TWI602090B - Avoid metal free touch panel structure - Google Patents
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Description
本發明係關於一種觸控面板結構；特別關於一種避免金屬游離之觸控面板結構。
按，目前觸控面板已大量被使用在筆記型電腦或中大尺寸的面板中，追求輕與薄方可在市場上具備一定之競爭力。由於尺寸的輕薄量化亦為現今科技的趨勢之一，以往使用玻璃雙薄膜（Glass Film Film ，G/F/F）與雙ITO層（GF2 DITO）之疊構漸漸地不符合使用者的需求，必須發展輕薄的疊構才能夠符合現階段市場的需求。舉例來說，現階段發展的許多材料都可達到面板輕與薄和降低片阻值的目的，而其中使用金屬網格（Metal Mesh）就是一種方式，其可以用來有效取代目前透明導電膜（ITO）阻抗值較大的缺失。
一般而言，目前應用金屬網格作為觸控面板的材質，較多選用銀、銅、或其他容易被游離化的金屬。然而，值得注意的是，這些金屬在面板經過後續的可靠度實驗（Reliability Analysis）後，很容易因為受到水（H2
O）的影響而產生游離（Migration）現象，進而影響產品的穩定性與功能性。第1圖係為銀金屬產生游離過程之示意圖，由圖可見，原先相當穩定的銀金屬鍵結11，因水分子的影響而變為活性較強的銀離子21。由於在金屬走線與接地端之間具有電位差的關係，將使得正的銀離子2往負離子游離，再結合後又變回原先的銀原子31。如此一來，如第2圖所示，當時間慢慢的增加，即容易造成兩條走線41、51之間的短路問題，於此形成面板嚴重短路的問題產生。
是以，本發明人係有感於上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計新穎且有效改善上述缺失之本發明，其係揭露一種避免金屬游離之觸控面板結構，其具體之架構及實施方式將詳述於下。
為解決習知技術存在的問題，本發明之一目的係在於提供一種避免金屬游離之觸控面板結構，其係改善習見之面板結構，利用金屬網格之設計，取代習見常用之透明導電膜阻抗值較大之缺失。
本發明之又一目的係在於提供一種避免金屬游離之觸控面板結構，其係利用一靜電保護元件，透過該靜電保護元件連接接地端，以在電磁干擾事件發生時，干擾之能量可快速地導通至接地端形成能量宣洩，藉此避免金屬網格面板中之金屬會因該干擾之能量而產生游離現象之問題發生。
本發明之再一目的係在於提供一種避免金屬游離之觸控面板結構，其中所述的靜電保護元件例如可為一壓敏電阻或是一瞬間電壓抑制器，使得該靜電保護元件之阻抗係可調整在趨近零至無限大之間，以控制電磁干擾時產生之能量可藉由此路徑宣洩至接地端，達成避免該能量影響金屬產生游離之功效。
是以，根據本發明所揭示之避免金屬游離之觸控面板結構，係包括有：一觸控面板本體，其上設置有一金屬面板主動區域；一電磁防護罩，環設於該金屬面板主動區域之外圍；以及一靜電保護元件，此靜電保護元件係電性耦接於所述之電磁防護罩，使得電磁防護罩可透過該靜電保護元件後再連接至一接地端，藉此將一能量干擾導通至該接地端。
其中，所述之靜電保護元件之選用可例如為一壓敏電阻或是一瞬間電壓抑制器，其係可吸收或引開電路中之瞬態脈衝衝擊，避免主要電路因外界的能量干擾而產生燒毀等現象。
是以，當電磁防護罩與接地端之間形成開路狀態時，該靜電保護元件之阻抗係近似為無限大；而當外界產生之一能量干擾為電磁波干擾時，該靜電保護元件之阻抗係趨近於零，使得此電磁波干擾之能量可快速地導通至接地端形成能量宣洩，以避免金屬面板主動區域中之金屬會因電磁波干擾之能量而產生游離現象。
底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
以上有關於本發明的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
