CN102109918A - 具有音叉型电极图案的触控面板 - Google Patents
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Abstract
一种具有音叉型电极图案的触控面板，其运用一不连续电阻链形成于触控面板的导电层的音叉型串联电极链内侧，以于供应电源给角落电极时产生一均匀的电场。其中不连续电阻链的设计，是以可使串联电极链因距离所产生的压降而达到补偿电压的功效。本发明还运用一T型均化电极链，形成于不连续电阻链内侧，以达到使不连续电阻的电压均化输出的目的；进一步，本发明还运用一第二均化电极链，其与T型均化电极的底部平行配置，以使T型均化电极的电压输出做二次均化。透过本发明的图案配置，可达到相当优良的平均电场分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种触控面板，特别是关于一种具有音叉型电极图案的触控面板。
背景技术
目前，市面上的主流触控面板，有电阻式与电容式两种。其中，电阻式又分为早期的四线电阻式与五线、六线或八线电阻式，电容式又区分为表面电容式(Surface Capacitance Touch Screen，SCT)与投射电容式(ProjectiveCapacitance Touch Screen，PCT)。其中，投射电容式触控面板，又可称为数字式触控技术，而电阻式及表面电容式触控面板可概称为模拟式触控技术。
传统的模拟式触控技术，透过边缘四周的电阻性组件的图案配置，来设法建立均匀的等位电场。在触控技术的不断发展以及相关应用产品的要求不断提高的情形下，目前的技术多朝如何能让边缘四周的电阻组件所占空间缩小，并且，更要求达到更平缓的边缘等电位场，让触控面板的准确度提高且可用范围更大。
尽管有许多厂商努力投入触控面板的周边电阻组件图案研究，在改善边缘电极的等电位电场上，仍有许多可改进的空间。
发明内容
有鉴于以上公知技术的问题，本发明提出一种具有音叉型电极图案的触控面板，通过不连续电阻链所提供的电压平准化，以及均化电极所提供的电压均匀化，可提供极窄边的线路走线空间，亦能得到任何接近线路边缘区域有优异的线性精确度，误差值≤1％。
本发明另有一目的在于，提供一种具有音叉型电极图案的触控面板，包含：一基板、导电层、多个角落电极与串联电极链。其中，导电层形成于基板上，具有一内部接触区。角落电极形成于导电层的角落。串联电极链，包含有多个音叉型电极与多个线型电极，形成于导电层的边缘并与角落电极连接，于角落电极外加电压时形成一矩形电场，每个电极具有面对内部接触区的一内部部分，相邻的音叉型电极间具有一间隙。
为达上述目的，本发明提出一种具有音叉型电极图案的触控面板，包含：一基板；一导电层，形成于该基板上，具有一内部接触区；多个角落电极，形成于该导电层的角落；一串联电极链，包含有多个电极，形成于该导电层的边缘并与该些角落电极连接，于该些角落电极外加电压时形成一矩形电场，每个该电极具有面对该内部接触区的一内部部分，相邻的该些电极间具有一间隙；一不连续电阻链，包含多个不连续电阻，形成于该导电层上，并与该串联电极链电连接且形成平行排列，并形成与该内部接触区的隔离；及，一第一均化电极链，由多个第一均化电极间隔形成，形成于该不连续电阻链靠近该内部接触区的边缘，以使该不连续电阻的输出电压均匀化。
此外，触控面板还可包括一第二均化电极链，由多个第二均化电极间隔形成，其形成每两个该第一均化电极的间隔处，以使该均化电极链的输出电压还加均匀化。
该不连续电阻的长度是以Y＝aX2+b方程式计算得的，以获得良好的补偿效果，使该矩形电场所产生的等压线均化，其中，X是为该电极由角落电极开始的数，b为经实验的默认值，a是由一预设的线段最大值Ymax计算得的，该线段最大值是由该串联电极链位于两个角落电极的中央电极段的长度决定。
其中，形成该不连续电阻链的该多个不连续绝缘段是与该串联电极链的内部部分及该均化电极链的边缘紧密结合，从而达到使不连续电阻的电压均化输出的目的，并且还可以达到相当优良的平均电场分布。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及附图，任何熟悉相关技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
