CN102033669B - 电容式触控面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电容式触控面板。该电容式触控面板包括具电阻抗异向性的第一导电膜、具多个导电结构的第二导电膜和位于第一导电膜和第二导电膜之间的绝缘层。其中，第二导电膜的导电结构的导电方向是垂直于第一导电膜的最小电阻抗方向。该电容式触控面板的良率较高、制造成本较低、制造时间较短、触控精确度和触碰灵敏度较高。

Description

电容式触控面板
技术领域
本发明涉及一种触控面板，特别涉及一种具高产能、高触控灵敏度之电容式触控面板结构。
背景技术
触控面板(Touch Panel)逐渐普遍应用于电子装置中，特别是可携式或手持式电子装置，例如个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或移动电话。触控面板的触控原理主要有电阻式、电容式和光学式。传统电阻式触控面板的结构主要包括两层氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)薄膜，并以间隙子(Spacer)隔离这两层ITO薄膜。当手指按压造成ITO薄膜的形变时，使得两层ITO薄膜于触碰点互相接触。通过侦测触碰点的电压值改变，因而得以定位出触碰点。由于电阻式触控面板需通过触控面板的形变以达成定位，因此会造成接触磨损和耐用度降低等缺点。
传统电容式触控面板主要包括两层ITO薄膜和一绝缘层所形成的电容结构。当手指触碰到触控面板时，会干扰两层ITO薄膜间的电场，因而改变电容结构的电容值。通过驱动电路和读取电路以侦测电容值的改变，因而得以定位出触碰点。图1A显示一种传统电容式触控面板的图案化(Patterned)ITO薄膜，其中，上层ITO薄膜10A的菱形图案与下层ITO薄膜10B的菱形图案是互相交错的。对于图1A的触控面板结构，必须对上、下层ITO薄膜10A、10B分别进行驱动才能得到触碰点。然而，当有两触碰点同时发生时，将无法确定所有触碰点。图1B显示另一种传统电容式触控面板的图案化ITO薄膜，其中，上层ITO薄膜12A的长形图案与下层ITO薄膜12B的长形图案互相重叠处可定义出多个侦测区。通过驱动其中一层ITO薄膜，可侦测得到一或多个触碰点。
无论是图1A或图1B所示的传统电容式触控面板，其ITO薄膜的图案化主要是使用半导体制造技术，例如掩膜、曝光、刻蚀等技术。由于制造工艺中必须繁复进行多次的步骤，因此，造成触控面板良率的无法提升，也无法降低制造成本和制造时间。再者，受到制造工艺分辨率的限制，传统触控面板的触控精确度也无法突破瓶颈。
鉴于此，近来因而有使用纳米碳管薄膜或称为碳纳米管(Carbon Nano Tube，CNT)薄膜以取代ITO薄膜的作法。CNT薄膜具电阻抗异向性(Anisotropic Impedance)，也即，其在某一方向具最小的电阻抗，而在垂直的另一方向具最大的电阻抗。图1C显示使用CNT薄膜的电容式触控面板，其主要包括上层CNT薄膜14A、下层CNT薄膜14B及其之间的绝缘层(图未示)。其中，上层CNT薄膜14A的最小电阻抗方向是垂直于下层CNT薄膜14B的最小电阻抗方向。图1C所示的CNT电容式触控面板的产能(Throughput)远较图1A、图1B所示的ITO电容式触控面板来得大，然而，当手指触碰到触控面板时，两层CNT薄膜14A、14B之间的电场却不易受到干扰，造成电容值的变化不够大，因而无法提升触碰灵敏度(Sensitivity)。
发明内容
为了解决现有技术中触控面板的良率较低、制造成本较高、制造时间较长、触控精确度和触碰灵敏度较低的问题，有必要提供一种良率较高、制造成本较低、制造时间较短、触控精确度和触碰灵敏度较高的触控面板。
一种电容式触控面板，其包括具电阻抗异向性的第一导电膜、具多个导电结构的第二导电膜和位于第一导电膜和第二导电膜之间的绝缘层。其中，第二导电膜的导电结构的导电方向是垂直于第一导电膜的最小电阻抗方向。
