TWI575417B - 觸控模組 - Google Patents

Description

觸控模組

本發明是有關於一種觸控模組，特別是有關於一種指紋辨識觸控模組。

隨著電子科技的快速進展，觸控模組已被廣泛地應用在各式電子裝置中，如行動電話、平板電腦等。典型的觸控模組可設置於顯示螢幕上，包括複數個觸控電極。在物體(手指或觸碰筆等)接近或觸碰顯示螢幕時，相應的觸控電極產生電訊號，藉此達成觸控感測。

習知的觸控模組的架構由上至下依序為玻璃蓋板(cover glass)、黏著層、接收感應層(Rx seonsor)、玻璃基板以及驅動感應層(Tx sensor)。玻璃蓋板與玻璃基板為了提供一定的強度而具有較大的厚度，通常為500-700微米。此習知架構對於一般的觸控應用(例如，執行點選、滑動頁面等觸控行為的辨識)上並無問題，但並無法勝任需要高精密度感應的特殊觸控應用(例如，指紋辨識)。明確來說，此習知架構在要維持玻璃蓋板既有的強度而應用於指紋辨識時，將會因為厚度因素而面臨指紋感應的靈敏度(sensitivity)與辨識度(identification)不足的問題。

有鑑於此，本發明通過觸控模組的結構設計改良，提出一種可應用於指紋識別的觸控模組。

依據本發明之一實施方式，提供一種觸控模組，包含厚基板，用以為觸控模組提供硬性支撐；第一薄基板，用以承載電極層；第一電極層，設置於第一薄基板上；第一黏合層，黏合厚基板與設有第一電極層的第一薄基板；第二薄基板，包含供觸摸操作的表面；第二電極層，設置於第二薄基板相對於供觸摸操作之表面的另一表面上；以及第二黏合層，黏合於設有第一電極層的第一薄基板與第二電極層，其中第二薄基板具有第一厚度，厚基板具有第二厚度大於第一厚度。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一薄基板的厚度與第二薄基板的厚度相同。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一厚度為75至125微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一厚度為100微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一電極層與第二電極層分隔一距離，並且此距離為100至200微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的距離為125微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一電極層與第二電極層各包含複數個電極線。電極線係根據一間距平行排列，並且此間距為50至70微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的間距為60微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一電極層與第二電極層各包含複數個電極線。每一電極線具有一線寬，並且此線寬為3至10微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的線寬為5微米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第二厚度為500至600微毫米。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第一電極層為驅動感應層，且第二電極層為接收感應層。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的厚基板具有第一穿孔，第一薄基板具有第二穿孔，並且第一穿孔暴露出第二穿孔。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的觸控模組還包含第一觸控晶片以及第二觸控晶片。第一觸控晶片設置於第一薄基板上並且位於第一穿孔內，並接合至第一電極層。第二觸控晶片設置於第二薄基板上並且位於第二穿孔內，並接合至第二電極層。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的觸控模 組還包含觸控晶片。觸控晶片分別經由第一穿孔與第二穿孔接合至第一電極層與第二電極層。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的觸控模 組還包含遮光層。遮光層設置於第二薄基板與部分第二電極層之間，並且第一穿孔至遮光層的正投影與遮光層重疊。

於本發明的一或多個實施方式中，上述的第二厚度為第一厚度的4至6倍。

綜上所述，本發明的觸控模組係將接收感應層(即第二電極層)設置於一薄基板(即第二薄基板)上，並以此薄基板作為使用者觸控時手指直接接觸的元件，因此可提升接收感應層感應指紋時的靈敏度與辨識度。並且，觸控模組的驅動感應層(即第一電極層)也設置於另一薄基板(即第一薄基板)上，且此薄基板再與接收感應層貼合，藉以增加驅動感應層與接收感應層之間的互容值，並可由現有IC所驅動。再者，觸控模組再以厚度大於第一薄基板及第二薄基板的厚基板與驅動感應層貼合，藉以彌補上述兩薄基板在機構強度上的不足。藉由上述結構配置，本發明的觸控模組即可使用於需要高精密度感應的指紋辨識應用。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

