專利名稱：電容式觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容式觸摸屏的改進(jìn)，本發(fā)明尤其涉及供在電容式觸摸屏中使用的表面電極和連接邊緣母線以及提供這種結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
電容式觸摸屏技術(shù)應(yīng)用廣泛，例如應(yīng)用在移動(dòng)電話、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)屏幕和手持游戲機(jī)。一種特別形式的電容式觸摸屏被稱為投射式電容觸摸屏技術(shù)或“PCT”。在PCT器件中，感應(yīng)電極的XY陣列形成在透明導(dǎo)電材料層中。在使用時(shí)，電容形成在用戶的手指和來(lái)自感應(yīng)電極的投射電容之間。觸摸發(fā)生后，被精確地測(cè)量并轉(zhuǎn)化成指令，該指令由用于適當(dāng)?shù)能浖?yīng)用的基本電子器件來(lái)執(zhí)行。PCT屏幕具有精確響應(yīng)手指和手寫(xiě)筆的優(yōu)點(diǎn)。PCT技術(shù)的一種特別形式具有兩個(gè)分離的透明導(dǎo)電材料(TCM)層，檢測(cè)的是相交點(diǎn)處的電極之間的互電容的變化。每個(gè)TCM層被分成了許多離散的平行電極柵格(cells)。一層上的電極沿與該屏的一邊緣平行的第一方向排列，而另一層上的電極沿與第一方向正交的第二方向排列。PCT技術(shù)的另一種形式使用單個(gè)的TCM層，檢測(cè)的是該層內(nèi)分離的區(qū)域間自電容的變化。制造這種單層PCT器件的一種便捷方式是將該TCM層分割成電分離的區(qū)域，隨后這些電分離的區(qū)域通過(guò)導(dǎo)電橋結(jié)構(gòu)互相連接以形成正交電極組。一組電極沿與該屏的一邊緣平行的第一方向排列，而其他電極組沿與第一方向正交的第二方向排列。在單層和雙層器件中，有必要將每個(gè)X電極和每個(gè)Y電極的端進(jìn)行電連接，以便監(jiān)控觸摸屏表面的觸摸行為引起的電極間電容的變化。由于X電極的端位于觸摸屏的一邊緣處，這個(gè)邊緣與Y電級(jí)終止的邊緣正交，因此要求對(duì)這兩電極的邊緣處的外部電路形成連接。對(duì)于較大的觸摸屏，如用于筆記本電腦(PC)的觸摸屏，通?？芍苯有纬蛇B接到正交邊緣。然而，在手持器件中，通常強(qiáng)烈要求靠近器件的至少兩個(gè)相對(duì)的邊緣擴(kuò)大觸摸屏的可用顯示區(qū)域，。因此，為使連接到與這些邊緣垂直的電極，這些邊緣上的可用邊界區(qū)域非常少。一種解決方法是拿出觸摸屏的一個(gè)邊緣上的所有X和Y電極連接，留下該觸摸屏的其他邊緣上的可用空間。這就意味著其他的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)只得在觸摸屏的側(cè)邊緣處的邊界區(qū)域內(nèi)的TCM層中形成，以安排電連接的線路直到完成。有時(shí)這些邊界導(dǎo)體統(tǒng)稱為母線(busbars)。如果在單一的邊緣上所有X和Y電極都是容易接近的，那么一種已知的用于提供電連接的布置涉及將柔性的帶狀多路電纜跨接至電極。在單層觸摸屏或雙層觸摸屏的情況下，接觸可在觸摸屏的一側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行。下面將參考附圖詳細(xì)描述這些布置的實(shí)例和用于提供這些布置的方法。PCT屏的性能主要取決于電極和處理來(lái)自這些電極的信號(hào)的集成電路(IC)之間的電阻。由于其寬度很小，僅在TCM層生成的母線已被發(fā)現(xiàn)具有過(guò)大的電阻。這通常通過(guò)在邊緣邊界區(qū)域內(nèi)增加一個(gè)金屬層進(jìn)行補(bǔ)償。該金屬層可被沉積(cbposited)在已沉積的 TCM的上面，或者也可在TCM被沉積之前涂覆(applied)到基板上以使該金屬層位于基板和TCM之間。金屬層一般通過(guò)比如物理氣相沉積(PVD)方法來(lái)涂覆。