TWI571779B - 觸控感應單元及觸控裝置 - Google Patents

觸控感應單元及觸控裝置 Download PDF

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TWI571779B
TWI571779B TW104109575A TW104109575A TWI571779B TW I571779 B TWI571779 B TW I571779B TW 104109575 A TW104109575 A TW 104109575A TW 104109575 A TW104109575 A TW 104109575A TW I571779 B TWI571779 B TW I571779B
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林勝文
巫柏毅
吳湘婷
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Description

觸控感應單元及觸控裝置
本發明是有關於一種觸控感應單元及觸控裝置，特別是一種具有低反光性觸控電極的觸控感應單元及觸控裝置。
銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)是目前常見於製作觸控面板之觸控電極的透明導電材料。然而，由於銦錫氧化物的透光性與導電性表現仍不盡理想，且成本相對昂貴，目前已發展出藉由奈米銀等材料製作觸控電極的技術。藉由奈米銀製作觸控電極具有透光性高與導電性佳的優點，但由於奈米銀的物理特性，於光線照射後容易產生明顯反光，使用者觀看螢幕時容易察覺如淡牛奶色的霧狀反光現象，而影響觀賞影像的品質。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種能緩觸控電極的反光問題的觸控感應單元。
於是，本發明觸控感應單元，包含一基材及多 個觸控電極。觸控電極相互間隔地設於該基材上，用以產生觸控感應訊號，且各包括一具絕緣性及透光性的絕緣層及多個奈米導電結構。奈米導電結構設置於該絕緣層中，且各具有一金屬主體，各該金屬主體具有粗糙表面且彼此形成電連接。
較佳地，各該金屬主體的表面粗糙度介於2奈米至20奈米之間。
較佳地，各該奈米導電結構的金屬主體為奈米銀線或奈米銅線。
較佳地，各該金屬主體的粗糙表面是由電子束蝕刻技術、離子束蝕刻技術或化學蝕刻技術加工而成。
較佳地，該觸控感應單元還包含一抗反射結構，該抗反射結構具有低反光性，並夾設於該基材與該等觸控電極之間。
更佳地，該抗反射結構包括相互疊置的一第一光學層及一第二光學層，該第一光學層夾設於該基材與該第二光學層之間，且該第一光學層的折射率大於該第二光學層的折射率。
較佳地，該等奈米導電結構還分別包括一吸光構造，該等吸光構造具低反光性，並分別設置於該等金屬主體的表面。
較佳地，各該金屬主體為扭曲彎折的線狀構造。
較佳地，該等觸控電極為間隔地設置於該基材 上。或者是，該等觸控電極的絕緣層彼此相連，且該等觸控電極的奈米導電結構相互電性絕緣。
本發明提出的另一觸控感應單元，包含一基材及多個觸控電極。觸控電極相互間隔地設於該基材上，用以產生觸控感應訊號，且各包括一具絕緣性及透光性的絕緣層及多個奈米導電結構。多個奈米導電結構設置於該絕緣層中且彼此形成電連接，其各具有一金屬主體及一吸光構造。該吸光構造具低反光性，並設置於該金屬主體的表面。
較佳地，各該奈米導電結構的金屬主體為奈米銀線或奈米銅線。
較佳地，該吸光構造為包覆該金屬主體表面的抗反射層。
較佳地，該吸光構造的材質為染料、硫化銀或氧化銅。
較佳地，該吸光構造是通過染料染色技術或化學合成技術，在該金屬主體的表面製作而成。
或者是，該吸光構造為附著在該金屬主體表面的多個抗反射顆粒。
較佳地，該吸光構造的材質為導電碳黑。
較佳地，該觸控感應單元還包含一抗反射結構，該抗反射結構具有低反光性，並夾設於該基材與該等觸控電極之間。
