CN105242801A - 一种触摸传感器及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触摸传感器及包含改触摸传感器的显示装置，其中触摸传感器包括绝缘基材，上述绝缘基材第一表面或第二表面局部或全部覆盖的缓冲膜，和在缓冲膜上形成的透明电极阵列。其中绝缘基材为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）膜或三醋酸纤维素酯（TAC）双面覆盖聚乙烯醇（PVA）的多层复合膜；缓冲膜为单层或多层绝缘树脂薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜；电极阵列材料为包含碳纳米管、纳米银线或其他纳米金属或合金线的光敏性导电树脂。

Description

一种触摸传感器及显示装置

技术领域

本发明涉及一种触摸传感器及使用该传感器的触摸显示屏，尤其涉及具有偏振功能的触摸传感器。

背景技术

传统的触摸传感器包括玻璃或透明塑料基板，在上述基板上形成的电极阵列，连接上述电极阵列与外部驱动电路的走线等，具体应用包括电容式触摸传感器或电感式触摸传感器。其中电容式触摸传感器由于灵敏度高、支持多点操作、使用方便等优势广泛应用于消费电子产品、医疗工控产品等领域。而电感式触摸传感器则具有更高的灵敏度而支持细笔手写，因此在许多高端电子产品上应用前景广阔。上述触摸传感器典型的应用是与显示器组合使用，使得人机交互更方便、更准确。上述应用中的传感器通常要求透过率高，不影响图像的显示。因此电极阵列通常采用透明电极材料，例如氧化铟锡、氧化锌、石墨烯、纳米碳管、金属网格、纳米银等材料。

随着手机、平板电脑等便携式智能终端的迅速普及，对产品的厚度、重量提出了更高的要求。为了适应这种技术需求，触摸屏的结构也发生了巨大的变化，由传统的玻璃基材外挂式结构发展出更多新的结构，例如双层导电薄膜贴合外挂式、单层薄膜外挂式、装饰盖板内置电容式、显示屏内置式、显示屏外置式和显示屏内外复合式等多种结构。其中外挂式结构简单，生产良率高，成本较低，但厚度不占优势；而将触摸传感器内置于显示单元或装饰盖板的技术虽然厚度和重量优势明显，但结构复杂，良率较低，成本高。

发明内容

本发明利用显示屏表面的偏振片作为基材制作触摸传感器，既降低了制造成本，又不额外增加厚度，具有显著的技术优势。采用传统的真空溅镀工艺制作的氧化铟锡（ITO）薄膜，基材温度较高，通常高于120度，而偏振片中的材料耐高温性能较差，通常低于80度，同时阻水性能较差，因此采用该法制作的ITO膜导电性、稳定性较差，无法满足电子产品的要求。本发明特别的采用包含纳米金属导电材料的树脂作为透明电极，解决了偏振片不耐高温的技术问题，同时通过制作缓冲层，既解决了阻水的问题，也提高了附着力和光学性能。

附图说明

图1集成触摸功能的液晶显示屏结构。

图2单面触摸传感器结构。

图3单面自电容触摸传感器结构。

图4单面互电容触摸传感器结构。

图5双面互电容触摸传感器结构。

图6单膜型触摸模块结构。

图7复合型触摸模块结构。

图8液晶触摸显示模块结构。

图9有机发光触摸显示模块结构。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅限于该实施例。本发明提出一种具有触摸功能的线偏振片。可以直接取代普通液晶显示屏面板前的检偏偏振片，如附图1所示，实现显示屏与触摸屏的一体化，有效的减少了触摸显示模块的整体厚度，提高了良率，同时降低了制造成本。

实施例1

如附图2（A）所示一种电容式触摸传感器结构，包括绝缘基材11，上述绝缘基材11第一表面或第二表面局部或全部覆盖的缓冲膜21，和在缓冲膜21上形成的透明电极阵列31,其中绝缘基材11为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）膜102或用光学透明胶（OCA）将三醋酸纤维素酯（TAC）101双面覆盖聚乙烯醇（PVA）的多层复合膜；缓冲膜2为单层或多层绝缘树脂薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜，厚度0.1~20微米，该缓冲膜具有两个功能，一是提高偏振片阻水能力和电极阵列31的附着力，二是通过调整折射率，改善由于基材与透明电极之间的折射率差引起的光学缺陷；电极阵列31材料为包含碳纳米管、纳米银线或其他纳米金属或合金线的光敏性导电树脂，厚度0.1~2微米；或为氧化铟锡（ITO）、氧化、氧化锡等金属氧化物透明导电薄膜或掺银的复合透明导电薄膜，厚度0.01~0.3微米。

