TWI536220B - 觸控面板 - Google Patents

Description

觸控面板

本發明系有關於觸控技術領域，尤其是一種觸控面板。

在現今各式消費性電子產品的市場中，個人數位助理(PDA)、行動電話(mobile Phone)、筆記型電腦(notebook)及平板電腦(tablet PC)等可攜式電子產品皆已廣泛的使用觸控面板(touch panel)作為其資料溝通的界面工具。此外，由於目前電子產品的設計皆以輕、薄為方向，因此在產品的設計上會希望能省略如鍵盤、滑鼠等傳統輸入裝置，尤其在講求人性化設計的平板電腦需求的帶動下，觸控式面板已經一躍成為關鍵的零組件之一。

習知的觸控面板X方向電極與Y方向電極是相互交叉來絕緣設置，對此，與各電極相連的導線是從電極向外延伸，並且至少佈線於觸控面板相鄰接的兩側周邊區域，在觸控面板的面積大小固定下，周邊區域所佔的面積越大，相對就會壓縮且限制了可視區的範圍。

本發明通過觸控面板的電極圖形結構的改良及設計，讓電性連接於觸控面板的電極軸的導線得以集中佈線在觸控面板的單一側的周邊區域，不需在觸控面板的相鄰接的兩側周邊區域同時進行走線佈局。

根據本發明的一實施例，提供一種觸控面板，包含有一基板，複數條沿著一第一軸向排列的第一電極軸，互相平行排列於該基板上，以及複數條沿著該第一軸向排列的第二電極軸，互相平行排列於該基板上，且各該第二電極軸的單側，包含有複數個面積大小不同的第一分支電極。

在本發明的一實施例中，更包含一絕緣層，位於該第一電極軸以及該第二電極軸之間。

在本發明的一實施例中，其中每一第二電極軸包含的第一分支電極，分別排列於第二電極軸的左右兩側。

在本發明的一實施例中，其中沿著該第一軸向的其中一端至另一端，位於該第二電極軸其中一側的各該第一分支電極，其面積由大至小遞減，而位於該第二電極軸另一側的各該第一分支電極，其面積由小至大遞增。

在本發明的一實施例中，其中每一條該第二電極軸，對應到兩條該第一電極軸。

在本發明的一實施例中，其中更包含複數條導線，其中一端電性連接各該第一電極軸以及該第二電極軸。

在本發明的一實施例中，其中各該導線的另一端集中於位於基板上的一導線集中區。

在本發明的一實施例中，其中該導線集中區僅沿著該基板的其中一邊的內側設置。

藉此，本發明所提供的觸控面板在電極圖形結構改良之後，由於各電極軸都沿同一軸向來設計，因此導線可以佈線於觸控面板的單一側的周邊區域，不會同時佔用觸控面板相鄰接的兩側周邊區域，在觸控面板的面積大小固定下，可以大幅增加可視區的範圍。此外，本發明更可有效地簡化佈線設計，並且更容易地達到觸控面板窄邊化的設計。