更佳地，該抗反射結構包括相互疊置的一第一 光學層及一第二光學層，該第一光學層夾設於該基材與該第二光學層之間，且該第一光學層的折射率大於該第二光學層的折射率。
較佳地，各該金屬主體為扭曲彎折的線狀構造。
較佳地，該等觸控電極為間隔地設置於該基材上。或者是，該等觸控電極的絕緣層彼此相連，且該等觸控電極的奈米導電結構相互電性絕緣。
本發明提出的再一觸控感應單元，包括一基材及多個觸控電極。觸控電極相互間隔地設於該基材上，用以產生觸控感應訊號，且各包括一具絕緣性及透光性的絕緣層及多個奈米導電結構。奈米導電結構設置於該絕緣層中，且各具有一金屬主體，各該金屬主體為扭曲彎折的線狀構造且彼此形成電連接。
較佳地，各該奈米導電結構的金屬主體為奈米銀線或奈米銅線。
較佳地，各該金屬主體的扭曲彎折形狀，是通過對該金屬主體的磁化處理並施以電場作用力或磁場作用力所加工而成。
較佳地，該觸控感應單元還包含一抗反射結構，該抗反射結構具有低反光性，並夾設於該基材與該等觸控電極之間。
更佳地，該抗反射結構包括相互疊置的一第一光學層及一第二光學層，該第一光學層夾設於該基材與該 第二光學層之間，且該第一光學層的折射率大於該第二光學層的折射率。
較佳地，該等觸控電極為間隔地設置於該基材上。或者是，該等觸控電極的絕緣層彼此相連，且該等觸控電極的奈米導電結構相互電性絕緣。
本發明的另一目的，在提出一種使用前述觸控感應單元的觸控裝置。
於是，本發明觸控裝置包含一蓋板及兩個如前述的觸控感應單元。該等觸控感應單元疊置于該蓋板的底面，且彼此的觸控電極相互不平行。
本發明的功效在於：本發明藉由將奈米導電結構的金屬主體配置為具有粗糙表面或/及具有扭曲彎折形狀，或/及在金屬主體的表面設置吸光構造，都能減緩金屬主體的反光程度，使得光線照射到觸控電極後不易形成明顯的反光現象，而提升使用者觀看觸控裝置的品質。
1‧‧‧觸控裝置
2‧‧‧蓋板
3‧‧‧黏著層
4‧‧‧觸控感應單元
4’‧‧‧觸控感應單元
5‧‧‧基材
5’‧‧‧基材
6‧‧‧抗反射結構
6’‧‧‧抗反射結構
61‧‧‧第一光學層
62‧‧‧第二光學層
7‧‧‧觸控電極
7’‧‧‧觸控電極
71‧‧‧絕緣層
72‧‧‧奈米導電結構
721‧‧‧金屬主體
722‧‧‧凹陷部
723‧‧‧吸光構造
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一側視圖，說明本發明觸控裝置的實施例；圖2是圖1的部分分解圖；圖3是一正視圖，說明本發明觸控感應單元的實施例；圖4是一側視圖，說明本發明觸控感應單元的另一實施態樣；圖5是觸控感應單元之觸控電極的局部放大圖； 圖6是觸控電極之奈米導電結構的第一實施例；圖7是觸控電極之奈米導電結構的第二實施例；圖8是觸控電極之奈米導電結構的第三實施例；及圖9是觸控電極之奈米導電結構的第四實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
第一實施例：
參閱圖1至圖3，為本發明觸控裝置1的第一實施例。觸控裝置1能應用於行動電話、平板電腦等各式電子裝置，其包含一蓋板2、多層黏著層3、一第一觸控感應單元4及一第二觸控感應單元4’，並包含未圖示的黑矩陣(black matrix，簡稱為BM)、金屬導線等構造。
蓋板2為觸控裝置1的表層構造，其可採用玻璃等透明材質製作，但不以為限。
第一觸控感應單元4與第二觸控感應單元4’分別藉由黏著層3而疊置于蓋板2之下。第一觸控感應單元4包括一基材5、一抗反射結構6及多個觸控電極7，第二觸控感應單元4’則包括一基材5’、一抗反射結構6’及多個觸控電極7’。其中，第一觸控感應單元4與第二觸控感應單元4’的大部分結構類似，主要差異僅在於第一觸控感應單元4的觸控電極7與第二觸控感應單元4’的觸控電極7’相互不平行，兩者分別呈現不同軸向的觸控感應訊號。因此，後續關於第一觸控感應單元4與第二觸控感應單元4’的 說明內容，僅以第一觸控感應單元4為例進行說明。