1、3‧‧‧觸控顯示裝置

10‧‧‧背蓋

100‧‧‧組裝口

12、32‧‧‧觸控模組

120‧‧‧厚基板

120a‧‧‧第一穿孔

121‧‧‧第一薄基板

121a‧‧‧第二穿孔

122‧‧‧第一電極層

122a、125a‧‧‧電極線

122b、125b‧‧‧接合墊

123a‧‧‧第一黏合層

123b‧‧‧第二黏合層

124‧‧‧第二薄基板

125‧‧‧第二電極層

126a‧‧‧第一觸控晶片

126b‧‧‧第二觸控晶片

127‧‧‧遮光層

326‧‧‧觸控晶片

326a、326b‧‧‧導電凸塊

14‧‧‧顯示模組

140‧‧‧時序控制板

142‧‧‧軟性電路板

D‧‧‧距離

P‧‧‧間距

t1‧‧‧第一厚度

t2‧‧‧第二厚度

W‧‧‧線寬

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為繪示本發明一實施方式之觸控模組應用於觸控顯示裝置的剖面示意圖。

第2A圖為繪示本發明一實施方式的觸控模組的立體組合圖。

第2B圖為繪示第2A圖中的觸控模組的立體爆炸圖。

第3圖為繪示本發明一實施方式的第一電極層與第二電極層的局部上視圖。

第4A圖為繪示第2A圖中的厚基板的上視圖。

第4B圖為繪示本發明另一實施方式的厚基板的上視圖。

第5圖為繪示本發明另一實施方式之觸控模組應用於觸控顯示裝置的剖面示意圖。

第6圖為繪示第5圖中的觸控模組沿著線段6-6’的剖面示意圖。

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。

請參照第1圖至第2B圖。第1圖為繪示本發明一實施方式之觸控模組12應用於觸控顯示裝置1的剖面示意圖。第2A圖為繪示本發明一實施方式的觸控模組12的立體組合圖。第2B圖為繪示第2A圖中的觸控模組12的立體爆炸圖。

如第1圖至第2B圖所示，於本實施方式中，觸控顯示裝置1至少包含背蓋10、觸控模組12以及顯示模組14。背蓋10具有組裝口100。觸控模組12固定於組裝口100。顯示模組14設置於背蓋10與觸控模組12之間，並位於背蓋10與觸控模組12所形成的容置空間內。觸控模組12係可透光的，因此使用者可透過觸控模組12觀看顯示模組14所顯示的畫面。於一實施方式中，顯示模組14為液晶顯示模組14，但本發明並不以此為限。

觸控模組12包含厚基板120、第一薄基板121、第一電極層122、第一黏合層123a、第二薄基板124、第二電極層125及第二黏合層123b。厚基板120用以為觸控模組12提供硬性支撐；厚基板120卡合於背蓋10。第一電極層122設置於第一薄基板121上，本實施例的第一電極層122是例如設置於第一薄基板121的下表面上，而在其他實施例中，第一電極層122也可以設置在第一薄基板121的上表面。第二薄基板124包含一供觸摸操作的表面，具體而言，第二薄基板124的上表面是供使用者觸摸操作的表面。第二電極層125設置於第二薄基板124上，本實施例的第二電極層125是設置於第二薄基板124的下表面。

第一黏合層123a用以黏合厚基板120與設有第一 電極層122的第一薄基板121，本實施例的第一黏合層123a具體是黏合於厚基板120與第一電極層122之間。第二黏合層123b用以黏合設有第一電極層122的第一薄基板121和設有第二電極層125的第二薄基板124，本實施例的第二黏合層123b是黏合於第一薄基板121與第二電極層125之間。。整體架構來看，厚基板120是觸控模組12最鄰近顯示模組14的基板，而第二薄基板124是觸控模組12最遠離顯示模組14的基板，用以供使用者的手指接觸而進行觸控行為。

更進一步說明，第二薄基板124具有第一厚度 t1，厚基板120具有第二厚度t2，第二厚度t2為第一厚度t1的4至6倍。於多個實施方式中，第二薄基板124所具有的第一厚度t1為75至125微米，並且較佳地為100微米。相較於習知的玻璃蓋板(約500至700微米)來說，本發明的第二薄基板124的厚度設計可拉近使用者的手指與第二電極層125之間的距離，因此可大幅提高第二電極層125感應手指的靈敏度與辨識度，有利於指紋辨識的相關應用。於一實施方式中，第一薄基板121與第二薄基板124具有相同厚度，但本發明並不以此為限。

