TWI521414B - Touch switch - Google Patents

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TWI521414B
TWI521414B TW100137721A TW100137721A TWI521414B TW I521414 B TWI521414 B TW I521414B TW 100137721 A TW100137721 A TW 100137721A TW 100137721 A TW100137721 A TW 100137721A TW I521414 B TWI521414 B TW I521414B
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Katsumasa Kono
Keisaku Kimura
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Gunze Kk
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Description

觸控開關
本發明是有關靜電電容式的觸控開關。
作為觸控開關的主要方式，據知有：檢測光之變化的方式、和檢測電性特性之變化的方式。作為檢測電性特性之變化的方式，據知為靜電電容耦合方式，例如揭示於專利文獻1。專利文獻1所記載的觸控開關，是以在基板上配置複數個感測器電極所形成。在各感測器電極連結著導電線(配線部)，各導電部(配線部)是連接在靜電電容的檢測電路。而且，一旦手指接觸到任一個感測器電極，即可利用該檢測電路，來檢測人體之靜電容量的變化，指定接觸位置。此時，檢測流入到感測器電極的電流值，就能算出接觸位置。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開第2009-146419號公報
可是，在上記觸控開關中，感測器電極與導電線(配線部)是一同配置在基板上。因此，一旦感測器電極的數量變多，隨此而來的導電線(配線部)也變多，必須在基板上確保配置導電線(配線部)的空間。然而，配置導電線(配線部)的空間，即使接觸手指或導電性之針腳等，檢測這裡的感度會下降的領域，除了作為觸控開關之功能外，還必須盡量縮小空間。為了解決這個，雖然也考慮將導電線(配線部)細線化，但導電線(配線部)的數量變多的話，這個也有限。
本發明是為了解決上記問題所完成的發明，其目的在於提供一種可縮小無法檢測因手指等之接觸的檢測感度下降領域的觸控開關。
有關本發明之觸控開關係具備：基材；形成在前記基材上，具有導電線以及連結於該導電線之導通領域的複數個透明的作為第一電極的配線電極；覆蓋前記複數個配線電極，同時具有形成在前記各配線電極之導通領域上的至少一個接觸孔的絕緣層；和在前記絕緣層上，形成在對應於前記各配線電極之導通領域的位置，介設著前記接觸孔與前記各導通領域導通的複數個透明的作為第二電極的感測器電極。
藉由此構成，在具有導電線的配線電極(第一電極)上，介設著絕緣層而形成感測器電極(第二電極)，介設著形成在絕緣層的接觸孔而導通配線電極與感測器電極。亦即，由於感測器電極是配置在與配線電極不同的階層，因此在配置感測器電極的階層，不需要有為了配置導電線的空間。因此，能夠以不形成檢測感度下降領域的方式，有效地配置複數個感測器電極。而且，無論怎麼配置配線電極，各配線電極與感測器電極均為介設著接觸孔而導通的程度，並不會影響到感測器電極的配置。因而，導電線的配線自由度變大，可成為多樣的配線設計。例如配置兩列複數個導通領域的至少一部分，就能在該兩列的導通領域之間，配置從該些導通領域延伸的導電線。如此一來，就能從一處拉出導電線，電路的配置自由度變高。
在上記觸控開關中，在基板上，在配置有上述之複數個配線電極的基準領域之上方，舖設複數個感測器電極為佳。藉此，相鄰接的感測器電極間之間隙變小，就能縮小檢測感度下降領域。再者，基準領域是指配線電極之中，至少配置有導通領域的領域，具有手指或導電性之針腳等產生接觸之可能性的領域。例如，將上記觸控開關配置在顯示裝置上的場合，對應於顯示裝置的顯示畫面全體或應用於操作的顯示畫面之一部分的領域為基準領域。
在上記觸控開關中，相鄰接的感測器電極間之間隙可為10μm～3mm，理想是100μm～2mm，更理想是0.5mm～1.5mm。如上述，由於感測器電極可不在意導電線的配線進行配置，因此相鄰接的感測器電極間之間隙，可如上記般地縮小。雖說上記範圍外也有可能，但在10μm以下，具有無法取得與相鄰接的感測器電極之間的安定性絕緣之可能性，由於在3mm以上，對手指而言，檢測感度下降領域太廣，因此具有無法安定的檢測之虞。再者，相鄰接的感測器電極間之間隙，不必完全是相同的長度，可配合需要做變更。
在上記觸控開關中，雖然各感測器電極可做成各種形狀，但例如可製做成感測器電極之端緣的至少一部分是形成朝面方向形成凹凸，且相鄰接的各感測器電極之邊界，是形成隔著既定間隔而凹凸嚙合。如此一來，就能提昇與相鄰接的感測器電極之邊界部分的手指接觸的檢測感度。
