CN102478990A - 触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触摸屏，该触摸屏包括绝缘基底，具有电阻异向性的第一导电膜，以及具有电阻异向性的第二导电膜。所述绝缘基底具有第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述第二表面间隔相对。所述第一导电膜设置于所述绝缘基底的第一表面，所述第二导电膜设置于所述绝缘基底的第二表面。所述第一导电膜的最小电阻的方向与所述第二导电膜的最小电阻的方向垂直。

Description

触摸屏

技术领域

本发明涉及一种触摸屏及显示装置，尤其涉及一种采用碳纳米管透明导电层的触摸屏及使用该触摸屏的显示装置。

背景技术

近年来，伴随着移动电话与触摸导航系统等各种电子设备的高性能化和多样化的发展，在液晶等显示设备的前面安装透光性的触摸屏的电子设备逐步增加。这样的电子设备的利用者通过触摸屏，一边对位于触摸屏背面的显示设备的显示内容进行视觉确认，一边利用手指或笔等方式按压触摸屏来进行操作。由此，可以操作电子设备的各种功能。

现有技术中的电容型触摸屏分为单点电容式触摸屏和多点电容式触摸屏两种。多点电容式触摸屏包括基体，多个透明导电层，电容感应电路以及多个导线。上述多个透明导电层相互间隔的设置于基体的表面或者相对表面上。上述多个导线设置于与透明导电层相同的表面，并将上述多个透明导电层分别与电容感应电路分别连接。上述电容感应电路包括一个或多个芯片，该芯片分别记录所有透明导电层的位置坐标。在该电容型触摸屏中，玻璃基板的材料为钠钙玻璃。透明导电层以透明导电材料制成，如铟锡氧化物(ITO)或锑锡氧化物(ATO)等。导线可以采用非透明导电材料制成，如铜、铝。此外，透明导电层之间及导线之间的间隙中形成有填充层，该填充层的材料具有与透明导电层及导线材料相同或接近的折射率和透射率，从而使触摸屏整体透光性的视觉差异最小。另外，透明导电层上涂覆有钝化层。该钝化层由液体玻璃材料通过硬化或致密化工艺，并进行热处理后，硬化形成。

因此，透明导电层及导线对于触摸屏均为必需的部件，现有技术中透明导电层及导线通常采用ITO层，但是ITO层目前主要采用沉积或刻蚀等方法制备，在制备的过程，需要较高的真空环境及加热到200～300℃，因此，使得ITO层的制备成本较高，应用ITO层作为透明导电层的触摸屏结构复杂，工艺繁琐。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单，且成本低的触摸屏。

一种触摸屏，该触摸屏包括绝缘基底，具有电阻异向性的第一导电膜，以及具有电阻异向性的第二导电膜。所述绝缘基底具有第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述第二表面间隔相对。所述第一导电膜设置于所述绝缘基底的第一表面，所述第二导电膜设置于所述绝缘基底的第二表面。所述第一导电膜的最小电阻的方向与所述第二导电膜的最小电阻的方向垂直。所述第一导电膜与所述第二导电膜至少一个为碳纳米管膜，该碳纳米管膜通过粘结剂直接粘附在所述绝缘基底的表面。

与现有技术的触摸屏相比较，本发明提供的触摸屏及显示装置具有以下优点：由于碳纳米管膜通过粘结剂直接粘附在绝缘基底的第二表面直接做触摸屏的导电膜，从而结构简单，工艺简便，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例的触摸屏的俯视图。

