TWI408595B - Capacitive touch graphics structure and its manufacturing method, touch panel and touch display device - Google Patents

Description

電容式觸控圖形結構及其製法、觸控面板及觸控顯示裝置

本發明係有關觸控技術，特別是關於電容式觸控圖形結構及其製法、觸控面板及觸控顯示裝置。

現有的觸控面板(Touch Panel)的觸控輸入方式，包括電阻式、電容式、光學式、電磁感應式及音波感應式等。其中，電阻式及電容式的工作原理為：使用者以手指或感應筆對面板表面進行觸碰，受觸碰位置的面板內部產生電壓及電流的變化，對該變化進行偵測分析以確定面板表面受觸碰的位置。

請參閱圖1，電容式觸控面板包括X(X0-X7)方向和Y(Y0-Y4)方向的電極軸。當使用者以手指或其它接地導電物體接觸面板(如圖中陰影部分所示)時，觸碰到的X軸和Y軸分別會產生電容變化。控制器接收並分析該電容變化，以確定被觸碰到的X軸和Y軸的位置，從而判斷出手指在觸控面板上碰觸的位置。

先前技術之一種電容式觸控圖形結構10，請參閱圖2，其包括有設置在玻璃1同一層的複數個沿著第一方向間隔排列的第一電極區塊11和複數個沿著第二方向間隔排列的第二電極區塊12，形成矩陣結構；複數條第一導線111和複數條第二導線121，每兩個相鄰的第一電極區塊11之間透過一第一導線111彼此電連接，每兩個相鄰的第二電極區塊12之間透過一第二導線121彼此電連接，相鄰的兩個第二電極區塊12分別佈設在一第一導線111的兩側，第一導線111和第二導線121彼此正交；以及複數個絕緣塊13，每個絕緣塊13形成於第一導線111與第二導線121之間，使之形成電絕緣。

請參閱圖3，上述電容式觸控圖形結構10，由於複數個絕緣塊13的設置，造成多處的突起，易造成光線的折射與反射，易由目視所見，影響觸控面板的可視效果。

因此，需要一種新的電容式觸控圖形結構來解決上述傳統的電容式觸控圖形所存在的問題和缺陷。

本發明之目的目的之一在於提出一種電容式觸控圖形結構，其用於觸控顯示時不易被目視所見。

根據本發明實施例所揭露之一種電容式觸控圖形結構，包括：一基板；一絕緣層，覆蓋於該基板上，且該絕緣層上設有複數個通孔；形成於該絕緣層上的複數個均勻排佈在一第一方向上的第一方向導電單元組以及複數個均勻排佈在一第二方向上的第二方向導電單元組，每一第一方向導電單元組包括複數個第一方向導電單元，每一第二方向導電單元組包括複數個第二方向導電單元和複數條連接兩相鄰第二方向導電單元的第二方向導線，每兩個相鄰的第一方向導電單元位於一第二方向導線兩側，第一方向導電單元與所述第二方向導電單元彼此絕緣；以及設於基板和絕緣層之間的複數個第一方向導線，每一第一方向導線透過絕緣層上的通孔在絕緣層上與第二方向導線相對的一側電連接兩個相鄰的第一方向導電單元，透過該絕緣層彼此絕緣。

根據本發明實施例所揭露之一種電容式觸控圖形結構的製作方法，其特徵在於，包括：在一具有複數個通孔的絕緣層上形成複數個均勻排佈在一第一方向上的第一方向導電單元組以及複數個均勻排佈在一第二方向上的第二方向導電單元組，每一第一方向導電單元組包括複數個第一方向導電單元，每一第二方向導電單元組包括複數個第二方向導電單元和複數條連接兩相鄰第二方向導電單元的第二方向導線，每兩個相鄰的第一方向導電單元位於一第二方向導線兩側，第一方向導電單元與所述第二方向導電單元彼此絕緣；將每兩個相鄰的第一方向導電單元透過一第一方向導線穿過絕緣層上的通孔在絕緣層上與第二方向導線相對的一側進行電連接，該第一方向導線和第二方向導線透過該絕緣層彼此絕緣；將該絕緣層覆設於一基板上。

