TWI591521B - Touch panel and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

觸控面板及其製造方法

本發明係有關於一種觸控面板，特別是關於一種五線電阻式觸控面板。

觸控面板具有操作介面多樣化且人性化的優點，目前廣泛應用於各式電子產品或裝置，例如個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機、手寫輸入裝置、家電產品、自動櫃員機、或店頭銷售櫃員機等。一般而言，觸控面板可依其感應原理分為電阻式觸控面板、電容式觸控面板、光學式觸控面板、電磁式觸控面板、以及音波式觸控面板等不同類型。其中電阻式觸控面板具有成本優勢，為最受業界使用的類型之一，又可依其電極與配線方式的不同而分為四線、五線、六線、七線及八線之架構。

電阻式觸控面板之基本結構的剖面圖如圖式第一圖所示，包括一第一基板11、一第二基板12、第一導電層21、第二導電層22、及複數間隔物3。其中，第二基板12的材料可例如是PET(Poly Ethylene Terephthalate；聚對苯二甲酸乙二酯)，而第二導電層22係由設置於第二基板12之一表面的導電物質構成，例如塗佈一層ITO(Indium Tin Oxide；銦錫氧化物)。此外，第一基板11的材料可以例如是PET或玻璃，而第一導電層21同樣係由設置於第一基板11之一表面的導電物質構成，例如塗佈一層ITO。此外，第一導電層21與第二導電層22之間則設置複數間隔物3，在未 接受觸摸時使此二導電層不導通。藉由配置與第一導電層21及第二導電層22分別電連接之電極(圖中未繪示)並提供電壓，當電阻式觸控面板受到觸摸而使第一導電層21與第二導電層22導通時，便可輸出訊號並藉由不同之訊號分辨觸摸的位置。

基於上述之電阻式觸控面板基本結構與原理，圖式第二圖為習知五線電阻式觸控面板之基本結構，包含一第一基板11、一電極框層4、一絕緣層5、一訊號導線層6、及一第二基板12。其中，第一導電層21係形成於第一基板11的上表面，而第二導電層22則是形成於第二基板11的下表面(因繪圖視角故未顯示於圖中)；電極框4包含x軸方向之電極41、42及x軸方向之電極43、44，用於在第一導電層21分別形成x方向與y方向的電壓壓降；絕緣層5係用以貼合第一基板11與第二基板12，並設置間隔物使二者之間保持絕緣狀態。

圖式第三圖為五線電阻式觸控面板之透視投影圖，其中第一導電層上具有蝕刻線(圖中虛線)所界定之一導電區211，其邊界係大致依據電極框4的外型而設計，圖中並揭示訊號導線層所包含之複數導線61，分別電連接電極框4的四個角落。為供給電壓至電極框4並接收訊號，可使用一排線末端7與訊號導線層之導線電連接使，例如使用熱壓之方式將二者結合。然而，如圖式第三圖中之局部放大圖所示，一旦排線末端7的熱壓區與蝕刻線重疊，即可能導致訊號導線層與導電區211短路，導致導電區211的電壓分布線性不良甚至觸控面板無法運作。因此，對於此習知技術之問題，亟待提出一種解決方案以提高觸控面板的可靠度與效能。

針對上述先前技術所遭遇的問題，本發明主要藉由改變觸控面板中電極框以及導電層邊界之結構，以避免先前技術中排線尾端或訊號導線與導電層(下導電層或圖式第一、第二圖中所標示之第一導電層)可能產生的導通問題。改變電極結構之外，對於因此改變而對電壓分布所產生的影響，本發明亦提出補償之方法。藉由本發明，當可提高觸控面板可靠度、設計彈性並維持其效能表現。

