形成用于电容式触摸传感器的电极结构的方法_2

文档序号:9354007阅读:来源:国知局
15施加到RGB/BM层以形成光滑的上表面。通常使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者丙烯酸来形成该层。TC层7沉积在有机层15之上。
[0037]图3示出了一种已知类型的on-cell电容式触摸传感器模块的构造。玻璃或者透明的塑料基板16具有沉积在基板16的相对两侧上的TC层17和18。下TC层17被图案化以形成传感器Tx层,上TC层18被图案化以形成传感器Rx层。然后传感器组件被对齐到并且附接到在玻璃基板2与5之间组装的IXD/CF模块。
[0038]图4示出了一种已知类型的in-cell电容式触摸传感器模块的构造。第一 TC层7覆盖了在玻璃基板5上的CF层6上设置的OP层15,并且在适当的图案化之后,形成传感器Tx层。第二 TC层19沉积在用于承载CF层的玻璃基板5的背侧上,并且在适当的图案化之后,形成Rx层。图中省略了上面的偏光片和背光单元。
[0039]本发明涉及通过激光烧蚀对这样的设备的Tx层进行图案化。在这种特殊的in-cell传感器模块结构的情况中,这样的激光图案化发生在IXD组装之前。在Tx层图案化之后,CF基板5被对齐并且附接到下面的IXD基板2并且IXD充满液体材料I。
[0040]图5示出了另一种类型的in-cell电容式触摸传感器模块的构造。在这种情况中,位于承载TFT的玻璃基板2上的第一 TC层4形成了传感器Tx层,覆盖CF层6上的OP层15的第二 TC层7形成了传感器Rx层。图中再次省略了上面的偏光片和背光单元。
[0041]本发明还涉及通过激光烧蚀对这样的设备中的Rx层进行图案化。在这种特殊的in-cell传感器模块结构的情况中,这样的激光图案化发生在IXD组装之前。在Rx层图案化之后,CF基板5被对齐并且附接到下面的IXD基板2并且IXD充满液体材料I。
[0042]图6示出了根据本发明的第一方面的优选的方法,用于在CF层上的有机层15之上的TC层7中形成图案。脉冲式激光束20照射在TC层7的表面并且在表面上移动以便通过激光烧蚀来从TC层7移除材料从而在TC层7中形成凹槽21的图案。激光束20被布置成将凹槽21中的全部TC材料移除以使得没有电传导穿过凹槽21,但不会损害有机层15或者RGB材料11、12和13或者BM材料14。
[0043]使用的激光器为脉冲类型的激光器,能够发射具有小于50ns并且优选地小于50ps的持续时间的脉冲。激光器操作在深紫外(DUV)范围中。不期望在UV到IR区域(即351nm到1070nm)中操作,因为在这些波长处,TC层具有极小的吸收而部分RGB CF具有显著的吸收。
[0044]例如,使用的脉冲激光器可以从以下选择一种:
[0045]在266nm处进行操作、具有1ns的标称输出脉冲长度的激光器;
[0046]在266nm处进行操作、具有15ps的标称输出脉冲长度的激光器;
[0047]在263nm处进行操作、具有1ns的标称输出脉冲长度的激光器;
[0048]在262nm处进行操作、具有150fs的标称输出脉冲长度的激光器;
[0049]在257.5nm处进行操作、具有1ps的标称输出脉冲长度的激光器。
[0050]发现具有0.5ps到200ns范围内的脉冲长度的UV、可见光和IR激光器是不适合的,因为会发生对下面的CF材料的损害。然而,如果使用较短的波长,即266nm、263nm、262nm或者257.5nm,则可实现令人满意的结果,因为TC层中的吸收更大(因此给下面的层提供更多的保护)。
[0051]通常优选较短的脉冲长度,因为TC层和下面的有机层可能非常薄,例如10nm或更薄,因此易受热损害。脉冲长度越短,来自激光脉冲的热能能够用来扩散到相邻区域中,尤其是下面的层的时间周期就越短。
[0052]应当理解的是,选择激光波长和脉冲长度,使得激光刻划工艺在透明导电层中形成凹槽,该凹槽将每个凹槽的相对两侧上的TC层的区域电隔离,并且使得以基本上对透明非导电层或者对TC层之下的彩色滤光片层没有损害的方式来完成该需求。通过这种手段,可以在TC层中形成一系列凹槽以形成TC层中的电极结构。凹槽通常具有5到30μπι范围内的宽度,尽管更宽的凹槽也是可以的。