1，1’‧‧‧觸控面板

10‧‧‧第一電極軸

20，20’‧‧‧第二電極軸

21‧‧‧中央電極

22a‧‧‧第一分支電極

22b‧‧‧第二分支電極

30‧‧‧絕緣層

40‧‧‧導線

50‧‧‧導線佈線區

60‧‧‧遮蔽層

100‧‧‧基板

P‧‧‧觸碰點

NV‧‧‧非可視區

V‧‧‧可視區

第1圖繪示本發明一實施例的觸控面板之結構示意圖。

第2圖繪示本發明一實施例的第一電極軸之結構示意圖。

第3圖繪示本發明一實施例的第二電極軸之結構示意圖。

第4圖繪示沿第1圖中A-A’剖面線的一實施例剖面示意圖。

第5圖繪示沿第1圖中A-A’剖面線的另一實施例剖面示意圖。

第6圖繪示沿第1圖中A-A’剖面線的再一實施例剖面示意圖。

第7圖繪示本發明另一實施例的觸控面板之結構示意圖。

第8圖繪示本發明另一實施例的第二電極軸之結構示意圖。

以下各實施例所對應的附圖中所繪出的元件僅為示意之用，其數量、大小並不以圖中所繪為限制，可依照實際需求而調整。

請同時參閱第1圖、第2圖及第3圖，其分別繪示本發明一實施例的觸控面板及其中的第一電極軸與第二電極軸的結構示意圖。本實施例之觸控面板1包含複數條沿一第一軸向(例如為Y軸向)延伸的第一電極軸10、複數條沿第一軸向延伸的第二電極軸20及一導線佈線區50。第二電極軸20與第一電極軸10絕緣地對應設置，並且每一第二電極軸20包含一中央電極21及複數個面積大小不同且電性連接中央電極21的第一分支電極22a，其中第一分支電極22a重疊對應於其中之一條第一電極軸10。此外，導線佈線區50設置於第一電極軸10及第二電極軸20在第一軸向上之一側。在設計上，第一電極軸10及第二電極軸20所形成的區域為一觸控區，通常也就是屬於觸控面板1的一可視區V，而導線佈線區50則是位於觸控面板1的一非可視區NV。

更具體來講，本實施例的第一電極軸10大致上呈現一長條形，第一電極軸10沿著第一軸向延伸並且彼此之間相互平行地間隔排列。第二電極軸20的中央電極21沿著第一軸向延伸，並且中央電極21是對應於相鄰的兩條第一電極軸10之間的間隔來設置，換言之，中央電極21對應位於相鄰的兩條第一電極軸10之間。第二電極軸20的第一分支電極22a是以中央電極21為基底沿一第二軸向(例如為X軸向)延伸，以架構成一鋸齒狀圖形，若從 第1圖及第3圖之俯視視角來看，本實施例的第一分支電極22a是例如統一沿第二軸向上的向左方向延伸，當然實際設計並非僅限於此，每一條第二電極軸20的第一分支電極22a可依圖形設計需要而沿第二軸向上的不同方向來延伸，本實施例是只要讓同一條第二電極軸20的第一分支電極22a得以完全重疊對應於同一條第一電極軸10即可。此外，第一分支電極22a的形狀在本實施例中是設計為矩形，在其他實施例中，也可設計為如圓形、三角形、多邊形等形狀，在此並無加以限制。

本實施例的每一條第二電極軸20的所有第一分支電極22a具有不同的面積大小，並且是依據面積大小依序排列。以第3圖上所示的Y軸上方至Y軸下方為例，由第3圖左側算起的第一條第二電極軸20的所有第一分支電極22a的面積由上而下是由大至小依序排列，也就是說，第一條第二電極軸20中，排列在愈下方的第一分支電極22a具有愈小的面積。再者，由第3圖左側算起的第二條第二電極軸20的所有第一分支電極22a的面積由上而下則是由小至大依序排列，也就是說，第二條第二電極軸20中，排列在愈下方的第一分支電極22a具有愈大的面積。進而，以第一條第二電極軸20及第二條第二電極軸20的樣式為基礎類推下去即可構成本實施例相互平行排列的第二電極軸20之設計。在其他實施例中，第一條第二電極軸20及第二條第二電極軸20的排列可以剛好相反，讓第一條第二電極軸20的所有第一分支電極22a的面積由上而下是由小至大依序排列，而第二條第二電極軸20的所有第一分支電極22a的面積由上而下是由大至小依序排列。

