CN101976164B - 电容触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电容触摸屏，其电极支撑层、粘合层和外支撑层均采用柔性材料制作，各层之间构成相互夹合的夹置结构，实现了电容触摸屏的柔软、可弯曲性；由于各层均采用柔性材料制作，可以自由设置各层的厚度，达到更轻薄和自由设计电容参数的目的；外支撑层不仅起到覆盖作用，也对第一感测电极和第二感测电极起到支撑作用，在对电容触摸屏进行弯曲时，外支撑层与电极支撑层作相应弯曲，外支撑层与电极支撑层相互作用，限制着第一感测电极和第二感测电极的形变，不容易断裂。进一步，将感测电极层设置为处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置，使电容触摸屏被弯曲时，第一感测电极和第二感测电极在交错处不易断裂，电容触摸屏具有较高可靠性。

Description

电容触摸屏

技术领域

本发明涉及一种触摸感应装置，尤其涉及一种电容触摸屏。

背景技术

近年来，随着信息技术、无线行动通讯和信息家电的快速发展与应用，人们对电子产品的依赖性与日俱增。为了达到更便利，体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多信息产品已由传统的键盘或鼠标作为输入装置，转变为使用设置在显示屏幕前的触摸屏作为输入装置。现有的触摸屏大致可分为电容式、电阻式、感光式等类型。电容触摸屏已经广泛应用到各类电子产品中，例如手机、mp4、POS终端等。电容触摸屏的特点是透过率高且触摸施压不必用力，可以抵御恶劣的外界环境，例如：水，温度变化，潮湿，故使用寿命长，工作时还可以实现多个触摸点的同时探测，操作使用更为人性化。

现有的电容触摸屏一般包括触控面板(覆盖板)、玻璃基板和感测电极层；感测电极层设置在玻璃基板上，感测电极层包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列；各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接；一般，为了降低第一、第二感测电极之间的寄生电容，还需在每个交错处将两个电极的宽度设置为最小。第一感测电极和第二感测电极一般由透明导电膜，如氧化铟锡薄膜经过图形化形成。

当使用者以手指接触触控面板时，接触发生点处的第一、第二感测电极的电容发生变化，通过电路检测，就可以判断触摸的发生以及接触发生点的坐标。

现有厂家大多通过镀膜、树脂涂布方式，在玻璃基板的单面或者双面上制作电极膜以及必要的绝缘膜和保护膜来实现上述结构。由于玻璃基板在撞击、跌落的情况下容易破裂，因而其可靠性往往不够理想。现有厂家一般采用对玻璃基板进行钢化来解决这个问题，这不仅造成生产成本的提高，其高温条件还造成了制造流程的复杂性，并且钢化也只能在一定程度上解决玻璃基板容易破碎的问题。

除此之外，采用玻璃基板制作触摸屏，还具有以下缺点：

1、当前的工艺条件难以自由地设置膜层的厚度，因而限制了其电容参数的设计；

2、电极需要通过柔性线路板(FPC)与外部电路连接，增加了制造成本；

3、触控面板、玻璃基板必须通过较复杂的工艺，才能加工成各种不规则形状；

4、玻璃基板的厚度无法降低。

另一方面，随着有机发光显示(OLED)技术的发展，有厂家已开发出了柔性的有机发光显示器(柔性OLED)，采用玻璃基板的触摸屏显然不能与柔性OLED的组合，因而需要开发出一种可以弯曲的电容触摸屏，这种触摸屏与柔性OLED搭配，具有很大的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电容触摸屏，这种电容触摸屏实现触摸屏的柔性、可弯曲，更加轻薄，可以自由设置电容参数。采用的技术方案如下：

一种电容触摸屏包括感测电极层，感测电极层包括至少一个电极支撑层、多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极和第二感测电极设置在电极支撑层上，第一感测电极和第二感测电极相互交错形成感应阵列，其特征是：还包括外支撑层和粘合层，粘合层设于外支撑层与感测电极层之间；所述电极支撑层、粘合层和外支撑层均由柔性材料制成。