根據(jù)現(xiàn)有已知的設(shè)計(jì)方案，目前用來(lái)在金屬層和TCM層中形成母線結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程緩慢，操作復(fù)雜，并且對(duì)環(huán)境有破壞性，成本較高。此外，由于該過(guò)程中涉及大量的步驟且要形成的結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此很可能在生產(chǎn)中發(fā)生錯(cuò)誤而導(dǎo)致缺陷產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖提供一種用于制造可靠的PCT屏的方法，該方法和現(xiàn)有已知的方法相比簡(jiǎn)單，成本較低，并且始終能夠提供優(yōu)質(zhì)可靠的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于制造PCT屏的方法，包括I.在透明基板上均勻地沉積透明導(dǎo)電材料(TCM)層；2.在所述相同的透明基板上印刷可印刷導(dǎo)電油墨(PCI)到所選的區(qū)域內(nèi)，以形成一個(gè)或多個(gè)粗糙的導(dǎo)電邊界區(qū)域；3.通過(guò)單一的激光燒蝕過(guò)程，在所述PCI層和所述TCM層中燒蝕材料以形成多條離散的電軌道(母線)，并在所述TCM層的其余部分中燒蝕電極圖案。理想地，步驟I先于步驟2以使PCT在TCM層的上方，但可選地步驟2可先于步驟I以使PCI層介于基板和TCM層之間。方便地，通過(guò)噴墨印刷方法沉積PCI。其他常見(jiàn)的印刷方法也可用作替代方案，例如屏幕印刷。在PCI印刷是第一過(guò)程且基板在PCI印刷之前沒(méi)有TCM層的情況下，TCM沉積應(yīng)當(dāng)跟隨PCI印刷。激光燒蝕是第三過(guò)程，且發(fā)生在一單元內(nèi)，該單元由至少一個(gè)激光器、用于支撐具有已沉積的TCM和PCI層的透明基板的設(shè)備、用于聚焦激光束到所述基板的表面的設(shè)備、用于調(diào)節(jié)所述激光束到所述基板的相對(duì)位置的設(shè)備以及控制所述激光器的控制器組成，由此通過(guò)單一的激光燒蝕過(guò)程，燒蝕從所述PCI和TCM層貫穿到所述基板表面的材料以形成精細(xì)的隔離溝槽來(lái)產(chǎn)生多條離散電母線，并且還燒蝕精細(xì)的溝槽到TCM層的基余部分中以形成電極圖案。通用術(shù)語(yǔ)“透明導(dǎo)電材料”(TCM)意指所有合適的透明導(dǎo)體。一種合適的TCM是銦錫氧化物(ITO)。多PCT屏最好可設(shè)置在單個(gè)的、大的透明基板上。邊界將界定單獨(dú)的PCT屏，并不一定與基板片的最外層邊界一致。另一方面，本發(fā)明提供了一種用于執(zhí)行上述新型方法的裝置，該裝置包括TCM沉積單元、PCI印刷單元和激光燒蝕單元。優(yōu)選地，這三個(gè)單元都是分離的，但一個(gè)或多個(gè)過(guò)程可合并成在單個(gè)單元中。在透明基板上TCM沉積優(yōu)選地是第一過(guò)程，但可選地可為第二過(guò)程。TCM沉積可利用PVD過(guò)程或替換性地可使用各色印刷過(guò)程。PCI印刷優(yōu)選地是第二過(guò)程，并且在這種情況下在具有均勻地沉積在至少一側(cè)的一 TCM層的透明基板上進(jìn)行。印刷單元由至少一個(gè)噴墨印刷頭、用于支撐TCM涂覆的透明基板的設(shè)備、調(diào)節(jié)所述噴墨印刷頭到所述基板的相對(duì)位置的設(shè)備以及控制所述噴墨印刷頭的控制器組成，由此噴墨印刷PCI以在所述基板上的所選區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)粗糙的導(dǎo)電邊界區(qū)域。 激光燒蝕單元包括至少一個(gè)激光器、用于支撐具有已沉積的TCM和PCI層的透明基板的設(shè)備、用于聚焦激光束到所述基板表面的設(shè)備、用于調(diào)節(jié)激光束到所述基板的相對(duì)位置的設(shè)備以及控制所述激光器的控制器，由此通過(guò)單一的激光燒蝕過(guò)程，燒蝕從所述PCI和TCM層貫穿所述基板表面的材料以形成精細(xì)的絕緣溝槽來(lái)產(chǎn)生多條離散的電母線，并且還燒蝕精細(xì)的溝槽至TCM層的其余部分中以形成電極圖案。