TWI751757B

TWI751757B - 觸控面板及觸控裝置

Info

Publication number: TWI751757B
Application number: TW109136975A
Authority: TW
Inventors: 蔡利煌; 丁紫君; 徐雲國; 方建華; 呂力鍀
Original assignee: 大陸商宸美（廈門）光電有限公司
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-01-01
Also published as: TW202217534A

Abstract

一種觸控面板包括基板、周邊線路層以及觸控感應電極層。基板具有可視區及圍繞可視區的邊框區。周邊線路層設置於基板上且位於邊框區，且具有至少一凹部，其中凹部位於周邊線路層背對基板的表面。觸控感應電極層設置於可視區，並部分延伸至邊框區以至少覆蓋凹部，其中觸控感應電極層具有至少一進入部延伸入凹部中。

Description

觸控面板及觸控裝置

本揭露內容是有關於一種觸控面板及觸控裝置，且特別是有關於一種具有搭接結構的觸控面板及觸控裝置。

近年來，行動電話、筆記型電腦、衛星導航系統以及數位影音播放器等攜帶式電子產品廣泛地使用觸控面板做為使用者與電子裝置之間的訊息溝通管道。

觸控面板包含觸控電極及周邊線路，並且觸控電極及周邊線路通常於周邊區域相互搭接以形成導電通路或迴路，其中搭接阻抗值會影響觸控面板的信號傳遞以及反應速率等，而搭接阻抗值取決於觸控電極和周邊線路之間的搭接面積。一般而言，當搭接面積越大時，搭接阻抗值越小，但是搭接面積也會直接影響觸控面板的周邊區域的大小，隨著市場上對窄邊框產品的需求逐漸提升，提供既能符合周邊區域大小的設計，又能符合搭接阻抗值需求的觸控面板是目前值得研究的方向。

根據本揭露一些實施方式，觸控面板包括基板、周邊線路層及觸控感應電極層。基板具有可視區及圍繞可視區的邊框區。周邊線路層設置於基板上且位於邊框區，且具有至少一凹部，其中凹部位於周邊線路層背對基板的表面。觸控感應電極層設置於可視區，並部分延伸至邊框區以至少覆蓋凹部，其中觸控感應電極層具有至少一進入部延伸入凹部中。

在一些實施方式中，凹部的垂直深度小於周邊線路層的垂直厚度。

在一些實施方式中，凹部包括底面及鄰接底面且圍設成容置空間的側壁。

在一些實施方式中，進入部容設於該容置空間，並且接觸底面及側壁。

在一些實施方式中，凹部的垂直深度等於周邊線路層的垂直厚度。

在一些實施方式中，凹部包括圍設成容置空間的側壁，其中側壁鄰接基板面對周邊線路層的表面。

在一些實施方式中，進入部容設於容置空間，並且接觸基板面對周邊線路層的表面及側壁。

在一些實施方式中，觸控感應電極層包括基質以及分佈於該基質中的複數個金屬奈米結構。

在一些實施方式中，金屬奈米結構於該基質中的密度介於10%至50%之間。

在一些實施方式中，周邊線路層係由一金屬材料所形成，且金屬材料的活性大於金屬奈米結構的活性。

在一些實施方式中，觸控感應電極層接觸周邊線路層的側壁。

根據本揭露另一些實施方式，觸控裝置包括如前所述的觸控面板。

在一些實施方式中，觸控裝置包括顯示器、可攜式電話、筆記型電腦、平板計算機、穿戴裝置、車用裝置或偏光片。

根據本揭露上述實施方式，觸控面板包括具有凹部的周邊線路層以及具有進入部的觸控感應電極層。由於觸控感應電極層延伸覆蓋部分該周邊線路層，以使進入部延伸至凹部中(進入部亦可視為一凸部)，且兩者形狀互補並相互配合，因此周邊線路層與觸控感應電極層的搭接面積可增加，進而提升周邊線路層與觸控感應電極層之間的電氣搭接穩定性。此外，透過周邊線路層與觸控感應電極層之間材料的搭配，亦可提升周邊線路層與觸控感應電極層之間的電氣搭接穩定性。如此一來，可使得觸控面板之邊框區的側向寬度減小，以滿足使用者對窄邊框產品的需求。

