CN102890589A

CN102890589A - 电容式触控面板的导电图案结构及其构造方法

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Publication number: CN102890589A
Application number: CN2012102438030A
Authority: CN
Inventors: 张庆阳; 简顺达
Original assignee: TPK Touch Solutions Inc
Current assignee: TPK Touch Solutions Inc
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: CN102890589B

Abstract

本发明公开了一种电容式触控面板的导电图案结构及其构造方法。多个第一轴向导电组件和多个第二轴向导电组件形成在基板的一表面上。各第一轴向导电组件包括由多条第一轴向导电线互连的多个第一轴向导电单元。各第二轴向导电组件包括由多条第二轴向导电线互连的多个第二轴向导电单元。各第一轴向导电线的至少一部分在水平方向上导电而在竖直方向上绝缘，而且各第二轴向导电线分别与对应的第一轴向导电线的所述至少一部分相交。

Description

电容式触控面板的导电图案结构及其构造方法

技术领域

本发明涉及触控面板器件领域，更具体地涉及一种电容式触控面板的导电图案结构及其构造方法。

背景技术

触控面板已广泛应用于家电、通信、电子信息领域。触控面板常见的应用例子为个人数字助理（PDA）、电器、或游戏机等。当前触控面板和显示面板的集成趋势允许使用者用的手指或输入笔点击面板上显示的控件图标，以在个人数字助理（PDA）、电器、或游戏机等上运行所需功能。触控面板也用于公共信息查询系统，以为公众提供高效的操作系统。

现有触控面板包括具有一表面的基板，在该表面上分布有多个感应区，所述多个感应区用于感测与使用者的手指或输入笔的触摸相关联的信号，以实现输入和控制。所述多个感应区由多个透明导电膜（诸如铟锡氧化物（ITO））制成，由此使用者可触摸与显示面板上示出的特定位置相对应的透明导电膜，以实现设备的操作。

最常见类型的触控面板包括电阻式、电容式、红外式、电磁式、声波式等触控面板。电容式触控面板利用在透明电极和人体静电之间引起的电容变化来产生电流，基于此可识别触摸位置。电容式触控面板在透明性、硬度、精度、响应时间、触控周期、工作温度、启动作用力方面具有优势，且由此目前最为常用。

为了检测手指或输入笔触摸触控面板的位置，已开发了各种电容式触控面板技术。一个例子是美国专利US6,970,160，其公开了一种网格触摸感应系统，用于检测在触感表面上触摸的位置。所述网格触摸感应系统可包括由绝缘材料隔离的两个电容感应层，其中各电容感应层由基本平行的多个导电元件构成，且两个电容感应层的导电元件基本相互垂直。各导电元件可包括通过窄导电矩形条带连接在一起的一系列菱形片。给定电容感应层的各导电元件在一端或两端电连接于对应一组引线中的一条引线。也可设置控制电路，以经由相应组引线将激发信号提供给两组导电元件，以在表面上发生触摸时接收由导电元件产生的感测信号，并基于各层中受影响的多个触控条（bar）的位置来确定触摸位置。

美国专利US4,233,522公开了一种电容式触控面板，其包括触摸感应开关单元阵列。各触摸感应开关单元包括由公用信号源激励的第一对串联电容器和第二对串联电容器，所述触摸感应开关单元阵列布置成第一对电容器在第一组触摸感应开关单元中连接（例如成行）于相应的第一多个信号检测器，而第二对电容器在第二组触摸感应开关单元中连接（例如成列）于相应的第二多个信号检测器。单个触摸感应开关单元的各对电容器的结点通过本体或其他触摸电容装置选择性地接地，以用于致动所选定的触摸感应开关单元。

美国专利US4,733,222公开了一种电容变化敏感触摸感应阵列系统，其包括电极阵列、驱动线阵列、驱动信号发生器、以及感应线阵列。各电极为串联的多个导电片并形成电极阵列的行或列。各驱动线容性地耦接于所述多个电极。驱动信号发生器产生并施用多个交替信号包给所述多条驱动线。感应线容性地耦接于所述多个电极，从而当所述多个驱动信号施用给所述多个驱动线时所述多个信号从所述多个电极导出。所述多个电极的数量等于所述多个驱动线的数量和所述多个感应线的数量之积。基于从所述多个感应线上的信号导出的值，微处理器提供与操作者的触摸相关联的信息。

