TWI601043B - Touch panel with non-sensing metal lines - Google Patents

Description

具有無感應功能金屬線條的觸控面板

一種具有無感應功能金屬線條的觸控面板，尤其是一種能在提高觸控訊號辨識度的同時，且有效減少干涉條紋產生的觸控面板，並且感應電極只要使用薄膜光罩製作，故不須使用玻璃光罩，而有效節省製作成本

電容式觸控面板是藉由使用者透過手指或導電物件觸碰電容式觸控面板所造成之電容值的改變去偵測手指或導電物件的觸碰位置。進一步而言，電容式觸控面板通常具有彼此電性絕緣的雙層感應電極。在使用者尚未觸碰觸控面板時，雙層感應電極之間具有一電容初始值。而當使用者觸碰觸控面板時，雙層感應電極之間會由於人體帶走電荷而產生電容值的改變，因而改變原本的電容初始值。此時，則能藉由判別各感應電極的電容變化量，經過計算後去判定使用者觸碰的位置。

習知之電容式觸控面板技術中，感應電極一般係以透明導電材料例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)所形成，由於透明導電材料之電阻率一般仍較金屬導電材料高，故使用透明導電材料形成感應電極會發生整體阻值過高而影響到反應速度等問題。因此，目前有以金屬線路交織而成的金屬網格(metal mesh)來取代透明導電材料形成感應電極之設計來提升反應速度。

然而，觸控面板之金屬網格與顯示面板貼合應用時，易產生所謂的干涉紋(Moire)，影響畫面顯示品質。干涉紋的產生是因為金屬網格圖案形狀、排列方式以及金屬網格的線寬影響透光率幾項因素相互影響。當相鄰的條紋圖案彼此規律地排列時，即會產生光學干涉紋，為了能夠有效防止干涉條紋(interference fringes)等光學現象，例如所謂的莫瑞效應(Moire effect)。將金屬網格之線寬製作成介於1微米至3微米之間，以及調整金屬網格的形狀角度或者排列方式是非常有效的方法。

然而為了要將金屬導線之線寬皆介於1微米至3微米之間，不得不利用高解析度玻璃光罩來製作金屬網格，但是玻璃光罩的造價昂貴，導致初期開發及製造成本升高。

金屬網格的製作還有另一種作法，就是利用薄膜光罩(參第一A圖)來製作，但是薄膜光罩1a因解析度較玻璃光罩低的關係，因此相對於玻璃光罩，在線與線的交叉處會有擴大的現象，而透過薄膜光罩1a經由曝光顯影蝕刻製程，製作而成的金屬網格1b(如第一B圖)，線寬僅介於5至8微米，且在線與線的交叉處則會形成許多的節點N，而影響透光度並造成光線通過節點處時發生繞射現象，嚴重影響顯示效果。

雖然薄膜光罩的成本低廉，但藉薄膜光罩而形成的金屬網格線寬較寬且節點面積大，易造成透光度降低而使得干涉條紋相對明顯，雖然高解析度玻璃光罩能製作細線寬與高網格密度的金屬網格，有效避免干涉條紋的產生，但是高解析度玻璃光罩的成本過於昂貴，且電容值的變動過小，導致觸控面板的觸控靈敏度無法突破。

綜上所述，當能有效防止干涉條紋的產生時，卻又帶來觸控 靈敏度無法突破及製作成本高的問題，而提高觸控靈敏度及降低製作成本時，卻又浮現干涉條紋的問題，因此必須提供一種能在防止干涉條紋產生的同時又能提高觸控靈敏度的觸控面板。

