TWI604349B - 電容式觸控面板及其製造方法 - Google Patents

Description

電容式觸控面板及其製造方法

本發明涉及觸控技術領域，特別係涉及一種電容式觸控面板與該觸控面板之製造方法。

觸控面板被廣泛應用於各種帶有顯示面板之電子裝置中，如智慧型行動電話、電視、PDA、平板電腦、筆記型電腦、包含工業顯示觸控加工機床、一體化電腦及超級本等電腦或電子設備等。觸控面板按照工作原理可分為電容式、電阻式以及表面光波式等。

電容式觸控面板係利用人體之電流感應進行工作。當手指觸摸於金屬層上時，由於人體電場，用戶與電容式觸控面板表面形成以一個耦合電容，對於高頻電流來說，電容係直接導體，於係手指從接觸點吸走一個很小之電流。這個電流分別從電容式觸控面板之四角上之電極中流出，並且流經這四個電極之電流與手指到四角之距離成正比，控制器藉由對這四個電流比例之精確計算，得出觸摸點之位置。

目前電容式觸控面板皆採用玻璃ITO或薄膜ITO(亦即於玻璃或者薄膜上形成)形成驅動電極與感應電極圖案。惟上述玻璃ITO或薄膜ITO形成驅動電極與感應電極圖案存於以下幾個缺點：一方面ITO驅動電極或感應電極凸起於玻璃表面或者透明薄膜表面容易被劃傷或掉落，導致生產良率降低；另一方面，玻璃ITO或薄膜ITO主要材質主要係稀有金屬銦，銦材質之稀有，故成本比較昂貴，而且ITO於做大尺寸電容式觸控面板之電阻或方阻比較大，影響信號傳送速率，導致觸摸靈敏度差，從而影響整個電子產品使用者體驗感欠佳。

習知之電容式觸控面板之厚度較厚，從而影響行動電話之一體厚度。

有鑑於此，有必要提供一種成本較低、靈敏度更高之電容式觸控面板。

此外，還提供一種電容式觸控面板之製造方法。

一種電容式觸控面板，包括：剛性透明絕緣襯底；感應電極層，形成於該剛性透明絕緣襯底之一表面，包括複數獨立設置之感應電極；透明絕緣層，形成於該感應電極層上；驅動電極層，形成於該透明絕緣層上，包括複數獨立設置之驅動電極；該驅動電極層之每一驅動電極包括有依序間隔排列的至少一驅動段以及至少一連接段，每一該驅動段與每一該連接段上均設置有一網格導電電路，且每一該驅動段的面積大於每一該連接段的面積；該網格導電電路嵌入或埋入設置於透明絕緣層中，該網格導電電路之網格間距為d，且100μmd<600μm，該網格導電電路之方塊電阻為R，且0.1Ω/sqR<200Ω/sq。

一種電容式觸控面板之製造方法，包括如下步驟：提供剛性透明絕緣襯底；於該剛性透明絕緣襯底之一面形成感應電極層；於該感應電極層上形成透明絕緣層；於該透明絕緣層上形成驅動電極層；該驅動電極層之驅動電極有依序間隔排列的至少一驅動段以及至少一連接段，每一該驅動段的面積大於每一該連接段，每一該驅動段與每一該連接段上均設置有一包括大量單元網格之網格導電電路，該網格導電電路之網格間距為d，且100μmd<600μm，該網格導電電路之方塊電阻為R，且0.1Ω/sqR<200Ω/sq。

上述電容式及其製造方法，由於將電容式觸控面板之驅動電極製作為網格導電電路形成之導電網格，故電容式觸控面板不存於採用薄膜ITO時存於之諸如表面容易劃傷或掉落、成本較高、大尺寸時方阻較大等問題，故電容式觸控面板之成本較低、靈敏度更高。另，相比習知觸控面板，該電容式觸控面板省卻第二透明襯底，故可減少電容式觸控面板之厚度。

