CN110764657A - 触控层、触控模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控层，包括柔性基底层和形成在柔性基底层上的可弯折的网格电极层，柔性基底层的厚度小于或等于100um。本发明还公开了一种包括该触控层的触控模组，以及包括该触控模组和柔性显示面板的电子设备。本发明的方案能够使触控层、触控模组以及电子设备具有良好的可弯折性。

Description

触控层、触控模组和电子设备

技术领域

本发明涉及触控显示技术领域，尤其涉及一种触控层、触控模组和电子设备。

背景技术

触控屏作为一种简单的人机交互方式而广泛的应用于各种电子设备中，如手机，IPAD等。特别是电容式触控屏，其在绝缘材料上承载网格电极层，当有导电物体(手指)触碰时，人体的电流感应会进行工作，使得触点所在的表面电容改变。然而，现有的触控屏通常采用ITO为导电层，此材料脆且抗弯曲能力差，无法适用于柔性设备。因此，如何实现触控层的可弯折是当下触控屏的一大难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种触控层、包括该触控层的触控模组以及包括该触控模组的电子设备，能够使触控层可弯折，以应用在柔性电子设备中。

一种触控层，包括柔性基底层,所述柔性基底层的相对两面均设置有可弯折的网格电极层，所述柔性基底层的厚度小于或等于100um。网格电极层用于感应触控操作。由于采用了可弯折的柔性基底层，以及可弯折的网格电极层，能够实现触控层的可弯折。

柔性基底层的两面还设有胶层，网格电极层嵌入所述胶层中，所述胶层的厚度为3um-10um。胶层可用于承载网格电极层，并赋予网格电极层中的网格一定形状。控制胶层的厚度在3um-10um范围内，可以确保触控层具有较小的厚度，从而在弯折时两侧变形小，有利于触控层的弯折。该胶层例如可具有光化学敏感性，可以采用纳米压印技术在所述胶层内形成网格电极层，如此形成的网格电极层具有更精细的网格图案。

柔性基底层的相对两面的胶层均开设有由多个凹槽，所述多个凹槽纵横交错；所述网格电极层包括多条纵横交错的导线，一条所述导线对应填充在一个所述凹槽内。凹槽的设置可以保障导线的规整性和形状稳定性。

所述导线的宽度小于或等于3.5um，所述导线的深度小于或等于3.5um，所述网格电极层的开口率大于或等于0.8，所述网格电极层的透过率大于或等于0.8。由于金属网格搭配显示屏会产生干涉摩尔纹，为了最大程度减弱摩尔纹的产生，将导线的宽度和深度控制在3.5um及以下，使得线条更为精细，从而减弱摩尔纹的产生。较高的开口率和透过率可以使得触控层具有良好的透光性。

每个网格电极层背离柔性基底层的一侧均设有保护层。所述保护层为透明高分子有机物，所述保护层的厚度为0.5um-5um。保护层可以保护导线，防止导线在弯折的过程中发生断裂，控制保护层的厚度也是为了确保触控层具有较小的厚度，有利于触控层的弯折。

其中，所述高分子有机物为无色透明聚酰亚胺或丙烯酸树脂。传统聚酰亚胺通常呈现棕黄色，对可见光的透过率低，限制了其在光学领域的应用。通过优化聚酰亚胺的分子结构设计所制备无色透明聚酰亚胺具有更高的透光性。丙烯酸树脂涂膜性能优异且透明，也具有良好的透光性。

网格电极层包括多个导通区和多个非导通区，多个所述导通区与多个所述非导通区交替排布，所述非导通区用于将相邻的两个所述导通区电隔绝；每个所述导通区包括由纵横交错的所述导线围成的多个第一网格，每个所述第一网格中的所述导线相连通；每个所述非导通区包括由纵横交错的所述导线围成的多个第二网格，至少部分所述第二网格中，每个所述第二网格的至少一条所述导线断开。由此，通过在可弯折的柔性基底层上形成网格电极层，制造出柔性可弯折的触控层。通过在导通区之间设置非导通区，使非导通区的网格具有断点，能够避免不同电极区的不同区域之间产生色差，保证触控层的外观效果；并且非导通区还能起到对相邻的导通区进行电隔绝的作用。