此外，本實施例的觸控面板1更包含有複數條導線40。導線40設置於導線佈線區50，並且電性連接第一電極軸10及第二電極軸20，用以傳遞第一電極軸10及第二電極軸20與後端的處理器之間的信號。值得注意的是，本實施的導線佈線區50可因第一電極軸10及第二電極軸20皆沿同一軸向來延伸而僅設置在第一電極軸10及第二電極軸20在第一軸向上之一側。以第1圖為例，導線佈線區50僅設置於圖中沿Y軸向延伸的第一電極 軸10及第二電極軸20的上方之側，也就是說，非可視區NV僅需設計位於第一電極軸10及第二電極軸20所在的可視區V的上方之側，而不需同時設計在可視區V的兩個相鄰接之側邊。如此一來，本實施例的觸控面板1可以大幅增加可視區V的範圍，相對的也就可以達到觸控面板1窄邊框化，甚至是達到三邊無邊框設計。

此外，本實施例的觸控面板1更包括一基板100，用來承載第一電極軸10及第二電極軸20的至少其中之一。以下則是進一步搭配剖面圖來進行說明觸控面板1的疊層結構。

請基於第1圖之架構來參閱第4圖，繪示沿第1圖中A-A’剖面線的一實施例剖面示意圖。如第4圖所示，本實施例的第一電極軸10及第二電極軸20是形成於基板100的相對兩側，更具體來講，第一電極軸10是形成於基板100的下表面，第二電極軸20則是形成於基板100的上表面，讓第一電極軸10及第二電極軸20是通過基板100來絕緣設置。

請基於第1圖之架構來參閱第5圖，繪示沿第1圖中A-A’剖面線的另一實施例剖面示意圖。本實施例是說明第一電極軸10及第二電極軸20的其中之一是形成於基板100上，第5圖是以第一電極軸10形成在基板100上來舉例說明。其中，本實施例的觸控面板1更包含一絕緣層30，設置於第一電極軸10上，之後再於絕緣層30上形成第二電極軸20，藉此第一電極軸10及第二電極軸20是通過絕緣層30來絕緣設置。其中，絕緣層30可例如為一光學膠，換句話說，第二電極軸20除了可如本實施例所示的是直接形成在絕緣層30上，在另一實施例中，第二電極軸20可以是先形成在另一基材上，進而再通過光學膠之絕緣層30來貼合於第一電極軸10。

請基於第1圖之架構來參閱第6圖，繪示沿第1圖中A-A’剖面線的再一實施例剖面示意圖。本實施例的架構大致與第5圖之實施例相同，差異點在於，本實施例的基板100例如為一強化基板，除了用來承載第一電極軸10及第二電極軸20之外，更可提供保護第一電極軸10及第二電極軸20 的作用。此外，本實施例的觸控面板1更包含一遮蔽層60，形成於基板100之表面，用來定義出觸控面板1的非可視區NV。如此一來，導線佈線區50得以設置在遮蔽層60之表面以對應位於非可視區NV。

補充說明的是，前述第4~6圖所示的觸控面板1的疊層結構中，第一電極軸10及第二電極軸20的上下位置之描述僅是用來表示相對位置關係，並非用來限制本發明。

請同時參閱第7圖及第8圖，分別繪示本發明另一實施例的觸控面板以及其中的第二電極軸的結構示意圖。需先說明的是，本實施例之觸控面板1’的第一電極軸10是採用第2圖所示的第一電極軸10的形狀樣式，因此接下來就不再加以描述。本實施例之觸控面板1’的結構大致與第1圖之觸控面板相同，差異點在於，本實施例的第二電極軸20’重疊對應第一電極軸10的設計，本實施例的每一條第二電極軸20’是重疊對應於相鄰的兩條第一電極軸10。

更具體來看，本實施例的每一條第二電極軸20’包含中央電極21、複數個面積大小不同且電性連接中央電極21的第一分支電極22a以及複數個面積大小不同且電性連接中央電極21的第二分支電極22b。其中，第一分支電極22a及第二分支電極22b是位於中央電極21的相對兩側，並且重疊對應於相鄰的兩條第一電極軸10。換言之，第一分支電極22a及第二分支電極22b是以中央電極21為基底而分別沿第二軸向上的相對兩方向延伸，例如第一分支電極22a時朝向左方延伸，而第二分支電極22b則是朝向右方延伸。

