CN110109569A - 触控结构及其制备方法和触控装置 - Google Patents

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Abstract

一种触控结构，其包括；一基板，具有至少一曲面；一触控线路层，至少部分覆盖所述曲面，所述触控线路层用于感测触摸按压操作，以及一碳纳米管层，设置于所述触控线路层远离所述基板的表面上，所述碳纳米管层用于在所述触控线路层出现裂痕后，填补并电性连接所述触控线路层出现裂痕的部分。还提供该触控结构的制备方法以及应用该触控结构的触控装置。

Description

触控结构及其制备方法和触控装置
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、该触控结构的制备方法以及应用该触控结构的触控装置。
背景技术
一般地，曲面触控模组包括曲面盖板以及贴合于所述曲面盖板一表面的触控结构。所述触控结构包括基板及设置于所述基板上的触控线路层。通常，在将触控结构贴合于曲面盖板之前，需要先将形成有触控线路层的基板热成型为与曲面盖板相匹配的形状。
然而，在该热成型的过程中，触控线路层随基板弯折后，存在电阻显著上升以及断路的问题。
发明内容
本发明一实施例提供一种触控结构，其包括；
一基板，具有至少一曲面；
一触控线路层，至少部分覆盖所述曲面，所述触控线路层用于感测触摸按压操作，以及
一碳纳米管层，设置于所述触控线路层远离所述基板的表面上，所述碳纳米管层用于在所述触控线路层出现裂痕后，填补并电性连接所述触控线路层出现裂痕的部分。
本发明的触控结构，由于触控线路层的表面上形成有碳纳米管层，使得所述触控线路层出现裂痕后，碳纳米管层可填补并电性连接触控线路层出现裂痕的部分，进而可避免触控线路层经弯折后电阻显著上升以及断路的现象，使得该触控结构具有较好的可弯曲性。
本发明另一实施例提供一种触控结构的制备方法，其包括如下步骤：
提供一基板，在所述基板的一表面上形成一触控线路层；
在所述触控线路层远离所述基板的表面上形成一碳纳米管层；以及
热成型步骤，使所述基板形成至少一曲面，其中所述触控线路层至少部分覆盖所述曲面，所述碳纳米管层在所述触控线路层出现裂痕后，填补并电性连接所述触控线路层出现裂痕的部分。
本发明的触控结构的制备方法，由于触控线路层的表面上形成有碳纳米管层，使得所述触控线路层出现裂痕后，碳纳米管层可填补触控线路层出现裂痕的部分，进而可避免在热成型过程中，触控线路层经弯折后电阻显著上升以及断路的问题。
本发明另一实施例提供一种触控装置，其包括上述的触控结构以及层叠于所述触控结构的显示模组。
本发明的触控装置，由于包括上述的触控结构，使得其可避免触控线路层经弯折后电阻显著上升以及断路的问题，进而可提升该触控装置的用户体验。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的触控结构的立体示意图。
图2为图1的触控结构的分解示意图。
图3为图1沿剖面线III-III剖开的剖面示意图。
图4为图1的触控结构在有裂痕情况下的剖面示意图。
图5为本发明第二实施例提供的触控结构的立体示意图。
图6为图5沿剖面线VI-VI剖开的剖面示意图。
图7为本发明第三实施例提供的触控结构的立体示意图。
图8为本发明第四实施例提供的触控结构的立体示意图。
图9为本发明实施例提供的触控结构的制备方法的流程图。
图10至图12为本发明实施例提供的触控结构的制备方法的各步骤的示意图。
图13为应用本发明第一实施例提供的触控结构的触控装置的立体示意图。
图14为图13沿剖面线XIV-XIV剖开的剖面示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1至图4所示，触控结构10包括一基板11、一触控线路层12、以及一碳纳米管层13。基板11具有至少一曲面110，触控线路层12至少部分覆盖所述曲面110，所述触控线路层12用于感测触摸按压操作。碳纳米管层13设置于所述触控线路层12远离所述基板11的表面上，所述碳纳米管层13用于在所述触控线路层12出现裂痕121后，填补并电性连接所述触控线路层12出现裂痕121的部分。
于一实施例中，为使基板11具有较佳的耐弯折性能，基板11为柔性透明材料。例如，基板11的材料可以为聚对苯二甲酸(Poly Ethylene Terephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methylmethacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(Poly Carbonate,PC)、环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer,COP)、三醋酸纤维素(Triacetate Cellulose,TAC)或聚酰亚胺(polyimide，PI)等。