該控制器可以是和用于控制噴墨頭的控制器相同的控制器。理想地，PCI印刷裝置包括兩個(gè)噴墨印刷頭，所述兩個(gè)噴墨印刷頭在移動(dòng)方向上一前一后地被安裝在一起且在與所述移動(dòng)方向正交的方向上具有等于噴墨印刷頭噴嘴的半個(gè)孔距(pitch)的位移，以使印刷過(guò)程的分辨率加倍并且在基板的每個(gè)區(qū)域上的所述印刷頭的單程內(nèi)施加連續(xù)的導(dǎo)電金屬油墨層是可能的?？蛇x地，所述噴墨印刷頭被配置成沉積包含金屬或其他導(dǎo)電顆粒的PCI。理想地，所述顆粒為銀。含銀顆粒的卡伯特(Cabot)導(dǎo)電油墨300已被發(fā)現(xiàn)是尤為適合。一種適于所述新型裝置的噴墨印刷頭是柯尼卡美能達(dá)KM1024頭。一種合適的激光器是配置為在355納米工作的脈沖紫外(UV)激光器。方便地，該控制器控制掃描儀的運(yùn)動(dòng)，以在基板上在兩個(gè)正交的方向上移動(dòng)激光束和/或印刷頭且可選地還在兩個(gè)正交的線性軸方向上移動(dòng)基板。另一方面，本發(fā)明提供了包括透明導(dǎo)電材料(TCM)層和金屬邊界的PCT屏，所述TCM層被沉積在透明基板上且被分割成多個(gè)電極，所述金屬邊界通過(guò)噴墨印刷方法被沉積在所述TCM層上并且在邊界和下面的TCM層上具有燒蝕的軌道以形成母線。 可選地，所述TCM層的所述電極還通過(guò)在該層中燒蝕來(lái)限定。該透明基板可以是有機(jī)的(塑料)或無(wú)機(jī)的(玻璃)。所述TCM層可由無(wú)機(jī)材料形成,例如銦錫氧化物(indium in oxide)。其他合適的透明導(dǎo)電氧化物包括但不局限于氧化錫(SnO2)、摻雜氧化鋅(ZnO)等。這種無(wú)機(jī)TCM層一般在PVD方法中被應(yīng)用?？商鎿Q地，該TCM層可以是有機(jī)導(dǎo)電材料的。有機(jī)材料(沒(méi)有局限)的實(shí)例為 PEDOT (聚乙稀二氧噻吩 polyethylenedioxythiophene)、聚苯亞胺(polyanilene)或聚噻吩(polythiophene)。這種聚合物被選擇以獲取涂層(coatings),所述涂層具有所需的透光率(理想地，在400-800納米之間為90% )且通常小于100或200毆/平方的表面電阻?；诰郾桨?polyanilines)、聚噻吩(polythiophenes)、聚卩比咯(polypyrroles)或聚二苯并噻吩(polyisothianaphthenes)的可溶的導(dǎo)電聚合物滿足這些要求。這種有機(jī)TCM—般應(yīng)用在幾種類型的印刷中。TCM層還可利用納米碳管(nanoo-tubes)或納米金屬線(metal nano-wires)來(lái)制造。這種材料一般地還可以應(yīng)用于印刷方法中。


現(xiàn)將結(jié)合附圖對(duì)已知的現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的一些實(shí)施例進(jìn)行更具體的描述，其中圖I示出了正如現(xiàn)有技術(shù)已知的用于典型的雙層PCT屏的基板的剖面；圖2為示出了正如現(xiàn)有技術(shù)已知的用于形成常用類型的雙層PCT屏的電極結(jié)構(gòu)；圖3為示出了正如現(xiàn)有技術(shù)已知的如何利用粘結(jié)到電極的柔性帶狀多路電纜在PCT屏的一個(gè)邊緣上進(jìn)行一套電級(jí)的連接的一個(gè)實(shí)例； 圖4示出了正如現(xiàn)有技術(shù)已知的如何利用粘結(jié)到電極的柔性帶狀多路電纜在PCT屏的一個(gè)邊緣上進(jìn)行兩套電級(jí)的連接的另一個(gè)實(shí)例；圖5示出了正如現(xiàn)有技術(shù)已知的具有典型的PCT屏的平面圖，該P(yáng)CT屏具有平行于帶狀電纜所連接的邊緣的TCM電極；圖6示出了圖5所示的該類型PCT屏的兩個(gè)剖面；圖7示出了圖5和圖6所示的PCT屏的上側(cè)的一邊緣的放大圖；圖8示出了通常用于制造具有圖7所示類型的母線結(jié)構(gòu)的PCT屏的一些制造階段；圖9依次圖解了執(zhí)行本發(fā)明的新型方法所采取的步驟； 