TWI450168B

TWI450168B - 觸控面板

Info

Publication number: TWI450168B
Application number: TW100124596A
Authority: TW
Inventors: Po Sheng Shih; Chien Yung Cheng; Po Yang Chen; Jia Shyong Cheng
Original assignee: Shih Hua Technology Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2014-08-21
Also published as: TW201303681A; US20130015908A1

Description

觸控面板

本發明涉及一種觸控面板，尤其涉及一種電容式觸控面板。

圖1及圖2為先前技術觸控面板100的結構示意圖，該觸控面板100與一外部驅動感測電路200電連接。該外部驅動感測電路200向所述觸控面板100發送一驅動訊號驅動該觸控面板100，該觸控面板100在所述驅動訊號的驅動下感測作用在該觸控面板100上的觸摸動作，並發送一感測訊號給所述外部驅動感測電路200。即該外部驅動感測電路200與所述觸控面板100相互配合，完成該觸控面板200的感測外界觸摸動作的功能。

該觸控面板100包括一絕緣基板10、一第一矩形透明導電層11、一第二矩形透明導電層12、複數個第一電極13、複數個第二電極14、複數個第一走線15及複數個第二走線16。

所述絕緣基板10具有一第一表面101及一與所述第一表面101相對的第二表面102。所述第一矩形透明導電層11設置在所述第一表面101。所述第一電極13間隔設置在所述第一矩形透明導電層11的一長邊並與所述第一矩形透明導電層11電連接。所述第一走線15的一端通過所述第一電極13與所述第一矩形透明導電層11電連接，所述第一走線15的另一端與所述外部驅動感測電路200電連接。即，所述第一矩形透明導電層11通過所述第一電極13、第一走線15與所述外部驅動感測電路200電連接。所述第二電極14間隔設置在所述第二矩形透明導電層12的一短邊，並與所述第二矩形透明導電層12電連接。所述第二走線16的一端通過所述第二電極14與所述第二矩形透明導電層12電連接，所述第二走線16的另一端與所述外部驅動感測電路200電連接。即，所述第二矩形透明導電層12通過所述第二電極14、第二走線16與所述外部驅動感測電路200電連接。所述第一電極13的數量多於設置在所述第二矩形透明導電層12短邊上的第二電極14的數量。此外，所述外部驅動感測電路200靠近所述第一矩形透明導電層11的短邊設置。所述第一走線15分別從所述絕緣基板的兩側走線並與所述外部驅動感測電路200電連接。所述第二走線16直接與所述外部驅動感測電路200電連接。

所述第一矩形透明導電層11為一具有整體結構的奈米碳管層，所述奈米碳管層具有電阻抗異向性且該奈米碳管層的最小電阻方向垂直於所述第一矩形透明導電層11的長邊。由於該奈米碳管層並不能通過刻蝕工藝形成，故，所述第一走線15應在所述奈米碳管層鋪設在所述絕緣基板10後，通過絲網印刷工藝或者其他工藝形成在該絕緣基板10上。由絲網印刷工藝所形成的第一走線15的間距約為160微米到200微米之間。

所述第二矩形透明導電層12為一經過圖案化處理的氧化銦錫(ITO)層。該氧化銦錫層、第二電極14及第二走線16可以通過刻蝕工藝在同一工序完成，即，通過刻蝕的方法將所述氧化銦錫層、第二電極14及第二走線16形成在所述絕緣基板10上。該刻蝕工藝為目前能夠使走線的間距達到最小值的工藝，即，該第二走線 16的間距可達到30微米到80微米之間。

然，先前的觸控面板100中，所述奈米碳管層的最小電阻方向垂直於所述第一矩形透明導電層11的長邊設置，使與所述奈米碳管層電連接的第一電極13及第一走線15的數量大於所述第二電極14及第二走線16的數量，與此同時，該第一走線15之間的間距遠大於所述第二走線16之間的間距，因此，從所述絕緣基板的兩側走線的第一走線15的走線區域較大，故，縮減了觸摸區域的面積佔比，使所述觸控面板100與顯示螢幕及邊框的結構比例難以匹配。

有鑒於此，提供一種走線區域面積佔比比較合理的包含奈米碳管透明導電層之觸控面板實為必要。

一種觸控面板，包括一絕緣基板、一第一矩形透明導電層、複數個第一電極以及複數個第一走線，其中，所述絕緣基板具有一第一表面以及一與所述第一表面相對的第二表面，所述第一矩形透明導電層設置在所述第一表面；所述複數個第一電極相互間隔設置在所述第一矩形透明導電層的短邊，該複數個第一電極電連接於所述第一矩形透明導電層及複數個第一走線之間，所述第一矩形透明導電層為一奈米碳管層，該奈米碳管層具有電阻抗異向性且該奈米碳管層的最小電阻方向垂直於所述第一矩形透明導電層的短邊。