基材5以硬質的玻璃或可撓曲的聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，簡稱PET)等透光材質製作，用於承載抗反射結構6與觸控電極7。
抗反射結構6具有低反光性，其夾設於基材5與該等觸控電極7之間，且其折射率介於基材5的折射率與觸控電極7的折射率之間，能減少光線穿透第一觸控感應單元4時產生的反射。此外，抗反射結構6還可以如圖4般，包括相互疊置的一第一光學層61及一第二光學層62。第一光學層61夾設於基材5與第二光學層62之間，其折射率大於第二光學層62的折射率，可進一步增進第一觸控感應單元4的抗反射效果。例如，本實施例中第一光學層61可採用五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化矽(SiNx)等材質製作，其較佳的折射率介於1.70至2.30之間；第二光學層62則能藉由二氧化矽等材質製作，其較佳的折射率介於1.70至2.30之間。然而，在不同的實施態樣中，抗反射結構6還能以三層以上的光學層進行實施，或者第一觸控感應單元4也能省略抗反射結構6的設置。在三層以上光學層的實施態樣中，光學層同樣夾設於基材5與觸控電極7之間，且各光學層的折射率從鄰近觸控電極7的部分至鄰近基材5的部分為依序遞增，如此也能提供抗反射效果。
參閱圖2、圖3、圖5與圖6，觸控電極7相互間隔地設於基材5與抗反射結構6上，其內含奈米金屬以作為產生觸控感應訊號的主要結構，並分別包括一絕緣層 71及多個設置於絕緣層71中的奈米導電結構72。
絕緣層71具絕緣性及透光性，在觸控電極7製作完成後會將奈米導電結構72包覆其中，以提供電性絕緣及保護效果。
奈米導電結構72各具有一金屬主體721，金屬主體721具體來說為奈米銀線或奈米銅線等奈米金屬線結構，其嵌設於絕緣層71中且彼此形成電連接，並通過電子束蝕刻技術、離子束蝕刻技術或化學蝕刻技術等工藝將表面蝕刻出多個凹陷部722，而形成粗糙表面，且較佳的表面粗糙度範圍介於2奈米至20奈米之間，如此能有效避免金屬主體721的表面過於平滑而容易在同一方向上產生明顯的反光現象。因此，本實施例的觸控電極7是通過將奈米導電結構72的金屬主體721加工處理為粗糙表面，如此能避免使用者觀看螢幕時察覺反光，而提升使用觸控裝置1的品質。
要特別說明的是，在上述說明中，觸控電極7雖是以彼此相間隔的態樣實施，但在不同的實施態樣中，觸控電極7也可以配置為其絕緣層71相互連接，僅讓各個觸控電極7內的奈米導電結構72相互電性絕緣，如此也能達成本發明的功效。
第二實施例：
參閱圖1、圖2、圖5、圖7，為本發明觸控裝置1的第二實施例。本實施例中，觸控裝置1的大部分構造與第一實施例相同，主要差別在於觸控電極7中的奈米 導電結構72於構造上與第一實施例的奈米導電結構72有所不同。
具體來說，本實施例中奈米導電結構72各具有一金屬主體721及一吸光構造723。金屬主體721為奈米銀線或奈米銅線等奈米金屬線，吸光構造723則為包覆金屬主體721表面的具低反光性的抗反射層。例如，吸光構造723可以是通過染料染色技術而附著在金屬主體721表面的色料，如此能通過染料的低反光特性大幅減少奈米導電結構72的反光問題。在不同的實施態樣中，吸光構造723也能通過化學合成技術製作。例如，當金屬主體721為奈米銀線時，能通過硫化處理在銀質的金屬主體721表面形成硫化銀以作為吸光構造723；或者是，當金屬主體721為奈米銅線時，能通過氧化處理在銅質的金屬主體721表面形成氧化銅以作為吸光構造723。如此，本實施例藉由在金屬主體721的表面包覆一層吸光構造723，能有效避免金屬主體721造成的反光問題，使得光線照射於觸控電極7後不易產生明顯的反光，而提升使用者觀看觸控裝置1的品質。
第三實施例：
參閱圖1、圖2、圖5、圖8，為本發明觸控裝置1的第三實施例。本實施例中，觸控裝置1的大部分構造與第二實施例相同，主要差別在於奈米導電結構72的吸光構造723於構造上與第二實施例的吸光構造723有所不同。