附图说明
图1为本发明的触控面板分层图；
图2为本发明的导电层130的结构图；
图3为本发明的电极框层140的结构图；
图4A为图3的电极框层140的细部结构图的一实施例；
图4B为图3的电极框层140的细部结构图的另一实施例；及
图4C为图3的电极框层140的细部结构图的又一实施例。
符号说明
100 触控面板 120 基板
130 导电层 131 绝缘部
133 不连续电阻 140 电极框层
141 角落电极 144 第一均化电极
145 第二均化电极 146 间隙
147 音叉型电极 147-Xn-2 音叉型电极
147-Xn-1 音叉型电极 147-Xn 音叉型电极
147-Xn+1 音叉型电极 147-Xn+2 音叉型电极
D1、D2、D3、D4、D5 间距 D1A、D1B 间距
YC 垂直段中央 Yn-1、Yn 长度
T1 厚度
具体实施方式
本发明是一种新设计图样及结构，运用在电容式触控面板的侦测时，利用高阻抗透明导电膜与触碰物间的微小电容量(中间间隔一层厚膜透明绝缘材料)，即可精确侦测得到触碰物的触碰坐标。而运用在电阻式触控面板的侦测时，利用触碰物触碰触控面板后所侦测到的电压准位，即可精确侦测到触碰物的触碰坐标。
首先，请参考图1，其为本发明的触控面板100分层图，其包含了基本的电极框层140，导电层130以及基板120。结构上，基板120可采用玻璃基材，并采取如溅镀方式制作导电层130，并以蚀刻或雷射方式来产生导电层130上的图案。接下来，再加印刷500℃高温银浆图样以形成电极框层140。此外，基板120亦可采用其它材质来制作，例如，软性基板，并采用适用于软性基板的制程来制作电极图样。而电极框层的材料可选自银导线、钼/铝/钼金属层、铬导线所组成的群组。
接着，请参考图2，其为本发明的导电层130的结构图，其中黑色区域即为分布于导电层四周的绝缘部131。绝缘部131是以蚀刻或雷射等方式制作，其作用在于将电极框层140的电极层加以隔绝，未被蚀刻为绝缘部者则形成导电的不连续电阻链，用以形成每个电极输出口的平均电压准位，以形成均匀分布的等电位电场。其中，未被蚀刻的不连续电阻链，其长度是以Y＝aX2+b公式计算而得，以形成如图2的非均匀分布的绝缘部，其中，不连续电阻中央段的长度Ymax为预先定义者，并决定了其余的不连续电阻的长度。详细的参数获得方式，将于后续说明。
此外，在电极框层140的四个角落，则为四个角落电极141的位置。
接着，请参考图3，其为本发明的电极框层140的结构图，其包括有四个角落电极141，以及与四个角落电极相串联的串联电极链，其由音叉型电极147与线型电极143所构成，最后，还有一组与串联电极链形成一第一间隔距离(D1)的均化电极链，其由第一均化电极144与第二均化电极145构成。其中，在图3的实施例中，串联电极链是通过多个音叉型电极147与线型电极143形成交错叉夹而串行的结构，且每个电极的间构成有固定间隙，以作为后续的串联电阻的形成空间。于是，当电极框层140形成于导电层130上后，串联电极链的音叉型电极147间的固定间隙即构成串联电阻链，使得角落电极所传递来的电压提供串接的电压供应。而第一均化电极144与第二均化电极145所构成的均化电极链则可再将串联电极链所供应的电压再加以细分为还细的电压分布。
串联电极链的音叉型电极147与线型电极143的电极数目，可依触控面板的大小来进行设计，面板尺寸由小至大，可设计为每个轴向不同数量的电极。例如，图3为16个音叉型电极147的实施例。
由于串联电极链的输入电压，是由角落电极141所传递而来，其经由串联电阻链后，会于每个电极处形成压降的现象。为了能提供导电层130均匀的电场分布，本发明是透过导电层130上的绝缘部131所产生的不连续电阻链来产生不均匀的电阻，并通过距离角落电极越近者，给予越大电阻的基本原则来设计不连续电阻链的电阻值。于是，经由串联电阻链所传递的电压值，将会由不连续电阻链补偿，而形成均匀的供应电压。
