TWI553529B - 觸控裝置 - Google Patents

Description

觸控裝置

本發明是有關一種觸控裝置。

在習知TOL(touch on lens)或是OGS(one glass solution)結構的觸控裝置中，觸控功能層(例如ITO層)是直接形成在玻璃蓋板(cover glass)上。通常觸控功能層厚度很薄、脆性高，當玻璃蓋板受到垂直方向的外力而破裂時，位於玻璃蓋板上的觸控功能層也會隨之破裂，導致觸控裝置無法正常運作，例如觸控功能失效，造成使用者不便。

此外，在某些設計中，在玻璃蓋板與觸控功能層之間增加一層具有韌性的保護層，以提升觸控裝置的撞擊能力。這樣的設計，當玻璃蓋板受到垂直方向的外力而破裂時，由於保護層的緩衝保護作用，觸控功能層可能不會因垂直方向的外力而損壞。然而，玻璃蓋板受力或破裂會產生橫向拉力，由於該保護層具有韌性，所以此橫向拉力有可能不會讓具韌性的保護層裂開，但觸控功能層厚度很薄，且一般為硬、脆的材質，因此會導致保護層沒有裂開但觸控功能層却因橫向拉力而斷裂的情况發生。或者當玻璃蓋板破裂而形成的裂縫較大時，保護層和觸控功能層有可能均因橫向拉力而斷裂。

本發明之一技術態樣為一種觸控裝置。

根據本發明一實施方式，一種觸控裝置包含透光蓋板、韌性透明層、觸控功能層與硬性透明層。韌性透明層位於透光蓋板的表面上，且韌性透明層的彈性模量小於透光蓋板的彈性模量。硬性透明層與觸控功能層位於韌性透明層背對透光蓋板的一側，且硬性透明層的彈性模量大於韌性透明層的彈性模量。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層的彈性模量小於觸控功能層的彈性模量，硬性透明層的彈性模量大於該觸控功能層的彈性模量。

在本發明一實施方式中，上述硬性透明層的彈性模量介於5.0x10⁷Pa至5.0x10⁹Pa。

在本發明一實施方式中，上述硬性透明層的邵氏硬度介於50至100。

在本發明一實施方式中，上述硬性透明層的厚度介於1μm至30μm。

在本發明一實施方式中，上述硬性透明層的材質包含樹脂。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層的彈性模量介於4x10⁶Pa至5x10⁸Pa。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層的厚度介於0.01μm至35μm。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層的材質包含聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯。

在本發明一實施方式中，上述觸控功能層位於韌性透明層與硬性透明層之間。

在本發明一實施方式中，上述觸控功能層具有電極圖案層與線路層。線路層位於電極圖案層至少一側邊，且電性連接電極圖案層。觸控裝置更包含遮光層。遮光層位於韌性透明層與硬性透明層之間，且線路層及部分的電極圖案層覆蓋遮光層。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層在透光蓋板的表面的垂直投影面積大於或等於電極圖案層在透光蓋板的表面的垂直投影面積。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層、遮光層相對透光蓋板的邊緣內縮且實質對齊，使透光蓋板的部分表面露出。觸控裝置更包含止擋層。止擋層至少覆蓋透光蓋板表面露出的部分，止擋層與遮光層係同色系的，且止擋層的黏度大於遮光層的黏度。

在本發明一實施方式中，上述硬性透明層相對透光蓋板的邊緣內縮，且至少部份硬性透明層位於止擋層與觸控功能層之間。

在本發明一實施方式中，上述至少部分止擋層位於觸控功能層與硬性透明層之間。

在本發明一實施方式中，上述硬性透明層位於韌性透明層與觸控功能層之間，且韌性透明層位於硬性透明層與透光蓋板之間。

在本發明一實施方式中，上述觸控功能層具有電極圖案層與線路層。線路層位於電極圖案層至少一側邊，且電性連接電極圖案層。觸控裝置更包含遮光層。遮光層位於硬性透明層背對韌性透明層的部分表面上，且線路層及部分的電極圖案層覆蓋遮光層。

在本發明一實施方式中，上述韌性透明層、硬性透明層與遮光層相對透光蓋板的邊緣內縮且實質對齊，使透光蓋板的表面部分露出。觸控裝置更包含止擋層。止擋層至少覆蓋透光蓋板表面露出的部分，止擋層與遮光層係同色系的，且止擋層的黏度大於該遮光層的黏度。