本發明之一實施態樣為一種觸控面板，包含：一基板，形成於該基板之導電層；及設置於該導電層之電極框，該電極框包含沿第一方向實質上平行之第一分壓電極與第二分壓電極，以及沿第二方向實質上平行之第三分壓電極與第四分壓電極；其中該第一分壓電極之部分段落為單線結構，且該導電層在對應該單線結構之邊界形成一內凹部。該第一分壓電極之設計可包含數個類Ω型電極段與數個類工型電極段，該單線結構為該類Ω型電極段之中央部分。上述電極段交錯排列並維持一間隙，使該第一分壓電極具有串聯電阻之效果。為使電極框相對邊之電極結構對稱，若空間允許，該第二分壓電極之設計可與該第一分壓電極具有對稱之結構；然而第一分壓電極與第二分壓電極亦可具有不同之結構，惟仍必須保持二者總電阻相同。此觸控面板可進一步包含：一第一導線，其一端連接於該第三分壓電極與該第二分壓電極交接之角落；一第二導線，其一端連接於該第一分壓電極與該第三分壓電極交接之角落；一第三導線，其一端連接於該第一分壓電極與該第四分壓電極交接之角落；及一第四導線，其一端連接於該第二分壓電極與該第四分壓電極交接之角落；其中該第一、第二、第三、第四導線之另一端均設置於鄰近該內凹部之位置，俾供連接一排線 末端(tail)之用。該排線末端於該基板之投影延伸至該內凹部且與該導電層不重疊，當使用例如熱壓法裝設該排線末端，不會有排線末端與導電層導通的疑慮。此外由於改變電極結構，為維持電極框內電壓分布的線性，該第一、第二、第三、第四分壓電極之電阻R_X1、R_X2、R_Y1、R_Y2與該第一、第二、第三、第四導線之電阻R₁、R₂、R₃、R₄須滿足特定之關係。

本發明另一態樣為一種觸控面板之製造方法，包含：於一基板形成一導電層，於該導電層設置沿第一方向實質上平行之第一分壓電極與第二分壓電極，及沿第二方向實質上平行之第三分壓電極與第四分壓電極，以構成一電極框；其中，該第一分壓電極之部分段落為單線結構，且該導電層之邊界於對應該單線結構處形成一內凹部。上述之第一分壓電極可由數個類Ω型電極段與類工型電極段構成，而該單線結構之段落為該類Ω型電極段之中央部分。為使電極框相對邊之電極結構對稱，若空間允許，該第二分壓電極之設計可與該第一分壓電極具有對稱之結構；然而第一分壓電極與第二分壓電極亦可具有不同之結構，惟仍必須保持二者總電阻相同。此之觸控面板之製造方法可進一步包含：形成一第一導線、一第二導線、一第三導線、及一第四導線，各該導線之一端分別連接於該第三分壓電極與該第二分壓電極交接之角落、該第一分壓電極與該第三分壓電極交接之角落、該第一分壓電極與該第四分壓電極交接之角落、及該第二分壓電極與該第四分壓電極交接之角落，另一端則均設置於鄰近該導電層邊界內凹部之位置，但與該導電層不重疊。進一步地，可設置一排線末端，將該排線末端包含之複數導線分別電連接各該第一、第二、第三、第四導線，並使該排線末端於該基板之投影延伸至該內凹部且與該導電層不重疊。其 中，該第一導線之電阻R₁、第二導線之電阻R₂、第三導線之電阻R₃、或第四導線之電阻R₄的電阻值設定，係使上述電阻與第一、第二、第三、第四分壓電極之電阻R_X1、R_X2、R_Y1、R_Y2滿足一特定之關係以維持該電極框可產生之電壓分布的線性。

因此，本發明主要在於改變電極框的結構配置，以滿足五線電阻式觸控面板在佈線時局部需要設計空間的需求，例如前述之排線尾端(tail)區域或是點膠區、全平面觸控裝置的非佈線區等。關於本發明之具體實施方式，詳如後述。

