TWI501127B - 觸控裝置及其貼合方法 - Google Patents

Description

觸控裝置及其貼合方法

本發明是關於一種觸控裝置及其貼合方法，尤指一種非全貼合技術的觸控裝置貼合方法，其可有效縮小氣隙，以降低氣隙改變時對電場產生的影響。

所謂的貼合是指液晶模組(LCM)和觸控板(TP)之間的貼合技術。既有的貼合技術主要有兩種，分別是口字膠貼合與全貼合(Full Lamination)，其中全貼合技術可讓顯示器具高輝度與高畫質的寫實視覺效果，儘管全貼合技術可使顯示畫面效果較佳，儘管全貼合技術的顯示效果較具優勢，但因必須確保貼合時無氣泡及勻稱，其塗佈、對位與材料等成本相對較高，尤其是新款觸控顯示器尺寸愈作愈大，將進一步提高全貼合技術的難度。

與全貼合技術相較，口字膠貼合具有製程單純、成本低等優勢，主要是在液晶模組的四周以口字形狀覆設膠材(如雙面膠、UV膠、AB膠等)而與觸控板對應的周圍相互貼合，在此狀況下，不論是塗佈、對位的難度或材料成本均相對較低，如圖7所示，該液晶模組70透過口字膠80與觸控板90貼合後，將會在液晶模組70與觸控板90之間形成氣隙，容易導致光折射而發生疊影現象，造成顯示效果不佳；除此以外，氣隙的變化也將影響電容式觸控面板偵測的正確性。

電容式觸控面板是以電容值的變化作為感應偵測的對象，當使用者碰觸時將造成電容式觸控面板的電容值變化，藉此可以判斷是否碰觸及碰觸的位置。因此，若有實際碰觸以外的其他因素也會造成電容值變化，自然會影響偵測的正確性。

關於平板電容的電容值C可由下式取得：，其中，ε為介電係數，A為兩平行板面積，d則為兩平行板距離。

請配合參閱圖8所示，為依據上式表示的電容值變化曲線圖，其縱軸為電容值C，橫軸為距離d，當兩平行板的距離d愈大，電容值C愈小。除此以外，其同時代表著當距離d變化愈大，其電容值C的變化就會愈大。假設兩平行板的距離d可變，當其距離d在較大範圍的d1和d3之間變化時，其電容值的變化量為△C1。若其距離d在較小範圍的d1和d2之間變化時，其電容值的變化量△C2則相對變小，由曲線中可以看出，△C2明顯小於△C1。

而前述觸控裝置的觸控板90和液晶模組70猶如兩平行板，故兩平行板間具有一距離d，並構成一等效電容Ceq(包含等效的互感電容Cm和等效的自感電容Cs)。在觸控裝置使用時，若觸控板90被觸按且因壓力而彎曲(Bending)，由於觸控板90與液晶模組70間的距離很小，當觸控板90形變時，該觸控板90很容易接觸到液晶模組70，其意味著兩平行板之間的介質由空氣變成非空氣介質(例如：液晶模組的玻璃及光學層)，而玻璃和空氣的介電係數有數倍之差，依據上述的電容值計算方式可知，當等效電容Ceq的變化量變大，其對觸控板90偵測正確性的影響程度將會擴大。

由上述可知，口字膠貼合具有製程單純、成本低等優勢，但利用口字膠厚度加大觸控板與液晶模組的距離，一旦觸控板因受壓而彎曲，將造成 較大幅度的等效電容變化，而擴大對觸控板偵測正確性的影響。故上述非全貼合技術的觸控裝置仍有待進一步檢討，並謀求可行的解決方案。

因此本發明主要目的在提供一種觸控裝置及其貼合方法，其可有效降低觸控裝置的環境變因，抑制觸控板受壓形變時其與液晶模組間等效電容的變化量，進而確保觸控板偵測的正確性。

為達成前述目的採取的一主要技術手段係令前述觸控裝置包括：一液晶模組，具有一表面，其表面設有一光學層；一黏著材，係環設在液晶模組的周圍且位於其光學層的外圍；以及一觸控板，具有一底面，其底面具有一絕緣層；該觸控板透過前述黏著材對應貼合於該液晶模組上；其中該觸控板底面的絕緣層係對應該光學層且位於該黏著材內側。

