TWI471795B - 電容式觸控面板 - Google Patents

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TWI471795B
TWI471795B TW100146153A TW100146153A TWI471795B TW I471795 B TWI471795 B TW I471795B TW 100146153 A TW100146153 A TW 100146153A TW 100146153 A TW100146153 A TW 100146153A TW I471795 B TWI471795 B TW I471795B
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Wen Chun Wang
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Description

電容式觸控面板
本發明係關於一種電容式觸控面板，尤指一種具有一方向軸上的各感應電極與另一方向軸上的複數個感應電極部分重疊之電容式觸控面板。
習知之電容式觸控面板技術中，透明感應電極的材料一般係以氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)所形成，而電容式觸控面板的結構可依據透明感應電極的設置方式分為單面ITO(single-sided ITO,SITO)與雙面ITO(double-sided ITO,DITO)這兩大類。在單面ITO的結構中，一般係採用菱形的感應墊當作感應電極，再藉由寬度比感應電極小的連結電極將同一方向軸上的各感應電極串聯起來，其中各感應電極彼此並不重疊，而主要是利用偵測各感應電極之間水平方向電容狀況的改變來達到定位的效果。因此，在單面ITO的結構下，若想利用兩不同方向軸上的感應電極重疊來形成垂直方向上的電容效果，會因為介電層的厚度限制(一般約在數微米至數十微米間)導致形成之電容過大以及感應電極重疊區域大小亦受到製程變異而產生變化等問題發生。另一方面，在雙面ITO的結構下，因為兩不同方向軸上的感應電極中間為具有相當厚度(一般約100微米左右)之基板，所以若使用菱形感應墊之設計會造成水平方向的電容過小而無法單獨使用，同時若想利用感應電極重疊來形成垂直方向上的電容，亦會有感應電極重疊區域大小穩定性不易控制等問題產生。因此，目前一般雙面ITO結構的電容式觸控面板較多採用互相垂直的長條狀(stripe pattern)電極設計以控制垂直重疊區域大小的穩定性。然而長條狀電極設計於調整垂直電容大小時會直接影響到各方向軸電極的整體電阻抗，例如要將垂直重疊區域縮小時需將長條狀電極的線寬變小而使其方向軸電極的整體電阻抗升高，因此採用長條狀電極對於整體設計調整上造成很大的限制。
本發明之主要目的之一在於提供一種電容式觸控面板，利用感應電極圖案的設計變化，改善由各感應電極重疊所形成之垂直電容大小的穩定性。
為達上述目的，本發明之一較佳實施例提供一種電容式觸控面板，包括一基板、複數條第一軸向電極以及複數條第二軸向電極。基板具有一第一表面與一第二表面。第一軸向電極係設置於基板上，且各第一軸向電極係沿一第一方向延伸，其中各第一軸向電極包括複數個第一感應電極沿第一方向設置以及複數個第一連結電極分別設置於相鄰之兩第一感應電極之間，用以電性連結同一條第一軸向電極之第一感應電極。第二軸向電極係設置於基板上，且第二軸向電極係沿一第二方向延伸，其中各第二軸向電極包括複數個第二感應電極沿第二方向設置以及複數個第二連結電極分別設置於相鄰之兩第二感應電極之間，用以電性連結同一條第二軸向電極之第二感應電極。各第一連結電極於第二方向上的寬度大體上係小於各第一感應電極的寬度，各第二連結電極於第一方向上的寬度大體上係小於各第二感應電極的寬度，且各第一感應電極於垂直於基板之一第三方向上與複數個第二感應電極部分重疊。
在本發明中，藉由各感應電極的圖案設計變化，可使得各感應電極於垂直方向上互相部分重疊之區域大小受到製程變異影響的程度得以改善。同時，亦可在不影響各軸向電極電阻值的狀況下，藉由改變各感應電極互相重疊區域之大小，對所需之垂直電容進行最佳化的調整。