柔性材料为柔软、可弯曲材料。优选上述的电极支撑层、外支撑层所采用的柔性材料为可弯曲透明薄板，采用一定硬质、厚度，光学各向同性并不带有散射光性质的透光有机材料制作，如可以选择聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、三醋酸纤维(TAC)等聚合物；粘合层为光学各向同性并不带有散射光性质的粘胶材料，如丙烯酸树脂；第一感测电极和第二感测电极采用透明导电材料制成，一般采用氧化铟锡(ITO)、氧化锌铝(ZAO)，通过镀膜方法预先镀制在电极支撑层上，并预先采用掩膜蚀刻等方法对其图形化而形成。

通常将靠近操作者的一侧设为外侧，另一侧为内侧。

在以往的电容触摸屏的设计中，通常都将第一感测电极、第二感测电极等各个功能层都依附在一硬质透明基板上，在最外侧再粘合一覆盖板，对第一感测电极和第二感测电极起容性隔离作用，也对各功能层起到保护作用，这种电容触摸屏无法实现弯曲。本发明中，电极支撑层、粘合层和外支撑层均采用柔性材料制作，实现了电容触摸屏的柔软、可弯曲性；还可在外支撑层与感测电极层之间，或在感测电极层内侧通过另外的粘合层、支撑层选择性地粘合其它功能层，外支撑层、电极支撑层和其它的支撑层对各功能层起夹合作用，构成相互夹合的夹置结构；由于各层均采用柔性材料制作，一般来说，柔性材料制作的薄板厚度可以在0.05mm到1mm的范围内自由设置，因而一方面可以降低各层的厚度，达到更轻薄的目的，另一方面电容参数是由各层的厚度决定，通过自由设置各层的厚度，达到自由设计电容参数的目的；同时，外支撑层不仅起到以往覆盖板同样的作用，而且也对第一感测电极和第二感测电极起到支撑作用，在对电容触摸屏进行弯曲时，外支撑层与电极支撑层作相应弯曲，外支撑层与电极支撑层相互作用，限制着第一感测电极和第二感测电极的形变，以防止其在柔性弯曲的过程中，交错处容易发生的断裂。

一般来说，由于第一、第二感测电极所采用的无机材料膜与有机材料制作的支撑层、粘合层存在较大的折射率差异，因而其膜层界面的反射光非常明显，容易形成明显的电极影。为了达到消除内部反射光及满足触摸屏外形要求的目的，作为本发明的优选方案，还包括偏光层、延迟层和遮掩层；偏光层、延迟层和遮掩层依序叠合设置在外支撑层的内侧面；延迟层的延迟量设置为1/4可见光中心波长，并且设置偏光层的吸收轴与延迟层的慢轴或快轴成45°夹角；粘合层设置在遮掩层与感测电极层之间。按照现有的偏光膜技术，偏光层、延迟层和外支撑层之间不需要通过另外的粘合层进行粘合。偏光层和延迟层的作用为消除内部反射面的反射光，因而即使各层之间存在着较大的折射率差，其界面即内部反射面形成较强的反射光也无法被反射出来，从而保证了触摸屏具有理想的外观及室外环境可读性，而且也使得支撑层或其他功能层可以灵活地选择材料而不需要考虑其折射率导致的反射光影响。其原理如下：当外部光线透过偏光层时受到偏振吸收而被转化为线偏振光，如0°线偏振光，再通过延迟层时被转化为为圆偏振光，如左旋圆偏振光，圆偏光受到内部反射面反射之后，会出现π的相位差，即偏光旋转方向发生逆转，如左旋偏振光会逆转为右旋偏振光，再经过延迟层时被转化为偏振方向与原来相互垂直的线偏振光，如90°线偏振光，该偏振光会被偏光层完全吸收而不能透过偏光层出射，也就是说，通过设置偏光层和延迟层，可以消除内部反射面的反射光。上述的内部反射面，一般为不同层之间的界面，其反射光是由于相邻层的折射率差导致的界面反射。一般还需要对触摸屏部分区域，尤其是周边区域进行遮掩，因而可设置遮掩层，通过其遮掩作用，在触摸屏形成遮掩区域和非遮掩区域。遮掩层一般通过印刷、镀膜或贴膜等方式依附在延迟层上；在贴膜的情况下，还需另外一层粘合层，并优选遮掩层为金属膜。在遮掩层与所依附的延迟层之间(即遮掩层内侧)还可以同样通过印刷、镀膜或贴膜等方式设置具有一定外观图案的图案层，以满足触摸屏外观的需求。图案层则可以通过多次印刷，或通过印刷与贴膜的组合，在遮掩层内侧形成，需要形成较为明亮图案时候，可以印刷散光性油墨或贴上一定形状的光学各向异性膜，以解除光线的圆偏振性，使其反射光不会被偏光层所吸收。