為達成前述目的採取的又一主要技術手段係令前述觸控裝置主要是在一液晶模組和一觸控板之間設有一黏著材以相互貼合；其中，該黏著材具有一厚度，使該液晶模組和觸控板間具有一第一間隙；該液晶模組具有一表面，其表面設有一光學層；以及該觸控板具有一底面，其底面對應該光學層設有一絕緣層，該絕緣層及光學層的厚度總和不大於該第一間隙。

為達成前述目的採取的再一主要技術手段係令前述觸控裝置的貼合方法包括：提供一液晶模組，該液晶模組的表面具有一光學層；將一黏著材設在該液晶模組的周圍，使該黏著材位於該光學層的外圍；提供一觸控板，該觸控板的底面具有一絕緣層；以及 將該觸控板透過該黏著材對應貼合於該液晶模組的表面，並使該絕緣層位於該黏著材內側，其中該液晶模組表面與該觸控板底面之間具有一第一間隙，且該光學層及絕緣層的厚度總和不大於該第一間隙。

前述觸控裝置及其貼合方法主要係由觸控板底面的絕緣層填補觸控板與液晶模組透過黏著材貼合產生的間隙，由於觸控板與液晶模組在其絕緣層、光學層處的間隙已被儘可能的壓縮，因此可有效降低其等效電容的變化量，而確保觸控板偵測的正確性。

10,10’‧‧‧液晶模組

100‧‧‧表面

101‧‧‧第一區域

11‧‧‧光學層

12‧‧‧框架

20‧‧‧觸控板

200‧‧‧底面

201‧‧‧第二區域

21‧‧‧絕緣層

22‧‧‧光學膠

23‧‧‧感應層

30‧‧‧黏著材

70‧‧‧液晶模組

80‧‧‧口字膠

90‧‧‧觸控板

圖1 是本發明觸控裝置第一實施例的一剖視圖。

圖2 是本發明觸控裝置第一實施例的液晶模組俯視平面圖。

圖3 是本發明觸控裝置第一實施例的觸控板仰視平面圖。

圖4 是本發明觸控裝置第一實施例的又一剖視圖。

圖5 是本發明觸控裝置第一實施例的等效電容值與距離之關係曲線圖。

圖6 是本發明觸控裝置第二實施例的剖視圖。

圖7 是已知採口字膠貼合的觸控裝置示意圖。

圖8是電容值與平板距離之關係曲線圖。

關於本發明觸控裝置的第一實施例，請參閱圖1所示，主要係由一液晶模組10、一觸控板20及一黏著材30所組成；其中：請配合參閱圖2所示，該液晶模組10係呈矩形狀，其具有一表面100，其表面100非全面地設有一亦呈矩形狀的光學層11，在本實施例中，該液 晶模組10表面的外周緣和光學層11的外周緣之間具有一第一區域101，該第一區域101係呈口字形，並環繞在光學層11的外圍；在本實施例中，該光學層11是一偏光板。更具體而言，前述液晶模組10的厚度約為0.7~1.5mm，光學層11的厚度一般約為50~200um，本實施例中，光學層11的厚度約為100um。

仍請參閱圖1及圖3所示，該觸控板20係呈矩形狀，其大小與液晶模組10匹配；該觸控板20具有一底面200，其底面設有一感應層23，該感應層23未全面覆蓋底面200，該感應層23的外周緣與該觸控板20的外周緣之間保持一間距。請配合參閱圖1、圖3所示，該觸控板20的底面200設有一具有相當厚度的絕緣層21，該絕緣層21係呈矩形狀且非全面地設於觸控板20的底面200，但完全覆蓋感應層23，且觸控板20底面200外周緣和絕緣層21外周緣之間具有一第二區域201，該第二區域201係對應該第一區域101亦呈口字形，其環繞於絕緣層21的外圍；在本實施例中，該絕緣層21係一防爆膜(ASF)，係透過一光學膠22貼合在觸控板20的底面200。一般觸控板厚度範圍大多落在0.4mm~1.3mm之間，常見厚度為0.5mm、0.7mm或1.1mm。在本實施例中，由防爆膜構成的絕緣層21厚度為50um~200um，用以黏貼該防爆膜的光學膠22厚度為25~50um。