于一实施例中，触控线路层12的材料可以为金属网络(Metal Mesh)、氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、纳米铜线(Nano Copper Wire)或纳米银线(Nano Silver Wire)等透光性好的导电材料。碳纳米管层13的材料可为多壁碳纳米管(Multi-walled carbonnanotubes，MWCNTs)或单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes，SWCNTs)。
由于氧化铟锡、纳米银线等作为触控线路层12的材料覆盖在基板11的曲面110处时，其在随基板11的曲面110弯曲的过程中，容易产生裂痕121，使得触控线路层12的电阻会显著上升或者出现断路的问题，进而影响会整个触控结构的电学性能。
本实施例中，碳纳米管层13具有优良的可弯折性能，其在随基板11的曲面110弯曲的过程中，不会出现裂纹，更不会断裂。
于一实施例中，碳纳米管层13的材料可包括绝缘基体以及分布在绝缘基体中的碳纳米管。当无电场时，碳纳米管在绝缘基体中为无序排列。在电场作用下，碳纳米管在绝缘基体中可以沿电场方向有序排列，使碳纳米管层13具有优良的导电性。其中，绝缘基体具有受热可流动性。绝缘基体可以为聚乙烯(polyethylene，PE)，也可以为酚醛树脂(phenolicresin，PF)。
如图4所示，当触控线路层12出现裂痕121后，由于碳纳米管层13的材料具有一定的流动性，其流入并填补触控线路层12出现裂痕121的部分，在电场作用下，碳纳米管层13中的碳纳米管在绝缘基体中可以沿电场方向有序排列，使得触控线路层12出现裂痕121的位置通过碳纳米管层13恢复电性导通。
如图2所示，基板11包括一平面部111、由平面部111弯折延伸的至少一弯折部112以及由平面部111弯折延伸并连接至少一弯折部112的弯角部113。弯折部112和弯角部113的内外表面均为曲面110。其中，平面部111为四边形，弯折部112为四个，弯角部113也为四个。四个弯折部112分别围绕于平面部111的四个边，每相邻的两个弯曲部之间夹设有对应平面部111的四个角之一的一个弯角部113。
触控线路层12与基板11的形状大致相同。触控线路层12完全覆盖基板11的外表面。碳纳米管层13形成一“口”字形，并部分覆盖触控线路层12远离基板11的表面，部分触控线路层12从碳纳米管层13形成的“口”字形中露出。
如图3所示，碳纳米管层13选择性地仅部分覆盖触控线路层12随基板11弯折的外表面。如图4所示，弯角长度LR为碳纳米管层13的弧形部分的长度，碳纳米管层13延伸的长度L至少为弯角长度LR的1.3倍。若沿垂直于基板11的平面部111的方向，触控线路层12的长度较短，碳纳米管层13可完全覆盖触控线路层12的该部分。
如图3和图4所示，所述曲面110为一弧面且为一凸面。由于碳纳米管层13优良的耐弯折性能，使得触控结构10可以实现小曲率弯折后，仍具有较佳的电学性能。本实施例中，所述弧面的弯曲半径为小于5毫米，所述弧面的弯曲角度α为45°～90°。
于其他实施例中，曲面110不限于弧面，也不限于为凸面。具体地，曲面110可为一直线面或曲线曲面(曲线面)。直线面可为一直线沿曲线运动形成的曲面，直线即为曲面的母线；曲线曲面为一曲线沿一直线或曲线运动形成的曲面，如二次曲面或自由曲面，曲线即为曲面的母线。
于一实施例中，触控线路层12可包括图案化形成的多个触控电极(图未示)，多个触控电极形成单层自容式触控感测结构或单层互容式触控感测结构。当有导电物体(例如手指)触摸时，对应触摸点附近区域的电容感应信号出现差异，其中该电容感应信号经处理，换算即可得到触摸点的相对位置。
图5为本发明第二实施例提供的触控结构20的立体示意图。图6为图5沿剖面线VI-VI剖开的剖面示意图。如图5和图6所示，本发明第二实施例提供的触控结构20与第一实施例的触控结构10的区别在于：第二实施例中，碳纳米管层13完全覆盖触控线路层12远离基板11的表面上。如此，当形成于基板11的平面部111上的触控线路层12受到拉伸出现裂痕121，破裂或破损时，碳纳米管层13的材料可流入裂痕121，填补并电性连接触控线路层12出现裂痕121的部分，使触控结构20中的触控线路层12恢复导电性。