然而，由不连续电阻链所供应的电压值，会由于不连续电阻链的电阻段长度不一，而导致电压分布的边缘性不佳。因此，本发明除了不连续电阻链的设计外，还提供了由第一均化电极144与第二均化电极145所形成的均化电极链的设计，以使得电压的供应能够充分的均匀化。均化电极链是在电极框层140形成于导电层130时，配置于不连续电阻链的内层，亦即，不连续电阻链是配置于串联电极链与均化电极链之间。于是，经过不连续电阻链的电压供应，再经均化电极链的电压均匀化，本发明即可提供一个电场均匀化程度极佳的触控面板，经实测结果，其误差范围在1％以内。
图3是以整体架构来说明本发明的电极结构者，接下来，将以细部的结构图来说明本发明的音叉型电极图案。
接着，请参考图4A、4B，其为图3的部分区域放大图。图中绘示了五个音叉型电极147。音叉型电极147-Xn-2、147-Xn-1、147-Xn、147-Xn+1与147-Xn+2与线型电极143-Xn-2、143-Xn-1、143-Xn与143-Xn+1分别可提供VN-2、VN-1、VN、VN+1与VN+2的电压分布，均化电极链则可提供还细的电压分布。其中，图4A为仅采用第一均化电极144的实施例，而图4B则为采用第一均化电极144与第二均化电极145的实施例。
其中，音叉型电极147由叉型部与线型部构成，每个音叉型电极147的叉型部具有一间隙可容纳另一个音叉型电极147的线型部，而形成三层电极结构，并构成间隙D1与D2。音叉型电极147的叉型部的内部部分与第一均化电极144形成间隙D3，其距离端视导电层130的物理特性而订，其为形成所需要的不连续电阻链的空间，由电阻的公式R＝ρL/A，可计算出所需的D3值。其中，R为导线两端点电阻值，ρ为导线的导电系数，A为导线的截面积，L为导线的长度。
音叉型电极147的垂直部分的间隔距离为D5。音叉型电极147的长度为L1，音叉型电极147之间有水平间隔146，使得音叉型电极147之间形成串联的电阻，进而构成串联电阻链。音叉型电极147的线型部长度为L2，与叉型部的长度约略相同。音叉型电极147厚度则为T1，具体的厚度设计端视生产制造的技艺而定。原则上，音叉型电极147的厚度T1越小越好，以降低边框的大小，以使得触控面板的可触控区域还大。
均化电极链则包括有第一均化电极144与第二均化电极145。其中，第一均化电极144的长度为L3，厚度为T2，两个第一均化电极144的间隔为L4，并且，第一均化电极144可为一T型结构，其T型底部的长度为L5，厚度为与第二均化电极145的底面平行为佳。第二均化电极145的长度则为L6，且第一均化电极144与第二均化电极145的间隔为D4。其中，第一均化电极144的T型底部长度L5可等于第二均化电极145的长度L6者，而第一均化电极144的T型底部边缘与第二均化电极145的边缘所形成的间隙距离L7，例如，间隙距离L7为第二均化电极145的长度的2/3，其余的比例亦可，如1/5，1/4，1/3，1/2，2/5，2/7，3/5，3/7，4/5，...。
对应每个串联电极链的音叉型电极147，平均分布有至少一个第一均化电极144(构成第一均化电极链)与至少一个第二均化电极145(构成第二均化电极链)，如图4B所示者。当第一、第二均化电极链形成于导电层130上时，第一均化电极链与第二均化电极链的间隔即构成导电层130上的电阻结构。由于第一均化电极链与第二均化电极链为均匀分布者，因此，可使得经由音叉型电极再经由不连续电阻链所传递来的电压，再做一次均匀化的分配。亦即，均化电极链可使得最终传递到导电层130的触控区的电场，还均匀地分配。
每个音叉型电极147内部部分内缘的第一均化电极链与第二均化电极链的制作数量，除了图4B的2组外，可视生产技巧来做不同的数量搭配，例如，可以制作为1组、3组、4组、5组...均可。如此的配置，需同时搭配导电层130上的不连续电阻链的设计共同考虑。亦即，每个第一均化电极144的位置，均配置至少一个不连续电阻133，以作为电压传递的媒介。而第二均化电极145之后可将电压再做还细致的配置，例如，制作第三均化电极再进行均化一次。