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。
如第1圖與第2圖所示，本發明之第一較佳實施例之電容式觸控面板101包括一基板130、複數條第一軸向電極110以及複數條第二軸向電極120。基板130具有一第一表面131與一第二表面132。第一軸向電極110係設置於基板130的第二表面132上，且各第一軸向電極110係沿一第一方向X延伸，其中各第一軸向電極110包括複數個第一感應電極111沿第一方向X設置以及複數個第一連結電極112分別設置於相鄰之兩第一感應電極111之間，用以電性連結同一條第一軸向電極110之第一感應電極111。第二軸向電極120係設置於基板130的第一表面131上，且第二軸向電極120係沿一第二方向Y延伸，其中各第二軸向電極120包括複數個第二感應電極121沿第二方向Y設置以及複數個第二連結電極122分別設置於相鄰之兩第二感應電極121之間，用以電性連結同一條第二軸向電極120之第二感應電極121。此外，各第一連結電極112於第二方向Y上的寬度W112大體上係小於各第一感應電極111的寬度W111，各第二連結電極122於第一方向X上的寬度W122大體上係小於各第二感應電極121的寬度W121，且各第一感應電極112於垂直於基板130之一第三方向Z上與複數個第二感應電極121部分重疊。在本實施例中，由於基板130係設置於各第一軸向電極110與各第二軸向電極120之間，因此本實施例之垂直電容可由各第一感應電極112於第三方向Z上與複數個第二感應電極121部分重疊之區域的基板130所形成。本實施例之基板130可包括硬質基板例如玻璃基板與陶瓷基板或可撓式基板(flexible substrate)例如塑膠基板或其他適合材料所形成之基板。
如第1圖所示，在本實施例中，各第二感應電極121可包括一主體部電極121M以及複數個延伸部電極121S與主體部電極121M電性連結。各第一感應電極111於第三方向Z上與複數個延伸部電極121S至少部分重疊。各延伸部電極121S分別具有一延伸方向D1、一延伸方向D2、一延伸方向D3以及一延伸方向D4，且延伸方向D1、延伸方向D2、延伸方向D3以及延伸方向D4係分別與各第一感應電極111之一邊緣S1、一邊緣S2、一邊緣S3以及一邊緣S4垂直。藉由上述第二感應電極121的圖案設計，可使各第一感應電極111於第三方向Z上與複數個第二感應電極121重疊區域的總合不受到各第一軸向電極110與各第二軸向電極120相對位置偏移的影響。更精確地說，如第3圖至第5圖所示，在本實施例中，當各第二軸向電極120整體朝第一方向X偏移(如第3圖所示)、當各第二軸向電極120整體朝第二方向Y偏移(如第4圖所示)以及當各第二軸向電極120整體同時朝第一方向X以及第二方向Y偏移(也可說是斜向偏移，如第5圖所示時，各第一感應電極111於第三方向Z上與複數個第二感應電極121重疊區域的總合可藉由互補效應以維持在一固定值而不受到各第一軸向電極110與第二軸向電極120相對位置偏移的影響，達到穩定垂直電容設定值的目的。此外，亦可在不影響各軸向電極電阻值的狀況下，藉由改變各感應電極互相重疊區域之大小，對所需之垂直電容值進行最佳化的調整。在本實施例中，各第一軸向電極110與各第二軸向電極120之材料可包括透明導電材料例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)與氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)或其他適合之非透明導電材料例如銀、鋁、銅、鎂、鉬、上述材料之複合層或上述材料之合金，但並不以此為限。此外，值得說明的是，各第一軸向電極110與各第二軸向電極120可分別由同一材料所形成以達到簡化製程的效果，但本發明並不以此為限而可視需要以不同的材料分別形成各第一感應電極111、各第一連結電極112、各第二感應電極121以及各第二連結電極122。