同样实现触摸功能，电极阵列31和缓冲膜21也可以制作在与绝缘基材11用光学透明胶（OCA）粘接的独立绝缘基材12的第一表面或第二表面，绝缘基材12为透明塑料膜，其材料为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯、聚氯乙烯、聚1-丁烯、甲基丙烯酸甲脂(ACRYLIC)或环烯烃聚合物、环烯烃共聚物等材料中的一种或多种，片材厚度0.03~0.5mm，如图2（B）~（D）所示。

对于有机发光显示器等主动发光显示屏，为了提高显示亮室对比度，减少环境光的反光，可以在上述绝缘基材11和显示屏之间增加一个四分之一波长延迟膜12，其慢轴与线偏振片的吸收轴夹角为±45度，形成圆偏振片，环境光穿过圆偏振片后被显示器表面发射，引起旋转方向相反，当它再次通过延迟膜后，与线偏振片的方向垂直，被基本吸收，从而减少了环境光对对比度的影响。而显示器所发出的光则可以直接通过前述线偏振片，从而实现提高对比度的目的，当然该圆偏振片也可以使用在液晶显示屏前，但其中的线偏振方向必须与液晶显示屏的检偏方向匹配。

为有机发光显示器等主动发光显示屏，为了提高显示亮室对比度，减少环境光的反光，可以在上述绝缘基材11和显示屏之间增加一个四分之一波长延迟膜12，其慢轴与线偏振片的吸收轴夹角为±45度，形成圆偏振片，环境光穿过圆偏振片后被显示器表面发射，引起旋转方向相反，当它再次通过延迟膜后，与线偏振片的方向垂直，被基本吸收，从而减少了环境光对对比度的影响。而显示器所发出的光则可以直接通过前述线偏振片，从而实现提高对比度的目的，当然该圆偏振片也可以使用在液晶显示屏前，但其中的线偏振方向必须与液晶显示屏的检偏方向匹配。

上述传感器也可以工作在电感模式，形成电感式触摸屏。

实施例2

根据实施例1所述的一种具有偏振功能的单面触摸传感器，如图3所示，所述电极阵列31由成对的电极301、302组成，每对电极形状为三角形或若干三角形阵列，通常2~3对相互交叉组成，为了减少电极空缺区域引起的光学缺陷，通常在电极间填充彼此孤立的辅助电极块，该电极阵列位于所述绝缘基材11的第一表面或第二表面，形成自电容式触摸传感器。

实施例3

根据实施例1所述的一种具有偏振功能的单面触摸传感器，如图4所示，所述电极阵列31由两组电极阵列301和302构成，为了减少电极空缺区域引起的光学缺陷，通常在电极间填充彼此孤立的辅助电极块，上述两组电极阵列互相嵌套，均位于所述绝缘基材1的第一表面或第二表面，形成单层互容式触摸传感器。

实施例4

如附图5（A）所示一种电容式触摸传感器结构，包括绝缘基材11，上述绝缘基材11第一表面和第二表面分别局部或全部覆盖的缓冲膜21和22，和在缓冲膜21和22上形成的电极阵列31和32，其中：

绝缘基材11为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）102膜或三醋酸纤维素酯（TAC）双面覆盖聚乙烯醇（PVA）101的多层复合膜；

缓冲膜21和22为单层或多层绝缘树脂薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜，厚度0.1~20微米，该缓冲膜具有两个功能，一是提高电极阵列31的附着力，二是通过调整折射率，改善由于基材与透明电极之间的折射率差引起的光学缺陷；

电极阵列31和32的材料为包含碳纳米管、纳米银线或其他纳米金属或合金线的光敏性导电树脂，厚度0.1~2微米，也可以为氧化铟锡（ITO）、氧化、氧化锡等金属氧化物透明导电薄膜或掺银的复合透明导电薄膜，厚度0.01~0.3微米；为了减少电极空缺区域引起的光学缺陷，通常在电极间填充彼此孤立的辅助电极块；所述电极阵列31和32互相垂直，形成双层互容式触摸传感器。

同样实现触摸功能，电极阵列32和缓冲膜22也可以制作在与绝缘基材11用光学透明胶（OCA）粘接的独立绝缘基材12的第一表面或第二表面，绝缘基材12为透明塑料膜，其材料为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯、聚氯乙烯、聚1-丁烯、甲基丙烯酸甲脂(ACRYLIC)或环烯烃聚合物、环烯烃共聚物等材料中的一种或多种，片材厚度0.03~0.5mm，如图5（C）所示。特别对于有机发光显示器等主动发光显示屏，为了提高显示亮室对比度，减少环境光的反光，可以在上述具有线偏振功能的绝缘基材11和显示屏之间的绝缘基材12为四分之一波长延迟膜，其慢轴与线偏振片的吸收轴夹角为±45度，如图5（B）所示，形成圆偏振片，环境光圆穿过偏振片后被显示器表面发射，引起旋转方向相反，当它再次通过延迟膜后，与线偏振片的方向垂直，被基本吸收，从而减少了环境光对对比度的影响。而显示器所发出的光则可以直接通过前述线偏振片，从而实现提高对比度的目的。