[0053]本发明涉及通过直接的激光刻划在透明导电(TC)层中形成电极结构,其中有下述危险,对下面的非导电层和/或对下面的彩色滤光片层造成热损害。当烧蚀TC层所需的脉冲能量密度与有可能损害下面的层的脉冲能量密度之间只有很小的差别时,就会出现这样的危险。鉴于这种小的处理“窗口”,本方法包括提供具有平顶剖面的光束的步骤,正如下面进一步说明的那样。
[0054]图7Α示出了高斯光束强度剖面,通常出现在当激光束聚焦时,图7Β示出了根据本发明的实施例的在TC层的表面处的光束剖面。图7A绘制了当用透镜使脉冲式激光束聚焦时在焦平面处产生的功率密度分布或者能量密度分布。在这种情况下,存在所谓的高斯分布,该高斯分布在中心有峰值功率密度或者能量密度,在边缘处减少到低值。这样的高度不均匀的光束剖面是不期望的,因为两个原因:在TC材料的烧蚀阈值(Eabl)以下的能量作为热量沉积在焦点附近的区域中的热量,对TC层和下面的层造成热损害,以及光束的中心的峰值能量密度远高于烧蚀阈值,因此大量能量会穿透TC层,对下面的层造成损害。
[0055]图7B示出了根据本发明的第一实施例的在TC层的表面处的能量密度分布。在这种情况下,使用所谓的“平顶”功率密度分布或者能量密度分布,其中激光脉冲中的大部分能量包含在烧蚀阈值能量密度(Eabl)之上的区域中。理想情况下,分布是真正的平顶式,在光束的中心处没有明显的峰值,但是在实际中,这是难以实现的,因此在Emin到Emax范围上的能量密度的一些变化是可接受的。实验显示,光束的中心部分上的功率密度或者能量密度的均匀性小于10%的平顶光束剖面(其中,均匀性定义为(Emax-Emin)/(Emax+Emin))能够有效并且完全地移除TC层而基本上不会损害任何下面的层。优选地,Emax不超过1.3x Eabl,其中Eabl是用于烧蚀TC层的阈值能量密度。
[0056]图8示出了在TC层的表面处在激光光斑中生成平顶式能量密度分布的一种方式。孔22放置在激光束20中,并且透镜23在涂覆有CF/BM、OP和TC层的基板25的表面上形成孔的成像24。如果孔的直径基本上小于照射孔的光束的直径,则光束的低能量密度部分将被除去并且在TC层表面上形成图7B中所示的类型的光束剖面。由于入射激光束通常是圆的,因此通常使用圆形的孔,并且因此在TC的表面上生成圆形斑。
[0057]图9示出了在TC层的表面处在激光光斑中生成平顶能量密度分布的另一种方式。位于激光束20中的衍射光学元件(DOE) 26被设计成使得DOE在透镜23的位于CF基板25上的焦平面27处形成平顶能量密度分布。这样的布置与图8中示出的孔成像方法相比有很多优势:它在激光脉冲能量的利用方面更加有效,它具有更长的焦深并且可以生成非圆形(例如正方形的)斑。
[0058]图10示出了被布置成用于实现上述的激光图案化处理的装置的一种形式的示意性透视图。激光器28发射激光束20,该激光束20经由镜子29、29’被导向到二维扫描仪单元30。离开扫描仪的光束被平场聚焦透镜(f-theta透镜)31聚焦到基板25的表面上,该基板25安装在架台上使得基板可以在X方向和Y方向上移动。基板25涂覆有RGB CF层、有机层和上TC层(如上所述)。随着基板25静止,扫描仪30将光束移动到基板25的子区域32之上,在TC层中形成需要用于形成触摸传感器电极结构的隔离凹槽。在完成了每个子区域32之后,将基板25步进到新的子区域32并且重复该处理。重复这种“步进和扫描”处理直到基板25的全部子区域被图案化。子区域32可以对应于用于小设备(例如智能电话)的完整的触摸传感器或者可以只形成用于较大设备(例如平板电脑和个人计算机)的较大触摸传感器的一部分。在后者的情况中,需要将子区域“联结”在一起以形成触摸传感器的电极结构。
[0059]优选地在控制机构(例如,计算机)的控制之下操作装置,该控制机构被布置成控制激光器并且移动激光器以完成所
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