TWI576736B - 觸控裝置 - Google Patents

Description

觸控裝置

本發明關於觸控裝置，更特別關於其遮光層之邊緣。

由於觸控裝置具有人機互動的特性，已廣泛應用於與顯示裝置結合而成之觸控顯示裝置，比如行動電話、衛星導航系統、平板電腦、個人數位助理、以及筆記型電腦。觸控面板需黏貼於顯示裝置之顯示面，使觸控面板可感應使用者的觸碰位置。

一般而言，目前製作觸控裝置的方式中，可先形成黑色矩陣(BM)遮蔽觸控裝置四周的週邊區後，再形成金屬走線於BM上。接著可再形成油墨層覆蓋金屬走線。一般而言，油墨層的厚度較厚，其邊緣部份易有附著性不佳的問題，甚至產生剝離或翹曲等現象而影響產品良率。

綜上所述，目前亟需新的遮光設計克服上述問題。

本發明一實施例提供之觸控裝置，包括：基板，具有中心區及週邊區；第一遮光層，設置於週邊區上，具有靠近中心區的第一邊緣；觸控感應層，設置於中心區上，且部分延伸至週邊區上以覆蓋部份第一遮光層；導線層，設置於第一遮光層上；第二遮光層，覆蓋至少部份第一遮光層及至少部份導線層，且該第二遮光層具有靠近中心區的第二邊緣，其中第二邊緣的輪廓粗 糙度大於第一邊緣的輪廓粗糙度。

本發明一實施例提供之觸控裝置，包括：基板；觸控感測元件，設置於基板上；第一遮光層，設置於基板上並與觸控感測元件部份重疊；複數條導電走線，設置於第一遮光層上，且導電走線與觸控感測元件電性連接；以及第二遮光層，覆蓋部份的導電走線及部份的第一遮光層；其中第二遮光層靠近觸控感測元件的邊緣是不平整的邊緣。

A-A‧‧‧切線

L‧‧‧長度

W‧‧‧寬度

100‧‧‧觸控裝置

102‧‧‧基板

102A‧‧‧中心區

102B‧‧‧週邊區

104‧‧‧第一遮光層

104A‧‧‧第一邊緣

106‧‧‧第二遮光層

106A‧‧‧第二邊緣

154‧‧‧觸控感應層

156‧‧‧導電走線

401‧‧‧緩衝層

501‧‧‧保護層

800‧‧‧觸控顯示裝置

801‧‧‧顯示裝置

901‧‧‧對位記號

第1圖係本發明一實施例中，觸控裝置的上視圖。

第2圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份剖視圖。

第3圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份上視圖。

第4圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份剖視圖。

第5圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份剖視圖。

第6圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份剖視圖。

第7圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份剖視圖。

第8圖係本發明一實施例中，觸控顯示裝置的示意圖。

第9圖係本發明一實施例中，觸控裝置的部份上視圖。

第1圖係本發明一實施例中，觸控裝置100的上視圖。第2圖係對應第1A圖中A-A切線的剖視圖。觸控裝置100包含基板102，其分為中心區(又稱觸控區)102A與週邊區102B。在本發明一實施例中，基板102可為玻璃、藍寶石、石英、塑膠、或其 他常見之基板材質。如第2圖所示，第一遮光層104設置於週邊區102B上，而觸控感應層154設置於中心區102A上並部份延伸至第一遮光層104上。第一遮光層104可為光阻材料如常見之黑色，亦可為其他彩色顏色如紅色、藍色、黃色、綠色、青色、白色、或其他顏色之遮光材料。在本發明一實施例中，第一遮光層104可為黑色以外之其他顏色的多層結構。舉例來說，第一遮光層可包含底圖案層，以及順應性地形成於底圖案層上的頂層。上述多層結構可以是相同的顏色或是不同顏色，例如底圖案層與頂層都是白色，或是底圖案層是白色，頂層是黃色，可以有多種變化並不予以限定。在本發明一實施例中，第一遮光層104的厚度介於約1.2微米至約1.5微米之間。若第一遮光層104過厚，則會增加觸控裝置100的厚度及材料成本。若第一遮光層104過薄，則可能無法完全遮覆週邊區102B而造成漏光問題，或是人眼會看到設置於第一遮光層104上的複數條導電走線156。在本發明一實施例中，第一遮光層104其靠近中心區102A的邊緣定義為第一邊緣104A。如第3圖所示，第一邊緣104A為相對平整的直線。換句話說，當第一遮光層104是光阻材料時，即使第一邊緣104A的輪廓在微觀上有些許的粗糙度，但在此仍可把第一邊緣104A視為相對上平整的直線。