有關本發明之另一個觸控開關係具備：絕緣層；配置在前記絕緣層之一方面側的複數個作為第一電極的感測器電極；配置在前記絕緣層之一方面側，分別連結於前記各感測器電極的複數個配線部；在前記絕緣層之另一方面側，分別配置在與前記各感測器電極面對面的位置的複數個作為第二電極的補助電極；和覆蓋前記複數個補助電極的絕緣性的保護層；在相鄰接的前記感測器電極間的領域，配置著相鄰接的前記補助電極間之邊界。
藉由此構成，介設著絕緣層，在與感測器電極(第一電極)面對面的位置形成補助電極(第二電極)，在相鄰接的感測器電極間之領域，配置有相鄰接的前記補助電極間之邊界。因此，即使在感測器電極之間形成間隙，或配置有配線部等等而使檢測感度下降領域變大，將補助電極間的邊界配置在該檢測感度下降領域，檢測感度下降領域會因補助電極而受保護。其結果，檢測感度下降領域減低，手指或導電性針腳等等，即使接觸到感測器電極間的領域，也能防止檢測感度下降。例如：感測器電極的數量變多的話，隨此而來的，配線部的數量也會變多，藉此檢測感度下降領域變大。因而，此種配線部也因補助電極而被覆蓋，就能縮小檢測感度下降領域。再者，雖然在本發明中，「在相鄰接的感測器電極間之領域，配置有相鄰接的補助電極間的邊界」，但補助電極間之邊界的位置，可以不必嚴密地配置在感測器電極間的領域，或者可以在稍微偏移的位置配置邊界，在檢測感度不會大為下降的程度，「感測器電極間的領域」也包含其近傍。
在上記觸控開關中，在配置有上述之複數個感測器電極的基準領域之上方，舖設複數個補助電極為佳。藉此，相鄰接的補助電極間之間隙變小，就能縮小檢測感度下降領域。再者，基準領域是指配線電極之中，至少配置有導通領域的領域，謂之具有手指或導電性之針腳等產生接觸之可能性的領域。例如，將上記觸控開關配置在顯示裝置上的場合，對應於顯示裝置的顯示畫面全體或應用於操作的顯示畫面之一部分的領域為基準領域。
在上記觸控開關中，相鄰接的補助電極間之間隙可為10μm～3mm，理想是100μm～2mm，更理想是0.5mm～1.5mm。如上述，由於補助電極可不在意配線部的配線進行配置，因此相鄰接的補助電極間之間隙，可如上記般地縮小。雖說上記範圍外也有可能，但在10μm以下，有可能無法取得與相鄰接的補助電極之間的安定性的絕緣，由於在3mm以上，對手指而言，檢測感度下降領域太廣，因此具有無法安定的檢測之虞。再者，相鄰接的補助電極間之間隙，不必完全是相同的長度，可配合需要做變更。
在上記觸控開關中，感測器電極可以形成將金屬線配置成網狀。而且，上記配線部可以利用至少一條以上的金屬線形成。像這樣，以金屬線形成，具有光透過性，還可得到表面電阻值低的感測器電極。
在上記觸控開關中，雖然各補助電極可做成各種形狀，但例如可製做成補助電極之端緣的至少一部分是形成朝面方向形成凹凸，且相鄰接的各補助電極之邊界，是形成隔著既定間隔而凹凸嚙合。如此一來，就能提昇與相鄰接的補助電極之邊界部分的手指接觸的檢測感度。
而且，上記觸控開關中，複數個感測器電極的面積可以略為相同。如此一來，由於感測器電極與補助電極之間的靜電容量為一定，因此無論手指等接觸的任何檢測點均能令檢測感度一致。再者，複數個感測器電極，並非要求完全相同的面積，認為檢測感度在大約一致的限度可稍微有所不同。
藉由有關本發明的觸控開關，就能縮小無法檢測手指之接觸的檢測感度下降領域。
以下，針對有關本發明之觸控開關的第1實施形態，邊參照圖面邊做說明。第1圖是該觸控開關的俯視圖，第2圖是第1圖之A-A線剖面圖，第3圖是表示第1圖所示的觸控開關之製造方法的俯視圖及剖面圖。再者，第1圖為了說明方便，省略後述之保護層描述。
第1實施形態的觸控開關，是配置在液晶顯示面板等的顯示裝置之上面的靜電電容式的觸控開關。如第1圖及第2圖所示，該觸控開關，係具有透明的基板(基材)1，在該基板1上依配線電極2(第一電極)、絕緣層3、感測器電極4(第二電極)、及保護層5的順序層積。配線電極2是複數個設置在基板1上。然後，如第3圖(a)所示，各配線電極2是以導電線21；和連結在其一端部的矩形狀之導通領域22所構成，配線電極2之中，至少導通領域22是配置在具有以手指或導電性之針腳等所觸接之可能性的基準領域R內。導電線21，是配線成延伸到基板1的端部，其另一端部是連接在靜電電容檢測電路(圖示省略)。配線電極2，考慮到導電線21的距離或寬度，以低電阻為佳，例如表面電阻率以10Ω/□以下為佳。在本實施形態中，在基板1上配置有十個配線電極2，配置兩列朝第1圖及第3圖(a)之上下方向排列的五個配線電極2。在此為了方便說明，由第1圖及第3圖(a)之由上往下稱為第一～第五配線電極2a～2e。而且，因為各列的配線電極2a～2e是相同的，所以針對第3圖(a)之右側的配線電極做說明。而且，為了方便說明，以第1圖及第3圖(a)之上下方向稱為長度方向，左右方向稱為寬度方向。
