TW201616307A - 觸控螢幕 - Google Patents

Abstract

一種觸控螢幕，包含一基板、一感應電路層及一緩衝層。感應電路層設置在基板的下方。緩衝層設置在基板與感應電路層之間，使感應電路層不接觸基板，該緩衝層的楊氏係數小於該基板與該感應電路層的楊氏係數，且緩衝層的折射率介於該基板的折射率與感應電路層的折射率之間。

Description

觸控螢幕

本發明是有關於一種觸控螢幕。

近年來觸控螢幕已經被大量應用在各種電子產品中，例如智慧型手機(Smart Phone)、平板電腦(Tablet Computer)、個人數位助理(PDA)或衛星導航(GPS)等電子產品多已採用觸控功能。現有的觸控螢幕大多是將一感應電路層配置於一基板的下表面。當在基板的下表面製作感應電路層時，感應電路層本身會產生本質應力，而感應電路層與基板之間的熱膨脹係數不匹配會導致熱應力的產生。因此，上述源自於感應電路層的本質應力與熱應力作用於基板之下表面時，會使得該下表面產生壓應力，並使得基板的上表面產生張應力，而導致基板之上、下表面的應力不匹配，使得基板強度急劇下降。

另外，由於感應電路層通常是由透明導電材料(如ITO)藉由微影、蝕刻製程製作，在蝕刻區與非蝕刻區之間會因光學特性的不同而造成蝕刻痕問題，因此現有的觸控螢幕於製造過程中會再濺鍍一層指數匹配層(Index Matching Layer)來解決上述之光學問題，然而濺鍍此指數匹配層的真空濺鍍機台不僅昂貴，而且製造過程費時費工，徒增製造商的生產成本。

因此，本發明之目的，即在提供一種能維持基板強度，並能消除感應電路層蝕刻痕的觸控螢幕。

於是，本發明觸控螢幕在一些實施態樣中，包含：一基板、一感應電路層，及一緩衝層。

該感應電路層設置在該基板的下方。

該緩衝層設置在該基板與該感應電路層之間，使該感應電路層不接觸該基板，該緩衝層的楊氏係數小於該基板與該感應電路層的楊氏係數，且該緩衝層的折射率介於該基板的折射率與該感應電路層的折射率之間。

在一些實施態樣中，該感應電路層的楊氏係數小於該基板的楊氏係數。

在一些實施態樣中，該基板的折射率小於該感應電路層的折射率。

在一些實施態樣中，該緩衝層的楊氏係數範圍介於1×10⁹帕斯卡至7×10⁹帕斯卡之間。

在一些實施態樣中，該緩衝層的折射率範圍介於1.5至1.8之間。

在一些實施態樣中，該緩衝層的厚度範圍介於50奈米至150奈米之間。

在一些實施態樣中，該緩衝層主要是由一具有 金屬粒子的有機化合物材料所製成，且該緩衝層具有電絕緣性。

在一些實施態樣中，該金屬粒子為選自於鈦或鋯或鈦與鋯之混合所組成的群體。

在一些實施態樣中，該有機化合物材料為聚甲基丙烯酸甲酯。

在一些實施態樣中，該基板之下表面定義出一視區，及至少一位於該視區之一側的非視區，該緩衝層與該感應電路層至少位於該視區。

在一些實施態樣中，該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該緩衝層位於該基板與該感應電路層之間，且該緩衝層之位於該非視區的部分主要是由一具有碳粉的有機化合物材料或一具有染料的有機化合物材料所製成。

在一些實施態樣中，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該基板分別位於該緩衝層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。

在一些實施態樣中，還包含一位置對應於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層與該緩衝層分別位於該感應電路層之兩相反側。

在一些實施態樣中，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該感應電路層分別位於該遮蔽層之兩相反側，並與該感應電路層電 連接。

在一些實施態樣中，還包含一形成於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層與該感應電路層分別位於該緩衝層之兩相反側。

在一些實施態樣中，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該遮蔽層分別位於該緩衝層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。

在一些實施態樣中，還包含一位置對應於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層位於該緩衝層與該感應電路層之間。

在一些實施態樣中，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該緩衝層分別位於該遮蔽層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。

在一些實施態樣中，還包含一形成於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層位於該基板與該感應電路層之間。

在一些實施態樣中，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該基板分別位於該遮蔽層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。

本發明之功效在於：透過該緩衝層維持基板強度，並消除感應電路層的蝕刻痕。

1‧‧‧基板

111‧‧‧上表面

112‧‧‧下表面

2‧‧‧感應電路層

3‧‧‧緩衝層

4‧‧‧視區

5‧‧‧非視區

6‧‧‧遮蔽層

7‧‧‧訊號傳送層

8‧‧‧連接導線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一剖面圖，說明本發明觸控螢幕的第一實施例；圖2是一剖面圖，說明本發明觸控螢幕的第二實施例；圖3是一剖面圖，說明本發明觸控螢幕的第三實施例；圖4是一剖面圖，說明本發明觸控螢幕的第四實施例；圖5是一剖面圖，說明本發明觸控螢幕的第五實施例；及圖6是一剖面圖，說明本發明觸控螢幕的第六實施例。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明觸控螢幕之第一實施例包含一基板1、一感應電路層2及一緩衝層3。

