台湾专利TW201310307A 觸控元件

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专利摘要:
一種觸控元件，其包括一基板、一第一底電極、一第二底電極、一主動層、一第一頂電極以及一第二頂電極。基板具有一觸控區與一非觸控區，第一底電極配置於觸控區上，第二底電極配置於非觸控區上，其中第一底電極與第二底電極電性絕緣。主動層配置於基板上，且從觸控區延伸至非觸控區。第一頂電極配置於主動層上且位於第一底電極上方，而第二頂電極配置於主動層上且位於第二底電極上方，其中位於觸控區內的部分主動層、第一底電極與第一頂電極構成一光學式觸控單元，而位於非觸控區內的部分主動層、第二底電極與第二頂電極構成一太陽電池。
公开号:TW201310307A
申请号:TW100130537
申请日:2011-08-25
公开日:2013-03-01
发明作者:Hsin-Rong Tseng；Ting-Kuo Chang；Chin-Shan Chen
申请人:Au Optronics Corp；
IPC主号:G06F3-00

专利说明:
觸控元件
本發明是有關於一種觸控元件，且特別是有關於一種包括光學式觸控單元(optical touch sensing unit)與太陽電池(solar cell)之觸控元件。
太陽能是一種乾淨無污染且取之不盡、用之不竭的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，太陽能一直是最受矚目的焦點。由於太陽電池可直接將太陽能轉換為電能，因此太陽電池已成為目前產業界相當重要的研究課題之一。
太陽電池已經逐漸地被應用於建築物與電子產品(如鍵盤、手機、筆記型電腦等)上。與固定設置於建築物上的太陽電池相較，應用於電子產品的太陽電池通常是設置在電子產品的外表面上，為了不影響電子產品本身的操作與美觀，太陽電池的設置面積(受光面積)無法足夠大，因而導致太陽電池所產生的電能不足以當作主要電源，僅能當作輔助電源。
為了增加太陽電池的受光面積，已有習知技術提出將觸控面板疊置於太陽電池上方之作法，由於觸控面板對於外界光線的遮蔽十分有限，因此太陽電池會具有足夠大的受光面積。值得注意的是，將觸控面板疊置於太陽電池上方的作法，在製程上需經過進一步的對位、貼合與組裝，造成製造成本上的增加。因此，如何更有效地整合太陽電池與觸控面板的製作將是研發人員研發的重點之一。
本發明提供一種觸控元件，其光學式觸控單元與太陽電池共用同一層主動層。
本發明提供一種觸控元件，其包括一基板、一第一底電極、一第二底電極、一主動層、一第一頂電極以及一第二頂電極。基板具有一觸控區與一非觸控區，第一底電極配置於觸控區上，第二底電極配置於非觸控區上，其中第一底電極與第二底電極電性絕緣。主動層配置於基板上，且主動層從觸控區延伸至非觸控區。第一頂電極配置於主動層上且位於第一底電極上方，而第二頂電極配置於主動層上且位於第二底電極上方，其中位於觸控區內的部分主動層、第一底電極與第一頂電極構成一光學式觸控單元，而位於非觸控區內的部分主動層、第二底電極與第二頂電極構成一太陽電池。
在本發明之一實施例中，前述之基板包括一硬質基板或一可撓性基板。
在本發明之一實施例中，前述之主動層係全面性地覆蓋基板。
在本發明之一實施例中，前述之主動層具有一連續圖案以從觸控區延伸至非觸控區。
在本發明之一實施例中，前述之主動層於基板上的投影面積實質上等於觸控區與非觸控區的面積總和。
在本發明之一實施例中，前述之主動層之材質包括有機材料或無機半導體材料。
在本發明之一實施例中，前述之第一底電極與第一頂電極提供一偏壓至觸控區內的部分主動層。
在本發明之一實施例中，前述之偏壓為逆向偏壓。
在本發明之一實施例中，前述之觸控元件更包括一與太陽電池電性連接之儲電元件。舉例而言，儲電元件包括一蓄電池。
在本發明之一實施例中，前述之觸控元件更包括一與光學式觸控單元電性連接之觸控訊號處理器。