於實際的製造過程中，第一電極層122與第二電 極層125分別設置於第一薄基板121與第二薄基板124上並相互貼合而形成觸控模組12的半成品。如上所述，第一薄基板121與第二薄基板124的厚度為了指紋辨識的應用而大幅度地減薄，並且本發明係進一步設計將厚基板120與上述觸控模組12的半成品貼合，以增強觸控模組12的整體機構強度。於一 實施方式中，厚基板120的第二厚度t2為500至600微米，但本發明並不以此為限。整體而言，本實施例的第一薄基板121及第二薄基板124的厚度小於厚基板120的厚度。

請參照第3圖，其為繪示本發明一實施方式的第 一電極層122與第二電極層125的局部上視圖。如圖所示，第一電極層122(如驅動感應層)與第二電極層125(如接收感應層)各包含複數個電極線122a、125a。第一電極層122的任一電極線122a與第二電極層125的任一電極線125a的延伸方向彼此垂直，使得第一電極層122與第二電極層125形成網格(mesh)，但本發明並不以此為限。

一般成年人的指紋的波谷間距(pitch)約為75微 米。於多個實施方式中，第一電極層122的電極線122a與第二電極層125的電極線125a各根據一間距P平行排列，並且此間距為50至70微米，較佳地為60微米。藉由使第一電極層122的電極線122a與第二電極層125的電極線125a的間距P設計小於75微米，再配合將每一電極線122a、125a所具有的線寬W設計為3至10微米，較佳地為5微米，即可達到偵測使用者指紋的波鋒與波谷的目的，亦即使第一電極層122與第二電極層125的感應精度提升至指紋辨識等級。

於多個實施方式中，上述第一電極層122的電極 線122a與第二電極層125的電極線125a為金屬導線，並可藉由例如超細導線印刷技術(fine line printing)或是黃光製程所製造，但本發明並不以此為限。

在上述第一電極層122與第二電極層125所形成 的金屬網格架構下，為了將第一電極層122與第二電極層125之間的互容值增加至現有IC的驅動能力所及的範圍，本發明係進一步將第一電極層122與第二電極層125分隔的距離D設計為100至200微米。舉例來說，於一實施方式中，第一薄基板121的第一厚度t1為100微米，而第二黏合層123b的厚度可為25微米，因此第一電極層122與第二電極層125分隔的距離D為125微米。

於多個實施方式中，用以黏合厚基板120與第一 電極層122的第一黏合層123a以及用以黏合第一薄基板121與第二電極層125的第二黏合層123b，皆可為光學膠(Optically Clear Adhesive,OCA)或水膠，但本發明並不以此為限。

如第1圖與第2B圖所示，於本實施方式中，厚基 板120具有第一穿孔120a，第一薄基板121具有第二穿孔121a，並且第一穿孔120a暴露出第二穿孔121a。並且，觸控模組12還包含第一觸控晶片126a以及第二觸控晶片126b。第一觸控晶片126a設置於第一薄基板121上，並且位於厚基板120的第一穿孔120a內，並接合至第一電極層122。舉例來說，第一觸控晶片126a上的導電凸塊(圖未示)接合第一電極層122上的接合墊(圖未示)。第二觸控晶片126b設置於第二薄基板124上，並且位於第一薄基板121的第二穿孔121a內，並接合至第二電極層125。舉例來說，第二觸控晶片126b上的導電凸塊(圖未示)接合第二電極層125上的接合墊(圖未示)。另外，顯示模組14還包時序控制板(Tliming-Control board)140以及 軟性電路板142。軟性電路板142係連接時序控制板140，並分別穿過厚基板120的第一穿孔120a以及第一薄基板121的第二穿孔121a而接合至第一電極層122與第二電極層125。