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，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揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。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。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，若一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此示例性術語「下」可包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，若一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此示例性術語「下面」可包括上方和下方的取向。

本揭露內容提供一種觸控面板，其周邊線路層具有凹部，且其觸控感應電極層具有進入部。由於觸控感應電極層延伸並覆蓋部分周邊線路層，以使進入部延伸至凹部中，且兩者形狀互補並相互配合，因此周邊線路層與觸控感應電極層的搭接面積可增加，進而提升周邊線路層與觸控感應電極層之間的電氣搭接穩定性，並使得顯示裝置之邊框區的側向寬度減小，以滿足使用者對窄邊框產品的需求。

第1圖繪示根據本揭露一實施方式之觸控面板100的上視示意圖，第2圖繪示第1圖之觸控面板的區域R1的局部放大示意圖。請同時參見第1圖及第2圖，觸控面板100包括基板110、周邊線路層120以及觸控感應電極層130。基板110沿水平面(例如，X軸與Y軸所形成的平面)延伸，且具有可視區VR以及圍繞可視區VR的邊框區BR。雖然本實施方式的觸控感應電極層130僅以X軸向電極來代表說明，但在實際設計上，觸控感應電極層130還可包括Y軸向電極。此外，觸控感應電極層130的電極圖案亦非為本揭露所限制。

在一些實施方式中，基板110可例如是硬式透明基板或可撓式透明基板。在一些實施方式中，基板110的材料包括但不限於玻璃、壓克力、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環烯烴聚合物、環烯烴共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、無色聚醯亞胺等透明材料或其組合。在一些實施方式中，可對基板110的表面進行前處理步驟，例如進行表面改質製程或於基板110的表面額外塗佈黏著層或樹脂層，以提升基板110與其他層別(例如，基板110上方的周邊線路層120及/或觸控感應電極層130)之間的附著力。

周邊線路層120設置於基板110上，且位於邊框區BR。觸控感應電極層130設置於基板110上，並位於可視區VR且部分延伸至邊框區BR，以覆蓋部分的周邊線路層120。在一些實施方式中，周邊線路層120以及觸控感應電極層130依序堆疊於基板110上方，以形成位於邊框區BR的搭接結構200。

在一些實施方式中，觸控感應電極層130及周邊線路層120的重疊區域是定義出一搭接區，並且搭接區具有一搭接面積。在本實施方式中，觸控感應電極層130及周邊線路層120的重疊區域從俯視角度觀察(即第2圖的視角)是構成四邊形的搭接區。更具體而言，本實施方式的搭接區從俯視角度觀察是由長度L1與寬度W1所構成的四邊形區域。

當觸控面板100在運作時，位於可視區VR的觸控感應電極層130可感測使用者的觸控動作而產生觸控感測訊號，觸控感測訊號可透過搭接結構200中觸控感應電極層130以及周邊線路層120的搭接接觸，以進一步傳遞至位於邊框區BR的周邊線路層120以進行後續的訊號處理。在以下敘述中，將針對本揭露的搭接結構200進行更詳細的說明。

第3A圖繪示根據本揭露一實施方式之第2圖之觸控面板100沿線段a-a'截取的剖面示意圖。應瞭解到，沿線段a-a'截取的剖面即為本揭露一實施方式之搭接結構200的剖面，也就是說，第3A圖繪示根據本揭露一實施方式之第2圖的觸控面板100中搭接結構200的剖面示意圖。請同時參閱第2圖及第3A圖，搭接結構200位於基板110的邊框區BR，且包括周邊線路層120以及觸控感應電極層130。周邊線路層120設置於基板110上並接觸基板110。觸控感應電極層130設置於基板110上，且覆蓋並接觸部分的周邊線路層120，進而與周邊線路層120進行電氣搭接。