由於本發明之觸控元件中的光學式觸控單元與太陽電池共用同一層主動層，因此本發明整合了光學式觸控單元與太陽電池的製作，不但使觸控元件的製作成本降低，且讓太陽電池的受光面積增加。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例之觸控元件的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之觸控元件100包括一基板110、至少一個第一底電極120a、至少一個第二底電極120b、一主動層130、至少一個第一頂電極140a以及至少一個第二頂電極140b。基板110具有一觸控區110a與一非觸控區110b，第一底電極120a配置於觸控區110a上，而第二底電極120b配置於非觸控區110b上，其中第一底電極120a與第二底電極120b電性絕緣。主動層130配置於基板110上，且主動層130從觸控區110a延伸至非觸控區110b。第一頂電極140a配置於主動層130上且位於第一底電極120a上方，而第二頂電極140b配置於主動層130上且位於第二底電極120b上方，其中位於觸控區110a內的部分主動層130、第一底電極120a與第一頂電極140a構成一光學式觸控單元T，而位於非觸控區110b內的部分主動層130、第二底電極120b與第二頂電極140b構成一太陽電池S。
在本實施例中，主動層130具有一連續圖案，以從觸控區110a延伸至非觸控區110b。詳言之，主動層130包括區域130a、區域130b以及區域130c，其中主動層130的區域130a夾於第一底電極120a與第一頂電極140a之間，而主動層130的區域130b夾於第二底電極120b與第二頂電極140b之間，而主動層130的區域130c則未被任何電極所覆蓋，且區域130c係連接於區域130a與區域130b之間。換言之，主動層130的區域130a是由第一底電極120a與第一頂電極140a所定義，主動層130的區域130b是由第二底電極120b與第二頂電極140b所定義，而主動層130的區域130c則是由第一底電極120a、第一頂電極140a、第二底電極120b與第二頂電極140b所共同定義。
為了有效儲存與利用觸控元件100中太陽電池S所產生的電力，本實施例之觸控元件100可進一步包括一儲電元件150，此儲電元件150係與太陽電池S電性連接，此儲電元件150例如為一蓄電池。詳言之，儲電元件150係透過前述之匯流線與太陽電池S電性連接。
為了處理觸控元件100中光學式觸控單元T所產生的觸控訊號，本實施例之觸控元件100可進一步包括一與光學式觸控單元T電性連接之觸控訊號處理器160。詳言之，觸控訊號處理器160係透過前述之讀出線與光學式觸控單元T電性連接。
本實施例利用第一底電極120a與第一頂電極140a的形狀及所在位置定義出光學式觸控單元T的形狀與分佈位置(即觸控區110a形狀與分佈位置)，並利用第二底電極120b與第二頂電極140b的形狀及所在位置定義出太陽電池S的形狀與分佈位置(即非觸控區110b形狀與分佈位置)。觸控區110a與非觸控區110b的形狀與分佈位置可根據設計需求而作適當的更動，本實施例不限定觸控區110a與非觸控區110b的形狀與分佈位置。
本實施例之觸控元件100可應用於觸控鍵盤(例如組裝於筆記型電腦中的鍵盤或透過特定介面與個人電腦連接的鍵盤)、手機的按鍵、計算機的按鍵、滑鼠等電子產品中。根據觸控元件100的不同應用層面，本實施例所採用的基板110可以為一硬質基板或一可撓性基板，且本實施例不限定所使用之基板110必須具備平整的表面。換言之，基板110上用以承載第一底電極120a、第二底電極120b、主動層130、第一頂電極140a以及第二頂電極140b的表面可以是一曲面或具有特定造型的表面。
以觸控鍵盤的應用為例，此領域具有通常知識者可以根據觸控鍵盤所需之按鍵數量來決定光學式觸控單元T的數量。每個光學式觸控單元T的形狀與分佈位置係由一個第一底電極120a與一個第一頂電極140a所決定，而光學式觸控單元T的數量即等於觸控鍵盤所需之按鍵數量。值得注意的是，光學式觸控單元T的數量與主動層130無關，光學式觸控單元T的數量僅與第一底電極120a與一個第一頂電極140a數量有關。
從圖1可清楚得知，主動層130例如係全面性地覆蓋於基板110，以覆蓋住基板110上的第一底電極120a與第二底電極120b。換言之，主動層130的面積與基板110的面積實質上相同(意即，主動層130於基板110上的投影面積實質上等於觸控區110a與非觸控區110b的面積總和)。然而，本發明不限定主動層130的面積必須與基板110的面積相同。在本發明之其他實施例中，主動層130的面積例如略小於基板110的面積，意即，主動層130的外緣不與基板110的外緣切齊(意即，主動層130的外緣與基板110的外緣之間可維持一適當距離)。