为了降低连接阻抗，上述电极阵列31、32边缘通过引线电极阵列33引至基材的边缘，该引线电极33材料为氧化铟锡薄膜、氧化铟锡和金属(金或银)多层复合材料、氧化锌及掺铝氧化锌、银、铜、铝、钼、铬等金属薄膜或合金薄膜以及含上述金属或导电碳粉、石墨烯、碳纳米管的导电树脂薄膜。

上述传感器的第一表面、第二表面局部或全部覆盖一层厚度为0.02~0.2毫米透明粘接膜（OCA），一方面可以保护电极阵列，另一方面便于与其它部件的粘结。

上述传感器也可以工作在电感模式，形成电感式触摸屏。

实施例5

如图6所示的一种触摸模块100，包括绝缘盖板5、在盖板下形成的含透明窗口的遮光装饰层51、通过粘接材料4固定的权利要求1至9所述的触摸传感器6、连接上述触摸传感器与外部控制模块的柔性导电排线7，也可以将触摸控制芯片8集成在柔性导电排线7上。

实施例6

如图7所示的一种触摸模块100，包括绝缘盖板5、在盖板下形成的含透明窗口的遮光装饰层51、在绝缘盖板和遮光装饰层上形成的感应电极组32，通过粘接材料固定的权利要求1所述的触摸传感器6、触摸控制芯片8以及连接上述触摸传感器6与触摸控制芯片8的柔性导电排线7，其特征在于上述触摸传感器6上的电极组31与绝缘盖板上的电极32互相垂直，形成双层互容式触摸传感器。

实施例7

如图8所示的一种触摸显示模块300，包括权利要求11或12所述的触摸模块100、通过周边局部或全部粘接材料固定的显示单元200，包括液晶盒201、起偏用偏振片202、背光源模块203、驱动模块204。

实施例8

如图9所示的一种触摸显示模块300，包括权利要求11或12所述的触摸模块100、通过粘接材料固定的显示单元200，包括有机发光板201、驱动模块204。

实施例9

一种人机交互装置，包括权利要求13或14的触摸显示模块300、逻辑控制模块、通讯模块、电源管理模块、电池以及麦克风、摄像头、喇叭、按键等周边人机交互模块。

文中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。以上所述便是本发明的优选实施例，但本发明也不局限于以上仅有的实施例，在实施例上稍做改进也将被视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种触摸传感器，包括绝缘基材11，上述绝缘基材11第一表面或第二表面局部或全部覆盖的缓冲膜21，和在缓冲膜21上形成的透明电极阵列31，其特征在于：

绝缘基材11为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）膜或三醋酸纤维素酯（TAC）双面覆盖聚乙烯醇（PVA）的多层复合膜；

缓冲膜21为单层或多层绝缘树脂薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜；

电极阵列31材料为包含碳纳米管、纳米银线或其他纳米金属或合金线的光敏性导电树脂。

2.一种触摸传感，包括绝缘基材11，上述绝缘基材11第一表面或第二表面局部或全部覆盖的缓冲膜21，和在缓冲膜21上形成的透明电极阵列31，其特征在于：

绝缘基材11为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）膜或三醋酸纤维素酯（TAC）双面覆盖聚乙烯醇（PVA）的多层复合膜；

缓冲膜21为单层或多层包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜；

电极阵列31材料为氧化铟锡（ITO）、氧化、氧化锡等金属氧化物透明导电薄膜或掺银的复合透明导电薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的一种触摸传感器，其特征在于所述电极阵列31由成对的电极301、302组成，每对电极形状为三角形或若干三角形阵列相互交叉组成，该电极阵列位于所述绝缘基材11的第一表面或第二表面，形成自电容式触摸传感器。

4.根据权利要求1或2所述的一种触摸传感器，其特征在于所述电极阵列31由两组电极阵列301和302构成，两组电极阵列互相嵌套，均位于所述绝缘基材11的第一表面或第二表面，形成单层互容式触摸传感器。

5.一种触摸传感器，包括绝缘基材11，上述绝缘基材11第一表面和第二表面分别局部或全部覆盖的缓冲膜21和22，和在缓冲膜21和22上形成的电极阵列31和32,其特征在于：

绝缘基材11为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）膜或三醋酸纤维素酯（TAC）双面覆盖聚乙烯醇（PVA）的多层复合膜；