图2是本发明实施例的触摸屏的分解图。

图3是本发明实施例的触摸屏沿图1的剖面线III-III的剖面图。

图4显示将第一导电膜和第二导电膜分别耦接至驱动电路及读取电路，用以定位出触碰点。

图5是本技术方案实施例的触摸屏的工作原理示意图。

图6显示本实施例的触摸屏的扫描时序图。

图7显示本实施例的触摸屏未经触碰的一般读取信号波形。

图8显示本实施例的触摸屏经触碰的读取信号波形。

图9显示本实施例的触摸屏经过一扫描周期后所得到的数值曲线。

主要元件符号说明

触摸屏                200

第一导电膜            20

绝缘基底              21

第二导电膜            22

粘结剂                23

读取电路              30

驱动电路              32

保护层                24

导电结构              202

第一金属电极          204

第一表面              210

第二表面              212

第二金属电极          220

具体实施方式

本发明提供一种触摸屏，该触摸屏的结构包括绝缘基底，具有电阻异向性的第一导电膜，以及具有电阻异向性的第二导电膜。所述绝缘基底具有第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述第二表面间隔相对。所述第一导电膜设置于所述绝缘基底的第一表面，所述第二导电膜设置于所述绝缘基底的第二表面。所述第一导电膜的最小电阻的方向与所述第二导电膜的最小电阻的方向垂直。所述第一导电膜和第二导电膜中至少一个导电膜为碳纳米管膜，该碳纳米管膜通过粘结剂粘附在所述绝缘基底的第二表面。即，所述第一导电膜和第二导电膜可以均为碳纳米管膜构成，此时触摸屏可以做得更薄而且结构更简单成本更低；也可以其中一个导电膜为碳纳米管膜，另一个为传统导电膜，比如ITO导电膜，尤其ITO导电膜位于面向操作者的表面时，会提高触摸屏的灵敏度。

所谓导电膜具有电阻异向性是指，导电膜在一个方向上的电阻小于在其他任意方向上的电阻，优选地，导电膜均存在两个相互垂直的方向，在其中之一个方向上该导电膜的电阻远远小于另外一个方向上的电阻。比如本发明的触摸屏中，所述第一导电膜可以为金属薄膜，或者ITO薄膜。以ITO薄膜为例，可以将一个完整的ITO薄膜进行图案化，形成多个相互平行并间隔设置的条带状的ITO导电带，从而对于由ITO薄膜构成的第一导电膜来讲，沿着ITO导电带延伸的方向为导电方向，由于ITO导电带之间是间隔设置的，所以ITO导电带之间相互绝缘，从而在垂直于ITO导电带延伸方向上，该第一导电膜为绝缘体。另外，每个条带状ITO导电带的表面可形成有网格状的图案，用以减少ITO导电带与第二导电膜之间的电容。另外，实际上，所述多个相互平行并间隔设置的条带状的ITO导电带之间之间隙是非常小的，几乎肉眼无法识别出来，但从电性上来看，相邻的两个条带状的ITO导电带之间的电阻无限大。

另外，本发明的第二导电膜为碳纳米管膜，该碳纳米管膜为从超顺排碳纳米管阵列中拉取获得的多个碳纳米管基本定向延伸形成，所述多个碳纳米管在延伸方向上通过范德华力(van der Waals force)首尾相连，在垂直于延伸方向上也通过范德华力相互吸引，从而形成一具有整体结构的碳纳米管膜。由于碳纳米管具有非常大的长径比，并且碳纳米管具有非常好的导电异向性，其在轴向上具有非常好的导电性，而在垂直于轴向的方向(即碳纳米管的直径方向)几乎是绝缘体，从而所述碳纳米管膜在碳纳米管延伸的方向上具有良好的导电性，而在垂直于碳纳米管延伸的方向上的导电性很差。因此，该碳纳米管膜具有优异的电阻异向性。

本发明触摸屏的绝缘基底，可以是传统透明绝缘材料，例如聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸二乙酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethylMethAcrylate，PMMA)或薄化的玻璃。

本发明中的第二导电膜为碳纳米管膜，通过粘结剂直接粘附于所述绝缘基底的第二表面，因此，所述绝缘基底的第二表面于碳纳米管膜之间没有其他的部件，从而可以提高本发明的触摸屏的透光率，并且还简化了触摸屏的结构。

以下将结合附图并以具体实施例为例详细说明本发明的触摸屏。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一个触摸屏200，其主要包含第一导电膜20及第二导电膜22，以及一个绝缘基底21。请一并参阅图3，所述绝缘基底21具有第一表面210，以及第二表面212。所述第一导电膜20设置于所述第一表面210，所述第二导电膜22设置于所述第二表面212。并且，所述第一导电膜20及第二导电膜22均具有电阻抗异向性(anisotropicimpedance)。并且，所述第一导电膜20的最小电阻的方向与所述第二导电膜22的最小电阻的方向垂直。