A

11‧‧‧第一基板

12‧‧‧第二基板

21‧‧‧第一導電層

211‧‧‧導電區

22‧‧‧第二導電層

3‧‧‧間隔物

4‧‧‧電極框

41‧‧‧第一分壓電極

42‧‧‧第二分壓電極

43‧‧‧第三分壓電極

44‧‧‧第四分壓電極

5‧‧‧絕緣層

6‧‧‧訊號導線層

61‧‧‧導線

611‧‧‧第一導線

612‧‧‧第二導線

613‧‧‧第三導線

614‧‧‧第四導線

62‧‧‧第五導線

7‧‧‧排線尾端

8‧‧‧內凹部

91‧‧‧類工型電極段

92‧‧‧類S型電極段

93‧‧‧類Ω型電極段

圖式第一圖為電阻式觸控面板之基本結構；圖式第二圖為五線電阻式觸控面板之主要組成示意；圖式第三圖為習知五線電阻式觸控面板之部分結構透視投影；圖式第四圖為本發明一實施例之部分結構透視投影；圖式第五圖為本發明一實施例之部分結構透視投影；圖式第六圖為本發明一實施例之分壓電極結構；圖式第七圖為本發明一實施例之各導線與各分壓電極之等效電阻。

依據前述本發明之精神與意旨，以下配合圖式說明本發明之具體實施方式。惟圖式所揭示之內容僅為說明之用，並不必然代表實際產品之完整組成與尺寸比例，後述關於觸控面板之製作方式亦僅揭示基於本發明精神之主要步驟。惟觸控面板技術領域具有通常知識者，自可依以下 之說明了解並實現本發明。

本發明之一實施例為具有部分單線結構之電極之觸控面板，其透視投影圖如圖式第四圖所示。其中，導電區211係由蝕刻線(圖中以虛線表示)界定其邊界，電極框則設置於導電區211上，且蝕刻線係預先依據電極框之形狀而設置；電極框係由沿第一方向平行設置之第一分壓電極41與第二分壓電極42、及沿第二方向平行設置之第三分壓電極43與第四分壓電極44構成；電極框之各角落分別連接第一導線611、第二導線612、第三導線613、第四導線614之一端，且各導線之另一端均延伸至一特定位置，此外第五導線62則用於連接上導電層(圖中未繪示，可參考圖式第一圖或第二圖之元件符號22)；本實施例並包含一排線尾端7，設置於上述集中各導線之特定位置，可藉由各導線611~614供給電極框電壓，並輸出使用者觸摸時第五導線62產生的電壓訊號。如圖中之局部放大圖所示，為避免排線尾端7在觸控面板製程(例如熱壓)或使用過程中可能與導電區211短路，本實施例提出一種具有部分單線結構之分壓電極，如圖中第一分壓電極41，故導電區211邊界之蝕刻線亦對應該單線結構可具有一內凹部8，並將該內凹部8之開口附近作為上述集中各導線611~614、62之特定區域。當結合排線尾端7之後，使排線尾端與導電區211不重疊，即可避免各導線或上導電層與導電區可能短路的情況發生。另一方面，為使圖中第一分壓電極41與第二分壓電極42具有相同的分壓效果，第二分壓電極42之結構可與第一分壓電極41對稱。

然而，在某些情況可能無法讓平行之分壓電極具有對稱之結構，故圖式第五圖揭示本發明另一實施例，係具有不對稱平行分壓電極結 構之觸控面板。其中，如前一實施例所述，為讓出空間供設置排線尾端7，避免排線尾端7之投影與導電區211重疊，第一分壓電極41具有部分之單線結構，然而與之平行的第二分壓電極42則並不包含單線結構。由於不同分壓電極之結構具有不同的調整壓降特性，關於第一分壓電極41與第二分壓電極42之結構可參照圖式第六圖。其中，第六圖(a)為第二分壓電極42之結構，亦即與習知技術相同，並不包含單線的部分。第二分壓電極42可例如由類S型電極段92與類工型電極段91組成，各電極段之間保有間隙而形成一電阻R，故第二分壓電極42之總電阻為8R。第六圖(b)則是第一分壓電極41之結構，係由類工型電極段91與類Ω型電極段93組成，類Ω型電極段93的中央部分即前述之單線結構部分。同樣地，第一分壓電極41之各電極段間保有間隙而形成電阻R，此處須安排各電極段之排列與位置，使第一分壓電極41之總電阻與第二分壓電極42之總電阻同為8R，例如第六圖(b)所示。