為了便於理解本發明，首先請參閱第3圖所示，其係為根據本發明實施例避免金屬游離之觸控面板結構之結構示意圖。如圖所示，本實施例所揭露之避免金屬游離之觸控面板結構1係包含有一觸控面板本體10，該觸控面板本體10上係具有一金屬面板主動區域（Touch Panel Active Area，TPAA）20，一般來說，金屬面板主動區域20上可定義有例如：液晶顯示區域或按鍵操作區域，以供使用者利用不同之觸控手勢達成不同操作控制之目的。其中，為了避免利用透明導電膜（ITO）製作主動區，所造成阻抗值較大的問題，本發明所採用之金屬面板主動區域20係利用金屬網格（Metal Mesh）方式所製成，其材質例如可為銀金屬（Silver）或銅金屬（Copper），經實驗證實已可成功用以取代透明導電膜，而作為面板主動區之較佳材料。
為了解決習見因金屬游離，而容易在走線中產生短路之問題發生，本發明所揭露之觸控面板結構更包括有一靜電保護元件30。如第3圖所示，該靜電保護元件30係主要電性耦接於一環設於金屬面板主動區域20外圍之電磁防護罩（ESD Dummy）40，使得該電磁防護罩40係先電性耦接於該靜電保護元件30，而後才透過該靜電保護元件30連接至一接地端50。藉由此特殊設計，當面板結構中具有一能量干擾（例如：電磁波干擾事件）出現時，此能量干擾即可快速地藉由該靜電保護元件30所形成之路徑而宣洩至接地端50，達到避免面板中的金屬會因該能量干擾而產生游離的現象發生。
具體而言，第4圖所示係為根據本發明之一實施例，其中此靜電保護元件30係為一壓敏電阻（Varistor）301之示意圖，該壓敏電阻301係可選擇性地設置於一電路基板100上，且金屬面板主動區域20係可透過一訊號接收線（Rx）60而電性耦接於該電路基板100。在本發明之一實施例中，此電路基板100例如可以是軟性印刷電路板（Flexible Printed Circuit Assembly，FPCA）；在其他實施例中，電路基板100例如亦可以是一成品線路板（Printed Circuit Board Assembly，PCBA）。是以，由於本發明利用控制電磁防護罩40先電性耦接於此壓敏電阻301，而後才連接至接地端50，因此，在正常操作情況下，可視為電磁防護罩40與接地端50之間係形成一開路（open）狀態，此時壓敏電阻301之阻抗值係可視為趨近無限大。
至於，如第5圖所示，當外界有一類似電磁波干擾（Electrostatic Discharge，ESD）200發生時，這時壓敏電阻301之阻抗值係趨近於零，使得該電磁波干擾之能量可快速地導通至接地端50形成能量宣洩，其能量宣洩之路徑係如第6圖中之箭頭所示。如此一來，利用本發明所揭露之特殊設計，不僅可以利用壓敏電阻301解決訊號接收線60與接地端50之間，因電位差關係讓金屬的正離子往負離子游離的狀況發生，同時也達到因將該能量宣洩導地，而進一步實現對於面板進行靜電防護之功效。
根據本發明之實施例，由於壓敏電阻301屬於一種限壓型的保護元件，可應用於低頻訊號線路，利用其非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻301的兩極間，壓敏電阻301可以將電壓鉗位在一個相對固定的電壓值，從而實現對後級電路的保護。而壓敏電阻301的電容一般可設計在幾百個pF的範圍。當應用在交流電路的保護時，由於其電容值較大會增加漏電流，因此在設計防護電路時需要注意。此外，因為壓敏電阻301是屬於一種吸收衝擊的運作模式，性能會逐漸下降，使用壽命較短，會面臨需要更換的問題。因此，根據本發明之另一實施例，靜電保護元件30亦可選擇使用為一瞬間電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor，TVS），其說明如下。