在一些實施方式中，周邊線路層120可具有至少一個凹部122，且凹部122位於周邊線路層120背對基板110的表面121。在一些實施方式中，凹部122在垂直基板110的投影方向(Z軸方向)上是完全地位於周邊線路層120內而不影響周邊線路層120的邊緣。更具體而言，周邊線路層120具有形成其邊緣的側壁125，且凹部122包括底面123及鄰接底面123且圍設成一容置空間A的側壁124，其中凹部122的側壁124與周邊線路層120的側壁125構成一厚度，亦即凹部122的側壁124與周邊線路層120的側壁125是彼此間隔開來。在一些實施方式中，以設計成矩形的凹部122而言，凹部122的側壁124可包括相對的第一側壁124b與第二側壁124d以及鄰接第一側壁124b與第二側壁124d且彼此相對的第三側壁124c與第四側壁124e。

在一些實施方式中，觸控感應電極層130可具有至少一個進入部132，並且因觸控感應電極層130部分覆蓋周邊線路層120，使得進入部132得以延伸入周邊線路層120的凹部122中。其中，進入部132與凹部122形狀互補而彼此配合，以形成穩定的搭接，並進而降低觸控面板100之邊框區BR的側向寬度W2。換句話說，凹部122的側壁124是整圈地圍繞進入部132，且緊密地接觸進入部132。由於進入部132與凹部122形狀互補而彼此配合，因此進入部132的形狀與數量可取決於凹部122的形狀與數量，也就是說，進入部132的形狀與數量可實質上與凹部122的形狀與數量相同。此外，觸控感應電極130還會進一步接觸周邊線路層120的側壁125，以更佳地提升周邊線路層120與觸控感應電極層130的搭接品質。

在一些實施方式中，凹部122在Z軸方向上的俯視形狀可以是矩形，以提供製程上的便利性。在其他實施方式中，凹部122的俯視形狀可例如是圓形、橢圓形、三角形、多邊形、其他合適的形狀或上述任意之組合。在一些實施方式中，凹部122沿Z軸的深度(亦稱為垂直深度)D1可小於周邊線路層120沿Z軸的厚度(亦稱為垂直厚度)T1，更具體來講，進入部132是容設於容置空間A中，並且接觸凹部122的底面123及側壁124。對此，以設計成矩形的凹部122來看，觸控感應電極層130與周邊線路層120之間的接觸表面會從原本的一個搭接接觸平面增加為用來構成凹部122的底面123及側壁124(例如包括側壁124b至124e)等至少五個搭接接觸表面，進而提升周邊線路層120與觸控感應電極層130的搭接面積。在一些實施方式中，凹部122的數量可例如是一個，以提供製程上的便利性。在其他實施方式中，凹部122的數量亦可例如是兩個以上，且每一個凹部122可具有不同的俯視形狀及垂直深度D1。當凹部122的數量為多個時，可更佳地提升周邊線路層120與觸控感應電極層130的搭接面積，進而提升周邊線路層120與觸控感應電極層130之間的電氣搭接穩定性。

在一些實施方式中，觸控感應電極層130可包括基質134以及分佈於基質134中的複數個金屬奈米線(亦可稱為金屬奈米結構)136。在一些實施方式中，基質134可包括聚合物或其混合物，以賦予觸控感應電極層130特定的化學、機械以及光學特性。舉例而言，基質134可提供觸控感應電極層130與周邊線路層120之間以及觸控感應電極層130與基板110之間的黏著性。又舉例而言，基質134可提供觸控感應電極層130良好的機械強度。在一些實施方式中，基質134可包括特定的聚合物，以使觸控感應電極層130具有額外的抗刮擦/磨損的表面保護，進而提升觸控感應電極層130的表面強度。上述特定的聚合物可例如是聚丙烯酸酯、環氧樹脂、聚矽氧、聚矽烷、聚胺基甲酸酯、聚(矽-丙烯酸)或上述任意之組合。在一些實施方式中，基質134更可包括交聯劑、聚合抑制劑、穩定劑(例如包括但不限於抗氧化劑或紫外光穩定劑)、界面活性劑或上述任意之組合，進而提升觸控感應電極層130的抗紫外線性能並延長其使用壽命。