請參閱圖1所示，該黏著材30係夾設在前述液晶模組10和觸控板20之間，其可由雙面膠或水膠構成，若由雙面膠構成，其厚度為0.2mm~0.5mm，若為水膠則為0.1mm以上，且黏著材30係呈口字形且具有一底面及一頂面，其底面黏貼在液晶模組10的第一區域101上，其頂面則黏貼在觸控板20的第二區域201上，藉以使黏著材30分別位在光學層11及絕緣層21的外圍，形成口字型分布，更進一步的說，光學層11及絕緣層21的外周緣與黏著材30的內側邊緣分別具有一間距，意即黏著材30與液晶模組10上的光學層11和觸控板20上的絕緣層21並不重疊。

前述觸控裝置的貼合方法，主要是在液晶模組10的周圍設一黏著材30，就前述實施例而言，所稱液晶模組10的周圍是指其表面100外周緣和光學層11外周緣之間的第一區域101；接著將底面200設有絕緣層21的觸控板20相對覆設在液晶模組10上，並以其底面200外周緣和絕緣層21外周緣之間的第二區域201與黏著材30頂面貼合。

經貼合後，液晶模組10表面的光學層11係對應於觸控板20底面的絕緣層21。請參閱圖4所示，由於液晶模組10係透過黏著材30與觸控板20相互貼合，因此液晶模組10和觸控板20之間將形成一高度相同於黏著材30厚度的第一間隙G1。但因液晶模組10表面設有光學層11，觸控板20底面具有絕緣層21，且與黏著材30不重疊，因此該液晶模組10、觸控板20在其光學層11、絕緣層21相對處將形成一第二間隙G2，該第二間隙G2將遠小於第一間隙G1，且第二間隙G2主要係由絕緣層21(或含光學膠22)、光學層11的厚度總和所決定，該絕緣層21(或含光學膠22)、光學層11的厚度總和不大於前述的第一間隙G1，但可能等於第一間隙G1，意即理想上，所稱的第二間隙G2可以為零(所謂”理想上”係指不考慮黏著材30、光學層11、絕緣層21或光學膠22等層狀材料的厚度公差)。

由上述可知，本發明的觸控裝置及其貼合方法，主要係由觸控板20底面的絕緣層21配合液晶模組10表面的光學層11來填補觸控板20與液晶模組10之間的第一間隙G1，使光學層11能夠極為貼近絕緣層21，甚至在理想無公差的情況下能相互縝密貼合，達到無間隙的目的。換言之，該觸控板20與液晶模組10在其絕緣層21、光學層11處的第二間隙G2已被儘可能的壓縮，甚至為零。在觸控板20與液晶模組10間的距離被有效縮小的情況下，當觸控板20因受壓而形變時，其受限於可形變空間的減少，使得等效電容的變化量將可因而大幅縮小，以有效降低對觸控板偵測正確性的影響。

請參閱圖5所示，係前述觸控裝置的等效電容和其觸控板20、液晶模組10之間隙大小的關係曲線圖，其縱軸為等效電容值Ceq，橫軸為觸控板20與液晶模組10的間隙G。由曲線可以看出，等效電容值Ceq隨著觸控板20、液晶模組10的間隙G大小變化，當觸控板20、液晶模組10之間隙是由黏著材30厚度所產生的第一間隙G1時，其等效電容值Ceq較小，而當觸控板20、液晶模組10之間隙是由絕緣層21填補第一間隙G1後所形成的第二間隙G2時，其等效電容值Ceq變大。曲線橫軸最左邊則表示，一旦觸控板20被壓到底時的間隙G2’及其相對的等效電容值Ceq，其中間隙G2’為趨近於零或等於零。由曲線中可以明顯看出，若觸控板20是在第一間隙G1被壓到底時，其等效電容值Ceq的變化量△CG1非常大；然而，若觸控板20是在壓縮後的第二間隙G2下被壓到底時，其等效電容值Ceq的變化量△CG2則變得非常小，相較於第一間隙G1下的等效電容值Ceq變化量△CG1，等效電容值Ceq的變化量△CG2可縮減達數倍之多。