美国专利US5,880,411公开了一种通过触摸感应面板上作出的导电物体来识别位置的方法。多个信号发送给主机的控制电路，以识别触摸位置。美国专利US6,414,671和US5,374,787公开了同样的技术。

美国专利US7,030,860公开了一种透明电容感应系统，其特别适合于电子设备的输入。电容传感器对于图形用户界面而言可进一步用作输入装置，尤其如果电容传感器铺设在显示装置（例如LCD显示屏）的顶部上来感测手指位置和在显示屏上的触摸区域时。

美国专利US5,459,463公开了一种用于对处于靠近检测区域的对象进行定位的装置以及一种结合该装置的透明键盘。该装置包括：第一组检测区域，彼此连接以形成相互平行延伸并延伸至检测区域的多个行；第二组检测区域，彼此连接以形成与所述多个行垂直延伸的多个列；扫描装置，将电信号施用于所述多个行和所述多个列；以及通过所述扫描装置确定对象位置的装置。

美国专利US6,498,590公开了一种多用户触控系统，其包括一表面，在该表面上形成多个天线。发射机将多个独特可识别的信号分别发射给相应天线。多个接收器电容耦接于不同的用户，且所述多个接收器构造成分别接收所述多个独特可识别的信号。随后，当多个用户同时触摸任一天线时，处理器使得特定天线与特定使用者关联。

美国专利US5,847,690公开了一种一体化显示感应装置，其将液晶显示模块的多个液晶显示元件集成，以用于检测在平板显示屏上的输入。

所有上述现有技术文献提供了检测使用者在触控面板上触摸的教导，而且全部包括触摸感应元件结构。然而，这些已知的装置也全部是包括利用绝缘材料彼此隔离的两个电容感应层，以在两个电容感应层之间实现电容效应。这使得面板的结构很厚而且由此与小型化的趋势背道而驰。此外，现有电容式触控面板包括在两个表面上分别形成电容感应层的基板。在这方面，多个通孔必须形成在基板上，以用作通路，而必须采用电路层设，以正确连接两个电容感应层中的多个导电元件。这使得制造电容式触控面板变得复杂。

由此，希望有一种电容式触控面板，其能克服现有电容式触控面板的上述缺陷。

发明内容

由此，本发明的目的在于提供一种电容式触控面板的导电图案结构，一种电容式触控面板的导电图案结构，该导电图案结构包括：多个第一轴向导电组件，各第一轴向导电组件包括沿第一轴向设置在一刚性基板的一侧表面上的多个第一轴向导电单元；多条第一轴向导电线，分别连接在相应的第一轴向导电组件的相邻的第一轴向导电单元之间；多个第二轴向导电组件，各第二轴向导电组件包括沿第二轴向设置在所述刚性基板的所述侧表面上的多个第二轴向导电单元；多条第二轴向导电线，分别连接在相应的第二轴向导电组件的相邻的第二轴向导电单元之间并分别与所述多条第一轴向导电线相交；且第一轴向导电单元和第二轴向导电单元之间的电容用于检测触摸位置；其中，各第一轴向导电线或各第二轴向导电线的至少一部分在连接对应的第一轴向导电单元或第二轴向导电单元的连接方向上导电而在与连接方向垂直的方向上绝缘，各第二轴向导电线或各第一轴向导电线分别与对应的第一轴向导电线或第二轴向导电线的所述至少一部分相交。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线的上表面的至少一部分通过表面绝缘处理而在各第一轴向导电线的上表面的所述至少一部分上形成绝缘覆盖层。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第二轴向导电线的下表面的至少一部分通过表面绝缘处理而在各第二轴向导电线的下表面的所述至少一部分上形成绝缘覆盖层。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线均由带有绝缘金属氧化物层的金属制成，所述绝缘金属氧化物层形成在各第一轴向导电线的上表面的至少一部分上。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线由铜、铝、铁、锡、银或者它们的组合制成。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第二轴向导电线均由带有绝缘金属氧化物层的金属制成，所述绝缘金属氧化物层形成在各第一轴向导电线的上表面的至少一部分上。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第二轴向导电线由铜、铝、铁、锡、银或者它们的组合制成。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线的至少一部分由各向异性导电材料制成。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线为各向异性导电膜。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线均由各向异性导电粘接剂制成。