为达到理想的偏光效果，作为本发明对上述方案的优选，还包括光学补偿层，光学补偿层设于感测电极层的内侧。在电容触摸屏的内侧设置光学补偿层，光学补偿层作用为抵消或调整延迟层相位差，从而使得触摸屏设置在液晶显示器前方的情况下(液晶显示器不需要贴前偏振片)，具有合适的偏光特性。

为了达到消除内部反射光及满足触摸屏外形要求的目的，作为本发明的另一种优选方案，还包括内抗反射层、第一粘合层、遮掩层；内抗反射层设置在感测电极层的内侧面，第一粘合层设于内抗反射层与感测电极层之间；遮掩层设置在外支撑层内侧面，外支撑层、遮掩层和感测电极层由外到内依序设置。在没有设置偏光层和延迟层的情况下，可以在电容触摸屏的最内侧设置一内抗反射层，通过其折射率匹配，起到降低内表面反射的目的。优选其折射率处于第一粘合层与空气之间，更优选其在厚度上由外到内，存在一个折射率由第一粘合层折射率到空气折射率的渐变区。一般还需要对触摸屏部分区域，尤其是周边区域进行遮掩，因而可设置遮掩层，通过其遮掩作用，在触摸屏形成遮掩区域和非遮掩区域。遮掩层一般通过印刷、镀膜或贴膜等方式依附在外支撑层上；在贴膜的情况下，还需另外一层粘合层，并优选遮掩层为金属膜。在遮掩层与所依附的外支撑层之间(即遮掩层内侧)还可以同样通过印刷、镀膜或贴膜等方式设置具有一定外观图案的图案层，以满足触摸屏外观的需求。在贴膜的情况下，优选遮掩层为金属膜。图案层也可以通过多次印刷，或通过印刷与贴膜的组合，在遮掩层内侧形成。

为了达到简化结构和制造工艺的目的，作为本发明进一步的优选方案，还包括周边引线和外接连线，第一感测电极与第二感测电极所在的电极支撑层还带有延伸部分；周边引线设置在第一感测电极和第二感测电极的周边区域，外接连线设置在延伸部分上，外接连线及延伸部分的端部构成外接端；周边引线与第一感测电极和第二感测电极作相应连接，外接端通过外接连线与周边引线作相应连接。由于电极支撑层可弯曲，因而其延伸部分及其上的外接连线、外接端可以代替现有技术的柔性电路板(FPC)，不需要通过额外的工艺外接柔性电路板，可以节省相应的材料与制造成本。周边引线和外接连线可由第一感测电极和第二感测电极的周边经图形化形成，也可通过另外在第一感测电极和第二感测电极的周边设置一导电材料层构成。周边引线和外接连线在另外设置导电材料层构成的情况下，一般采用丝印的方式将银浆等导电材料按照周边引线、外接连线和外接端的图形印刷到第一感测电极和第二感测电极的周边区域及第一柔性膜在透明基板外部的延伸部分上面。