根據本發明實施例所揭露之一種觸控面板，包括一如上所述的用來感測觸摸動作並產生相應觸控信號的電容式觸控圖形結構；一用來傳遞上述觸控信號的信號線群；以及一用來接收並處理該觸控信號的控制器；該信號線群包括複數條第一信號線和複數條第二信號線，每一第一方向導電單元組透過一相應的第一信號線連接至控制器，且每一第二方向導電單元組透過一相應的第二信號線連接至控制器。

根據本發明實施例所揭露之一種觸控顯示裝置，包括：一如上述之用來感測觸控動作並產生相應觸控感應信號的觸控面板；一用來接收處理上述觸控感應信號並產生相應待顯示信號的處理器；以及一用來接收該待顯示信號並顯示相應圖案的顯示器。

本發明的電容式觸控電路圖形，整體厚度低、製造方便，外觀結構目視不易見，且可以用於各種觸控面板和觸控顯示裝置中。且本發明觸控面板中的絕緣層不僅保護第一方向導線，還可以對設置在基板周邊的信號線群達到很好的保護作用。

以下結合附圖，透過示例性的實施方式對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。

請參閱附圖4A-4D、附圖5，一實施例的觸控圖形的製造方法包括以下步驟：

步驟501：首先在基板2表面濺度一層導電材料，然後透過蝕刻、曝光、顯影等黃光工藝加工形成至少一組沿一第一方向均勻排列的第一方向導線21b,每組包括複數條等間距排列的第一方向導線21b。當設置有多組時，此第一方向導線21b呈一矩陣排列，請參閱圖4A。在實際生產工藝中，形成的第一方向導線21b通常呈長方體狀，長度為100μm-300μm,寬度為5μm-100μm,厚度為50-1500。

步驟502：在圖4A所示圖案上，再全面鋪設一絕緣層23，覆蓋整個基板2。該絕緣層23具有複數個通孔23a，如圖4B所示。通孔23a分別與第一方向導線21b兩端的位置相對應，形成一如4C所示的圖案。在一較佳實施例中，絕緣層穿透率大於85%，通孔23a為倒錐台狀，其底面的長度為20μm-50μm，寬度為20μm-50μm，厚度為1μm-3μm，且錐台的角度為15度-85度，其中錐台底面朝向第一方向導電單元，可方便第一方向導線21b與下述的第一方向導電單元21a連接。

步驟503：在絕緣層23上濺度一層導電材料，其厚度為50-1500，穿透率為80%-99%，並透過蝕刻、曝光、顯影等黃光工藝加工形成至少一組沿一第一方向均勻排列的第一方向導電單元組21和至少一組沿第二方向均勻排佈的第二方向導電單元組22,如圖4D所示。每組第一方向導電單元組21包括沿第一方向間隔佈置的至少兩個第一方向導電單元21a，且每兩個相鄰的第一方向導電單元21a之間透過在第一步中所形成的第一方向導線21b彼此電連接；每組第二方向導電單元組22包括沿第二方向間隔佈置的至少二個第二方向導電單元22a，以及至少一組第二方向導線22b；第二方向導電單元22a設置於第一方向導線21b相應位置的兩側，且每兩個相鄰的第二方向導電單元22a透過第二方向導線22b彼此電連接；第一方向導電單元21a與所述第二方向導電單元22a彼此絕緣，並透過所述絕緣層23彼此絕緣。在一較佳實施例中，该第一方向和第二方向彼此垂直，第一方向導線21b和第二方向導線22b彼此正交。

經過上述三步，最終就形成了如圖6所示的一觸控圖形結構50。觸控圖形結構50包括：一基板2，其上形成複數條均勻排佈在一第一方向上的第一方向導線21b；一絕緣層23，覆蓋於上述複數條第一方向導線21b，且絕緣層23表面具複數個通孔23a，通孔23a分別與第一方向導線21b兩端的上方相對應；至少一組第一方向導電單元組21，每組包括沿第一方向間隔佈置的至少兩個第一方向導電單元21a，且每兩個相鄰的第一方向導電單元21a之間透過第一方向導線21b彼此電連接；至少一組第二方向導電單元組22，每組包括沿第二方向間隔佈置的至少二個第二方向導電單元22a，以及至少一組第二方向導線22b。第二方向導電單元22a設置於第一方向導線21b相應位置的兩側，且每兩個相鄰的第二方向導電單元22a透過第二方向導線22b彼此電連接；第一方向導電單元21a與所述第二方向導電單元22a彼此絕緣，且第一方向導線21b和第二方向導線22b彼此正交，並透過絕緣層23彼此絕緣。