在一些實施方式中，金屬奈米線136可包括但不限於奈米銀線(silver nanowire)、奈米金線(gold nanowire)、奈米銅線(copper nanowire)、奈米鎳線(nickel nanowire)或上述任意之組合。更詳細而言，本文中的「金屬奈米線136」是一集合名詞，其是指包括多個金屬元素、金屬合金或金屬化合物(包括金屬氧化物)之金屬線的集合。在一些實施方式中，單一金屬奈米線136的截面尺寸(即截面的直徑)可小於500nm，較佳可小於100nm，且更佳可小於50nm。在一些實施方式中，金屬奈米線136具有大的縱橫比。具體而言，金屬奈米線136的縱橫比可介於10至100000之間。更詳細而言，金屬奈米線136的縱橫比可大於10，較佳可大於50，且更佳可大於100。此外，其他用語例如絲(silk)、纖維(fiber)或管(tube)等同樣具有上述的截面尺寸及縱橫比，亦為本揭露所涵蓋之範疇。

在一些實施方式中，周邊線路層120與觸控感應電極層130之間的電氣搭接穩定性可進一步取決於周邊線路層120的化學特性(例如，材料)。換句話說，藉由調整周邊線路層120的化學特性，可進一步提升周邊線路層120與觸控感應電極層130之間的電氣搭接穩定性。具體而言，可透過選用活性(或化學反應性)大於金屬奈米線136之活性(或化學反應性)的金屬材料來形成周邊線路層120，使得金屬奈米線136較容易聚集在鄰近於周邊線路層120的觸控感應電極層130中(亦即與周邊線路層120搭接的觸控感應電極層130中)，以提升搭接結構200之觸控感應電極層130中金屬奈米線136的密度，進而更加地提升周邊線路層120與觸控感應電極層130之間的電氣搭接穩定性。舉例而言，當選用奈米銀線作為金屬奈米線136時，可選用活性大於奈米銀線的金屬(例如，銅)作為周邊線路層120的材料。在其他實施方式中，周邊線路層120亦可包括銀、銅銀合金或其他合適的導電材料。

由於觸控感應電極層130中的金屬奈米線136受到周邊線路層120之化學特性的影響而聚集在鄰近於周邊線路層120的觸控感應電極層130中，因此搭接結構200之觸控感應電極層130中的金屬奈米線136於基質134中的密度可介於10%至50%之間。如此一來，可確保觸控感應電極層130具有良好的導電性，進而使得周邊線路層120與觸控感應電極層130之間具有良好的電氣搭接穩定性。詳細而言，前述密度將會影響觸控感應電極層130的面阻及整個觸控面板100的外觀光學效果，若密度較小，也就是金屬奈米線136在基質134中較為稀疏，於是容易導致面阻過大；而若密度過大，也就是金屬奈米線136在基質134中較為密集，如此則會降低光線的穿透度而影響光學效果。應瞭解到，前述光學效果是指可視區VR的光學效果，由於位於可視區VR的觸控感應電極層130與延伸至邊框區BR的觸控感應電極層130在製作過程中係整面地塗佈而形成，因此位於邊框區BR的觸控感應電極層130中之金屬奈米線130的密度與位於可視區VR的觸控感應電極層130中之金屬奈米線130的密度實質上相近，也因此，在上述整面塗佈觸控感應電極層130的設計下，考量位於邊框區BR的觸控感應電極層130中之金屬奈米線130的密度時，也是需間接考量觸控面板100之可視區VR的光學效果。應瞭解到，本文中所稱的「密度」是指單位面積的觸控感應電極層130所包括之金屬奈米線136的數量。

