触控基板的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭露一种触控基板。触控基板包括一基底层、一触控电极层以及一保护层，触控电极层设置于基底层上，保护层设置于基底层与触控电极层上；其中，保护层与基底层的材料相同，且触控电极层包覆于基底层与保护层中。本实用新型的触控基板具有制作工序简单及精度高，而且材料的制备也相对简单的优点。
【专利说明】
触控基板
技术领域
[0001 ] 本实用新型关于一种触控基板，特别关于一种使用三维(three-dimens1n, 3D)打印制作的触控基板。
【背景技术】
[0002]随着科技不断的进步，各种信息设备不断地推陈出新，例如手机、平板计算机、超轻薄笔电、及卫星导航等。除了一般以键盘或鼠标输入或操控之外，利用触控式技术来操控信息设备是一种相当直觉且受欢迎的操控方式。其中，触控装置具有人性化及直觉化的输入操作接口，使得任何年龄层的使用者都可直接以手指或触控笔选取或操控信息设备。
[0003]习知一种单片式玻璃触控面板(OneGlass Solut1n,0GS)技术，是将触控感应器(touch sensor)直接设置在一基板(例如一盖板)上，以成为触控装置。不过，现在业界于基板上制作触控感应器都是使用半导体制程来完成，利用半导体制程来制作触控感应器，其工序相当复杂，而且材料的制备种类也相当多种，使得整体触控装置的制造难度相当高，成本也难以下降。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的为提供一种使用三维打印技术制作的触控基板及其制作方法。相较于习知以半导体制程制作触控基板的技术而言，本实用新型的触控基板及其制作方法具有制作工序简单及精度高，而且材料的制备也相对简单的优点。
[0005]为达上述目的，依据本实用新型的一种触控基板的制作方法，其搭配一三维打印机，三维打印机包含一第一喷头、一第二喷头及一光源，制作方法包括以下步骤:由第一喷头喷涂一光固化材料，且由光源照射光固化材料以形成一基底层；由第二喷头于基底层上喷涂一导电材料，且由光源照射导电材料以形成一触控电极层；以及由第一喷头于基底层及触控电极层上喷涂所述光固化材料，且由光源照射所述光固化材料以形成一保护层，其中触控电极层包覆于基底层与保护层中。
[0006]在一实施例中，制作方法还包括以下步骤:由第一喷头喷涂光固化材料于触控电极层的复数个触控电极之间，且由光源照射光固化材料。
[0007]在一实施例中，在喷涂导电材料的步骤中，触控电极层包含复数个触控电极，所述触控电极分别沿一第一方向延伸，且沿一第二方向并排配置。
[0008]在一实施例中，制作方法，还包括以下步骤:由第二喷头于所述触控电极的边缘上分别喷涂导电材料，且由光源照射导电材料以形成复数接合垫，其中各接合垫沿一第三方向延伸，且第三方向实质上分别垂直第一方向与第二方向。
[0009]在一实施例中，在喷涂导电材料的步骤中，触控电极层包含复数个第一触控电极与复数个第二触控电极，所述第一触控电极分别沿一第一方向延伸，且沿一第二方向并排配置，所述第二触控电极分别沿第二方向延伸，且沿第一方向并排配置。
[0010]在一实施例中，制作方法还包括以下步骤:由第二喷头于所述第一触控电极的边缘上与所述第二触控电极的边缘上分别喷涂导电材料，且由光源照射导电材料以形成复数第一接合垫与复数第二接合垫，其中各第一接合垫与各第二接合垫分别沿一第三方向延伸，且第三方向实质上分别垂直第一方向与第二方向。
[0011]在一实施例中，光固化材料包含光起始剂、寡聚物、预聚物、稀释单体及添加物紫外线固化型材料。
[0012]在一实施例中，导电材料包含光固化材料及复数导电粒子，导电粒子为镍、或金、或锡、或银，或其合金，或其组合。