此外，本實施例每一條第二電極軸20’的第一分支電極22a及第二分支電極22b所依面積依序排列的方式是相反的，換句話說，假設第一分支電極22a的面積由上而下是由大至小依序排列，第二分支電極22b的面積由上而下則是由小至大依序排列，反之亦同。

前述實施例中提到的第一電極軸10及第二電極軸20、20’的材質可包括透明導電材質，例如為氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅 (indium zinc oxide,IZO)、氧化鎘錫(cadmium tin oxide,CTO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、氧化銦鋅錫(indium tin zinc oxide,ITZO)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、氧化鉿(hafnium oxide,HfO)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide,InGaZnO)、氧化銦鎵鋅鎂(indium gallium zinc magnesium oxide,InGaZnMgO)、氧化銦鎵鎂(indium gallium magnesium oxide,InGaMgO)、氧化銦鎵鋁(indium gallium aluminum oxide,InGaAlO)、石墨烯(Graphene)、奈米銀線(Ag nanowire)或奈米碳管(Carbon nanotubes，CNT)等，但並不限於此。

接下來敘述本發明觸控面板的感測方法，依據前述第1圖及第7圖之觸控面板1、1’的架構來看，在搭配後端處理器進行運作時，通常第一電極軸10是設計為感測電極軸，而第二電極軸20、20’則是設計為驅動電極軸。此外，第1圖及第7圖之觸控面板1、1’在運作上的差異只是在於第1圖之觸控面板1是由一條驅動電極軸搭配一條感測電極軸來感測，而第7圖之觸控面板1’則是由一條驅動電極軸搭配兩條感測電極軸來感測，為了方便說明，以下所敘述的感測方式便以第7圖之觸控面板1’為例來代表說明。

由於實際上的電極軸尺寸遠比觸控物體(如手指)細微，並且為了能更符合處理器的感測設計，在一實施例中較佳是以一條第二電極軸20’所搭配的兩條第一電極軸10為一組來進行差分運算。本領域技術人員可以了解，當使用者觸碰觸控面板1’時，觸碰點所對應的第二電極軸20’及第一電極軸10之間的耦合電容將會產生一電容變化值，藉由判斷由兩條第一電極軸10為一組之間的電容變化值比例即可計算出實際的觸碰點位置。其中，由於電容變化值與觸碰點所對應的第一分支電極22a或第二分支電極22b的面積大小呈正比，因此在設計上，一條第二電極軸20’中依面積來依序排列的第一分支電極22a盡量能設計反應出一由大至小(或由小至大)的線性變化關係，而依面積來依序排列的第二分支電極22b則對應能設計反應出一由小至大(或由大至小)的線性變化關係，藉以提供給處理器較佳的差分運算。

實際運作時，處理器產生驅動信號至第二電極軸20’(驅動電極軸)，當觸碰點產生時，處理器得以依據是哪一條或哪些條第一電極軸10有產生電容變化而得知是對應於哪一條第二電極軸20’，從而可判斷出觸碰點的X軸座標。接著，由於前述提及本實施例是基於差分運算來設計，因此處理器在接收到觸碰點所對應的一組(兩條)第一電極軸10的信號後，便可根據一條是由大至小變化的信號(對應第一分支電極22a)及一條是由小至大變化的信號(對應第二分支電極22b)之間的比例差異來計算出觸碰點的Y軸座標。