本發明的主要目的在於提供一種在降低干涉條紋產生的同時又能提高觸控靈敏度的觸控面板設計方法，此外還能使用成本低廉的薄膜光罩來做金屬網格。

為達上述目的，本發明的具有無感應功能金屬線條的觸控面板包含一透光基板，包含一可視觸控區以及一周邊線路區，該周邊線路區在該透光基板的邊緣與該可視觸控區之間；一第一感應電極，設置於該透光基板的一第一面之上，該第一感應電極延一第一方向延伸，該第一感應電極並包含複數第一感測電極與複數第一金屬引線，該等第一感測電極位於該可視觸控區中並沿著該第一方向延伸，該等第一金屬引線則位於該周邊線路區之中，該等第一感測電極並電性連接於該等第一金屬引線，其中相鄰的兩第一感測電極互不相連，該第一感測電極包含複數第一金屬網格，其中一第一金屬網格中配置有複數無感應功能的第一金屬線條，該等無感應功能的第一金屬線條兩端不連接於該第一金屬網格，且該等無感應功能的第一金屬線條彼此相距一間隔；一第二感應電極，設置於該透光基板的一第二面之上，該第一面與該第二面需要互相對應，該第二感應電極延一第二方向延伸，該第二感應電極並包含複數第二感測電極與複數第二金屬引線，該等第二感測電極位於該可視觸控區之中並沿著該第二方向延伸，該等第二金屬引線則位於該周邊線路區之中，該等第二感測電極並電 性連接於該等第二金屬引線，其中相鄰的兩第二感測電極互不相連，該第二感測電極包含複數第二金屬網格，其中一第二金屬網格中配置有複數無感應功能的第二金屬線條，該等無感應功能的第二金屬線條兩端不連接於該第二金屬網格，且該等無感應功能的第二金屬線條彼此相距一間隔。

其中，該第一感應電極與該第二感應電極為相對的設置關係，且該等第一金屬網格與該等第二金屬網格形成相互交錯的相對配置關係，且該等無感應功能的第一金屬線條與該等無感應功能的第二金屬線條亦為相互交錯的相對配置關係。

本發明的第一主要特點在於，本案於將該第一金屬網格及該第二金屬網格之網格間距提高於1.8mm以上，因網格間距變大，可增加電容值的變化量，而達成提高觸控訊號辨識度的目的。

本案的第二主要特點在於在該第一金屬網格及該第二金屬網格之中個別設置互相交錯且無感應功能的第一金屬線條及無感應功能的第二金屬線條，上段所提的是將該第一金屬網格或該第二金屬網格的網格寬度提高，而提高觸控訊號辨識度，但只提高網格寬度會造成金屬網格密度不足而使肉眼感覺到網格的存在，而將該等無感應功能的第一金屬線條及第二金屬線條設置於該第一金屬網格及該第二金屬網格之中，正好使得該第一感測電極與該第二感測電極的網格密度保持在不被肉眼察覺的程度。

本案的第三主要特點在於，由於無感應功能的金屬線條與金屬網格並不相連，因此減少了節點的數量，且上段所提之第一金屬網格及無感應功能的第一金屬線條與第二金屬網格及無感應功能的第二金屬線條 在相對應的設置上其互相交錯的交叉點也不會有節點的產生，因此不需使用高解析度的玻璃光罩，只要以薄膜光罩(比如底片)就能製作只有極少節點的金屬網格，大大的提高透光度，並有效的使顯示效果提升，也由於薄膜光罩的成本遠低於玻璃光罩，也能有效降低製作成本。

