CN109643196A - 触控结构及触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触控结构(10)，包括柔性基材(11)及设置于所述柔性基材(11)上的触控功能层(12)，所述触控功能层(12)由弹性导电材料制成。通过所述弹性导电材料在柔性基材(11)上形成触控功能层(12)，能够提高触控功能层(12)的柔韧性能及耐拉伸能力，减少触控功能层(12)因弯折拉伸而断裂的可能性。本发明还提供一种触控装置。

Description

触控结构及触控装置

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控结构及触控装置。

背景技术

现有的电子装置通常设触控结构以提供触控输入功能。触控结构中的触控电极通常由氧化铟锡(Indium-Tin Oxide，ITO)材料制成。由于氧化铟锡材料的机械硬度高，在拉伸电极之后容易发生断裂，影响使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例公开一种拉伸后不容易断裂的触控结构及触控装置。

一种触控结构，包括柔性基材及设置于所述柔性基材上的触控功能层，所述触控功能层由弹性导电材料制成。

一种触控装置，包括如上所述的触控结构。

本发明提供的触控结构及触控装置，通过所述弹性导电材料在所述柔性基材上形成触控功能层，能够提高触控功能层的柔韧性能及耐拉伸能力，减少触控功能层因拉伸断裂的可能性。另外，触控结构的叠层结构简单，有利于触控装置的轻薄化发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施方式提供的一种触控结构的结构示意图。

图2为图1所示的触控结构的连接走线的第一缓冲部的示意图。

图3为本发明一实施方式中的连接走线的第一缓冲部的示意图。

图4为图1所示的触控结构的部分区域的剖面示意图。

图5为本发明一实施方式中的触控结构的分解示意图。

图6为本发明一实施方式提供的触控装置的结构示意图。

图7为本发明一实施方式提供的触控装置的部分区域示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明一实施例提供的一种触控结构10的结构示意图。触控结构10包括柔性基材11及设置于柔性基材11上的触控功能层12，触控功能层12由弹性导电材料制成。

本实施方式中，柔性基材11的制成材料为热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplastic polyurethanes，TPU)。可以理解，柔性基材11还可以由其他柔性材料制成，使得柔性基材11可弯折、可拉伸，例如碳基橡胶(如乳胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶等)、硅橡胶、有机硅树脂(如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS))、SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯共聚物)、EcoFlex(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物)、弹性水凝胶中的至少一种。所述弹性导电材料为树脂与导电成分的复合材料。所述弹性导电材料为可拉伸导电混合体系，其中，所述树脂为连续相，可拉伸，即所述树脂具弹性，而导电成分为分散相，能够进行导电。所述弹性导电材料制成的触控功能层12可弯折、可拉伸。所述导电成分包括银颗粒、铜颗粒、银线、铜线、碳粉、石墨烯、碳纳米管、PEDOT(EDOT(3,4-乙烯二氧噻吩单体)的聚合物)、液态金属、离子液体中的至少一种。树脂与导电成分(如导电颗粒)可均匀、稳定地混合，并且固含量能达到印刷电路的阻抗要求，使得弹性导电材料可形成导电性优良的触控功能层12。在一些实施方式中，所述弹性导电材料可以为橡胶与导电成分的复合材料。在一些实施方式中，所述弹性导电材料也可以为弹性塑料与导电成分的复合材料。

本实施方式中，取导电成分与树脂，然后加入适量溶剂进行混合搅拌形成所述弹性导电材料，所述树脂与所述导电成分的体积配比比例范围为(1/8)～(1/3)，将所述弹性导电材料通过丝印、转印、压印、喷墨打印、3D打印、溅射等方式印刷于柔性基材11的表面上。可以理解，不限定所述树脂与所述导电成分的配比比例，所述树脂与所述导电成分混合制成的弹性导电材料能够可拉伸及导电即可。优选的，所述导电成分与树脂进行混合时可对混合体系进行加热处理，同时使用球磨机或行星搅拌机对体系进行分散，使体系混合更加均匀，能够得到性能良好的弹性导电材料。

通过所述弹性导电材料在柔性基材11上形成触控功能层12，能够提高触控功能层12的柔韧性能及耐拉伸能力，减少触控功能层12断裂的可能性。另外，触控结构10的叠层结构简单，有利于具触控结构10的触控装置的轻薄化发展。