根据本发明的上述目的，其中，所述多个第一轴向导电单元和所述多个第二轴向导电单元均由透明导电材料制成。

本发明的目的还在于提供一种构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，包括步骤：

（a）在一刚性基板的一侧表面上形成沿第一轴向布置的多个第一轴向导电单元；

（b）在所述刚性基板的所述侧表面上形成沿第二轴向布置的多个第二轴向导电单元；其中所述多个第一轴向导电单元和所述多个第二轴向导电单元均由透明导电材料制成；

（c）利用多条第一轴向导电线分别将相应的相邻的第一轴向导电单元沿第一轴向电连接，以形成多个第一轴向导电组件；

（d）利用多条第二轴向导电线分别将相应的相邻的第二轴向导电单元沿第二轴向电连接并分别与所述多条第一轴向导电线相交，以形成多个第二轴向导电组件，且第一轴向导电单元和第二轴向导电单元之间的电容用于检测触摸位置；

其中，各第一轴向导电线或各第二轴向导电线的至少一部分在连接对应的第一轴向导电单元或第二轴向导电单元的连接方向上导电而在与连接方向垂直的方向上绝缘，各第二轴向导电线或各第一轴向导电线分别与对应的第一轴向导电线或第二轴向导电线的所述至少一部分相交。

根据本发明的上述目的，其中，步骤（c）包括步骤：通过表面绝缘处理在所述多条第一轴向导电线的上表面的至少一部分上形成绝缘覆盖层。

根据本发明的上述目的，其中，步骤（d）包括步骤：通过表面绝缘处理在所述多条第二轴向导电线的下表面的至少一部分上形成绝缘覆盖层。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线均由金属迹线形成，而且步骤（c）包括步骤：使各金属迹线的暴露部分处于氧化环境下一定时间，以在各该金属迹线的上表面上形成金属氧化物覆盖层。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线由铜、铝、铁、锡、银、或者它们的组合之一制成。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线的所述至少一部分由各向异性导电材料制成。

根据本发明的上述目的，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线均为各向异性导电膜。

根据本发明，构成所述电容式触控面板的导电图案结构的多个第一轴向导电体组件和多个第二轴向导电组件形成在基板的同一侧表面上，由此简化了结构并减少了所述导电图案结构的厚度。当彼此相邻的第一轴向导电组件的导电单元和第二轴向导电体组件的导电单元被使用者的手指触摸时，响应使用者的手指抵触的相邻导电单元的区域，产生电容变化信号，随后该电容变化信号施加给控制电路，以识别使用者的手指触摸面板的位置。通过常规电路铺设技术，所述导电图案结构的所述多个第一轴向导电体组件和所述多个第二轴向导电体组件可形成在所述基板的仅一个表面上。由此，本发明可以简单的工艺来实施，同时具有高的成品率和低的成本。

附图说明

通过参考附图阅读本发明优选实施例的如下说明，本领域普通技术人员将清楚理解本发明。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的电容式触控面板的导电图案结构的平面图。

图1a是在第一实施例中采用的第一轴向导电线的剖视图。

图2根据本发明第二实施例的电容式触控面板的导电图案结构的平面图。

图2a是在第二实施例中采用的第一轴向导电线的剖视图。

图3是根据本发明第三实施例的电容式触控面板的导电图案结构的平面图。

图3a是在第三实施例中采用的第二轴向导电线的剖视图。

图3b是在第四实施例中采用的第二轴向导电线的剖视图剖视图。

图4根据本发明第五实施例的电容式触控面板的导电图案结构的平面图。

图4a是在第五实施例中采用的第一轴向导电线和第二轴向导电线的三维视图。

图5是根据本发明第六实施例的电容式触控面板的导电图案结构的平面图。

图5a是在第六实施例中采用的第一轴向导电线和第二轴向导电线的三维视图。

具体实施方式

图1和图1a示出本发明第一实施例的电容式触控面板的导电图案结构。参照图1，第一轴向导电单元31和32通过第一轴向导电线33连接；第二轴向导电单元51和52通过第二轴向导电线53连接；以及第一轴向导电线33与第二轴向导电线53相交。如图1a所示，第一轴向导电线33的上表面通过绝缘处理形成绝缘层332，以使第一轴向导电线33与第二轴向导电线53绝缘。优选地，第一轴向导电线33和第二轴向导电线53可由金属（诸如铜、铝、铁、铟、锡、银或它们的组合或者任何其他的其氧化物在电气性能上绝缘的金属）制成，且所述绝缘处理可以为氧化处理、酸化处理、或碱化处理。优选地，第一轴向导电线33由金属迹线形成。图1a所示的绝缘层332可由以下步骤形成：在诸如玻璃之类的刚性透明基板（未示出）上形成第一轴向导电线33，将带有第一轴向导电线33的刚性基板暴露在氧化气氛下一定时间。在该时间内，第一轴向导电线33的上表面被氧化，以在该上表面上形成金属氧化物层332。

