具体实施方式
以下将结合附图详细说明本技术方案提供的触摸屏。
请参见图1,本发明第一实施例所提供的触摸屏10包括第一透明导电层14,第二透明导电层16、设置在第一透明导电层14与第二透明导电层16之间的绝缘层12。所述绝缘层12包括第一表面(图未标)及与该第一表面相对的第二表面(图未标)。所述第一透明导电层14设置于该绝缘层12的第一表面,所述第二透明导电层16设置于绝缘层12的第二表面。
所述绝缘层12为平面结构,主要起绝缘承载作用,并应具有较好的透光性。该绝缘层12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,当该绝缘层12由柔性材料形成时,该材料可以选自聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或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)或丙烯酸树脂等材料。本实施例中,该绝缘层12的材料为玻璃,厚度为2毫米。可以理解,形成所述绝缘层12的材料并不限于上述列举的材料,只要能使绝缘层12起到绝缘承载的作用,并具较好的透明度,都在本发明保护的范围内。
请参见图2,所述第一透明导电层14包括多个相互间隔设置的带状透明导电结构142。该带状透明导电结构142整体上有长度方向(本说明书中称为延伸方向)和宽度方向,本说明书所称带状透明导电结构142的端是指在延伸方向的端部。该带状透明导电结构142的材料为ITO或者导电聚合物。该多个带状透明导电结构142相互平行,且等距间隔。相邻的两个带状透明导电结构142之间的距离为5微米至7毫米,为使该透明导电层可以更高精确度地定位触摸点,优选地,相邻的两个带状透明导电结构142之间的距离为20微米至30微米。每个带状透明导电结构142的宽度相同,大概为1毫米至8毫米,优选为4毫米至8毫米。
每个带状透明导电结构142为网状导电结构。本实施例中,每个带状透明导电结构142包括两个边缘线1420及设置在该两个边缘线1420之间的多个第一线状结构1422及多个第二线状结构1424。该多个第一线状结构1422和多个第二线状结构1424相互交叉并相互电连接。该多个第一线状结构1422和多个第二线状结构1424分别与该两个边缘线1420相互交叉且相互电连接。所述两个边缘线1420相互平行。所述多个第一线状结构1422相互平行,相邻的两个第一线状结构1422之间的距离相等,为5微米至2毫米。所述多个第二线状结构1424相互平行,相邻的两个第二线状结构1424之间的距离相等,为5微米至2毫米。所述多个第一线状结构1422之间的距离与所述多个第二线状结构1424之间的距离可以相等。该多个第一线状结构1422与该多个第二线状结构1424相互交叉形成网格状结构,该网格状结构包括多个网孔。每个网孔由两条第一线状结构1422和两条第二线状结构1424围成;或者由两条第一线状结构1422、一条第二线状结构1424及一边缘线1420围成;或者由一条第一线状结构1422、两条第二线状结构1424及一边缘线1420围成。该边缘线1420、第一线状结构1422及第二线状结构1424的直径相同,为5微米至2毫米。本实施例中,带状透明导电结构142为由多个ITO线组成的网状导电结构,所述带状透明导电结构142的宽度为5毫米,相邻的两个带状透明导电结构142之间的距离为25微米,边缘线1420、第一线状结构1422及第二线状结构1424的直径为20微米,第一线状结构1422之间的距离为20微米,第二线状结构1424之间的距离为20微米。第一线状结构1422和第二线状结构1424相互垂直,第一线状结构1422与边缘线1420之间的夹角为45度,第二线状结构1424与边缘线1420之间的夹角为45度。
所述第一透明导电层14进一步包括多个第一电极144分别与该多个带状透明导电结构142电连接。所述第一电极144为点状结构。每个第一电极144对应一个带状透明导电结构142,并设置于该带状透明导电结构142的一端。每个第一电极144可以设置于该绝缘层12上,并与一个带状透明导电结构142电连接。每个第一电极144也可以设置于一个带状透明导电结构142的表面,并位于该带状透明导电结构142的一端。可以理解,每个带状透明导电结构142在其延伸方向具有相对的两端,第一端(图未标)和第二端(图未标)。一个第一电极144可以设置于一个带状透明导电结构142的第一端,也可以设置于该带状透明导电结构142的第二端。