TWI403935B - 觸控面板 - Google Patents

Description

觸控面板

本發明係指一種觸控面板，尤指一種具有分壓電極之觸控面板。

隨著數位科技的進步，各種資訊處理設備以驚人的速度蓬勃發展，在此數位資訊的浪潮下，由於具有高度的便利性，觸控面板早已廣泛的被用作為數位電子裝置的輸入設備，從PDA、行動電話至筆記型電腦，甚至工業用電腦，隨處都可看見觸控面板的應用，其中又以三明治(sandwiched)式的電阻觸控面板最廣為受到使用。

請參閱第一圖(A)，其係為習知電阻觸控面板之示意圖。第一圖(A)中所揭示的觸控面板10主要由下導電層11、上導電層12、雙面膠13以及間隔物(spacer)14等元件所構成，其中通常上導電層12以及下導電層11是在表面塗佈有銦錫氧化物(ITO)、氟錫氧化物(Fluorine Tin Oxide,FTO)、銻錫氧化物(Antimony Tin Oxide,ATO)或奈米碳管(nano carbon tube)等透光導電物質之薄膜11a、12a的玻璃基板11b以及PET基板12b，上導電層12與下導電層11之間透過雙面膠13而接合，上導電層12與下導電層11之間會設置間隔物14以分隔兩者，以避免下導電層11與上導電層12自行導通：上導電層12的表面為按壓表面S，使用者透過按壓按壓表面S使下導電層11與上導電層12相接觸而導通，觸控面板10即可偵測到按壓之位置而產生控制訊號；一輸出電路15連接於上導電層12與下導電層11的側面，用以輸出控制訊號；在PET基板12b之上還可加設一層保護層(未示於圖中)，這層保護層可為具有抗反射、抗眩、抗污、抗霧、抗菌、抗指紋或者抗紫外線等等功能之層。

請繼續參照第一圖(B)，其係為習知電阻觸控面板的工作原理示意圖。觸控面板10其下導電層11的四周圍分別設置了多條電極13X、13Y，位於相對邊的電極13X與電極13X，或電極13Y與電極13Y是彼此平行，而位於相鄰邊的電極13X與電極13Y則是彼此垂直，一組相互平行之對邊的電極13X與電極13X共同形成電路X，而另一組相互平行之對邊的分壓電極13Y與電極13Y則共同形成電路Y。

觸控面板10工作時，先從E1與E3點輸入5 Voltage電壓，而在電路Y之間形成一個5V電壓降，而利用電路L來感應觸碰點在X方向的電壓降之類比訊號，再轉換為數位訊號而獲得觸碰點在X方向之座標，然後再自E1與E2點輸入5 Voltage電壓，而在電路X之間形成一個5V電壓降，而利用電路L來感應觸碰點在Y方向的電壓降之類比訊號，再轉換為數位訊號而獲得觸碰點在Y方向的座標，如此反覆交替，在約每秒150Hz的工作頻率下，當觸控面板10之觸控表面S上的任意點受到觸碰時，藉由下導電層11與上導電層12的導通而產生電壓訊號而檢知觸碰，並經由訊號輸出線L而輸出，經由計算觸碰點在X與Y方向的電壓值，即可換算出觸碰點的座標。

分佈在X與Y方向的5V電壓降，通常是以線性(liner)的方式分佈，如此控制器即可準確的測出觸碰點的座標，為了產生線性電壓降，電極13X與13Y的設計就成為重要的課題，經由適當設計後的電極13X與13Y，能夠適當補償電壓與阻抗之間的關係，就可以在X與Y方向上產生均勻的線性電壓降，如此觸控面板才能精確地工作。

請參閱第二圖(A)，其係為習知技術之第一種線性分壓電極之示意圖。第二圖(A)中揭示了下導電層11的俯視，Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X，其形成在下導電層11的ITO薄膜12a上，且其材質為銀漿，電壓通過饋入點23而分別導入Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X，由於Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X本身會具有相當的阻抗，為了在沿著X方向分佈的斷面Y’Y’與沿著Y方向分佈的斷面X’X’上，都能夠呈現出均勻的等電位線，會需要將Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X中所框圍住的ITO薄膜，利用蝕刻的方式除去，而形成電壓補償區21，以分別調適Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X的局部阻抗，即可分別在斷面X’X’與Y’Y’方向上，形成均勻的水平等電位線。

通常越靠近饋入點23處的電壓補償區21，其挖除面積會越多，以產生較大的阻抗，而越靠近下導電層11的中心處，電壓補償區21的面積會漸次擴增，也就是產生較小的阻抗，因此電壓補償區21可以平衡電壓從饋入點23傳輸到下導電層11的中心處的過程，由於Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X本身阻抗所引起的電壓衰減。(待討論，是否需改圖)