為了使光學式觸控單元T能夠正常地操作，本實施例施加一偏壓於光學式觸控單元T。此外，太陽電池S則提供另一偏壓給儲電元件150，以使太陽電池S照光後所產生之電力能夠被儲存於儲電元件150中。本實施例可透過第一底電極120a與第一頂電極140a提供一偏壓V1至觸控區110a內的部分主動層130(區域130a)，以使光學式觸控單元T能夠正常運作。在太陽電池S被光線照射之所產生的電力能夠透過第二底電極120b與第二頂電極140b的傳輸而儲存於儲電元件150中，位於非觸控區110b上的太陽電池S亦可透過彼此串聯或並聯的方式以提供符合儲電元件150所需之電壓及電流。舉例而言，施加於區域130a上之偏壓V1例如係介於-0.1伏至-10伏之間，而太陽電池S提供給儲電元件150之偏壓V2例如係介於0.5伏至20伏之間。
圖2為本發明另一實施例之觸控元件的上視圖，而圖3A至圖3C分別為沿著圖2中A-A’剖線、B-B’剖線與C-C’剖線之剖面示意圖。請參照圖2以及圖3A至圖3C，本實施例之觸控元件100’與前述之觸控元件100類似，主要差異僅在於佈局(layout)不同，以下將針對觸控元件100’之細節進行描述。
如圖2以及圖3A至圖3C所示，本實施例之觸控元件100’包括一基板110、一第一圖案化導電層C1、一第二圖案化導電層C2、一圖案化保護層PV、一主動層130以及一第三圖案化導電層C3。第一圖案化導電層C1包括一配置於基板110上之讀出線RL、一配置於基板110上之接觸導線CL、一配置於基板110上之匯流線BL，第二圖案化導電層C2包括彼此電性絕緣之第一底電極120a與第二底電極120b，而第三圖案化導電層C3包括一第一頂電極140a與一第二頂電極140b。
從圖3A至圖3C可清楚得知，圖案化保護層PV覆蓋讀出線RL、匯流線BL以及基板110之部分區域，並將接觸導線CL、第一底電極120a與第二底電極120b暴露。此外，接觸導線CL、匯流線BL、第一底電極120a與第二底電極120b的邊緣可以被圖案化保護層PV覆蓋。在本實施例中，圖案化保護層PV之材質例如為介電材料或絕緣材料。
主動層130覆蓋於第一底電極120a、第二底電極120b圖以及案化保護層PV上，且主動層130由第一底電極120a上方延伸至第二底電極120b上方。第一頂電極140a以及第二頂電極140b覆蓋於主動層130上，且第一頂電極140a以及第二頂電極140b例如是彼此電性連接，意即，第三圖案化導體層C3具有連續之圖案。位於第一底電極120a上方的第三圖案化導體層C3定義為第一頂電極140a，而位於第二底電極120b上方的第三圖案化導體層C3定義為第二頂電極140b。
第三圖案化導體層C3延伸至接觸導線CL，並與接觸導線CL電性連接。此外，圖案化保護層PV可以有效地避免第三圖案化導體層C3與讀出線RL、匯流線BL電性連接。因此，光學式觸控單元T與導出太陽電池S能夠分別正常操作。
在本實施例中，主動層130之材質例如為無機光電轉換材料或有機光電轉換材料。舉例而言，無機光電轉換材料例如為非晶矽(a-Si)、微晶矽(μc-Si)或鎘碲二元化合物(CdTe)，其厚度例如係介於0.1微米至2微米之間。在其他可行的實施例中，無機光電轉換材料例如為銅銦鎵硒四元化合物(copper indium gallium selenide，CIGS)、銅銦硒三元化合物(CIS)、銅鎵硒三元化合物(CGS)、銅鎵碲三元化合物(CGT)、銅銦鋁硒四元化合物(CIAS)、II-VI或III-V半導體，其厚度例如係介於1微米至3微米之間。
前述之有機光電轉換材料例如為聚(3-己基噻吩)：[6,6]苯基-C61-酪酸甲基酯(poly(3-hexylthiophene):[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester，P3HT：[60]PCBM)、聚[2-甲烷基-5-(30,70-二甲基壬氧)-1,4-伸苯基伸乙烯基]:[6,6]苯基-C61-酪酸甲基酯(poly[2-methoxy-5-(30,70-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]:[6,6]-phenyl-C61-butyricacidmethyl ester，MDMO-PPV:[60]PCBM)、聚[2,6-(4,4-雙-(2-乙基己基)-4H-)]雙噻吩[2,1-b;3,4-b']環戊烷-alt-4,7-(2,1,3-苯並噻二唑):[6,6]苯基-C71-酪酸甲基酯(poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)]:[6,6]-phenyl-C71 butyric acid methyl ester,PCPDTBT:[70]PCBM)、聚[4,8-雙-取代-苯[1,2-b:4,5-b']二噻吩]-2,6--diyl-alt-4-取代-thieno[3,4-b]thio-phene-2,6-diyl]:[6,6]苯基-C71-酪酸甲基酯(poly[4,8-bis-substituted-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-4-substituted-thieno[3,4-b]thio-phene-2,6-diyl]:[6,6]-phenyl-C71 butyric acid methyl ester，PBDTTT:[70]PCBM)。此外，有機光電轉換材料的厚度例如係介於50奈米至300奈米之間。