在所述上表面上形成绝缘层332时，第一轴向导电线33在水平方向上导电而在竖直方向（上下方向）上绝缘，以将第一轴向导电单元31和32电连接并使第一轴向导电单元31和32与第二轴向导电线53绝缘。由此，无需在第一轴向导电线33和第二轴向导电线53之间设置绝缘元件，而且所述电容式触控面板的导电图案结构的厚度减小且制造过程简化，因为无需考虑在第一轴向导电线33与第二轴向导电线53之间设置绝缘元件的过程，因此可以降低用于制造导电图案结构的成本。

图2示出第二实施例的电容式触控面板的导电图案结构。整体结构与第一实施例类似，但是差别在于绝缘层331未覆盖第一轴向导电线33的整个表面。如图2a所示，绝缘层331形成在第一轴向导电线33的上表面并覆盖第一轴向导电线33的一部分。优选地，绝缘层331形成在第一轴向导电线33与第二轴向导电线53的相交区域处且比所述相交区域大。图2a所示的绝缘层331可由以下步骤形成：在一刚性基板的一侧表面上形成第一轴向导电线33，在除了相交区域外设置掩膜层，以覆盖第一轴向导电线33的上表面；将带有第一轴向导电线33和所述掩膜层的刚性基板暴露于氧化气氛下一定时间；然后去掉所述掩膜层。

由图3和图3a和图3b示出第三和第四实施例。导电图案结构与图2和图2a所示的第二实施例类似。不同之处在于绝缘层531形成在第二轴向导电线53的下表面上。

在替代实施例中，第一轴向导电线33的上表面和第二轴向导电线53的下表面两者或者之一可包括连续绝缘层或部分绝缘层。本领域普通技术人员将理解的是，所有这些变型将处于本发明的构思和范围内。

图4和图4a示出第五实施例的电容式触控面板的导电图案结构。如图4所示，导电图案结构与第一实施例类似。不同之处在于，第一轴向导电线33由各向异性导电材料制成，且在第一轴向导电线33的上表面或第二轴向导电线53的下表面上无绝缘层。图4a示出了在该实施例中采用的第一轴向导电线33和第二轴向导电线53的三维视图。在三维坐标系下，第一轴向导电线33在A-A方向（X方向）和B-B方向（Y方向）上导电而在C-C方向（Z方向）上电绝缘。第一轴向导电线33可由各向异性导电材料（诸如各向异性碳纳米管复合材料）或带有绝缘表面的各向异性导电金属膜制成。优选地，第一轴向导电线33可由各向异性导电膜制成。各向异性导电膜可以通过将导电颗粒添加到绝缘粘接树脂来形成。而且绝缘粘接树脂可选自热固性树脂或热塑性树脂或它们组合，诸如聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、苯氧基树脂、聚砜、环氧基树脂、或丙烯酸酯基树脂；导电颗粒可以选自：碳、银、铜、镍、金、锡、锌、铂、钯、铁、钨、钼、碳纳米管、或它们的组合；导电颗粒的形状可以为球形、椭圆体、柱体、或晶体。第一轴向导电线33可由各向异性导电粘接剂制成，诸如大分子聚合物和导电颗粒的复合材料；大分子聚合物可选自环氧基树脂，而导电颗粒可选自碳、银、铜、镍、金、锡、锌、铂、钯、铁、钨、钼、碳纳米管、或它们的组合。

图5和图5a示出本发明第六实施例的导电图案结构。该导电图案结构与图4所示的第五实施例类似。不同之处在于，第一轴向导电线33包括由各向异性导电材料制成的各向异性部34。如图5a所示，各向异性部34位于第一轴向导电线33和第二轴向导电线53的相交处，且优选地比相交区域稍大。各向异性部34可由如第五实施例所示的应用于第一轴向导电线的各向异性导电材料制成。