1‧‧‧具有無感應功能金屬線條的觸控面板

10‧‧‧透光基板

11‧‧‧第一感應電極

12‧‧‧第二感應電極

111‧‧‧第一感測電極

111A‧‧‧第一金屬網格

111B‧‧‧無感應功能的第一金屬線條

113‧‧‧第一金屬引線

121‧‧‧第二感測電極

121A‧‧‧第二金屬網格

121B‧‧‧無感應功能的第二金屬線條

123‧‧‧第二金屬引線

A、B、C‧‧‧局部區域

V‧‧‧可視觸控區

L‧‧‧周邊線路區

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

P‧‧‧交錯圖案

N‧‧‧節點

1a‧‧‧薄膜光罩

第一A圖為習知技術之薄膜光罩的示意圖。

第一B圖為習知技術經薄膜光罩曝光顯影蝕刻製程所製作的金屬網格的示意圖

第二圖為本發明具有無感應功能金屬線條的觸控面板的示意圖。

第三圖為第一感應電極與其局部區域A放大後的示意圖。

第四圖為第二感應電極與其局部區域B放大後的示意圖。

第五圖為第二圖局部區域C的放大示意圖。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第二圖，第二圖為本發明具有無感應功能金屬線條的觸控面板的示意圖。如第二圖所示，本發明的具有無感應功能金屬線條的觸控面板1至少包括一透光基板10、一第一感應電極11及一第二感應電極12，其中該透光基板10包含一可視觸控區V以及一周邊線路區L，其中，該周邊線路區L在該透光基板10的邊緣與該可視觸控區V之間，該可視觸控區V為該透光基板10之非邊緣區域，該周邊線路區L為該透光基板10之邊緣區域， 也就是該可視觸控區V較該周邊線路區L遠離於該透光基板10之邊緣，或該周邊線路區L環繞該可視觸控區V。

該透光基板10可以是硬質基板或可撓式基板；硬質基板的材質可以是玻璃、強化玻璃、藍寶石、陶瓷或其他適當材質；可撓式基板的材質可以是高分子材質。所述高分子材質例如是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍(Nylon)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯亞胺(Polyimide,PI)、丙烯酸樹酯(acrylic resin)或聚甲基丙烯酸甲酯與聚碳酸酯的混合材料等材質。應用所述可撓基板所形成之觸控面板可具有撓曲性，因而適於包覆在撓曲表面或是任何需要觸控功能的可撓曲物件上，例如是顯示面板其他適合材料形成之可撓式基板。

該第一感應電極11及該第二感應電極12係配置可分別設置於該透光基板10的一第一面及一第二面，該第一面與該第二面需要互相對應，比如互相對應之上表面及下表面，亦可設置於不同之透光基板10之上表面或下表面，再以光學膠(圖面未顯示)按照其相對位置貼合在一起，因此該第一感應電極11及該第二感應電極12只要彼此的部分或全部在互相平行對應的相對位置上，將該第一感應電極11及該第二感應電極12設置於單一或複數基板上都能達成本發明之目的。

另請注意，該第一感應電極11或該第二感應電極12的材質為銅金、鋁、銅、銀、鉻、鈦、鉬、釹、鎳及上述金屬之合金的至少其中之一。

該第一感應電極11或該第二感應電極12是以薄膜光罩或玻 璃光罩做曝光。

參閱第三圖，第三圖為第一感應電極與其局部區域A放大後的示意圖，並請配合第二圖所示，其中第二圖是示意該第一感應電極11延一第一方向Y軸向延伸，該第一感應電極11並包含複數第一感測電極111與複數第一金屬引線113，該等第一感測電極111位於該可視觸控區V之中並沿著該第一方向Y軸向延伸，該等第一金屬引線113則位於該周邊線路區L之中，該等第一感測電極111並電性連接於該等第一金屬引線113。

其中相鄰的兩第一感測電極111互不相連，第二圖中的縱向虛線即表示相鄰的兩第一感測電極111之間有一間隔，因第二圖為具有無感應功能金屬線條的觸控面板的巨觀示意，而該第一感測電極111的實際結構，則請參第三圖的局部區域A的放大示意圖，如局部區域A所示，該第一感測電極111包含複數第一金屬網格(metal mesh)111A，其中一第一金屬網格111A中配置有複數無感應功能的第一金屬線條111B，該等無感應功能的第一金屬線條111B兩端不連接於該第一金屬網格111A，且該等無感應功能的第一金屬線條111B彼此相距一間隔。

參閱第四圖，第四圖為第二感應電極與其局部區域B放大後的示意圖，並請配合第二圖所示，其中第二圖是示意該第二感應電極12延一第二方向X軸向延伸，該第二感應電極12並包含複數第二感測電極121與複數第二金屬引線123，該等第二感測電極121位於該可視觸控區V之中，該等第二金屬引線123則位於該周邊線路區L之中，該等第二感測電極121並電性連接於該等第二金屬引線123。

