TWI439896B - 觸控面板之感應裝置 - Google Patents

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Description

觸控面板之感應裝置
本發明係關於一種觸控面板之感應裝置，尤指一種具有靜電防護功能的觸控面板之感應裝置。
觸控面板由於具有人機互動與設計多樣化的特性，而被廣泛應用於儀器的外埠輸入介面。近年來隨著消費性電子產品應用面越來越廣，將觸控功能與顯示器結合而應用的產品也越來越多，例如行動電話(mobile phone)、衛星導航系統(GPS navigator system)、平板電腦(tablet PC)、以及筆記型電腦(laptop PC)等。
現今觸控面板的技術非常多樣化，較常見的包括電阻式、電容式、以及光學式等技術。其中電容式觸控面板由於具有高準確率、多點觸控、高耐用性、以及高觸控解析度等優點，已成為目前中高階消費性電子產品使用之主流觸控技術。關於目前電容式觸控面板所使用的觸控裝置請參考第1圖。第1圖繪示了習知電容式觸控面板之感應裝置的上視示意圖。如第1圖所示，習知觸控面板之感應裝置包括複數個第一感應電極14C、複數個第二感應電極14D與複數個橋接器(bridge)11。其中，第一感應電極14C係與第二感應電極交替排列，且各第二感應電極14D係與水平方向X相鄰之第二感應電極14D互相連結，而各第一感應電極14C則需利用橋接器11與在垂直方向Y相鄰的第一感應電極14C互相連結。其中，橋接器11係與第一感應電極14C/第二感應電極14D設置於不同表面上。電容式觸控面板即是使用感應電極偵測觸控點的電容變化，並利用X軸及Y軸的連結線將訊號傳回完成定位。而當使用者操作電容式觸控面板時，會造成靜電荷的移動而使觸控面板產生靜電放電，由於觸控面板內部電阻趨近為零，導致觸控面板會有大電流放電的動作產生，此大電流會流經整體阻抗較高的橋接器11，於橋接器11處釋放電能而造成橋接器11燒斷的現象，此現象將會嚴重地影響觸控面板產品的可靠性，因此有必要對於此靜電破壞現象加以防護及改善。
本發明之主要目的之一在於提供一種觸控面板之感應裝置，以改善因靜電破壞導致觸控面板產品可靠性降低之現象。
為達上述目的，本發明之一較佳實施例提供一種觸控面板之感應裝置。上述觸控面板之感應裝置包括一基板、複數個感應電極、複數個靜電防護電極、複數個第一橋接器、以及一保護層。感應電極、靜電防護電極、第一橋接器係設置於基板上。而保護層係設置於感應電極與第一橋接器之間，以及設置於靜電防護電極與第一橋接器之間。此外，保護層具有複數個接觸孔洞，且至少一感應電極透過接觸孔洞及第一橋接器與靜電防護電極電性連結。
本發明藉由靜電防護電極的設計，將可能於後續觸控面板組裝以及觸控面板使用操作時所產生的靜電破壞能量分散，進而降低各感應電極間傳輸線路被靜電破壞的機率，有效地提升觸控面板的可靠度。此外，由於本發明之具有靜電保護功能的觸控面板之感應裝置的製作方法可整合於現行觸控面板的製程中，因此不會增加額外的製程，故不會增加製程成本及複雜度。
在本說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製作商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包括」係為一開放式的用語，故應解釋成「包括但不限定於」。再者，為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容。需注意的是圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。此外，在文中使用例如”第一”與”第二”等敘述，僅用以區別不同的元件，並不對其產生順序之限制。
