TWI538025B - 觸控電極結構暨其製造方法 - Google Patents

Description

觸控電極結構暨其製造方法

本發明係有關於一種觸控技術，且特別有關於觸控電極結構暨其製造方法。

在消費性電子產品領域，結合觸控功能的顯示器已成為了攜帶式電子產品主流發展之趨勢。對此，現今觸控面板(touch panel)已廣泛應用於多種的電子產品中，例如智慧型手機、行動電話、平板電腦及筆記型電腦。由於使用者可直接透過螢幕上顯示的物件進行操作與下達指令，因此觸控面板提供了使用者與電子產品之間的人性化操作介面。

隨著現今觸控面板製程與材料的開發及演進，觸控電極的厚度不斷減小。例如，一般習用的觸控電極材質多為氧化銦錫(Indium tin oxide,ITO)，其電極厚度約為250Å。但如果使用現今較為先進的電極材料，如石墨烯(Graphene)或奈米金屬等，電極厚度可以微縮至數個Å。

然而，當觸控情事發生時，由於觸控電極的厚度的減小會引起兩個觸控電極之間的電容值變化量也相應減小，從而導致觸控訊號不易被後端IC識別。

本發明提出了一種創新的觸控電極結構，能夠增加觸控時整體電容值變化量，進而使得觸控信號容易被後端IC識別，增加觸控偵測精確度。

根據本發明一態樣，其提出了一種觸控電極結構，包含：一基板、 一第一電極設置在該基板上並沿一第一軸向排列、一第二電極設置在該基板上並沿一第一軸向排列且該第二電極與該第一電極相隔設置、以及一第一電容補償部設置在該第一電極上表面上。

根據本發明的又一態樣，其提出了一種觸控電極結構的製造方 法，包含下列步驟：提供一基板、在該基板上形成沿著一第一軸向平行排列的一第一電極以及沿著一第二軸向平行排列的一第二電極，其中該第一電極與該第二電極間距設置、在該基板上覆蓋一層圖形化光阻，其中該圖形化光阻具有開口裸露出部分的該第一電極、以及在該圖形化光阻的開口中形成一第一電容補償部。

藉此，本發明由於採用了電容補償部，通過增加了觸控電極之間 的正對面積或減小了觸控電極之間的間距，從而在觸控情事發生時，增加了整體的觸控電容值變化量，進而使得觸控信號容易被後端IC識別，提高了觸控偵測的精確度。