[0013]为达上述目的，本实用新型还提供一种触控基板，其由一三维打印机制作而成，触控基板包括一基底层、一触控电极层以及一保护层。触控电极层设置于基底层上。保护层设置于基底层与触控电极层上;其中，保护层与基底层的材料相同，且触控电极层包覆于基底层与保护层中。
[0014]在一实施例中，基底层是由三维打印机的一第一喷头涂一光固化材料，且由三维打印机的一光源照射光固化材料而形成。
[0015]在一实施例中，触控电极层是由三维打印机的一第二喷头于基底层上喷涂一导电材料，且由三维打印机的一光源照射导电材料而形成。
[0016]在一实施例中，保护层是由三维打印机的一第一喷头于基底层及触控电极层上喷涂光固化材料，且由三维打印机的一光源照射光固化材料而形成。
[0017]在一实施例中，触控电极层包含复数个触控电极，所述触控电极分别沿一第一方向延伸，且沿一第二方向并排配置。
[0018]在一实施例中，触控基板还包括复数接合垫，其设置于所述触控电极的边缘上，其中所述接合垫是由三维打印机的一第二喷头于所述触控电极的边缘上分别喷涂一导电材料，且由三维打印机的一光源照射导电材料而形成，各接合垫沿一第三方向延伸，且第三方向实质上分别垂直第一方向与第二方向。
[0019]在一实施例中，触控电极层包含复数个第一触控电极与复数个第二触控电极，所述第一触控电极分别沿一第一方向延伸，且沿一第二方向并排配置，所述第二触控电极分别沿第二方向延伸，且沿第一方向并排配置。
[0020]在一实施例中，触控基板还包括复数第一接合垫，其分别设置于所述第一触控电极的边缘上;及复数第二接合垫，其分别设置于所述第二触控电极的边缘上;其中所述第一接合垫与所述第二接合垫是由三维打印机的一第二喷头于所述第一触控电极的边缘上与所述第二触控电极的边缘上分别喷涂一导电材料，且由三维打印机的一光源照射导电材料而形成，各第一接合垫与各第二接合垫分别沿一第三方向延伸，且第三方向实质上分别垂直第一方向与第二方向。
[0021]承上所述，因本实用新型的使用三维打印制作的触控基板及其制作方法中，是藉由第一喷头喷涂光固化材料，且由光源照射光固化材料以形成基底层，更藉由第二喷头于基底层上喷涂导电材料，且由光源照射导电材料以形成触控电极层，之后，再藉由第一喷头于基底层及触控电极层上喷涂所述光固化材料，且由光源照射所述光固化材料以形成保护层，其中触控电极层包覆于基底层与保护层中。藉此，相较于习知以半导体制程制作触控基板的技术而言，本实用新型的触控基板及其制作方法具有制作工序简单及精度高，而且材料的制备也相对简单的优点。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型较佳实施例的一种使用三维打印制作的触控基板的步骤流程图。
[0023]图2A至图2F分别为配合图1的步骤流程制作的触控基板的制作过程示意图。
[0024]图3A至图3D分别为本实用新型的不同实施例的触控基板的示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下将参照相关附图，说明依本实用新型较佳实施例的使用三维打印制作的触控基板及其制作方法，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。另外，本实用新型所有实施态样的附图只是示意，不代表真实尺寸与比例。
[0026]请参照图1及图2A至图2F所示，其中，图1为本实用新型较佳实施例的一种使用三维打印制作的触控基板的步骤流程图，而图2A至图2F分别为配合图1的步骤流程制作的触控基板I的制作过程示意图。
[0027]本实用新型的触控基板I的制作方法是搭配一三维(3D)打印机2ο 3D打印机2是运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，透过逐层堆叠累积的方式来构造对象，亦即透过「层造形法」来构造对象。其中，是先在计算机中绘制想要打印对象的3D外型，再送入切层软件中输出G-COde(G-COde是制造3D对象所使用的程序语言，内含控制3D打印机2移动的参数或相关指令)，此G-code即可控制3D打印机2印出所绘制的对象。本实施例的3D打印机2是利用材料喷涂成型(material jetting)的技术完成所述对象，此技术是同时使用喷头与光源照射成型。