接着，在图4B中，不连续电阻133形成于绝缘部131、音叉型电极147与第一均化电极144之间，其通过导电层130蚀刻出绝缘部131后而形成电阻，也形成与音叉型电极147的导通部分，并且，不连续电阻133与音叉型电极、第一均化电极之间是为无缝接合。从图中可清楚发现，每个音叉型电极147的内部部分，均有两个绝缘部131，亦即，两个不连续电阻133的配置；而音叉型电极147的垂直段的中心，则对应有一个不连续电阻133的一段，其同时对应第一均化电极144的中心。于是，第一均化电极144即可通过不连续电阻133传导音叉型电极147的电压并加以均化，接着，再通过第二均化电极145将第一均化电极144的电压再进行二次均化。由于第二均化电极145是与第一均化电极144的T型底部平行排列，于是，第一均化电极144的电压可与第二均化电极145的电压均匀地输出至导电层130上。
此外，由于不连续电阻链提供不同的电阻给音叉型电极147作为电压出口以作为电压的补偿，于是，每个音叉型电极147经由不连续电阻133的输出电压将会一致。再经过均化电极链的电场均化，即可获得相当均匀的边缘电场分布，可有效地降低边缘电场的涟波效应。
其中，不连续电阻133的长度，可依据Y＝aX2+b的公式计算得其长度，再据以作为绝缘部131的制作而形成不连续电阻133。计算方法说明如下：
1.X为由角落电极起算的音叉型电极147的电极数，例如，从角落电极141开始起算，共有16个音叉型电极147。
2.b为默认值，其由实验与统计获得，最佳者为0.3～4.0mm之间。
3.a是由不连续电阻中央段的长度Ymax计算而得，请参照图2，Ymax的大小，是以面板的大小以及串联电极链的数目来评估获得。
4.由Ymax，b值与X值，即可获得a值的参数。
于是，Yn-1的长度，以Yn-1＝a(n-1)2+b计算得；Yn的长度，以Yn＝a(n)2+b计算得。而Yn-1与Yn的中间Yn-0.5的长度，可以用两种方式来计算得：I.X＝(Xn-1+Xn)/2，再代入公式；II.以Y＝(Yn-1+Yn)/2。实际的效果，以第一式较佳。
其中，不连续电阻133的位置，可置于音叉型电极147的垂直段中心YC1以及其内部部分的中心YC2(两垂直段中心的中心)，而第一均化电极144的中心则对应至不连续电阻133的中心即可。当然，在生产制造上所产生的些许偏差，或者，设计时进行非中心的配置，亦为本发明可提供者，其均可达到本发明所欲达成的效果。
此外，在实务上，亦可采用音叉型电极147的内部部分分配多个不连续电阻133的设计方式。换句话说，本发明是于串联电极链的每个音叉型电极147的内部部分，亦可配置一个以上的不连续电阻133。此外，每个音叉型电极147则可配置至少一个第一均化电极144，而第一均化电极144之间，则可配置至少一个第二均化电极145。亦即，不连续电阻133，第一均化电极144或第二均化电极145的数量配置，以能达到本发明所欲解决的电场均化的问题为目的，其可视生产设备可达到的精度以及成本为主要的考虑。
若采用每个串联电极的电极内部部分以多个不连续电阻133的方式设计，也就是在两个音叉型电极147的垂直段中心YC1(若采用其它的电极架构，则为电极与电极之间的电极内部部分)配置有多个不连续电阻133，则配置于其间的不连续电阻133的长度计算，同样可采用上述的两种计算方式获得。例如，采用两个不连续电阻配置于音叉型电极147的内部部分时，其较佳者为与两旁的不连续电阻133作等距离配置，如介于Yn-1与Yn之间时，分别为Yn-0.67，Yn-0.33。而Yn-0.67＝a(n-0.67)2+b，以Yn-0.33＝a(n-0.33)2+b；或者，Yn-0.67＝(Yn-1*2+Yn*1)/3以Yn-0.33＝(Yn-1*1+Yn*2)/3。
此外，用不同的计算方法所获得的不连续电阻，亦可用于本发明。只要透过本发明的第一均化电极144，或者，透过本发明的第一均化电极144与第二均化电极145的搭配，即可形成良好的均匀电压分配。
于是，经由本发明的电极框层140与导电层130的图案设计，即可平均化角落电极141之间的电压值。故X轴向的电压等位线即使在近线路边缘，仍能取得极佳的并行线分布；同样地，Y轴向的电压等位线亦可得到极佳的并行线分布。
图4B的实施例，说明了构成不连续电阻133的绝缘部131形成于音叉型电极147的内部部分以及第一均化电极144之间，并且，绝缘部131与音叉型电极147及第一均化电极144紧密连结，可形成良好的绝缘关系。如此的结构，可有效地使音叉型电极147的电压准确地提供给第一均化电极144。