另外，一种电容式触控面板，其包括一纳米碳管薄膜、一导电膜和一绝缘层。该导电膜具有图案化的多个长形导电结构，该多个长形导电结构互为平行且互相分隔一预设距离。该绝缘层位于该纳米碳管薄膜和该导电膜之间。其中该导电膜的长形导电结构的导电方向是垂直于该纳米碳管薄膜的最小电阻抗方向。
附图说明
图1A显示一种传统电容式触控面板的图案化ITO薄膜。
图1B显示另一种传统电容式触控面板的图案化ITO薄膜。
图1C显示使用CNT薄膜的电容式触控面板。
图2A显示本发明第一实施例的电容式触控面板的上视图。
图2B显示本发明第一实施例的电容式触控面板的分解图。
图2C显示电容式触控面板沿图2A的剖面线2C/2C’的剖面图。
图2D显示将第一导电膜和第二导电膜分别耦接至驱动电路和读取电路，用以定位出触碰点。
图3显示另一种触控面板的单边制造工艺。
图4A显示触碰点定位的一种具体实施作法。
图4B显示本实施例的扫描时序图。
图5A例示触控面板未经触碰的一般读取信号波形图。
图5B例示触控面板经触碰的读取信号波形图。
图5C例示经过一扫描周期后所得到的数值曲线图。
图6A显示本发明第二实施例的电容式触控面板的上视图。
图6B显示本发明第二实施例的电容式触控面板的分解图。
具体实施方式
图2A显示本发明第一实施例的电容式触控面板的上视图，其主要包括第一导电膜20和第二导电膜22，分解图如图2B所示。其中，第一导电膜20具电阻抗异向性。于图2A中，第一导电膜20在纵轴方向具最小的电阻抗，而在横轴方向具最大的电阻抗。在本实施例中，第一导电膜20为CNT薄膜，然而也可以使用其它具电阻抗异向性的材料。CNT薄膜的制造方法是首先长出纳米碳管，接着，以拉伸技术将一根根的纳米碳管逐一拉出。这些纳米碳管通过凡得瓦力(Van der Waals Force)而得以前后端相连，形成定向、平行排列的导电结构。所形成的纳米碳管薄膜会在拉伸的方向具最小的电阻抗，而在垂直于拉伸方向具最大的电阻抗，因而形成电阻抗异向性。
第二导电膜22包括图案化的多个导电结构，例如长形导电结构，其大致上互为平行且互相分隔一预设距离。一般来说，第二导电膜22的导电结构的导电方向是垂直于第一导电膜20的最小电阻抗方向。在本实施例中，第二导电膜22为图案化的ITO薄膜，然而，也可以使用其它传统导电材料或者使用图案化的电阻抗异向性薄膜，例如CNT薄膜。在本实施例中，第二导电膜22的每一长形导电结构的宽度与相邻长形导电结构的节距(Pitch)比例大约为5％-50％，但不限定于此。例如，如果长形导电结构的节距为5mm，则长形导电结构的宽度大约为0.25-2.5mm。
图2C显示电容式触控面板沿图2A的剖面线2C/2C’的剖面图。根据图2C，第一导电膜20及第二导电膜22之间包括一绝缘层21，如此，三者构成一电容结构，其电容值标示为Cm。通常，位于第一导电膜20的外侧还包括有第一保护层23，而位于第二导电膜22的外侧还包括有第二保护层24。上述绝缘层21、第一保护层23或第二保护层24可以选用传统透明绝缘材料，例如聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸二乙酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethyl MethAcrylate，PMMA)或薄化的玻璃。此外，绝缘层21还可选用氧化物或紫外线硬化胶(UV胶)；第一保护层23、第二保护层24还可选用氧化物。上述绝缘层21、第一保护层23或第二保护层24可以用光学胶作贴合，例如OCA(Opticai Clear Adhesive)光学胶。