詳細而言，如第7圖所示，其係為根據本發明另一實施例，其中當靜電保護元件係為一瞬間電壓抑制器302之示意圖。在此實施例中，觸控面板結構1’係包含有一觸控面板本體10’，且該觸控面板本體10’上係具有金屬面板主動區域（TPAA）20’。其中，金屬面板主動區域20’之材質選用可為銀金屬或銅金屬，以利用銀金屬或銅金屬製作成金屬網格（Metal Mesh）結構，藉此避免習知利用透明導電膜（ITO）製作主動區容易引起阻抗值較大之問題。
同前一實施例所言，瞬間電壓抑制器302係可選擇性地設置於一例如為軟性印刷電路板（FPCA）或成品線路板（PCBA）之電路基板100’上，並且，該電路基板100’係透過一訊號接收線（Rx）60’而電性耦接於金屬面板主動區域20’。該瞬間電壓抑制器302係電性耦接於一環設於金屬面板主動區域20’外圍之電磁防護罩（ESD Dummy）40’，使得該電磁防護罩40’係先電性耦接於該瞬間電壓抑制器302，而後才透過該瞬間電壓抑制器302連接至接地端50’。
藉由此特殊設計，在正常操作情況下，本發明可將電磁防護罩40’與接地端50’之間視作為一開路（open）狀態，此時瞬間電壓抑制器302之阻抗值係可視為近似於無限大。然而，如第8圖所示，當面板結構1’中具有一類似電磁波干擾200’之能量干擾出現時，在此情況下，瞬間電壓抑制器302之阻抗值係趨近於零，使得該電磁波干擾200’之能量可快速地導通至接地端50’形成能量宣洩，其能量宣洩之路徑係如圖中之箭頭所示。是以，由此觀之，本發明不僅可達到避免面板中的金屬會因該能量干擾而產生游離的現象發生，更進一步地利用瞬間電壓抑制器302提供之路徑將瞬態電流引開，減少瞬態脈衝，以使得主要電路免於遭受過電壓之擊穿或是過電流造成的過熱燒毀。
之後，當暫態脈衝結束後，瞬間電壓抑制器302即可自動回復至高阻抗的狀態，使得整個迴路再度進入正常電壓。由於許多保護元件在承受多次衝擊後，其參數及性能會日漸衰減，但只要工作仍在限定範圍內，本發明所使用之瞬間電壓抑制器302並不會產生衰減。此外，瞬間電壓抑制二極體亦可選擇同時整合在同一包裝內成為陣列（array）之模式，藉此提供更多通道，因此具有高封裝整合度，並適用於小尺寸手持式產品上。藉此，本發明所使用之瞬間電壓抑制器因其具有高封裝集成度、低電容值以及低箝制電壓，故已為市場上所廣泛地使用，兼具產業應用之潛力。
是以，綜上所述，為了解決習見面板結構常見金屬游離現象之缺失，本發明係提出一種避免金屬游離之觸控面板結構，其特點係主要包括提供一靜電保護元件，透過該靜電保護元件連接接地端，以在正常操作情況下，電磁防護罩與接地端之間係為開路狀態，故靜電保護元件之阻抗值係趨近於無限大。而當電磁波干擾發生時，靜電保護元件之阻抗值則轉為近似於零，使得該電磁波干擾之能量可快速地導通至接地端形成能量宣洩。
是以，利用本發明所揭露之觸控面板結構，當在電磁干擾事件發生時，其產生之干擾能量即可快速地導通至接地端形成能量宣洩，藉此避免金屬網格面板中之金屬會因該干擾之能量而產生游離現象之問題發生。
由此觀之，相較於習知技術，本發明不僅兼具有實務上之低複雜度與低成本消耗等優勢，更可使得此種觸控面板結構能夠大幅地消弭金屬可能產生之游離現象，避免走線間短路問題的發生，兼具有極佳之產業利用性及競爭力。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
1‧‧‧觸控面板結構
1’‧‧‧觸控面板結構
10‧‧‧觸控面板本體
10’‧‧‧觸控面板本體
11‧‧‧銀金屬鍵結
20‧‧‧金屬面板主動區域
20’‧‧‧金屬面板主動區域
21‧‧‧銀離子
30‧‧‧靜電保護元件
31‧‧‧銀原子
40‧‧‧電磁防護罩
40’‧‧‧電磁防護罩
41‧‧‧走線
50‧‧‧接地端
50’‧‧‧接地端
51‧‧‧走線
60‧‧‧訊號接收線
60’‧‧‧訊號接收線
100‧‧‧電路基板
100’‧‧‧電路基板
200‧‧‧電磁波干擾
200’‧‧‧電磁波干擾
301‧‧‧壓敏電阻
302‧‧‧瞬間電壓抑制器
1’‧‧‧觸控面板結構
10‧‧‧觸控面板本體
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20‧‧‧金屬面板主動區域