請參考第2圖至第4圖。第2圖至第4圖繪示了本發明第一較佳實施例之觸控面板之感應裝置的示意圖，其中第2圖繪示了觸控面板之感應裝置之上視示意圖，第3圖為第2圖之局部放大透視示意圖，而第4圖繪示了第3圖之觸控面板之感應裝置沿剖線A-A’之剖面示意圖。如第2圖至第4圖所示，本發明之第一較佳實施例的觸控面板之感應裝置51包括一基板10、複數個第一橋接器11A及複數個第二橋接器11B設置於基板10上、一保護層12(第2圖與第3圖未示)設置於第一橋接器11A及第二橋接器11B上、複數個感應電極14A及複數個感應電極14B設置於保護層12上、以及複數個靜電防護電極15設置於保護層12上。感應電極14A與感應電極14B的圖案係交替排列，各感應電極14A的圖案彼此不相連結，而各感應電極14B的圖案於水平方向X彼此相連結。各靜電防護電極15係設置於各感應電極14A與各感應電極14B之間，且各靜電防護電極15的圖案不與各感應電極14A及感應電極14B的圖案相連結。此外，保護層12具有複數個接觸孔洞13，且接觸孔洞13分別部分暴露出第一橋接器11A與第二橋接器11B。至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第一橋接器11A與一靜電防護電極15電性連結，且至少一感應電極14A透過接觸孔洞13以及第二橋接器11B與垂直方向Y相鄰之感應電極14A電性連結。在本發明之其它實施例中，可視設計需要選擇性地使部分靜電防護電極15透過第一橋接器11A與感應電極14B電性連結，但前提是需維持感應電極14B與感應電極14A間電性分離之關係。在本實施例中，第一橋接器11A與第二橋接器11B係以同一導電材料層所構成，該導電材料層可包括例如鉬(molybdenum,Mo)、鋁(aluminum,Al)、鈦(titanium,Ti)或其他適合之導電材料。而感應電極14A、感應電極14B與靜電防護電極15係以同一透明導電材料層所構成，該透明導電材料層可包括例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)或其他適合之導電材料。在本發明之其他實施例中，感應電極與靜電防護電極亦可視設計考量以一不透明或一透明度低之導電材料層所構成。舉例來說，當觸控面板並不與顯示面板搭配應用或對於整體面板之穿透率要求較低時，可選用適合之不透明或透明度低之導電材料來形成感應電極與靜電防護電極，以符合其他方面例如成本之考量。此外，請參考第3圖，各第一橋接器11A包括兩個連結區11A2與一引線區11A1，引線區11A1的寬度W11大體上可大於或等於第二橋接器11B的寬度W2，且連結區11A2的寬度W12大體上可大於引線區11A1的寬度W11。在本發明之實施例中，較佳者，連結區11A2的寬度W12大體上係為引線區11A1的寬度W11的兩倍，但並不以此為限。此設計係利用控制連結至靜電防護電極15的第一橋接器11A寬度，以增加電流流經靜電防護電極15的機率。使得靜電產生之大電流較易選擇性地經過第一橋接器11A流到靜電防護電極15，發揮靜電防護效應。關於此靜電防護的機制，將於後續的內文中再加以詳述。
此外，請再參考第4圖，並一併參考第3圖。本發明之第一較佳實施例的觸控面板之感應裝置的製作方法包括下列數個步驟。首先，提供一基板10，於基板10上形成一圖案化導電層，以形成複數個第一橋接器11A與複數個第二橋接器11B，其中各第一橋接器11A包括兩個連結區11A2與一引線區11A1，引線區11A1的寬度W11大體上可大於或等於第二橋接器11B的寬度W2，且連結區11A2的寬度W12大體上可大於引線區11A1的寬度W11。接著，形成一保護層12覆蓋基板10、第一橋接器11A、以及第二橋接器11B。然後，於保護層12中形成複數個接觸孔洞13，其中接觸孔洞13分別部分暴露出第一橋接器11A與第二橋接器11B。接著，於保護層12上形成一圖案化透明導電層，以形成複數個感應電極14A、複數個感應電極14B與複數個靜電防護電極15，其中至少一感應電極14A透過接觸孔洞13與部分第一橋接器11A及部分第二橋接器11B接觸，且至少一靜電防護電極15透過接觸孔洞13與部分第一橋接器11A接觸。換句話說，至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第一橋接器11A與一靜電防護電極15電性連結，且至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第二橋接器11B與一相鄰之感應電極14A電性連結。值得說明的是，由於本發明之具有靜電保護功能的觸控面板之感應裝置的製作方法可整合於現行觸控面板的製程中，不會增加額外的製程，因此不會增加製程成本及複雜度。