請參考第6圖，並一併參考第1圖。本實施例之電容式觸控面板102與上述之電容式觸控面板101的不同處在於，在電容式觸控面板102中，第一軸向電極110與第二軸向電極120係設置於基板130之第一表面131上，且電容式觸控面板102另包括一介電層180設置於基板130之第一表面131上，且介電層180係設置於各第一軸向電極110與各第二軸向電極120之間。在本實施例中，由於介電層180係設置於各第一軸向電極110與各第二軸向電極120之間，因此本實施例之垂直電容可由各第一感應電極112於第三方向Z上與複數個第二感應電極121部分重疊之區域的介電層180所形成，而介電層180的材料可包括無機材料例如氮化矽(silicon nitride)、氧化矽(silicon oxide)與氮氧化矽(silicon oxynitride)、有機材料例如丙烯酸類樹脂(acrylic resin)或其它適合之材料。本實施例之電容式觸控面板102除了介電層180以及各第一軸向電極110與各第二軸向電極120的設置位置之外，其餘各部件之特徵與材料特性係與上述第一較佳實施例中的電容式觸控面板101相似，故在此並不再贅述。
請參考第7圖至第9圖。本實施例之電容式觸控面板201包括複數條第一軸向電極210以及複數條第二軸向電極220。各第一軸向電極210係沿第一方向X延伸，且各第一軸向電極210包括複數個第一感應電極211沿第一方向X設置以及複數個第一連結電極212分別設置於相鄰之兩第一感應電極211之間，用以電性連結同 一條第一軸向電極210之第一感應電極211。第二軸向電極220係沿第二方向Y延伸，且各第二軸向電極220包括複數個第二感應電極221沿第二方向Y設置以及複數個第二連結電極222分別設置於相鄰之兩第二感應電極221之間，用以電性連結同一條第二軸向電極220之第二感應電極221。此外，各第一連結電極212於第二方向Y上的寬度W212大體上係小於各第一感應電極211的寬度W211，各第二連結電極222於第一方向X上的寬度W222大體上係小於各第二感應電極221的寬度W221，且各第一感應電極211於第三方向Z上與複數個第二感應電極221部分重疊。值的說明的是，在本實施例中，各第一感應電極211與各第二感應電極221分別具有一階梯狀邊緣SS1以及一階梯狀邊緣SS2。藉由此階梯狀邊緣的設計，可使各第一感應電極211於第三方向Z上與複數個第二感應電極221重疊區域的總合不受到各第一軸向電極210與各第二軸向電極220相對位置偏移的影響，也就是說各第一感應電極211於第三方向Z上與複數個第二感應電極221重疊區域的總合可藉由互補效應來維持在一固定值而不受到各第一軸向電極210與第二軸向電極220相對位置偏移的影響，達到穩定垂直電容設定值的目的。本實施例之各種偏移狀況與上述較佳實施例(如第3圖至第5圖所示)相似，在此並不再贅述。本實施例之電容式觸控面板201除了階梯狀邊緣的設計之外，其餘各部件之特徵、材料特性以及第一軸向電極與第二軸向電極於基板的設置方式與上述較佳實施例的電容式觸控面板101以及電容式觸控面板102相似，故在此並不再贅述。
此外，值得說明的是，如第8圖所示，本實施例之電容式觸控面板201可更包括複數個虛設電極(dummy electrode)190設置於各第二軸向電極220之間，也可說是虛設電極190與第二軸向電極220可設置於同一平面上，但並不以此為限。虛設電極190的材料較佳係與第二軸向電極220相同以改善原先由於第一感應電極211與第二感應電極221部分重疊所可能造成之視覺上透光不均勻的問題。另請注意電容式觸控面板201亦可包括複數個虛設電極(圖未示)設置於各第一軸向電極210之間，也可說是虛設電極(圖未示)與第一軸向電極210可設置於同一平面上，但並不以此為限。各虛設電極190係與第一軸向電極210以及第二軸向電極220電性分離。藉由於各第一軸向電極210之間以及各第二軸向電極220之間設置虛設電極可改善透光均勻性的問題。此外，在本實施例中，虛設電極的圖案可視需要進行調整，舉例來說，如第9圖所示，複數個方型的虛設電極191亦可設置於各第二軸向電極220之間用來改善透光均勻性的問題。另請注意，在上述較佳實施例中，如第1圖中的電容式觸控面板101與電容式觸控面板102亦可包括虛設電極例如上述之虛設電極190或虛設電極191設置於各第一軸向電極110之間或設置於各第二軸向電極120之間，以改善透光均勻性的問題。