10‧‧‧電子設備

100‧‧‧電容式觸控面板

110‧‧‧驅動電極層

110a‧‧‧驅動電極

110b‧‧‧網格導電電路

110c‧‧‧驅動段

110d‧‧‧連接段

120‧‧‧透明絕緣層

130‧‧‧感應電極層

130a‧‧‧感應電極

140‧‧‧增黏層

150‧‧‧剛性透明絕緣襯底

170‧‧‧網格凹槽

S101-S104‧‧‧步驟

S141-S142‧‧‧步驟

圖1係應用一實施方式之電容式觸控面板之電子設備示意 圖；圖2為第一實施方式之電容式觸控面板之橫截面示意圖；圖3為圖2所示一具體實施方式之橫截面示意圖；圖4為圖3所示驅動電極層形成於透明絕緣層上之平面示意圖；圖5係圖4沿剖面線a-a’之截面示意圖；圖6係圖4沿剖面線b-b’之截面示意圖；圖7係圖3所示感應電極層形成於剛性透明絕緣襯底一表面之平面示意圖；圖8係圖7沿剖面線A-A’之截面示意圖；圖9係圖7沿剖面線B-B’之截面示意圖；圖10a與圖10b為感應電極與驅動電極排列及形狀示意圖；圖11a、11b、11c及11d分別為一實施方式中分別對應於圖10a中之A部分或圖10b中之B部分之局部放大圖；圖12為一實施方式之電容式觸控面板之製造方法流程圖；圖13為圖12所示流程中之步驟S104之具體流程圖；圖14為根據圖13所示流程中之步驟S104得到之驅動電極層狀結構圖。

於本發明中所描述之透明絕緣襯底中之“透明”可理解為“透明”與“基本透明”；透明絕緣襯底中之“絕緣”於本發明中可理解為“絕緣”與“介電質(dielectric)”。故本發明中所描述之“透明絕緣襯底”應當解釋包括但不限於透明絕緣襯底、基本透明絕緣襯底、透明介電質襯底與基本透明介電質襯底。

請參閱圖1，為應用本發明電容式觸控面板之電子設備其中之一實施方式，其中該電子設備10為智慧型行動電話或平板電腦。於上述電子設備10中，所述之電容式觸控面板100貼合於LCD顯示面板之上表面，用於電子設備人機交互之其中之一之I/O設備。可理解，於本發明之該電容式觸控面板100還可應用於行動電話、移動通訊電話、電視、平板電 腦、筆記型電腦、包含觸摸顯示面板之工業機床、航空觸摸顯示電子裝置、GPS電子裝置、一體化電腦及超級本等電子設備。

如圖2所示，為本發明電容式觸控面板之第一實施方式之橫截面示意圖。該電容式觸控面板100包括驅動電極層110、透明絕緣層120、感應電極層130以及剛性透明絕緣襯底150。感應電極層130形成於該剛性透明絕緣襯底150之一表面。驅動電極層110形成於該透明絕緣層120上，驅動電極層110之每一驅動電極包括網格導電電路，該網格導電電路嵌入或埋入設置於透明絕緣層120中。

該電容式觸控面板100還包括至少一增黏層140，用於增加該感應電極層130與該透明絕緣襯底150之間之黏合力。該增黏層一般採用光學膠光學透明之光學膠(Optical Clear Adhesive，簡稱OCA)或液態光學膠(Liquid Optical Clear Adhesive，簡稱LOCA)。

該透明絕緣層120之材質為OCA膠、UV膠、熱固膠或者自幹膠等，該OCA膠與該UV膠均為光學透明膠，以保證該電容式觸控面板100之透光性。當然透明絕緣層120於業界稱之為壓印膠等。

請參考圖3，係本發明電容式觸控面板一具體實施方式橫截面示意圖。該感應電極層130包括複數獨立設置之感應電極130a。請一併參考圖4及圖10b，該驅動電極層110包括複數獨立設置之驅動電極110a，該每一驅動電極110a包括網格導電電路110b，進一步來說，每一該驅動電極110a包括有依序間隔排列的至少一驅動段110c以及至少一連接段110d，且每一該驅動段110c的面積大於每一該連接段110d的面積，每一該驅動段110c與每一該連接段110d上均設置有該網格導電電路110b。於本發明中所描述之“獨立設置”可理解為包括但不限於“獨立設置”、“隔離設置”或“絕緣設置”等幾種解釋。

於電容式觸控面板中，感應電極與驅動電極係觸控感應元件之必不可少之兩個部分。感應電極一般靠近電容式觸控面板之觸摸面，驅動電極則相對遠離觸摸面。驅動電極連接掃描信號發生裝置，由掃描信號發生裝置提供掃描信號，感應電極則於被帶電導體觸碰時產生電參數變化，以感應觸摸區域或觸控位置。