無疑地，本發明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例細節說明後將變得更為顯見。

100‧‧‧觸控電極結構

101‧‧‧基板

101a‧‧‧下表面

101b‧‧‧上表面

102‧‧‧第一電極

102a‧‧‧正對面

102X‧‧‧連接部

103‧‧‧第二電極

103a‧‧‧正對面

103X‧‧‧跨接部

103Y‧‧‧絕緣部

104‧‧‧第一電容補償部

104a‧‧‧表面

105‧‧‧第二電容補償部

105a‧‧‧表面

200‧‧‧觸控電極結構

201‧‧‧基板

202‧‧‧第一電極

202a‧‧‧正對面

203‧‧‧第二電極

203a‧‧‧正對面

204‧‧‧第一電容補償部

204a‧‧‧搭接部

204b‧‧‧延伸部

206‧‧‧第一絕緣塊

207‧‧‧光阻

212‧‧‧開口

300‧‧‧觸控電極結構

301‧‧‧基板

302‧‧‧第一電極

302a‧‧‧正對面

303‧‧‧第二電極

303a‧‧‧正對面

304‧‧‧第一電容補償部

304a‧‧‧搭接部

304b‧‧‧延伸部

305‧‧‧第二電容補償部

307‧‧‧第二絕緣塊

400‧‧‧觸控電極結構

402‧‧‧第一電極

402X‧‧‧連接部

403‧‧‧第二電極

403X‧‧‧跨接部

403Y‧‧‧絕緣部

404‧‧‧第一電容補償部

405‧‧‧第二電容補償部

d1,d2,d3‧‧‧間距

S1,S2,S3‧‧‧正對面積

本說明書含有附圖併於文中構成了本說明書之一部分，俾使閱者對本發明實施例有進一步的瞭解。該些圖示係描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在該些圖示中：第1圖繪示出根據本發明第一實施例一觸控電極結構的俯視圖；第2圖繪示出根據本發明第一實施例中觸控電極結構的截面示意圖；第3圖繪示出根據本發明第二實施例一觸控電極結構的截面示意圖；第4圖繪示出根據本發明第三實施例一觸控電極結構的截面示意圖；第5圖繪示出根據本發明第四實施例一觸控電極結構的俯視圖；以及 第6-8圖繪示出根據本發明實施例觸控電極結構的製造方法流程圖。

在下文的細節描述中，元件符號會標示在隨附的圖示中成為其中的一部份，並且以可實行該實施例之特定範例描述方式來表示。這類實施例會說明足夠的細節俾使該領域的一般技藝人士得以具以實施。閱者須瞭解到本發明中亦可利用其他的實施例或是在不悖離所述實施例的前提下作出結構性、邏輯性、及電性上的改變。因此，下文之細節描述將不欲被視為是一種限定，反之，其中所包含的實施例將由隨附的申請專利範圍來加以界定。此外，下文中所述的「正對」(opposite)一詞，其有可能指的是兩平面呈水平正對之位向，亦有可能是指兩平面呈垂直正對之位向。下文所述的「正對面積」是指從一個面發射出垂直於另外一個面的射線，接收射線的面上射線所占的面積。

首先請參照第1圖，其繪示出根據本發明第一實施例一觸控電極結構的俯視圖。如第1圖所示，本實施例的觸控電極結構100包含一基板101，基板101可採用例如玻璃等透明的材質，並且基板101具有相對的下表面101a及上表面101b(見第2圖)。下表面101a作為接受使用者觸碰的表面，上表面101b上則用來形成觸控電極結構100的各個部件，詳細態樣將會在後續內容中加以說明。此外，在本實施例中，基板101的下表面101a可例如已先經過強化、防刮、抗眩、抗菌及/或抗反射等表面處理，以使基板101兼具承載及保護的功能。其用以承載並保護設置在其上的層結構或元件。

複數個第一電極102設置在基板101的上表面101b上，並沿一第一軸向排列，第一軸向為X軸方向。但第一軸向的方向並不以此為限，在其他實施例中，第一軸向也可以為其他方向。在本實施例中，更包括複數個連接部102X用來連接相鄰的第一電極102。

複數個第二電極103設置在基板101的上表面101b上，並沿一第 二軸向排列，第二軸向為Y軸方向。但第二軸向的方向並不以此為限，在其他實施例中，第二軸向也可以為其他方向。在本實施例中，更包括複數個跨接部103X用來連接電性連接相鄰的第二電極103，其中跨接部103X位於連接部102X上方，且在跨接部103X與連接部102X之間設有一絕緣部103Y，絕緣部103Y主要起到電性絕緣跨接部103X和連接部102X的作用。

請一併參照第2圖，其繪示出根據本發明第一實施例一觸控電極結構的截面示意圖，該截面圖是以第1圖中的截線I-I’所作出的。其中，第一電極102與第二電極103間隔設置，且兩者相隔一間距d1。第一電極102與第二電極103相鄰的表面上的邊緣位置分別設置有一第一電容補償部104與一第二電容補償部105。詳細態樣將會在後續內容中加以說明。此外，如第2圖所示，第一電極102與第二電極103分別具有一正對面102a與103a，則第一電極102與第二電極103兩者正對面積為S1。上述兩觸控電極的間距d1與正對面積S1會影響到電極之間的電容值C大小。根據電容計算公式：C=εS/4πkd

可知，兩電極間的間距d1越小以及正對面積S1越大，其所產生的電容值C就越大。

復參照第2圖，第一電極102與第二電極103相鄰的表面上的邊緣位置分別設置有一第一電容補償部104與一第二電容補償部105。在本實施例中，第一電容補償部104與第二電容補償部105之間的間距d2可與d1相同，且兩者具有互相正對的表面104a與105a，其有效正對面積為S2。在本實施例中，由於第一電極102與第二電極103上分別設有第一電容補償部104與第二電容補償部105，兩觸控電極間的有效正對面積從S1變為S1+S2，亦即增加了兩觸控電極間的電容值。故本發明可以藉由如此增設電容補償部的方式來有效地增加觸控時電容值，以因應超薄觸控電極之設計。