請參考第5圖，並一併參考第2圖。第5圖繪示了本發明之較佳實施例之觸控面板之感應裝置的等效電路示意圖。如第5圖所示，在本發明之第一較佳實施例中，Rtrace為第2圖中於垂直方向Y連結各感應電極14A的各第二橋接器11B的等效阻抗，Resd為各靜電防護電極15與相連之第一橋接器11A的等效阻抗，Rts為各感應電極14A的等效阻抗。當靜電所產生的瞬間大電流Iesd流經Y方向連接連結上下感應電極14A的第二橋接器11B後，會分成三個路徑，其中因為Resd的阻值比Rts大，靜電所產生的瞬間大電流Iesd所產生的熱能較大，因此於各靜電防護電極15較容易造成靜電破壞。故藉由本發明之靜電防護電極設計，可有效分散靜電破壞的能量，進而降低各感應電極間傳輸線路(如第二橋接器11B)被靜電破壞的機率，使觸控面板的可靠度提升。
請參考第6圖至第8圖。第6圖至第8圖繪示了本發明第二較佳實施例之觸控面板之感應裝置的示意圖，其中第6圖繪示了觸控面板之感應裝置之上視示意圖，第7圖為第6圖之局部放大透視示意圖，而第8圖繪示了第7圖之觸控面板之感應裝置沿剖線A-A’之剖面示意圖。在此實施例中，各元件及材料特質與上述第一較佳實施例之觸控面板之感應裝置相同，為簡化說明，各元件以相同標號進行標示。如第6圖至第8圖所示，本發明之第二較佳實施例的觸控面板之感應裝置52包括一基板10、複數個感應電極14A及複數個感應電極14B設置於基板10上、複數個靜電防護電極15設置於基板10上、一保護層12設置於感應電極14A/感應電極14B及靜電防護電極15上、以及複數個第一橋接器11A及複數個第二橋接器11B設置於保護層12上。感應電極14A與感應電極14B的圖案係交替排列，各感應電極14A的圖案彼此不相連結，而各感應電極14B的圖案於水平方向X彼此相連結。各靜電防護電極15係設置於各感應電極14A與各感應電極14B之間，且各靜電防護電極15的圖案不與各感應電極14A及感應電極14B的圖案相連結。此外，保護層12具有複數個接觸孔洞13，接觸孔洞13分別部分暴露出感應電極14A與靜電防護電極15。至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第一橋接器11A與靜電防護電極15電性連結，且至少部分之感應電極14A通過接觸孔洞13以及第二橋接器11B與垂直方向Y相鄰之感應電極14A電性連結。在本實施例中，感應電極14A、感應電極14B與靜電防護電極15係以同一透明導電材料層所構成，該透明導電材料層包括氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅或其他適合之導電材料。此外，請參考第7圖，各第一橋接器11A包括兩個連結區11A2與一引線區11A1，引線區11A1的寬度W11大體上可大於或等於第二橋接器11B的寬度W2，且連結區11A2的寬度W12大體上可大於引線區11A1的寬度W11。較佳者，連結區11A2的寬度W12大體上係為引線區11A1的寬度W11的兩倍。
此外，請再參考第8圖，並一併參考第7圖。本發明之第二較佳實施例的觸控面板之感應裝置的製作方法包括數個步驟。首先，提供一基板10，於基板10上形成一圖案化透明導電層，以形成複數個感應電極14A、複數個感應電極14B與複數個靜電防護電極15。接著，形成一保護層12覆蓋基板10、感應電極14A、感應電極14B、以及靜電防護電極15。然後，於保護層12內形成複數個接觸孔洞13，其中接觸孔洞13分別部分暴露出感應電極14A與靜電防護電極15。接著，於保護層12上形成一圖案化導電層，以形成複數個第一橋接器11A與複數個第二橋接器11B，其中各第一橋接器11A包括兩個連結區11A2與一引線區11A1，引線區11A1的寬度W11大體上可大於或等於第二橋接器11B的寬度W2，且連結區11A2的寬度W12大體上可大於引線區11A1的寬度W11。至少一感應電極14A透過接觸孔洞13與部分第一橋接器11A及部分第二橋接器11B接觸，且至少一靜電防護電極15透過接觸孔洞13與部分第一橋接器11A接觸。換句話說，至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第一橋接器11A與靜電防護電極15電性連結，且至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第二橋接器11B與相鄰之感應電極14A電性連結。
本發明之第二較佳實施例的觸控面板之感應裝置的等效電路示意圖亦可以第5圖表示，且其靜電防護之操作原理與第一較佳實施例相同，故在此並不再贅述。