具体的，触控结构10还包括电路板14、触控感测电路15及多个连接走线16。触控感测电路15至少包括触控芯片。触控感测电路15及其外围电路集成于电路板14上。本实施方式中，电路板14为印刷电路板，触控感测电路15通过板上芯片封装(Chips on Board，COB)的方式封装于电路板14上。由于将触控感测电路15封装在电路板14上而非在柔性基材11上，可以避免柔性基材11受到封装过程中的温度及压力的影响，进而保护柔性基材11不受到损坏。并且，由于现有的FPC(柔性电路板)为非可拉伸材料，而柔性基材11为可拉伸材料，如直接采用现有的FPC绑定(bonding)于柔性基材上将由于二者的拉伸特性不一致而容易发生损坏的情况。因此，本实施例也没有采用现有的FPC作为连接柔性基材11与电路板14的介质，或者是将FPC作为芯片的绑定区域，而是直接将柔性基材11与电路板14连接。

触控功能层12通过连接走线16与触控感测电路15电性连接。

柔性基材11还包括主体113及由主体113一端一体延伸形成的延伸部115。主体113包括功能区1131及绕功能区1131设置的连接区1133。延伸部115与电路板14相邻设置。本实施方式中，主体113与延伸部115一体形成。

触控功能层12图形化设置于主体113的功能区1131，用于感应触摸位置。触控功能层12包括多个呈阵列设置的触控单元121。触控单元121大致呈带状结构，以提高触控单元121的耐拉伸能力。

多个连接走线16间隔设置于柔性基材11上。本实施方式中，每个连接走线16电性连接于一触控单元121与触控感测电路15之间。

连接走线16电性连接于触控感测电路15及触控单元121之间，从而实现触控单元121与触控感测电路15的电性连接。

连接走线16包括形成于连接区1133的第一缓冲部161及形成于延伸部115的第二缓冲部163。第一缓冲部161一端与对应的触控单元121电性连接，第一缓冲部161的另一端向延伸部115延伸形成第二缓冲部163。第一缓冲部161的结构为弯曲设置于连接区1133的弯曲结构，用于缓冲触控结构10拉伸时产生的应力，降低连接走线16被拉断的可能性以及出现阻值突变的可能性。例如，在一实施方式中，请参阅图2，第一缓冲部161的结构为波浪线结构。又例如，在一实施方式中，请参阅图3，第一缓冲部161的结构为折线结构。在一实施方式中，第一缓冲部161的结构为三角函数曲线结构。可以理解，在一实施方式中，第一缓冲部161的结构可以包括折线结构、波浪线结构、三角函数曲线结构，即第一缓冲部161的结构可以包括折线结构、波浪线结构、三角函数曲线结构中的至少一种。

第二缓冲部163远离触控单元121的一端与触控感测电路15电性连接。请结合参阅图4，图4为本实施方式提供的触控结构10的部分区域的剖面示意图。延伸部115大致呈波浪形、折叠形或褶皱形的弯曲状，使得沿延伸部115的延伸方向具有一定的弹性形变空间。延伸部115包括多个凸起1151，相邻的凸起1151之间形成间隙，用于缓冲触控结构10拉伸时产生的应力。第二缓冲部163为弯曲结构，用于缓冲触控结构10拉伸时产生的应力，降低连接走线16被拉断的可能性以及出现阻值突变的可能性。例如，第二缓冲部163的结构为折线结构、波浪线结构、三角函数曲线结构中的至少一种。进一步地，第二缓冲部163的弯曲结构可以是紧贴在延伸部115的弯曲的表面上而形成与延伸部115弯曲表面一致的弯曲结构，即从图4的截面来看延伸部115的弯曲表面与第二缓冲部163的弯曲结构弯曲幅度及角度均相同，且均是沿上下方向弯曲。当然，第二缓冲部163的弯曲结构也可以是形成在延伸部115表面沿着延伸部115左右两侧或前后两侧弯曲，或者同时包含上述两种弯曲结构。

在一实施例中，所述连接走线16在靠近所述柔性基材11的外轮廓的区域弯曲设置。所述连接走线16为振荡弯曲。所述振荡弯曲为所述连接走线16形成多个交替分布的波峰及波谷。沿着朝向所述柔性基材11的外轮廓的方向，所述连接走线16形成多个交替分布的波峰及波谷。所述连接走线16在远离所述柔性基材11的外轮廓的区域也弯曲设置。

触控结构10还包括电连接器17。电连接器17设置于电路板14上并与触控感测电路15电性连接。第二缓冲部163远离触控功能层12的一端形成插接端(PIN)1631。插接端1631插接于电连接器17上，从而实现触控感测电路15与触控功能层12之间的电性连接。

电连接器17包括对应插接端1631设置的连接端(图未示)。由于触控结构10通过连接走线16的插接端1631插接于电连接器17上，使得触控结构10的连接走线16无需通过绑定即可实现触控感测电路15与触控功能层12之间的电性连接，简化了触控结构10的组装制程，同时避免柔性基材11在绑定中因高温被损坏，提高了产品良率。此外，由于延伸部115的凸起1151之间形成间隙，能够缓冲触控结构10拉伸时电路板14受到的冲击，降低电路板14被损坏的可能性，亦能减少插接端1631因触控结构10在拉伸时而脱离电连接器17的可能性，从而确保触控结构10的性能。换句话说，由于插接端1631不能承受拉伸作用，弯曲的延伸部115能够缓冲触控结构10在拉伸时对插接端1631的拉伸力，避免插接端1631受到的拉伸力过大而损坏的情况。