在其他實施例中，第一電容補償部104也可以不設置在第一電極102的表面邊緣位置上，而是可以相對應的內縮一段距離或者外伸一段距離。 同理第二電容補償部105基於第二電極103的位置關係也可以進行相應的變換。藉此第一電容補償部104與第二電容補償部105之間的間隔也可以不限於d1，而也可以大於d1或小於d1。

接著請參照第3圖，其即繪示出根據本發明第二實施例一觸控電極結構的截面示意圖。第3圖所示結構為本發明觸控電極的另一種態樣。於本實施例中，一第一電極202與一第二電極203設置在基板201上，兩者相隔一間距d1。第一電極202與第二電極203係作為觸控電極，其分別具有一正對面202a與203a，兩者共同達到一有效正對面積S1。第一電極202邊緣處表面上設置有一第一電容補償部204。第一電容補償部204更具有一搭接部204a及一延伸部204b，其中搭接部204a與第一電極202電性連接，延伸部204b延伸至與第一電極202相鄰的第二電極203上方。且本實施例中更包括一第一絕緣塊206，用以使得第一電容補償部204與第二電極203達到電性絕緣的效果。第一絕緣塊206亦同時會填滿第一電極202與第二電極203之間的空隙。

在本實施例中，通過增設第一電容補償部204，使得第一電容補償部204與第二電極203之間形成新的互相正對的正對面積S2。使得兩觸控電極間的有效正對面積從S1變為S1+S2，亦即增加了兩觸控電極間的觸控電容值。更進一步的，在本實施例中第一電容補償部204與第二電極203之間的間距d2也屬於可控的變量，實踐中可以通過控制位於第一電容補償部204與第二電極203之間的第一絕緣塊206的厚度大小來達到控制間距d2的大小。根據電容計算公式可知，第一絕緣塊206厚度越小時，間距d2越小，第一電極202與第二電極203之間的觸控電容值越大。故本發明可以藉由如此增設電容補償部的方式來有效地增加觸控時電容值，以因應超薄觸控電極之設計。

請參照第4圖，第4圖繪示出根據本發明第三實施例一觸控電極結構的截面示意圖。本實施例的結構與第2圖以及第3圖所示結構類似，但 結合了兩實施例的優點，具有可同時提供額外的水平正對面積與垂直正對面積來改善電容的發明觀念。如第4圖所示，一第一電極302與一第二電極303設置在基板301上，兩者相隔一間距d1。第一電極302與第二電極303，其分別具有一正對面302a與303a，兩者共同達到一有效正對面積S1。與第3圖或所示實施例不同的是，第4圖電極結構中的第一電極302與第二電極303相鄰的邊緣處上分別設有一第一電容補償部304與一第二電容補償部305，第一電容補償部304更具有一搭接部304a及一延伸部304b，其中搭接部304a與第一電極302電性連接，延伸部304b延伸至與第一電極302相鄰的第二電極303上方。且本實施例中更包括一第二絕緣塊307，用以使得第一電容補償部304與第二電容補償部305達到電性絕緣的效果，第二絕緣塊307亦同時會填滿第一電極302與第二電極303之間的空隙。如此，第一電容補償部304其延伸部304b與第二電容補償部305之間所形成的有效正對面積為S3且兩者的間距為d2。另一方面，第一電容補償部304的搭接部304a與第二電容補償部305之間也會具有互相正對的表面，其有效正對面積為S2且兩者間距為d3。在本實施例中，上述的額外有效正對面積S2與S3、間距d2與d3的大小皆可視發明的實際需求調整。

在本實施例中，由於原先的電極上加設有第一電容補償部304與第二電容補償部305之故，兩觸控電極間的有效正對面積從S1變為S1+S2+S3，其中包含了第一電容補償部304與第二電容補償部305之間的水平正對面積S2與垂直正對面積S3，亦即增加了兩觸控電極間的電容值，故本發明可以藉由如此增設電極延伸部的方式來有效地增加電容值，以因應超薄觸控電極之設計。