上述過程中，首先是將第一方向導線21b形成於基板2上。在其他的實施例中，也可先將第一方向導線21b電連接第一方向導電單元21a，與絕緣層23形成一體後再與基板2貼合。

在此上述製作過程中，基板2可以由透明絕緣的材料製成，如玻璃。觸控圖形還可以根據實際需要透過印刷等工藝流程在基板2上製作而成。各第一方向導電單元組21和第二方向導電單元組22可以由透明導電材料，如氧化銦錫ITO、氧化銦鋅或鋁氧化鋅等，透過濺度、曝光、顯影和蝕刻等工序製作而成。第一方向導線21b，可以由透明導電材料如氧化銦錫ITO、氧化銦鋅或鋁氧化鋅等製成，也可以由金屬材料製成，如銀、銅等。絕緣層23可以由透明絕緣材料製成如環氧樹脂、聚醯亞胺或甲基丙烯酸甲酯等。

若第一方向導線21b採用金屬製成時，它可為單層結構，即採用單層金屬結構；也可以為複數層結構。如圖7所示，第一方向導線21b包括第一層71、第二層72和第三層73，其中第一層71和第三層73由穩定性較強的金屬製成，如金屬鉬；第二層72可由導電性較好的金屬製成，如金屬鋁。第一方向導線21b採用此鉬鋁鉬的組合結構既可以保證它的傳導性又具有很好的穩定性，且金屬鉬具有較好的強度，可增加第一方向導線21b的抗壓性。在實際生產和製造中，第一方向導線21b還可以是四層、五層等結構，其中間均採用導電性較好的金屬，其兩邊均採用穩定性較強的金屬製成。

上述結構中的第一方向導電單元組21和第二方向導電單元組22可以是分別沿某一方向等間距均勻排佈，也可以是非等間距排佈。第一方向導電單元21a和第二方向導電單元22a可以是等間距均勻排列，也可以是非等間距排列。第一方向導電單元組21和第二方向導電單元組22可以是相互垂直排列，也可以是非垂直排列。各第一方向導電單元21a和第二方向導電單元22a呈多邊形狀，可以是菱形、六邊形、八邊形、矩形、正方形、三角形或其他多邊形狀。導電單元21a和22a可由透明導電材料製成，如氧化銦錫ITO、氧化銦鋅或鋁氧化鋅等。

請參閱圖8，本發明的電容式觸控圖形結構採用全面鋪蓋絕緣層23，僅在絕緣層23的相應處設置有通孔23a，此通孔23a尺寸遠小於常用的絕緣塊尺寸，因此相較於圖3所示的傳統的電容式觸控圖形結構，其不僅厚度比較低，且其外觀結構目視較不易見。

請參閱圖9，觸控面板100包括上述一接收觸摸動作並產生一相應的觸控信號的電容式觸控圖形結構，一設置在基板2周邊用來傳送觸控信號的信號線群30，以及一接收並處理觸控圖形結構因觸摸動作所產生的觸控信號的控制器5。信號線群30包括複數條第一信號線30a和複數條第二信號線30b,電容式觸控圖形的第一方向導電單元組21分別透過一條相應的第一信號線連接到控制器5，且第二方向導電單元組22也分別透過一相應的第二信號線連接到控制器5。

第一信號線30a和第二信號線30b，可以由透明導電材料如氧化銦錫ITO、氧化銦鋅或鋁氧化鋅等製成，也可以由金屬材料製成，如銀、銅等。在實際生產過程中，第一信號線30a和第二信號線30b通常與觸控電路圖形結構的第一方向導線21b一起形成，也被絕緣層23完全覆蓋。絕緣層23也可以有效地保護第一信號線30a和第二信號線30b。