與前述第二實施例吸光構造723為整層包覆金屬主體721的抗反射層不同，本實施例的吸光構造723為附著在金屬主體721表面的多個抗反射顆粒，其具體來說能選用如導電碳黑等材質製作，如此也能減少金屬主體721造成的反光問題，使得光線照射於觸控電極7後不容易形成明顯的反光，而提升使用者觀看觸控裝置1的品質。
第四實施例：
參閱圖1、圖2、圖9，為本發明觸控裝置1的第四實施例。本實施例中，觸控裝置1的大部分構造與第一實施例相同，主要差別在於奈米導電結構72的金屬主體721於構造上與第一實施例的金屬主體721有所不同。
具體來說，第一實施例的金屬主體721是通過蝕刻技術形成粗糙表面，以避免在同一方向上形成明顯的反光，而本實施例則是藉由將金屬主體721加工為扭曲彎折形狀，藉以減緩反光問題。例如，本實施例中，金屬主體721的扭曲彎折形狀是藉由對金屬主體721的磁化處理並施以電場作用力或磁場作用力所加工而成，但其加工處理方式不以此為限，且具體的形狀也不限於本發明的揭露內容。
綜合上述四個實施例的說明可知，本發明藉由將金屬主體721加工為具有粗糙表面或具有扭曲彎折形狀，或者是進一步在金屬主體721表面形成包覆式或顆粒狀的吸光構造723，都能減緩金屬主體721的反光問題，使得光線照射於觸控電極7後不容易形成明顯的反光，而提升 使用者觀看觸控裝置1的品質。然而，要特別說明的是，上述關於觸控電極7的實施方式可需要而組合配置，例如可以在具有粗糙表面的金屬主體721的基礎上，將金屬主體721進一步加工為扭曲彎折形狀，或在金屬主體721的粗糙表面上設置各式吸光構造723。此外，也能在不具有粗糙表面但呈扭曲彎折形狀的金屬主體721的表面形成各式吸光構造723。或者是，觸控電極7的實施方式還能綜合前述所有實施例，將金屬主體721配置為同時具有粗糙表面及扭曲彎折形狀，並於金屬主體721的表面設置吸光構造723。因此，本發明觸控裝置1的實施方式可視實際需要而調整，不單純以前述四個實施例的說明內容為限。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧觸控裝置
2‧‧‧蓋板
3‧‧‧黏著層
4‧‧‧觸控感應單元
4’‧‧‧觸控感應單元
5‧‧‧基材
5’‧‧‧基材
6‧‧‧抗反射結構
6’‧‧‧抗反射結構
7‧‧‧觸控電極
7’‧‧‧觸控電極

Claims (30)

  1. 一種觸控感應單元，包含：一基材；多個觸控電極，設於該基材上，用以產生觸控感應訊號，該等觸控電極各包括一絕緣層，具絕緣性及透光性，及多個奈米導電結構，設置於該絕緣層中，且各具有一金屬主體，各該金屬主體具有粗糙表面且彼此形成電連接。
  2. 如請求項1所述的觸控感應單元，其中，各該金屬主體的表面粗糙度介於2奈米至20奈米之間。
  3. 如請求項1所述的觸控感應單元，其中，各該奈米導電結構的金屬主體為奈米銀線或奈米銅線。
  4. 根據請求項1所述的觸控感應單元，其中，各該金屬主體的粗糙表面是由電子束蝕刻技術、離子束蝕刻技術或化學蝕刻技術加工而成。
  5. 根據請求項1所述的觸控感應單元，其中，該觸控感應單元還包含一抗反射結構，該抗反射結構具有低反光性，並夾設於該基材與該等觸控電極之間。
  6. 根據請求項5所述的觸控感應單元，其中，該抗反射結構包括相互疊置的一第一光學層及一第二光學層，該第一光學層夾設於該基材與該第二光學層之間，且該第一光學層的折射率大於該第二光學層的折射率。
  7. 根據請求項1所述的觸控感應單元，其中，該等奈米導 電結構還分別包括一吸光構造，該等吸光構造具低反光性，並分別設置於該等金屬主體的表面。
  8. 根據請求項1或7所述的觸控感應單元，其中，各該金屬主體為扭曲彎折的線狀構造。
  9. 根據請求項1所述的觸控感應單元，其中，該等觸控電極為間隔地設置於該基材上。
  10. 根據請求項1所述的觸控感應單元，其中，該等觸控電極的絕緣層彼此相連，且該等觸控電極的奈米導電結構相互電性絕緣。