基板1包含一上表面111及一下表面112，上表面111為供使用者觀看畫面、進行觸控操作的外表面，下表面112則為位於相反側的內表面。在本實施例中，基板1採用強化玻璃基板，其上表面111、下表面112處經強化處理，因此具有較佳的結構強度及耐用程度。此外，在不同的實施態樣中，基板1也可以採用在所有表面都經過強化 處理的強化玻璃基板，或者是硬質、軟質的各類型基板，而不以特定的類型為限。

感應電路層2設置在基板1的下方，並用以產生觸控訊號。感應電路層2主要是由透明導電材料所製成，較常見的材質為氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide,IZO)、氧化鋁鋅(Aluminum Zinc Oxide,AZO)、氧化鋅(Zinc Oxide)、氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)、奈米碳管(Carbon Nano Tube,CNT)、奈米銀、奈米銅，或是其他透明導電材質與金屬或非金屬的合成物。

緩衝層3設置在基板1與感應電路層2之間，具有電絕緣性，且主要是由一具有金屬粒子的有機化合物材料所製成。有機化合物材料為一透明材料，而本實施例中，此有機化合物材料是採用聚甲基丙烯酸甲酯，但其材質不以此為限。有機化合物中的金屬粒子可用於調整緩衝層3的折射率，本實施例其材質係為選自於由鈦、鋯或鈦與鋯之混合所組成的群體，但在不同的實施態樣中也可以選用其他材質的金屬粒子，而不以此處揭露的內容為限。

在本實施例中，基板1與感應電路層2間的緩衝層3可避免感應電路層2直接接觸基板1，且緩衝層3的楊氏係數(Young's Modulus)小於基板1與感應電路層2的楊氏係數。一般而言，楊氏係數代表物質材料在其彈性限度內的抗拉或抗壓的物理量。在彈性限度內，應力與應力所造成的形變量成正比，而應力與形變量的比值即被稱為 材料的楊氏係數。楊氏係數的大小代表材料的剛性，並與材料的形變量成負相關，也就是說楊氏係數越小，代表材料可產生的形變量越大。因此，由於本實施例的緩衝層3相較於基板1與感應電路層2具有較小的楊氏係數，因此擁有較大的形變空間來消除基板1與感應電路層2間的應力，進而維持基板1的強度，同時也避免感應電路層2由基板1上剝落(Peeling)。值得一提的是，緩衝層3的較佳楊氏係數範圍介於1×10⁹帕斯卡至7×10⁹帕斯卡之間，楊氏係數在此範圍內的緩衝層3，其拉伸性與延展性較大，因此可消除基板1與感應電路層2之間的應力。此外，本實施例還可以進一步將感應電路層2的楊氏係數配置為小於基板1的楊氏係數，如此可使得感應電路層2相較於基板1有較佳的拉伸性與延展性，因此，若使用者因一時疏忽或操作不當而導致基板1碎裂時，由於感應電路層2具有較大的形變空間，使得感應電路層2較不易因基板1碎裂而斷裂，進而確保了感應電路層2在基板1碎裂的狀況下依然能正常的運作。

另一方面，在本實施例中，緩衝層3的折射率是介於基板1的折射率與感應電路層2的折射率之間，且較佳的緩衝層3折射率範圍是介於1.5至1.8之間、緩衝層3厚度範圍是介於50奈米至150奈米之間，而基板1的折射率小於感應電路層2的折射率。透過緩衝層3、感應電路層2與基板1三者折射率與厚度的指數匹配，使得感應電路層2上具有蝕刻痕的部份(圖中未示)所反射的光波 (Wave)在進入使用者的眼睛前已先藉由破壞性干涉(Destructive Interference)而相互抵銷，進而讓使用者不會看到感應電路層2的蝕刻痕而達到消除蝕刻痕的效果，且也同時取代了現有觸控螢幕結構中指數匹配層(Index Matching Layer)的功能。此外，改變緩衝層3的折射率則可藉由變更組成緩衝層3的金屬粒子的材質、數量等方式來達成，因此，組成緩衝層3的金屬粒子需視緩衝層3折射率的需求進行變更，並搭配對緩衝層3厚度的調整，以達到與感應電路層2及基板1指數匹配的效果。