在上述二實施例中，不論係使用對稱或非對稱之分壓電極結構，為維持電極框被施加電壓後於導電區211所形成的電壓分布之線性，可藉由調整第一~第四導線611~614之電阻值以維持該電壓分布之線性。如圖式第七圖所示，對照圖式第四圖之內容，其中R_x1、R_x2、R_y1、R_y2、R₁、R₂、R₃、R₄分別代表第一分壓電極41、第二分壓電極42、第三分壓電極43、第四分壓電極44、第一導線611、第二導線612、第三導線613、第四導線614之電阻。這些電阻值須滿足如下之關係式：

本發明另一實施例為具有部分單線結構之電極的觸控面板製造方法，該觸控面板如圖式第四圖及第五圖所示。此方法包含下列步驟：

(1)於一基板上形成一導電層，該基板之材質可以例如是PET或玻璃，而該導電層之材質可例如是ITO，使該第一基板與該第一導電層均為可透光；

(2)於該導電層界定一導電區，可使用例如蝕刻之方式，以蝕刻線界定該導電區之邊界，且邊界之設定配合後述電極框之型式而具有一內凹部；

(3)於該導電區設置沿第一方向實質上平行之第一分壓電極與第二分壓電極，及沿第二方向實質上平行之第三分壓電極與第四分壓電極，以構成一電極框；其中該第一分壓電極包含類Ω型電極段與類工型電極段，使該該第一分壓電極在該類Ω型電極段之中央部分具有單線結構。因此步驟(2)中所述之導電區邊界之該內凹部即對應該單線結構。此外，與該第一分壓電極平行之該第二分壓電極可選擇對稱或不對稱之設計，可分別參考圖式第四圖與第五圖中元件符號42之結構。當第一分壓電極與第二分壓電極為非對稱結構之情形，需安排二者或其一之電極段之配置，使二者之總電阻相同，例如可參考圖式第六圖之設計。

(4)設置複數導線，其一端分別連接電極框之各角落，另一端則均延伸至前述導電區邊界之該內凹部開口附近，例如圖式第四圖之元 件符號611~614。為使施加電壓於電極框時導電區之電壓分布維持線性，基於圖式第七圖所示之電阻架構，須調整各導線之電阻R₁、R₂、R₃、R₄，使該等電阻與各分壓電極之電阻R_x1、R_x2、R_y1、R_y2滿足： 各導線及分壓電極之電阻的相對位置，可對照圖式第四圖、第七圖及前述說明。其中調整各導線電阻R₁、R₂、R₃、R₄之方式可例如改變各導線之長度、寬度、材質等。

(5)設置一尾端排線，例如使用熱壓方式，使其中包含之複數導線於前述之各導線(參照圖式第四圖之元件符號611~614)連接，其中該尾端排線於該導電層之投影，係延伸至該導電區之內凹部，但與該導電區不重疊。

藉由上述之方法，可避免先前技術中尾端排線與該導電區可能導通或短路的問題，進而製造出具有較高可靠度之觸控面板。

以上所述之各實施例，僅為本發明實施方式之例示，並非窮盡列舉所有可能之變化。申請人主張之權利範圍如後述申請專利範圍所載，其中各請求項之文義及均等範圍均為本專利之權利範圍所涵蓋，前述發明說明或圖式之內容自不得作為解釋申請專利範圍之限制。

211‧‧‧導電區

41‧‧‧第一分壓電極

42‧‧‧第二分壓電極

43‧‧‧第三分壓電極

44‧‧‧第四分壓電極

611‧‧‧第一導線

612‧‧‧第二導線

613‧‧‧第三導線

614‧‧‧第四導線

62‧‧‧第五導線

7‧‧‧排線尾端

8‧‧‧內凹部

Claims (13)