圖10示出了配置為執(zhí)行本發(fā)明方法的裝置的實(shí)施例；圖11示出了配置為執(zhí)行本發(fā)明方法的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明方法的步驟3在PCI邊界和下面的TCM層中燒蝕軌道以形成多個(gè)離散的電母線和電極的步驟；圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法如何使用掃描儀使激光束在基板上移動(dòng)以在PCI和TCM中形成裂縫來(lái)產(chǎn)生母線和電極；圖14示出了如何利用根據(jù)本發(fā)明方法制造的大量觸摸屏鋪設(shè)典型的基板。
具體實(shí)施例方式由圖I可見(jiàn)，基板I是透明的，并且可以是剛性的且由玻璃或其他無(wú)機(jī)透明材料(如硅石)制成，或者可以是柔性的且由如(但不嚴(yán)格限于)聚酯(PET)或聚碳酸酯(PC)的聚合物制成。基板的厚度可在一毫米至幾毫米的范圍內(nèi)。透明且導(dǎo)電的材料2的薄層被施加于基板的兩側(cè)。這些TCM層例如可由比如銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(SnO2)、氧化鋅(ZnO)或其他氧化物的無(wú)機(jī)氧化材料制成，這種情況下它們被稱為TCO (透明導(dǎo)電氧化物)并且例如(不局限于)應(yīng)用于物理氣相沉積(PVD)?？晒┻x擇的是，基于有機(jī)材料或納米顆粒材料的其他透明導(dǎo)電層也可被使用。后者可以例如在活字印刷過(guò)程中被應(yīng)用。典型的TCM層厚度是亞微米級(jí)的。用在觸摸屏中的TCM層的表面電阻通常在100歐/平方至幾百歐/平方之間。在圖2中，這兩個(gè)圖示出了透明基板I的相對(duì)的面的平面圖。每側(cè)的TCM層2通過(guò)所述TCM層中的滲透到基板表面的裂縫(breaks)4被分割成幾個(gè)分離的線性電極3。這些電子燒蝕的裂縫一般通過(guò)涉及化學(xué)的或等離子蝕刻的平版印刷方法或優(yōu)選地通過(guò)激光劃片生成。這些裂縫理論上足夠狹窄以致人眼無(wú)法看清。基板的一面上的電極正交于該基板的相對(duì)面上的電極以形成X-Y電極組。用于手持設(shè)備中的觸摸屏一般是長(zhǎng)方形的并且通常具有高達(dá)約80mmX 120mm的尺寸。筆記本電腦的觸摸屏基本上較大，尺寸通常高達(dá)250mmX 150mm。TCM層的電極寬度從幾毫米到許多毫米變化。電極層可以比該圖中示出的更為復(fù)雜，但一般來(lái)說(shuō)它們總是由幾種正交X-Y陣列組成的。如圖3所示，柔性的帶狀多路電纜很容易粘合到電極3上，電極3的端部很容易接近。圖3A示出了帶狀連接器5和觸摸屏一樣寬以致連接是直接的這種情況。圖3B示出了帶狀連接器6不及觸摸屏寬的常見(jiàn)情況。在這種情況下，通常在邊緣附近在邊界區(qū)域7內(nèi)的TCM層中形成合適的裂縫和結(jié)構(gòu)，以重定向所有電極朝向連接器區(qū)域且在每個(gè)擴(kuò)展的電極的端部處形成合適的襯墊(pads)以簡(jiǎn)化至帶狀電纜的連接。在TCM層中的這種電極重定向結(jié)構(gòu)是常見(jiàn)的，并且由相同的平版印刷或激光方法制成，該方法形成在TCM層中主要的裂縫。用于校準(zhǔn)和粘結(jié)柔性的帶狀電纜至電極的端部或連接電極的襯墊的技術(shù)是眾所周知的。如圖4所示，合適的裂縫產(chǎn)生在與觸摸屏的一個(gè)或兩個(gè)邊緣平行且在其附近的狹窄的邊界區(qū)域8內(nèi)的TCM層中，所述邊界區(qū)域8正交于電極。在這些側(cè)區(qū)域8內(nèi)的TCM層中以及在連接器邊緣9處形成的結(jié)構(gòu)形成電連接，這些電連接從每個(gè)線性電極的端部沿邊緣向下延伸至合適的襯墊，帶狀連接器6可以粘結(jié)到這些襯墊上。圖中沒(méi)有示出TCM中導(dǎo)電裂縫結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，因?yàn)檫@些是非常精密的。