形成用于电容式触摸传感器的电极结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及形成用于电容式触摸传感器的电极结构的方法，以及涉及用于实现该方法的装置。
【背景技术】
[0002]有将电容式触摸传感器结合到诸如智能电话、MP3播放器、PDA(掌上电脑)、平板电脑、超极本PC (个人计算机)、ΑΙ0( —体机)PC等的设备中的需求。这样的设备通常具有由玻璃或者塑料制成的前透明盖，在该前透明盖的背面上结合有透明的电容式传感器。电容式传感器通常由下述基板组成，该基板由诸如塑料或者玻璃之类的透明材料制成，诸如氧化铟锡(ITO)之类的透明导电(TC)性材料被施加在基板的相对侧上并且被图案化以形成发射电极(Tx)层和接收电极(Rx)层。可选地，可以使用由施加到基板上的一个TC层组成的单层传感器，该一个TC层被适当地图案化并且被互连以形成可单独处理的Tx和Rx结构。
[0003]将盖/触摸传感器组件附接到通常由液晶显示器(IXD)组成的显示模块。这样的布置造成了令人不快的厚且重的盖/传感器/显示模块。为了降低厚度和重量，期望直接在盖上形成电容式触摸传感器或者以某种方式将触摸传感器集成在LCD中。
[0004]集成在IXD中的双层传感器可以有两种类型:“on-cell”类型和“in-celI”类型。在“on-cell ”类型中，传感器形成在IXD组件之上。在“ in-cell ”类型中，传感器的Tx层和Rx层位于LCD结构内部的各种位置。
[0005]在一种情况中，Tx和Rx电极形成在位于玻璃基板的相对侧上的TC层中，该玻璃基板携载彩色滤光片(CF)组件并且形成IXD的上层基板。CF由沉积在黑矩阵(BM)结构中并且被涂覆以有机平整化(OP)层的有机RGB材料的条带制成。形成Tx电极的TC沉积在CF上的OP层之上，而形成Rx电极的TC直接沉积在玻璃基板的背侧上。
[0006]在另一情况中，Tx电极深埋在IXD中并且形成在TC层中，形成了与TFT在同一平面中的LCD的下电极。在该情况中，Rx电极形成在携载CF的基板的两侧中的一侧或另一侧上的TC层中。
[0007]对于Tx电极位于CF基板上并且形成IXD的上电极的情况，必须在IXD组装之前完成Tx图案化，而Rx电极的图案化可以发生在LCD组装之前或者之后。对于Tx电极与下IXD电极相结合并且Rx电极在CF基板的一侧或另一侧上的情况，则该Rx层可以在IXD组装之前或者之后被图案化。
[0008]因此，对于in-cell双层传感器，需要在位于玻璃基板上的RGB CF结构之上的有机物钝化(OP)层之上的TC层中形成Tx或者Rx电极图案，或者需要在具有位于背侧的CF结构的玻璃基板上的TC层中形成Rx电极。
[0009]在两种情况中，在TC层中形成电极结构的常见方法涉及基于抗蚀剂曝光和对TC的化学蚀刻的多步光刻处理。这样的光刻处理复杂并且会导致缺陷，尤其当在LCD组装完之后执行时。期望的是使用激光烧蚀在TC层中形成电极图案，但是如果使用标准的激光布置，会有下述重大风险:在激光烧蚀处理的过程中将会损害其上设置有TC的玻璃基板下面的各层。
[0010]因此，本发明力图提供一种改进的方法，该方法使得能够使用激光烧蚀来在位于玻璃基板之上的TC层中形成电极结构，而不会对玻璃基板之下的任何层造成显著损害。
【发明内容】
[0011]根据本发明的第一方面，提供一种使用脉冲式固体激光器通过激光直写刻划工艺(a direct write laser scribing process)在第一透明导电层中形成用于电容式触摸传感器的电极结构的方法，其中，所述第一透明导电层位于玻璃基板的第一侧上，在所述玻璃基板的第二侧上是涂覆有透明非导电层和第二透明导电层的彩色滤光片层，激光波长和脉冲长度选择如下:
[0012]i)在257nm到266nm范围内的波长
[0013]ii)在50fs到50ns范围内的脉冲长度
[0014]使得在所述第一透明导电层中形成凹槽，以使每个凹槽的相对两侧上的所述第一透明导电层的区域电隔离，同时基本上不损害所述玻璃基板的第二侧上的所述彩色滤光片层、所述透明非导电层或者所述第二透明导电层。
[0015]根据本发明的第二方面，提供一种装置，该装置被布置成实现如上文所描述的方法，该装置包括脉冲式激光源，该脉冲式激光源被布置成在第一透明导电层中对用于电容式触摸传感器的电极结构进行激光直写刻划，其中，所述第一透明导电层位于玻璃基板的第一侧上，在所述玻璃基板的第二侧上是涂覆有透明非导电层和第二透明导电层的彩色滤光片层，所述激光源被布置成提供如下的波长和脉冲长度:
[0016]i)在257nm到266nm范围内的波长
[0017]ii)在50fs到50ns范围内的脉冲长度。
[0018]本发明的其它优选和可选特征将通过下面的描述和说明书的所附权利要求而变得清楚。