为了达到简化制造工艺的目的，作为本发明进一步的另一种优选方案，所述感测电极层包括第一电极支撑层、第二电极支撑层、第二粘合层、多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极；第二粘合层设置在第一电极支撑层与第二电极支撑层之间；第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一电极支撑层和第二电极支撑层上，第一感测电极和第二感测电极相互交错形成感应阵列。将第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一电极支撑层和第二电极支撑层的上表面，使得制造工艺更加简化，提高了产品良率。

为了达到屏蔽来自电容触摸屏底部的外界信号的干扰的目的，作为本发明进一步的另一种优选方案，还包括屏蔽电极层、第三电极支撑层和第三粘合层；第三粘合层、屏蔽电极层和第三电极支撑层依序叠合设置在感测电极层的内侧面。屏蔽电极层一般采用镀膜的方式预先镀制在第三电极支撑层的表面，第三粘合层处于感测电极层与屏蔽电极层之间，既起到粘合作用，又起到作为屏蔽绝缘层的作用。通过在感测电极层的内侧面设置第三粘合层、屏蔽电极层和第三电极支撑层，防止了电容触摸屏在工作时受到来自底部外界信号的干扰；通过将第三电极支撑层设置为一定的厚度，使屏蔽电极层与感测电极层之间具有较大的间隔，从而降低屏蔽电极层与感测电极层之间的电容。屏蔽电极层与第三电极支撑层也可以通过其延伸部分，形成外接端口。

为了达到简化结构的目的，作为本发明进一步的另一种优选方案，所述第一感测电极与第二感测电极之间的距离大于0.2mm。在第二感测电极具有确定电位的情况下，将第一感测电极与第二感测电极之间的距离设为大于0.2mm，第二感测电极可作为屏蔽电极层，电极支撑层可作为屏蔽绝缘层，能够屏蔽大部分来自触摸屏底部外界信号的干扰，因而无需另外设置屏蔽电极层及相应的屏蔽绝缘层，使结构简化。如在第一感测电极和第二感测电极采用镀膜方式镀制到电极支撑层两侧面的情况下，电极支撑层的厚度大于0.2mm；在第一感测电极和第二感测电极采用贴膜方式粘贴到电极支撑层两侧面的情况下，电极支撑层和粘胶层的厚度总和大于0.2mm。

为了达到电容触摸屏被弯曲时，第一感测电极和第二感测电极不易断裂、电容触摸屏具有较高可靠性的目的，作为本发明进一步的另一种优选方案，所述感测电极层处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置。由于电容触摸屏的第一感测电极、第二感测电极在其交错处一般都设计得极窄，以降低其交叠电容，该部位在触摸屏被弯曲的情况下较容易断裂。通过对各层的厚度设计，使感测电极层(包括第一感测电极、第二感测电极和电极支撑层)处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置，在电容触摸屏被弯曲时，第一感测电极和第二感测电极具有最小的拉伸和压缩形变，保证了第一感测电极和第二感测电极在交错处不容易断裂，使得电容触摸屏具有较高的可靠性。

本发明的电容触摸屏，其电极支撑层、粘合层和外支撑层均采用柔性材料制作，实现了电容触摸屏的柔软、可弯曲性；还可在外支撑层与感测电极层之间，或在感测电极层内侧通过另外的粘合层、支撑层选择性地粘合其它功能层，外支撑层、电极支撑层和其它的支撑层对各功能层起夹合作用，构成相互夹合的夹置结构；由于各层均采用柔性材料制作，一方面可以降低各层的厚度，达到更轻薄的目的，另一方面电容参数是由各层的厚度决定，通过自由设置各层的厚度，达到自由设计电容参数的目的；同时，外支撑层不仅起到以往覆盖板同样的作用，而且也对第一感测电极和第二感测电极起到支撑作用，在对电容触摸屏进行弯曲时，外支撑层与电极支撑层作相应弯曲，外支撑层与电极支撑层相互作用，限制着第一感测电极和第二感测电极的形变，不容易断裂。另外，将感测电极层设置为处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置，使电容触摸屏被弯曲时，第一感测电极和第二感测电极在交错处不易断裂，电容触摸屏具有较高可靠性。

