CN101369207A - 触摸面板 - Google Patents

Abstract

一种触摸面板，包括相对设置并互相连接的固定侧衬底和操作侧衬底，具有分别形成在所述固定侧衬底和操作侧衬底相对面上的固定侧导电膜和操作侧导电膜，并能够将固定侧导电膜和操作侧导电膜上的任何接触点检测为2维坐标，其中弯曲部分在其一端和另一端之间形成，并且其中在弯曲部分的两侧上限定和形成了两个输入操作区域。

Description

触摸面板

相关申请的交叉参考

本申请要求基于2007年3月30日提交的日本专利申请号为2007-093493、2007年6月21日提交的日本专利申请号为2007-164246、以及2007年11月27日提交的日本专利申请号为2007-306418的优先权，在此并入其全部公开内容。

技术领域

本发明涉及一种具有相对置地设置并且互相附着的固定侧衬底和操作侧衬底的触摸面板，并且在边框内侧的输入操作区域内能够将任何接触点检测为二维坐标。

背景技术

近年来，触摸面板的应用已经变得越来越普及，并且触摸面板已经越来越多地安装到便携式信息装置上。在便携式信息装置中，例如移动电话、小尺寸游戏机等等中，自然地期望具有重量轻和薄外形的装置，并且具有能够经受住下落冲击而不损坏的结构。因此，代替基于膜-玻璃的传统触摸面板，基于塑料材料，例如FFP、FF、FP的触摸面板已经得到更广泛的使用。

另一方面，在移动电话或者小型游戏机中，折叠型结构已经变得越来越广泛地被采用。很多采用折叠型结构的传统机器具有两个屏幕，其中一个表面用作显示屏，另一个表面用作操作面板，该操作面板具有键开关和设置在其上的指点设备。当触摸面板应用到这样的装置，该触摸面板仅仅提供设置在两个表面中的一个上，即显示屏上。然而，近来，已经出现了两个表面都具有显示屏功能的装置，并且其需求正在增加。在这样的装置中，已经尝试对两个显示屏都应用触摸面板。

如图14所示，为了对具有两个显示屏的装置应用触摸面板，需要两个触摸面板70、80。这样，存在一个问题，需要用于两个触摸面板的两组柔性电路体71、81，这两个触摸面板的结构不可避免地变得复杂。因此，本申请探索一片型触摸面板，其能够折叠成两个，并形成两个输入操作区域的屏幕。

尽管没有直接涉及本发明，日本专利公开H10-340151公开了具有多个开关片的折叠型订餐(food ordering)终端。在该订餐终端中，装订环固定到衬底上，多个开关片以装订型的书的形式由该环装订。每一个开关片由5个附着在一起的树脂片构成。该开关片具有电路体，在该电路体内形成有开关。

在传统的电阻膜型触摸面板中，ITO膜形成为导电膜。由于ITO膜像薄玻璃板一样刚性和易碎，存在的问题在于，当ITO膜以小半径的曲率R弯曲时，产生了裂缝并削弱了膜的导电特性。即，存在的问题在于，由于施加到ITO膜的弯曲部分的压力，ITO膜被破坏。例如，已经证实，如果ITO膜以角半径R1.0折叠，在反复折叠和伸展几次或者几十次之后，产生了电阻的变化(参见图9)。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供具有良好弯曲特性以及高耐久性并能够长时间保持可靠电连接的触摸面板。

为了达到上述目标，本发明的一个方面提供了一种触摸面板，包括固定侧衬底和操作侧衬底，操作侧衬底设置和固定侧衬底相互对置并互相连接，具有分别形成在固定侧衬底和操作侧衬底上的固定侧导电膜和操作侧导电膜，并能够将固定侧导电膜和操作侧导电膜上的任何接触点检测为2维坐标，其中能够弯曲的弯曲部分在一端和另一端之间形成，并其中在弯曲部分的两侧上限定和形成了两个输入操作区域。