更詳細而言，觸控感應電極層130可藉由使用包括有金屬奈米線136的分散液經塗佈、固化及乾燥成型等步驟所形成。在一些實施方式中，分散液包括溶劑，進而將金屬奈米線136均勻地分散於其中。具體而言，溶劑例如是水、醇類、酮類、醚類、烴類、芳香類溶劑(苯、甲苯或二甲苯等)或上述任意之組合。在一些實施方式中，分散液更可包括添加劑、介面活性劑及/或黏合劑，進而提升金屬奈米線136與溶劑之間的相容性以及金屬奈米線136於溶劑中的穩定性。具體而言，添加劑、介面活性劑及/或黏合劑可例如是羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥基丙基甲基纖維素、磺酸酯、硫酸酯、磷酸酯、二磺酸鹽、磺基琥珀酸酯、含氟界面活性劑或上述任意之組合。

首先，塗佈步驟可例如包括但不限於網版印刷、噴頭塗佈或滾輪塗佈等製程。在一些實施方式中，可採用捲對捲(roll to roll)製程將包括有金屬奈米線136的分散液均勻地塗佈至基板110的表面111及周邊線路層120的表面121。由於周邊線路層120具有位於其表面121的凹部122，因此尚未經乾燥之分散液相對會填充於凹部122中。於此同時，若周邊線路層120之材料的活性大於金屬奈米線136的活性，則尚未經乾燥之分散液中的金屬奈米線136會稍微移動並聚集於對應接觸周邊線路層120的表面121與側壁125以及凹部122的底面123與側壁124的位置，以提高金屬奈米線136的密度。接著，執行固化及乾燥成型步驟，使得金屬奈米線136固著於基板110的表面111、周邊線路層120的表面121與側壁125以及凹部122的底面123與側壁124，進而形成本揭露的觸控感應電極層130。

具體而言，由於在前述塗佈步驟中，分散液中的金屬奈米線136受到周邊線路層120的物理特性(例如，凹部的設置)及化學特性(例如，材料)的影響而移動並聚集於特定的位置，因此在執行固化及乾燥成型步驟後，便可使得金屬奈米線136較密集地分佈於搭接結構200中的觸控感應電極層130中。如此一來，可降低周邊線路層120與觸控感應電極層130之間的搭接阻抗值，進而提升周邊線路層120與觸控感應電極層130之間的電氣搭接穩定性。

第3B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第2圖之觸控面板100沿線段a-a'截取的剖面示意圖。需特別說明的是，沿線段a-a'截取的剖面即為本揭露另一實施方式之搭接結構200a的剖面，也就是說，第3B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第2圖的觸控面板100中搭接結構200a的剖面示意圖。第3B圖的搭接結構200a與第3A圖的搭接結構200具有大致相同的元件配置與連接關係、材料、特性(例如，密度)以及功效，故於此便不再贅述，下文中將僅針對不同處進行詳細說明。

第3B圖的搭接結構200a與第3A圖的搭接結構200的至少一差異在於：在搭接結構200a中，周邊線路層120a之凹部122a的垂直深度D1a等於周邊線路層120a的垂直厚度T1a，更具體來講，凹部122a是形成一穿槽，包括圍設成一容置空間Aa的側壁124a，並且側壁124a鄰接於基板110a面對周邊線路層120a的表面111a。換句話說，在第3B圖的搭接結構200a中，周邊線路層120a之凹部122a的底面是由基板110a面對周邊線路層120a的表面111a所形成。在一些實施方式中，觸控感應電極層130a的進入部132a可進一步容設於容置空間Aa並且緊密地接觸基板110a的表面111a。由於周邊線路層120a之凹部122a的垂直深度D1a等於周邊線路層120a的垂直厚度T1a，因此當選擇使用微影蝕刻的方式形成周邊線路層120a之凹部122a時，可簡單地以基板110a作為蝕刻停止層，不須額外去計算蝕刻的深度或蝕刻所須的時間，進而提升製程便利性。