附图说明

图1是本发明第一种优选实施方式的结构示意图

图2是本发明第一种优选实施方式的外观示意图

图3是本发明第二种优选实施方式的结构示意图

图4是本发明第三种优选实施方式的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

第一种实施方式(设置偏光层、延迟层、补偿层和遮掩层，并且第一感测电极和第二感测电极分别设置在两个支撑层上)

这种电容触摸屏包括感测电极层、外支撑层1和粘合层2；感测电极层包括第一电极支撑层3、第二电极支撑层4、第二粘合层5、多个沿着第一方向延伸的第一感测电极6以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极7；第二粘合层5设置在第一电极支撑层3与第二电极支撑层4之间；第一感测电极6和第二感测电极7分别设置在第一电极支撑层3和第二电极支撑层4上，第一感测电极6和第二感测电极7相互交错形成感应阵列；粘合层2设于外支撑层1与感测电极层之间。

第一电极支撑层3和第二电极支撑层4的厚度均为50um，并采用折射率各向同性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料制成；外支撑层1的厚度为80um，采用三醋酸纤维(TAC)材料制成；粘合层2和第二粘合层5的厚度均为25um，采用折射率各向同性的丙烯酸树脂；第一感测电极6和第二感测电极7的厚度均为0.05um，采用氧化铟锡(ITO)通过镀膜方法预先镀制在第一电极支撑层3和第二电极支撑层4上，并预先采用掩膜蚀刻等方法对其图形化而形成。

还包括偏光层8、延迟层9和遮掩层10；偏光层8、延迟层9和遮掩层10依序叠合设置在外支撑层1的内侧面；延迟层9的延迟量设置为1/4可见光中心波长，并且设置偏光层8的吸收轴与延迟层9的慢轴或快轴成45°夹角；粘合层2设置在遮掩层10与感测电极层之间。遮掩层10通过油墨印刷的方式依附在延迟层9的内侧面上。偏光层8的厚度为80um，采用含碘聚乙烯醇(PVA)拉伸膜制成；延迟层9的厚度为85um，采用折射率各向异性的三醋酸纤维(TAC)材料制成。

还包括光学补偿层11，光学补偿层11设于感测电极层的内侧。光学补偿层11的厚度为85um，采用折射率各向异性的三醋酸纤维(TAC)材料制成。

还包括周边引线12和外接连线13，第一感测电极6与第二感测电极7所在的电极支撑层还带有延伸部分14；周边引线12设置在第一感测电极6和第二感测电极7的周边区域，外接连线13设置在延伸部分14上，外接连线13及延伸部分14的端部构成外接端15；周边引线12与第一感测电极6和第二感测电极7作相应连接，外接端15通过外接连线13与周边引线12作相应连接。

本实施方式中，第一感测电极6、第二感测电极7分别设置在第一电极支撑层3和第二电极支撑层4上，适合贴附在硬质显示器上，因而不要求可弯曲特性，第一感测电极6、第二感测电极7不需要处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置；延迟层9、光学补偿层11本身为具有一定厚度、力学性能的三醋酸纤维(TAC)支撑，因而不需要依附支撑层；按照现有的偏振片技术，外支撑层1、偏光层8、延迟层9之间不需要粘胶层。按照上述，本实施方式主要体现了厚度的优点，其总厚度只有0.43mm，而且可以代替液晶显示器的上偏振片。

第二种实施方式(第一感测电极和第二感测电极设置在一个电极支撑层的两侧面上，设置屏蔽电极层，并使感测电极层处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置)

