TWI401588B - 具有平行電極結構之觸控面板 - Google Patents

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TWI401588B TW097150841A TW97150841A TWI401588B TW I401588 B TWI401588 B TW I401588B TW 097150841 A TW097150841 A TW 097150841A TW 97150841 A TW97150841 A TW 97150841A TW I401588 B TWI401588 B TW I401588B
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Description

具有平行電極結構之觸控面板
本發明係關於一種觸控面板，特別是關於一種具有平行電極結構之觸控面板。
目前，市面上的主流觸控面板，有電阻式與電容式兩種。其中，電阻式又有四線電阻式、五線電阻式、六線、七線或九線電阻式，電容式又區分為表面電容式(Surface Capacitance Touch Screen,SCT)與投射電容式(Projective Capacitance Touch Screen,PCT)。其中，投射電容式觸控面板，又可稱為數位式觸控技術，而電阻式及表面電容式觸控面板可概稱為類比式觸控技術。
目前，主流的類比式觸控技術，大致上均採取四點電壓供應的輸入控制，如以下之美國專利：US3,798,370A,US4,371746A,US4,661,655A,US4,731,508A,US4,797,514A,US4,822,957,US4,933,660A,US5,804,773A,US5,815,141A,US6,396,484B1,US6,630,929B1,US7,148,881B2,US7,265,686B2,US7,307,626B2等，其在電源的輸入控制上，均採取從四個角落輸入控制電壓，以進行觸碰的感測。
例如，表面電容式的運作架構，系統會在ITO層產生一均勻電場，當手指接觸面板會出現電容充電效應，面板上的透明電極與手指間形成電容耦合，進而產生電流變化，控制器只要量測四個角落電流強度，就可依電流大小計算接觸位置。
如第1圖所示者，其為習知之五線式觸控面板的架構10示意圖。位於外部的電壓控制部(未劃出)藉由電極板PA、PB、PC與PD透過電極線，連接至導電層11的四個電極A、B、C與D，電極板PE則為連接至觸壓層(未劃出)者。其中，由四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CARYD、CAR-XR、CAR-XL所包圍的導電層的部份即為可觸碰區域。四個電極A、B、C與D再透過導電層11的四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL，藉由電壓控制部的電壓控制，形成均勻的電場分布，以作為電阻式或者表面電容式觸控位置偵測之用。
電壓的控制模式，請參考第2圖與第3圖，其分別說明了產生Y方向偵測電壓與X方向偵測電壓之控制模式。如第2圖所示者，其為Y方向偵測電壓之控制模式，當電壓控制部輸出至PA為+5V、PB為0V、PC為0V，以及PD為+5V時，則在導電層11的四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL產生如圖中的電場，其中，虛線為等電位線，實線的方向為電流的方向。當外物進行觸碰時，即可偵測Y方向的觸碰位置。如第3圖所示者，其為X方向偵測電壓之控制模式，當電壓控制部輸出至PA為+5V、PB為+5V、PC為0V，以及PD為0V時，則在導電層11的四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL產生如圖中的電場，其中，虛線為等電位線，實線的方向為電流的方向。當外物進行觸碰時，即可偵測X方向的觸碰位置。
然而，經過了二、三十年的技術發展，觸控面板的技術已經相當成熟。於是，技術走向，已經走向錙銖必較的地步。例如，縮小邊框的尺寸，或者，工作時更省電，或者，在邊框的部份電場分佈更為均勻，在邊角的部份，亦要求電場分佈更為均勻。於是，各家觸控面板生產廠商，莫不在這場技術競賽中，不斷地精進觸控面板的技術。