20’‧‧‧金屬面板主動區域
21‧‧‧銀離子
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31‧‧‧銀原子
40‧‧‧電磁防護罩
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41‧‧‧走線
50‧‧‧接地端
50’‧‧‧接地端
51‧‧‧走線
60‧‧‧訊號接收線
60’‧‧‧訊號接收線
100‧‧‧電路基板
100’‧‧‧電路基板
200‧‧‧電磁波干擾
200’‧‧‧電磁波干擾
301‧‧‧壓敏電阻
302‧‧‧瞬間電壓抑制器
第1圖係為習見面板結構中銀金屬產生游離過程之示意圖。 第2圖係為習見面板結構因金屬游離而產生短路問題之示意圖。 第3圖係為根據本發明實施例避免金屬游離之觸控面板結構之結構圖。 第4圖係為根據本發明之一實施例，其中當靜電保護元件為一壓敏電阻之示意圖。 第5圖係為根據第4圖之觸控面板結構具有電磁波干擾發生時之示意圖。 第6圖係為根據第4圖之觸控面板結構將能量宣洩導通至接地端之作動圖。 第7圖係為根據本發明之另一實施例，其中當靜電保護元件為一瞬間電壓抑制器之示意圖。 第8圖係為根據第7圖之觸控面板結構具有電磁波干擾發生時，將能量宣洩導通至接地端之示意圖。
1‧‧‧觸控面板結構
10‧‧‧觸控面板本體
20‧‧‧金屬面板主動區域
30‧‧‧靜電保護元件
40‧‧‧電磁防護罩
50‧‧‧接地端
60‧‧‧訊號接收線
Claims (10)
- 一種避免金屬游離之觸控面板結構，包括：一觸控面板本體，其上設置有一金屬面板主動區域；一電磁防護罩，環設於該金屬面板主動區域之外圍；以及一靜電保護元件，其係電性耦接於該電磁防護罩，使得該電磁防護罩可透過該靜電保護元件後再連接至一接地端，該靜電保護元件之阻抗係可調整在趨近零至無限大之間，以控制電磁干擾時產生之能量，藉此將該能量干擾導通至該接地端。
- 根據請求項1所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該金屬面板主動區域係包括一金屬網格結構。
- 根據請求項2所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該金屬網格結構之材質係為銀或銅。
- 根據請求項1所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該靜電保護元件係為一壓敏電阻。
- 根據請求項1所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該靜電保護元件係為一瞬間電壓抑制器。
- 根據請求項4或5所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該靜電保護元件更可選擇性地直接設置於一電路基板上，且該電路基板係透過一訊號接收線電性耦接於該金屬面板主動區域。
- 根據請求項6所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該電路基板係為一軟性印刷電路板(FPCA)。
- 根據請求項6所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該電路基板係為一成品線路板(PCBA)。
- 根據請求項1所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中該電磁防護罩與該接地端之間形成開路狀態時，該靜電保護元件之阻抗係為無限大。
- 根據請求項1所述之避免金屬游離之觸控面板結構，其中當該能量干擾係為一電磁波干擾時，該靜電保護元件之阻抗係趨近於零，使得該電磁波干擾之能量可快速地導通至該接地端形成能量宣洩，以避免該金屬面板主動區域中之金屬會因該電磁波干擾之能量而產生游離現象。
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