[0028]如图1所示，触控基板I的制作方法至少包括以下步骤:由第一喷头喷涂一光固化材料，且由光源照射所述光固化材料以形成一基底层(步骤S01);由第二喷头于基底层上喷涂一导电材料，且由光源照射所述导电材料以形成一触控电极层(步骤S02)及由第一喷头于基底层及触控电极层上喷涂所述光固化材料，且由光源照射所述光固化材料以形成一保护层，其中触控电极层包覆于基底层与保护层中(步骤S03)。
[0029]如图2A所示，三维打印机2包含一第一喷头21、一第二喷头22及一光源23。第一喷头21、第二喷头22及光源23设置于一轨道T上，并可于轨道T沿一方向运行(图2A为往左侧运行)。不过，除了于轨道T沿某一方向运行之外，第一喷头21、第二喷头22及光源23亦可透过其它的轨道或机构于其它方向上运行(未显示)，以完成对象的三维打印工作。其中，第一喷头21可喷出光固化材料(例如光聚合树脂)，而第二喷头22可喷出导电材料(或者极细线导线)。其中，光固化材料为绝缘材料(可透光或不透光)，并经光源23所发出光线照射后可固化成型，而导电材料(或者极细线导线)一样需经光源23所发出光线照射后固化成型，以形成导电层。
[0030]在步骤SOl中，如图2A所示，是藉由第一喷头21于一平台P上喷涂光固化材料M1，且由光源23照射所述光固化材料Ml以形成一基底层11。于此，第一喷头21是先喷出光固化材料M1，再透过光源23发出例如但不限于紫外光(UV)，以固化光固化材料Ml而形成基底层11。在一实施例中，基底层11的厚度可例如介于5微米至15微米之间。另外，光固化材料Ml包含光起始剂(Phot ο ini ti_a tor)、寡聚物(01 igomer)、预聚物(Prepoly-mer)、稀释单体(Reactive Diluent)及添加物(Additive)UV固化型材料(Photoinitiator)。其中，UV固化型材料可分成自由基型与阳离子型两大类。自由基型有光裂解(Photo-cleavage)第一型(Type I)与第二型(Type II)。第一型例如为Benzoin Ether、Benzyl Ketal、Hydroxyalkylphenones、a-amino Ketones、Acylphosphine Oxides与Hydrogen Abstrac-t1n ;而第二型例如为Benzophenone、Xanthones、Th1xanthones、Aromatic Diketones、Phe-nylglyoxalates与Camphorquinone等。另外，阳离子型则多为碘(1donium)盐类体或Sulfonium盐类体，S卩常用的压克力、环氧树脂与Viny IEther等系列材料。
[0031]在步骤S02中，如图2B所示，是藉由第二喷头22于基底层11上喷涂导电材料M2，且由光源23照射导电材料M2以形成一触控电极层12。于此，同样地，第二喷头22是先喷出导电材料M2，再透过光源23发出光线(紫外光)，以固化导电材料M2而形成触控电极层12。于此，导电材料M2为可透光，并为图案化。导电材料M2例如包含光固化材料Ml及掺杂于光固化材料Ml内的复数导电粒子，所述导电粒子可为镍、或金、或锡、或银，或其合金，或其组合。虽然光固化材料Ml不导电，但是，藉由所述导电粒子使得导电材料M2(触控电极层12)为导体。因此，触控电极层12的材料与习知技术制作透明导电层的材料(例如ITO)不同。