如第3圖(a)所示，第一配線電極2a是配置在基板1的長度方向一端部(第3圖之上側)，具有：正方形的導通領域22a；和從該導通領域22a之左側的端部至長度方向之另一端部側(第3圖之下側)直線狀地延伸的導電線21a。第二配線電極2b是配置在比第一配線電極2a稍微靠近長度方向之另一端部側，且寬度方向的長度比第一配線電極2a之導通領域22a稍微縮短。亦即，雖然各導通領域22a、22b是配置成寬度方向之右側一致，但第二導通領域22b之左側是以不接觸到第一配線電極2a的導電線21a的方式，配置在比這稍微右側。第二配線電極2b的導電線21b是從導通領域22b之左側的端部至長度方向的另一端部側，與第二配線電極2a的導電線21a平行地直線狀的延伸。同樣做法，第三至第五配線電極2c～2e，是以不與在長度方向一端部側相鄰接的配線電極的導電線接觸的方式，緩緩地縮小導通領域的寬度，第五配線電極2e的導通領域22e變最小。而且，各導電線21a～21e是形成在基板1的端部彎折成L字型，藉此加大在基板1之端部的導電線21a～21e間之間隔。再者，有關導通領域22a～22e的大小，如果能介設著接觸孔31而取得與感測器電極4導通的話，也能形成例如與導電線21a～21e相同的寬度。
在形成如上記的配線電極2a～2e的上面，是形成有覆蓋該些的絕緣層3(參照第3圖(b))。絕緣層3是例如膜為厚1～300μm，形成有複數個接觸孔31。各接觸孔31是形成在與各配線電極2a～2e之導通領域22a～22e對應的位置，介設著接觸孔31而成為露出導通領域22a～22e的一部分。
接觸孔31是稍微比導通領域22a～22e小，其大小，例如：圓形的場合，外徑為1～100μm較理想，5～20μm更理想。此乃，小於1μm的話，具有無法取得導通領域22a～22e與後述之感測器電極4之間的導通之虞，大於100μm的話，具有露出導通領域22a～22e，被看見之虞。再者，接觸孔31的大小是以取得配線電極2與感測器電極4的導通之方式，以與絕緣層3之厚度的關係而適當設定。
接著，針對感測器電極4做說明。感測器電極4是與配線電極2相同配置十個，配置兩列朝第1圖之上下方向排列的五個感測器電極4。即使在此，也與配線電極之說明同樣地，由第1圖之由上往下稱為第一～第五感測器電極4a～4e，因各列的感測器電極4a～4e是相同的，故針對第1圖之右側的感測器電極做說明。各感測器電極4a～4e是例如氧化銦錫(ITO)的場合，膜厚為10～100nm，在絕緣層3上，配置在與各配線電極2a～2e之導通領域22a～22e對應的位置。所有的感測器電極4a～4e是形成相同大小的正方形，以狹小的間隔配置。如第2圖所示，各感測器電極4a～4e，是介設著形成絕緣層3的接觸孔31，接觸位在其下層的導電領域22。亦即，第一～第五感測器電極4a～4e，是分別與第一～第五配線電極2a～2e導通。此種感測器電極4的表面電阻率可以比配線電極2高，例如1Ω/□以下為佳，300Ω/□以下更佳。而且，如上記般，所配置的複數個感測器電極4，是因保護層5而覆蓋。
而且，如第1圖所示，相鄰接的感測器電極4間之間隙的長度S可為10μm～3mm，理想是100μm～2mm，更理想是0.5mm～1.5mm。雖說上記範圍外也有可能，但在10μm以下，具有無法取得與相鄰接的感測器電極4之間的安定性絕緣之可能性，由於在3mm以上，對手指而言，檢測感度下降領域太廣，因此具有無法安定的檢測之虞。再者，相鄰接的感測器電極4間之間隙的長度s，不必完全是相同的長度，如第1圖所示，可因位置而做變更。
接著，針對上述之各構件的材料做說明。首先，由基板1開始說明。基板可以利用透明的無機材料、有機材料，或有機-無機混成材料等各種的材料形成，材質未特別限定。例如：由輕量且耐衝擊性之觀點來看，有機材料為佳，由撓性或捲至捲的生產性來看，塑膠薄膜最適合。作為塑膠薄膜，舉例有：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA有機玻璃)、聚碳酸酯(PC)等。但該些的材料是否單體，為了提升密著性，可使用形成矽烷耦合層等的固定(anchor)層，電暈放電處理或電漿處理等的表面處理，或是為了提升防傷、耐藥品性，可使用形成硬塗佈層。
配線電極2及感測器電極4能以公知的各種材料形成，雖未特別限定，但可由必要的導電性及透明性等之物性來做適當選擇。例如：可列舉鋁、銀或銅等的金屬、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)等的金屬氧化物材料。而且，也可在該些的金屬氧化物材料添加鋁、鎵或鈦等的金屬。再者，如PEDOT/PSS的透明導電性聚合物等的有機材料，或是由金屬、碳黑等製成的極細之導電性纖維也可舉例作為電極材料，該等可以單體使用，也可以複合使用。配線電極2是如上記，由於必須降低表面電阻率，因此例如：可製成在兩層的ITO之間夾持銀層的三層構造。
若絕緣層3是透明且沒有導電性的話，雖未特別限定，但希望是與配置在其上面及下面的感測器電極4及配線電極2之密著性高的。而且，必須考慮是能藉由接觸孔31，電性連接感測器電極4和配線電極2的形狀及膜厚等。
保護層5可為利用應用在一般的觸控開關之透明的公知之材料形成。保護層5是可以利用例如：氮化矽、二氧化矽、丙環丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸等形成。而且，也可積層完成玻璃或表面硬化處理的PET等的樹脂薄膜。