但值得注意的是，雖然經過電壓補償區21的調整後，整體來看，在水平於斷面X’X’與Y’Y’方向上的水平等電位線已經是均勻的，但由於習知的第一種與第二種的Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X，都是由許多段的分壓電極所構成，因此在段與段之間，如分壓電極段13Y1與分壓電極段13Y2之間，由於其不連續的特性，會導致垂直於斷面X’X’與Y’Y’上所形成的垂直等電位線產生偏差。

請參閱第二圖(B)，其係為習知技術之第二種線性分壓電極之示意圖。為了補償由於分段式分壓電極所造成的垂直等電位線偏差，因此第二種線性分壓電極，是將電壓補償區21形成在Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X的前方，並且是形成在每段分壓電極之間的位置，藉以在產生均勻的水平等電位線之外，還可同時調整垂直等電位線。

以上所述的Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X，其材質通常皆為銀漿，透過烘烤的方式，而結合到ITO薄膜上，但透過烘烤所形成的線性分壓電極，在實際操作時，當暴露在較高溫約莫60度以上，或者較高濕度約莫85%以上的環境時，由於銀漿與ITO玻璃間的膨脹係數之差異遽增，會導致銀漿與ITO之間的附著度因此減損，導致線性分壓電極在不經意中就會從ITO上翹起或者剝落，由於均勻等電位線是經由分壓電極與電壓補償區的協同運作才會產生，如果線性分壓電極從ITO上翹起或者剝落，就無法產生出均勻等電位線，會直接影響到觸控面板本身的操控性能。

請參閱第二圖(C)，其係為習知技術之第三種線性分壓電極之示意圖。為了改善每段分壓電極之間的電壓不連續狀況，以及線性分壓電極的翹起或者剝落所導致的故障(malfunction)，因此第三種線性分壓電極，就直接以不分段的銀漿來作為觸控面板的Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X，同時由於銀漿本身的低阻抗，因此Y向線性分壓電極13Y以及X向線性分壓電極13X本身阻抗所引起的電壓衰減幾乎可以省略不計，故不需要設置任何的電壓補償區，也可以產生出均勻的等電位線，且因為線性分壓電極與ITO之間有接觸的附著面積變大，因此線性分壓電極並不容易從ITO上翹起或者剝落。

但值得注意的是，習知的第三種線性分壓電極，由於其阻抗低，因此必然需要耗費更大功率，非常不適合應用在講究微型化、低消耗功率、超長待機時間等的電子裝置上。

職是之故，申請人鑑於習知技術中，在線性分壓電極方面所產生之種種缺失，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「觸控面板」以克服上述缺點，以下為本案之簡要說明。

鑒於習知技術中，對於觸控面板上的分壓電極設計，仍然存在許多缺陷，因此本發明提出以純銀漿線並輔以連續佈線或繞線的方式，來製作觸控面板的分壓電極，因此即使分壓電極是由純銀漿所製成，但因為採用繞線的緣故，會賦予分壓電極本身相當的阻抗，而不會導致功率的大量消耗，同時在佈線時，每一個佈線組的大小，以及佈線組彼此之間的距離可以儘量縮小，藉由提高佈線組的總數量與縮小佈線組彼此之間的距離，可以在無形之中消除因為分段所造成的電壓不連續，而可同時對水平與垂直等電位線進行補償。

因此根據本發明的第一構想，提出一種觸控面板，其包括：一第一導電層；一第二導電層，相對於該第一導電層；以及一電極，具有複數佈線單元，該等佈線組是由導電材料以連續的方式彼此串接而設置於該第一導電層相對於該第二導電層的面上。

較佳地，本發明所提供之觸控面板，更包括一電壓補償區，其設置在該電極之一側。

較佳地，本發明所提供之觸控面板，其中該材料為一低阻抗材料。

較佳地，本發明所提供之觸控面板，其中該低阻抗材料為銀漿。

較佳地，本發明所提供之觸控面板，其中該等佈線單元之型式係選自口字型、ㄇ字型、回字型、凸字型、凹字型或者其組合的其中之一。

較佳地，本發明所提供之觸控面板，其中該電極是經由印刷的方式而形成在第二導電層上。

較佳地，本發明所提供之觸控面板，其中該第二導電層之阻抗為從300Ω/□到2000Ω/□。

根據本發明的第二構想，提出一種觸控面板，其具有相對設置的一第一導電層與一第二導電層，其包括：一電極，是由導電材質以連續繞線的方式設置於該第一導電層相對於該第二導電層的面上。