綜合上述，在本實施例中，緩衝層3可藉由較小的楊氏係數來消除基板1與感應電路層2間的應力。此外，透過與基板1的折射率及感應電路層2的折射率匹配，來消除感應電路層2的蝕刻痕。也就是說，本實施例藉由單一緩衝層3的設置，即能提供應力緩衝層與指數匹配層兩者的功能，進而達成簡化製程、降低成本之目的。

參閱圖2，為本發明觸控螢幕的第二實施例。本實施例與第一實施例的差別在於緩衝層3的實施態樣不同，且觸控螢還包含一訊號傳送層7。若在基板1之下表面112定義出一視區4及環繞視區4的非視區5，位在視區4中的緩衝層3的材質與第一實施例相同，即主要是由具有金屬粒子的有機化合物材料所製成；而位在非視區5的緩衝層3則不同於第一實施例，其主要材質為具有碳粉或染料的有機化合物材料，藉由碳粉或染料的添加使得位於非視區5的緩衝層3形成不透光的結構，因此能作為遮蔽訊 號傳送層7的遮蔽層(black mask)。且在本實施例中，位在視區4的有機化合物材料與位在非視區5的有機化合物材料兩者為同一材料。訊號傳送層7主要藉由金屬材質製作，其位置對應於基板1的非視區5，並與基板1分別位於緩衝層3之兩相反側，且與感應電路層2電連接用以傳送觸控訊號。由於訊號傳送層7通常是由金屬材質所製作，當使用者由上表面111朝下表面112方向觀看時，訊號傳送層7會被位於非視區5的不透光的緩衝層3遮蔽，因此能保持產品的整體美觀。而本實施例其餘各部件之特徵及材料特性與上述之第一實施例相同，故不再贅述。

參閱圖3，為本發明觸控螢幕的第三實施例。相較於第一實施例，本實施例的觸控螢幕還包含一遮蔽層6、一訊號傳送層7及多個連接導線8。在基板1之下表面112定義出一視區4及環繞視區4的非視區5，遮蔽層6的位置對應於基板1之下表面112並位在非視區5，且與緩衝層3分別位於感應電路層2之兩相反側。訊號傳送層7的位置亦對應於該基板1之非視區5，且與該感應電路層2分別位於該遮蔽層6之兩相反側，並透過連接導線8與感應電路層2電連接，用以傳送觸控訊號。本實施例中，雖然位於非視區5的緩衝層3並沒有如第二實施例般加入碳粉或是染料，因此位於非視區5的緩衝層3無法遮蔽訊號傳送層7，但藉由有色油墨或有色光組材質的遮蔽層6的設置，可構成螢幕外框部分的黑矩陣，藉以遮蔽訊號傳送層7，使得使用者無法觀看到訊號傳送層7。而本實施例其餘 各部件之特徵及材料特性，與上述之第二實施例相同，故不再贅述。

參閱圖4，為本發明觸控螢幕的第四實施例，本實施例與第三實施例的差別在於在非視區5中，感應電路層2、緩衝層3與遮蔽層6的層疊關係不同。本實施例中，非視區5中的遮蔽層6是直接形成於基板1的下表面112，且遮蔽層6與感應電路層2分別位於緩衝層3的兩相反側，訊號傳送層7與遮蔽層6分別位於該緩衝層3的兩相反側。由於感應電路層2與訊號傳送層7是位於緩衝層3的同一側，因此訊號傳送層7可直接與感應電路層2電連接，使得本實施例的結構能較為簡化，進而讓製造成本能進一步地下降。而本實施例其餘各部件之特徵與材料特性與上述之第三實施例相同，故不再贅述。

參閱圖5，為本發明觸控螢幕的第五實施例，本實施例與第四實施例的差別在於在非視區5中，感應電路層2、緩衝層3與遮蔽層6三者的相對位置有所差異。在本實施例中，緩衝層3直接形成於基板1的下表面112，而遮蔽層6是位於緩衝層3與該感應電路層2之間，且訊號傳送層7與緩衝層3分別位於遮蔽層6之兩相反側。所以，本實施例的緩衝層3除了提供基板1與感應電路層2之間的應力緩衝效果外，也可以提供基板1與遮蔽層6之間的應力緩衝功效。值得一提的是，在其他的實施態樣中，亦可在位於非視區5的緩衝層3內加入碳粉或是染料，使得位於非視區5中的緩衝層3藉由碳粉或染料的加入而具有 如同遮蔽層6的遮蔽效果。也因為位於非視區5中的緩衝層3已具有遮蔽的功能，因此在本實施例態樣中，遮蔽層6的厚度也可隨之調整下降，如此不僅可降低生產遮蔽層6的製造成本，亦可改善感應電路層2由視區4延伸至非視區5時因高低落差過大而容易在視區4與非視區5交界處斷裂的問題。而本實施例其餘各部件之特徵與材料特性與上述之第四實施例相同，故不再贅述。