根據本揭露上述實施方式，觸控面板包括具有凹部的周邊線路層以及具有進入部的觸控感應電極層。由於觸控感應電極層延伸覆蓋部分周邊線路層，以使進入部延伸至凹部中，且兩者形狀互補並相互配合，因此周邊線路層與觸控感應電極層的搭接面積可增加，進而提升周邊線路層與觸控感應電極層之間的電氣搭接穩定性。此外，透過周邊線路層與觸控感應電極層之間材料的搭配，亦可提升周邊線路層與觸控感應電極層之間的電氣搭接穩定性。如此一來，可使得觸控面板之邊框區的側向寬度減小，以滿足使用者對窄邊框產品的需求。

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

100:觸控面板

110,110a:基板

111,111a:表面

120,120a:周邊線路層

121,121a:表面

122,122a:凹部

123:底面

124,124a~124e:側壁

125,125a:側壁

130,130a:觸控感應電極層

132,132a:進入部

134,134a:基質

136,136a:金屬奈米線

200,200a:搭接結構

VR:可視區

BR:邊框區

X,Y,Z:軸

W1:寬度

W2:側向寬度

L1:長度

T1,T1a:垂直厚度

D1,D1a:垂直深度

A,Aa:容置空間

a-a':線段

R1:區域

為讓本揭露之上述和其他目的、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圖繪示根據本揭露一實施方式之觸控面板的上視示意圖；第2圖繪示第1圖之觸控面板的區域R1的局部放大示意圖；第3A圖繪示根據本揭露一實施方式之第2圖之觸控面板沿線段a-a'截取的剖面示意圖；以及第3B圖繪示根據本揭露另一實施方式之第2圖之觸控面板沿線段a-a'截取的剖面示意圖。

110:基板

111:表面

120:周邊線路層

121:表面

122:凹部

123:底面

124,124b,124d:側壁

125:側壁

130:觸控感應電極層

132:進入部

134:基質

136:金屬奈米線

200:搭接結構

X,Y,Z:軸

T1:垂直厚度

D1:垂直深度

A:容置空間

a-a':線段

Claims

一種觸控面板，包括：一基板，具有一可視區及圍繞該可視區的一邊框區；一周邊線路層，設置於該基板上且位於該邊框區，且具有至少一凹部，其中該凹部位於該周邊線路層背對該基板的一表面；以及一觸控感應電極層，設置於該可視區，並部分延伸至該邊框區以至少覆蓋該凹部，其中該觸控感應電極層具有至少一進入部，該進入部延伸進入該凹部並接觸該凹部的一側壁。
如請求項1所述的觸控面板，其中該凹部的垂直深度小於該周邊線路層的垂直厚度。
如請求項2所述的觸控面板，其中該凹部包括一底面，並且該側壁鄰接該底面而圍設成一容置空間。
如請求項3所述的觸控面板，其中該進入部容設於該容置空間，並且接觸該底面及該側壁。
如請求項1所述的觸控面板，其中該凹部的垂直深度等於該周邊線路層的垂直厚度。
如請求項5所述的觸控面板，其中該側壁鄰接該基板面對該周邊線路層的一表面而圍設成一容置空間。
如請求項6所述的觸控面板，其中該進入部容設於該容置空間，並且接觸該基板面對該周邊線路層的該表面及該側壁。
如請求項1所述的觸控面板，其中該觸控感應電極層包括一基質以及分佈於該基質中的複數個金屬奈米結構。
如請求項8所述的觸控面板，其中該些金屬奈米結構於該基質中的密度介於10%至50%之間。
如請求項8所述的觸控面板，其中該周邊線路層係由一金屬材料所形成，且該金屬材料的活性大於該些金屬奈米結構的活性。
如請求項1所述的觸控面板，其中該觸控感應電極層接觸該周邊線路層的一外側壁。
一種觸控裝置，包括如請求項1所述的觸控面板。
如請求項12所述的觸控裝置，其中該觸控裝置包括顯示器、可攜式電話、筆記型電腦、平板計算機、穿戴裝置、車用裝置或偏光片。