接著請參考第9圖。第9圖繪示了本發明第三較佳實施例之觸控面板之感應裝置的上視示意圖。為簡化說明，第9圖僅繪示出一感應電極及其搭配之靜電防護電極，且以下說明主要針對本實施例與其他實施例不同之處進行詳述，而不再對相同之處作重覆贅述。此外，在此實施例中，部分元件及材料特質與上述第一較佳實施例之觸控面板之感應裝置相同，為簡化說明，部分元件以相同標號進行標示。如第9圖所示，在本實施例中，感應電極14A為一菱形且具有一中空區域17的圖案，但本發明並不以此為限而可為其他具有中空區域17之適合圖案。靜電防護電極16係設置於中空區域17內，且靜電防護電極16的圖案並不與感應電極14A的圖案相連。各第一橋接器11A包括兩個連結區11A2與一引線區11A1，引線區11A1的寬度W11大體上可大於或等於第二橋接器11B的寬度W2，且連結區11A2的寬度W12大體上可大於引線區11A1的寬度W11。至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第一橋接器11A與一靜電防護電極16電性連結，且至少一感應電極14A透過接觸孔洞13及第二橋接器11B與一相鄰之感應電極14A電性連結。在本發明之其它實施例中，部分感應電極14A與感應電極14B可視設計需求選擇性地透過第一橋接器11A分別與靜電防護電極15及靜電防護電極16於感應電極14A與感應電極14B的圖案外部或圖案內部形成電性連結，以達到更佳之靜電防護效果。本實施例的觸控面板之感應裝置的製作方法可與上述之第一較佳實施例或第二較佳實施例相同，也就是說，本實施例之觸控面板之感應裝置的第一橋接器11A與第二橋接器11B可依設計需求設置於感應電極14A/14B與靜電防護電極16之上或之下，而製作方法之細節與上述實施例相同，故在此並不再贅述。
本發明之第三較佳實施例的觸控面板之感應裝置的等效電路示意圖亦可以第5圖表示。請再參考第5圖，並一併參考第9圖。其中Resd為靜電防護電極16與相連之第一橋接器11A的等效阻抗，Rtrace為各第二橋接器11B的等效阻抗，Rts為各感應電極14A的等效阻抗。當靜電所產生的瞬間大電流Iesd流經垂直方向Y連接連結上下感應電極14A的第二橋接器11B後，因為Resd的阻值比Rts大，瞬間靜電電流所產生的熱能較大，因此於各靜電防護電極16較容易造成靜電破壞。故藉由本實施例之靜電防護電極設計，亦可有效分散靜電破壞的能量，進而降低各感應電極間傳輸線路(如第二橋接器11B)被靜電破壞的機率，使觸控面板的可靠度提升。
請參考第10圖至第12圖。第10圖至第12圖繪示了本發明之觸控面板之感應裝置與顯示面板的搭配示意圖。如第10圖至第12圖所示，顯示面板30包括一基板31、一基板32、以及一顯示介質層33。其中，基板31包括一內側表面311以及一外側表面312。基板32包括一內側表面321以及一外側表面322。基板31與基板32係平行設置，且基板31之內側表面311係面對基板32之內側表面321。而顯示介質層33係設置於基板31與基板32之間。於上述各實施例中的感應電極14A/14B、靜電防護電極15/16、第一橋接器11A、第二橋接器11B、以及保護層12在此一併定義為感應元件層40以方便說明。如第10圖所示，上述各實施例中的基板10可為顯示面板30之基板32。換句話說，感應元件層40可設置於基板32之外側表面322上，而形成一種外掛式觸控面板(On-Cell Touch Panel)。同時，感應元件層40亦可如第11圖所示，設置於基板32之內側表面321上，而形成一種內嵌式觸控面板(In-Cell Touch Panel)。此外，上述各實施例中的基板10亦可如第12圖所示設置於顯示面板30之基板32之外側表面322上，且將感應元件層40設置於基板10背對基板32之一表面上，而形成一種外加式觸控面板(Out-Cell Touch Panel)。在本發明中，顯示面板可為一液晶顯示面板，且基板32可包括彩色濾光片基板、透明基板、或其他適合之基板。本發明之顯示面板並不以液晶顯示面板為限，而可為各式顯示面板。
綜上所述，本發明藉由靜電防護電極的設計將於觸控面板組裝及產品操作時靜電破壞的能量分散，可降低各感應電極間傳輸線路被靜電破壞的機率，有效地提升觸控面板的可靠度。同時，本發明具有靜電保護功能的觸控面板之感應裝置的製作方法由於並不需額外的製程，故不會增加製程的成本及複雜度。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10．．．基板