根據本發明的第三構想，提出一種分壓電極，其是由導電材質以連續繞線的方式設置於一導電膜上。

根據本發明的第四構想，提出一種具有如所述之分壓電極的觸控面板。

本案將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本案之實施並非可由下列實施案例而被限制其實施型態。

請參閱第三圖，其係為本發明之分壓電極第一實施例的示意圖。第三圖中揭示了一個導電層30的1/4面積俯視，導電層30主要是由透明基板與導電薄膜31所組成，導電薄膜31較佳可為銦錫氧化物(ITO)、氟錫氧化物(Fluorine Tin Oxide,FTO)、銻錫氧化物(Antimony Tin Oxide,ATO)或奈米碳管(nano carbon tube)等透光導電物質，其係經由任何習知技術中的方法而形成在透明基板上，如濺鍍或者塗佈等等。值得注意的是，導電層30可為電阻式觸控面板中的下導電層，或者是表面電容式觸控面板中作為感應電極之表面導電層。

本發明之分壓電極32是利用任何習知技術中的方法而直接形成在導電薄膜31上，而分壓電極32又分為用於產生X方向電壓降的X向分壓電極32X與用於產生Y方向電壓降的Y向分壓電極32Y，電壓通過輸入點33而分別導入Y向分壓電極32Y以及X向分壓電極32X，以分別產生X向電壓降與Y向電壓降。

分壓電極32全部是由低阻抗之導電材料所製成，此材料較佳可為銀漿，低阻抗材料是以纏繞迂迴的方式，或者其他可增加阻抗的方式，形成型式包括但不限於口字型、ㄇ字型、回字型、凸字型、凹字型或者其組合的多個迷宮式佈線單元32A，這些佈線單元32A連續地、整體地，在導電薄膜31上形成迴路，從而構成包括有多個佈線單元32A的分壓電極32，經由這樣的佈線方式，可以提高分壓電極32的整體組抗，以避免分壓電極32消耗過多功率。

在第一實施例中，由於多個佈線單元32A彼此之間仍然存在微小之間隔，因此多個佈線單元32A彼此之間有分段或不連續狀況存在，會導致水平與垂直等電位線的偏差，為了分別補償水平與垂直等電位線的偏差，較佳可選擇在Y向分壓電極32Y以及X向分壓電極32X前方設置多個電壓補償區34，以補償水平與垂直等電位線的偏差。

但值得注意的是，當縮小多個佈線單元32A的大小，或者增加佈線單元32A的總數量時，此時多個佈線單元32A之間的不連續狀況會被縮減到可忽略不計，這時的分壓電極32，其行為與無段式分壓電極的行為無異，可被視為無段式分壓電極，在這種狀況下，就沒有設置電壓補償區34的必要。

請參閱第四圖，其係為本發明之分壓電極第二實施例的示意圖。第四圖中揭示了一個導電層40的1/4面積俯視，分壓電極42是利用任何習知技術中的方法而直接形成在導電薄膜41上，而分壓電極42也包括X向分壓電極42X、Y向分壓電極42Y以及多個繞線組42A，電壓通過輸入點43而分別導入Y向分壓電極42Y以及X向分壓電極42X。

第二實施例與第一實施例的差異在於，第二實施例中的Y向分壓電極42Y以及X向分壓電極42X，是做成內凹的形式，利用內凹的形式來補償水平與垂直等電位線的偏差，多個繞線組42A彼此連續地串接在一起，且多個繞線組42A彼此之間的距離設計的非常小，小到會使得因分段對等電位線所產生的影響可被忽略不計，因此無須額外設置電壓補償區，只要Y向分壓電極42Y以及X向分壓電極42X，妥適地設計為內凹的形式，就可以平衡水平與垂直等電位線的偏差；由於每一個繞線組42A都是由銀漿所製成，其阻抗非常小，因此在本實施例中，導電薄膜41較佳地可配合採用較高阻抗的導電膜，如：阻抗較佳為300Ω/□到2000Ω/□的導電膜，可以產生更好的電氣效果。

請參閱第五圖，其係為本發明之分壓電極第三實施例的示意圖。第五圖中揭示了一個導電層50的1/4面積俯視，分壓電極52是利用任何習知技術中的方法而直接形成在導電薄膜51上，而分壓電極52也包括X向分壓電極52X、Y向分壓電極52Y以及多個佈線組52A，電壓通過輸入點53而分別導入Y向分壓電極52Y以及X向分壓電極52X。

第三實施例與第一與第二實施例的差異在於，第三實施例中的Y向分壓電極52Y以及X向分壓電極52X，沒有做任何的電壓補償設計，但在第三實施例中，每一個佈線組52A較佳地都是由組抗非常小的銀漿而整體地製成，彼此連續地串接在一起，且多個佈線組52A彼此之間的距離僅可能的縮小，小到會使得因分段對等電位線所產生的影響可被忽略不計，因此無須額外設置任何電壓補償手段，就可以平衡水平與垂直等電位線的偏差，在本實施例中，導電薄膜51較佳地可配合採用較高阻抗的導電膜，如：阻抗較佳為從300Ω/□到2000Ω/□的導電膜，可以產生更好的電氣效果。