請參考第10圖，本實施例之電容式觸控面板202與上述之電容式觸控面板201的不同處在於，本實施例之電容式觸控面板202的第二感應電極221具有一階梯狀邊緣SS3，階梯狀邊緣SS3的階層數目與上述電容式觸控面板201中的階梯狀邊緣SS2相異，因此在 本實施例之電容式觸控面板202中，由各第一感應電極211於第三方向Z上與複數個第二感應電極221部分重疊之區域所形成的垂直電容大小亦與上述較佳實施例之電容式觸控面板201不同。換句話說，在本發明中亦可藉由改變各感應電極的階梯狀邊緣形狀，在不變動各感應電極的中心位置狀況下，調整各第一感應電極211於第三方向Z上與複數個第二感應電極221部分重疊之區域大小，對所需之垂直電容值進行最佳化的調整。
請參考第11圖至第13圖。本實施例之電容式觸控面板301包括複數條第一軸向電極310以及複數條第二軸向電極320。各第一軸向電極310係沿第一方向X延伸，且各第一軸向電極310包括複數個第一感應電極311沿第一方向X設置以及複數個第一連結電極312分別設置於相鄰之兩第一感應電極311之間，用以電性連結同一條第一軸向電極310之第一感應電極311。第二軸向電極320係沿第二方向Y延伸，且各第二軸向電極320包括複數個第二感應電極321沿第二方向Y設置以及複數個第二連結電極322分別設置於相鄰之兩第二感應電極321之間，用以電性連結同一條第二軸向電極320之第二感應電極321。此外，各第一連結電極312於第二方向Y上的寬度W312大體上係小於各第一感應電極311的寬度W311，各第二連結電極322於第一方向X上的寬度W322大體上係小於各第二感應電極321的寬度W321，且各第一感應電極311於第三方向Z上與複數個第二感應電極321部分重疊。值得說明的是，在本實施例中，各第二感應電極321可包括一主體部電極321M與複數個延伸部電極321S，各第一感應電極311於第三方向Z上與複數個延伸部電極321S至少部分重疊，而電容式觸控面板301可另包括複數個第三連結電極160設置於各主體部電極321M與各延伸部電極321S之間，用以電性連結各主體部電極321M與各延伸部電極321S。在本實施例中，各第三連結電極160的延伸方向較佳係與第一感應電極311的一邊垂直，但並不以此為限。
藉由上述第二感應電極321以及第三連結電極160的設計，可使各第一感應電極311於第三方向Z上與複數個第二感應電極321重疊區域的總合不受到各第一軸向電極310與各第二軸向電極320相對位置偏移的影響，也就是說各第一感應電極311於第三方向Z上與複數個第二感應電極321重疊區域的總合可藉由互補效應來維持在一固定值而不受到各第一軸向電極310與第二軸向電極320相對位置偏移的影響，達到穩定垂直電容設定值的目的。本實施例之各種偏移狀況與上述第一較佳實施例(如第3圖至第5圖所示)相似，在此並不再贅述。此外，在本實施例中，第三連結電極160與第二軸向電極320可分別由同一材料所形成以達到簡化製程的效果，但本發明並不以此為限而可視需要以不同的材料分別形成第三連結電極160與第二軸向電極320。本實施例之電容式觸控面板301除了延伸部電極321S以及第三連結電極160之外，其餘各部件之特徵、材料特性以及第一軸向電極與第二軸向電極於基板的設置方式與上述較佳實施例的電容式觸控面板101以及電容式觸控面板102相似，故在此並不再贅述。
值得說明的是，如第12圖所示，在本第五較佳實施例之一變化實施樣態中，各延伸部電極321S可透過複數個第三連結電極160分別與同一條第二軸向電極320上相鄰之兩第二感應電極321電性連結，達到更進一步降低各第二軸向電極320整體阻抗的目的。此外，如第13圖所示，在本第五較佳實施例之另一變化實施樣態中，各第二軸向電極320包括複數個第二連結電極323，且各第二連結電極323係與一主體部電極321M以及一延伸部電極321S相連結。藉由上述第二軸向電極320的設計，可改善因第二連結電極323與第一連結電極312(請參考第11圖)於第三方向Z上重疊所造成的影響。另請注意，在本第五較佳實施例中，電容式觸控面板301亦可包括複數個虛設電極(例如上述之虛設電極190與虛設電極191)設置於各第一軸向電極310之間、各第二軸向電極320之間以及各主體部電極321M之間，以改善透光均勻性的問題。