根据上述结构，由于限定两个输入操作区域的弯曲部分能够弯曲，即使触摸面板的一个端部以弯曲部分作为支撑点反复地在朝向或离开触摸面板的另一个端部弯曲，在长期使用触摸面板期间，也能够避免弯曲部分中的应力集中。因此，一体化形成为一个单元的触摸面板能够获得两个状态，即，打开状态和关闭状态。这样，能够提供具有良好弯曲性质和高耐久性并能够保持良好的电连接可靠性的触摸面板。

在上述触摸面板中，能够由导电聚合物形成固定侧导电膜和操作侧导电膜。通过在固定侧导电膜和操作侧导电膜中用导电聚合物替代ITO膜，当触摸面板反复地以弯曲部分作为支撑点而弯曲时，作用于弯曲部分的应力能够松弛，并能够缓和对导电膜的损害，以便获得触摸面板在耐久性(写耐久性)上的显著提高。

在上述触摸面板中，也能够使用ITO膜作为固定侧导电膜，以及使用导电聚合物作为操作侧导电膜。尽管ITO膜是刚性的和易碎的材料，通过以蚀刻等方式从弯曲部分移除ITO膜，能够以弯曲部分作为支撑点来弯曲触摸面板。

在上述触摸面板中，也能够由玻璃形成固定侧衬底，并将触摸面板在弯曲部分分离成两个部分，并以与透明膜一体化为一个单元的方式形成操作侧衬底。由于两个输入操作区域基于玻璃形成，可以提供能够弯曲的触摸面板而不损及触摸面板的强度(弹性)。

在上述触摸面板中，也能够在弯曲部分中形成绝缘层。利用这样的结构，能够消除在弯曲部分发生短路的危险。

在上述触摸面板中，多个点状间隔件以比在所述两个输入操作区域内形成的点状间隔件的间距窄的间距形成在弯曲部分中。利用这样的结构，能够保持一对相对置的导电膜之间的间距的均匀性。

在上述触摸面板中，能够形成色调校正膜，用于校正导电聚合物材料的蓝色。利用这样的色调校正膜，液晶显示器等的颜色能够如实地再现，并能够因此获得高质量的图像。

在上述触摸面板中，色调校正膜是包含黄色颜料的硬涂层，作为颜色校正成分。具有这样的硬涂层，可以有效地弱化导电聚合物材料的蓝色。

在上述触摸面板中，外部电路装置能够在一个位置通过规定的布线图案电连接到固定侧导电膜和操作侧导电膜。由于在一个位置连接外部电路装置例如FPC，能够简化触摸面板的结构。

如上所述的触摸面板可应用到具有两个折叠液晶区域的折叠型信息装置，以便两个输入操作区域附着到两个液晶区域。该触摸面板也能应用到通过施加磁场或者电场来显示图像的电子纸。由于触摸面板可在折叠型信息装置或者电子纸的两个液晶区域上形成，能够提高输入到信息装置的信息的可操作性，并能扩展触摸面板应用的范围。

附图说明

参考附图，根据以下优选实施例的描述，本发明的上述及其它目标、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明实施例的触摸面板的剖面图；