以上所述第一到第三實施例之中的分壓電極32、42與52完全是由低阻抗材料所形成，因此對導電薄膜31、41與51的附著度的要求遠低於習知技術中對附著度的要求，只要分壓電極32不從導電薄膜31上脫落，就不會造成分壓電極32之阻抗改變，而影響水平或者垂直等電位線的線性，只要低阻抗材料本身的阻抗穩定，等電位線表現出來就是線性，其穩定度可媲美高溫製程的產品，也因此分壓電極32、42與52可以採用習知的高溫燒結，或者也可以用黏附的方式，甚至也可以用印刷(print)的方式，來形成在導電薄膜31、41與51上，因此本發明之分壓電極，並不會有習知技術中分壓電極與ITO導電膜在結合時所衍生出的種種問題。

以上所述第一到第三實施例之中的多個佈線單元32A、繞線組42A與佈線組52A完全是由低阻抗材料所形成，因此其長度、寬度與導電膜之厚度等參數，在設計時都需要一併考量，較佳地，可選用阻抗較高的導電膜，來作為導電薄膜31、41與51。

本發明所提出的分壓電極，其型式較習知技術的型式更簡單、製作簡便，還可因此而降低製作成本，同時其品質又不輸給高溫製程的同類產品，且具有高環境耐受度，不太受環境溫度與溼度的影響，因此可較同類產品具有更好的穩定性，甚至還可省略不設置電壓補償手段。而本發明所提出的分壓電極，可以應用在任何需要設置分壓電極的觸控面板。

值得注意的是，本發明所屬領域中具有通常知識者，基於前述第一至第五變化實施例，可輕易組合衍生出更多的變化實施例，以上所述者，僅為本發明之最佳實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

10．．．觸控面板

11．．．下導電層

12．．．上導電層

13．．．雙面膠

14．．．間隔物

11a、12a．．．導電薄膜

12b．．．PET基板

11b．．．玻璃基板

S．．．按壓表面

15．．．輸出電路

13Y．．．Y向線性分壓電極

13X．．．X向線性分壓電極

E1、E2、E3、E4．．．電壓輸入點

X’X’、Y’Y’．．．斷面

X、Y．．．電路

L．．．訊號輸出線

23．．．饋入點

21．．．電壓補償區

13Y1、13Y2．．．分壓電極段

33、43、53．．．輸入點

30、40、50．．．導電層

31、41、51．．．導電薄膜

32、42、52．．．分壓電極

32A．．．佈線單元

32Y、42Y、52Y．．．Y向線性分壓電極

32X、42X、52X．．．X向線性分壓電極

42A．．．繞線組

52A．．．佈線組

第一圖(A)　係為習知電阻觸控面板之示意圖；

第一圖(B)　係為習知電阻觸控面板的工作原理示意圖；

第二圖(A)　係為習知技術之第一種線性分壓電極之示意圖；

第二圖(B)　係為習知技術之第二種線性分壓電極之示意圖；

第二圖(C)　係為習知技術之第三種線性分壓電極之示意圖；

第三圖　係為本發明之分壓電極第一實施例的示意圖；

第四圖　係為本發明之分壓電極第二實施例的示意圖；以及

第五圖　係為本發明之分壓電極第三實施例的示意圖。

50．．．導電層

51．．．導電薄膜

52．．．分壓電極

53．．．輸入點

52Y．．．Y向線性分壓電極

52X．．．X向線性分壓電極

52A．．．佈線組

Claims (6)

1. 一種觸控面板，其包括：一第一導電層；一第二導電層，相對於該第一導電層；以及一分壓電極，經配置於該第一導電層相對於該第二導電層的一導電面上，並具有複數佈線單元，每一佈線單元是由一銀漿材料以連續纏繞的方式在該導電面上形成一特定阻抗迴路，且每一佈線單元與另一佈線單元之間亦以該銀漿材料連續串接，以使該分壓電極由該銀漿材料一體連續地形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括：一電壓補償區，其設置在該分壓電極之一側。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該等佈線單元之該特定阻抗迴路之型式係選自口字型、ㄇ字型、回字型、凸字型、凹字型或者其組合的其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該分壓電極是經由印刷的方式而形成在第二導電層上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第二導電層之阻抗為從300Ω/□到2000Ω/□。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，係為一電阻式觸控面板以及一電容式觸控面板其中之一。