請參考第14圖與第15圖，本實施例之電容式觸控面板302與上述之電容式觸控面板301的不同處在於，本實施例之電容式觸控面板302另包括複數個導電覆蓋圖案170分別與第二連結電極322以及第三連結電極160電性連結，且導電覆蓋圖案170之電阻率係小於第二連結電極322以及第三連結電極160之電阻率，藉此達到降低各第二軸向電極320整體電阻抗的效果。導電覆蓋圖案170的材料可包括透明導電材料例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)與氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、非透明導電材料例如銀、鋁、銅、鎂、鉬、上述材料之複合層或上述材料之合金，但並不以此為限。此外，在本實施中，導電覆蓋圖案170可直接形成於各第二連結電極322以及各第三連結電極160之上，或以其他方式例如以橋接法來與各第二連結電極322的兩端以及各第三連結電極160的兩端電性連結，而達到降低電阻抗的效果。此外，導電覆蓋圖案170亦可視需要設置於各第一連結電極312上，用以降低第一軸向電極310的整體電阻抗。本實施例之電容式觸控面板302除了導電覆蓋圖案170之外，其餘各部件之特徵、材料特性與上述第五較佳實施例的電容式觸控面板301相似，故在此並不再贅述。
綜合以上所述，本發明之電容式觸控面板係利用各感應電極的圖案設計變化，使得各感應電極於垂直方向上互相部分重疊區域的大小可獲得控制以避免受到製程變異的影響。因此，本發明之電容式觸控面板可在不增加各軸向電極整體電阻值的狀況下，視需求改變各感應電極互相重疊區域之大小，以有效利用感應電極間的垂直電容進行觸控偵測之功能。
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。
101．．．電容式觸控面板
102．．．電容式觸控面板
110．．．第一軸向電極
111．．．第一感應電極
112．．．第一連結電極
120．．．第二軸向電極
121．．．第二感應電極
121M．．．主體部電極
121S．．．延伸部電極
122．．．第二連結電極
130．．．基板
131．．．第一表面
132．．．第二表面
160．．．第三連結電極
170．．．導電覆蓋圖案
180．．．介電層
190．．．虛設電極
191．．．虛設電極
201．．．電容式觸控面板
202．．．電容式觸控面板
210．．．第一軸向電極
211．．．第一感應電極
212．．．第一連結電極
220．．．第二軸向電極
221．．．第二感應電極
222．．．第二連結電極
301．．．電容式觸控面板
302．．．電容式觸控面板
310．．．第一軸向電極
311．．．第一感應電極
312．．．第一連結電極
320．．．第二軸向電極
321．．．第二感應電極
321M．．．主體部電極
321S．．．延伸部電極
322．．．第二連結電極
323．．．第二連結電極
D1．．．延伸方向
D2．．．延伸方向
D3．．．延伸方向
D4．．．延伸方向
S1．．．邊緣
S2．．．邊緣
S3．．．邊緣
S4．．．邊緣
SS1．．．階梯狀邊緣
SS2．．．階梯狀邊緣
SS3．．．階梯狀邊緣
W111．．．寬度
W112．．．寬度
W121．．．寬度
W122．．．寬度
W211．．．寬度
W212．．．寬度
W221．．．寬度
W222．．．寬度
W311．．．寬度
W312．．．寬度
W321．．．寬度
W322．．．寬度
X．．．第一方向
Y．．．第二方向
Z．．．第三方向
第1圖繪示了本發明第一較佳實施例之電容式觸控面板的上視示意圖。
第2圖為沿第1圖中之A-A’剖線所繪示之剖面示意圖。
