大地简化了制造工艺。
图9示出了经过制造工艺中下一步骤之后的基板68，其中顶ITO层76已经被沉积于电隔离氧化硅层74上方。与底ITO层72相似，可以使用任意适合的方法，例如真空溅射，来沉积顶ITO层76。
图10示出制造工艺中的下一个步骤，其通过任意适当的方法，例如通过移除(例如，光蚀刻)部分的顶ITO层76，来形成电极图案(例如，行或者列)。顶ITO层76的电极可以通常处于第二平面中，氧化硅层74可以通常处于第三平面中，从而该第三平面可以设置于第一和第二平面之间。可以理解，顶ITO层76可以形成为触摸屏传感器组件所需的任意的适当图案。例如，顶ITO层76可以形成为一系列行电极，底ITO层72可以形成为一系列列电极，以形成“十字形”图案。
图11示出制造工艺中的下一个步骤，其以将迹线78电耦合到顶和底ITO层72和76的电极的方式来将迹线78沉积于基础基板70上。迹线78可以由任意材料形成，例如，银、Mo-Al-Mo、另一种金属、或任意其他适当的材料。使用任意适当的工艺，迹线78可以通常沉积于基板上。一种方法包括，在基板上真空溅射金属层(例如，铝或Mo-Al-Mo)，然后使用光蚀刻工艺蚀刻迹线78。另一种方法包括，在基础基板70上丝网印刷银质导电墨以形成迹线78。迹线78可以布线于可视区域之外的基板边缘附近，这样，ITO层72和76的电极可以耦合到控制器。
图12示出经过制造工艺的下一个步骤之后的ITO图案化基板68，其将如柔性印刷电路(FPC)80的连接器接合到迹线78，使得ITO层72和76可以耦合到完全装配的触摸屏传感器组件中的控制器。使用任何适当的材料，例如各向异性导电粘接剂(ACA)，FPC连接器80可以接合到迹线78。如所示，由于迹线78设置于基础基板70的单侧，可以使用单个的、不分岔的FPC连接器将电极耦合到控制器。此外，虽然没有示出，当形成为完全装配的触摸屏传感器组件时，也可以包括附加的层。例如，可以在顶ITO层76上方设置一层或多层保护层以保护该顶ITO层免遭由用户手指、输入笔、气候、或其它潜在的损伤动作或效果所导致的损坏。
如图13-18所示，示出了图案化基板100的制造工艺的另一个实施例的各个顺序阶段的平面图。图案化基板100可以包括于触摸屏传感器组件中(例如，图4-5中所示的触摸屏传感器组件62)。可以理解，每个元件的相对形状和尺寸都不需要按比例，附图旨在提供触摸屏传感器组件的各层之间的关系的图示。
图13示出了在基础基板102的第一面上已经恰当地形成多个透明导电部分104(例如ITO部分或层)之后，由任意适当材料(例如，玻璃、塑料、PET)构成的基础基板102的平面图。导电部分104可以是任何适当的形状(例如，矩形，正方形)和/或厚度，并在基础基板102上以任意适当的图案彼此相隔。例如，使用任意适当的工艺(例如真空溅射)，ITO层可以沉积于基础基板102对应于显示器可视区域的部分上。此后，使用任意适当的工艺(例如，光蚀刻)从基础基板102移除部分的ITO层来形成导电部分104。可以理解，多个导电部分104可以形成触摸屏传感器组件所需的任何适当的图案。
图14示出基础基板102的顶左部的特写平面图，并代表了制造工艺中下一步骤的结果。如所示，多个透明的非导电或绝缘部分106已经沉积或以其他方式形成于每一个导电部分104上方，每个导电部分104的相对的第一和第二部分108和110突出于每个对应的非导电部分106并因此而暴露。如同下面将要更充分讨论的那样，这种安排将允许每个随后形成的导电行(图14中未示出)与每个随后形成的导电列(图14中未示出)电隔离。每个非导电部分106可以由已经被适当地沉积于每个对应的导电部分104上方的氧化硅部分或层(例如二氧化硅)形成。比如，使用任何适当的工艺(例如，真空溅射)，二氧化硅层可以沉积于基础基板102和导电部分104上方，然后通过使用任意适当的方法(例如，光蚀刻)移除部分的二氧化硅，可以形成非导电部分106。
现在转到图15-17，示出了制造工艺中下一步骤的结果，由此在基础基板102和先前形成的导电和非导电部分104，106上方形成导电网格112(例如，电极图案或阵列)。特别地，图15是图案化基板100的平面图，示出导电网格112如何可以包括散落于一系列导电列116之间的一系列导电行114，从而行和列114，116被包括在引入ITO图案化基板100的显示器的可视区域的至少显著部分上(例如，形成“十字形”图案)。可以理解，“列”和“行”可交换使用，且仅仅意味着隐含导电部件或元件沿不同方向扩展。
作为制造工艺中这个步骤的一部分，可以在基础基板102的任意方便的部分(例如底)形成一系列接触118。如下面将详细讨论的，每个接触118可以用于实现迹线(图15中未示出)与柔性印刷电路(FPC)之间的电连接来最终允许电流在控制器和行或列114、116中的一个之间流过。如先前的层一样，通过使用任意适当的方法(例如真空溅射)在基础基板102上方沉积导电层或多个导电层(例如ITO层)，然后使用任意适当的工艺(例如，光蚀刻)移除部分的ITO层以显露出行114、列116、和接触118，从而可以形成导电网格112和接触118。每个行和列114、116可以是一系列菱形，三角形，或其他形状电极120的形式。如可以理解的和下面将要更全面描述的，行和列114、116的电极120的大多数处于单个平面中。