在本發明一實施方式中，透光蓋板的材質包含玻璃，觸控功能層的材質包含氧化銦錫。

在本發明上述實施方式中，觸控裝置包含具有特定性質的硬性透明層與韌性透明層。觸控裝置在玻璃蓋板受到垂直方向的外力或破裂時，韌性透明層可吸收部份應力，避免觸控功能層因垂直方向的外力而損壞。同時，因硬性透明層的硬度較高，對觸控功能層具有支撑保護作用，可確保觸控功能層不會因橫向拉力隨玻璃蓋板破裂而斷裂。也就是說，本發明的觸控裝置的玻璃蓋板受撞擊時，透過硬性透明層與韌性透明層的共同作用，可减少對觸控功能層造成影響，因此可提升觸控裝置的抗衝擊能力和使用壽命，降低維修的成本。

100、100a、100b‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧顯示模組

120‧‧‧黏膠層

130‧‧‧硬性透明層

132、134‧‧‧表面

140‧‧‧透光蓋板

142‧‧‧表面

150‧‧‧韌性透明層

160‧‧‧觸控功能層

162‧‧‧電極圖案層

164‧‧‧線路層

170‧‧‧遮光層

180‧‧‧止擋層

C1、C2‧‧‧裂痕

F、F1~F9‧‧‧力

第1圖繪示根據本發明一實施方式之觸控裝置的剖面圖。

第2圖繪示第1圖之觸控裝置的局部放大圖。

第3圖繪示第2圖之觸控裝置受垂直方向外力時的示意圖。

第4圖繪示第3圖之觸控裝置受垂直方向外力後的示意圖。

第5圖繪示根據本發明一實施方式之觸控裝置的剖面圖。

第6圖繪示根據本發明一實施方式之觸控裝置的剖面圖。

第7圖繪示第6圖之觸控裝置的局部放大圖。

第8圖繪示第7圖之觸控裝置受垂直方向外力時的示意圖。

第9圖繪示第8圖之觸控裝置受垂直方向外力後的示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也 就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示根據本發明一實施方式之觸控裝置100的剖面圖。第2圖繪示第1圖之觸控裝置100的局部放大圖。同時參閱第1圖與第2圖，觸控裝置100包含包含透光蓋板140、韌性透明層150、觸控功能層160與硬性透明層130。韌性透明層150位於透光蓋板140的表面142上。硬性透明層130與觸控功能層160位於韌性透明層150背對透光蓋板140的一側。在本實施方式中，觸控功能層160位於韌性透明層150與硬性透明層130之間，為三明治結構，但並非以三明治結構為限。

透光蓋板140可以為通過化學和/或物理强化玻璃蓋板(cover glass)，其彈性模量大致為5.5x10¹⁰Pa。透光蓋板140相對表面142的另一表面為為使用者觸控操作面。

觸控功能層160具有電極圖案層162與線路層164。電極圖案層162為一透光性的導電結構，可為單層或多層，用於根據使用者的觸控操作產生相應的感測信號。線路層164位於電極圖案層162至少一側邊，且電性連接電極圖案層162。感測信號藉由線路層164傳遞至外部電路，進而實現觸控位置的計算和識別。電極圖案層162的材質可以包含透光性較佳的導電氧化物，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide；ITO)。

韌性透明層150在透光蓋板140表面142的垂直投影面積大於或等於電極圖案層162在透光蓋板140表面142 的垂直投影面積。藉此，韌性透明層150至少可以阻隔電極圖案層162直接接觸透光蓋板140的表面142，可避免觸控功能層160的高溫制程影響透光蓋板140的強度。

韌性透明層150為透光耐溫材料的鍍層或塗層，還具有高韌性的特性，其材料為透明高分子彈性材料，包含塑料聚合物(Plastic polymer)和高彈體(Elastomer)，例如聚酰亞胺(Polyimide)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。彈性模量(Elastic Modulus)是表徵在彈性限度內物質材料抗拉或抗壓的物理量。在彈性限度內，應力與應變成正比，其比值被稱為材料的彈性模量，其大小標志了材料的剛性，彈性模量越大，越不容易發生形變。韌性透明層150的韌性大於透光蓋板140的韌性、硬性透明層130的韌性、觸控功能層160的韌性，也即韌性透明層150的彈性模量小於透光蓋板140、硬性透明層130、觸控功能層160的彈性模量。與透光蓋板140相比，韌性透明層150材質更軟，較容易發生形變，如此可吸收來自透光蓋板140的應力作用。具體的，韌性透明層150的彈性模量為4x10⁶Pa至5x10⁸Pa。韌性透明層150的厚度為0.01微米(μm)至35微米。當透光蓋板140受到外力衝擊或破裂時，韌性透明層150的高韌性可抵擋垂直方向的外力傳遞至觸控功能層160，能避免觸控功能層160因垂直方向的外力而損壞。