接著，針對如上記所構成的觸控開關之製造方法，邊參照第3圖邊做說明。首先，如第3圖(a)所示，在基板1上，形成作為第一電極的複數個配線電極2。該形成方法雖具有各種方法，但例如：可列舉將配線電極材料形成在基板1的全面之後，加以圖案化之方法。形成配線電極材料的方法，例如：列舉有真空蒸鍍、濺鍍或CVD等之乾式塗佈、研磨塗佈、旋轉塗佈等的濕式塗佈等。雖然圖案化的方法未特別限定，但例如：可列舉光微影或雷射蝕刻等。前者是利用化學藥品進行膜去除，後者是藉由特定波長的雷射光之吸收進行膜去除。配線電極2的圖案化，是希望賦予不可見光(invisible)(電極有無之差異為不可視)，由此觀點來看，理想是使用利用可去除10μm以下之寬度的膜的YAG之第三階波的雷射蝕刻。雷射蝕刻與光微影相比，可列舉不使用化學藥品、保護環境且工數少，或不需要光罩，可由CAD資料圖案化，且配線設計便利性高等的優點。其他，也可以將銀等之銲膏利用網版印刷等形成細線圖案狀。
接著，如第3圖(b)所示，以覆蓋配線電極2全體的方式，形成絕緣層3。此時，在絕緣層3，在對應於各配線電極2之導通領域22的位置形成接觸孔31。絕緣層3或接觸孔31的形成方法，可以利用與上述之配線電極2同樣的方法形成。
接著，如第3圖(c)所示，在絕緣膜3上，形成作為第二電極的感測器電極4。此時，感測器電極4，是介設著絕緣層3的接觸孔31，而與配線電極2的導電領域22接觸，予以導通。感測器電極4的形成方法，可以利用與上述之配線電極2同樣的方法形成。再者，雷射蝕刻絕緣層3上的感測器電極4之際，絕緣層3下的配線電極2必需不吸收雷射光的波長。由此情形，配線電極2及感測器電極4的圖案化，必須考慮形成順序或材質而做適當選擇。最後，在感測器電極4上形成保護層5。保護層5，可利用公知的方法形成。
如上記所構成的觸控開關，是如下使用。觸控位置的檢測方法，與習知的靜電電容式之觸控開關相同，檢測利用手指等接觸保護層5表面之任意位置時的靜電電容之變化，藉此指定接觸位置的座標。
藉由以上所示的第1實施形態，由於感測器電極4是配置在與配線電極2不同的階層，因此在配置感測器電極4的階層，不需要有為了配置導電線21的空間。亦即，只要檢討感測器電極4的配置即可。因此，能夠以不形成檢測感度下降領域的方式，有效地配置複數個感測器電極4，尤其可縮小感測器電極4的距離s。而且，各配線電極2與感測器電極4，是介設著接觸孔31而導通的程度，無論怎麼配置導電線21，都不會影響到感測器電極4的配置。因而，導電線21的配線自由度變大，可成為多樣的配線設計。
以上，雖是針對本發明之第1實施形態做說明，但本發明並不限於上記實施形態，在不脫離該主旨的限制，可做各種變更。例如，在上記實施形態中，導通領域22及感測器電極4雖是形成矩形狀，但該形狀並未特別限定，可形成多角形、圓形、異形等各種形狀。而且，在相鄰接的感測器電極4之間，雖形成有直線狀的間隙，但在感測器電極4之端緣形成朝面方向延伸的凹凸，使該凹凸嚙合，就能形成相鄰接的感測器電極4之邊界。例如：如第4圖所示，在感測器電極4的端緣形成複數個銳利的突部，就能使該些嚙合。如此一來，比起感測器電極4間之間隙為直線狀的情形，檢測的感度變高。亦即，一旦在感測器電極4之端緣形成凹凸，當手指位在邊界部分時，接觸到相鄰接之任何一方的感測器電極4之可能性變高，其結果可提升檢測的感度。再者，凹凸不光是如上記的銳利的形狀，可以是矩形、波形等各種形狀。
而且，在上記實施形態中，雖是對一個導通領域22，形成一個接觸孔31，但並不限於此，可以對一個導通領域22形成複數個接觸孔31。接觸孔31的形狀，也如上記，不光是矩形，可以是圓形等各種形狀。
而且，在上記實施形態中，雖是設置保護層5，但這是任意的選擇。在設置保護層5，或是以此為標準的薄膜、板材等之情形，也能夠利用與上記實施形態相反的順序來進行製造方法。例如：也能夠製造成在保護層5上以感測器電極4、絕緣層3、配線電極2、以及基板1的順序來配置。各構件的形成方法，也可採用與上述相同的方法。
而且，在上記實施形態中，鄰接於長度方向的感測器電極4間之間隙，雖與寬度方向相比形成較大，但例如也可以如第4圖，以間隙與長度方向、寬度方向一同縮小的方式，在基準領域R的上方舖設感測器電極4。
以下，針對第1實施形態之實施例做說明。但第1實施形態並不限於以下的實施例。
在本實施例中，製造如第1圖所示的觸控開關。亦即，在基板依配線電極、絕緣層、感測器電極的順序形成。在基板，選擇厚度100μm的聚烯烴系薄膜，在其上形成配線電極。
配線電極，是利用DC磁控管濺鍍，先形成膜厚30～40nm的ITO膜。然後，形成膜厚10nm以下的銀合金(含有銀主成份的鈀與銅)之後，作為形成膜厚30～40nm之ITO膜的三層構造之層積體。藉此成為表面電阻率為10Ω/□以下，全光線透過率為80%左右的透明電極。
對於配線電極的圖案，是採用利用YAG的第三階波的雷射蝕刻。