[0032]再说明的是，因应基底层11、触控电极层12或其它膜层的厚度与形状需求，第一喷头21或第二喷头22不是只有沿某一方向喷涂一次就可形成所要的基底层11、触控电极层12或其它膜层的厚度及形状，而是依据设计对象的需求厚度、形状而喷涂多次及/或多个方向与位置的材料，才可形成所需的基底层U、触控电极层12或其它膜层的厚度与形状。于此，如图2C所示，触控电极层12是透过多次的喷涂与光线照射才形成所需的厚度与形状。
[0033]此外，在一些实施例中，三维打印机2还可包括一量测单元(图未显示)，量测单元例如为摄影镜头(摄影机)，并可同步监控喷头21、22喷出的光固化材料Ml或导电材料M2的厚度，以做为后续的厚度补偿，藉此可精确控制材料的喷涂量而形成需求的厚度或形状。
[0034]另外，在进行步骤S03之前，如图2D及图2E所示，触控基板I的制作方法还可包括:由第一喷头21喷涂光固化材料Ml于触控电极层12的复数个触控电极121之间，且由光源23照射光固化材料Ml，以使相邻两个触控电极121之间填满光固化材料Ml (绝缘材料)。之后，再进行步骤S03，如图2F所示，是藉由第一喷头21于基底层11及触控电极层12上喷涂所述光固化材料Ml，且由光源23照射所述光固化材料Ml以形成一保护层13，使得触控电极层12包覆于基底层11与保护层13中。
[0035]补充说明的是，上述图2A至图2F搭配图1的制作方法的实施例是制作出单层电极层的触控基板I，在实际设计上，若欲制作出多层电极层的触控基板，则仅需重复前述图1的制作方法的步骤S02至步骤S03即可完成。
[0036]请参照图3A至图3D所示，其分别为本实用新型以三维打印机2制作而成的不同实施例的触控基板Ia?Id的示意图。
[0037]如图3A所示，触控基板Ia是以上述的步骤制作完成的，并包括一基底层11、一触控电极层12a以及一保护层13。触控电极层12a设置于基底层11上，而保护层13设置于基底层11与触控电极层12a上。其中，保护层13与基底层11的材料相同，都是相同的光固化材料(由于是相同材料，故只标示13)，而且触控电极层12a包覆于基底层11与保护层13中。其中，基底层11是由第一喷头21喷涂光固化材料Ml，且由光源23照射光固化材料Ml而形成;触控电极层12a是由第二喷头22于基底层11上喷涂导电材料M2，且由光源23照射导电材料M2而形成;而保护层13是由第一喷头21于基底层11及触控电极层12a上喷涂光固化材料M1，且由光源23照射光固化材料Ml而形成。另外，于喷涂导电材料M2的上述步骤S02中，形成的触控电极层12a包含复数个第一触控电极121，所述触控电极121分别沿一第一方向Dl延伸，且沿一第二方向D2并排配置。本实施例的第二方向D2实质上垂直第一方向Dl，但并不以此为限。
[0038]另外，除了上述触控基板1、Ia的制作方法之外，如图3B所示，在形成保护层13之前，本实施例的触控基板Ib的制作方法还可包括以下步骤:由第二喷头22于触控电极层12b的所述触控电极121的边缘上分别喷涂导电材料M2，且由光源23照射导电材料M2以形成复数接合垫14。其中，各接合垫14沿一第三方向D3延伸，且第三方向D3实质上分别垂直第一方向Dl与第二方向D2。于此，接合垫14的材料与所述触控电极121的材料相同，都是导电材料M2经固化而形成，而且接合垫14的表面露出于保护层13，以形成单层电极层的触控基板lb。另外，各触控电极121可分别延伸至保护层13的侧边，并与沿第三方向D3延伸的各接合垫14连接(电性连接)。于此，所述触控电极121可包含复数驱动电极(Tx)及复数感测电极(Rx)。当使用者碰触所述触控电极121时，可将因触碰所产生的电信号由触控电极121传输至对应的接合垫14，再传输至触控控制电路板(图未示)，藉此产生对应的控制动作。