其中相鄰的兩第二感測電極121互不相連，第二圖中的橫向 虛線即表示相鄰的兩第二感測電極121之間有一間隔，因第二圖為具有無感應功能金屬線條的觸控面板的巨觀示意，而該第二感測電極121的實際結構則請參第四圖的局部區域B的放大示意圖，如局部區域B所示，該第二感測電極121包含複數第二金屬網格(metal mesh)121A，其中一第二金屬網格121A中配置有複數無感應功能的第二金屬線條121B，該等無感應功能的第二金屬線條121B兩端不連接於該第二金屬網格121A，且該等無感應功能的第二金屬線條121B彼此相距一間隔。

其中該第一金屬網格111A或該第二金屬網格121A之網格寬度在1.0~3.0mm之間。

參閱第五圖，第五圖為第二圖局部區域C的放大示意圖。其中該第一感應電極11與該第二感應電極12是形成上下、左右或是斜對之相對的設置關係，如第五圖所示，該等第一金屬網格111A與該等第二金屬網格121A相對上形成相互交錯的相對配置關係，所以該等第一金屬網格111A與該等第二金屬網格121A交錯時會形成密度較低且間距相等的網格；且該等無感應功能的第一金屬線條111B與該等無感應功能的第二金屬線條121B亦為相互交錯的相對配置關係，該等無感應功能的第一金屬線條111B與該等無感應功能的第二金屬線條121B會共同形成一交錯圖案P(從俯視觀之)，但從側視觀之，實為疊加之關係(隔著透光基板10)；該交錯圖案P至少包含十字或交叉之形狀，而如第五圖的實施例所示，該等無感應功能的第一金屬線條111B與該等無感應功能的第二金屬線條121B所共構的交錯圖案P是由複數井字狀或複數十字狀所構成，且彼此交錯時也會形成密度較高且間距相等的網格，因此整體來看第一感應電極11與該第二感應電極12相 互交錯的相對配置關係形成了高密度且對稱的網格形狀。

其中該等無感應功能的第一金屬線條中之任兩相鄰之無感應功能的第一金屬線條的間隔介於0.2mm~0.6mm之間，且該等無感應功能的第一金屬線條中之靠近於該第一金屬網格的無感應功能的第一金屬線條與該第一金屬網格的間距介於0.2mm~0.6mm之間；該等無感應功能的第二金屬線條中之任兩相鄰之無感應功能的第二金屬線條的間隔在0.2mm~0.6mm之間，且該等無感應功能的第二金屬線條中之靠近於該第二金屬網格的無感應功能的第二金屬線條與該第二金屬網格的間距介於0.2mm~0.6mm之間。其中該金屬網格的形狀為四邊形或菱形。

本發明的第一主要特點在於，由於該第一金屬網格111A或該第二金屬網格121A之網格寬度在1.8mm以上，可增加電容值的變化量，而達成提高觸控訊號辨識度的目的。

本案的第二主要特點在於在該第一金屬網格111A及該第二金屬網格121A之中個別設置互相交錯且無感應功能的第一金屬線條111B及無感應功能的第二金屬線條121B，上段所提的是將該第一金屬網格111A或該第二金屬網格121A的網格寬度提高，而提高觸控訊號辨識度，但只提高網格寬度會造成金屬網格密度不足而使肉眼感覺到網格的存在，而將該等無感應功能的第一金屬線條111B及第二金屬線條121B設置於該第一金屬網格111A及該第二金屬網格121A之中，正好使得該第一感測電極111與該第二感測電極121的網格密度保持在不被肉眼察覺的程度。

本案的第三主要特點在於，由於無感應功能的金屬線條與金屬網格並不相連，因此減少了節點的數量，且上段所提之第一金屬網格111A 及無感應功能的第一金屬線條111B與第二金屬網格121A及無感應功能的第二金屬線條121B在相對應的設置上其互相交錯的交叉點也不會有節點的產生，因此不需使用高解析度的玻璃光罩，只要以薄膜光罩(比如底片)就能製作只有極少節點的金屬網格，大大的提高透光度，並有效的使顯示效果提升，也由於薄膜光罩的成本遠低於玻璃光罩，也能有效降低製作成本。