接著，形成絕緣層。在此，使用市售的硬塗佈用塗料的日本精化製NSC-2451。首先，以旋塗法來塗佈市售的正片型光阻劑之東京應化製OFPR-800LB，以80℃進行五分鐘的熱風預烤，得到膜厚1.9μm的光阻劑膜。接著，在欲形成接觸孔之處，使UV光以約50mJ/cm2進行二十秒鐘露光，且使其於顯像液(NMD-3)中以室温浸漬約三十秒鐘，除感光部以外予以去除，以80℃進行十分鐘熱風後烤。然後，以多輥轉凹版刮刀(mayer bar)#12來塗佈NSC-2451(品號)，以120℃進行九十秒的熱風乾燥(熱硬化)，得到3.5μm厚的塗膜。並且以濃度4%的氫氧化納水溶液，在室溫浸漬約五分鐘，除去接觸孔的光阻劑和NSC-2451塗膜。
接著，形成感測器電極。具體是使用DC磁控管濺鍍來形成ITO膜。在此，ITO膜為膜厚30nm，表面電阻率為200～300Ω/□。圖案與絕緣層同樣地，利用正片型光阻劑並採用光微影。這麼做就能完成有關實施例的觸控開關。
接著，針對有關本發明之觸控開關的第2實施形態，邊參照圖面邊做說明。第5圖是該觸控開關的俯視圖，第6圖是第5圖之A-A線剖面圖，第7圖～第9圖是表示第5圖所示的觸控開關之製造方法的俯視圖及剖面圖。再者，第5圖為了說明方便，省略後述之保護層描述。
第2實施形態的觸控開關，是配置在液晶顯示面板等的顯示裝置之上面的靜電電容式的觸控開關。如第5圖及第6圖所示，該觸控開關，係具有透明的基板10，在該基板10上依感測器電極20(第一電極)、絕緣層30、補助電極40(第二電極)、及保護層50的順序層積。感知器電極20，是形成矩形狀複數個設置在基板10上，配置在具有以手指或導電性之針腳等所觸接之可能性的基準領域R內。而且，如第7圖所示，在各感測器電極20一體的連結有線狀延伸的配線部23。各配線部23，是配線成延伸到基板10的端部，其另一端部是連接在靜電電容檢測電路(圖示省略)。配線電極23，考慮到其距離或寬度，以低電阻為佳，例如表面電阻率以10Ω/□以下為佳。在本實施形態中，在基板10上配置有十個感測器電極20，配置兩列朝第5圖及第7圖之上下方向排列的五個感測器電極20。在此為了方便說明，由第5圖及第7圖之由上往下稱為第一～第五感測器電極20a～20e。而且，因為各列的感測器電極20a～20e是相同的，所以針對第7圖之右側的感測器電極做說明。而且，為了方便說明，以第5圖及第7圖之上下方向稱為長度方向，左右方向稱為寬度方向。
如第7圖所示，第一感測器電極20a是配置在基板10的長度方向一端部(第7圖之上側)，從該感測器電極20a之右側的端部至長度方向之另一端部側(第7圖之下側)，直線狀地延伸配線部23a。第二感測器電極20b是配置在比第一感測器電極20a稍微靠近長度方向之另一端部側，且寬度方向的長度比第一感測器電極20a稍微縮短。亦即，雖然各感測器電極20a、20b是配置成寬度方向之左側一致，但第二感測器電極20b之右側是以不接觸到第一感測器電極20a的配線部23a的方式，配置在比這稍微左側。第二感測器電極20b的配線部23b是從第二感測器電極20b之右側的端部至長度方向的另一端部側，與第一感測器電極20a的配線部23a平行的直線狀延伸。同樣做法，第三至第五感測器電極20c～20e，是以不與在長度方向一端部側相鄰接的感測器電極的配線部接觸的方式，緩緩地縮小感測器電極的寬度，第五感測器電極20e的寬度變最小。而且，各配線部23a～23e是形成在基板10的端部彎折成L字型，藉此加大在基板10之端部的配線部23a～23e間之間隔。
在形成如上記的感測器電極20a～20e的上面，是形成有覆蓋該些的絕緣層30(參照第8圖)。絕緣層30是配置成例如膜厚為10～500μm，覆蓋所有的感測器電極20與配線部23。並且在該絕緣層30上配置有複數個補助電極40。各補助電極40是與感測器電極20相同配置十個，配置兩列朝第5圖之上下方向排列的五個補助電極40。即使在此，也與感測器電極之說明同樣地，由第5圖之由上往下稱為第一～第五補助電極40a～40e，因各列的補助電極40a～40e是相同的，故針對第5圖之右側的補助電極做說明各補助電極40a～40e是例如氧化銦錫(ITO)的場合，膜厚為10～100nm，在絕緣層30上，配置在與各感測器電極20a～20e對應的位置。所有的補助電極40a～40e是形成相同大小的正方形，以狹小的間隔配置。若更詳細地加以說明的話，如第6圖所示，預先在相鄰接的感測器電極20間的領域L，配置有相鄰接的補助電極40之邊界b，藉由補助電極40而埋置有感測器電極20間的領域L。亦即，配置在感測器電極20間的配線部23，是因補助電極40而覆蓋。此種補助電極40的表面電阻率可以比感測器電極20高，例如1Ω/□以下為佳，300Ω/□以下更佳。再者，補助電極40是電性獨立，任何構件均為不導通的狀態。而且，如上記般，所配置的複數個補助電極40，是因保護層50而覆蓋。保護層50的厚度比上述之絕緣層30大為佳，例如可為0.5～10mm。
而且，如第5圖所示，相鄰接的補助電極40間之間隙的長度s可為10μm～3mm，理想是100μm～2mm，更理想是0.5mm～1.5mm。雖說上記範圍外也有可能，但在10μm以下，具有無法取得與相鄰接的補助電極40之間的安定性絕緣之可能性。而且，由於在3mm以上，對手指而言，檢測感度下降領域太廣，因此具有無法安定的檢測之虞。再者，相鄰接的補助電極40間之間隙的長度s，不必完全是相同的長度，可因位置而做變更。