本实施方式中，所述连接端的数量对应插接端1631的数量，所述连接端之间的间距根据通道数量和连接走线16进行设置。所述连接端设置的高度根据叠构厚度确认，插接端1631与所述连接端的插接处的接电可选择上接式或下接式。插接端1631与所述连接端之间的锁扣方式可选择直插式或掀盖式。

可以理解，对触控感测电路15与电路板14的连接方式不作限定，例如，电路板14可为柔性电路板，触控感测电路15通过覆晶薄膜(Chip On Flex,COF)方式设于电路板14上，柔性基材11上的第二缓冲部163通过绑定的方式与电路板14接合于一起，实现触控感测电路15与触控功能层12的电性连接。由于第二缓冲部163与触控感测电路15在电路板14上绑定接合，避免柔性基材11在绑定过程中受到高温及压力的影响，进而保护柔性基材11不受到损坏。

触控结构10还包括加强层18。加强层18设于柔性基材11远离触控功能层12的一侧，并与第二缓冲部163位于相反的两侧。加强层18位于延伸部115上并与电路板14相邻设置。加强层18能够提供柔性基材11支撑，增强柔性基材11的强度，方便插接端1631插接于电连接器17上。可以理解，加强层18可以仅设置于延伸部115与电路板14相邻的部分区域，加强层18亦可以覆盖延伸部115的整个区域。本实施方式中，加强层18的制成材料为聚丙烯(polypropylene，PP)。在其他实施方式中，加强层18的制成材料可以为其他材料，例如，加强层18的制成材料包括PP、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)、聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚苯硫醚(Phenylene sulfide,PPS)、环氧树脂板、酚醛树脂板、树脂纤维板、钢片、陶瓷片、石英片中的至少一种。

请参阅图5，在一实施方式中，触控结构10还包括设于所述触控功能层12远离柔性基材11一侧的柔性封装层19，用于对触控功能层12进行封装保护。触控功能层12位于柔性封装层19与柔性基材11之间。柔性封装层19由可拉伸树脂或可拉伸膜材制成。柔性封装层19由可拉伸树脂制成时，可通过涂布、喷涂、化学沉积等方式制备于柔性基材11上并覆盖触控功能层12。柔性封装层19由可拉伸膜材制成时，柔性封装层19可通过热压、吹压、注塑等方式制备于柔性基材11上并覆盖触控功能层12。柔性封装层19的制成材料包括聚氨酯弹性树脂、TPU胶膜中的至少一种。

本实施方式中，柔性基材11、触控功能层12及柔性封装层19的拉伸弹性模量的数量级相同，实现力学性能上具有匹配性，以避免在触控结构10的拉伸过程中容易出现脱层、剥离等现象，导致触控结构10失效。

请参阅图6，本发明还提供一种触控装置100，包括如上所述的触控结构10、粘合层70及柔性件80。柔性件80与触控结构10通过粘合层70粘接于一起。本实施方式中，粘合层70为光学胶。其他实施方式中，粘合层70可以为其他胶层，例如粘合层70可以为热熔胶、双面胶、光学胶、液体胶中的至少一种；触控结构10与柔性件80的贴合方法可以是热熔胶热压贴合、双面胶、光学胶粘合、液体胶粘合。

延伸部115与粘合层70在凸起1151的顶端1155与柔性件80通过粘合层70粘合于一起。换句话说，延伸部115与柔性件80相邻一侧的凸起1151的顶端1155与柔性件80粘接，其他部分则与柔性件80隔开，使得延伸部115以折叠状态与柔性件80固定粘合于一起，避免插接端或电路板14在触控装置100拉伸时被延伸部115拉扯。进一步地，粘合层70在对应延伸部115的位置也可为离散型分布(非连续分布)，请参阅图7，即粘合层70仅设在对应延伸部115的凸起1151位置，凸起1151之间的位置则未有分布，粘合层70在相邻二凸起1151之间断开。此种离散型分布的粘合层70更有助于提升粘合层70的抗拉伸性能。延伸部115可沿拉伸方向700进行折叠。

本实施方式中，柔性件80、粘合层70及触控结构10的各层制成材料的拉伸弹性模量的数量级相同，使各层在力学性能上能够匹配，以避免在触控装置100的拉伸过程中容易出现脱层、剥离等现象，导致触控装置100失效。柔性件80由弹性纺织材料制成，所述触控装置100为可穿戴设备，例如衣服。其他实施方式中，柔性件80还可以为其他材料，例如皮革等具一定柔韧性的材料。