在本發明實施例中，硬性透明層130的彈性模量大於韌性透明層150的彈性模量，相對而言具有較高硬度的特性。硬性透明層130的邵氏硬度可介於50至100，彈性模量可 介於5.0x10⁷Pa至5.0x10⁹Pa。硬性透明層130的材質可以包含樹脂，其厚度可以介於1μm至30μm。硬性透明層130的彈性模量還大於觸控功能層160的彈性模量。當透光蓋板140受到外力衝擊或破裂時，硬性透明層130的硬度高，可提供抗拉力和支撐力給觸控功能層160，能確保觸控功能層160不會隨透光蓋板140破裂而斷裂。

在本發明實施例中，易受外力影響而破裂的觸控功能層160夾設於韌性透明層150和硬性透明層130之間，藉由彈性模量較小即韌性較佳的韌性透明層150吸收垂直方向的應力，避免觸控功能層160損壞。同時，藉由彈性模量較大即硬度或剛性較大的硬性透明層130抗拉力和支撐力作用，減少觸控功能層160因橫向拉力發生較大的形變而破裂，因此可提升觸控裝置的抗衝擊能力和使用壽命。此外，可依次形成韌性透明層150、觸控功能層160及硬性透明層130，由於硬性透明層130在觸控功能層160之後形成，可避免觸控功能層160的高溫制程和酸碱液對硬性透明層130的影響，也給硬性透明層130的材料提供更大的選擇空間。

在一或多個實施方式中，觸控裝置100還可包含遮光層170。遮光層170位於韌性透明層150與硬性透明層160之間，且線路層164及部分的電極圖案層162覆蓋遮光層170。遮光層170可將觸控裝置100劃分出可視區和非可視區，與遮光層170重疊的區域為非可視區，遮光層170內側區域為可視區。大部分的電極圖案層162位於可視區，少部分的電極圖案層162覆蓋遮光層170以與位於非可視區的線路層164相連。遮 光層170的主要作用是遮蔽不透明的導線線路和其它不透明元件。此外，遮光層170可以為黑色矩陣(Black Matrix；BM)，其材質可以為光阻。

在一或多個實施方式中，韌性透明層150、遮光層170與硬性透明層130相對透光蓋板140的邊緣內縮，且二者實質對齊，使透光蓋板140的表面142部分露出。觸控裝置100還可包含止擋層180。止擋層180至少覆蓋透光蓋板140的表面142露出的部分，止擋層180與遮光層170係同色系的，且止擋層180的黏度大於遮光層170的黏度。此外，至少部分硬性透明層130位於止擋層180與觸控功能層160之間，例如部分的硬性透明層130是位於硬性透明層130背對觸控功能層160的表面132上。止擋層180的黏度高，不易在透光蓋板140的表面142發生內縮的現象，可避免光線穿透露出的表面142而產生色差。止擋層180與遮光層170的顏色可以是相同的，例如均為黑色，但並不以黑色為限，其他的深色系(例如咖啡色)亦可。止擋層180的材質例如為油墨或絕緣膠。韌性透明層150與遮光層170的外側面係相對於透光蓋板140的側面有內縮，且二者實質對齊，故可减少韌性透明層150與遮光層170在透光蓋板140邊緣因邊緣效應不規則內縮產生多道亮邊所導致的色差。

此外，在一或多個實施方式中，觸控裝置100還可包含顯示模組110與黏膠層120。黏膠層120位於硬性透明層130與顯示模組110之間。透光蓋板140與顯示模組110相對設置，例如以近似平行的方式設置。在本實施方式中，顯示模組 110可以為液晶顯示模組(Liquid Crystal Display Module；LCM)、也可例如為發光二極體顯示模組或有機發光二極體(OLED)顯示模組。黏膠層120可以為光學透明膠(Optical Clear Adhesive；OCA)。