由于邊界區(qū)域8必須非常狹窄(一般小于I毫米)并且許多(一般10到15)電軌道必須安裝到一個(gè)或兩個(gè)邊界中，因此這些邊界區(qū)域中的單個(gè)電子軌道的寬度可小到幾十微米。PCT屏的性能主要取決于電極和處理來(lái)自這些電極的信號(hào)的集成電路之間的電阻。每個(gè)電極線所要求的實(shí)際值需要理論上小于幾百歐姆。作為TCM層中的襯墊的連接件，所述電阻因帶狀電纜中的銅導(dǎo)體是相對(duì)低的，因此在集成電路至電極的總電阻中占主要地位的關(guān)鍵電阻元件是側(cè)邊緣處的TCM母線。作為一個(gè)例子，對(duì)于一 TCM層(例如具有100歐/平方的表面電阻的IT0)，長(zhǎng)度僅50毫米且寬度0. 25毫米的母線具有20歐姆的端到端電阻。寬度為0.05毫米的這種母線具有100千歐的電阻。這些值是過(guò)大的且因此降低了母線電阻，因此有必要在連緣區(qū)域8和9內(nèi)的TCM中增加一層高導(dǎo)材料(比如金屬)。圖5示出了典型的觸摸屏I的平面圖，該觸摸屏I具有平行于帶狀電纜6所連接的邊緣的TCM電極3。在這種情況下，金屬帶10已經(jīng)靠近母線被要求形成的一側(cè)或兩側(cè)邊緣被沉積在TCM層的上面或下面。金屬還已被沉積在鄰近連接器邊緣的帶11中以在這個(gè)區(qū)域內(nèi)形成母線。在該端部區(qū)域中的金屬化是理想的但不是必須的，因?yàn)門CM導(dǎo)電軌道的長(zhǎng)度比側(cè)母線的長(zhǎng)度小得多且其寬度通常比側(cè)母線的寬度大得多。圖6示出了圖5所示的這種類型的雙層接觸屏的兩個(gè)剖面?？梢钥闯觯銎拭婢哂信c上側(cè)上的TCM層2中的電極方向平行的方法。金屬帶10的每側(cè)都被施加到母線形成的區(qū)域。金屬帶不一定在下側(cè)，因?yàn)樵谠搨?cè)上的TCM電極垂直于上側(cè)上的TCM電極，電極至帶狀電纜可被直接連接。圖6A示出了金屬帶10已被施加在上面的TCM層2的頂部的這種情況。圖6B示出了金屬帶10直接被施加到基板且TCM層2被施加到頂部的這種情況。圖7示出了在已經(jīng)通過(guò)制作貫穿金屬層10和TCM層2的分離的裂縫13形成母線12之后觸摸屏I的上側(cè)的一邊緣的放大圖。圖7A示出了金屬帶10已被施加在上面的TCM層2的頂部的這種情況。圖7B示出了金屬帶10被直接施加到基板且TCM層2被施加在頂部的這種情況。為有效減少母線電阻到一個(gè)滿意的低水平，被施加的金屬的厚度在100納米至幾百納米之間。作為一個(gè)利用金屬層獲得的母線電阻值的例子，考慮通過(guò)PVD方法施加100納米厚的銅層這種情況。這個(gè)金屬層具有約0. 35歐/平方的表面電阻，因此長(zhǎng)度為50毫米、寬度為0. 25毫米和0. 05毫米的母線分別具有70歐姆和350歐姆的電阻。對(duì)于一個(gè)350納米的鋁層，表面電阻約為0. 2歐/平方，長(zhǎng)度為50毫米、寬度為0. 05毫米的軌道具有20 0歐姆的電阻。圖8示出了通常用于制造具有圖7A和圖7B所示類型的母線結(jié)構(gòu)的觸摸屏的一些制造階段。圖8A示出了金屬帶10已被施加到上面的TCM層2的頂部的這種情況。圖SB示出了金屬帶10被直接施加到基板上且TCM層2被施加到頂部的這種情況。圖8A示出了必需的四個(gè)步驟I)沉積TCM層2到整個(gè)基板上；2)在TCM中圖案化電極和母線；3)沉積金屬10到整個(gè)基板上；4)從所述觸摸屏的中心區(qū)域移除所述金屬并圖案化所述母線。圖8B示出了必需的4個(gè)步驟I)沉積金屬層10到整個(gè)基板上； 2)從觸摸屏的中心區(qū)域移除金屬并圖案化母線；3)沉積TCM層2到整個(gè)基板上；4)在TCM中圖案化所述電極和母線。在A和B兩種情況下的兩個(gè)圖案化階段2和4中，必須執(zhí)行一系列的復(fù)雜的平版印刷操作，包括i)在TCM層或金屬層上施加正電阻薄層；ii)相對(duì)基板校準(zhǔn)掩模；iii)通過(guò)所述掩模紫外線曝光所述電阻；iv)顯影所述電阻以產(chǎn)生電極圖案或母線圖案；v)通過(guò)所述電阻中的孔徑化學(xué)或等離子蝕刻所述TCM或金屬層；vi)剝?nèi)堄嗟碾娮?。