图7为本发明第三实施例提供的触控结构30的立体示意图。如图7所示，本发明第三实施例提供的触控结构30与第一实施例的触控结构10的区别在于：第三实施例中，弯折部112为三个，弯角部113为两个。其中，三个弯折部112分别围绕于平面部111的三个边，两个弯角部113分别设置在相邻的两个弯折部112之间。
图8为本发明第四实施例提供的触控结构40的立体示意图。如图8所示，本发明第四实施例提供的触控结构40与第一实施例的触控结构10的区别在于：第四实施例中，基板11不包括弯角部113，且弯折部112为两个。两个弯折部112分别设置于平面部111的相对的两边。
如图9所示，本发明实施例还提供触控结构的制备方法，其包括如下步骤。
步骤S1：如图10所示，提供一基板11，在基板11的一表面上形成一触控线路层12。
步骤S1可包括以下步骤：提供一基板11，通过电镀法、层压法或涂布法等工艺在基板11的一表面上形成一导电层；在导电层上形成一光阻层；采用一掩膜对光阻层进行曝光、显影，以获得图案化的光阻层；以该图案化的光阻层作为掩膜，蚀刻导电层形成触控线路层12；及去除图案化的光阻层。
于一实施例中，为使基板11具有较佳的耐弯折性能，基板11为柔性透明材料。例如，基板11的材料可以为聚对苯二甲酸(Poly Ethylene Terephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methylmethacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(Poly Carbonate,PC)、环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer,COP)、三醋酸纤维素(Triacetate Cellulose,TAC)或聚酰亚胺(polyimide，PI)等。
如图10所示，触控线路层12完全覆盖基板11的一表面。于其他实施例中，触控线路层12也可部分覆盖基板11的一表面。
步骤S2：在触控线路层12远离基板11的表面上形成一碳纳米管层13。
于一实施例中，如图11所示，碳纳米管层13可部分覆盖触控线路层12远离基板11的表面上，形成一“口”字形，部分触控线路层12从碳纳米管层13形成的“口”字形中露出。
于另一实施例中，如图12所示，碳纳米管层13可完全覆盖触控线路层12远离基板11的表面。
步骤S3：热成型步骤，使基板11形成至少一曲面110，其中触控线路层12至少部分覆盖曲面110，碳纳米管层13在触控线路层12出现裂痕121后，填补并电性连接触控线路层12出现裂痕121的部分。
于一实施例中，热成型步骤中，设定一热成型温度，使形成有触控线路层12和碳纳米管层13的基板11整体进行弯曲，其中基板11沿远离触控线路层12的方向弯折，触控线路层12和碳纳米管层13同时随基板11的弯折而弯折。
于一实施例中，优选设定热成型温度高于50℃，以使碳纳米管层13接近熔融状态，由于碳纳米管层13具有优良的可弯折性能，其在随基板11的曲面110弯曲的过程中，不会出现出现裂纹，更不会断裂，因此，当触控线路层12出现裂痕121后，碳纳米管层13的材料呈熔融状态，流入并填补触控线路层12出现裂痕121的部分，使得触控线路层12出现裂痕121的位置可通过碳纳米管层13恢复电性导通。
于一实施例中，曲面110为弧面且为一凸面，弧面的弯曲半径小于5毫米，弧面的弯曲角度为45°～90°。例如，弧面的弯曲角度为45°、60°、90°等。
于一实施例中，热成型步骤后，基板11包括一平面部111、由平面部111弯折延伸的至少一弯折部112以及由平面部111弯折延伸并连接至少一弯折部112的弯角部113。弯折部112和弯角部113的内外表面均为曲面110。如此，可得到如图1、图5、图7或图8所示的触控结构(10、20、30、40)。
图13为应用本发明第一实施例提供的触控结构10的触控装置100的立体示意图。图14为图13沿剖面线XIV-XIV剖开的剖面示意图。如图13和图14所示，触控装置100包括盖板60、第一透明绝缘胶层70、触控结构10、第二透明绝缘胶层80以及显示模组50。
如图13所示，盖板60的形状与触控结构10的基板11的形状大致相同，均包括呈平面形状的中间区域以及围绕中间区域呈曲面110形状的边缘区域。
于一实施例中，盖板60的材质可以为玻璃，如钠玻璃、铝硅酸玻璃、无碱玻璃等。盖板60的材质也可以为透明塑料，或者其它任何具有一定透光度的且可以对与其贴合的结构起到保护作用的材料。