綜上所述，本發明確實達成了在降低干涉條紋產生的同時又能提高觸控靈敏度的觸控面板設計方法，並且以薄膜光罩製作，還可降低製作成本。

由於本發明的技術內並未見於已公開的刊物、期刊、雜誌、媒體、展覽場，因而具有新穎性，且能突破目前的技術瓶頸而具體實施，確實具有進步性。此外，本發明能解決習用技術的問題，改善整體使用效率，而能達到具產業利用性的價值。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

111‧‧‧第一感測電極

111A‧‧‧第一金屬網格

111B‧‧‧無感應功能的第一金屬線條

121‧‧‧第二感測電極

121A‧‧‧第二金屬網格

121B‧‧‧無感應功能的第二金屬線條

P‧‧‧交錯圖案

Claims (7)

1. 一種具有無感應功能金屬線條的觸控面板，包含：一透光基板，包含一可視觸控區以及一周邊線路區，該周邊線路區在該透光基板的邊緣與該可視觸控區之間；一第一感應電極，設置於該透光基板的一第一面之上，該第一感應電極延一第一方向延伸，該第一感應電極並包含複數第一感測電極與複數第一金屬引線，該等第一感測電極位於該可視觸控區中並沿著該第一方向延伸，該等第一金屬引線則位於該周邊線路區之中，該等第一感測電極並電性連接於該等第一金屬引線，其中相鄰的兩第一感測電極互不相連，該第一感測電極包含複數第一金屬網格，其中一第一金屬網格中配置有複數無感應功能的第一金屬線條，該等無感應功能的第一金屬線條兩端不連接於該第一金屬網格，且該等無感應功能的第一金屬線條彼此相距一間隔；一第二感應電極，設置於該透光基板的一第二面之上，該第一面與該第二面需要互相對應，該第二感應電極延一第二方向延伸，該第二感應電極並包含複數第二感測電極與複數第二金屬引線，該等第二感測電極位於該可視觸控區之中並沿著該第二方向延伸，該等第二金屬引線則位於該周邊線路區之中，該等第二感測電極並電性連接於該等第二金屬引線，其中相鄰的兩第二感測電極互不相連，該第二感測電極包含複數第二金屬網格，其中一第二金屬網格中配置有複數無感應功能的第二金屬線條，該等無感應功能的第二金屬線條兩端不連接於該第二金屬網格，且該等無感應功能的第二金屬線條彼此相距一間隔； 其中，該第一感應電極與該第二感應電極為相對的設置關係，且該等第一金屬網格與該等第二金屬網格相對上形成相互交錯的相對配置關係，且該等無感應功能的第一金屬線條與該等無感應功能的第二金屬線條亦為相互交錯的相對配置關係，其中該第一感應電極或該第二感應電極是以薄膜光罩做曝光，該第一金屬網格或該第二金屬網格之網格寬度在1.0~3.0mm之間。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之具有無感應功能金屬線條的觸控面板，其中該第一感應電極或該第二感應電極的材質為金、鋁、銅、銀、鉻、鈦、鉬、釹、鎳及上述金屬之合金的至少其中之一。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之具有無感應功能金屬線條的觸控面板，其中該透光基板為硬質基板或可撓式基板。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之具有無感應功能金屬線條的觸控面板，其中該等無感應功能的第一金屬線條與該等無感應功能的第二金屬線條形成一交錯圖案。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之具有無感應功能金屬線條的觸控面板，其中該交錯圖案至少包含十字或交叉之形狀。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之具有無感應功能金屬線條的觸控面板，其中該等無感應功能的第一金屬線條中之任兩相鄰之無感應功能的第一金屬線條的間隔在0.2mm~0.6mm之間，且該等無感應功能的第一金屬線條中之靠近於該第一金屬網格的無感應功能的第一金屬線條與該第一金屬網格的間距介於0.2mm~0.6mm之間。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之具有無感應功能金屬線條的觸控面 板，其中該等無感應功能的第二金屬線條中之任兩相鄰之第二金屬線條的間隔在0.2mm~0.6mm之間，且該等無感應功能的第二金屬線條中之靠近於該第二金屬網格的無感應功能的第二金屬線條與該第二金屬網格的間距介於0.2mm~0.6mm之間。