第3圖至第5圖繪示了本發明第一較佳實施例之電容式觸控面板的上視示意圖。
第6圖繪示了本發明第二較佳實施例之電容式觸控面板的剖面示意圖。
第7圖至第9圖繪示了本發明第三較佳實施例之電容式觸控面板的上視示意圖。
第10圖繪示了本發明第四較佳實施例之電容式觸控面板的上視示意圖。
第11圖至第13圖繪示了本發明第五較佳實施例之電容式觸控面板的上視示意圖。
第14圖繪示了本發明第六較佳實施例之電容式觸控面板的上視示意圖。
第15圖為沿第14圖中之B-B’剖線所繪示之剖面示意圖。
101．．．電容式觸控面板
102．．．電容式觸控面板
110．．．第一軸向電極
111．．．第一感應電極
112．．．第一連結電極
120．．．第二軸向電極
121．．．第二感應電極
121M．．．主體部電極
121S．．．延伸部電極
122．．．第二連結電極
D1．．．延伸方向
D2．．．延伸方向
D3．．．延伸方向
D4．．．延伸方向
S1．．．邊緣
S2．．．邊緣
S3．．．邊緣
S4．．．邊緣
W111．．．寬度
W112．．．寬度
W121．．．寬度
W122．．．寬度
X．．．第一方向
Y．．．第二方向
Z．．．第三方向

Claims (11)

  1. 一種電容式觸控面板，包括：一基板，具有一第一表面與一第二表面；複數條第一軸向電極，設置於該基板上，且該等第一軸向電極係沿一第一方向延伸，其中各該第一軸向電極包括複數個第一感應電極沿該第一方向設置以及複數個第一連結電極分別設置於相鄰之該兩第一感應電極之間，用以電性連結同一條第一軸向電極之該等第一感應電極；以及複數條第二軸向電極，設置於該基板上，且該等第二軸向電極係沿一第二方向延伸，其中各該第二軸向電極包括複數個第二感應電極沿該第二方向設置以及複數個第二連結電極分別設置於相鄰之該兩第二感應電極之間，用以電性連結同一條第二軸向電極之該等第二感應電極；其中各該第一連結電極於該第二方向上的寬度大體上係小於各該第一感應電極的寬度，各該第二連結電極於該第一方向上的寬度大體上係小於各該第二感應電極的寬度，且各該第一感應電極於垂直於該基板之一第三方向上與該複數個第二感應電極部分重疊。
  2. 如請求項第1項所述之電容式觸控面板，其中各該第一感應電極與各該第二感應電極之其中至少一者具有一階梯狀邊緣。
  3. 如請求項第1項所述之電容式觸控面板，其中各該第二感應電極包括一主體部電極以及複數個延伸部電極與該主體部電極電性連結，而各該第一感應電極於該第三方向上與該複數個延伸部電極至少部分重疊。
  4. 如請求項第3項所述之電容式觸控面板，其中至少一該延伸部電極具有一延伸方向，且該延伸方向係與各該第一感應電極以及各該第二感應電極其中至少一者之至少一邊緣垂直。
  5. 如請求項第3項所述之電容式觸控面板，另包括至少一第三連結電極設置於各該主體部電極與各該延伸部電極之間，用以電性連結各該主體部電極與各該延伸部電極。
  6. 如請求項第5項所述之電容式觸控面板，其中各該第一連結電極與各該第二連結電極其中至少一者係與一該主體部電極以及一該延伸部電極相連結。
  7. 如請求項第5項所述之電容式觸控面板，另包括複數個導電覆蓋圖案分別與該第一連結電極、該第二連結電極與該第三連結電極其中至少一者電性連結，其中該導電覆蓋圖案之電阻率係小於該第一連結電極、該第二連結電極與該第三連結電極其中至少一者之電阻率。
  8. 如請求項第1項所述之電容式觸控面板，另包括複數個虛設電極(dummy electrode)設置於各該第一軸向電極之間。
  9. 如請求項第1項所述之電容式觸控面板，另包括複數個虛設電極(dummy electrode)設置於各該第二軸向電極之間。
  10. 如請求項第1項所述之電容式觸控面板，另包括一介電層設置於該基板之該第一表面上，其中該等第一軸向電極與該等第二軸向電極係設置於該基板之該第一表面上，且該介電層係設置於各該第一軸向電極與各該第二軸向電極之間。
  11. 如請求項第1項所述之電容式觸控面板，其中該基板係設置於各該第一軸向電極與各該第二軸向電極之間。
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