由上述可知，當觸控板20與液晶模組10的間隙愈小，觸控板20因受壓彎曲形變時的變形量會受限制，其等效電容值的變化量也會愈小，進而對於觸控板20偵測準確性的影響愈小，由於利用本發明可儘量縮小觸控板20與液晶模組10的間隙，在不考慮公差的情況下，可使該間隙為零，亦即幾乎可以完全排除等效電容值變化量的影響。

再者，即使觸控板20與液晶模組10之間的第二間隙G2不為零，而在觸控板20形變時，其與液晶模組10之間的介質仍可能由空氣變成玻璃與光學層11，而使介電係數提高數倍，但由於本發明可盡量壓縮第二間隙G2，使觸控板20形變時的等效電容值Ceq變化量得以縮小數倍，因此整體而言，因為等效電容值變化而對觸控板20偵測正確性的影響仍然被大幅且有效的降低。

關於本發明觸控裝置的第二實施例，請參閱圖6所示，其基本架構與第一實施例相同，主要係由一液晶模組10’、一觸控板20及一黏著材30組成， 該液晶模組10表面設有一光學層11，該黏著材30環設在液晶模組10’的周圍且位於其光學層11的外圍；該觸控板20的底面設有一絕緣層21，該觸控板20並透過黏著材30對應貼合於該液晶模組10’上；其中該觸控板20底面的絕緣層21係對應該光學層11且位於該黏著材30內側。

與第一實施例不同處在於：該黏著材30並不貼合在液晶模組10’的表面。在本實施例中，該液晶模組10’的周圍環設有一框架12，該框架12係呈口字形且未高於液晶模組10’的表面，該黏著材30則對應設於該框架12上。由於框架12未高於液晶模組10’表面，而覆設在液晶模組10’表面的光學層11將突出於框架12以外，而配合觸控板20底面的絕緣層21以壓縮觸控板20與液晶模組10之間的間隙。

綜上所述，本發明主要係利用觸控板底面的絕緣層填補在觸控板與液晶模組之間，以儘量壓縮觸控板、液晶模組在其絕緣層、光學層處的間隙，使得觸控板能夠盡量貼近液晶模組，因此可有效降低其等效電容的變化量，以確保觸控板偵測的正確性。另一方面，觸控板與液晶模組之間仍因絕緣層及光學層的隔離，可確保觸控板與液晶模組保持相當距離而不受干擾。

10‧‧‧液晶模組

101‧‧‧第一區域

11‧‧‧光學層

20‧‧‧觸控板

201‧‧‧第二區域

21‧‧‧絕緣層

22‧‧‧光學膠

23‧‧‧感應層

30‧‧‧黏著材

Claims (20)