缓冲膜21和22为单层或多层绝缘树脂薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜；

电极阵列31和32的材料为包含碳纳米管、纳米银线或其他纳米金属或合金线的光敏性导电树脂；所述电极阵列31和32互相垂直，形成双层互容式触摸传感器。

6.一种触摸传感器，包括绝缘基材11，上述绝缘基材11第一表面和第二表面分别局部或全部覆盖的缓冲膜21和22，和在缓冲膜21和22上形成的电极阵列31和32,其特征在于：

绝缘基材1为具有线偏振功能的单层聚乙烯醇（PVA）膜或三醋酸纤维素酯（TAC）双面覆盖聚乙烯醇（PVA）的多层复合膜；

缓冲膜21和22为单层或多层包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜；

电极阵列31和32材料为氧化铟锡（ITO）、氧化、氧化锡等金属氧化物透明导电薄膜或掺银的复合透明导电薄膜；所述电极阵列31和32互相垂直，形成双层互容式触摸传感器。

7.一种触摸传感器，包括绝缘基材11和12,所述绝缘基材11第一表面或第二表面分别局部或全部覆盖的缓冲膜21，在缓冲膜21上形成的电极阵列31；所述绝缘基材12第一表面或第二表面分别局部或全部覆盖的缓冲膜22，在缓冲膜22上形成的电极阵列32；上述绝缘基材11和12之间通过采用局部或全部覆盖的一层透明光学粘接膜（OCA）粘接，其特征在于：

绝缘基材11为具有线偏振功能的单层或多层复合膜；绝缘基材12为透明塑料膜，其材料为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯、聚氯乙烯、聚1-丁烯、甲基丙烯酸甲脂(ACRYLIC)或具有圆偏振特性的环烯烃聚合物、环烯烃共聚物等材料中的一种或多种；

缓冲膜21为单层或多层绝缘树脂薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜，厚度0.1~20微米；电极阵列31的材料为包含碳纳米管、纳米银线或其他纳米金属或合金线的光敏性导电树脂；

缓冲膜22为单层或多层包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明薄膜或包含氧化硅、氧化铌等高折光系数透明材料的绝缘树脂薄膜；

电极阵列31和32材料为氧化铟锡（ITO）、氧化、氧化锡等金属氧化物透明导电薄膜或掺银的复合透明导电薄膜；

所述电极阵列31和32互相垂直，形成双层互容式触摸传感器。

8.根据权利要求1至7所述的一种触摸传感器，其特征在于上述电极阵列31、32边缘通过引线电极阵列33引至基材的边缘，该引线电极33材料为氧化铟锡薄膜、氧化铟锡和金属(金或银)多层复合材料、氧化锌及掺铝氧化锌、银、铜、铝、钼、铬等金属薄膜或合金薄膜以及含上述金属或导电碳粉、石墨烯、碳纳米管的导电树脂薄膜。

9.根据权利要求1至8所述的一种触摸传感器，其特征在于其第一表面、第二表面局部或全部覆盖一层透明粘接膜，其厚度为0.02~0.2毫米。

10.一种触摸模块100，包括绝缘盖板5、在盖板下形成的含透明窗口的遮光装饰层51、通过粘接材料4固定的权利要求1至9所述的触摸传感器6、连接上述触摸传感器和外部控制模块的柔性导电排线7。

11.一种触摸模块100，包括绝缘盖板5、在盖板下形成的含透明窗口的遮光装饰层51、通过粘接材料4固定的权利要求1至9所述的触摸传感器6、触摸控制芯片8以及连接上述触摸传感器6、触摸控制芯片8与外部控制模块的柔性导电排线7。

12.一种触摸模块100，包括绝缘盖板5、在盖板下形成的含透明窗口的遮光装饰层51、在绝缘盖板和遮光装饰层上形成的感应电极组32，通过粘接材料固定的权利要求1所述的触摸传感器6、触摸控制芯片8以及连接上述触摸传感器6与触摸控制芯片8的柔性导电排线7，其特征在于上述触摸传感器6上的电极组31与绝缘盖板上的电极32互相垂直，形成双层互容式触摸传感器。

13.一种触摸显示模块300，包括权利要求11或12所述的触摸模块100、通过周边局部或全部粘接材料固定的显示单元200，包括液晶盒201、起偏用偏振片202、背光源模块203、驱动模块204。

14.一种触摸显示模块300，包括权利要求11或12所述的触摸模块100、通过粘接材料固定的显示单元200，包括有机发光板201、驱动模块204。

15.一种人机交互装置，包括权利要求13或14的触摸显示模块300、逻辑控制模块、通讯模块、电源管理模块、电池以及麦克风、摄像头、喇叭、按键等周边人机交互模块。