要說明的是，一般來說，第一電極層122與第二 電極層125各自接合墊(圖未示)的間距約為12微米。本實施方式係採用第一觸控晶片126a與第二觸控晶片126b分別接合至第一電極層122與第二電極層125的架構，因此第一薄基板121與第二薄基板124兩者之間的貼合公差容許量可放寬，有利於貼合製程良率的提升。再者，由於第一電極層122的電極線122a與第二電極層125的電極線125a的數量各近數千條，採用第一觸控晶片126a與第二觸控晶片126b分別獨立驅動第一電極層122與第二電極層125的架構，第一觸控晶片126a與第二觸控晶片126b的尺寸就不會過大，因此兩者就會有更多空間可設計一些放大器等電路來增加驅動能力。此外，將第一觸控晶片126a與第二觸控晶片126b分別設置於第一穿孔120a與第二穿孔121a中，還可在後續落下測試(Drop Test)或推力測試(Push Test)中防止第一觸控晶片126a與第二觸控晶片126b受損。

如第1圖所示，於本實施方式中，觸控模組12還 包含遮光層127。遮光層127設置於第二薄基板124與部分第二電極層125之間。一般來說，觸控顯示裝置1對應遮光層127的區域定義為非可視區域，而觸控顯示裝置1對應遮光層127以外的區域定義為可視區域。第一電極層122與第二電極層125所形成的金屬網格係涵蓋整個可視區域，並至少部分延伸至非 可視區域。根據上述有關觸控模組12的結構配置，即可讓使用者於可視區域進行指紋辨識的觸控應用。並且，本實施方式係設計使厚基板120的第一穿孔120a至遮光層127的正投影與遮光層127重疊。也就是說，厚基板120的第一穿孔120a以及第一薄基板121的第二穿孔121a皆會位於非可視區域，因此並不會影響第一電極層122與第二電極層125感應使用者在可視區域中所進行的觸控行為。

於一實施方式中，遮光層127為油墨層，但本發 明並不以此為限。

請參照第4A圖，其為繪示第2A圖中的厚基板120 的上視圖。於本實施方式中，厚基板120的第一穿孔120a為封閉式穿孔。封閉式的第一穿孔120a可使得厚基板120具有較好得結構強度。然而，本發明並不以此為限。請參照第4B圖，其為繪示本發明另一實施方式的厚基板120的上視圖。於本實施方式中，厚基板120的第一穿孔120a為開放式穿孔。也就是說，第一穿孔120a係延伸至厚基板120的邊緣，換句話說，從上視圖角度來看，厚基板120的邊緣通過第一穿孔120a的設置而形成邊緣內凹的態樣。開放式的第一穿孔120a有利於厚基板120的加工製造。

請參照第5圖，其為繪示本發明另一實施方式之 觸控模組32應用於觸控顯示裝置3的剖面示意圖。如圖所示，觸控顯示裝置3包含背蓋10、觸控模組32以及顯示模組14。觸控模組32包含厚基板120、第一薄基板121、第一電極層122、第一黏合層123a、第二薄基板124、第二電極層125及第二黏 合層123b。第5圖中與第1圖中相同元件的結構、功能以及與其他元件之間的連接關係，可參照以上相關說明，在此不再贅述。在此要說明的是，本實施方式與第1圖所示的實施方式的差異處，在於本實施方式的觸控模組32僅包含單一觸控晶片326。觸控晶片326分別經由厚基板120的第一穿孔120a與第一薄基板121的第二穿孔121a的開設而得以接合至第一電極層122與第二電極層125。

詳細來說，請參照第6圖，其為繪示第5圖中的觸 控模組32沿著線段6-6’的剖面示意圖。如圖所示，第一電極層122具有接合墊122b位於第一薄基板121上，而第二電極層125具有接合墊125b位於第一薄基板121上以及第二穿孔121a中。相對地，觸控晶片326具有導電凸塊326a、326b。 舉例來說，導電凸塊326a、326b為金凸塊(golden bump)，但本發明並不以此為限。觸控晶片326係分別以導電凸塊326a、326b接合至接合墊122b、125b。於實際應用中，只要第一薄基板121與第二薄基板124兩者之間的貼合公差能控制得小於第一電極層122的接合墊122b的間距與第二電極層125的接合墊125b的間距，在接合觸控晶片326時就可將導電凸塊326a、326b分別準確地接合至接合墊122b、125b。