第一导电膜20包含图案化(patterned)的多个导电结构202，例如长条形导电结构202，该多个长条形的导电结构202相互平行且互相分隔预设距离。在本实施例中，第一导电膜20为图案化的氧化铟锡(ITO)薄膜，然而，也可以使用其它传统导电材料或者使用图案化的电阻抗异向性薄膜。在本实施例中，第一导电膜20的每一长条形导电结构202的宽度与相邻的长条形导电结构202之间的距离(pitch)的比例大约为5％-50％，但不限定于此。例如，如果相邻长条形导电结构202之间的距离为5mm，则长条形导电结构202的宽度大约为0.25-2.5mm。并且所述多个长条形导电结构202沿着横轴方向(图1及图2中的X轴方向)延伸，因此该第一导电膜20沿着横轴的方向电阻最小。

所述绝缘基底21为平面结构，主要起支撑作用，并应具有较好的透光性。该所述绝缘基底21为平面结构，主要起支撑作用，并应具有较好的透光性。该绝缘基底21可以由玻璃、石英、金刚石等硬性材料或塑料，树脂等柔性材料形成。具体地，当该绝缘基底21由柔性材料形成时，该材料可以为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，以及聚醚砜(PES)、纤维素酯、苯并环丁烯(BCB)、聚氯乙烯(PVC)及丙烯酸树脂等材料。本实施例中，该绝缘基底21的材料为玻璃，厚度为1毫米。可以理解，形成所述绝缘基底21的材料并不限于上述列举的材料，只要能使绝缘基底21起到支撑的作用，并具较好的透明度，都在本发明保护的范围内。

第二导电膜22于纵轴方向(图1及图2中Y轴方向)具最小的电阻抗，而在横轴方向具最大的电阻抗。一般来说，第二导电膜22的导电结构202的导电方向为垂直于第一导电膜20的最小电阻抗方向。在本实施例中，第二导电膜22为碳纳米管(CNT)薄膜，然而也可以使用其它具电阻抗异向性的材料。碳纳米管薄膜的制造方法是首先长出碳纳米管，接着，以拉伸技术将多个的碳纳米管并排并首尾相连拉出，这些碳纳米管由范德华力相互连接而得以前后端相连，形成定向、平行排列的导电结构。所形成的碳纳米管薄膜会在拉伸的方向具最小的电阻，而在垂直于拉伸方向具最大的电阻，因而形成电阻异向性。

请参阅图3，所述第二导电膜22由粘结剂23直接粘附在所述绝缘基底21的第二表面212。该粘结剂23具有较好的透光性，并且由于碳纳米管膜直接通过粘结剂粘附于所述绝缘基底21的第二表面212，无需其他元件，不仅简化了触摸屏的结构，降低成本，还进一步提升了透光度。所述粘结剂23可以为压敏胶、热敏胶或光敏胶等。该粘结剂23的厚度不宜太厚，在4微米至8微米的范围内比较合适。本实施例中，该粘结剂23的材料为UV胶，厚度为5微米。

可以理解，本发明的触摸屏200的第一导电膜20可以和第二导电膜22结构完全相同，均由碳纳米管膜构成，并有粘结剂直接粘附于绝缘基底21的第一表面210和第二表面212。此时，第一导电膜20中的碳纳米管的排列方向与第二导电膜22中的碳纳米管的排列方向相互垂直。

另外，请参见图3，所述触摸屏200还可以进一步包括一个保护层24覆盖于第一表面210的第一导电膜20。保护层24可以选用传统透明绝缘材料，例如聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸二乙酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethyl MethAcrylate，PMMA)或薄化的玻璃。

根据图3所示的电容结构，当手指触碰到触控面板，亦即，碰触于第一导电膜20的上方时，会干扰第一导电膜20和第二导电膜22间的电场，因而改变电容结构的电容值Cm。由于第二导电膜22的多个长形导电结构之间具有间隔空隙，使得电场干扰的程度增大，与传统CNT触控面板相较之下，得以提升触碰灵敏度(sensitivity)。一般来说，长形导电结构的间隔大小的设计准则，是以最大电场干扰为依据，并兼考虑到工艺的良率、产能等因素。