這些復(fù)雜的操作是高成本的、緩慢的且對(duì)環(huán)境有破壞性的，并且由于大量的步驟以及要形成的結(jié)構(gòu)的尺寸較小，因此很有可能在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤從而導(dǎo)致有缺陷的產(chǎn)品。本發(fā)明將結(jié)合圖9至圖13進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖9示出了在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中提出的步驟。起點(diǎn)是利用TCM層2涂覆在至少一側(cè)的基板1，如圖9A所示。然后，噴墨印刷頭14被用于利用印刷導(dǎo)電油墨(PCI) 16形成導(dǎo)電邊界區(qū)域15，如圖9B所示。油墨固化后，激光束17被指向PCI和TCM，如圖9C所示。該激光束燒蝕PCI和TCM材料以產(chǎn)生分離的導(dǎo)電軌道來(lái)形成母線結(jié)構(gòu)12，如圖9D所示。在同樣的工藝步驟中，激光器還用來(lái)在主要顯示區(qū)域內(nèi)圖案化TCM層以形成電極。圖10示出了在根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中提出的步驟。噴墨印刷頭14用于利用可印刷導(dǎo)電油墨(PCI) 16在無(wú)涂覆的基板I上形成導(dǎo)電邊界區(qū)域15，如圖9A所示。油墨固化后，TCM層2被施加，如圖9B所示。激光束17被指向TCM和PCI，如圖9C所示。激光燒蝕TCM和PCI材料以產(chǎn)生分離的導(dǎo)電軌道來(lái)形成母線結(jié)構(gòu)12，如圖9D所示。在同樣的工藝步驟中，激光器還用于在主要顯示區(qū)域中圖案化TCM層以形成電極。圖11示出了裝置的一實(shí)施例的細(xì)節(jié)，該裝置可用于施加PCI到基板上以形成母線的導(dǎo)電帶15。噴墨印刷頭14安裝在觸摸屏上，如圖IlA所示。印刷頭足夠長(zhǎng)，跨越觸摸屏的寬度。階段系統(tǒng)(stage system)允許涂層基板在兩個(gè)正交軸方向上相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于印刷頭在基板表面上移動(dòng)，印刷頭上的適當(dāng)?shù)膰娮毂患せ钜試姵鯬CI 16的液滴到所需的基板表面的區(qū)域上，如圖IlB所示。為實(shí)現(xiàn)帶區(qū)域中PCI的全部覆蓋，要求液滴被足夠緊密地施加，以致它們?cè)谄帘砻嫔虾喜?。獲取這種效果的一種方法是使用兩個(gè)印刷頭，所述兩個(gè)印刷頭在移動(dòng)方向上一前一后地被安裝在一起且具有在與所述移動(dòng)方向正交的方向上具有等于噴墨印刷頭噴嘴的半個(gè)孔距的位移。這種布置被眾所周知地用于提高其他印刷方法的分辨率。用于這項(xiàng)應(yīng)用的一個(gè)合適的噴墨印刷頭是柯尼卡美能達(dá)KM1024印刷頭。每個(gè)印刷頭有兩排噴嘴在0. 141. Imm(180dpi)的孔距上，使得凈印刷孔距為0. 0705mm(360dpi)。如果這些印刷頭中的兩個(gè)沿著它們長(zhǎng)度的方向上以所述印刷頭之間的偏移量0. 0705mm彼此相鄰安裝，那么凈結(jié)果是頭的組合以0.0353mm(720dpi)的節(jié)距印刷液滴在表面上。依據(jù)在基板表面上實(shí)現(xiàn)均勻的PCI層，該液滴分辨率已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是滿意的。幾種其他的噴墨印刷頭也適合這項(xiàng)應(yīng)用。包含銀顆粒的PCI適合于這項(xiàng)應(yīng)用?？ú貙?dǎo)電油墨300已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是尤其適合的。該P(yáng)CI高達(dá)乙醇/乙烯和乙二醇(ethanol/ethylene glycol)的混合物中銀重量乘以百分之幾十。固化后，印刷油墨實(shí)現(xiàn)幾倍于大塊銀的電阻率的電阻率。一種可替代的PCI是TEC IJ-060技術(shù)。這種油墨包含高達(dá)在甲醇/甲苯/甲氧基苯(methanol/toluene/methoxy benzene)混合物中銀重量的50%。