TWM496800U

TWM496800U - 觸控面板的結構

Info

Publication number: TWM496800U
Application number: TW103201944U
Authority: TW
Inventors: bao-quan Lin
Original assignee: Chen Qiu Ju
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-03-01

Description

觸控面板的結構

一種觸控面板的結構，適合應用於薄型觸控裝置上，並具有簡化製程、降低成本之優點。

觸控面板藉由感應來獲知操作者手指的移動情況，作出相應判斷來控制鼠標的移動，讓人輕易實現點擊的動作。

傳統觸控面板以單指觸控為主，手指操作區域面積不大，其結構設計由玻璃當上層保護蓋，下層則以玻璃纖維板(FR4)材質的PCB作為感應層，其結構設計上有笨重體積大、按鍵設計不良、觸摸質感不佳等缺點。然而，為實現更多元、更人性化的操作體驗，藉此提升用戶的使用效率，近年來觸控裝置業者致力於朝向輕薄與低成本的方向發展。

多點觸控電容技術為目前觸控裝置的主流發展技術之一，電容式觸控面板改掉了原本只能單指觸控的功能以及外加的獨立按鍵，成為可多點驅動的電容式觸控裝置。其特徵在於：無需再使用兩個按鍵來輔助操控，外觀簡約而且加大手指操作區域的空間，實現可多指手勢操控的功能。

電容式觸控面板技術的工作原理，簡單來說就是當使用者的手指接近觸控面板時，手指上的靜電荷會造成感應器的靜電場發生改變，同時觸控面板的IC控制器會將改變的電容量當成訊號，透過IC作計算處理轉換成座標位置，提供給電腦系統作運算和顯示。

一般的電容式感應器(Sensor)有兩種結構，其一為表面式電容結構，可於同一層電極表面上進行單指驅動感應，早期電容式觸控面板即是利用此方式驅動；另一種為投射式電容結構，利用上下電極帶有正、負電荷，中間隔著絕緣層形成電位，也因此可改變電場大小來產生不同的電容量和電位。

將傳統PCB貼合技術應用於多點觸控電容技術時，必需增加PCB疊層數目，也因此讓觸控面板厚度達到5mm，但由於目前電子產品朝向薄型化趨勢，機殼空間壓縮連帶必須將各功能組件進行減薄，因此如果沿用較厚的PCB做成感應器將很難滿足未來薄型化的需求；另一方面，如果只是減薄上層玻璃或PCB厚度，則極有可能造成後續觸控面板在強度、硬度上的問題。

目前的投射式電容結構觸控面板常採用G/F/F或G/F結構，即使用玻璃當作上層保護蓋，並利用兩層ITO Film或一層雙面ITO Film做成電極，使感應器厚度降低至0.75mm，玻璃與下方兩層Film之間皆使用OCA(固態光學膠)貼合。

雖然G/F/F或G/F觸控面板的厚度確實變薄了，然而多層結構使用的ITO Film及OCA是高成本的關鍵因數，對於薄化、降低材料成本以及結構設計來說仍有進步空間。

有鑒於前述所提到的問題，本創作利用投射式電容原理，實現多指驅動以及觸控筆的模式，提出觸控面板的結構，本創作可取代ITO Film及OCA貼合技術，或與前述的ITO Film及OCA貼合技術結合，藉此達到輕薄的發展趨勢，又同時兼顧成本競爭性、可量產性等條件。

本創作提出一種觸控面板的結構，係將電極線路整合於陶瓷材質所構成的陶瓷基板上，該陶瓷基板的材質除了陶瓷之外，還可以是玻璃、橡膠、塑膠、電路機板或絕緣材料其中之一，藉此降低觸控面板厚度，並再以製程設計以及新材料的開發，係將直接將觸控面板之感應器整合製作在單片式的陶瓷基板表面。

將本創作所提出的觸控面板的結構，與上述的傳統觸控面板及G/F/F或G/F觸控面板，在基板厚度相同立基之下(0.2mm~0.7mm)，則本創作所提出Sensor on Ceramic(以下簡稱SoC)觸控面板明顯在厚度上有很大的減薄優勢，由於該感應器係直接印刷於該陶瓷基板上，不僅可以節省ITO Film和OCA膠的使用，更得以簡化製程技術，使整個架構更輕薄、成本更低。

在觸控面板結構中，具有一陶瓷基板，該陶瓷基板的材質較佳之實施態樣為陶瓷，除了陶瓷之外，還可以是玻璃、橡膠、塑膠、電路機板或絕緣材料其中之一，該陶瓷基板表面設置一感測器，該感測器具包括上線路層、中間導電層以及下線路層，依序分別堆疊於該陶瓷基板上；並且為了防止各層間導電連接，在上線路層、中間導電層以及下線路層之間分別再塗上一層絕緣層；此外，本創作之感測器亦可為5層結構，依序印刷於該基板上，分別為第一絕緣層、XY線路層、第二絕緣層、跳線層及第三絕緣層；其特徵在於：當基板為陶瓷材質時，該陶瓷基板與感測器的總厚度為76um~250um。