[0039]另外，如图3C所示，在本实施例的触控基板Ic的制作过程中，触控电极层12c包含复数个第一触控电极121与复数个第二触控电极122。其中，所述第一触控电极121分别沿第一方向Dl延伸，且沿第二方向D2并排配置。所述第二触控电极122分别沿第二方向D2延伸，且沿第一方向Dl并排配置。于此，第一触控电极121与第二触控电极122位于不同的平面上且交错，而且交错之处具有保护层13隔开，以避免第一触控电极121与第二触控电极122短路。于此，第一触控电极121可例如为驱动电极(Tx)，第二触控电极122可例如为感测电极(Rx) ο
[0040]此外，除了上述触控基板1、Ic的制作方法之外，如图3D所示，本实施例的触控基板Id的制作方法还可包括以下步骤:由第二喷头22于触控电极层12d的所述第一触控电极121的边缘上与所述第二触控电极122的边缘上分别对应喷涂导电材料M2，且由光源23照射导电材料M2以形成复数第一接合垫141与复数第二接合垫142。其中，各第一接合垫141与各第二接合垫142分别沿第三方向D3延伸，且第三方向D3实质上分别垂直第一方向Dl与第二方向D2。于此，第一接合垫141与第二接合垫142的材料与触控电极层12d的所述第一触控电极121、所述第二触控电极122的材料相同，都是导电材料M2经固化而形成，而且第一接合垫141与第二接合垫142的表面分别露出于保护层13，以形成双层电极层的触控基板Id。另外，各第一触控电极121与各第二触控电极122可分别延伸至保护层13的侧边，并与沿第三方向D3延伸的对应的各第一接合垫141及各第二接合垫142连接(电性连接)ο当使用者碰触第一触控电极121与第二触控电极122时，可将因触碰所产生的电信号由第一触控电极121与第二触控电极122传输至对应的第一接合垫141与第二接合垫142，再传输至触控控制电路板(图未示)，藉此产生对应的控制动作。
[0041 ]此外，触控基板la、lb、lc、Id及其制作方法的其它技术特征可参照上述触控基板I，于此不再赘述。
[0042]承上，本实用新型是利用3D打印技术制作触控基板，其技术特征综合如下:(1)、触控电极层与接合垫皆内嵌于基底层与保护层内，仅露出接合垫的表面。(2)、基底层、保护层与绝缘层(即第一触控电极与第二触控电极交错(桥接)之间的保护层)的材料相同，均为光固化材料。(3)、触控电极、走线(t r a c e)与接合垫的材料相同，都是导电材料，因此材料的制备相对简单。(4)、触控基板可为单层电极层的结构或双层电极层的结构，其中，单层电极层的结构可包括同方向的电极或是两方向交错的电极。若是单层的交错电极，交错电极之间的桥接材料可与基底层与保护层的(介电)材料相同。当然，也可采用不同的介电材料来形成桥接之间的绝缘层(不过，需新增第三个喷头，而且精度可更精准)。本实用新型的触控基板的制作工序简单，且精度高、(5)、相较于习知技术制作的触控电极上的保护层(OVercOat，0C)而言，本实用新型于触控电极层上的保护层可以很薄而且平坦。(6)、3D列表机的制程设备可加入量测单元(例如摄影镜头)，以同步监控打印时的厚度，并做为后续的补偿，藉此可精确控制材料的喷涂量。(7)、光固化材料可为透明材质，以与显示面板结合时可看见显示的画面;或者，若不需与显示面板结合时，例如笔电所使用的触控板，则光固化材料可为非透明材质。(8)、藉由3D打印制作，可避免习知触控电极与走线非制作于同一平面时，其转折处容易断裂的情况发生。(9)、本实用新型的触控基板不需使用例如光学胶(Optical Clear Adhhesive，0CA)光学胶做贴合，因此也不会有贴合时产生气泡的问题，同时也不需特别制作「平坦化层」，可减少制程的步骤。(10)、本实用新型适用于曲面显示器或3D显示器，相较于习知更能增加制程精确度并降低制程的难度。