图2是图1中处于打开状态的平面形式的触摸面板的平面图；

图3A是触摸面板操作侧衬底相对置的表面的平面图；

图3B是触摸面板固定侧衬底相对置的表面的平面图；

图4是具有安装在图1所示的触摸面板上的信息装置的透视图；

图5是耐久性测试(弯曲实验)中使用的测试膜的透视图；

图6A是在下侧上的具有有机导电聚合物的膜的剖视图；

图6B是在下侧上的具有ITO膜的传统膜的剖视图；

图6C是在下侧上的具有ITO膜的改进型传统膜的剖视图；

图7是在耐久性测试(弯曲测试)中，具有作为弯曲点的夹具的一端反复弯曲的测试膜的透视图；

图8是解释当测试薄膜以该角半径弯曲时，图7中所示的夹具的一端的角半径和测量的电阻值之间的关系；

图9是解释当测试膜在夹具的一端反复地以规定的角半径弯曲时，反复弯曲的次数和测得的电阻值之间的关系；

图10是具有色调校正膜(硬涂层)的触摸面板的变体的剖视图；

图11是仅在操作侧衬底上具有色调校正膜的触摸面板的另一种变体的剖视图；

图12是仅在操作侧衬底上具有色调校正膜，以及在操作侧衬底上具有作为导电膜的ITO膜的触摸面板的另一种变体的剖视图；

图13是在操作侧衬底上具有作为导电膜的ITO膜的触摸面板的另一种变体的透视图；以及

图14是传统触摸面板的例子的平面图。

具体实施方式

现在，本发明将参考示出其具体实施例的附图详细描述。图1是按照本发明实施例的触摸面板的视图。

如图1所示，本实施例的电阻膜型触摸面板10包括：固定侧衬底(膜)11，该固定侧衬底是要附着到液晶屏的下衬底；操作侧衬底(膜)12，是由手指、笔等等按压的衬底，并与固定侧衬底11相对置地设置；以及FPC连接器13，将两个衬底11、12电互连到装置的主体。触摸面板10应用到具有两个液晶屏区域的折叠型信息装置50(图4)，并一体地形成为一片，具有两个输入操作区域14、15和在两个输入操作区域14、15之间的弯曲区域(弯曲部分)16。这样，一个操作区域15适合于以弯曲区域16作为支撑点而弯曲。

下面将详细描述本实施例的触摸面板10。除了在衬底11的固定侧上形成点状间隔件18外，两个衬底11、12具有基本相同的结构。两个衬底11、12在边框部分的内侧彼此附着，并具有大约100μm的间隙(对置地分离)。点状间隔件18由环氧树脂等形成，并以直径为40μm、高度为几μm的尺寸以规定的间距设置。相邻两个点状间隔件18之间的间距在两个输入操作区域14、15内较宽，在弯曲区域16内较窄。例如，在两个输入操作区域14、15内，点状间隔件18的间距可以是2mm，在弯曲区域16内，点状间隔件18的间距可以是1-0.5mm。通过在弯曲区域16内以较窄间距形成点状间隔件18，能够保持一对相对置的导电膜(电阻膜片)20、21之间的间隙的一致性。进一步，如图2所示，在弯曲区域16内形成的绝缘薄膜22与以窄间距设置的点状间隔件18协作，以便防止在弯曲区域16内发生短路。

两个衬底11、12具有基底材料45、46，它们分别由100-200μm厚度的双轴延伸的聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)形成，厚度优选是175μm。除了PET，具有合适弹性的各种塑料例如聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)等可用作基底材料45、46。

在两个衬底11、12的相对置的表面上，涂敷有导电聚合物作为导电膜20、21。本实施例的导电聚合物是聚硫苯基聚合物并具有高透明性(半透明性)。通常，触摸面板的光透射率优选为80％或者更高，对于厚度为约500nm的薄膜，触摸面板的光透射率可以为90％或者更高。只要具有高透明性，其它的聚合物也可用作导电聚合物。例如，可应用聚乙炔基聚合物、聚吡咯(polypyrrole)基聚合物或者聚亚苯基亚乙烯基聚合物或者其它类似聚合物。

在此对于膜厚度没有具体限制，对于特殊应用的需要可合适地选择膜厚度。例如，膜厚度优选为0.01-10μm，更优选为0.1-1μm。如果膜厚度小于0.01μm，膜的电阻值变得不稳定，如果膜的厚度超过10μm，不能得到对基底材料45、46的紧密附着。

对于表面电阻(值)没有具体限制，根据特殊应用的需要可合适地选择表面电阻。例如，表面电阻需要为5000Ω/方块或者更小，优选为3000Ω/方块或者更小，更优选地为1500Ω/方块或者更小。如果表面电阻(值)超过5000Ω/方块，在信息输入时的响应特性可能降低。表面电阻(值)可根据例如JIS K6911、ASTM D257等测量。

不具体地限定涂敷导电聚合物的涂敷方法，可从任何公知的方法合适地选择，例如，旋转涂敷、滚筒涂敷、杆涂敷、浸渍涂敷、凹版印刷涂敷、幕涂敷、模具涂敷、喷涂涂敷、刮片涂敷、捏和机涂敷等。当选择印刷方法时，没有具体地限制，可使用任何公知的方法，例如丝网印刷、喷涂印刷、喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、照相制版印刷等。