以第7圖中的觸碰點P舉例來說，當觸碰點P發生時，從第7圖左側算起來第一條及第二條第一電極軸10會反應出最大的電容變化，因此處理器得以從第一條及第二條第一電極軸10所對應的第一條第二電極軸20’來判斷出觸碰點P的X軸座標。另一方面，由於第一條及第二條第一電極軸10之間因相反的線性變化之設計，觸碰點P所對應的第一條第一電極軸10與第一分支電極22a之間的耦合電容，以及第二條第一電極軸10與第二分支電極22b之間的耦合電容將會具有一特定比例的差異，處理器便可根據所述特定比例的差異來計算出觸碰點P的Y軸座標。進一步的，當觸控面板1’上同時發生多個觸碰點時，基於前述單點的感測判斷原理，再通過處理器對於感測取樣的時間差即可實現多點判斷。

綜上所述，本發明的觸控面板由於各電極軸都沿著同一軸向來設計，因此導線可以僅佈線於可視區的單一側的周邊區域，相對應的也僅需要設置單一側遮蔽層來形成非可視區即可，在觸控面板的面積大小固定下，此一設計可以大幅地增加可視區的範圍。此外，本發明更可有效地簡化佈線設計，並且更容易地達到觸控面板窄邊化的設計，甚至達到三邊無邊框的設計。

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。

1‧‧‧觸控面板

10‧‧‧第一電極軸

20‧‧‧第二電極軸

21‧‧‧中央電極

22a‧‧‧第一分支電極

40‧‧‧導線

50‧‧‧導線佈線區

100‧‧‧基板

NV‧‧‧非可視區

V‧‧‧可視區

Claims (15)

1. 一種觸控面板，包含：複數條沿一第一軸向延伸的第一電極軸；複數條沿該第一軸向延伸的第二電極軸，與該些第一電極軸絕緣地對應設置，其中每一該些第二電極軸包含一中央電極及複數個面積大小不同且電性連接該中央電極的第一分支電極，其中該些第一分支電極重疊對應於其中之一該些第一電極軸；以及一導線佈線區，設置於該些第一電極軸及該些第二電極軸在該第一軸向上之一側。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，更包含複數條導線，設置於該導線佈線區，並且電性連接該些第一電極軸以及該些第二電極軸。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中該中央電極對應於相鄰的兩條該第一電極軸之間的間隔來設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中每一該些第二電極軸的該些第一分支電極是依據面積大小依序排列。
5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中該些第一分支電極是以該中央電極為基底沿一第二軸向延伸。
6. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中每一該些第二電極軸更包含複數個面積大小不同且電性連接該中央電極的第二分支電極，其中該些第二分支電極及該些第一分支電極位於該中央電極的相對兩側，並且重疊對應於相鄰的兩條該第一電極軸。
7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控面板，其中沿著該第一軸向的其中一端至另一端，位於該第二電極軸其中一側的各該第一分支電極，其每一該些第二電極軸的該些第一分支電極是依據面積由大至小依序排列，而該些第二分支電極是依據面積由小至大依序排列。
8. 如申請專利範圍第6項所述的觸控面板，其中該第一分支電極及該第二分支電極是以該中央電極為基底而分別沿一第二軸向上的相對兩方向延伸。
9. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，更包括一基板，承載該第一電極軸及該第二電極軸的至少其中之一。
10. 如申請專利範圍第9項所述的觸控面板，其中該第一電極軸及該第二電極軸是形成於該基板的相對兩側。
11. 如申請專利範圍第9項所述的觸控面板，其中該第一電極軸及該第二電極軸的其中之一是形成於該基板上，並且該第一電極軸及該第二電極軸是進一步通過一絕緣層來絕緣設置。
12. 如申請專利範圍第11項所述的觸控面板，其中該絕緣層為一光學膠。
13. 如申請專利範圍第9項所述的觸控面板，其中該基板為一強化基板。
14. 如申請專利範圍第13項所述的觸控面板，更包括一遮蔽層，形成於該基板之表面，用來定義出該觸控面板的一非可視區。
15. 如申請專利範圍第14項所述的觸控面板，其中該導線佈線區設置於該遮蔽層之表面以對應位於該非可視區。