參閱圖6，為本發明觸控螢幕的第六實施例，本實施例與第五實施例的差別在於緩衝層3僅位於基板1下表面112的視區4，並無延伸至非視區5，而遮蔽層6是直接形成於基板1的下表面112。因此，在非視區5中，遮蔽層6是位於基板1與感應電路層2間，而訊號傳送層7與基板1分別位於遮蔽層6的兩相反側。儘管緩衝層3可維持基板1強度並消除感應電路層2的蝕刻痕，然而，在非視區5中，由於遮蔽層6的存在，因此蝕刻痕無法被使用者所看到。此外，由於組成遮蔽層6的有色光阻或有色油墨也是有機化合物，使遮蔽層6也具有消除部分應力的能力，因此對基板1的強度也不至於有太大的影響。因此，在本實施例中，緩衝層3僅位於基板1下表面112的視區4而無延伸至非視區5，並不影響基板1的強度與產品的美觀。此外，當感應電路層2由視區4的緩衝層3橫跨至遮蔽層6上時，若遮蔽層6與感應電路層2的高低落差過大，則可能導致感應電路層2在緩衝層3與遮蔽層6的交界處斷裂，致使觸控功能異常與良率下降。而在本實施例中 ，緩衝層3僅位在視區4而無延伸至非視區5，如此也一定程度地降低遮蔽層6與感應電路層2之間的高低落差，避免了感應電路層2在緩衝層3與遮蔽層6的交界處斷裂，進一步地提升了製程的良率。而本實施例其餘各部件之特徵與材料特性與上述之第五實施例相同，故不再贅述。

綜上前述六個實施例，本發明觸控螢幕可透過緩衝層3維持基板1強度，並消除感應電路層2所造成的蝕刻痕，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基板

112‧‧‧下表面

2‧‧‧感應電路層

3‧‧‧緩衝層

4‧‧‧視區

5‧‧‧非視區

6‧‧‧遮蔽層

7‧‧‧訊號傳送層

Claims (20)

1. 一種觸控螢幕，包含：一基板；一感應電路層，設置在該基板的下方；及一緩衝層，設置在該基板與該感應電路層之間，使該感應電路層不接觸該基板，該緩衝層的楊氏係數小於該基板與該感應電路層的楊氏係數，且該緩衝層的折射率介於該基板的折射率與該感應電路層的折射率之間。
2. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該感應電路層的楊氏係數小於該基板的楊氏係數。
3. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該基板的折射率小於該感應電路層的折射率。
4. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該緩衝層的楊氏係數範圍介於1×10⁹帕斯卡至7×10⁹帕斯卡之間。
5. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該緩衝層的折射率範圍介於1.5至1.8之間。
6. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該緩衝層的厚度範圍介於50奈米至150奈米之間。
7. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該緩衝層主要是由一具有金屬粒子的有機化合物材料所製成，且該緩衝層具有電絕緣性。
8. 如請求項7所述觸控螢幕，其中，該金屬粒子為選自於鈦或鋯或鈦與鋯之混合所組成的群體。
9. 如請求項7所述觸控螢幕，其中，該有機化合物材料為 聚甲基丙烯酸甲酯。
10. 如請求項1所述觸控螢幕，其中，該基板之下表面定義出一視區，及至少一位於該視區之一側的非視區，該緩衝層與該感應電路層至少位於該視區。
11. 如請求項10所述觸控螢幕，其中，該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該緩衝層位於該基板與該感應電路層之間，且該緩衝層之位於該非視區的部分主要是由一具有碳粉的有機化合物材料或一具有染料的有機化合物材料所製成。
12. 如請求項11所述觸控螢幕，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該基板分別位於該緩衝層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。
13. 如請求項10所述觸控螢幕，還包含一位置對應於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層與該緩衝層分別位於該感應電路層之兩相反側。
14. 如請求項13所述觸控螢幕，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該感應電路層分別位於該遮蔽層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。
15. 如請求項10所述觸控螢幕，還包含一形成於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層與該 感應電路層分別位於該緩衝層之兩相反側。
16. 如請求項15所述觸控螢幕，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該遮蔽層分別位於該緩衝層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。
17. 如請求項10所述觸控螢幕，還包含一位置對應於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該緩衝層與該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層位於該緩衝層與該感應電路層之間。
18. 如請求項17所述觸控螢幕，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該緩衝層分別位於該遮蔽層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。
19. 如請求項10所述觸控螢幕，還包含一形成於該基板之下表面並位在該非視區的遮蔽層，且該感應電路層還延伸至該非視區，在該非視區中，該遮蔽層位於該基板與該感應電路層之間。
20. 如請求項19所述觸控螢幕，還包含一訊號傳送層，該訊號傳送層的位置對應於該基板之非視區，且與該基板分別位於該遮蔽層之兩相反側，並與該感應電路層電連接。