上述的觸控面板可以與顯示器相結合構成一觸控顯示裝置。請參閱圖10，觸控顯示裝置60包括一觸控面板61，一顯示器62，一設置於觸控面板61和顯示器62之間的粘結層63，以及一與觸控面板61和顯示器62均連接的處理器64。粘結層63用來粘合觸控面板61和顯示器62，觸控面板61用來感應一觸摸動作並產生一觸控感應信號並把相應的觸控感應信號傳送給處理器64，處理器64接受到觸控面板61傳送的觸控感應信號後，進行處理，產生相應的顯示指示信號並傳送相應的顯示指示信號給顯示器62，顯示器62接收到顯示指示信號後從而在顯示器62上顯示相應的觸摸動作所對應的圖像資訊。上述顯示器可以是液晶顯示器。

本發明的電容式觸控電路圖形，整體厚度低、製造方便，外觀結構目視不易見，且可以用於各種觸控面板和觸控顯示裝置中。且本發明觸控面板中的絕緣層不僅保護第一方向導線，還可以對設置在基板周邊的信號線群起到很好的保護作用。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

1．．．玻璃

10．．．觸控圖形結構

11．．．第一電極區塊

12．．．第二電極區塊

13．．．絕緣塊

111．．．第一導線

121．．．第二導線

2．．．基板

21．．．第一方向導電單元組

21a．．．第一方向導電單元

21b．．．第一方向導線

22．．．第二方向導電單元組

22a．．．第二方向導電單元

22b．．．第二方向導線

23．．．絕緣層

23a．．．通孔

30．．．信號線群

30a．．．第一信號線

30b．．．第二信號線

100．．．觸控面板

5．．．控制器

50．．．觸控圖形結構

60．．．觸控顯示裝置

61．．．觸控面板

62．．．顯示器

63．．．粘結層

64．．．處理器

71．．．第一層

72．．．第二層

73．．．第三層

圖1是電容式觸控面板感應原理示意圖；

圖2是現有的電容式觸控圖形的結構示意圖；

圖3是圖2中電容式觸控圖形的反射示意圖；

圖4A-4D是本發明的電容式觸控圖形結構的製作過程示意圖；

圖5是本發明的電容式觸控圖形結構的製作流程圖；

圖6是本發明的電容式觸控圖形的結構示意圖；

圖7是圖5中第一方向導線的結構示意圖；

圖8是本發明的電容式觸控圖形結構的側面結構示意圖；

圖9是採用本發明的電容式觸控圖形結構的觸控面板的結構示意圖；

圖10是採用本發明的電容式觸控圖形結構的觸控顯示裝置的結構示意圖。

2．．．基板

21．．．第一方向導電單元組

21a．．．第一方向導電單元

21b．．．第一方向導線

22．．．第二方向導電單元組

22a．．．第二方向導電單元

22b．．．第二方向導線

23．．．絕緣層

23a．．．通孔

50．．．觸控圖形結構

Claims (30)

