奈米碳网於触控面板感测器之应用研究.PDFVIP

工程科技與教育學刊 第九卷 第一期 民國一○一年三月 第 38 ～56 頁 奈米碳網於觸控面板感測器之應用研究 鄭偉順、黃世疇 * 、林品洋 國立高雄應用科技大學 機械工程系 *E-mail:shuang@cc.kuas.edu.tw 摘 要 本研究使用奈米碳網製作感測器並應用於觸控面板上，該感測器為電阻式觸控面板，元件之製作以微 機電系統（Micro-electromechanical Systems, MEMS ）製程進行。奈米碳網為使用酒精催化化學氣相沉積法 （Alchool Catalytic Chemical Vapor Deposition, ACCVD ）成長之單壁奈米碳網，研究中將成長後之奈米碳網 進行四線電阻式觸控面板與陣列圖形化觸控面板設計，並使用 Parylene-C 與 PDMS 作為封裝與基層，完成 奈米碳網之薄型透明可撓性觸控面板感測器。最後進行觸控面板測試，量測觸壓元件之電壓變化，探討定 位觸碰位置與觸控面板之線性度。文中並討論圖形化觸控面板之可形性，以及奈米碳網成長情形之影響。 關鍵詞：奈米碳網、觸控面板、電阻式、可撓性 1. 前 言 近年來眾多消費性電子產品都趨向於使用觸控面板的輸入介面，部分原因為微機電系統（ Micro- electromechanical Systems, MEMS ）的技術提升，使得產品的體積相對縮小，再加上電子產品體積縮小後更 能符合市場上的購買需求，導致電子產品對體積的要求相對提升，而原本電子產品的輸入介面鍵盤，相對 於縮小化上的困難，使得大多數廠商都放棄鍵盤之輸入介面，改以其它輸入方式來縮小整體產品之體積， 例如以語音或手寫的輸入介面，其中手寫輸入之精確性較高以及較佳之人性化等優點，使得手寫之輸入介 面甚受歡迎。 手寫輸入方式中以所謂觸控面板之形式最受歡迎。觸控面板其實就是在顯示的螢幕上佈滿無數的感測 器來感測觸碰的位置，並以此推測輸入的資料。觸控面板之感測器部分分成多種類型，例如：電阻式、電 容式、超音波式、紅外線式、電磁感應式等 [1-6] 。圖 1 所示為常見之觸控式面板之系統概念圖，從圖中可 以了解觸控式面板主要為前端觸覺感測定位部分與後端轉換數位訊部分。現今對於觸控式的相關研究都是 注重於前端的觸覺感測定位，而不論何種感測器都是以觸碰為啟動，因此觸控面板之重點在於如何正確、 快速、簡單的辨識觸碰的位置。本研究以近年來相當受歡迎之材料奈米碳網，作為電阻式觸控面板觸控面 板之設計材料，文中並探討奈米碳網感測靈敏度的關係、觸控面板之作動效能、可撓性與透明性。 圖 1 觸控感測系統概念圖 ©2007 National Kaohsiung University of Applied Sciences, ISSN 1813-3851 奈米碳網於觸控面板感測器之應用研究 39 2. 奈米碳網電阻式觸控面板設計 2.1 電阻式觸控面板結構與量測 2.1.1 四線型電阻式觸控面板 四線型電阻式觸控面板，是以四條線（四個電極）所組成之觸控面板。電阻式觸控面板分別有上下 兩層的導電層與中間負責隔開兩者製造空間的點隔片（Dot Spacer ）層，當觸壓觸控面板時，上層的電極 會因壓力而變形向下，當上下兩層的導電層互相接觸時產生通路與電位差，該電位差送到後續的個人電 腦進行運算即可了解該觸壓點之位置，詳細電路圖如圖 2 所示 [7] 。 圖 2 電阻式觸控面板電路 Y 軸量測時示意圖 [7] 由圖 2 可知正常時的電源從上層經 X 軸方向形成通路，當觸壓觸碰面板造成上層與下層接觸時，電 流會從接觸點上層流向下層並經由 Y 軸方向流向 Vx ，因此可從Vx 處量測到電壓差，該電壓差會因接觸 位置的不同，造成下層 Y 軸長度上的不同