如图14所示，触控结构10通过第一透明绝缘胶层70贴附于盖板60上。第一透明绝缘胶层70填充在碳纳米管层13和盖板60之间、触控线路层12和盖板60之间。碳纳米管层13和触控线路层12分别通过第一透明绝缘胶层70与盖板60进行粘结。第二透明绝缘胶层80设置于触控结构10和显示模组50之间。第二透明绝缘胶层80填充在显示模组50和基板11之间。显示模组50通过第二透明绝缘胶层80与基板11的未形成有触控线路层12的表面进行粘结。
于一实施例中，第一透明绝缘胶层70和第二透明绝缘胶层80的材质可以为，但不限于，固态的光学透明胶(Optical Clear Adhesive，OCA)或液态光学透明胶(LiquidOptical Clear Adhesive，LOCA)等具有高透光率的胶粘剂，从而不会影响显示效果。
于一实施例中，显示模组50可以为具有可挠性的柔性显示模组，以满足其贴附在具有弯曲表面的基板11上的要求，得到曲面触控装置100。例如，显示模组50可以为有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示模组。于其他实施例中，显示模组50还可以为液晶显示模组或微型LED(Light Emitting Diode)显示模组等。
于一实施例中，触控线路层12包括图案化形成的多个触控电极(图未示)，多个触控电极形成单层自容式触控感测结构。当盖板60上有导电物体(例如手指)触摸时，该区域的电容感应信号出现差异，其中该电容感应信号经处理，换算即可得到触控点的相对位置。
于另一实施例中，触控线路层12包括图案化形成的多个触控驱动电极(图未示)和多个触控感应电极(图未示)。其中多个触控驱动电极和多个触控感应电极形成单层互容式触控感测结构。当盖板60上有导电物体(例如手指)触摸时，对应触摸点附近的触控驱动电极和触控感应电极之间的电容耦合将会受到影响，导致与互容相关的感应信号(例如电压值)发生变化，进而可计算出每一个触摸点的坐标。
于一实施例中，该触控装置100可以为手机，也可以为平板电脑、智能穿戴设备(如智能手表)等。由于触控装置100包括上述的触控结构10，使得其可避免触控线路层12经弯折后电阻显著上升以及断路的问题，进而可提升该触控装置100的用户体验。另外，触控结构10中的触控线路层12以及显示模组50可完全覆盖盖板60，使得触控功能延展至触控装置100的整个外表面。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种触控结构，其特征在于，包括；
一基板，具有至少一曲面；
一触控线路层，至少部分覆盖所述曲面，所述触控线路层用于感测触摸按压操作，以及
一碳纳米管层，设置于所述触控线路层远离所述基板的表面上，所述碳纳米管层用于在所述触控线路层出现裂痕后，填补并电性连接所述触控线路层出现裂痕的部分。
2.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述曲面为一弧面，所述弧面的弯曲半径小于5毫米，所述弧面的弯曲角度为45°～90°。
3.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述基板包括一平面部以及由所述平面部弯折延伸的至少一弯折部，所述弯折部的表面为所述曲面。
4.如权利要求3所述的触控结构，其特征在于，所述曲面为一凸面。
5.一种触控结构的制备方法，其包括如下步骤：
提供一基板，在所述基板的一表面上形成一触控线路层；
在所述触控线路层远离所述基板的表面上形成一碳纳米管层；以及
热成型步骤，使所述基板形成至少一曲面，其中所述触控线路层至少部分覆盖所述曲面，所述碳纳米管层在所述触控线路层出现裂痕后，填补并电性连接所述触控线路层出现裂痕的部分。
6.如权利要求5所述的触控结构的制备方法，其特征在于，所述热成型步骤中，设定热成型温度高于50℃。
7.如权利要求5所述的触控结构的制备方法，其特征在于，所述曲面为弧面，所述弧面的弯曲半径小于5毫米，所述弧面的弯曲角度为45°～90°。
8.如权利要求5所述的触控结构的制备方法，其特征在于，所述曲面为一凸面。
9.如权利要求5所述的触控结构的制备方法，其特征在于，所述热成型步骤中，所述基板形成有一平面部以及由所述平面部弯折延伸的至少一弯折部，所述弯折部的表面为所述曲面。
10.一种触控装置，包括层叠设置的触控结构和显示模组，其特征在于，所述触控结构为如权利要求1至4中任意一项所述的触控结构。
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