在本實施例中，還可以通過採用第一實施例或者第二實施例中的方式對間距d2及d3的大小做出相應的變化。根據電容計算公式可知，當間距d2或者d3越小時，第一電極302與第二電極303之間的觸控電容值越大。

接下來請參照第5圖，其繪示出根據本發明第四實施例一觸控電 極結構400的俯視圖。本實施例與第一實施例中觸控電極結構100的不同之處在於，第一電極402與第二電極403上分別設置有四組相對設置的電容補償部。值得注意的是，電容補償部的數量並不以此為限，在其他實施例中，電容補償部的組數可以是根據所需要增加的電容值的大小而做相應的變化。另外，本實施例中電容補償部得在電極上的設置位置統一以電容補償部設置在電極上的邊緣位置。從而使得相對設置的一組電容補償部之間的間距等於相對設置的第一電極與第二電極之間的間距。然，電容補償部在電極上的設置位置也不以本實施例中的設置位置為限，在其他實施例中，電容補償部也可以設置在除了電極邊緣外的其他位置，從而使得相對設置的一組電容補償部之間的間距大於或小於相對設置的第一電極與第二電極之間的間距。

在本實施例中，假設一個第一電極402與相鄰的一個第二電極403之間的電容值為C1，而一個連接部402X與一個跨接部403X之間的電容值為C2，則在此設置態樣下，當發生觸控情事時，每個第一電極402即有4*C1+2*C2的固有電容值。再者，由於每個第一電極402上皆設置有四個額外的第一電容補償部404，而與之相對應的，每個第二電極403上也相對的設置有四個額外的第二電容補償部405。每一組相鄰的電容補償部(如圖所示的第一電容補償部404與第二電容補償部405)可以形成的電容值為C3，如此，對單個第一電極而言就會多出的電容值為4*C3，整體電容值會變為4*C1+2*C2+4*C3。

值得注意的是，經過實驗證明，當觸控引起的整體電容變化值達到1.5PF時，才能導致觸控訊號容易被後端IC識別從而較為精確的找到觸控點。因此對新增的電容補償部所增加的電容值可以根據具體需求來做相應的改變，而這種改變前述已經進行相關的描述，因此在此不做贅述。

接下來請參照第6圖至第8圖，其例示第二實施例觸控電極結構200的製造方法流程圖。首先請參照第6圖，提供一基板201作為電極結構的設置基礎。基板201之材質可為硬材質或可撓材質透明絕緣材料，例如玻 璃、聚亞醯胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)等。基板201亦可為一蓋板(cover glass)，其相對於設置有電極的另一面可作為使用者的觸碰面。接下來，在基板201上形成一第一電極202以及與第一電極202相隔一間距d1的一第二電極203。在此步驟中，兩電極的厚度以及彼此間的間距d1都會影響到兩電極間的固有電容值大小。在本實施例中，第一電極202與第二電極203可使用傳統的氧化銦錫材料來製作(厚度約為250Å)，或者是使用石墨烯、奈米金屬等可達成超薄設計的材質(厚度約為數個Å)。

復參照第6圖，在形成第一電極202與第二電極203後，接著在第一電極202與第二電極203上形成一層光阻207。光阻207會蓋住整個第一電極202與第二電極203，並填滿兩電極間的間距d1。在此實施例中，光阻207可以通過塗佈等方式形成在電極上。

現在請參照第7圖，在覆蓋光阻207之後，接著進行曝光顯影製程圖案化光阻207。此步驟會使光阻207形成開口212並裸露出下方的第一電極202邊緣部分。在本實施例中，形成開口212的用意在於讓後續預定形成的第一電容補償部得以與第一電極202電連接，以作為一可提供額外正對面積的電極延伸部。在一實施例中，也可以通過曝光顯影製程將位於第一電極上的光阻207去除。