接著，針對上述之各構件的材料做說明。首先，由基板10開始說明。基板10可以利用透明的無機材料、有機材料，或有機-無機混成材料等各種的材料形成，材質未特別限定。例如：由輕量且耐衝擊性之觀點來看，有機材料為佳，由撓性或捲至捲的生產性來看，塑膠薄膜最適合。作為塑膠薄膜，舉例有：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA有機玻璃)、聚碳酸酯(PC)等。但該些的材料並非單體，為了提升密著性，可使用形成矽烷耦合層等的固定(anchor)層，電暈放電處理或電漿處理等的表面處理，或是為了提升防傷、耐藥品性，可使用形成硬塗佈層。
感測器電極20及配線部23、以及補助電極40，能以公知的各種材料形成，雖未特別限定，但可由必要的導電性及透明性等之物性來做適當選擇。例如：可舉列鋁、銀或銅等的金屬、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)等的金屬氧化物材料。而且，也可在該些的金屬氧化物材料添加鋁、鎵或鈦等的金屬。再者，如PEDOT/PSS的透明導電性聚合物等的有機材料，或是由金屬、碳黑等製成的極細之導電性纖維也可舉例作為電極材料，該等可以單體使用，也可以複合使用。感測器電極20及配線部23是如上記，由於必須降低表面電阻率，因此例如：可製成在兩層的ITO之間夾持銀層的三層構造。
若絕緣層30是透明且沒有導電性的話，雖未特別限定，但希望是與配置在其上面及下面的補助電極40及感測器電極20之密著性高的。可使用環氧系或丙烯酸系等，一般的透明接著劑或粘著劑，亦可為含有聚酯系樹脂的透明性薄膜等。厚度未特別限定，但實際使用上，以200μm以下為佳。
保護層50可為利用應用在一般的觸控開關之透明的公知之材料形成。保護層50是可以利用例如：氮化矽、二氧化矽、丙環丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸等形成。而且，也可積層完成玻璃或表面硬化處理的PET等的樹脂薄膜。
接著，針對如上記所構成的觸控開關之製造方法，邊參照第7圖～第9圖邊做說明。首先，如第7圖所示，在基板10上，形成作為第一電極的複數個感測器電極20及配線部23。該形成方法雖具有各種方法，但例如：可列舉將感測器電極20及配線部23的材料，形成在基板10的全面之後，加以圖案化之方法。形成該材料的方法，例如：列舉有真空蒸鍍、濺鍍或CVD等之乾式塗佈、研磨塗佈、旋轉塗佈等的濕式塗佈等。雖然圖案化的方法未特別限定，但例如：可列舉光微影或雷射蝕刻等。前者是利用化學藥品進行膜去除，後者是藉由特定波長的雷射光之吸收進行膜去除。感測器電極20及配線部23的圖案，是希望賦予不可見光(invisible)(電極有無之差異為不可視)，由此觀點來看，理想是使用利用可在10μm以下之寛度去除膜的YAG之第三階波的雷射蝕刻。雷射蝕刻與光微影相比，可列舉不使用化學藥品、保護環境且工數少，或不需要光罩，可由CAD資料圖案化，且配線設計便利性高等的優點。其他，也可以將銀等之銲膏利用網版印刷等形成細線圖案狀。
接著，如第8圖所示，以覆蓋感測器電極20及配線部23全體的方式，形成絕緣層30。絕緣層30的形成方法，可以利用與上述之感測器電極20同樣的方法形成。
接著，如第9圖所示，在絕緣膜30上，形成作為第二電極的補電電極40。補助電極40的形成方法，可以利用與上述之感測器電極20同樣的方法形成。感測器電極20及配線部23、以及補助電極40的圖案化，必須考慮形成順序或材質而做適當選擇。最後，在補助電極40上形成保護層50。保護層50，可利用公知的方法形成。
如上記所構成的觸控開關，是如下使用。觸控位置的檢測方法，與習知的靜電電容式之觸控開關相同，檢測利用手指等接觸保護層50表面之任意位置時的靜電電容之變化，藉此指定接觸位置。在此，如上記，若考察使用補助電極40之情形的感測(sensing)之機構(mechanism)，如下述。首先，針對如第10圖所示之沒有補助電極的習知觸控開關做說明。一般觸控開關，靜電電容是與在感測器電極20之上方接觸保護層50的手指之面積成正比。在第10圖(a)所示的例子中，因為手指接觸的整個部分是在感測器電極20的上方，靜電電容Cx0變大。另一方面，如第10圖(b)所示，在以手指接觸感測器電極20間之配線部23的上方之情形，由於位在各感測器電極20上之手指的面積很小，因此各感測器電極20之合成靜電電容(Cx01+Cx02)與第10圖(a)的靜電電容Cx0相比，變小，感度下降。
對此，若如本實施形態的觸控開關，設置補助電極40的話，如下述。首先，如第11圖(a)所示，一旦以手指接觸感測器電極20之上方，手指與感測器電極20間的合成靜電電容Cn，則以下式(1)表示。在此，C0是感測器電極20與補助電極40間的靜電電容，Cx1是補助電極40與手指之間的靜電電容。
Cn=Cx1/(1+Cx1/C0)　(1)
此時，在感測器電極20與補助電極40間的距離十分小的情形，變成Cx1<<C0，由於上記(1)式的Cx1/C0為接近於0的數值，因此Cn≒Cx1。