1. 一種觸控裝置，包括：一液晶模組，具有一表面，其表面設有一光學層，且其周圍環設有一框架，該框架未高於前述液晶模組之該表面；一黏著材，係對應設於該框架上且位於其光學層的外圍；以及一觸控板，具有一底面，其底面具有一絕緣層；該觸控板透過前述黏著材對應貼合於該液晶模組上；其中該觸控板底面的絕緣層係對應該光學層且位於該黏著材內側。
2. 如請求項1所述之觸控裝置，該液晶模組表面的外周緣該光學層的外周緣之間形成有一第一區域；該觸控板底面的外周緣與該絕緣層的外周緣之間形成有一第二區域，該第二區域相對於該第一區域；該黏著材設於該第一、第二區域內，使該光學層、絕緣層不重疊地位於該黏著材的內側。
3. 如請求項1或2所述之觸控裝置，該絕緣層是一防爆膜，且透過一光學膠貼合在該觸控板的底面。
4. 如請求項1所述之觸控裝置，該光學層是一偏光板。
5. 一種觸控裝置，主要是在一液晶模組和一觸控板之間設有一黏著材以相互貼合；其中，該黏著材具有一厚度，該厚度為0.2~0.5mm，使該液晶模組和觸控板間具有一第一間隙；該液晶模組具有一表面，其表面設有一光學層；以及該觸控板具有一底面，其底面對應該光學層設有一絕緣層，其中該絕緣層及光學層的厚度總和不大於該第一間隙。
6. 如請求項5所述之觸控裝置，該絕緣層的厚度為50~200um。
7. 如請求項5所述之觸控裝置，該絕緣層係透過一光學膠貼合在觸控板底面，該光學膠的厚度為25~50um。
8. 如請求項5所述之觸控裝置，該光學層的厚度為50~200um。
9. 如請求項5至8中任一項所述之觸控裝置，該液晶模組表面的外周緣該光學層的外周緣之間形成有一第一區域；該觸控板底面的外周緣與該絕緣層的外周緣之間形成有一第二區域，該第二區域相對於該第一區域；該黏著材設於該第一、第二區域內，使該光學層、絕緣層不重疊地位於該黏著材的內側。
10. 一種觸控裝置的貼合方法，包括：提供一液晶模組，該液晶模組的表面具有一光學層；將一黏著材設在該液晶模組的周圍，使該黏著材位於該光學層的外圍，該黏著材的厚度為0.2~0.5mm；提供一觸控板，該觸控板的底面貼合有一絕緣層；以及將該觸控板透過該黏著材對應貼合於該液晶模組的表面，並使該絕緣層位於該黏著材內側，其中該液晶模組表面與該觸控板底面之間具有一第一間隙，且該光學層及絕緣層的厚度總和不大於該第一間隙。
11. 如請求項10所述觸控裝置的貼合方法，該絕緣層係一防爆膜，該防爆膜係透過一光學膠貼合在該觸控板的底面。
12. 如請求項10所述觸控裝置的貼合方法，該液晶模組表面的光學層係一偏光板。
13. 如請求項10所述之觸控裝置的貼合方法，該絕緣層的厚度為50~200um。
14. 如請求項10所述之觸控裝置的貼合方法，該絕緣層係透過一光學膠貼合在觸控板底面，該光學膠的厚度為25~50um。
15. 如請求項10所述之觸控裝置的貼合方法，該光學層的厚度為50~200um。
16. 如請求項10至15中任一項所述觸控裝置的貼合方法，令該液晶模組表面的外周緣該光學層的外周緣之間具有一第一區域；又令觸控板底面的外周緣與該絕緣層的外周緣之間具有一第二區域，並使該第二區域相對於第一區域；將該黏著材設於該第一、第二區域內。
17. 如請求項16所述觸控裝置的貼合方法，該黏著材內側邊緣與光學層外周緣、絕緣層外周緣之間分別具有一間距。
18. 一種觸控裝置，主要是在一液晶模組和一觸控板之間設有一黏著材以相互貼合；其中，該黏著材具有一厚度，使該液晶模組和觸控板間具有一第一間隙；該液晶模組具有一表面，其表面設有一光學層；以及該觸控板具有一底面，其底面對應該光學層設有一絕緣層，該絕緣層的厚度為50~200um，其中該絕緣層及光學層的厚度總和不大於該第一間隙。
19. 一種觸控裝置，主要是在一液晶模組和一觸控板之間設有一黏著材以相互貼合；其中，該黏著材具有一厚度，使該液晶模組和觸控板間具有一第一間隙；該液晶模組具有一表面，其表面設有一光學層；以及該觸控板具有一底面，其底面對應該光學層設有一絕緣層，該絕緣層係透過一光學膠貼合在觸控板底面，該光學膠的厚度為25~50um；其中該絕緣層及光學層的厚度總和不大於該第一間隙。
20. 一種觸控裝置，主要是在一液晶模組和一觸控板之間設有一黏著材以相互貼合；其中，該黏著材具有一厚度，使該液晶模組和觸控板間具有一第一間隙；該液晶模組具有一表面，其表面設有一光學層，該光學層的厚度為50~200um；以及該觸控板具有一底面，其底面對應該光學層設有一絕緣層，其中該絕緣層及光學層的厚度總和不大於該第一間隙。