在其它部分与第一实施方式相同的情况下，其区别在于：第一感测电极6和第二感测电极7分别设置在一个电极支撑层16的两侧面上；另外，还包括屏蔽电极层17、第三电极支撑层18和第三粘合层19，第三粘合层19、屏蔽电极层17和第三电极支撑层18依序叠合设置在感测电极层的内侧面；屏蔽电极层17和第三电极支撑层18带有可弯曲的屏蔽电极延伸部分；并通过对各层的厚度设计，使感测电极层处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置。

本实施方式中，通过设置屏蔽电极层17起到屏蔽来自电容触摸屏底部干扰的作用；通过对各层的厚度设计，使感测电极层处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置，在电容触摸屏被弯曲时，第一感测电极6和第二感测电极7具有最小的拉伸力和压缩形变，保证了第一感测电极6和第二感测电极7在交错处不容易断裂，使得电容触摸屏具有较高的可靠性。

第三实施方式

在其它部分与第一实施方式相同的情况下，其区别在于：没有设置偏光层、延迟层和光学补偿层，而是在感测电极层的内侧面设置内抗反射层20；也没有设置屏蔽电极层，而是将第一感测电极6和第二感测电极7之间的距离设计为0.25mm，起到屏蔽作用。通过将第一感测电极6和第二感测电极7之间的距离设计为0.25mm，第二感测电极7可作为屏蔽电极层，电极支撑层16可作为屏蔽绝缘层，能够屏蔽大部分来自触摸屏底部外界信号的干扰，因而无需另外设置屏蔽电极层及相应的屏蔽绝缘层，使结构简化。

Claims (6)

1.一种电容触摸屏包括感测电极层，感测电极层包括至少一个电极支撑层、多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极和第二感测电极设置在电极支撑层上，第一感测电极和第二感测电极相互交错形成感应阵列，其特征是：还包括外支撑层、粘合层、周边引线、外接连线、偏光层、延迟层和遮掩层；偏光层、延迟层和遮掩层依序叠合设置在外支撑板的内侧面；延迟层的延迟量设置为1/4可见光中心波长，并且设置偏光层的吸收轴与延迟层的慢轴或快轴成45°夹角；粘合层设置在遮掩层与感测电极层之间；所述电极支撑层、粘合层和外支撑层均由柔性材料制成；所述感测电极层处于电容触摸屏在厚度方向上的中间位置；第一感测电极与第二感测电极所在的电极支撑层还带有延伸部分；周边引线设置在第一感测电极和第二感测电极的周边区域，外接连线设置在延伸部分上，外接连线及延伸部分的端部构成外接端；周边引线与第一感测电极和第二感测电极作相应连接，外接端通过外接连线与周边引线作相应连接。

2.如权利要求1所述的电容触摸屏，其特征是：还包括光学补偿层，光学补偿层设于感测电极层的内侧。

3.如权利要求1所述的电容触摸屏，其特征是：还包括内抗反射层、第一粘合层、遮掩层；内抗反射层设置在感测电极层的内侧面，第一粘合层设于内抗反射层与感测电极层之间；遮掩层设置在外支撑层内侧面，外支撑层、遮掩层和感测电极层由外到内依序设置。

4.如权利要求1-3任一项所述的电容触摸屏，其特征是：所述感测电极层包括第一电极支撑层、第二电极支撑层、第二粘合层、多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极；第二粘合层设置在第一电极支撑层与第二电极支撑层之间；第一感测电极和第二感测电极分别设置在第一电极支撑层和第二电极支撑层上，第一感测电极和第二感测电极相互交错形成感应阵列。

5.如权利要求1-3任一项所述的电容触摸屏，其特征是：还包括屏蔽电极层、第三电极支撑层和第三粘合层；第三粘合层、屏蔽电极层和第三电极支撑层依序叠合设置在感测电极层的内侧面。

6.如权利要求1-3任一项所述的电容触摸屏，其特征是：所述第一感测电极与第二感测电极之间的距离大于0.2mm。

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