如上所述，由于衬底11、12使用具有良好弹性的PET形成作为基底材料45、46，导电聚合物作为导电膜20、21，触摸面板10可以以弯曲区域16作为支撑点而弯曲。根据本实施例的触摸面板对于弯曲的耐久性很高，已经实验证实，当以1.0mm的角半径反复弯曲10000次之后，没有产生裂缝，电阻值的变化很小(图9)。相反，对于传统触摸面板，即使在反复弯曲的早期，电阻值的变化很大，已经发现其不能经受反复弯曲。当触摸面板10的屏幕用写工具按压时，应力集中由导电聚合物的弹性松弛，关于写操作的触摸面板10的耐久性也通过导电膜自身的弹性而提高。稍后将描述弯曲测试。

如图3A和3B所示，两个衬底11、12的框部分与触摸面板10的输入操作区域相比是非输入区域，并在每一个衬底11、12的一对相对置的边缘上，分别设置一对电极24、25、26、27，以便当两个衬底11、12组合时，它们形成框型形状。每一对电极24-27可由银和聚酯树脂形成。在每一对电极24-27上通过手指或者笔的方式输入，经由FPC连接器13检测输入点的X坐标和Y坐标。

在形成有一对电极24～27的两个衬底11、12的边框部分，可以使用丙烯酸树脂粘合剂形成环氧树脂28、29的绝缘图案、或者由银和聚酯树脂形成的用于将柔性电路板互连到电极的布线图案30、31。

衬底11、12使用双面胶带33彼此附着。双面胶带33(图1)与衬底11、12的边框部分的形状和尺寸相对应地形成。双面胶带33在绝缘塑料膜的两个面上具有粘合层，使得其以框的形式作为电极24-27的绝缘材料。双面胶带33的厚度依赖应用而变化，可以使用例如3.0μm厚度的双面胶带。

图2中所示的FPC连接器13由树脂铸型，并通过按压接合连接到围绕输入操作区域14的边框部分。连接器13构成外壳和4极凹端子(未示出)。用于信号的FPC(柔性印刷电路)34连接到每一个端子的一端，在两个衬底11、12中形成的布线图案连接到端子的另一端。

图4表示折叠型信息装置50，其具有两个折叠液晶区域，并具有安装在其上的本实施例的触摸面板10。触摸面板10的两个输入操作区域14、15连接到信息装置50的两个液晶区域。由于输入操作在两个屏幕上执行，能够提高输入到信息装置50的信息的操作性，应用到其它应用变得可能。

接下来，将描述对具有ITO膜的传统膜以及对本发明的具有有机导电聚合物的膜进行的弯曲测试。

图5是弯曲测试中使用的测试膜60的示意图。测试膜60具有规定的厚度和规定的长度，并具有一对设置在两个纵向端用于测量电阻的电极62、62。

图6A-6C表示沿图5的测试膜60的线A-A的剖视图。图6A表示在下面具有有机导电聚合物20的本发明的聚合物膜60a，图6B表示在下侧上具有ITO膜43的传统ITO膜60b，图6C表示在图6B的下侧上具有ITO膜43的改进型传统ITO膜60c。独立的测试膜60a-60c具有包括由PET树脂形成的基底材料45、覆盖PET树脂45的上表面的硬涂层42、以及覆盖在PET树脂45的下面上的透明导电层20、43构成的层叠结构。在图6A中，PET树脂45的厚度a2设置为120-200μm，硬涂层42的厚度a1设置为3-4μm，有机导电聚合物20的厚度a3设置为100-200μm。在图6B中，PET树脂45的厚度b2设置为100-200μm，硬涂层42的厚度b1设置为3-4μm，ITO膜43的厚度b3设置为5-10μm。在图6C中，PET树脂45具有夹层结构，其中在上层中的PET树脂45a和下层中的PET树脂45b用软粘合剂44彼此附着。通过提供两层的PET树脂45，提高了膜60c对于弯曲的耐久性。在图6C中，上层中的PET树脂45的厚度c2设置为100-200μm，粘合剂44的厚度c3设置为几μm，下层中的PET树脂45的厚度c4设置为约25μm，硬涂层42的厚度c1设置为3-4μm，ITO膜43的厚度c5设置为5-10μm。