当第一导电膜20和第二导电膜22分别耦接至读取电路30及驱动电路32，如图4所示，由侦测电容值的改变，而得以定位出触碰点。图4中的第一电容C1代表第一导电膜20至地的电容值，而第二电容C2则代表第二导电膜22至地的电容值。虽然本实施例中的第一导电膜20耦接至读取电路30，而第二导电膜22则耦接至驱动电路32；然而，在其它实施例中，也可将第一导电膜20耦接至驱动电路32，第二导电膜22耦接至读取电路30。

图5显示触碰点定位的一种具体实施作法。在本实施例中，第一导电膜20的最小电阻的方向上的任意一侧设有多个第一金属电极204，耦接至读取电路30用以作为读取端；第二导电膜22的最小电阻的方向上的任意一侧也设有多个第二金属电极220，耦接至驱动电路32用以作为扫描端。于图6中，扫描端包含有扫描线1至扫描线m，而读取端包含有读取线1至读取线n。图6显示本实施例的扫描时序图。首先，于期间T1，驱动电路32经由扫描线1输入方波信号，而读取电路30则由读取线1至读取线n分别读取对应至纵轴或Y轴位置的n个电压数值。依相同原理，于期间T2，驱动电路32经由扫描线2输入方波信号，而读取电路30则通过读取线1至读取线n分别读取对应至纵轴或Y轴位置的n个电压数值。重复相同步骤直到扫描线m，即完成一个扫描周期。经过一个扫描周期后，将可得到m×n个数值。图7显示触控面板未经触碰的一般读取信号波形，而图8则显示触控面板经触碰的读取信号波形，亦即，其电压幅度会不同于或小于一般读取信号的电压幅度。若将得到的m×n个数值作数值的统计比较，可得到如图9所示的曲线，其中，具最小电压幅度的位置即代表触碰点的位置。值得注意的是，本实施例的触控面板结构及扫描定位方法可用以侦测得到同时发生的多个触碰点(multi-touch)。

与现有技术的触摸屏相比较，本发明提供的触摸屏及显示装置具有以下优点：由于碳纳米管膜通过粘结剂直接粘附在绝缘基底的第二表面，从而降低了成本，并且具有更简单的结构。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围的内。

Claims (12)

1.一种触摸屏，包括

绝缘基底，该绝缘基底具有相对设置的第一表面与第二表面；

具有电阻异向性的第一导电膜，该第一导电膜设置于所述绝缘基底的第一表面；以及

具有电阻异向性的第二导电膜，该第二导电膜设置于所述绝缘基底的第二表面，所述第一导电膜的最小电阻的方向与所述第二导电膜的最小电阻的方向垂直，其特征在于，

所述第一导电膜与第二导电膜的至少一个为具有电阻抗异向性的碳纳米管膜，并且该碳纳米管膜通过粘结剂直接粘附在所述绝缘基底的表面。

2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述碳纳米管膜包括多个碳纳米管定向延伸，所述多个碳纳米管在延伸方向上通过范德华力首尾相连，该多个碳纳米管延伸的方向为最小电阻的方向。

3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述粘结剂为压敏胶、热敏胶或光敏胶中的一种。

4.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述粘结剂为UV胶。

5.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述第一导电膜包括多个长条形的导电结构，该多个长条形的导电结构相互间隔且平行设置。

6.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述导电膜的最小电阻的方向为所述多个长条形导电结构延伸的方向。

7.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述第一导电膜为铟锡氧化物薄膜，所述长条形导电结构为长条带状铟锡氧化物薄膜。

8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述长条带状铟锡氧化物薄膜的表面形成有网格状的图案。

9.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述长条形导电结构的宽度与相邻的长条形导电结构之间的距离的比例为5％-50％。

10.如权利要求1所述的触摸屏，进一步包括保护层，该保护层覆盖于第一表面的第一导电膜。

11.如权利要求10所述的触摸屏，进一步包括读取电路及驱动电路，该读取电路与所述第一导电膜相耦接，该驱动电路与所述第二导电膜相耦接。

12.如权利要求1至11中任意所述的触摸屏，进一步包括多个第一电极及多个第二电极，所述多个第一电极设置于所述第一导电膜的最小电阻的方向上的任意一侧，并与所述第一导电膜电连接，所述多个第二电极设置于所述第二导电膜的最小电阻的方向上的任意一侧，并与所述第二导电膜电连接。

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