第2圖中的觸控感應層154可包含複數條第一軸向電極(未圖示)與複數條第二軸向電極(未圖示)，用以感應使用者觸摸觸控裝置100的位置。第一軸向電極與第二軸向電極可由單層導電圖案層或雙層導電圖案層所構成。在本發明一實施例中，導電圖案層可為透明導電層、金屬網格、或上述兩者之堆疊結構。透明 導電層的材料可為金屬氧化物(如ITO)、奈米銀絲、奈米碳管、石墨烯、矽烯、或導電高分子。上述第一軸向電極與第二軸向電極的形狀與排列方式可依實際需求調整。如第2圖所示，部份觸控感應層154(如第一軸向電極與第二軸向電極之末端)延伸至週邊區102B之部份第一遮光層104上，以與後述之導電走線相連。

如第2圖所示，包含複數條導電走線156之導線層位於第一遮光層104上。上述導電走線156可分別電性連接觸控感應層154之第一軸向電極與第二軸向電極，以傳送外部訊號至觸控感應層154，或將觸控感應層154偵測到的訊號傳送至外部電路(未圖示)。在第2圖所示之實施例中，先形成觸控感應層154再形成導線層，因此導電走線156位於延伸至第一遮光層104上之部份觸控感應層154上。在其他實施例中，可先形成導線層再形成觸控感應層154，因此延伸至第一遮光層104上之部份觸控感應層154位於導電走線156上(未圖示)。在本發明一實施例中，導電走線156之材料可為銅、鋁、鉬、銀、金、上述之合金、或上述之多層結構，又或是石墨烯、矽烯等材料。

如第2圖所示，第二遮光層106覆蓋至少部份第一遮光層104及至少部份導線層(即部份導電走線156)。在某些實施例中，第二遮光層106在某一導電走線156上形成覆蓋區與非覆蓋區，覆蓋區至少橫跨此導電走線156的線寬，而非覆蓋區露出此導電走線156的部份線段。在本發明一實施例中，第二遮光層106可為油墨材料。上述第二遮光層106的孔隙直徑平均值，大於第一遮光層104的孔隙直徑平均值。換言之，第一遮光層104的材質比第二遮光層106的材質緻密。在單位面積中，可見的第二遮光層106 的孔隙直徑，大部分會大於可見的第一遮光層104的孔隙直徑。例如在單位面積中，70%的第二遮光層106的孔隙直徑大於第一遮光層104的孔隙直徑值。在本發明一實施例中，第二遮光層106之厚度介於約3微米至約9微米之間，較佳為6微米至8微米之間。若第二遮光層106過厚，則會增加觸控裝置100之厚度。若第二遮光層106過薄，則沒有足夠的厚度防止導電走線156被外力刮傷。在本發明一實施例中，第二遮光層106可為黑色以外之不同顏色的多層結構。上述第二遮光層106其靠近中心區102A的第二邊緣106A不平整。如第3圖所示，此為沿基板102的法線方向的俯視圖，第二遮光層106其第二邊緣106A的輪廓粗糙度，大於第一遮光層104其第一邊緣104A的輪廓粗糙度。舉例來說，第二遮光層106覆蓋部份的導電走線156，但未覆蓋其他部份的導電走線156。上述不平整的第二邊緣106A可有效增加第二遮光層106與第一遮光層104(及導電走線156)之間的附著性，進而避免第二遮光層106剝離或翹曲的問題。

在本發明一實施例中，第一邊緣104A與第二邊緣106A之間的距離介於0.1mm至5mm之間。若上述距離過長，則第二遮光層106無法覆蓋任何導電走線156，將降低第二遮光層106的附著性。若上述距離過短，比如第二遮光層106完全覆蓋第一遮光層104(甚至超出第一遮光層104)，則第二遮光層106其不平整的第二邊緣106A可能因製程誤差而覆蓋部份中心區102A，即降低產品良率。