有鑑於以上習知技術的問題，本發明提出一種具有平行電極結構之觸控面板，其可達到降低功耗及改善邊角部分電場不均勻性的問題。
為達上述目的，本發明提出一種具有平行電極結構之觸控面板，包含：基板；導電層，形成於該基板上，該導電層包含一內部接觸區及環繞該內部接觸區之四週之邊緣電阻；多個角落電極，連接於邊緣電阻之角落；一對X軸平行電極，形成於導電層之邊緣電阻之X軸向兩側外，並與邊緣電阻隔離，X軸平行電極連接至電壓控制部；一對Y軸平行電極，形成於導電層之邊緣電阻之Y軸向兩側外，並與邊緣電阻隔離，Y軸平行電極連接至電壓控制部；及，多個角落電阻，每個角落電阻之一端連接於X軸平行電極與Y軸平行電極其中之一的一端且另一端連接至角落電極其中之一而相互連接。
並且，電壓控制部藉由提供給Y軸平行電極電源電壓與參考電壓且浮接X軸平行電極，以偵測Y軸之觸碰座標，並提供X軸平行電極電源電壓與參考電壓且浮接Y軸平行電極，以偵測X軸之觸碰座標。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
請參考第4圖，其為本發明之具有平行電極結構之觸控面板100示意圖。與傳統的四角落電極的不同處，本發明係設計了兩組平行電極，分別為Y軸平行電極YU-0、YD-0，以及X軸平行電極XR-0、XL-0，其形成於導電層110上。本發明之平行電極結構，係可運用於電阻式觸控面板，或者表面電容式觸控面板等具有等電位場形成之需求者。
其中，Y軸平行電極YU-0的兩端點分別串有電阻R1，同樣地，Y軸平行電極YD-0的兩端點亦串有電阻R1；X軸平行電極XR-0的兩端點分別串有電阻R1，同樣地，X軸平行電極XL-0的兩端點分別串有電阻R1。其中，Y軸平行電極YU-0的兩端點所串之電阻R1，分別與X軸平行電極XR-0、XL-0所串之電阻R1形成兩個端點N1、N2；而Y軸平行電極YD-0的兩端點所串之電阻R1，則與X軸平行電極XR-0、XL-0所串之另一電阻R1形成兩個端點N3、N4。四個端點N1、N2、N3與N4，則構成導電層110的四個電極，亦即，作為四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CARYD、CAR-XR、CAR-XL的電壓輸入點。
Y軸平行電極YU-0、YD-0，以及X軸平行電極XR-0、XL-0則分別與四片電極板YU-1、YD-1與XR-1、XL-1透過導線相連接。其中，平行電極以及導線可採用銀導線或其他金屬，如鉬/鋁/鉬金屬層、鉻或其他等導電性較佳之金屬，更佳者，可採用500℃以上之高溫銀漿製作的銀導線，其可有效地使導線窄化以降低邊框的寬度，並達到低阻值(耗能量少)的效果，且可使得觸動區域邊緣線性支撐力佳。
由於四條銀導線之電阻值均相同，接近於0，於是，由四片電極板YU-1、YD-1、XR-1、XL-1經由四條銀導線連接至平行電極YU-0、YD-0、XR-0、XL-0，其壓降幾乎為零。此外，由於平行電極亦採用銀導線製作，因此，平行電極的兩端點，也就是連接電阻R1的部份，其電壓幾乎等於四片電極板YU-1、YD-1、XR-1、XL-1所供應的電壓。四個端點N1、N2、N3與N4由於電阻R1而產生一定的壓降。產生壓降的幅度，端視電阻R1與串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL的整體阻值(有效電阻)而定。亦即，電阻R1的值可事先決定，並藉由實際的耗能需求來設計出電阻R1的阻值。例如，串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL為2k~5kΩ，而電阻值R1可設計為2k~5kΩ。亦即，電阻R1的阻值設計，可依實際所連接的串聯電阻鏈的阻值與設計上可接受的耗電需求來個別設計之。
以下將說明本發明之平行電極結構之控制方法，第5圖與第6圖分別說明分別說明了產生Y方向偵測電壓與X方向偵測電壓之控制模式。如第5圖所示者，其為Y方向偵測電壓之控制模式，當電壓控制部輸出至電極板YU-1為+5V、YD-1為0V、XR-1與XL-1為浮接時，在導電層110的四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL產生如圖中的電場。其中，第5圖的示範例為串連電阻鏈CAR-YU上的電壓等位線為4.25V，而串連電阻鏈CAR-YD上的電壓等位線為0.75V。其中0.75V的壓降，係為電阻R1所產生。虛線為等電位線，實線的方向為電流的方向。當外物進行觸碰時，即可偵測Y方向的觸碰位置。