相較於先前技術，本發明提供的觸控面板通過將所述奈米碳管層的最小電阻方向垂直於所述第一矩形透明導電層的短邊設置，因此，與所述奈米碳管層電連接的第一電極及第一走線的數量較少。雖然與所述奈米碳管層電连接的第一電極及第一走線由於工藝的问题间距較大，但是由於第一電極及第一走線的數量較少，故，還是可以減少所述第一走線的走線區域，進而增加了觸摸區域的面積佔比，有利於觸控面板與顯示螢幕及邊框的結構的匹配。

20‧‧‧絕緣基板

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧第二表面

21‧‧‧第一矩形透明導電層

22‧‧‧第二矩形透明導電層

23‧‧‧第一電極

24‧‧‧第二電極

25‧‧‧第一走線

26‧‧‧第二走線

212、222‧‧‧短邊

214、224‧‧‧長邊

300‧‧‧觸控面板

400‧‧‧外部驅動感測電路

圖1為現有技術中的觸控面板的結構示意圖。

圖2為現有技術中的觸控面板的布線結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的觸控面板結構的分解示意圖。

圖4為本發明實施例提供的觸控面板中的與第一矩形透明導電層電連接的第一走線的布線結構示意圖。

圖5為本發明實施例提供的觸控面板中的與第二矩形透明導電層電連接的第二走線的布線結構示意圖。

圖6為本發明實施例提供的觸控面板中使用的奈米碳管膜的掃描式電子顯微鏡照片。

請參見圖3、圖4及圖5，本發明實施例提供一種觸控面板300。該觸控面板300與一外部驅動感測電路400電連接。該外部驅動感測電路400向所述觸控面板300發送一驅動訊號驅動該觸控面板300，該觸控面板300在所述驅動訊號的驅動下感測作用在該觸控面板300上的觸摸動作，並發送一感測訊號給所述外部驅動感測電路400。即，該外部驅動感測電路400與所述觸控面板300相互配合，完成該觸控面板300的感測外界觸摸動作的功能。

所述觸控面板300包括一絕緣基板20、一第一矩形透明導電層21 、一第二矩形透明導電層22、複數個第一電極23、複數個第二電極24、複數個第一走線25及複數個第二走線26。

所述絕緣基板20具有一第一表面201及一與所述第一表面201相對的第二表面202。所述第一矩形透明導電層21設置在所述第一表面201；所述第二矩形透明導電層22設置在所述第二表面202。所述第一矩形透明導電層21在絕緣基板20的正投影與所述第二矩形透明導電層22在絕緣基板20的正投影基本重合，且均為矩形。所述第一矩形透明導電層21具有兩條相互平行的短邊212以及兩條相互平行的長邊214。所述第二矩形透明導電層22具有兩條相互平行的短邊222以及兩條相互平行的長邊224。為描述方便，定義沿所述短邊212或222的延伸方向為第一方向，沿所述長邊214或224的延伸方向為第二方向。所述第一方向與所述第二方向相互垂直。

所述第一電極23對稱地設置在所述第一矩形透明導電層21的兩個短邊212並與所述第一矩形透明導電層21電連接。可以理解，所述第一電極23也可以僅設置在所述第一矩形透明導電層21的一短邊212並與所述第一矩形透明導電層21電連接。所述第一走線25的一端通過所述第一電極23與所述第一矩形透明導電層21電連接，所述第一走線25的另一端與所述外部驅動感測電路400電連接。即，所述第一矩形透明導電層21通過所述第一電極23、第一走線25與所述外部驅動感測電路400電連接。所述第二電極24設置在所述第二矩形透明導電層22的一長邊224並與所述第二矩形透明導電層22電連接。所述第二走線26的一端通過所述第二電極24與所述第二矩形透明導電層22電連接，所述第二走線26的另一端與所述外部驅動感測電路400電連接。即，所述第二矩形透明導電層22通過所述第二電極24、第二走線26與所述外部驅動感測電路400電連接。所述外部驅動感測電路400靠近所述短邊212及222設置。

所述絕緣基板20用於使所述第一矩形透明導電層21與第二矩形透明導電層22相互絕緣並用於支撐所述第一矩形透明導電層21與第二矩形透明導電層22。該絕緣基板20可由玻璃、石英、金剛石等硬性材料或塑膠、樹脂等柔性材料形成，且應具有較好的透光性。本實施例中，所述絕緣基板20的材料為玻璃。可以理解，所述絕緣基板20的材料並不限於上述列舉的材料，只要能使絕緣基板20起到絕緣與支撐的作用，並具較好的透明度即可。