如果用作TCM,兩種油墨被構(gòu)想出很好地粘附到IT0。在PCI層位于基板和TCM之間的情況下，兩種油墨都很好地粘附到玻璃和PET基板。兩種油墨可以很容易地印刷幾百納米的厚度，其要求獲得所需的母線的電阻率。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明如何利用激光束在PCI和TCM中形成裂縫以產(chǎn)生母線和電極。激光束17由透鏡18聚焦到導(dǎo)電邊界區(qū)域15和TCM 2形成的PCI的表面上的小點(diǎn)19，其參數(shù)被選擇為有利于直接通過(guò)燒蝕移除材料?；逑鄬?duì)于激光束在兩軸之間移動(dòng)，使貫穿PCI和TCM的下面能夠產(chǎn)生裂縫12以分割材料來(lái)在涂覆有PCI的TCM區(qū)域中形成母線。激光器還可用于在未通過(guò)PCI涂覆的TCM區(qū)域中燒蝕電極。該圖示出了 PCI層被沉積在TCM層的頂部的這種情況，但如果PCI層在TCM層的下面，同樣的方法可適于形成母線。許多激光器適于這種應(yīng)用，但尤其適合的一種是操作在355納米的脈沖紫外線激光器。利用在2瓦的功率下操作在100千赫茲的這種激光器，貫穿PCI和TCM的裂縫可以聞達(dá)I兆/秒的與入速度被廣生。圖13 :該圖示出了如何使用掃描儀使激光束在基板上移動(dòng)以在PCI和TCM中形成裂縫來(lái)產(chǎn)生母線和電極。在進(jìn)入雙軸掃描儀單元21之前，激光束17通過(guò)激光膨脹光學(xué)儀器20擴(kuò)散。離開(kāi)掃描儀的激光束通過(guò)9透鏡22聚焦到導(dǎo)電邊界區(qū)域15和TCM 2在基板上形成的PCI上的點(diǎn)19。該圖示出了 PCI層被沉積在TCM層的頂部的這種情況，但如果PCI層在TCM層的下方，同樣的方法可適于形成母線。圖14示出了如何利用大量觸摸屏鋪設(shè)典型的基板?；?3有許多觸摸屏24 (在該情況下28的陣列)?；迨紫热勘煌扛灿蠺CM層，然后通過(guò)印刷被施加PCI以界定單個(gè)的觸摸屏的邊界母線區(qū)域15。可選地，首先PCI區(qū)域通過(guò)印刷被施加以界定單個(gè)的觸摸 屏的邊界母線區(qū)域15，然后基板全部被涂覆有TCM層。
權(quán)利要求
1.一種用于制造PCT屏的方法，包括； 1，在透明基板上均勻地沉積透明導(dǎo)電材料(TCM)層； 2，在所述相同透明基板上印刷可印刷導(dǎo)電油墨(PCI)到所選的區(qū)域內(nèi)，以形成一個(gè)或多個(gè)粗糙的導(dǎo)電邊界區(qū)域； 3，通過(guò)單一的激光燒蝕過(guò)程，在所述PCI層和所述TCM層中燒蝕材料以形成多條離散的電子軌道(母線)，并在所述TCM層的其余部分中燒蝕電極圖案。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述TCM層在所述導(dǎo)電邊界被沉積之前被沉積在所述基板上。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述TCM層在所述導(dǎo)電邊界被沉積之后被沉積在所述基板上。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述已沉積的TCM層⑵是透明導(dǎo)電氧化物。
5.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述TCM層⑵是有機(jī)導(dǎo)電材料。
6.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟2中沉積的所述粗糙的導(dǎo)電邊界(15)包括通過(guò)噴墨印刷頭被沉積的可印刷導(dǎo)電油墨(PCI)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述PCI包括銀顆粒。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述TCM通過(guò)物理氣相沉積法(PVD)方法被沉積。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述TCM通過(guò)噴墨印刷方法被沉積。
