TWI515857B - 觸控電極 - Google Patents

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Description

觸控電極
本發明係有關一種觸控面板，特別是關於一種具特別電極圖案的觸控面板。
觸控顯示器係結合感測技術及顯示技術所形成的一種輸入/輸出裝置，普遍使用於電子裝置中，例如可攜式及手持式電子裝置。
電容式觸控面板為一種常用的觸控面板，其利用電容耦合效應以偵測觸碰位置。當手指觸碰電容式觸控面板的表面時，相應位置的電容量會受到改變，因而得以偵測到觸碰位置。
第一圖顯示傳統觸控面板100的上視圖，而第二圖則顯示觸控面板100的堆疊結構示意圖。如第一/二圖所示，觸控面板100主要由X軸電極層110與Y軸電極層130所組成，其中X軸電極層110與Y軸電極層130的電極具菱形圖案，並且X軸電極層110與Y軸電極層130之間設有一透明絕緣層120，用以電性隔絕X軸電極層110與Y軸電極層130，而透明絕緣層120的厚度於一般傳統製程上係介於100微米至200微米之間。
然而當透明絕緣層120進行薄化以降低觸控面板100之整體厚度，並且應用於大尺寸寬屏觸控面板時，其中具菱形圖案的X軸電極層110與Y軸電極層130，則會產生阻抗過大的問題，同時亦造成光學可視性（或視覺痕跡）現象，致使於使用中不具有較佳之光學顯示品質。此外，傳統觸控面板100的觸控點之觸控感應量主要僅由X軸電極層110與Y軸電極層130重疊區域140來提供，因此所產生的觸控感應量不夠大，而無法提供適切的觸控感應效能。
因此，亟需提出一種新穎的觸控面板，用以改善上述傳統觸控面板的缺點。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種觸控面板，用以改進光學可視性現象，改進大尺寸寬屏薄化觸控面板的阻抗過大問題或者提高觸控感應量。
根據本發明實施例，觸控面板包含透明基板、第一電極層、至少一透明絕緣層、第二電極層及一覆蓋層。第一電極層設於透明基板上，該第一電極層包含複數平行排列的第一電極列，每ㄧ第一電極列係由複數第一電極藉由第一連接部串接而組成。透明絕緣層設於第一電極層上。第二電極層設於透明絕緣層上，該第二電極層包含複數平行排列的第二電極列，每ㄧ第二電極列係由複數第二電極藉由第二連接部串接而組成，其中第一電極與第二電極之間的間距介於30微米至300微米之間。覆蓋層設於第二電極層上。其中第一電極的圖案的邊數大於四，且第二電極的形狀大約互補於第一電極的形狀，且第一電極與第二電極所產生之磁力線分布於覆蓋層中或穿透覆蓋層。
第三圖顯示本發明實施例之觸控面板200的上視圖，而第四圖則顯示觸控面板200的堆疊結構示意圖。本實施例較佳適用於寬屏觸控面板，但不限定於此。
如第三/四圖所示，觸控面板200包含透明基板20、第一電極層21、至少一透明絕緣層22、第二電極層23及覆蓋層24。第一電極層21設於透明基板20上，第一電極層21包含複數平行排列的第一電極列，每ㄧ第一電極列係由複數第一電極210藉由第一連接部211串接而組成。透明絕緣層22設於第一電極層21上。第二電極層23設於透明絕緣層22上，第二電極層23包含複數平行排列的第二電極列，每ㄧ第二電極列係由複數第二電極230藉由第二連接部231串接而組成，其中第一電極210與第二電極230之間的間距介於30微米至300微米之間。覆蓋層24設於第二電極層23之上。其中第一電極210的圖案的邊數大於四，且第二電極230的形狀大約互補於第一電極210的形狀，且第一電極210與第二電極230所產生之磁力線分布於覆蓋層24中或穿透覆蓋層24。
更進一步地說，透明絕緣層22係形成於第一電極層21與第二電極層23之間，且透明絕緣層22的厚度介於5微米至30微米之間，而可有效降低觸控面板200之整體厚度，以達到輕薄化的效果。
此外，第一電極層21係形成於透明基板20上。透明基板20的材質可為絕緣材料，例如玻璃、聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）、聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate, PET）、聚乙烯（Polyethylen, PE）、聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride, PVC）、聚丙烯（Poly propylene, PP）、聚苯乙烯（Poly styrene, PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate, PMMA）或環烯烴共聚合物（Cyclic olefin copolymer, COC）。