在图7中，表示出使用用于弯曲测试的夹具63的一端作为弯曲点的测试膜60a-60c的反复弯曲。在该测试中，通过折叠和展开具有作为弯曲点的夹具63的一端的测试膜60a-60c，将机械压力施加到测试膜60a-60c，测试到处于折叠状态的一对电极62、62之间的电阻的变化。

在图8中，表示出夹具63的一端的角半径R和当测试膜60a-60c向该角半径Rmm弯曲时测得的电阻之间的关系。传统ITO膜60b具有很弱的弯曲能力，在8mm的角半径R处已经显示出电阻的变化。改进型ITO膜60c在8mm的角半径处没有电阻的变化，但是在2mm的角半径R处显示出电阻的变化，在弯曲部分发现了裂缝。另一方面，聚合物膜60a在1mm的角半径R处没有显示出电阻的变化，并发现弯曲部分柔软地跟随折叠和展开操作。当应用在机械压力通过点的直接标记或者用笔写而施加到膜时的触摸面板时，聚合物膜60a的性质是很有利的。

在图9中，表示出当测试膜60a-60c弯曲时的反复弯曲的次数和测得的电阻值之间的关系，其中测试膜60a-60c在夹具63的一端以2.0的角半径R弯曲。ITO膜60b在第一弯曲处显示出电阻变化，并在进一步弯曲时产生大的电阻变化。在第一弯曲处，改进型ITO膜60c没有显示电阻变化，但是在反复10次弯曲之后开始显示电阻变化，并在反复弯曲100次或者更多后产生更大的电阻变化。另一方面，在反复弯曲100次之后，聚合物膜60a没有显示出电阻变化，仅在反复弯曲10000次之后发现电阻的微小变化。

因此，在聚合物膜60a中，有机导电膜20具有聚合物材料的柔韧性性质，已经发现聚合物材料具有与PET基底材料45的良好的相容性，在反复弯曲之后，不容易发生由于该结构的破坏而导致的例如电导率的下降等问题。相反，已经发现通过真空溅射涂敷了ITO膜43并因此在PET基底材料45上形成了薄和易碎的陶瓷膜的传统ITO膜60b、60c对于弯曲具有差的耐久性。

接下来，将参照图10-13描述触摸面板的变体。附图中，为了促进对结构的理解，夸大了厚度方向的尺寸。在图10-12中，表示出具有用于校正导电聚合物的蓝色的色调校正膜41的触摸面板40A-40C。色调校正膜41在衬底11、12的最外层形成，作为包含黄色颜料的硬涂层42。黄色颜料可以是例如镍黄、或者基于偶氮的黄色颜料。硬涂层42通常以几μm的厚度形成以便增加衬底11、12的表面硬度或者耐磨性。本发明的色调校正膜41是附加了色调校正功能的硬涂敷层42。

在图10中，示出了本发明的实施例，其中色调校正膜41设置在固定侧衬底11和操作侧衬底12上。在每一个衬底11、12上，硬涂层41、42有两层构成，即，上层和下层，下层起色调校正膜41的作用，上层是不具有颜色校正功能的普通硬涂层42。触摸面板40A的蓝色调由色调校正膜41弱化，以便能减少那些习惯面板淡黄色色调的人们的不适，并能提高触摸面板的质量。

在图11中，表示出色调校正膜41仅设置在衬底12的操作侧上的实施例。在操作侧衬底12上，硬涂层41、42由两层构成，即上层和下层，下层起色调校正膜41的作用，上层是不具有颜色校正功能的普通硬涂层42，如图10所示。已经证实，仅设置在操作侧衬底12上的色调校正膜41也是有效的。