该多个第一电极144的设置方式包括三种情况:第一种情况,该多个第一电极144分别设置于该带状透明导电结构142的第一端;第二种情况,该多个第一电极144也可以一部分分别设置于其对应的带状透明导电结构142的第一端,另一部分分别设置于其对应的带状透明导电结构142的第二端;第三种情况,每个带状透明导电结构142的第一端与第二端均分别设置有一第一电极144。当第一电极144按照第二种情况设置时,该触摸屏10可以从第一透明导电层14的两个相对的边上分别走线,即,第一电极144可以从第一透明导电层14的两个相对的边上分别接外部电路,防止了从一边走线时具有较宽的走线宽度。第一电极144按照第三种情况设置,适用于带状透明导电结构142的长度较长时的情况,当每个带状透明导电结构142的第一端与第二端均分别设置有一第一电极144,该两个第一电极144均可以连接外部电路。每个第一电极144可以为一层导电膜,该导电膜的材料可以为纯金属、合金、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电银胶、导电聚合物或导电性碳纳米管等。该金属可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯或铯,该合金可以为上述纯金属材料任意组合的合金。本实施例中,第一电极144为导电银浆印刷形成的多个点状结构,均位于带状透明导电结构142的同一端,并设置于该带状透明导电结构142的表面。
请参见图3,所述第二透明导电层16为电阻异向性的透明导电膜,即第二透明导电层16在二维空间上的不同方向上的电阻率不同。该第二透明导电层16沿第一方向L1上的电阻率ρ1大于其沿第二方向L2的电阻率ρ2,第一方向L1垂直于第二方向L2。所述第一方向L1平行于上述带状透明导电结构142的延伸方向,即该带状透明导电结构142平行于第一方向设置于绝缘层12的第一表面。
该第二透明导电层16包括碳纳米管层162,该碳纳米管层162由至少一自支撑的碳纳米管膜直接贴附于所述绝缘层12的第二表面形成。该碳纳米管层162可以一层碳纳米管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜,且该碳纳米管层162的厚度优选为0.5纳米~1毫米。优选地,该碳纳米管层162的厚度为100纳米~0.1毫米。可以理解,当碳纳米管层162的透明度与碳纳米管层162的厚度有关,当碳纳米管层162的厚度越小时,该碳纳米管层162的透光度越好,碳纳米管层的透明度可以达到90%以上。
该碳纳米管膜包括多个通过范德华力相互连接的碳纳米管。所述多个碳纳米管基本沿同一方向延伸。而且,所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地,所述碳纳米管膜中基本沿同一方向延伸的大多数碳纳米管中的每一碳纳米管与其在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。具体地,所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然,所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管,这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑,而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态,即将该碳纳米管膜置于(或固定于)间隔一固定距离设置的两个支撑体上时,位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。
所述碳纳米管膜的厚度为0.5纳米~100微米,宽度与长度不限,根据第二基体140的大小设定。所述碳纳米管膜的具体结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的,于2008年8月13公开的第CN101239712A号中国大陆公开专利申请。为节省篇幅,仅引用于此,但所述申请所有技术披露也应视为本发明申请技术披露的一部分。
本实施例中,该碳纳米管层162中的碳纳米管沿第二方向L2择优取向排列。本说明书中所述的碳纳米管沿第二方向L2择优取向排列是指大部分碳纳米管的延伸方向平行于该第二方向L2。所述碳纳米管层162具有电阻各向异性的特点,即该碳纳米管层沿碳纳米管延伸方向的电阻率远小于其沿垂直于碳纳米管延伸方向的电阻率。具体地,如图3所示,该第二透明导电层16沿第一方向L1的电阻率ρ1远远大于其沿第二方向L2的电阻率ρ2。