所述第一矩形透明導電層21具有電阻抗異向性(Anisotropic Impedance)。所謂電阻抗異向性係指具有整體結構的導電層沿平行於該導電層的一個方向的電阻遠大於平行於該導電層的另一個方向的電阻。所述具有電阻抗異向性的導電層通常由複數個具有導電異向性的材料組成且該材料沿某一方向定向排列。由於奈米碳管具有非常好的導電異向性，其在軸向方向上具有非常好的導電性，而在垂直於軸向的方向(即奈米碳管的直徑方向)的導電性則較差。故可選擇使一個完整的奈米碳管膜中的奈米碳管基本定向排列且首尾相連，從而所述奈米碳管膜的奈米碳管在奈米碳管的軸向方向上具有良好的導電性，而在垂直於奈米碳管軸向方向上的導電性較差，進而形成具有電阻抗異向性的奈米碳管膜。

在本實施例中，所述第一矩形透明導電層21為具有電阻抗異向性的奈米碳管層。具體地，所述奈米碳管層為一整體結構，該奈米碳管層包括複數個奈米碳管通過凡得瓦力(Van der Waals attractive force)首尾相連從而形成一自支撐結構。所述複數個奈米碳管的軸向基本沿第二方向延伸，從而在該第二方向上具有最小電阻。

所述第一矩形透明導電層21中的奈米碳管層包括至少一奈米碳管膜。所述奈米碳管膜係由複數個奈米碳管組成的自支撐結構。請參閱圖6，所述複數個奈米碳管為沿該奈米碳管膜的長度方向擇優取向延伸。所述擇優取向係指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。在本實施例中，所述奈米碳管的軸向基本朝第二方向延伸，並且所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。

進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管係通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上與相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數偏離該延伸方向的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向延伸構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置於(或固定於)間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。當然，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可適當的偏離延伸方向。故，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。該奈米碳管膜包括複數個連續且定向排列的奈米碳管片段。該複數個奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段由複數個相互平行的奈米碳管組成。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。

當該奈米碳管層包括複數個奈米碳管膜時，所述複數個奈米碳管膜層疊設置形成一層狀結構。該層狀結構的厚度不限，相鄰的奈米碳管膜通過凡得瓦力結合。優選地，所述層狀結構包括的奈米碳管膜的層數小於或等於4層，從而使奈米碳管層能夠保持足夠的透光率。該層狀結構中相鄰的奈米碳管膜中的奈米碳管的軸向基本沿同一方向延伸，從而使該層狀結構保持良好的電阻抗異向性。

所述第二矩形透明導電層22包括沿第一方向延伸的複數個導電條，該複數個導電條相互間隔從而在使該第二矩形透明導電層22沿第一方向形成複數個線狀導電通路。形成所述導電條的材料不限，只要能夠形成透明且導電的導電條即可。所述材料包括金屬、金屬氧化物、導電聚合物及奈米碳管等。本實施例中，所述第二矩形透明導電層22為經過圖形化處理的氧化銦錫層。

所述第一電極23設置在所述第一矩形透明導電層21的兩個短邊212，用於連接所述第一走線25與所述第一矩形透明導電層21。所述設置於第一矩形透明導電層21兩個短邊212上的第一電極23間隔且對稱設置。所述第二電極24設置在所述第二矩形透明導電層22的一長邊224，用於連接所述第二走線26與所述第二矩形透明導電層22。為了保證觸控面板300的精度，通常，單一長邊上設置的電極數量大於單一短邊上設置的電極數量。即，所述設置於第二矩形透明導電層22長邊224的第二電極24的數量大於設置於第一矩形透明導電層21任意一短邊212上的第一電極23的數量，從而使與所述奈米碳管層一短邊電相連的第一電極23的數量較少。本實施例中，所述觸控面板300包括12個第一電極23以及8個第二電極24，其中，所述12個第一電極23間隔且對稱地設置於所述第一矩形透明導電層21的兩個短邊212，所述8個第二電極24間隔設置於第二矩形透明導電層22一長邊224。

所述第一走線25與所述第一電極23一一對應，即，所述第一走線25的數量與所述第一電極23的數量相同。該第一走線25設置在所述第一表面201除矩形區域以外的其他區域。由於所述第一電極23是對稱地設置於所述第一矩形透明導電層21的兩條短邊212，故，該一半數量的第一走線25可直接走線，而該另外一半數量的第一走線25需分別沿所述絕緣基板20的兩側走線，其中，所述沿絕緣基板20兩側走線的第一走線25的走線區域構成一第一走線區域。本實施例中，包括12條第一走線25，其中，有6條第一走線25分別沿所述絕緣基板20的兩側走線，並構成所述第一走線區域。所述第二走線26與所述第二電極24一一對應，即，所述第二走線26的數量與所述第二電極24的數量相同。該第二走線26設置在所述第二表面202除矩形區域以外的其他區域。該第二走線26分別沿所述絕緣基板20的兩側走線，並構成一第二走線區域。本實施例中，包括8條第二走線26，該8條第二走線26分別沿所述絕緣基板20的兩側走線，並構成所述第二走線區域。