然而，在生产制造时，难免会发生制程上的偏差，使得绝缘部131未能准确地形成于音叉型电极147的内部部分以及第一均化电极144之间。以产品使用的角度而言，该等产品若能达到客户的要求，仍能列为良品。请参考图4C，其为将电极框层140形成于导电层130后的放大图的第三例。在不连续电阻133的绝缘部131形成于音叉型电极147的内部部分以及第一均化电极144之间，并且，绝缘部131与音叉型电极147形成一间距D1A，且与第一均化电极144形成一间距D1B。此种结构仍可达到有效的电场均匀分布性。
至于第一均化电极144、第二均化电极145与不连续电阻133的设计，则与图4A、4B的说明相同，于此不再赘述。
在效果上，一个音叉型电极147约可与两个音叉型电极147等效。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当根据权利要求所界定的内容为准。
Claims (10)
1.一种具有音叉型电极图案的触控面板，其特征在于，包含：
一基板；
一导电层，形成于该基板上，具有一内部接触区；
多个角落电极，形成于该导电层的角落；
一串联电极链，包含有多个音叉型电极，形成于该导电层的边缘并与该些角落电极连接，于该些角落电极外加电压时形成一矩形电场，每个该音叉型电极具有面对该内部接触区的一内部部分，相邻的该些音叉型电极间具有一间隙；
一不连续电阻链，包含多个不连续电阻，形成于该导电层上，与该串联电极链电平行排列而连接，用以均匀化该串连电极链的输出电压；及
一第一均化电极链，由多个第一均化电极间隔形成，位于该不连续电阻链靠近该内部接触区的边缘，用以均匀化该不连续电阻的输出电压。
2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，还包含：
一第二均化电极链，由多个第二均化电极间隔形成，位于每两个该第一均化电极的间隔处，用以均匀化该第一均化电极链的输出电压。
3.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该第一均化电极包含有一横杆部与一直杆部，该第二均化电极呈线型并与该第一均化电极的直杆部底端平行排列并形成一间距。
4.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该不连续电阻链是由多个不连续绝缘段形成于该导电层上所构成，且该不连续绝缘段与该串联电极链的该内部部分平行排列。
5.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该不连续电阻链是由多个不连续绝缘段形成于该导电层上所构成，且该不连续绝缘段与该第一均化电极链平行排列。
6.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该不连续电阻链是由多个不连续绝缘段形成于该导电层上所构成，且该不连续绝缘段与该串联电极链的该内部部分及该第一均化电极链平行排列。
7.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，每个该音叉型电极的该内部部分是与至少一个该第一均化电极平行排列，且该音叉型电极的垂直段对应于一个该第一均化电极。
8.根据权利要求7所述的触控面板，其特征在于，位于该音叉型电极的垂直段的该第一均化电极，是以该第一均化电极的中央对应于该音叉型电极的垂直段。
9.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，每个该音叉型电极的该内部部分与至少一个该不连续电阻相邻，且该音叉型电极的垂直段电连接于一个该不连续电阻，该不连续电阻的长度Y是等于aX2+b，其中，该a、b值为常数，该X值等于由与该串联电极链连接的该角落电极起算该音叉型电极的数量。
10.根据权利要求9所述的触控面板，其特征在于，该a值是由该不连续电阻链的一不连续电阻中央段的长度Ymax决定，该a值等于(Ymax-b)/X2。
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