覆蓋層24則設置於觸控面板200的頂部，亦即形成於第二電極層23之上。覆蓋層24的材質可為高透光率的絕緣材料，例如玻璃、聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）、聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate, PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate, PMMA）或環烯烴共聚合物（Cyclic olefin copolymer, COC）。
再者，第一電極層21包含複數平行排列的第一電極列，可作為發射電極（Tx）之用。每ㄧ條第一電極列係由複數第一電極210藉由第一連接部211串接而組成，且第一電極列可延著觸控面板200的第一方向設置。在本實施例中，第一電極210的形狀大約呈六邊形，但不以此為限，其異於傳統觸控電極（如第一圖所示）的菱形。
另外，第二電極層23則形成於第一電極層21之上。其中，第二電極層23與第一電極層21之間設有至少一透明絕緣層22，用以電性隔絕第二電極層23與第一電極層21，且兼具用以黏合第二電極層23與第一電極層21。
第二電極層23包含複數平行排列的第二電極列，可作為接收電極（Rx）之用。每ㄧ條第二電極列係由複數第二電極230藉由第二連接部231串接而組成，且第二電極列可延著觸控面板200的第二方向設置。前述第一方向與第二方向可為實質互為垂直，但不限定於此。在本實施例中，第二電極230的形狀（例如圖示的十邊形）大約互補於第一電極210的六邊形，異於傳統觸控電極（如第一圖所示）的菱形。互補的第一電極210與第二電極230大致覆蓋整個的觸控面板200的上表面，其中相鄰第一電極210與第二電極230之間的間距介於30微米至300微米之間。如此，即可依據實際的設計及製程需求，藉由第一電極210與第二電極230之間的間距選定，進而可大幅提升觸控面板200的觸控效能。在一較佳實施例中，相鄰第一電極210與第二電極230之間的間距介於30微米至100微米之間；而在另一實施例中，相鄰第一電極210與第二電極230之間的間距介於100微米至300微米之間。
由於第一電極210與第二電極230在外觀形狀上彼此互補吻合，且兩者之間距匹配於電極形狀與其面積大小，因而可以大幅改善光學可視性（或視覺痕跡）現象。尤其當本實施例應用於大尺寸寬屏薄化觸控面板時，藉由上述電極圖案的改變與互補，可改進大尺寸寬屏觸控面板的阻抗過大問題。同時，透過上述電極圖案及其間距的搭配選定，可增加第一電極210與第二電極230所產生的磁力線強度，進而致使用以感應觸控位置之磁力線可分布於覆蓋層24中或穿透覆蓋層24。更具體地說，第一電極210與第二電極230彼此間的相鄰區域可獲得增加，致使觸控感應量也隨之提高，因而增進觸控效能。以第三圖為例，觸控感應量除了由第一連接部211與第二連接部231疊合處250提供外，另有多處第一電極210與第二電極230彼此間的相鄰區域251也會提供觸控感應量。如此一來，觸控面板200產生用以感應觸控位置之磁力線強度得以大幅提升，從而可使用在非實際觸摸(non real touch)之懸浮感應觸控的應用上或是可搭配應用於加厚之覆蓋層24，其中覆蓋層24的厚度可達5(含)公分以內。
舉例而言，請參照第五圖，其顯示觸控面板200之懸浮感應觸控的示意圖。藉由上述第一電極210與第二電極230的圖形互補及其間距之搭配，可使得產生於第一電極210與第二電極230之間的磁力線增強，且其感應強度分布範圍可涵蓋並超出覆蓋層24。因此，當使用者在觸控面板200的實際操作過程中，使用者可對觸控面板200進行非實際觸摸之懸浮感應的動作（例如，手指於覆蓋層24上方感應處進行滑動），以傳送操作的指令，而無須實際接觸觸控面板200。
在一實施例中，第一電極層21與第二電極層23可包含非透明導電材料所形成的透光（light-transmissive）結構。非透明導電材料可為複數奈米金屬線（metal nanowire），例如奈米銀線或奈米銅線；或者複數奈米金屬網（metal nanonet），例如奈米銀網或奈米銅網。奈米金屬線或金屬網的內徑為奈米等級（亦即數奈米至數百奈米之間），可藉由塑膠材料（例如樹脂）加以固定。由於奈米金屬線/網非常細，非人眼可以觀察得到，因此由奈米金屬線/網所構成之第一電極層21與第二電極層23的透光性極佳。第一電極層21與第二電極層23還可包含光敏（photosensitive）材料（例如壓克力），藉由曝光顯影製程即可形成所要的電極形狀（pattern）。
在另一實施例中，第一電極層21與第二電極層23的其中之一可包含透明導電材料所形成的透光結構。透明導電材料可為氧化銦錫（indiumtin oxide, ITO）、氧化銦鋅（indium zinc oxide, IZO）、氧化鋅鋁（Al-doped ZnO, AZO）或氧化錫銻（antimony tin oxide, ATO）。