第3圖繪示第2圖之觸控裝置100受垂直方向外力F時的示意圖。第4圖繪示第3圖之觸控裝置100受垂直方向外力F後的示意圖。同時參閱第3圖與第4圖，當垂直方向的外力F施加於觸控裝置100時(例如一物件掉落到透光蓋板140上或透光蓋板140撞到一物件)，由於透光蓋板140直接受力，且其韌性不高，因此透光蓋板140會破裂而產生橫向拉力F1、F2。

由於韌性透明層150位於透光蓋板140下方，因此韌性透明層150的高韌性可抵擋或吸收垂直方向的外力F傳遞至觸控功能層160，能避免觸控功能層160因垂直方向的外力F而損壞。此外，雖然觸控裝置100的透光蓋板140破裂時會產生橫向拉力F1、F2，但因硬性透明層130的硬度高，可提供反向的抗拉力F3、F4給觸控功能層160，能確保觸控功能層160不會因橫向拉力F1、F2隨透光蓋板140破裂而斷裂。

也就是說，本發明的觸控裝置100的透光蓋板140受撞擊時，可能形成如第4圖的裂痕C1，但透過硬性透明層130與韌性透明層150的共同作用，可減少對觸控功能層160造成影響，因此可提升觸控裝置100的抗衝擊能力和使用壽命，即使透光蓋板140破裂觸控功能仍在，降低維修的成本。

應瞭解到，在以下叙述中，已叙述過的元件材料與元件連接關係將不再重複贅述，合先叙明。在以下敘述中，將說明其他型式的觸控裝置。

第5圖繪示根據本發明一實施方式之觸控裝置100a的剖面圖。如圖所示，觸控裝置100a包含顯示模組110、黏膠層120、硬性透明層130、透光蓋板140、韌性透明層150、觸控功能層160、遮光層170與止擋層180。與第1圖實施方式不同的地方在於：第5圖的至少部分觸控功能層160位於止擋層180與遮光層170之間，且至少部分止擋層180位於觸控功能層160與硬性透明層130之間。在本實施方式中，只有韌性透明層150與遮光層170相對透光蓋板140的邊緣內縮，使透光蓋板140的部分表面142露出，而硬性透明層130無內縮。止擋層180覆蓋透光蓋板140露出的部分表面142。

第5圖觸控裝置100a的透光蓋板140在受撞擊時，透過硬性透明層130與韌性透明層150的共同作用，可減少傷及觸控功能層160。

第6圖繪示根據本發明一實施方式之觸控裝置100b的剖面圖。第7圖繪示第6圖之觸控裝置100b的局部放大圖。同時參閱第6圖與第7圖，觸控裝置100b包含顯示模組110、黏膠層120、硬性透明層130、透光蓋板140、韌性透明層150、觸控功能層160、遮光層170與止擋層180。與第1圖實施方式不同的地方在於：第6圖的硬性透明層130是位於韌性透明層150與觸控功能層160之間，也就是韌性透明層150位於硬性透明層130與透光蓋板140之間。此外，黏膠層120 位於顯示模組110與觸控功能層160之間。在本實施方式中，遮光層170位於硬性透明層130背對韌性透明層150的部分表面134上，且線路層164及部分的電極圖案層162覆蓋遮光層170。相似地，韌性透明層150、硬性透明層130與遮光層170相對透光蓋板140的邊緣內縮，使透光蓋板140的部分表面142露出。止擋層180覆蓋透光蓋板140露出的部分表面142，且至少部分觸控功能層160位於止擋層180與遮光層170之間。

第8圖繪示第7圖之觸控裝置100b受垂直方向外力F5時的示意圖。第9圖繪示第8圖之觸控裝置100b受垂直方向外力F5後的示意圖。同時參閱第8圖與第9圖，當垂直方向的外力F5施加於觸控裝置100b時(例如一物件掉落到透光蓋板140上或透光蓋板140撞到一物件)，由於透光蓋板140的韌性不高，因此透光蓋板140會破裂而產生橫向拉力F6、F7。

由於韌性透明層150位於透光蓋板140下方，因此韌性透明層150的高韌性可抵擋垂直方向的外力F5傳遞至觸控功能層160，能避免觸控功能層160因垂直方向的外力F5而損壞。此外，雖然觸控裝置100b的透光蓋板140破裂時會產生橫向拉力F6、F7，但因硬性透明層130的硬度高，可提供反向的抗拉力F8、F9給觸控功能層160，能確保觸控功能層160不會因橫向拉力F6、F7隨透光蓋板140破裂而斷裂。