其中該感應電極層130包含之各個感應電極與該電容式觸控面板外設之傳感偵測處理模組電連接，該驅動電極層110之各個驅動電極與該電容式觸控面板外設之激勵信號模組電連接，該感應電極與該驅動電極之間形成互電容。當該電容式觸控面板表面發生觸摸動作時，觸碰中心區域之互電容值會發生變化，該觸碰動作轉換為電信號，經過對電容值變換區域資料之處理就可獲得觸碰動作中心位置之座標資料，可處理相關資料之電子裝置就可依據觸碰動作中心位置之座標資料判斷出觸碰動作對應於該電容式觸控面板貼合於顯示面板上之準確位置，從而完成對應之相應之功能或輸入操作。

於本發明中該感應電極層130與驅動電極層110可採用不同方式、不同材質及不同工藝製成。

具體地，請一併參考圖5與圖6，分別係圖4沿剖面線a-a’與剖面線b-b’之截面示意圖。該驅動電極層110包括複數相互獨立網格導電電路110b。該網格導電電路110b嵌入或埋入於透明絕緣層120中。該網格導電電路110b之材質選自金、銀、銅、鋁、鋅、鍍金之銀或至少二者之合金。上述材質容易得到，且成本較低，特別係銀漿製得上述網格導電電路110b，導電性能好，成本低。

容易理解，網格導電電路110b嵌入或埋入於透明絕緣層120中方式居多，其中一種較佳實施方式係於該透明絕緣層120形成複數交錯之網格凹槽，該網格導電電路110b設置於該凹槽，從而使得網格導電電路110b以嵌入或埋入透明絕緣層120表面。依附該驅動電極110a之剛性透明絕緣襯底150於移動或者搬運過程中，該驅動電極110a可牢固依附於剛性透明絕緣襯底150，不容易被損壞或者脫落。

更具體地，該網格導電電路110b之網格間距為d1、且100μmd1<600μm；網格導電電路110b之方塊電阻為R、且0.1Ω/sqR<200Ω/sq。

該網格導電電路110b之方塊電阻R影響著電流信號傳遞速度，從而影響著該電容式觸控面板反應靈敏度。所以該網格導電電路110b方塊電阻R較佳為1Ω/sqR60Ω/sq。於這一範圍內之方塊電阻R，能顯著 提高導電膜之導電性，顯著提高電信號之傳送速率，且對精度之要求較0.1Ω/sqR<200Ω/sq低，即於保證導電性之前提下降低工藝要求，降低成本。當然於製造過程中，網格導電電路110b之方塊電阻為R與網格間距、材質、線徑(線寬)等複數因素共同決定。

該網格導電電路110b之格線寬為d2、且1μmd210μm。網格之線寬影響導電膜之透光性，格線寬越小，透光性越好。於需要導電網格之格線間距d1為100μmd1<600μm，網格導電電路110b之方塊電阻R為0.1Ω/sqR<200Ω/sq時，格線寬d2為1μmd210μm可滿足要求，且同時能提高整個電容式觸控面板之透光性。特別係網格導電電路110b之格線寬d2為2μmd2<5μm時，該電容式觸控面板透光面積越大，透光性越好，且精度要求相對較低。

於較佳的實施方式中，網格導電電路110b選用銀材質，且採用規則圖形，格線間距200μm~500μm；網格導電電路表面電阻為4Ω/sqR<50Ω/sq，銀之塗布量為0.7g/m²~1.1g/m²。

於實施方式一中，取d1=200μm、R=4~5Ω/sq，含銀量取1.1g/m²，格線寬d2取500nm~5μm。當然，方塊電阻R之取值、含銀量之多少均會受到格線寬d2與填充之凹槽深度之影響，格線寬d2越大、填充之凹槽深度越大，方塊電阻會隨之有所增大、含銀量亦隨之增加。

於實施方式二中，取d1=300μm、R=10Ω/sq，含銀量取0.9~1.0g/m²，格線寬d2取500nm~5μm。當然，方塊電阻R之取值、含銀量之多少均會受到格線寬d2與填充之凹槽深度之影響，格線寬d2越大、填充之凹槽深度越大，方塊電阻會隨之有所增大、含銀量亦隨之增加。

於實施方式三中，取d1=500μm、R30~40Ω/sq，含銀量取0.7g/m²，格線寬d2取500nm~5μm。當然，方塊電阻R之取值、含銀量之多少均會受到格線寬d2與填充之凹槽深度之影響，格線寬d2越大、填充之凹槽深度越大，方塊電阻會隨之有所增大、含銀量亦隨之增加。