上述图2C所示的触控面板结构，其制造方法可使用双边制造工艺技术，也可使用单边制造工艺技术，或者其它可行的适当制造工艺技术。以双边制造工艺技术为例，是以绝缘层21作为制造工艺的基板，在基板21的两侧分别形成第一导电膜20和第二导电膜22；最后，再分别在第一导电膜20和第二导电膜22的外侧分别形成第一保护层23和第二保护层24。以单边制造工艺技术为例，是以第一保护层23作为制造工艺的基板，在基板23上依序形成第一导电膜20、绝缘层21、第二导电膜22和第二保护层24。图3显示另一种触控面板的单边制造工艺。首先，以第二保护层24作为基板，在基板24上形成第二导电膜22。接着，依序覆盖绝缘层21和第一导电膜20。最后，在第一导电膜20上形成第一保护层23。
根据图2C所示的电容结构，当手指触碰到触控面板，也即，碰触在第二导电膜22的上方时，会干扰第一导电膜20和第二导电膜22间的电场，因而改变电容结构的电容值Cm。由于第二导电膜22的多个长形导电结构之间具有间隔空隙，使得电场干扰的程度增大，与图1C所示的传统CNT触控面板相较之下，得以提升触碰灵敏度。一般来说，长形导电结构的间隔大小的设计准则，是以最大电场干扰为依据，并兼考虑到制造工艺的良率、产能等因素。
当第一导电膜20和第二导电膜22分别耦接至驱动电路30和读取电路32，如图2D所示，通过侦测电容值的改变，而得以定位出触碰点。图2D中的第一电容C1是代表第二导电膜22至地的电容值，而第二电容C2则代表第一导电膜20至地的电容值。虽然本实施例中的第一导电膜20耦接至驱动电路30，第二导电膜22耦接至读取电路32；然而，在其它实施例中，也可将第一导电膜20耦接至读取电路32，而第二导电膜22则耦接至驱动电路30。
图4A显示触碰点定位的一种具体实施做法。在本实施例中，第一导电膜20的一侧设有多个第一金属电极200，耦接至驱动电路30用以作为扫描端；第二导电膜22的一侧也设有多个第二金属电极220，耦接至读取电路32用以作为读取端。在图式中，扫描端包括有扫描线1至扫描线m，而读取端包括有读取线1至读取线n。图4B显示本实施例的扫描时序图。首先，在期间T1，驱动电路30经由扫描线1输入方波信号，而读取电路32则通过读取线1至读取线n分别读取对应至纵轴或Y轴位置的n个电压数值。依相同原理，在期间T2，驱动电路30经由扫描线2输入方波信号，而读取电路32则通过读取线1至读取线n分别读取对应至纵轴或Y轴位置的n个电压数值。重复相同步骤直到扫描线m，即完成一个扫描周期。经过一个扫描周期后，将可得到m*n个数值。图5A例示触控面板未经触碰的一般读取信号波形，而图5B则例示触控面板经触碰的读取信号波形，也即，其电压幅度会异于或小于一般读取信号的电压幅度。如果将得到的m*n个数值作数值的统计比较，可得到如图5C所示的曲线，其中，具最小电压幅度的位置即代表触碰点的位置。值得注意的是，本实施例的触控面板结构和扫描定位方法可用以侦测得到同时发生的多个触碰点(Multi-Touch)。
图6A显示本发明第二实施例的电容式触控面板的上视图，其分解图如图6B所示。和第一实施例不同的是，本实施例的第一导电膜20，例如CNT薄膜，其沿着最小电阻抗方向，如图式中的纵轴方向，经切割而形成互相隔离的区块。本实施例的剖面结构、材料选用、制造工艺方法及扫描方法都和第一实施例相同，因此不予赘述。

Claims (21)

1.一种电容式触控面板，其特征在于：包括：
一第一导电膜，具电阻抗异向性，该第一导电膜在最小电阻抗方向经切割而形成互相隔离的区块；
一第二导电膜，具多个导电结构，该多个导电结构为长形导电结构，其互为平行且互相分隔一预设距离；和
一绝缘层，位于该第一导电膜和该第二导电膜之间；
该第二导电膜的导电结构的导电方向是垂直于该第一导电膜的最小电阻抗方向。
2.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该第一导电膜为纳米碳管薄膜。
3.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该第二导电膜为氧化铟锡薄膜。
4.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该第二导电膜为电阻抗异向性薄膜。