上述透明絕緣層22可包含有一或多層，例如防爆膜（anti-split film, ASF）、光學膠（opticalclear adhesive, OCA）或其他功能的絕緣層。此外，當第一電極層21或第二電極層23包含非透明導電材料（例如奈米金屬線）時，該非透明導電材料的上表面或下表面還可能伴隨設有絕緣層。
請參照第六/七圖，第六圖顯示本發明另一實施例之觸控面板200的上視圖，而第七圖則顯示沿第六圖中之剖面線6-6’的剖面圖。如圖所示，觸控面板200更包含複數絕緣塊26，分別設於第一電極210上方並相鄰於第二電極230，並且絕緣塊26電性絕緣於第一電極210及第二電極230。其中，每一絕緣塊26更包含複數子絕緣塊261，而彼此相鄰子絕緣塊261之間的間距小於30微米。然而，子絕緣塊261的形狀可依實際需求情況而予以調整，例如：三角形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形、環形或其組合形狀。如此藉由絕緣塊26的設置及其子絕緣塊261的選取與排列，不僅可有效調節光行進於第一電極層21與第二電極層23之間的路徑，以提升其光學係數並降低第一電極210及第二電極230的圖案可視度，進而增強觸控面板200的整體光學顯示效果，同時子絕緣塊261設置之間的間距空隙亦可提供第一電極層21所產生的磁力線予以穿透，從而增進觸控面板200的觸控感應效能。
在一實施例中，絕緣塊26可包含非透明導電材料所形成的透光（light-transmissive）結構。非透明導電材料可為複數奈米金屬線（metal nanowire），例如奈米銀線或奈米銅線；或者複數奈米金屬網（metal nanonet），例如奈米銀網或奈米銅網。奈米金屬線或金屬網的內徑為奈米等級（亦即數奈米至數百奈米之間），可藉由塑膠材料（例如樹脂）加以固定。由於奈米金屬線/網非常細，非人眼可以觀察得到，因此由奈米金屬線/網所構成之絕緣塊26的透光性極佳。絕緣塊26還可包含光敏（photosensitive）材料（例如壓克力），藉由曝光顯影製程即可形成所要的絕緣塊26及其子絕緣塊261的形狀。
在另一實施例中，絕緣塊26則可包含透明導電材料所形成的透光結構。透明導電材料可為氧化銦錫（indium tin oxide, ITO）、氧化銦鋅（indium zinc oxide, IZO）、氧化鋅鋁（Al-doped ZnO, AZO）或氧化錫銻（antimony tin oxide, ATO）。
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。
100‧‧‧觸控面板
110‧‧‧X軸電極層
120‧‧‧透明絕緣層
130‧‧‧Y軸電極層
140‧‧‧電極層的重疊區域
200‧‧‧觸控面板
20‧‧‧透明基板
21‧‧‧第一電極層
210‧‧‧第一電極
211‧‧‧第一連接部
22‧‧‧透明絕緣層
23‧‧‧第二電極層
230‧‧‧第二電極
231‧‧‧第二連接部
24‧‧‧覆蓋層
250‧‧‧連接部的疊合處
251‧‧‧電極的相鄰區域
26‧‧‧絕緣塊
261‧‧‧子絕緣塊
第一圖顯示傳統觸控面板的上視圖。第二圖顯示傳統觸控面板的堆疊結構示意圖。第三圖顯示本發明實施例之觸控面板的上視圖。第四圖顯示第二圖之觸控面板的堆疊結構示意圖。第五圖顯示本發明另一實施例之觸控面板之懸浮感應觸控的示意圖。第六圖顯示本發明另一實施例之觸控面板的上視圖。第七圖顯示沿第六圖中之剖面線6-6’的剖面圖。
200‧‧‧觸控面板
210‧‧‧第一電極
211‧‧‧第一連接部
230‧‧‧第二電極
231‧‧‧第二連接部
250‧‧‧連接部的疊合處
251‧‧‧電極的相鄰區域

Claims (17)

  1. 一種觸控面板，包含：一透明基板；一第一電極層，設於該透明基板上，該第一電極層包含複數平行排列的第一電極列，每一該第一電極列係由複數第一電極藉由第一連接部串接而組成；至少一透明絕緣層，設於該第一電極層上；一第二電極層，設於該透明絕緣層上，該第二電極層包含複數平行排列的第二電極列，每一該第二電極列係由複數第二電極藉由第二連接部串接而組成，其中該第一電極與該第二電極之間的間距介於30微米至300微米之間；一覆蓋層，設於該第二電極層上；及複數絕緣塊，每一該些絕緣塊分別對應設於該第一電極上方並相鄰於該第二電極；其中該第一電極的圖案的邊數大於四，且該第二電極的形狀大約互補於該第一電極的形狀，且該第一電極與該第二電極所產生之磁力線分布於該覆蓋層中或穿透該覆蓋層；並且其中每一該些絕緣塊更包含複數子絕緣塊，其中該些子絕緣塊之間的間距小於30微米，用以調節光行進於該第一電極層與該第二電極層之間的路徑，以提升其光學係數並降低該第一電極及該第二電極的圖案可視度，且該些子絕緣塊之間的間距空隙用以提供該第一電極層產生的磁力線予以穿透，予以增進觸控感應。