一方面，如第11圖(b)所示，接觸相鄰接的感測器電極20間之情形，由於在感測器電極20間，配置有補助電極4，因此呈現與第10圖(b)不同的舉動。亦即，雖然在補助電極40間亦存在間隙，但由於間隙比起感測器電極20間的間隙，非常地小，因此接觸感測器電極20間的領域時，可藉由對應於各個感測器電極20的補助電極40，而以相鄰接的補助電極40間補完感測器電極20間的間隙。因而，此時之總計靜電電容Cn，為如下式(2)，且大致與第11圖(a)所示的靜電電容CX1相同。在者，CX11是一方的補助電極與手指間的靜電電容，CX12是另一方的補助電極與手指之間的靜電電容。
Cn≒CX11+CX12≒CX1　(2)
藉由以上所示的本實施形態，介設著絕緣層30，在與感測器電極20面對面的位置形成補助電極40，如第6圖所示，在相鄰接的感測器電極20間之領域L，配置有相鄰接的補助電極40間之邊界b。因此，即使藉由在感測器電極20之間配置有配線部23，使檢測感度下降領域變大，將補助電極40間的邊界b配置在該檢測感度下降領域，檢測感度下降領域會因補助電極40而受保護。其結果，檢測感度下降領域減低，手指或導電性的針腳等等，即使接觸到感測器電極20間的領域L，仍能提升檢測感度。
以上，雖是針對本發明之第2實施形態做說明，但本發明並不限於上記實施形態，在不脫離該主旨的限制，可做各種變更。例如，在上記實施形態中，感測器電極20及補助電極40雖是形成矩形狀，但該形狀並未特別限定，可形成多角形、圓形、異形等各種的形狀。而且，在相鄰接的補助電極40之間，雖形成有直線狀的間隙，但在補助電極40之端緣形成朝面方向延伸的凹凸，使該凹凸嚙合，就能形成相鄰接的補助電極40之邊界。例如：如第12圖所示，在補助電極40的端緣形成複數個銳利的突部，就能使該些嚙合。如此一來，比起補助電極40間之間隙為直線狀的情形，檢測的感度變高。亦即，一旦在補助電極40之端緣形成凹凸，當手指位在邊界部分時，接觸到相鄰接之任何一方的補助電極40之可能性變高，其結果可提升檢測的感度。再者，凹凸不光是如上記的銳利的形狀，可以是矩形、波形等各種形狀。
而且，在上記實施形態中，雖是直接層積感測器電極20、配線部23、以及補助電極40，但也可以將該些層積形成薄膜狀。例如，在第13圖所示的例子中，是準備：在PET等之絕緣性的透明薄膜6形成感測器電極20及配線部23、以及在同樣的絕緣性之透明薄膜6形成補助電極40，將該些介設著絕緣性的黏著材8，與基板10、保護層50一起層積。而且，電極、配線部的形成方法，是與上述之方法相同。在第13圖所示的例子中，配置在感測器電極20與補助電極40之間的透明薄膜6及黏著材8是構成本發明的絕緣層。或者，也能夠以絕緣性的透明薄膜作為絕緣層，在其一方的面形成感測器電極20及配線部23，並且在另一方的面形成補助電極40，將此配置在基板10與保護層50之間。像這樣，在將感測器電極20及配線部23形成薄膜的情形，未必需要基板10。
而且，感測器電極20、配線部23、以及補助電極40，也可以藉由至少一條的金屬線來形成。例如，如第14圖所示，也可將金屬線24配置成具有一定面積的網狀，來形成感測器電極20及配線部23。而且，配線部23，除了網狀以外，也可平行地配置複數條金屬線。金屬線24的寬度，例如可為5～50μm，而網目的金屬線24之間距，例如可為100～1000μm。將各電極、配線部以這樣的金屬線來形成電極，具有光透過性，還可降低表面電阻值。
而且，在上記實施形態中，雖是設置保護層50，但這是任意的選擇。在設置保護層5，或是以此為標準的薄膜、板材等之情形，也能夠利用與上記實施形態相反的順序來進行製造方法。例如：也能夠製造成在保護層50上以補助電極40、絕緣層30、感測器電極20、配線部23、以及基板10的順序來配置。各構件的形成方法，也可採用與上述相同的方法。
在上記實施形態中，如第7圖所示，感測器電極20的面積雖不相同，但例如：如第15圖所示，可將所有的感測器電極20做成相同的面積。如此一來，由於感測器電極20與補助電極40之間的靜電電容為一定，因此可使得在各檢測點的檢測感度一致。
以下，針對第2實施形態之實施例做說明。但第2實施形態並不限於以下的實施例。
在此，製作三個實施例和一個比較例。在第16圖(a)所示的實施例1中，在下側之壓克力板的上面，配置由20mm寬的導電帶製成的感測器電極，該些的間隔為10mm。並且，在上側的壓克力板的下面，配置由寬30mm的導電帶製成的補助電極，該些的間隔為1mm。然後以絕緣性的黏著材來固定兩個壓克力板。此時，形成兩個補助電極的邊界是配置在感測器電極之間。在第16圖(b)所示的實施例2，使用四個10mm寬的補助電極，在感測器電極間的領域配置兩個補助電極，分別在各感測器電極的左右之端部，各配置一個補助電極。亦即，並未在感測器電極的中心附近之上方配置補助電極。而且，在第16圖(c)所示的實施例3中，使用作為補助電極的ITO薄膜。亦即，使用在125μm之厚度的PET薄膜上以濺鍍形成ITO的薄膜。該ITO薄膜的表面電阻值為250Ω。而且，在第16圖(d)所示的比較例中，並未配置補助電極。再者，各材料的詳細如下。