所述第二透明导电层16进一步包括多个第二电极164与该碳纳米管层162电连接。该多个第二电极164沿第一方向L1依次均匀排列。该多个第二电极164可以设置于绝缘层12的第二表面,并与该碳纳米管层162中的碳纳米管的延伸方向一端电连接。该多个第二电极164可以设置于碳纳米管层162的表面,并位于碳纳米管层162中的碳纳米管延伸方向上的一端。该碳纳米管层162在碳纳米管的延伸方向上具有相对的两端,可以理解,该多个第二电极164的设置方式包括三种情况:第一种情况,该多个第二电极164均位于碳纳米管层162的一端;第二种情况,该多个第二电极164中,一部分第二电极164设置于碳纳米管层162的一端,另一部分第二电极164设置于碳纳米管层162的另一端;第三种情况,该碳纳米管层162的两端均分别设置有第二电极164,该碳纳米管层162两端的第二电极164的数量相同且一一对应设置。所述第二电极164为点状结构。每个第二电极164可以为一层导电膜,该导电膜的材料可以为纯金属、合金、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电银胶、导电聚合物或导电性碳纳米管等。该金属可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯或铯,该合金可以为上述纯金属材料任意组合的合金。本实施例中,第二电极164为导电银浆印刷形成的多个点状结构,均位于碳纳米管层162的同一端,并设置于该碳纳米管层162的表面。
可选择地,为了保护第一透明导电层14和第二透明导电层16,还可以在第一透明导电层14或/和第二透明导电层16的表面设置一透明保护层(图未示),该透明保护层的材料可以与绝缘层12的材料相同。该透明保护层的厚度大约为10微米至1毫米。透明保护层只是临时保护触摸屏的作用,在将触摸屏应用到具体产品时,该透明保护层可去除。
所述触摸屏10进一步包括驱动电路20及读取电路30。该驱动电路20为扫描端,该读取电路30作为读取端。所述多个第一电极144与该驱动电路20电连接,该多个第二电极164与该读取电路30电连接。可选择地,也可将所述多个第一电极144与读取电路30电连接,所述多个第二电极164与该驱动电路20电连接。本实施例中,所述多个第一电极144与该驱动电路20电连接,该多个第二电极164与该读取电路30电连接。
使用时,触摸屏10的第一透明导电层14靠近触控表面或第二透明导电层16靠近触控表面,本实施例以第一透明导电层14靠近触控表面为例。使用者通过触摸物如手指或手持导电笔触摸。当触摸物触碰到触摸屏10时,即,触碰到第一透明导电层14的上方时,干扰第一透明导电层14和第二透明导电层16之间的电场,因而,改变第一透明导电层14和第二透明导电层16之间的耦合电容值,根据电容值变化的大小和位置可以确定触摸点的位置。请参见图4,该扫描端包括m个扫描线,扫描线的个数与第一电极144的个数相同,每个扫描线接一个第一电极,读取端包括n个读取线,每个读取线接一个第二电极164,读取线的个数与第二电极164的个数相同。当由该m个扫描线依次向该m个第一电极输入方波信号,针对每一第一电极144,该读取电路30可以从该n个第二电极164上读取n个数值,经过一个周期的扫描之后,该读取电路30可以读取到m*n个数值。将该m*n个数值作统计比较,即可以得到触摸点的位置。当触摸点是多个时,由于每个触摸点对应不同的第一电极144或不同的第二电极164,因此,也可以探测出该每个触摸点的位置。
本实施例所提供的触摸屏10具有以下优点:首先,本发明触摸屏10采用包括有序排列的碳纳米管的碳纳米管层作为第二透明导电层16,碳纳米管层中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列,碳纳米管层无需图形化处理便可以具备电阻异向性的特点,工艺简单,同时由于碳纳米管层替代了图形化的ITO层,使该第二透明导电层16的制备过程无污染,无需繁复过程,更进一步简化了触摸屏10的工艺,使触摸屏10的良率较高,使触摸屏10的成本进一步降低;其次,由于每个带状透明导电结构142是由边缘线1420、第一线状结构1422和第二线状结构1424组成的网状导电结构,使得带状透明导电结构142与碳纳米管层162在单位触摸面积上相互交叠的面积较小,具有较小的耦合电容,由于触摸屏10的工作原理为通过改变第一透明导电层14和第二透明导电层16之间的耦合电容值,根据电容值变化的大小和位置可以确定触摸点的位置,当耦合电容值较小时,电容值的变化相对于该原始的耦合电容值所占的比例就越大,因此,电容值的变化更容易被检测到,提高了触摸屏的灵敏度;最后,由于碳纳米管具有优异的导电性能,所以,采用碳纳米管层作透明导电层,可使得透明导电层具有均匀的阻值分布,从而提高触摸屏及使用该触摸屏的触摸式显示装置的分辨率和精确度。