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該至少一透明絕緣層的厚度介於5微米至30微米之間。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該透明基板包含玻璃、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚乙烯(Polyethylen,PE)、聚氯乙烯(Poly vinyl Chloride,PVC)、聚丙烯(Poly propylene,PP)、聚苯乙烯(Poly styrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)或環烯烴共聚合物(Cyclic olefin copolymer,COC)。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第一電極的形狀大約呈六邊形。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第一電極層或該第二電極層包含非透明導電材料所形成的透光(light-transmissive)結構。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控面板，其中該非透明導電材料包含複數奈米金屬線(metal nanowire)或者複數奈米金屬網(metal nanonet)。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控面板，其中該非透明導電材料的表面更伴隨設有一絕緣層。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控面板，其中該第一電極層與該第二電極層的其中之一包含透明導電材料所形成的透光結構。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之觸控面板，其中該透明導電材料包含氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋅鋁(Al-doped ZnO,AZO)或氧化錫銻(antimony tin oxide,ATO)。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該透明絕緣層包含一防爆膜(ASF)。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中用以感應觸控位置之磁力線，其強度範圍使用在非實際觸摸(non real touch)之懸浮感應觸控，或搭配加厚之覆蓋層，其中覆蓋層的厚度等於或小於5公分。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其覆蓋層材質包含絕緣材料，其中該絕緣材料包含玻璃、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)或環烯烴共聚合物(Cyclic olefin copolymer,COC)。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中每一該些子絕緣塊之形狀包含三角形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形、環形或其組合形狀。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該些絕緣塊包含非透明導電材料所形成的透光(light-transmissive)結構。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述之觸控面板，其中該非透明導電材料包含複數奈米金屬線(metal nanowire)或者複數奈米金屬網(metal nanonet)。
  16. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該些絕緣塊包含透明導電材料所形成的透光結構。
  17. 根據申請專利範圍第16項所述之觸控面板，其中該透明導電材料包含氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋅鋁(Al-doped ZnO,AZO)或氧化錫銻(antimony tin oxide,ATO)。
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