在電源供應上，工作電壓之供應可以在1.5~15V之間。
接著，請參考第6圖，其為X方向偵測電壓之控制模式，當電壓控制部輸出至電極板YU-1、YD-1為浮接、XR-1為+5V，XL-1為0V時，在導電層110的四邊串聯電阻鏈CAR-YU、CAR-YD、CAR-XR、CAR-XL產生如圖中的電場。其中，第6圖的示範例為串連電阻鏈CAR-XR上的電壓等位線為4.25V，而串連電阻鏈CAR-XL上的電壓等位線為0.75V。其中0.75V的壓降，係為電阻R1所產生。其中，虛線為等電位線，實線的方向為電流的方向。當外物進行觸碰時，即可偵測X方向的觸碰位置。
透過以上所述者，本發明運用了平行電極結構，將四角落電極的輸入方式予以改變，同時，電壓控制部的控制方法也必須同步調整。此種結構可改善在角落的電場分佈不均勻的問題，並且，由於其分佈於導電層(觸碰區域的部份)的電壓降低，可有效地降低工作時的耗能。
接著，請參考第7圖，其為電阻R1的製作之一具體實施例。電阻R1的製作，可透過一L型的電極(EL-N1、EL-N2、EL-N3、EL-N4)，並藉由L型電極與平行電極YU-0、YD-0、XR-0、XL-0之間隙來構成，亦即，L型電極與平行電極間所產生之間隔為導電層的部份，其可作為電阻R1的本體。其阻值的大小，可透過導電層的寬度、長度以及導電係數來計算，基本的公式為R=ρL/A。其中，R為電阻值，ρ為導電係數，A為截面積，L為長度。如第7圖所示，L型電極之兩尾端各具有一延伸段，該延伸段與相鄰之平行電極YU-0、YD-0、XR-0、XL-0之尾端一部分相互面對且平行而形成上述之間隙。
其中，L型電極亦可採取與平行電極共同成形的方式，亦即，採用與平行電極相同的材料與製法。例如，採用一種環保無鉛的高溫銀漿，經過網版印刷程序印列透明導電層上。經過500℃以上之高溫銀漿金屬熔接於透明導電層上，使其間之導通介面電阻值極微小(可視為近零阻值)。其具有高抵抗環境溫度變化之特性。此外，銀導線與導電層經高溫結晶化後，可明 顯提升耐化學性、產品信賴及耐久性。或者，採用其他金屬，如鉬/鋁/鉬金屬層、鉻或其他等導電性較佳之金屬。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．觸控面板
11．．．導電層
100．．．觸控面板
110．．．導電層
A,B,C,D．．．電極
CAR-XL．．．串聯電阻鏈
CAR-XR．．．串聯電阻鏈
CAR-YD．．．串聯電阻鏈
CAR-YU．．．串聯電阻鏈
N1．．．端點
N2．．．端點
N3．．．端點
N4．．．端點
PA．．．電極板
PB．．．電極板
PC．．．電極板
PD．．．電極板
PE．．．電極板
XL-0．．．平行電極
XL-1．．．電極板
XR-0．．．平行電極
XR-1．．．電極板
YD-0．．．平行電極
YD-1．．．電極板
YU-0．．．平行電極
YU-1．．．電極板
第1圖係為習知之五線式觸控面板的架構10示意圖；
第2圖係為習知觸控面板Y方向偵測電壓之控制模式示意圖；
第3圖係為習知觸控面板X方向偵測電壓之控制模式示意圖；
第4圖係為本發明之具有平行電極結構之觸控面板100示意圖；
第5圖係為運用本發明之平行電極結構之觸控面板Y方向偵測電壓之控制模式示意圖；
第6圖係為運用本發明之平行電極結構之觸控面板X方向偵測電壓之控制模式示意圖；以及
第7圖係為本發明之電阻R1製作之一具體實施例。
100．．．觸控面板
110．．．導電層
CAR-XL．．．串聯電阻鏈
CAR-XR．．．串聯電阻鏈
CAR-YD．．．串聯電阻鏈
CAR-YU．．．串聯電阻鏈
N1．．．端點
N2．．．端點
N3．．．端點
N4．．．端點
PE．．．電極板
R1．．．電阻
XL-0．．．平行電極
XL-1．．．電極板
XR-0．．．平行電極
XR-1．．．電極板
YD-0．．．平行電極
YD-1．．．電極板
YU-0．．．平行電極
YU-1．．．電極板

Claims (15)