  11. 一種觸控感應單元，包含：一基材；及多個觸控電極，設於該基材上，用以產生觸控感應訊號，該等觸控電極各包括一絕緣層，具絕緣性及透光性，及多個奈米導電結構，設置於該絕緣層中且彼此形成電連接，並分別具有一金屬主體，及一吸光構造，具低反光性，設置於該金屬主體的表面。
  12. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，各該奈米導電結構的金屬主體為奈米銀線或奈米銅線。
  13. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，該吸光構造為包覆該金屬主體表面的抗反射層。
  14. 根據請求項11或13所述的觸控感應單元，其中，該吸 光構造的材質為染料、硫化銀或氧化銅。
  15. 根據請求項13所述的觸控感應單元，其中，該吸光構造是通過染料染色技術或化學合成技術，在該金屬主體的表面製作而成。
  16. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，該吸光構造為附著在該金屬主體表面的多個抗反射顆粒。
  17. 根據請求項11或16所述的觸控感應單元，其中，該吸光構造的材質為導電碳黑。
  18. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，該觸控感應單元還包含一抗反射結構，該抗反射結構具有低反光性，並夾設於該基材與該等觸控電極之間。
  19. 根據請求項18所述的觸控感應單元，其中，該抗反射結構包括相互疊置的一第一光學層及一第二光學層，該第一光學層夾設於該基材與該第二光學層之間，且該第一光學層的折射率大於該第二光學層的折射率。
  20. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，各該金屬主體為扭曲彎折的線狀構造。
  21. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，該等觸控電極為間隔地設置於該基材上。
  22. 根據請求項11所述的觸控感應單元，其中，該等觸控電極的絕緣層彼此相連，且該等觸控電極的奈米導電結構相互電性絕緣。
  23. 一種觸控感應單元，包含：一基材；及 多個觸控電極，設於該基材上，用以產生觸控感應訊號，該等觸控電極各包括一絕緣層，具絕緣性及透光性，及多個奈米導電結構，設置於該絕緣層中，且各具有一金屬主體，各該金屬主體為扭曲彎折的線狀構造且彼此形成電連接。
  24. 根據請求項23所述的觸控感應單元，其中，各該奈米導電結構的金屬主體為奈米銀線或奈米銅線。
  25. 根據請求項23所述的觸控感應單元，其中，各該金屬主體的扭曲彎折形狀，是通過對該金屬主體的磁化處理並施以電場作用力或磁場作用力所加工而成。
  26. 根據請求項23所述的觸控感應單元，其中，該觸控感應單元還包含一抗反射結構，該抗反射結構具有低反光性，並夾設於該基材與該等觸控電極之間。
  27. 根據請求項26所述的觸控感應單元，其中，該抗反射結構包括相互疊置的一第一光學層及一第二光學層，該第一光學層夾設於該基材與該第二光學層之間，且該第一光學層的折射率大於該第二光學層的折射率。
  28. 根據請求項23所述的觸控感應單元，其中，該等觸控電極為間隔地設置於該基材上。
  29. 根據請求項23所述的觸控感應單元，其中，該等觸控電極的絕緣層彼此相連，且該等觸控電極的奈米導電結構相互電性絕緣。
  30. 一種觸控裝置，包含： 一蓋板，及兩個如請求項1至29之中任一項所述的觸控感應單元，疊置于該蓋板的底面，該等觸控感應單元的觸控電極相互不平行。
TW104109575A 2014-06-27 2015-03-25 觸控感應單元及觸控裝置 TWI571779B (zh)

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