在那些与上述第五和第六实施例类似的导电图案结构中，因为第一轴向导电线和第二轴向导电线之一包括各向异性导电材料，该各向异性导电材料在左右方向（如图4a所示的A-A方向）导电而在上下方向（图4a所示的C-C方向）绝缘，所以第一轴向导电线33和第二轴向导电线53绝缘，而且无需在相交的第一轴向导电线33和第二轴向导电线53之间设置绝缘元件。由此，可减少电容式触控面板的导电图案结构的厚度。同时，简化导电图案结构的制造过程，因为可省略在第一轴向导电线和第二轴向导电线的相交处设置绝缘元件的过程，而且降低了制造导电图案结构的成本。

在替代实施例中，第一轴向导电线和第二轴向导电线之一或二者可由各向异性导电材料制成，或者第一轴向导电线的一部分或第二轴向导电线的一部分由各向异性导电材料制成。本领域普通技术人员将理解的是，所有这些变型将落入本发明的构思和范围内。

在上述实施例中，第一轴向导电单元和相邻第二轴向导电单元之间的电容被测量，以检测触摸位置。当本发明的电容式触控面板被触摸时，被触摸区域所覆盖的第一轴向导电单元和第二轴向导电单元之间产生互电容，该互电容分别通过第一轴向信号传输线和第二轴向信号传输线传送至控制电路，由该控制电路计算出该被触摸区域的具体位置，即为触摸位置。

尽管借助优选实施例说明了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离随附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以做出各种各样的修改和变化。

Claims

1.一种电容式触控面板的导电图案结构，该导电图案结构包括：

多个第一轴向导电组件，各第一轴向导电组件包括沿第一轴向设置在一刚性基板的一侧表面上的多个第一轴向导电单元；

多条第一轴向导电线，分别连接在相应的第一轴向导电组件的相邻的第一轴向导电单元之间；

多个第二轴向导电组件，各第二轴向导电组件包括沿第二轴向设置在所述刚性基板的所述侧表面上的多个第二轴向导电单元；

多条第二轴向导电线，分别连接在相应的第二轴向导电组件的相邻的第二轴向导电单元之间并分别与所述多条第一轴向导电线相交；且第一轴向导电单元和第二轴向导电单元之间的电容用于检测触摸位置；

2.如权利要求1所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第一轴向导电线的上表面的至少一部分通过表面绝缘处理而在各第一轴向导电线的上表面的所述至少一部分上形成绝缘覆盖层。

3.如权利要求1或2所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第二轴向导电线的下表面的至少一部分通过表面绝缘处理而在各第二轴向导电线的下表面的所述至少一部分上形成绝缘覆盖层。

4.如权利要求2所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第一轴向导电线均由带有绝缘金属氧化物层的金属制成，所述绝缘金属氧化物层形成在各第一轴向导电线的上表面的至少一部分上。

5.如权利要求4所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第一轴向导电线由铜、铝、铁、锡、银或者它们的组合制成。

6.如权利要求3所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第二轴向导电线均由带有绝缘金属氧化物层的金属制成，所述绝缘金属氧化物层形成在各第一轴向导电线的上表面的至少一部分上。

7.如权利要求6所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第二轴向导电线由铜、铝、铁、锡、银或者它们的组合制成。

8.如权利要求1所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线的至少一部分由各向异性导电材料制成。

9.如权利要求8所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线为各向异性导电膜。

10.如权利要求8所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线均由各向异性导电粘接剂制成。

11.如权利要求1所述的电容式触控面板的导电图案结构，其中，所述多个第一轴向导电单元和所述多个第二轴向导电单元均由透明导电材料制成。

12.一种构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，包括步骤：

13.如权利要求12所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，步骤（c）包括步骤：通过表面绝缘处理在所述多条第一轴向导电线的上表面的至少一部分上形成绝缘覆盖层。

14.如权利要求12或13所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，步骤（d）包括步骤：通过表面绝缘处理在所述多条第二轴向导电线的下表面的至少一部分上形成绝缘覆盖层。

15.如权利要求13所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，所述多条第一轴向导电线均由金属迹线形成，而且步骤（c）包括步骤：使各金属迹线的暴露部分处于氧化环境下一定时间，以在各该金属迹线的上表面上形成金属氧化物覆盖层。

16.如权利要求15所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，所述多条第一轴向导电线由铜、铝、铁、锡、银、或者它们的组合之一制成。

17.如权利要求12所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线的所述至少一部分由各向异性导电材料制成。

18.如权利要求12所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线均为各向异性导电膜。

19.如权利要求12所述的构造电容式触控面板的导电图案结构的方法，其中，所述多条第一轴向导电线或多条第二轴向导电线均由各向异性导电粘接剂制成。