1. 一種觸控面板，包含：一基板，一導電層，形成於該基板；一電極框，設置於該導電層，包含沿第一方向實質上平行之第一分壓電極與第二分壓電極，及沿第二方向實質上平行之第三分壓電極與第四分壓電極；其中，該第一分壓電極包含一類Ω型電極段與一類工型電極段，該第一分壓電極之部分為單線結構，該單線結構為該類Ω型電極段之中央部分，且該導電層之邊界對應該單線結構形成一內凹部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第一分壓電極與該第二分壓電極具有非對稱之結構，且該第一分壓電極與該第二分壓電極具有相同之電阻值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第二分壓電極與該第一分壓電極具有對稱之結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，進一步包含：一第一導線，其一端連接於該第三分壓電極與該第二分壓電極交接之角落；一第二導線，其一端連接於該第一分壓電極與該第三分壓電極交接之角落；一第三導線，其一端連接於該第一分壓電極與該第四分壓電極交接之角落；及一第四導線，其一端連接於該第二分壓電極與該第四分壓電極交接之角落；其中該第一、第二、第三、第四導線之另一端均設置於鄰近該內凹部之位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控面板，進一步包含一排線末端，包含複數導線並用於電連接各該第一、第二、第三、第四導線，該排線末端於該基板之投影延伸至該內凹部且與該導電層不重疊。
6. 如申請專利範圍第4項所述之觸控面板，其中該第一、第二、第三、第四分壓電極之電阻分別為R_X1、R_X2、R_Y1、R_Y2，該第一、第二、第三、第四導線之電阻分別為R₁、R₂、R₃、R₄，並滿足：
7. 一種觸控面板之製造方法，包含：於一基板形成一導電層；於該導電層界定一導電區；於該導電區設置沿第一方向實質上平行之第一分壓電極與第二分壓電極，及沿第二方向實質上平行之第三分壓電極與第四分壓電極，以構成一電極框；其中，該第一分壓電極包含一類Ω型電極段與一類工型電極段，該第一分壓電極之部分為單線結構，該單線結構為該類Ω型電極段之中央部分，且該導電區之邊界對應該單線結構具有一內凹部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控面板之製造方法，其中該第一分壓電極 與該第二分壓電極具有非對稱之結構，且該第一分壓電極與該第二分壓電極具有相同之電阻值。
9. 如申請專利範圍第7項所述之觸控面板之製造方法，其中該第二分壓電極與該第一分壓電極具有對稱之結構。
10. 如申請專利範圍第7項所述之觸控面板之製造方法，進一步包含：形成一第一導線，將其一端連接於該第三分壓電極與該第二分壓電極交接之角落；形成一第二導線，將其一端連接於該第一分壓電極與該第三分壓電極交接之角落；形成一第三導線，將其一端連接於該第一分壓電極與該第四分壓電極交接之角落；及形成一第四導線，將其一端連接於該第二分壓電極與該第四分壓電極交接之角落；將該第一、第二、第三、第四導線之另一端均設置於鄰近該內凹部之位置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之製造方法，進一步包含設置一排線末端，將該排線末端包含之複數導線分別電連接各該第一、第二、第三、第四導線，並使該排線末端於該基板之投影延伸至該內凹部且與該導電層不重疊。
12. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板之製造方法，其中該第一導線之電阻R₁、第二導線之電阻R₂、第三導線之電阻R₃、或第四導線之電阻R₄，與第一、第二、第三、第四分壓電極之電阻R_X1、R_X2、R_Y1、R_Y2滿足：
13. 如申請專利範圍第12項所述之觸控面板之製造方法，其中該第一導線、該第二導線、該第三導線、或該第四導線係藉由不同之長度、寬度、或材質，以形成不同之電阻值。