本发明第二实施例提供一种触摸屏,该触摸屏的结构与第一实施例所提供的触摸屏10的结构基本相同,其不同之处在于第二透明导电层的结构。
请参见图5,本实施例的触摸屏的第二透明导电层26包括多个相互间隔的带状碳纳米管结构262。该多个相互间隔的带状碳纳米管结构262通过切割一碳纳米管层获得。该被切割的碳纳米管层的结构与第一实施例所揭示的碳纳米管层的结构相同,因此,每个带状碳纳米管结构262中碳纳米管的排列方式与第一实施例中所揭示的碳纳米管层中的碳纳米管的排列方式相同。该带状碳纳米管结构262均匀排列,相邻的两个带状碳纳米管结构262之间的距离相等,为5微米至7毫米。每个带状碳纳米管结构262的宽度相等,为3毫米至8毫米该第二透明导电层26进一步包括多个第二电极264,该多个第二电极264与带状碳纳米管结构262一一对应设置。该多个第二电极264沿第一方向L1依次均匀排列。
本发明第三实施例提供一种触摸屏,本实施例所提供的触摸屏与第一实施例提供的触摸屏10的结构基本相同,不同之处在于第一透明导电层的结构。
请参见图6,所述第一透明导电层34包括多个相互间隔设置的带状透明导电结构342。每个带状透明导电结构342包括两个边缘线3420及设置在该两个边缘线3420之间的多个第一线状结构3422。该所述第一线状结构3422和第二线状结构3424相互垂直,第一线状结构3422与边缘线3420相互垂直,第二线状结构3424与边缘线3420相互平行。该第一透明导电层34的其它结构与第一实施例提供的第一透明导电层14的结构相同。
本发明第四实施例提供一种触摸屏,本实施例所提供的触摸屏与第一实施例提供的触摸屏10的结构基本相同,不同之处在于第一透明导电层中带状透明导电结构的结构。
请参见图7,所述第一透明导电层44包括多个相互间隔设置的带状透明导电结构442。每个带状透明导电结构442包括两个边缘线4420及设置在该两个边缘线4420之间的多个线状结构4422。所述多个线状结构4422与该两个边缘线4420相互交叉并相互电连接形成网状导电结构。该网状导电结构包括多个网孔,该网孔由相邻的两个线状结构4422和该两边缘线4420围成。所述多个线状结构4422相互平行并间隔一定距离均匀分布。该多个线状结构4422的延伸方向与该两个边缘线4420的延伸方向形成的夹角大于0度小于等于90度。相邻的两个线状结构4422之间的距离为5微米至2毫米该线状结构4422的直径为5微米至2毫米。每个带状透明导电结构442的宽度相同,大概为3毫米至8毫米,优选为4毫米至6毫米。相邻的两个带状透明导电结构442之间的距离为5微米至7毫米,为使该透明导电层可以更高精确度地定位触摸点,优选地,相邻的两个带状透明导电结构442之间的距离为20微米至30微米。本实施例中,该线状结构4422与该两个边缘线4420相互垂直,相邻的两个线状结构4422之间的距离为20微米。
本发明第五实施例提供一种触摸屏,本实施例所提供的触摸屏与第一实施例提供的触摸屏10的结构基本相同,不同之处在于第一透明导电层中的带状透明导电结构的结构。
请参见图8,所述第一透明导电层54包括多个相互间隔设置的带状透明导电结构542。每个带状透明导电结构542包括两个边缘线5420及设置在该两个边缘线5420之间的多个线状结构5422。所述多个线状结构5422与该两个边缘线5420相互平行该带状透明导电结构542可看作网状导电结构,该网状导电结构的网孔由相邻的两个线状结构5422围成或者由边缘线5420与其相邻的线状结构5422围成。所述线状结构5422与该两个边缘线5420均匀分布,相邻的两个线状结构5422之间的距离或者边缘线5420与其相邻的线状结构5422之间的距离相等。每个带状透明导电结构542中的边缘线5420与线状结构5422均与第一电极544电连接。相邻的两个线状结构5422之间的距离为5微米至2毫米。该线状结构5422的直径为5微米至2毫米。每个带状透明导电结构542的宽度相同,大概为1毫米至8毫米,优选为4毫米至6毫米。相邻的两个带状透明导电结构542之间的距离为5微米至7毫米,为使该透明导电层可以更高精确度地定位触摸点,优选地,相邻的两个带状透明导电结构542之间的距离为20微米至30微米。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化,当然这些依据本发明精神所作的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。