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)范围内。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。
[0038]例如，使用的脉冲激光器可以从以下选择一种:
[0039]在266nm处进行操作、具有1ns的标称输出脉冲长度的激光器；
[0040]在266nm处进行操作、具有15ps的标称输出脉冲长度的激光器；
[0041]在263nm处进行操作、具有1ns的标称输出脉冲长度的激光器；
[0042]在262nm处进行操作、具有150fs的标称输出脉冲长度的激光器；
[0043]在257.5nm处进行操作、具有1ps的标称输出脉冲长度的激光器。
[0044]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)。
[0045]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。
[0046]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的导电层中形成凹槽，该凹槽将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玻璃基板的背面侧上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30 μm范围内的宽度，尽管更宽的凹槽也是可以的。
[0047]因此，本发明针对通过直接的激光刻划在设置于玻璃基板上的透明导电(TC)层中形成电极结构，其中有下述危险，对玻璃基板下面的非导电层和/或对玻璃基板下面的彩色滤光片层和/或对玻璃基板下面的第二 TC层造成热损害。
[0048]当烧蚀第一 TC层所需的脉冲能量密度与有可能损害玻璃基板下面的层的脉冲能量密度之间只有很小的差别时，这样的危险出现。上文指明的激光器的类型、波长和脉冲长度用于避免该问题。在其中该处理“窗口”非常小的情况下，还可以提供具有平顶式剖面(top-hat profile)的激光束以进一步减少对下面的层的热损害的风险。然而，由于玻璃基板吸收了一些激光束的能量，因此通常不需要这样。
[0049]图7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22发射激光束20，该激光束20经由镜子23、23’被导向到二维扫描仪单元24。离开扫描仪的光束被平场聚焦透镜(f-theta透镜)25聚焦到玻璃基板26的表面上，该玻璃基板26安装在架台上使得玻璃基板可以在X方向和Y方向上移动。玻璃基板26在上侧具有TC层并且在背侧涂覆有RGB CF层、有机层和上TC层(如上所述)。随着基板26静止，扫描仪24在基板26的子区域27上移动光束，以在TC层形成触摸传感器电极结构所需的隔离凹槽。在完成了每个子区域27之后，将基板26步进到新的子区域27并且重复该处理。重复这种“步进和扫描”处理直到玻璃基板26的全部被图案化。子区域27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。
[0050]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述的扫描处理。
[0051]可以在下述基板上执行上述的电容式触摸传感器激光图案化处理，该基板每个包含一个或多个CF设备，该一个或多个CF设备随后被对齐到并且附接到其他基板以形成完整的IXD，或者可选地，可以在已经组装到IXD的CF基板上执行激光图案化。在组装到完整的LCD模块中之前或者之后对单独部分进行激光图案化也是可以的。
[0052]上文所述的处理的关键方面是:
[0053]I)在玻璃基板的第一侧上的第一TC层中形成图案，在玻璃基板的第二(背)侧上是涂覆有透明有机层和第二 TC层的RGB/BM彩色滤光片层。
[0054]2)图案形成用于双层电容式触摸传感器的Rx电极。
[0055]3)通过激光直写烧蚀刻划窄凹槽，将第一 TC层图案化以形成传感器电极结构。
[0056]4)激光刻划工艺将凹槽中的TC材料完全除去但是对玻璃基板的背侧上的RGB、BM、有机层和/或第二 TC层不造成损害(或者造成最小损害)。
[0057]5)激光器为脉冲激光器，在DUV范围内进行操作并且发射具有小于50ns并且优选地小于50ps的持续时间的脉冲。
[0058]这种形成触摸传感器的电极结构的处理不同于已知的处理。尤其是，与已知的光刻方法相比，激光刻划具有显著的优势。它更加高效:它可以更快速地进行，它相比于光刻处理具有更好的收益率并且它可以更加容易地适应。因此，对于形成in-cell触摸传感器的电极结构，上述处理具有超过已知的光刻方法的更显著的优势。
【主权项】
1.一种使用脉冲式固体激光器通过激光直写刻划工艺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: i)在257nm到266nm范围内的波长 ?)在50fs到50ns范围内的脉冲长度 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。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲长度为50ps或更小。3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述激光波长为257.5nm或者266nm。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电极结构包括发射电极结构和接收电极结构。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述触摸传感器包括:在透明的所述玻璃基板的第一侧上设置的所述第一透明导电层、在所述玻璃基板的第二侧上设置的所述彩色滤光片层、在所述彩色滤光片层之上形成平整化层的所述透明非导电层、以及在所述平整化层之上设置的所述第二透明导电层。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述触摸传感器被用于形成组件的一部分，所述组件具有:位于所述传感器之上的透明盖和位于所述传感器下面的显示模块。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，激光束被布置成在所述第一透明导电层的第一子区域之上进行扫描，然后步进到所述第一透明导电层的另一子区域并且在该区域之上进行扫描，重复这种处理直到所需的区域都被扫描完。8.根据权利要求7所述的方法，其中，待形成的所述传感器包括多个所述子区域。9.一种基本上如上文参照附图中的图6-7中的一幅或多幅图所描述的、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。10.一种被布置成通过激光直写刻划工艺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装置，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，所述装置包括脉冲式激光源，所述脉冲式激光源被布置成在控制机构的控制之下对所述电极结构进行激光直写刻划，所述控制机构被布置成控制所述激光器源的操作和移动以形成期望的电极结构，所述激光源被布置成提供如下的波长和脉冲长度: i)在257nm到266nm范围内的波长 ?)在50fs到50ns范围内的脉冲长度。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述脉冲长度为50ps或更小。12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述激光源被布置成在所述第一透明导电层之上扫描以便在所述第一透明导电层中形成一系列凹槽。13.根据权利要求10所述的装置，所述装置包括镜子和平场聚焦透镜，所述镜子被布置成实现所述扫描，所述平场聚焦透镜用于将所述激光束聚焦到所述第一透明导电层上。14.根据权利要求10-13中任一项所述的装置，所述装置被布置成实现步进和扫描处理以在所述第一透明导电层的多个子区域之上进行激光扫描。15.根据权利要求10-14中任一项所述的装置，所述装置用于实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
【专利摘要】一种使用脉冲式固体激光器(22)通过激光直写刻划工艺在第一透明导电层(19)中形成用于电容式触摸传感器的电极结构的方法，其中，该第一透明导电层位于玻璃基板(5)的第一侧上，在玻璃基板的第二侧上是涂覆有透明非导电层(15)和第二透明导电层(7)的彩色滤光片层(11、12、13)，激光波长在257nm到266nm范围内，且脉冲长度在50fs到50ns范围内。因此，在第一透明导电层(19)中形成凹槽(21)以使每个凹槽(21)的相对两侧上的第一透明导电层(19)的区域电隔离。这种波长和脉冲长度的选择使得能够形成凹槽(21)，同时基本上不损害玻璃基板(5)的第二侧上的彩色滤光片层(11、12、13)、透明非导电层(15)或者第二透明导电层(7)。
【IPC分类】B23K26/40
【公开号】CN105073334
【申请号】CN201480009368
【发明人】陈旭钧, 卡米洛·普列托锐奥
【申请人】万佳雷射有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月14日
【公告号】EP2958705A1, WO2014128441A1