在图12中，示出了触摸面板40C，其中色调校正膜41仅设置在图11所示的操作侧衬底12上，在固定侧衬底11上的导电膜是ITO膜43，在操作侧衬底12上的导电膜是导电聚合物。在该触摸面板40C中，通过移除在固定侧衬底11上的弯曲区域16内的ITO膜，触摸面板40C可以以弯曲区域16作为支撑点来弯曲。在该变体中，由于涂敷在操作侧衬底12上的导电聚合物，不会损害触摸面板40C的写耐久性。

在图13中，示出了不具有色调校正膜的触摸面板40D。在该触摸面板40D中，导电聚合物在固定衬底11上形成，ITO膜43在操作侧衬底12上形成。因此，不像如上所述的触摸面板10、40A、40B、40C，该触摸面板40D不能以弯曲区域16作为支撑点来弯曲。该触摸面板40D的优点在于，由于在固定侧衬底11上的ITO膜43由导电聚合物代替，可提高触摸面板40D的耐久性，同时，ITO膜43的淡黄色色调可用于校正导电聚合物的蓝色。

如上所述，利用本实施例的触摸面板，限定了两个输入操作区域14、15的弯曲区域16能够自由地弯曲，因此，当触摸面板在一个方向反复地以弯曲区域16作为支撑点而弯曲以使触摸面板的一端向触摸面板的另一端移动或者远离该触摸面板的另一端时，能够防止弯曲区域16内的应力集中。因此，能够提供能够反复弯曲并具有高耐久性和良好的电连接可靠性的触摸面板。

本发明决不限制于上述实施例，而是在不脱离本发明的范围内可实现不同的变形。尽管在本实施例中，PET45、46被施加到衬底11、12，但也可以使用例如0.7-1.8mm厚度的钠钙玻璃作为固定侧衬底11的基底材料。在这种情况下，通过将与基底材料的弯曲区域16相对应的部分分成两部分，能够提高触摸面板的强度而不破坏触摸面板的弯曲能力。

Claims (11)

1.一种触摸面板，包括相对设置并互相附着的固定侧衬底和操作侧衬底，具有分别形成在所述固定侧衬底和操作侧衬底的相对置的面上的固定侧导电膜和操作侧导电膜，并能够将固定侧导电膜和操作侧导电膜上的任何接触点检测为2维坐标，

其中在所述触摸面板的一端和另一端之间形成有能够弯曲的弯曲部分，并且其中在弯曲部分的两侧限定并形成了两个输入操作区域。

2.根据权利要求1的触摸面板，

其中所述固定侧导电膜和所述操作侧导电膜是导电聚合物。

3.根据权利要求1的触摸面板，

其中所述固定侧导电膜是ITO膜，所述操作侧导电膜是导电聚合物，并且其中所述固定侧导电膜的与所述弯曲部分相对应的部分被去除。

4.根据权利要求2的触摸面板，

其中所述固定侧衬底是玻璃，并在与所述弯曲部分相对应的部分处分离成两部分，并且其中所述操作侧衬底由透明膜一体地形成为一个单元。

5.根据权利要求1的触摸面板，

其中在所述弯曲部分中形成有绝缘层。

6.根据权利要求5的触摸面板，

其中多个点状间隔件以比在所述两个输入操作区域内形成的点状间隔件窄的间距形成在弯曲部分中。

7.根据权利要求2的触摸面板，

其中至少在所述操作侧衬底上涂敷有用于校正所述导电聚合物的蓝色的色调校正膜。

8.根据权利要求7的触摸面板，

其中所述色调校正膜是包含作为色调校正成分的黄色颜料的硬涂层。

9.根据权利要求1的触摸面板，

其中在一个位置连接的外部电路装置经过规定的布线图案连接到所述固定侧导电膜和所述操作侧导电膜。

10.根据权利要求1的触摸面板，

其中所述触摸面板被应用于具有两个液晶区域的折叠型信息装置，以使所述两个输入操作区域被附着于所述两个液晶区域。

11.根据权利要求1的触摸面板，

其中所述触摸面板被附着于基于磁场或电场的施加而显示图像的电子纸。

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