當然，除選用金屬導電材質製得上述網格導電電路110b之外，還可選用透明導電高分子材質、石墨烯或者碳奈米管中之一種製得。

請一併參考圖7、圖8及圖9，該感應電極層130之感應電 極採用氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化錫銻(Antimony Doped Tin Oxide，ATO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化鋅鋁(Aluminum Zinc Oxide，AZO)、聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)、透明導電高分子材質、石墨烯或者碳奈米管中之任意一種材質製成。藉由工程上之蝕刻、印刷、塗布、光刻、或黃光製程等工藝加工形成圖案化之感應電極，即複數獨立設置之透明之感應電極。

於本類實施方式中，該感應電極層130直接形成於剛性透明絕緣襯底150之表面，而該剛性透明絕緣襯底為剛性襯底。更具體地說，該剛性襯底採用之經過強化處理過之玻璃或透明塑膠板，簡稱強化玻璃或強化塑膠板。其中該強化玻璃包括具有防眩、硬化、增透或霧化功能之功能層。其中具有防眩或霧化功能之功能層，由具有防眩或霧化功能之塗料塗敷形成，塗料包括金屬氧化物顆粒；具有硬化功能之功能層由具有硬化功能之高分子塗料塗敷形成或直接藉由化學或物理方法硬化；具有增透功能之功能層為二氧化鈦鍍層、氟化鎂鍍層或氟化鈣鍍層。可理解，採用透光率良好之塑膠板亦可如上述強化玻璃方式進行處理製成本發明所述之剛性透明絕緣襯底。

請參閱圖10a與圖10b，為本發明包含幾類實施方式之感應電極與驅動電極排列及形狀平面示意圖。該相互獨立設置之感應電極於第一軸向(X軸)平行且等間距之設置；該相互獨立設置之驅動電極於第二軸向(Y軸)平行且等間距之設置。其中圖10a感應電極與驅動電極均為方塊狀結構(bar)且相互垂直交錯排布；圖10b感應電極與驅動電極為菱形狀結構且相互垂直交錯排布。

圖11a、11b、11c及11d分別為一實施方式中分別對應於圖10a中之A部分或圖10b中之B部分之局部放大圖。

圖11a與11b所示網格導電電路採用非規則網格，這種非規則網格導電電路之製造難度較低，節省相關工序等。

圖11c與11d所示網格導電電路，該網格導電電路110b為均勻佈置之規則圖形。導電網格佈置均勻規則，格線間距d₁均相等，一方面可使該電容式觸控面板透光均勻；另一方面，網格導電電路之方塊電阻 (簡稱方阻)分佈均勻，電阻偏差小，無需用於補正電阻偏差之設定，使成像均勻。可係近似正交形態之直線格子圖案、彎曲之波浪線格子圖案等。網格導電電路之單元網格可為規則圖形，例如三角形、菱形或正多邊形等，亦可為不規則幾何圖形。

如圖12所示，為一實施方式之電容式觸控面板之製造方法流程。請一併參考圖3，該方法包括如下步驟。

S101：提供剛性透明絕緣襯底。該剛性透明絕緣襯底150採用剛性透明絕緣襯底，其中剛性透明絕緣襯底可採用強化玻璃與可撓性透明面板。其中可撓性透明面板可選用柔性聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸脂(PC)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中之任意一種製成。

S102：於該剛性透明絕緣襯底之一表面形成感應電極層。

S103：於該感應電極層上形成透明絕緣層。透明絕緣層120示例為UV膠。其中於本實施方式中，為增加透明絕緣層120與剛性透明絕緣襯底150之附著力，可於剛性透明絕緣襯底150與透明絕緣層120之間添加增黏層140。

S104：於該透明絕緣層上形成驅動電極層。該驅動電極層110之驅動電極係包括大量單元網格之網格導電電路110b(參考圖4)。

參考圖13~14上述步驟S104具體包括：

S141：該透明絕緣層壓印形成網格凹槽。參考圖14，透明絕緣層120上經過模具壓過之後，形成複數與驅動電極形狀相同之網格凹槽170，驅動電極層110形成於該網格凹槽170中。