如第3圖所示，以第一邊緣104A的輪廓粗糙度為基準，第二邊緣106A的輪廓粗糙度相對於第一邊緣104A的輪廓粗糙 度是不平整的，且此不平整的第二邊緣106A在沿平行於基板102上表面(接觸第一遮光層104的表面)的方向上具有類似波浪的不規則的結構，此不規則結構具有多個長短不一且寬度不一的凸起。這些凸起在沿平行於基板102上表面的方向上具有凸起的長度L與寬度W。其中，凸起的長度L介於10微米至100微米之間(變動距離)，較佳為15微米至40微米之間，而寬度W介於40微米至350微米之間，較佳為50微米至270微米之間。若凸起的長度L過長，則易發生剝離。若凸起的長度L過短，則易有附著性不佳。若凸起的寬度W過長，則易發生剝離。若凸起的寬度W過短，則易有附著性不佳。相對於第二邊緣106A的輪廓粗糙度，第一邊緣104A的輪廓粗糙度可視為相對平整的直線，或是在沿平行於基板102上表面的方向上具有5微米以內的變動距離。

回到第1圖，第二遮光層106對應基板100其上下兩邊的寬度，與對應基板100其左右兩邊的寬度不同。在本發明一實施例中，第二遮光層106對應基板100其上邊的寬度，與對應基板100其下邊的寬度不同。上述設計主要是因為基板102其不同邊的週邊區102B之面積不同。

在本發明一實施例中，觸控裝置100更包括對位記號901位於該週邊區120B上，如第9圖所示。一般而言，對位記號901係與導線層的導電走線156一起形成於第一遮光層104上，因此對位記號901可與導電走線156具有相同材質。對位記號901在觸控裝置100與顯示裝置貼合時可用以作為對準兩者的參考點，及/或在製作觸控裝置100的過程中，檢測觸控裝置100時作為定位使用。上述第二遮光層106並未覆蓋該對位記號901，且該對位記號901 與該第二遮光層106的距離介於80μm至400μm之間。若對位記號901與第二遮光層106的距離過長，則可能露出應覆蓋的導電走線156使得露出的導電走線156增加被外力刮傷的機會。若對位記號901與第二遮光層106的距離過短，則第二遮光層106可能因製程誤差而覆蓋對位記號901。

在本發明一實施例中，在形成第一遮光層104與觸控感應層154於基板102上之前，可先形成緩衝層401於基板102之表面上，如第4圖所示。上述緩衝層401可包含有機材質如聚醯亞胺、壓克力、環氧樹脂、矽氧烷、上述之組合、或上述材質之多層結構；或無機材質如氧化矽、氮化矽、氧化鈦、上述之組合、或上述之多層結構。上述緩衝層401可有效增加觸控裝置的機械強度如耐撞擊性，例如提昇強化玻璃基板的鋼球跌落測試(Ball Drop Test)的表現。在本發明一實施例中，緩衝層401之厚度介於0.2微米至3微米之間。過薄之緩衝層401不具效果，而過厚之緩衝層401有可能影響導致色偏影響光學視效。

在本發明一實施例中，可另外形成保護層501包覆基板102的邊緣，如第5圖所示。保護層501可增加基板102側邊的耐撞擊性。在本發明一實施例中，保護層501可包含有機材質如聚醯亞胺、壓克力、環氧樹脂、矽氧烷(siloxane)、上述之組合、或上述之多層結構；或無機材質如氧化矽、氮化矽、氧化鈦、上述之組合、或上述之多層結構。上述保護層501可有效增加觸控裝置的機械強度如耐撞擊性。在本發明一實施例中，可同時形成第4圖之緩衝層401與第5圖之保護層501，使兩者具有相同組成與厚度。值得注意的是，若採用第5圖之保護層501，則第二遮光層106亦可覆 蓋保護層501以避免漏光問題或是符合視覺上的美觀需求。

在本發明一實施例中，基板102之邊緣為弧形(見第6圖)或具有鈍角的多邊形(見第7圖)。與第2圖之基板102相較，第6與7圖之設計能避免基板102的邊角因為外力而容易損傷甚至崩裂的問題產生。雖然第7圖之多邊形具有三個邊，但本技術領域中具有通常知識者應理解多邊形可具有更多邊。此外，第6圖與第7圖之設計可搭配第4圖之緩衝層401、第5圖之保護層501、或上述之組合，以進一步提升基板102的耐撞擊性。第6與7圖的第二遮光層106也可覆蓋基板102之弧形邊緣的部份或是覆蓋到基板102之多邊形邊緣的部份(未繪示)。