除了前述的觸控面板的結構，本創作亦可部分取代既有技術，即結合基板、OCA膠、ITO Film及網印材料所製作之觸控面板，達成單面ITO film、雙面ITO film與雙基板結構，以符合於各種應用需求，包括：筆記型電腦觸控面板、鍵盤(Key Board)、滑鼠、不透光的3C產品、車載裝置之具有觸控裝置之電子產品。

總結前述，本創將多層網印技術應用於觸控面板領域，可取代既有的ITO Film及OCA高成本的貼合技術，並大幅降低生產成本及感測器厚度，進而達成在筆記型電腦、觸控電器等領域的應用。

11‧‧‧基板

12‧‧‧感測器

13‧‧‧開關

14‧‧‧外部連接構件

A‧‧‧基板

B‧‧‧絕緣層

C‧‧‧上線路層

D‧‧‧絕緣層

E‧‧‧中間導電層

F‧‧‧絕緣層

G‧‧‧下線路層

H‧‧‧絕緣層

911‧‧‧基板

912‧‧‧OCA膠

913‧‧‧ITO Film

914‧‧‧油墨層

921‧‧‧基板

922‧‧‧OCA膠

923‧‧‧第一層ITO Film

924‧‧‧第二層ITO Film

931‧‧‧第一基板

932‧‧‧第一ITO Film

933‧‧‧OCA膠

934‧‧‧第二ITO Film

935‧‧‧第二基板

第一圖為傳統觸控面板及G/F/F觸控版結構示意圖。

第二圖為觸控面板結構示意圖。第三圖為觸控面板分層結構圖。

第四圖為上線路層。

第五圖為中間導電層。

第六圖為下線路層。

第七圖為觸控面板結構之X、Y線路示意圖。

第八A圖為單面ITO Film觸控面板示意圖。

第八B圖為雙面ITO Film觸控面板示意圖。

第八C圖為雙基板觸控面板示意圖。

參考圖式第一圖，在傳統觸控面板或G/F/F觸控板皆由三種構件組成，分別為基板(11)、感測器(12)及開關(13)；其中該基板(11)的厚度為0.7mm~1.1mm；感測器(12)具有1~2層感測電極；傳統感測電極每層間貼合 PCB材料，厚度達5mm；G/F/F觸控面板係利用兩層ITO Film或G/F觸控面板係立用雙面ITO FILM做為感測電極，其基板(11)與感測器(12)的Film之間皆使用OCA(固態光學膠)貼合，使感測器(12)厚度降低至0.75mm；開關構件(13)兩端連接玻璃與外部連接構件(14)。

參考圖示第二~七圖，本創作之觸控面板由上至下的製作流程、結構及厚度：由投入基板(A)開始，其中玻璃厚度0.7mm~1.1mm，陶瓷厚度為0.2mm~0.7mm；陶瓷或玻璃下方之感測器(12)係由網印薄膜方式製作，總厚度為76~250um，各層構件、製作流程及厚度依序為：絕緣層(B)、上線路層(C)、絕緣層(D)、中間導電層(E)、絕緣層(F)、下線路層(G)、絕緣層(H)，而上線路層(C)結構如第四圖所示，中間導電層(E)結構如第五圖所示，以及下線路層(G)結構如第六圖所示，而第七圖為觸控面板結構之X、Y線路示意圖。

參考圖式第八A圖之單面ITO Film觸控面板，該觸控面板上具有一基板(911)，該基板(911)的材質為陶瓷、玻璃、橡膠、塑膠、電路機板或絕緣材料其中之一，於該基板(911)下貼合OCA膠(912)，並在OCA膠(912)上方貼合一層ITO Film(913)，以及在該ITO Film(913)下方印刷電路；其中，在該ITO Film(913)上方具有X軸觸控電路，在該ITO Film(913)下方具有Y軸觸控電路。

參考圖式第八C圖之雙面ITO Film觸控面板，該觸控面板中具有第一基板(931)，該第一基板(931)的材質為陶瓷、玻璃、橡膠、塑膠、電路機板或絕緣材料其中之一，於該第一基板(931)印刷第一ITO Film(932)，並在第一ITO Film(932)下貼合OCA膠(933)，以及在該OCA膠(933)下方印刷第二ITO Film(934)，並在該第二ITO Film(934)下貼合第二基(935)板；其中，該第一ITO Film(932)為X軸觸控電路，該第二ITO Film(934)為Y軸觸控電路。

參考圖式第八B圖之雙基板觸控面板，該觸控面板中具有一基板(921)，該基板(921)的材質為陶瓷、玻璃、橡膠、塑膠、電路機板或絕緣材料其中之一，於該基板(921)下貼合OCA膠(922)，並在OCA膠(922)下方貼合第一層ITO Film(923)，最後在該第一ITO Film(923)下方貼合第二層ITO Film(924)；其中，在該第一層ITO Film(923)上方具有X軸觸控電路，在該第二層ITO Film(924)上方具有Y軸觸控電路。