图16是导电网格112的顶左部的平面图，其中导电网格112交叠了各自的导电部分104和非导电部分106(下文中的“隔离区域”)，图17是沿线17-17方向隔离区域的特写透视图。如所示，每个行114的相邻电极120通过腿部或互连部分122电互连，互连部分122可以与每个行114的电极一体形成，作为形成导电网格112的制造工艺步骤的一部分。每个互连部分122可以沉积于或以其他方法形成于每个各自的非导电部分106上方，从而互连部分122和由此每个整行114与多个导电部分104电隔离。
现在转向列116，每个列116的每个电极120包括第一和第二相对的接触部分124，除了与可能仅具有单个电极120的基础基板102的周边相邻的一些电极120。在制造工艺期间，每个接触部分124可以被沉积或另外形成以覆盖或另外置为与一部分各自导电部分104进行电子接触，在一些实施例中，与一部分各自导电部分104和对应的非导电部分106接触。
例如尤其参照图17，列116的第一电极120的接触部分124可以与非导电部分106和导电部分104的第一部分108相接触，相邻的第二电极120的接触部分124可以与非导电部分106和导电部分104的第二部分110相接触。因此，每列116的每个电极120会经由各自的导电部分104与该列116的相邻电极电互连。但是，列116的电极120形成以不与行114的电极120电接触，非导电部分106还用于防止或减少列116的电极120与行114的电极120之间的电接触的机会。所得的排列允许行114经由一个或多个电介质体(例如非导电部分106)与列116电隔离，从而形成电容器网格。此外，由于行和列114，116的电极可以在单个步骤中蚀刻或以另外的方法形成，所以可以提高制造效率，并且由于减少了所用的电介质材料的数量，可以增加触摸屏面板的透明度。可以理解，出于清晰的考虑，图17中所示的各种部件被夸大了，并可以采取任意适当的尺寸、形状等等。
现在参考图18，示出了在制造工艺中的下一个步骤之后的图案化基板100的平面图。特别地，在基础基板102上(例如，以前面所述的方式)沉积或另外形成多条迹线126(例如，由前面所述的那些材料形成)，使得至少一条迹线126电耦合到行或列114，116中之一及接触118之一以及之间。例如，基础基板102周边附近的每个行和列114、116中的至少一个电极120可以包括用于电连接到各自迹线126的接触部分128。在制造期间，每条迹线126形成，使得其上覆接触部分128和接触118，并因此允许电流从控制器(未示出)流出，经由FPC板(未示出)，接触118和迹线126，最终流到电极120。虽然没有示出，但任意适当的覆盖物或层可以被沉积于，涂覆于，形成于或以另外方式设置于行和列114，116上方以保护或屏蔽图案化基板100，免遭由用户手指、输入笔、天气、或其它潜在的损伤动作或效果所导致的损坏。
图19示出在FPC连接器130已经被适当地置于接触118上方并与其电接合之后的图案化基板100的平面图。就其而言，导电网格112的行和列114，116可以经由FPC连接器130和迹线126与完全装配的触摸屏传感器组件中的控制器(未示出)电耦合。使用任意适当的材料，例如各向异性导电粘接剂(ACA)，FPC连接器130可以接合到接触118。此外，FPC连接器130可以有利地为单个、不分岔的FPC连接器的形式，因为行和列114，116的电极120、迹线126、接触118大体上处于单个平面中。
此处所描述的特征提出了几个优于以前的设计的优点。例如，使用单个基板而不是两个基板会消除使用光学透明粘接剂(OCA)将两块基板层压在一起的需求。这种层压工艺可以是困难的一个工艺，其中气泡可以形成于触摸传感器组件中，因此不期望地降低了制造工艺的良率。此外，现有技术设计包括在基板的顶和底表面上具有ITO图案化电极的单个基板，这种设计也具有制造困难。如上所述，当用于将电极耦合到控制器的迹线被设置于单个基板的对侧时，就需要两个FPC连接器(或一个分岔的FPC连接器)，因为该迹线不设置于同一平面中。此外，可以难于将图案化ITO层置于基板的顶表面和底表面上，因为在第一表面已经被图案化之后，就需要在图案化第二表面的时候为已经图案化的表面提供保护。这种保护的需求可以极大地增加了制造工艺的复杂度。如可以理解，通过此处所述的触摸屏传感器组件可以克服先前设计中的许多上述的缺点。
虽然在附图和前述的说明书中对本发明进行了详细的图示和描述，但这种图示和描述应该被认为本质上是示例性的而非限制性的。例如，上面所述的某个实施例可以与所述的其他实施例相组合，和/或以其他方式排列(例如，工艺元素可以以其他顺序进行)。因此，可以理解，此处仅仅显示和描述了优选实施例及其变体，希望保护落入本发明精神范围内的所有变化和修改。
本申请要求2008年12月23日提交的，名为“单基板电容触摸板”的美国临时申请No.61/140,524的优先权，在此包括其所述全部内容。