在本發明一實施例中，上述觸控裝置100與與顯示裝置801貼合以形成觸控顯示裝置800。值得注意的是，觸控裝置100之基板102亦可作為顯示裝置之基板，即基板102下方可形成有彩色濾光片層、陣列層、或上述之組合。在本發明一實施例中，在本發明一實施例中，顯示裝置801可為電子紙、電子閱讀器、電致發光顯示器(ELD)、有機電致發光顯示器(OELD)、發光二極體(LED)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、量子點雷射電視、液晶雷射電視、量子點發光二極體(QD-LED)、屈伸畫素顯示器(TPD)、有機發光電晶體(OLET)、或類似物，在此不予限制。雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，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。

100‧‧‧觸控裝置

102‧‧‧基板

102A‧‧‧中心區

102B‧‧‧週邊區

104‧‧‧第一遮光層

104A‧‧‧第一邊緣

106‧‧‧第二遮光層

106A‧‧‧第二邊緣

154‧‧‧觸控感應層

156‧‧‧導電走線

Claims (20)

1. 一種觸控裝置，包括：一基板，具有一中心區及一週邊區；一第一遮光層，設置於該週邊區上，具有一靠近該中心區的一第一邊緣；一觸控感應層，設置於該中心區上，且部分延伸至該週邊區上以覆蓋部份該第一遮光層；一導線層，設置於該第一遮光層上；以及一第二遮光層，覆蓋至少部份該第一遮光層及至少部份該導線層，且該第二遮光層具有靠近該中心區的一第二邊緣；其中該第二邊緣的輪廓粗糙度大於該第一邊緣的輪廓粗糙度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該導線層具有多個導電走線，該第二遮光層覆蓋部份該些導電走線，且露出其他部份該些導電走線。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控裝置，其中該第二遮光層在該些導電走線之一者上形成一覆蓋區與一非覆蓋區，該覆蓋區至少橫跨該些導電走線之一者的線寬，而該非覆蓋區露出該些導電走線之一者的部份線段。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第二遮光層的孔隙直徑平均值大於該第一遮光層的孔隙直徑平均值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中對應該基板的第一邊之該第二遮光層的寬度，不同於對應該基板的第二邊之該第二遮光層的寬度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包括一對位記號位於該週邊區上，該第二遮光層未覆蓋該對位記號，且該對位記號與該第二遮光層的距離介於80μm至400μm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第一遮光層為光阻材料，且該第二遮光層為油墨材料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第一遮光層為黑色以外的其他顏色。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第一遮光層為多層結構。
10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控裝置，其中該第一遮光層包括一底圖案層，以及一頂層順應性地形成於該底圖案層上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第二遮光層係多層結構。
12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第一遮光層的該第一邊緣與該第二遮光層的該第二邊緣的距離介於0.1mm至5mm之間。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該基板 為一玻璃基板或一塑膠基板。
14. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該基板的邊緣為弧形或具有鈍角的多邊形。
15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包括一保護層包覆該基板的邊緣。
16. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包括一緩衝層位於該基板與該第一遮光層及該觸控感應層之間。
17. 一種觸控裝置，包括：一基板；一觸控感測元件，設置於該基板上；一第一遮光層，設置於該基板上並與該觸控感測元件部份重疊；複數條導電走線，設置於該第一遮光層上，且該些導電走線與該觸控感測元件電性連接；以及一第二遮光層，覆蓋部份的該些導電走線及部份的該第一遮光層；其中該第二遮光層靠近該觸控感測元件的邊緣是一不平整的邊緣；其中該第二遮光層覆蓋該些導電走線中一者的一部份，且露出該些走線中該者的其他部份。
18. 如申請專利範圍第17項所述之觸控裝置，其中該第二遮光層在該些導電走線之一者上形成一覆蓋區與一非覆蓋 區，該覆蓋區至少橫跨該些導電走線之一者的線寬，而該非覆蓋區露出該些導電走線之一者的部份線段。
19. 如申請專利範圍第17項所述之觸控裝置，更包括一對位記號位於該第一遮光層上，該第二遮光層未覆蓋該對位記號，且該對位記號與該第二遮光層的距離介於80μm至400μm之間。
20. 如申請專利範圍第17項所述之觸控裝置，其中該第一遮光層為光阻材料，且該第二遮光層為油墨材料。