10.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述方法的裝置，該裝置包括 激光器(17)、至少一個(gè)噴墨印刷頭(14)、用于支撐沉積在透明基板上的透明導(dǎo)電層的設(shè)備、用于調(diào)節(jié)所述激光器和所述至少一個(gè)噴墨印刷頭到所述透明導(dǎo)電層的相對(duì)位置的設(shè)備(22)以及控制所述激光器和所述噴墨印刷頭的控制器，據(jù)此，在第一步驟中，噴墨印刷一個(gè)或多個(gè)粗糙的金屬邊界(15)到已沉積的TCM層上，并且在第二步驟中，通過(guò)單一的激光燒蝕過(guò)程，在所述金屬邊界和下面的TCM層中燒蝕軌道以形成多個(gè)離散的電母線(12)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述控制器還配置為在所述單一的激光燒蝕過(guò)程中控制在所述TCM層的其余部分中電極圖案的燒蝕。
12.如權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，該裝置包括兩個(gè)噴墨印刷頭，所述兩個(gè)噴墨印刷頭在移動(dòng)方向上一前一后地被安裝在一起且在與所述移動(dòng)方向正交的方向上具有等于所述噴墨印刷頭噴嘴的半個(gè)孔距的位移。
13.如權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述噴墨印刷頭被配置為沉積包括銀顆粒(17)的可印刷導(dǎo)電油墨(PCI)。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述PCI是卡伯特導(dǎo)電油墨300。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述噴墨印刷頭是柯尼卡美能達(dá)KM1024頭。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述激光器是在355納米工作的UV激光器。
17.如權(quán)利要求10至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述控制器控制掃描儀(22)在所述基板上在兩個(gè)正交方向上移動(dòng)。
18.一種PCT屏，包括 被沉積在透明基板⑴上且被分割成多個(gè)電極的透明導(dǎo)電材料(TCM)層⑵；以及導(dǎo)電邊界(15)，所述導(dǎo)電邊界(15)通過(guò)噴墨印刷方法被沉積在所述TCM層上且在所述邊界和所述TCM層中具有激光燒蝕的軌道以形成離散的電母線(14)，其中所述TCM層中的所述電極還通過(guò)在所述層中的燒蝕被界定。
19.如權(quán)利要求18所述的PCT屏，其特征在于，所述TCM層包括透明導(dǎo)電氧化物。
20.如權(quán)利要求18所述的PCT屏，其特征在于，所述TCM層包括有機(jī)導(dǎo)電材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型方法和一種執(zhí)行該方法的裝置，該裝置包括激光器(17)、至少一個(gè)噴墨印刷頭、用于支撐具有透明導(dǎo)電層的透明基板的設(shè)備、用于調(diào)節(jié)所述激光器和所述至少一個(gè)噴墨印刷頭到所述透明導(dǎo)電層(2)的相對(duì)位置的設(shè)備(22)以及控制所述激光器和所述噴墨印刷頭的控制器，據(jù)此，在第一步驟中，噴墨印刷一個(gè)或多個(gè)粗糙的金屬邊界到已沉積的TCM層上，并且在第二步驟中，通過(guò)單一的激光燒蝕過(guò)程，在所述金屬邊界和下面的TCM層中燒蝕軌道以形成多個(gè)離散的電母線(12)且可選地還在TCM層的其余部分中形成電極。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102648446SQ200980162877
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
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