[0043]综上所述，因本实用新型的使用三维打印制作的触控基板及其制作方法中，是藉由第一喷头喷涂光固化材料，且由光源照射光固化材料以形成基底层，更藉由第二喷头于基底层上喷涂导电材料，且由光源照射导电材料以形成触控电极层，之后，再藉由第一喷头于基底层及触控电极层上喷涂所述光固化材料，且由光源照射所述光固化材料以形成保护层，其中触控电极层包覆于基底层与保护层中。藉此，相较于习知以半导体制程制作触控基板的技术而言，本实用新型的触控基板及其制作方法具有制作工序简单及精度高，而且材料的制备也相对简单的优点。
[0044]以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。
【主权项】
1.一种触控基板，其特征在于，由一三维打印机制作而成，所述触控基板包括: 一基底层； 一触控电极层，设置于所述基底层上；以及 一保护层，设置于所述基底层与所述触控电极层上； 其中，所述保护层与所述基底层的材料相同，且所述触控电极层包覆于所述基底层与所述保护层中。2.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述基底层是由所述三维打印机的一第一喷头喷涂一光固化材料，且由所述三维打印机的一光源照射所述光固化材料而形成。3.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述触控电极层是由所述三维打印机的一第二喷头于所述基底层上喷涂一导电材料，且由所述三维打印机的一光源照射所述导电材料而形成。4.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述保护层是由所述三维打印机的一第一喷头于所述基底层及所述触控电极层上喷涂一光固化材料，且由所述三维打印机的一光源照射所述光固化材料而形成。5.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述触控电极层包含复数个触控电极，所述触控电极分别沿一第一方向延伸，且沿一第二方向并排配置。6.如权利要求5所述的触控基板，其特征在于，更包括: 复数接合垫，设置于所述触控电极的边缘上，其中所述接合垫是由所述三维打印机的一第二喷头于所述触控电极的边缘上分别喷涂一导电材料，且由所述三维打印机的一光源照射所述导电材料而形成，各所述接合垫沿一第三方向延伸，且所述第三方向实质上分别垂直所述第一方向与所述第二方向。7.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述触控电极层包含复数个第一触控电极与复数个第二触控电极，所述第一触控电极分别沿一第一方向延伸，且沿一第二方向并排配置，所述第二触控电极分别沿所述第二方向延伸，且沿所述第一方向并排配置。8.如权利要求7所述的触控基板，其特征在于，还包括: 复数第一接合垫，分别设置于所述第一触控电极的边缘上;及 复数第二接合垫，分别设置于所述第二触控电极的边缘上； 其中所述第一接合垫与所述第二接合垫是由所述三维打印机的一第二喷头于所述第一触控电极的边缘上与所述第二触控电极的边缘上分别喷涂一导电材料，且由所述三维打印机的一光源照射所述导电材料而形成，各所述第一接合垫与各所述第二接合垫分别沿一第三方向延伸，且所述第三方向实质上分别垂直所述第一方向与所述第二方向。9.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述保护层与所述基底层的材料相同，并为一光固化材料，所述光固化材料包含光起始剂、寡聚物、预聚物、稀释单体及添加物紫外线固化型材料。10.如权利要求1所述的触控基板，其特征在于，其中所述触控电极层的材料为一导电材料，所述导电材料包含一光固化材料及复数导电粒子，所述导电粒子为镍、或金、或锡、或银，或其合金。
【文档编号】G06F3/041GK205581825SQ201620146111
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】杨舜杰, 简顺达, 陈世清, 黄文甫
【申请人】宸盛光电有限公司