[0019]本文中使用的术语“玻璃”应当理解成包括下述材料，该材料十分平坦、光滑并且不可渗透，以被用作用于LCD的基板，例如用在某些已知的触摸传感器面板中的塑料材料。然而，作为传统用于LCD屏幕的玻璃是优选的材料，因为玻璃在深紫外(DUV)区域中可强有力地吸收。
【附图说明】
[0020]现在将参照附图仅经由示例来对本发明进行进一步描述，其中:
[0021]图1是已知的IXD和CF组件的截面图；
[0022]图2是已知的CF单元的截面图；
[0023]图3是已知的on-cell类型的集成的触摸面板/CF/IXD组件的截面图；
[0024]图4是已知的第一类型的in-cell集成的触摸面板/CF/IXD组件的截面图；
[0025]图5是已知的第二类型的in-cell集成的触摸面板/CF/IXD组件的截面图；
[0026]图6通过根据本发明的第一方面的方法的一个实施例示出了用于在诸如图4或者图5中示出的in-cell模块的透明导电层中设置电极结构的凹槽的形成；以及
[0027]图7是根据本发明的第二方面的用于实现图6中示出的方法的装置的优选实施例的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0028]图1示出了一种已知类型的IXD/CF模块的构造。液晶材料层I的第一(下)侦J被第一玻璃基板2限界，且其第二(上)侧被第二玻璃基板5限界，其中第一玻璃基板2覆盖有TFT设备3和第一 TC层4，第二玻璃基板5覆盖有CF层6和第二 TC层7。背光单元8发出穿过第一偏光片9并且穿过包括LCD/CF模块的所有层的非偏振光以通过第二偏光片10显现出来。存在多种其他的IXD/CF模块结构。CF层可以位于IXD层之前，例如在第一偏光片与背光之间。IXD结构还可以被倒转，TFT层在IXD的上侧而CF层位于IXD之上或者之下。
[0029]图2示出了典型的已知的CF和基板的细节。玻璃基板5具有形成在其第一侧上的RGB CF层。CF层由交替的条带11、12和13组成或者由分别对应于LCD的线或者LCD中单独像素的RGB材料的局部区域的二维阵列组成。RGB材料的条带被黑矩阵(BM)材料14的区域分隔开以提高观察对比度。通常使用多步的光刻工艺来形成这样的RGB和BM结构。
[0030]将薄的透明的不导电的有机平整化(OP)层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。
[0031]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。
[0032]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19沉积在用于承载CF层的玻璃基板5的第一(上)侧上，并且在适当的图案化之后，形成Rx层。第二 TC层7覆盖了在玻璃基板5的第二侧上的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。图中省略了上面的偏光片和背光单元。
[0033]本发明涉及通过激光烧蚀对这样的设备中的CF玻璃基板的第一侧上的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Rx层激光图案化发生在IXD组装之前或之后。如果在IXD组装之前执行Rx层图案化，那么在后面的步骤中，CF基板5被对齐并且附接到下面的LCD基板2并且LCD充满液体材料I。
[0034]图5示出了另一种已知类型的in-cell电容式触摸传感器模块的构造。在这种情况中，第一 TC层19沉积在玻璃基板5的第一侧上并且形成Rx层，位于承载TFT的第二玻璃基板2上的第二 TC层4形成传感器Tx层。图中省略了上面的偏光片和背光单元。
[0035]本发明还涉及通过激光烧蚀对这样的设备中的第一玻璃基板的第一(上)侧上的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Rx层激光图案化发生在IXD组装之前或之后。如果在IXD组装之前执行Rx层图案化，那么在后面的步骤中，CF玻璃基板5被对齐并且附接到下面的LCD基板2并且LCD充满液体材料I。
[0036]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玻璃基板5的第一(上)侧上的TC层19中形成图案，其中，在CF玻璃基板5的背面是RGB/BM层、OP层和TC材料层。脉冲式激光束20照射在TC层19的表面并且在表面上移动以便通过激光烧蚀来从TC层19移除材料从而在TC层19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但不会损害基板背面的RGB材料11、12和13、BM材料14、有机层15或者下面的TC层7。
[0037]使用的激光器为脉冲