1. 一種電容式觸控圖形結構，包括：一基板；一絕緣層，覆蓋於該基板上，且該絕緣層上設有複數個通孔；形成於該絕緣層上的複數個均勻排佈在第一方向上的第一方向導電單元組以及複數個均勻排佈在第二方向上的第二方向導電單元組，每一第一方向導電單元組包括複數個第一方向導電單元，每一第二方向導電單元組包括複數個第二方向導電單元和複數條連接兩相鄰第二方向導電單元的第二方向導線，每兩個相鄰的第一方向導電單元位於一第二方向導線兩側，第一方向導電單元與所述第二方向導電單元彼此絕緣；複數個導電部，分別設置於該絕緣層的該些通孔中；以及設於基板和絕緣層之間的複數個第一方向導線，每一第一方向導線透過該些通孔中的導電部電連接兩個相鄰的第一方向導電單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該第一方向導電單元和該第二方向導電單元由透明導電材料製成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電容式觸控圖形結 構，其中該透明導電材料係氧化銦錫、氧化銦鋅或鋁氧化鋅。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該第一方向導線由透明導電材料或金屬材料製成。
5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之電容式觸控圖形結構，其中該第二方向導線由透明導電材料製成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該第一方向導線係複數層或單層結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該絕緣層由透明絕緣材料製成。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控圖形結構，其中該透明絕緣材料係環氧樹脂、聚醯亞胺或甲基丙烯酸甲酯。
9. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸控圖形結構，其中該第一方向導電單元和第二方向導電單元呈多邊形。
10. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸控圖形結 構，其中該第一方向導電單元和第二方向導電單元形狀為菱形、六邊形、八邊形、矩形、正方形或三角形。
11. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸控圖形結構，其中該第一方向導線為長方體。
12. 如申請專利範圍第11項所述的電容式觸控圖形結構，其中該長方體的長度為100μm-300μm。
13. 如申請專利範圍第11項或第12項所述之電容式觸控圖形結構，其中該長方體的寬度為5μm-100μm。
14. 如申請專利範圍第11項或第12項所述之電容式觸控圖形結構，其中該長方體的厚度為50Å-1500Å。
15. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控圖形結構，其中該長方體的長度為100μm-300μm，寬度為5μm-100μm，厚度為50Å-1500Å。
16. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該通孔為錐台狀，該錐台底面朝向第一方向導電單元。
17. 如申請專利範圍第16項所述之電容式觸控圖形結構，其中該通孔底面的長度為20μm-50μm。
18. 如專利範圍16或17所述之電容式觸控圖形結構，其中該通孔底面的寬度為20μm-50μm。
19. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該絕緣層的厚度為1μm-3μm。
20. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控圖形結構，其中該第一方向導電單元、第二方向導電單元和第二方向導線的厚度相同且均為50Å-1500Å。
21. 一種電容式觸控圖形結構的製作方法，包括以下步驟：在一具有複數個通孔的絕緣層上形成複數個均勻排佈在一第一方向上的第一方向導電單元組以及複數個均勻排佈在一第二方向上的第二方向導電單元組，每一第一方向導電單元組包括複數個第一方向導電單元，每一第二方向導電單元組包括複數個第二方向導電單元和複數條連接兩相鄰第二方向導電單元的第二方向導線，每兩個相鄰的第一方向導電單元位於一第二方向導線兩側，該第一方向導電單元與該第二方向導電單元彼此絕緣；形成複數個導電部於該絕緣層的該些通孔中；於絕緣層上與第二方向導線相對的一側形成複數個第一方向導線，並將每兩個相鄰的第一方向導電單元透過 該些通孔中的導電部與一第一方向導線電連接，該第一方向導線和第二方向導線透過該絕緣層彼此絕緣；將該絕緣層覆設於一基板上。
22. 如申請專利範圍第21項所述之電容式觸控圖形結構的製作方法，其中在將該絕緣層覆設於該基板上之前，將該第一方向導線形成於該基板上，使每一第一方向導線的兩端均對應於絕緣層上的通孔。
23. 一種觸控面板，包括一如申請專利範圍第1項所述的用來感測觸摸動作並產生相應觸控信號的電容式觸控圖形結構；一用來傳遞上述觸控信號的信號線群；以及一用來接收並處理該觸控信號的控制器；該信號線群包括複數條第一信號線和複數條第二信號線，每一第一方向導電單元組透過一相應的第一信號線連接至該控制器，且每一第二方向導電單元組透過一相應的第二信號線連接至該控制器。
24. 一種觸控顯示裝置，包括：一如申請專利範圍第23項所述之用來感測觸控動作並產生相應觸控感應信號的觸控面板；一用來接收處理上述觸控感應信號並產生相應待顯示信號的處理器；以及一用來接收該待顯示信號並顯示相應圖案的顯示器。
25. 如申請專利範圍第24項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控顯示裝置進一步包括一設置在該觸控面板和該顯示器之間的粘結層。
26. 如申請專利範圍第24項所述的觸控顯示裝置，其中該顯示器為液晶顯示器。
27. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸控圖形結構，該些導電部與對應的該些第一方向導線是一體成型的。
28. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸控圖形結構，該些導電部與對應電性連接的該些第一方向導電單元是一體成型的。
29. 如申請專利範圍第21項所述的電容式觸控圖形結構，該些導電部與對應的該些第一方向導線同時形成。
30. 如申請專利範圍第21項所述的電容式觸控圖形結構，該些導電部與對應的該些第一方向導電單元同時形成。