導電帶：寺岡製作所“導電性銅薄黏著帶8323”
黏著劑：住友3M公司製“ST-415”120μm厚
壓克力板：1mm厚
將使用以上之實施例、比較例來接觸感測器電極之中心的上方時、以接觸感測器電極間時的靜電電容，利用Cypress Semiconductor公司製微處理器(Programmable System-on-Chip(PSoC)CY8C24994-24LTXI)轉換成數位值之值而算出。結果如下。
接觸感測器電極間時的數值，是在兩個感測器電極所分別檢測出的靜電電容。由上記結果了解到在實施例1～3中，接觸感測器電極間時，在兩個感測器電極中，檢測出幾近二等份的靜電電容。即使使用如實施例3之電阻比較高的補助電極之情形，在兩個感測器電極還是檢測出幾近二等份的靜電電容。因而，了解到即使在感測器電極間具有間隙，若配置有埋置這個的補助電極，檢測感度仍不會下降。對此，在不具有補助電極的比較例中，在兩個感測器電極的靜電電容之檢測量很小。
1．．．基板(基材)
2．．．配線電極
20．．．感測器電極
21．．．導電線
22．．．導通領域
23．．．配線部
3．．．絕緣層
30．．．絕緣層
31．．．接觸孔
4．．．感測器電極
40．．．補助電極
第1圖是有關本發明之第1實施形態的觸控開關的俯視圖。
第2圖是第1圖之A-A線剖面圖。
第3圖是表示第1圖所示的觸控開關之製造方法的俯視圖及剖面圖。
第4圖是表示第1圖所示的觸控開關之感測器電極的另一例的俯視圖。
第5圖是有關本發明之第2實施形態的觸控開關的俯視圖。
第6圖是第5圖之A-A線剖面圖。
第7圖是表示第5圖所示的觸控開關之製造方法的俯視圖及剖面圖。
第8圖是表示第5圖所示的觸控開關之製造方法的俯視圖及剖面圖。
第9圖是表示第5圖所示的觸控開關之製造方法的俯視圖及剖面圖。
第10圖是說明習知之觸控開關的感測機構(sensing mechanism)的圖。
第11圖是說明第5圖所示之觸控開關的感測機構的圖。
第12圖是表示第5圖所示的觸控開關之補助電極的另一例的俯視圖。
第13圖是表示第5圖所示的觸控開關之構造的另一例的剖面圖。
第14圖是表示第5圖所示的觸控開關之感測器電極的另一例的俯視圖。
第15圖是表示第5圖所示的觸控開關之感測器電極的另一例的俯視圖。
第16圖是表示有關本發明之第2實施形態的觸控開關之實施例及比較例的剖面圖。
10．．．基板
20．．．感測器電極
23．．．配線部
30．．．絕緣層
40．．．補助電
50．．．保護層
b．．．邊界

Claims (10)

  1. 一種觸控開關，具備：基材；配置在前述基材上，具有導電線以及連結於前述導電線之導通領域的複數個透明的作為第一電極的配線電極；覆蓋前述複數個配線電極，同時具有形成在前述各配線電極之導通領域上的至少一個接觸孔的絕緣層；和在前述絕緣層上，配置在對應前述各配線電極之導通領域的位置，介設著前述接觸孔與前述各導通領域導通的複數個透明的作為第二電極的感測器電極，前述各感測器電極，至少一部分具有朝面方向形成凹凸所延伸的端緣，相鄰接的前述各感測器電極之邊界，是形成前述凹凸隔著既定間隔而嚙合。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控開關，其中，在前述基板上，在配置有前述複數個配線電極的基準領域之上方，舖設前述複數個感測器電極。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載的觸控開關，其中，相鄰接的前述感測器電極間之間隙，為10μm~3mm。
  4. 一種觸控開關，具備：絕緣層；配置在前述絕緣層之一方面側的複數個作為第一電極的感測器電極；配置在前述絕緣層之一方面側，分別連結於前述各感測器電極的複數個配線部；和在前述絕緣層之另一方面側，分別配置在與前述各 感測器電極面對面的位置的複數個作為第二電極的補助電極；前述補助電極係電性獨立，在相鄰接的前述感測器電極間的領域，配置著相鄰接的前述補助電極間之邊界。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之觸控開關，其中，在配置有前述複數個感測器電極的基準領域之上方，舖設前述複數個補助電極。
  6. 如申請專利範圍第4項所記載的觸控開關，其中，相鄰接的前述補助電極間之間隙，為10μm~3mm。
  7. 如申請專利範圍第4項至第6項中任一項所記載之觸控開關，其中，前述感測器電極是形成將金屬線配置成網狀。
  8. 如申請專利範圍第4項至第6項中任一項所記載之觸控開關，其中，前述配線部是至少以一條以上的金屬線形成。
  9. 如申請專利範圍第4項至第6項中任一項所記載之觸控開關，其中，前述各補助電極，至少一部分具有朝面方向形成凹凸所延伸的端緣，相鄰接的前述各補助電極之邊界，是形成前述凹凸隔著既定間隔而嚙合。
  10. 如申請專利範圍第4項至第6項中任一項所記載之觸控開關，其中，前述複數個感測器電極的面積相同。
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