也就是說，本發明的觸控裝置100b的透光蓋板140受撞擊時，形成如第9圖的裂痕C2，但透過硬性透明層130與韌性透明層150的共同作用，可減少對觸控功能層160造成 影響，因此可提升觸控裝置100b的使用壽命，降低維修的成本。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧顯示模組

120‧‧‧黏膠層

130‧‧‧硬性透明層

132‧‧‧表面

140‧‧‧透光蓋板

142‧‧‧表面

150‧‧‧韌性透明層

160‧‧‧觸控功能層

162‧‧‧電極圖案層

164‧‧‧線路層

170‧‧‧遮光層

180‧‧‧止擋層

Claims (18)

1. 一種觸控裝置，包含：一透光蓋板；一韌性透明層，位於該透光蓋板的一表面上，且該韌性透明層的彈性模量小於該透光蓋板的彈性模量；一觸控功能層，其中該韌性透明層的彈性模量小於該觸控功能層的彈性模量；以及一硬性透明層，與該觸控功能層位於該韌性透明層背對該透光蓋板的一側，且該硬性透明層的彈性模量大於該韌性透明層的彈性模量，該硬性透明層的彈性模量大於該觸控功能層的彈性模量。
2. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該硬性透明層的彈性模量介於5.0x10⁷Pa至5.0x10⁹Pa。
3. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該硬性透明層的邵氏硬度介於50至100。
4. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該硬性透明層的厚度介於1μm至30μm。
5. 如請求項2所述之觸控裝置，其中該硬性透明層的材質包含樹脂。
6. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該韌性透明層的彈性模量介於4x10⁶Pa至5x10⁸Pa。
7. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該韌性透明層的厚度介於0.01μm至35μm。
8. 如請求項6所述之觸控裝置，其中該韌性透明層的材質包含聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯。
9. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該觸控功能層位於該韌性透明層與該硬性透明層之間。
10. 如請求項9所述之觸控裝置，其中該觸控功能層具有一電極圖案層與一線路層，該線路層位於該電極圖案層至少一側邊，且電性連接該電極圖案層，該觸控裝置更包含：一遮光層，位於該韌性透明層與該硬性透明層之間，且該線路層及部分的該電極圖案層覆蓋該遮光層。
11. 如請求項10所述之觸控裝置，其中該韌性透明層在該透光蓋板該表面的垂直投影面積大於或等於該電極圖案層在該透光蓋板該表面的垂直投影面積。
12. 如請求項10所述之觸控裝置，其中該韌性透明層、該遮光層相對該透光蓋板的邊緣內縮且實質對齊，使該透光蓋板的該表面部分露出，該觸控裝置更包含：一止擋層，至少覆蓋該透光蓋板的該表面露出的部分，該止擋層與該遮光層係同色系的，且該止擋層的黏度大於該遮光層的黏度。
13. 如請求項12所述之觸控裝置，其中該硬性透明層相對該透光蓋板的邊緣內縮，且至少部份該硬性透明層位於該止擋層與該觸控功能層之間。
14. 如請求項12所述之觸控裝置，其中至少部分該止擋層位於該觸控功能層與該硬性透明層之間。
15. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該硬性透明層位於該韌性透明層與該觸控功能層之間，且該韌性透明層位於該硬性透明層與該透光蓋板之間。
16. 如請求項15所述之觸控裝置，其中該觸控功能層具有一電極圖案層與一線路層，該線路層位於該電極圖案層至少一側邊，且電性連接該電極圖案層，該觸控裝置更包含：一遮光層，位於該硬性透明層背對該韌性透明層的部分表面上，且該線路層及部分的該電極圖案層覆蓋該遮光層。
17. 如請求項16所述之觸控裝置，其中該韌性透明層、該硬性透明層與該遮光層相對該透光蓋板的邊緣內縮且實質對齊，使該透光蓋板的該表面部分露出，該觸控裝置更包含：一止擋層，至少覆蓋該透光蓋板的該表面露出的部分，該止擋層與該遮光層係同色系的，且該止擋層的黏度大於該遮光層的黏度。
18. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該透光蓋板的材質包含玻璃，該觸控功能層的材質包含氧化銦錫。