所述第一走線區域與所述第二走線區域可部分重疊或完全重疊。所述第一走線區域或第二走線區域構成所述觸控面板300的走線區域。即，當第一走線區域的面積大於第二走線區域的面積時，該第一走線區域構成所述觸控面板300的走線區域；反之，該第二走線區域構成所述觸控面板300的走線區域。故，可通過減小所述第一走線區域或第二走線區域來減小所述觸控面板300的走線區域，進而增大所述觸控面板300的觸摸區域的面積佔比，使所述觸控面板300與顯示螢幕及邊框的結構匹配。

本實施例中，由於所述第二矩形透明導電層22為經過圖案化處理的氧化銦錫層，故，所述第二走線26及第二電極24可與所述第二矩形透明導電層22通過刻蝕工藝在同一工序中形成，從而使所述第二走線26的間距較小。該第二走線26的間距約為30微米到80微米。而，所述第一矩形透明導電層21為一具有整體結構的奈米碳管層，該奈米碳管層並不能通過刻蝕工藝形成。故，所述第一電極23和第一走線25可在所述奈米碳管層鋪設在所述絕緣基板20後，通過絲網印刷工藝形成在該絕緣基板20上，從而使所述第一走線25的間距較大。該第一走線25的間距約為160微米到200微米。由於所述第一走線25的間距遠大於第二走線26的間距，因此，該觸控面板300走線區域的大小主要取決於所述第一走線區域的大小。與此同時，本實施例中，將所述第一電極23對稱地設置於所述第一矩形透明導電層21的兩條短邊212，且所述外部驅動感測電路400又是靠近所述短邊212設置，從而使沿所述絕緣基板20的兩側走線的第一走線25的數量較少，故，可以減少所述第一走線區域的面積，進而增大所述觸控面板300的觸摸區域的面積佔比，使所述觸控面板300與顯示螢幕及邊框的結構匹配。

可以理解，作為比較的例子，當所述奈米碳管層中的複數個奈米碳管的軸向是基本沿第一方向延伸，從而在該第一方向上具有最小電阻，即，在所述第一矩形透明導電層21的兩個長邊214分別設置8個電極，並在所述第二矩形透明導電層22的一短邊222設置6個電極。由於該沿所述絕緣基板20的兩側走線的第一走線25的數量較多，且該相鄰兩個第一走線之間的間距較大，約為180微米，從而使該第一走線區域的面積較大，故，不利於減小所述觸控面板300的觸摸區域的面積佔比。

故，本發明實施例通過將所述奈米碳管層的最小電阻方向垂直於所述第一矩形透明導電層21的短邊212設置，因此，與所述奈米碳管層電連接的第一電極23及第一走線25的數量較少。雖然與所述奈米碳管層電连接的第一電極23及第一走線25由於工藝的问题间距較大，但是由於第一電極23及第一走線25的數量較少，故，還是可以減少所述第一走線區域的面積，進而增大所述觸控面板300的觸摸區域的面積佔比。

此外，本發明實施例中的觸控面板300在使用時，由於所述第一矩形透明導電層21的兩個短邊212均對應設置有相同數量的第一電極23，通過同時對所述兩個相對設置的兩個第一電極23施加一相同的驅動訊號，可以使該觸控面板300實現雙邊驅動。具體地，如果僅對設置在所述第一矩形透明導電層21的一個短邊212上的第一電極23施加一驅動訊號，即，僅對所述觸控面板300進行單邊驅動時，由於所述第一矩形透明導電層21在其第二方向上也具有較大的電阻，所以，在第二方向上隨著觸摸點遠離所述第一電極23，通過所述第二電極24檢測到的信號越弱，換言之，隨著觸摸點遠離所述第一電極23，所述觸摸點與所述第一電極23之間的電阻越大，所以，觸摸點的信號衰減越多，彌散的越多，即，通過所述第二電極24檢測到的觸摸點的信號越弱，因此，該單邊驅動時的觸控面板300的觸摸精度較低。而本實施例通過雙邊驅動所述觸控面板300可以提高該觸控面板300的檢測精度。例如，當觸摸物觸摸到觸控面板300的任意點時，雙邊驅動的話，可以通過所述兩個相對設置的第一電極23對所述第一矩形透明導電層21的兩端同時施加一相同的驅動訊號，該驅動訊號可以從所述第一矩形透明導電層21的兩端同時流向觸摸點，故不會產生由於單邊驅動時，所述遠離第一電極23的觸摸點由於電阻變大，使觸摸點的信號衰減的問題。該雙邊驅動的檢測信號的強度約為單邊驅動的檢測信號的強度的兩倍左右，故，雙邊驅動可以提高所述觸控面板300的檢測精度。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。