S142：於該網格凹槽中添加金屬漿料、並進行刮塗與燒結固化以形成網格導電電路。把金屬漿料添加到網格凹槽170中，並經過刮塗，使網格凹槽中填充金屬漿料，然後進行燒結固化即可得到導電網格。該金屬漿料較佳為奈米銀漿。其他實施方式中，形成網格導電電路之金屬還可採用金、銀、銅、鋁、鋅、鍍金之銀或以上金屬之至少二者之合金。

於其他之實施方式中，網格導電電路還可採用其他工藝實現，例如光刻工藝製成本發明該網格導電電路。

上述方法將該電容式觸控面板之驅動電極製作為網格導電電路形成之導電網格，故該電容式觸控面板不存於採用薄膜ITO時存於之諸如表面容易劃傷或掉落、成本較高、大尺寸時方阻較大等問題，故該電容式觸控面板之成本較低、靈敏度更高。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧電子設備

100‧‧‧電容式觸控面板

110‧‧‧驅動電極層

120‧‧‧透明絕緣層

130‧‧‧感應電極層

150‧‧‧剛性透明絕緣襯底

Claims (16)

1. 一種電容式觸控面板，包括：剛性透明絕緣襯底；感應電極層，形成於該剛性透明絕緣襯底之一表面，包括複數獨立設置之感應電極；透明絕緣層，形成於該感應電極層上；及驅動電極層，形成於該透明絕緣層上，包括複數獨立設置之驅動電極；該驅動電極層之每一驅動電極包括有依序間隔排列的至少一驅動段以及至少一連接段，每一該驅動段與每一該連接段上均設置有一網格導電電路，且每一該驅動段的面積大於每一該連接段的面積；該網格導電電路嵌入或埋入設置於透明絕緣層中，該網格導電電路之網格間距為d，且100μmd<600μm，該網格導電電路之方塊電阻為R，且0.1Ω/sqR<200Ω/sq。
2. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該透明絕緣層形成複數交錯之網格凹槽，該網格導電電路設置於該網格凹槽。
3. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該剛性透明絕緣襯底為強化玻璃。
4. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該感應電極採用透明之氧化銦錫、氧化錫銻、氧化銦鋅、氧化鋅鋁或聚乙撐二氧噻吩中之一種製成。
5. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該網格導電電路之網格採用規則幾何圖形網格。
6. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該網格導電電路之網格採用不規則幾何圖形網格。
7. 根據請求項5所述之電容式觸控面板，其中該網格之單元網格形狀為單一之三角形、菱形或正多邊形。
8. 根據請求項2所述之電容式觸控面板，進一步包括形成於該感應電極層與剛性透明絕緣襯底之間之增黏層。
9. 根據請求項8所述之電容式觸控面板，其中該增黏層為光學透明之光學膠或液態光學膠。
10. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該網格導電電路選用銀材質，網格導電電路之格線間距200μm~500μm；網格導電電路之方阻為 4Ω/sqR<50Ω/sq，銀之塗布量為0.7g/m~1.1g/m。
11. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該網格導電電路選用金、銀、銅、鋁、鋅、鍍金之銀或以上金屬之至少二者之合金材質中之任意一種製成。
12. 根據請求項1所述之電容式觸控面板，其中該透明絕緣層可係光固膠、熱固膠或自幹膠固化形成。
13. 一種電容式觸控面板之製造方法，包括如下步驟：提供剛性透明絕緣襯底；於該剛性透明絕緣襯底之一面形成感應電極層；於該感應電極層上形成透明絕緣層；及於該透明絕緣層上形成驅動電極層；該驅動電極層之驅動電極有依序間格隔排列的至少一驅動段以及至少一連接段，每一該驅動段的面積大於每一該連接段的面積，每一該驅動段與每一該連接段上均設置有一包括大量單元網格之網格導電電路，該網格導電電路之網格間距為d，且100μmd<600μm，該網格導電電路之方塊電阻為R，且0.1Ω/sqR<200Ω/sq。
14. 根據請求項13所述之製造方法，其中該於感應電極層上形成透明絕緣層之步驟具體包括：於該透明絕緣層壓印形成網格凹槽；於該網格凹槽中形成該網格導電電路。
15. 根據請求項14所述之製造方法，其中該於網格凹槽中形成網格導電電路之步驟具體包括：於該網格凹槽中添加金屬漿料、並進行刮塗與燒結固化。
16. 根據請求項15所述之製造方法，其中該金屬漿料為奈米銀漿。