現在請參照第8圖，在圖案化光阻207後，接著在光阻207上形成一第一電容補償部204。在本實施例中，第一電容補償部204經由開口212與下方的第一電極202電連接。第一電容補償部204可使用適合的透明導電材料來製作，如氧化銦錫、石墨烯或奈米金屬等，其可以採用印刷等方式將電極圖形印製在光阻207上。第一電容補償部204會具有一搭接部204a以及一延伸部204b，其中延伸部204b會跨越兩電極間的間距d1並延伸至第二電極203上方。其中，位於第二電極203上方之光阻207其厚度例如為d2。如 此，第一電容補償部204其延伸部204b與第二電極203相隔一間距d2，且兩者共同達到一有效正對面積S3。

上述流程為本發明第二實施例所示觸控電極結構(參第3圖)的製作步驟，第一實施例以及第三實施例所示觸控電極結構(參第2圖與第4圖)亦可採行類似的步驟來製作，於此不再多加贅述。

綜上，本發明由於採用了電容補償部，通過增加了觸控電極之間的正對面積或減小了觸控電極之間的間距，從而增加整體的觸控電容值變化量，進而使得觸控信號容易被後端IC識別，提高了觸控偵測的精確度。

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。

100‧‧‧觸控電極結構

101‧‧‧基板

101a‧‧‧下表面

101b‧‧‧上表面

102‧‧‧第一電極

102a‧‧‧正對面

103‧‧‧第二電極

103a‧‧‧正對面

104‧‧‧第一電容補償部

104a‧‧‧表面

105‧‧‧第二電容補償部

105a‧‧‧表面

d1‧‧‧間距

S1,S2‧‧‧正對面積

Claims (11)

1. 一種觸控電極結構，包含：一基板；一第一電極，設置在該基板上並沿一第一軸向排列；一第二電極，設置在該基板上並沿一第二軸向排列，且該第二電極與該第一電極相隔設置；以及一第一電容補償部，設置在該第一電極上表面上；其中，該第一電極與該第一電容補償部之組合與相鄰之該第二電極之間適於形成電容效應，而產生一第一電容值，該第一電容值大於該第一電極與相鄰之該第二電極之間所產生的電容值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控電極結構，該第一電容補償部更具有一搭接部及一延伸部，其中該搭接部與該第一電極電性連接，該延伸部延伸至該第二電極上方且與該第二電極電性絕緣。
3. 如申請專利範圍第2項所述的觸控電極結構，更包括一第一絕緣塊，設置在該延伸部與該第二電極之間。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的觸控電極結構，更包含一第二電容補償部，設置在該第二電極上表面上，其中該第一電容補償部與該第二電容補償部電性絕緣。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控電極結構，更包括一第二絕緣塊，設置在該延伸部與該第二電容補償部之間。
6. 如申請專利範圍第4項所述的觸控電極結構，其中該第一電極、該第二電 極、該第一電容補償部以及該第二電容補償部的材質為透明導電材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述的觸控電極結構，其中該第一電極與該第二電極的材質為石墨烯、氧化銦錫、或是奈米金屬。
8. 如申請專利範圍第4項所述的觸控電極結構，其中該第一電極與該第一電容補償部之組合與相鄰之該第二電極與該第二電容補償部之組合之間適於形成電容效應，而產生一第二電容值，該第二電容值大於該第一電容值。
9. 一種觸控電極結構的製造方法，其包含下列步驟：提供一基板；在該基板上形成沿著一第一軸向平行排列的一第一電極以及沿著一第二軸向平行排列的一第二電極，其中該第一電極與該第二電極間隔設置；在該基板上覆蓋一層圖形化光阻，其中該圖形化光阻具有開口裸露出部分的該第一電極；以及在該圖形化光阻的開口中形成一第一電容補償部。
10. 如申請專利範圍第9項所述的觸控電極結構的製造方法，該第一電容補償部更具有一搭接部及一延伸部，其中該搭接部與該第一電極電性連接，該延伸部延伸至該第二電極上方且與該第二電極電性絕緣。
11. 如申請專利範圍第9或10項所述的觸控電極結構的製造方法，更包含設置一第二電容補償部在該第二電極的上表面上，其中該第一電容補償部與該第二電容補償部電性絕緣。