5.如权利要求4所述的电容式触控面板，其特征在于：该第二导电膜为纳米碳管薄膜。
6.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该每一该长形导电结构的宽度与相邻的该长形导电结构的节距比例为5%-50%。
7.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该电容式触控面板更包括一第一保护层，该第一保护层位于该第一导电膜背离该绝缘层的一侧。
8.如权利要求7所述的电容式触控面板，其特征在于：该电容式触控面板更包括一第二保护层，该第二保护层位于该第二导电膜背离该绝缘层的一侧。
9.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该绝缘层包括下列材料之一或其组合：聚乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、薄化的玻璃、氧化物、光学胶和紫外线硬化胶。
10.如权利要求7或8所述的电容式触控面板，其特征在于：该第一保护层或第二保护层包括下列材料之一或其组合：聚乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、薄化的玻璃、光学胶和氧化物。
11.如权利要求1所述的电容式触控面板，其特征在于：该电容式触控面板还包括一驱动电路和一读取电路，两者其中一个耦接至该第一导电膜，而二者中的另一个耦接至该第二导电膜。
12.如权利要求11所述的电容式触控面板，其特征在于：该第一导电膜包括多个第一金属电极，藉以连接至该耦接的驱动电路或读取电路。
13.如权利要求12所述的电容式触控面板，其特征在于：该第二导电膜包括多个第二金属电极，藉以连接至该耦接的驱动电路或读取电路。
14.一种电容式触控面板，其特征在于：包括：
一纳米碳管薄膜，该纳米碳管薄膜于最小电阻抗方向经切割而形成互相隔离的区块；
一导电膜，具图案化的多个长形导电结构，其互为平行且互相分隔一预设距离；和
一绝缘层，位于该纳米碳管薄膜和该导电膜之间；
该导电膜的长形导电结构的导电方向是垂直于该纳米碳管薄膜的最小电阻抗方向。
15.如权利要求14所述的电容式触控面板，其特征在于：该导电膜为氧化铟锡薄膜或电阻抗异向性薄膜。
16.如权利要求14所述的电容式触控面板，其特征在于：该每一该长形导电结构的宽度与相邻的该长形导电结构的节距比例为5%-50%。
17.如权利要求14所述的电容式触控面板，其特征在于：该电容式触控面板还包括一第一保护层和一第二保护层，该第一保护层位于该纳米碳管薄膜背离该绝缘层的一侧，该第二保护层位于该导电膜背离该绝缘层的一侧。
18.如权利要求14所述的电容式触控面板，其特征在于：该绝缘层包括下列材料之一或其组合：聚乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、薄化的玻璃、氧化物、光学胶和紫外线硬化胶。
19.如权利要求17所述的电容式触控面板，其特征在于：该第一保护层或第二保护层包括下列材料之一或其组合：聚乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、薄化的玻璃、光学胶和氧化物。
20.如权利要求14所述的电容式触控面板，其特征在于：该电容式触控面板还包括一驱动电路和一读取电路，两者其中一个耦接至该纳米碳管薄膜，而二者中的另一个耦接至该导电膜。
21.如权利要求20所述的电容式触控面板，其特征在于：该电容式触控面板还包括多个第一金属电极和多个第二金属电极，该多个第一金属电极设于该纳米碳管薄膜，藉以将该纳米碳管薄膜连接至该耦接的驱动电路或读取电路，该多个第二金属电极设于该导电膜，藉以将该导电膜连接至该耦接的驱动电路或读取电路。
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