由以上對於本發明之具體實施方式之詳述，可以 明顯地看出，本發明的觸控模組係將接收感應層(即第二電極層)設置於一薄基板(即第二薄基板)上，並以此薄基板作為使用者觸控時手指直接接觸的元件，因此可提升接收感應層感應指紋時的靈敏度與辨識度。並且，觸控模組的驅動感應層(即 第一電極層)也設置於另一薄基板(即第一薄基板)上，且此薄基板再與接收感應層貼合，藉以增加驅動感應層與接收感應層之間的互容值，並可由現有IC所驅動。再者，觸控模組再以厚度大於第一薄基板及第二薄基板的厚基板與驅動感應層貼合，藉以彌補上述兩薄基板在機構強度上的不足。藉由上述結構配置，本發明的觸控模組即可使用於需要高精密度感應的指紋辨識應用。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧觸控顯示裝置

10‧‧‧背蓋

100‧‧‧組裝口

12‧‧‧觸控模組

120‧‧‧厚基板

120a‧‧‧第一穿孔

121‧‧‧第一薄基板

121a‧‧‧第二穿孔

122‧‧‧第一電極層

123a‧‧‧第一黏合層

123b‧‧‧第二黏合層

124‧‧‧第二薄基板

125‧‧‧第二電極層

126a‧‧‧第一觸控晶片

126b‧‧‧第二觸控晶片

127‧‧‧遮光層

14‧‧‧顯示模組

140‧‧‧時序控制板

142‧‧‧軟性電路板

D‧‧‧距離

t1‧‧‧第一厚度

t2‧‧‧第二厚度

Claims (17)

1. 一種觸控模組，包含：一厚基板，用以為該觸控模組提供硬性支撐；一第一薄基板；一第一電極層，設置於該第一薄基板上；一第一黏合層，黏合該厚基板與設有該第一電極層的該第一薄基板；一第二薄基板，包含一供觸摸操作的表面；一第二電極層，設置於該第二薄基板相對於該供觸摸操作之表面的另一表面上；以及一第二黏合層，黏合於設有該第一電極層的該第一薄基板與該第二電極層之間；其中該第二薄基板具有一第一厚度，該厚基板具有一第二厚度大於該第一厚度。
2. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第一薄基板的厚度與該第二薄基板的厚度相同。
3. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第一厚度為75至125微米。
4. 如請求項第3項所述之觸控模組，其中該第一厚度為100微米。
5. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第一電極層與該第二電極層分隔一距離，並且該距離為100至200微米。
6. 如請求項第5項所述之觸控模組，其中該距離為125微米。
7. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第一電極層與該第二電極層各包含複數個電極線，該些電極線係根據一間距平行排列，並且該間距為50至70微米。
8. 如請求項第7項所述之觸控模組，其中該間距為60微米。
9. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第一電極層與該第二電極層各包含複數個電極線，每一該些電極線具有一線寬，並且該線寬為3至10微米。
10. 如請求項第9項所述之觸控模組，其中該線寬為5微米。
11. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第二厚度為500至600微毫米。
12. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第一電極層為驅動感應層，且該第二電極層為接收感應層。
13. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該厚基板具有一第一穿孔，該第一薄基板具有一第二穿孔，並且該第一穿孔暴露出該第二穿孔。
14. 如請求項第13項所述之觸控模組，還包含：一第一觸控晶片，設置於該第一薄基板上並且位於該第一穿孔內，並接合至該第一電極層；以及一第二觸控晶片，設置於該第二薄基板上並且位於該第二穿孔內，並接合至該第二電極層。
15. 如請求項第13項所述之觸控模組，還包含一觸控晶片，該觸控晶片分別經由該第一穿孔與該第二穿孔接合至該第一電極層與該第二電極層。
16. 如請求項第13項所述之觸控模組，還包含一遮光層，該遮光層設置於該第二薄基板與部分該第二電極層之間，並且該第一穿孔至該遮光層的一正投影與該遮光層重疊。
17. 如請求項第1項所述之觸控模組，其中該第二厚度為該第一厚度的4至6倍。