11．．．橋接器
11A．．．第一橋接器
11A1．．．引線區
11A2．．．連結區
11B．．．第二橋接器
W11．．．寬度
W12．．．寬度
W2．．．寬度
12．．．保護層
13．．．接觸孔洞
14A．．．感應電極
14B．．．感應電極
14C．．．第一感應電極
14D．．．第二感應電極
15．．．靜電防護電極
16．．．靜電防護電極
17．．．中空區域
30．．．顯示面板
31．．．基板
311．．．內側表面
312．．．外側表面
32．．．基板
321．．．內側表面
322．．．外側表面
33．．．顯示介質層
40．．．感應元件層
51．．．觸控面板之感應裝置
52．．．觸控面板之感應裝置
X．．．水平方向
Y．．．垂直方向
Rtrace．．．第二橋接器的等效阻抗
Resd．．．靜電防護電極與相連之第一橋接器的等效阻抗
Rts．．．感應電極的等效阻抗
Iesd．．．瞬間大電流
第1圖繪示了習知電容式觸控面板之感應裝置的上視示意圖。
第2圖至第4圖繪示了本發明第一較佳實施例之觸控面板之感應裝置的示意圖。
第5圖繪示了本發明之較佳實施例之觸控面板之感應裝置的等效電路示意圖。
第6圖至第8圖繪示了本發明第二較佳實施例之觸控面板之感應裝置的示意圖。
第9圖繪示了本發明第三較佳實施例之觸控面板之感應裝置的示意圖。
第10圖至第12圖繪示了本發明之觸控面板之感應裝置與顯示面板的搭配示意圖。
10．．．基板
11A．．．第一橋接器
11B．．．第二橋接器
14A．．．感應電極
14B．．．感應電極
15．．．靜電防護電極
X．．．水平方向
Y．．．垂直方向
51．．．觸控面板之感應裝置

Claims (10)

  1. 一種觸控面板之感應裝置，包括：一基板；複數個感應電極，設置於該基板上；複數個靜電防護電極，設置於該基板上；複數個第一橋接器，設置於該基板上；一保護層，設置於該等感應電極與該等第一橋接器之間，以及設置於該等靜電防護電極與該等第一橋接器之間，其中該保護層具有複數個接觸孔洞，且至少一該感應電極透過該等接觸孔洞及該等第一橋接器與該靜電防護電極電性連結；以及複數個第二橋接器，設置於該基板上，其中至少一該感應電極通過該等接觸孔洞以及該等第二橋接器與相鄰之該等感應電極電性連結，而各該第一橋接器包括兩個連結區與一引線區，該引線區的寬度大體上大於或等於該第二橋接器的寬度，且該連結區的寬度大於該引線區的寬度。
  2. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中該保護層係設置於該等第一橋接器上，而該等感應電極與該等靜電防護電極係設置於該保護層上。
  3. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中該保護層係設置於該等感應電極與該等靜電防護電極上，而該等第一橋接器係設置於該保護層上。
  4. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中至少部分之各該靜電防護電極係設置於相鄰之該等感應電極之間。
  5. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中至少部分之該等感應電極之圖形包括一中空區域，且至少部分之各該靜電防護電極係設置於各該感應電極之該中空區域內。
  6. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中該觸控面板之感應裝置之該基板係為一顯示面板之一基板。
  7. 如請求項第6項所述之觸控面板之感應裝置，其中該等感應電極、該等靜電防護電極、該等第一橋接器、以及該保護層係設置於該顯示面板之該基板之一外側表面上。
  8. 如請求項第6項所述之觸控面板之感應裝置，其中該等感應電極、該等靜電防護電極、該等第一橋接器、以及該保護層係設置於該顯示面板之該基板之一內側表面上。
  9. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中該觸控面板之感應裝置之該基板係設置於一顯示面板之一基板之上。
  10. 如請求項第1項所述之觸控面板之感應裝置，其中該等感應電 極與該等靜電防護電極係由同一導電材料層所構成。
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