由於本發明之觸控元件中的光學式觸控單元與太陽電池共用同一層主動層，因此本發明整合了光學式觸控單元與太陽電池的製作，不但使觸控元件的製作成本降低，且讓太陽電池的受光面積增加。
雖然本發明已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和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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．．．觸控元件
110．．．基板
120a．．．第一底電極
120b．．．第二底電極
130．．．主動層
130a、130b、130c．．．區域
140a．．．第一頂電極
140b．．．第二頂電極
150．．．儲電元件
160．．．觸控訊號處理器
RL．．．讀出線
BL．．．匯流線
C1．．．第一圖案化導電層
C2．．．第二圖案化導電層
C3．．．第三圖案化導電層
PV．．．圖案化保護層
CL．．．接觸導線
T．．．光學式觸控單元
S．．．太陽電池
圖1為本發明一實施例之觸控元件的剖面示意圖。
圖2為本發明另一實施例之觸控元件的上視圖。
圖3A至圖3C分別為沿著圖2中A-A’剖線、B-B’剖線與C-C’剖線之剖面示意圖。
100．．．觸控元件
110．．．基板
120a．．．第一底電極
120b．．．第二底電極
130．．．主動層
130a、130b、130c．．．區域
140a．．．第一頂電極
140b．．．第二頂電極
150．．．儲電元件
160．．．觸控訊號處理器
T．．．光學式觸控單元
S．．．太陽電池

权利要求:
Claims (11)
[1] 一種觸控元件，包括：一基板，具有一觸控區與一非觸控區；一第一底電極，配置於該觸控區上；一第二底電極，配置於該非觸控區上，其中該第一底電極與該第二底電極電性絕緣；一主動層，配置於該基板上，且該主動層從該觸控區延伸至該非觸控區；一第一頂電極，配置於該主動層上且位於該第一底電極上方；以及一第二頂電極，配置於該主動層上且位於該第二底電極上方，其中位於該觸控區內的部分該主動層、該第一底電極與該第一頂電極構成一光學式觸控單元，而位於該非觸控區內的部分該主動層、該第二底電極與該第二頂電極構成一太陽電池。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，其中該基板包括一硬質基板或一可撓性基板。
[3] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，其中該主動層係全面性地覆蓋該基板。
[4] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，其中該主動層具有一連續圖案以從該觸控區延伸至該非觸控區。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，其中該主動層於該基板上的投影面積實質上等於該觸控區與該非觸控區的面積總和。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，其中該主動層之材質包括有機材料以及無機材料。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，其中該第一底電極與該第一頂電極提供一偏壓至該觸控區內的部分該主動層。
[8] 如申請專利範圍第7項所述之觸控元件，其中該第一偏壓為逆向偏壓。
[9] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，更包括一儲電元件，與該太陽電池電性連接。
[10] 如申請專利範圍第9項所述之觸控元件，其中該儲電元件包括一蓄電池。
[11] 如申請專利範圍第1項所述之觸控元件，更包括一觸控訊號處理器，與該光學式觸控單元電性連接。

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