  1. 一種具有平行電極結構之觸控面板，包含：一基板；一導電層，形成於該基板上，該導電層包含一內部接觸區及環繞該內部接觸區之四週之一邊緣電阻；複數個角落電極，連接於該邊緣電阻之角落；一對X軸平行電極，係形成於該導電層之該邊緣電阻之X軸向兩側外，並與該邊緣電阻隔離，該對X軸平行電極連接至一電壓控制部；一對Y軸平行電極，係形成於該導電層之該邊緣電阻之Y軸向兩側外，並與該邊緣電阻隔離，該對Y軸平行電極連接至該電壓控制部；及複數個角落電阻，每個該角落電阻之一端連接於該對X軸平行電極與該對Y軸平行電極其中之一的一端且另一端連接至該些角落電極其中之一而相互連接；其中，該些角落電極係為L型且每個該些角落電極之兩尾端各具有一延伸段，該延伸段與相鄰之該X軸平行電極或該Y軸平行電極之尾端一部分相互面對且平行而形成一間隙，每個該間隙構成該角落電阻。
  2. 如請求項1之具有平行電極結構之觸控面板，其中該對X軸平行電極、該對Y軸平行電極、該些角落電極，係選自銀導線、鉬/鋁/鉬金屬層、鉻導線所組成之群組。
  3. 如請求項1之具有平行電極結構之觸控面板，其中該對X軸平行電極、該對Y軸平行電極及該些角落電極，為500℃以上之高溫銀漿製作的銀 導線。
  4. 如請求項1之具有平行電極結構之觸控面板，其中該邊緣電阻係為一串聯電阻鏈。
  5. 如請求項1之具有平行電極結構之觸控面板，其中該些邊緣電阻之電阻值為2k~5kΩ，且該些角落電阻之電阻值為2k~5KΩ。
  6. 如請求項1之具有平行電極結構之觸控面板，其中該些角落電阻之電阻值相等。
  7. 如請求項1之具有平行電極結構之觸控面板，更包含複數個導線，用以連接該對X軸平行電極與該對Y軸平行電極至該電壓控制部。
  8. 一種具有平行電極結構之觸控面板，包含：一基板；一導電層，形成於該基板上，該導電層包含一內部接觸區及環繞該內部接觸區之四週之一邊緣電阻；複數個角落電極，連接於該邊緣電阻之角落；一對X軸平行電極，係形成於該導電層之該邊緣電阻之X軸向兩側外，並與該邊緣電阻隔離，該對X軸平行電極係連接至一電壓控制部；一對Y軸平行電極，係形成於該導電層之該邊緣電阻之Y軸向兩側外，並與該邊緣電阻隔離，該對Y軸平行電極係連接至該電壓控制部；及複數個角落電阻，每個該角落電阻之一端連接於該對X軸平行電極與該對Y軸平行電極其中之一的一端且另一端連接至該些角落電極其中之一而相互連接； 其中，該電壓控制部係提供該對Y軸平行電極一電源電壓與一參考電壓且浮接該對X軸平行電極，以偵測Y軸之觸碰座標，並提供該對X軸平行電極該電源電壓與該參考電壓且浮接該對Y軸平行電極，以偵測X軸之觸碰座標；其中，該些角落電極係為L型且每個該些角落電極之兩尾端各具有一延伸段，該延伸段與相鄰之該X軸平行電極或該Y軸平行電極之尾端一部分相互面對且平行而形成一間隙，每個該間隙構成該角落電阻。
  9. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，其中該對X軸平行電極、該對Y軸平行電極、該些角落電極，係選自銀導線、鉬/鋁/鉬金屬層、鉻導線所組成之群組。
  10. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，其中該對X軸平行電極、該對Y軸平行電極及該些角落電極，為500℃以上之高溫銀漿製作的銀導線。
  11. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，其中該邊緣電阻係為一串聯電阻鏈。
  12. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，其中該些邊緣電阻之電阻值為2k~5kΩ，且該些角落電阻之電阻值為2k~5KΩ。
  13. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，其中該些角落電阻之電阻值相等。
  14. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，更包含複數個導線，用以連接該對X軸平行電極與該對Y軸平行電極至該電壓控制部。
  15. 如請求項8之具有平行電極結構之觸控面板，其中該電源電壓為 1.5~15V且該參考電壓為接地(GND)。
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