本发明提供的触控结构10及触控装置100，通过所述弹性导电材料在所述柔性基材11上形成触控功能层12，能够提高触控功能层12的柔韧性能及耐拉伸能力，减少触控功能层12因弯折拉伸而断裂的可能性。另外，触控结构10的叠层结构简单，有利于触控装置100的轻薄化发展。

以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种触控结构，其特征在于，所述触控结构包括柔性基材及设置于所述柔性基材上的触控功能层，所述触控功能层由弹性导电材料制成。

2.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述弹性导电材料为树脂与导电成分的复合材料，或者橡胶与导电成分的复合材料，或者弹性塑料与导电成分的复合材料。

3.如权利要求2所述的触控结构，其特征在于，所述导电成分包括银颗粒、铜颗粒、银线、碳粉、石墨烯、碳纳米管、3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物、液态金属、离子液体中的至少一种。

4.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构还包括电路板及设置于所述电路板上的触控感测电路，所述触控感测电路与所述触控功能层电性连接。

5.如权利要求4所述的触控结构，其特征在于，所述触控功能层包括多个触控单元，所述触控结构还包括多个设于所述柔性基材上的连接走线，所述连接走线电性连接于对应的触控单元与所述触控感测电路之间。

6.如权利要求5所述的触控结构，其特征在于，所述柔性基材包括主体及由所述主体一端延伸形成的延伸部，所述多个触控单元设置于所述主体，所述连接走线的一端与对应的所述触控单元电性连接，所述连接走线的另一端从所述主体延伸至所述延伸部并与所述触控感测电路电性连接。

7.如权利要求6所述的触控结构，其特征在于，所述主体与所述延伸部一体形成。

8.如权利要求6所述的触控结构，其特征在于，所述主体包括功能区及邻近所述功能区边缘设置的连接区，所述多个触控单元设置于所述功能区，所述连接走线的另一端从所述连接区延伸至所述延伸部。

9.如权利要求8所述的触控结构，其特征在于，所述连接走线于所述连接区弯曲设置而形成第一缓冲部。

10.如权利要求8所述的触控结构，其特征在于，所述连接走线于所述延伸部弯曲设置而形成第二缓冲部。

11.如权利要求5所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构还包括电连接器，所述电连接器设于所述电路板上，所述触控感测电路与所述电连接器电性相接，所述连接走线远离所述触控单元的一端为插接端，所述插接端插接于所述电连接器上使得所述触控感测电路通过电连接器电性连接。

12.如权利要求11所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构还包括加强层，所述加强层设于所述柔性基材远离所述触控功能层的一侧。

13.如权利要求5所述的触控结构，其特征在于，所述连接走线在靠近所述柔性基材的外轮廓的区域弯曲设置。

14.如权利要求13所述的触控结构，其特征在于，所述连接走线为振荡弯曲。

15.如权利要求13所述的触控结构，其特征在于，沿着朝向所述柔性基材的外轮廓的方向，所述连接走线形成多个交替分布的波峰及波谷。

16.如权利要求13所述的触控结构，其特征在于，所述连接走线在远离所述柔性基材的外轮廓的区域也弯曲设置。

17.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述柔性基材的制成材料包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶、碳基橡胶、硅橡胶、有机硅树脂、大分子水凝胶中的至少一种。

18.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述柔性基材与所述弹性导电材料的拉伸弹性模量的数量级相同。

19.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构还包括设于所述触控功能层远离所述柔性基材一侧的柔性封装层。

20.如权利要求19所述的触控结构，其特征在于，所述柔性封装层的制成材料包括聚氨酯弹性树脂、热塑性聚氨酯弹性体橡胶胶膜中的至少一种。

21.一种触控装置，其特征在于，所述触控装置包括如权利要求1-20项任意一项所述的触控结构。

22.如权利要求21所述的触控装置，其特征在于，所述触控装置还包括柔性件，所述柔性件与所述触控结构通过粘合层粘接。

23.如权利要求22所述的触控装置，其特征在于，所述柔性基材包括主体及由所述主体一端延伸形成的延伸部，所述触控功能层设置于所述主体上，所述延伸部包括多个凸起，相邻的凸起之间形成间隙，所述延伸部与所述柔性件相邻一侧的凸起顶端通过粘合层与所述柔性件粘接。

24.如权利要求23所述的触控装置，其特征在于，所述粘合层为非连续分布，所述粘合层在相邻二凸起之间断开。

25.如权利要求22所述的触控装置，其特征在于，所述柔性件、所述粘合层、所述柔性基材、所述弹性导电材料的拉伸弹性模量的数量级相同。

26.如权利要求22所述的触控装置，其特征在于，所述柔性件由弹性纺织材料制成，所述触控装置为可穿戴设备。