进一步的，也可以是所有所述第二网格的每条导线都断开，保障了非导通区的电隔绝性能。

所述导通区包括依次串联的若干第一区域，每个所述第一区域均包括多个所述第一网格。每个第一区域可以根据需要设置形状，不同的第一区域的形状可以不同或相同。

一种方式中，第一区域可以是矩形或菱形，在形成该形状的第一区域的制程中，模具容易制作，且更易脱模，能提高效率，节约成本。

网格电极层的非导通区与所述导通区拼接，且所述非导通区的边界与所述导通区的边界重叠。所形成的导通区和非导通区形状互补，共同构成网格电极层，由此可以最大程度地避免不同网格电极层的不同区域之间产生色差。

每条所述走线包括相连的绑定区和连接区，所述连接区与所述导通区连接，所述绑定区覆盖有导电层。绑定区用于与柔性电路板连接。此种设计能确保走线与柔性电路板的可靠电连接。

所述绑定区的宽度大于所述连接区的宽度。设置较宽的绑定区可以更好地承载导电层，也能增加绑定区与柔性电路板的连接可靠性。

一种触控模组，包括柔性盖板、触控层和柔性电路板，所述柔性盖板与所述触控层相层叠。所述柔性电路板与所述触控层电连接。柔性电路板用于对触控层进行控制，柔性盖板可以对触控层进行防护。

一种电子设备，包括柔性显示面板与所述触控模组，所述柔性显示面板与所述触控模组相层叠，并位于所述触控层背离所述柔性盖板的一面。该电子设备可以是柔性电子设备，具有可弯折性能。

附图说明

为更清楚地阐述本发明的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

图1是本发明实施例中的电子设备的一种平面结构示意图。

图2是本发明实施例中的一种触控模组的横截面结构示意图。

图3是本发明实施例中的一种触控层的横截面结构示意图。

图4是图3中的触控层与柔性电路板的一种连接关系示意图。

图5是本发明实施例中的一种网格电极层的横截面结构示意图。

图6是图5中网格电极层的平面结构示意图。

图7是本发明实施例中的另一种触控层的横截面示意图。

图8是本发明实施例中的一种触控层中导通区和非导通区的平面结构示意图。

图9是本发明实施例中的一种触控层中导通区和非导通区的另一种平面结构示意图。

图10是本发明实施例中的一种触控层的走线区的平面结构示意图。

图11是本发明实施例中的一种“导通区-走线区-柔性电路板”的连接关系示意图。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种电子设备，电子设备可以是手机、平板电脑、可穿戴设备等。图1中的电子设备10可以为手机。电子设备10包括柔性显示面板和触控模组10a，柔性显示面板与触控模组10a相层叠，本实施例提供的电子设备10具有厚度薄、触控性能好、弯折性能优良的特点。

在一种实施方式中，如图2-图4所示，该触控模组10a可以包括柔性盖板11、第一光学胶层12、触控层14和柔性电路板17。触控层14通过第二光学胶层15与柔性显示面板16连接，柔性盖板11、第一光学胶层12、触控层14、第二光学胶层15、柔性显示面板16依次层叠。柔性盖板11与触控层14通过第一光学胶层12连接，触控层14位于第一光学胶层12背离柔性盖板11的一侧，触控层14是实现触控感应的核心元件，触控层14与柔性电路板17电连接。柔性显示面板16通过第二光学胶层15粘接在触控层14背离柔性盖板11的一侧。触控模组10a还可以包括偏光片，偏光片可以设置于第二光学胶层15与柔性显示面板16之间，偏光片的作用在于将自然光变成偏振光。

在一种实施方式中，如图5所示，该触控层14包括柔性基底层141和形成在柔性基底层141相对两面上的网格电极层，该网格电极层可弯折。优选的，柔性基底层141的厚度小于或等于100um，厚度是指柔性基底层141在垂直于网格电极层方向上的厚度。网格电极层用于感应触控操作。由于采用了可弯折的柔性基底层，以及可弯折的网格电极层，能够实现触控层的可弯折。触控层的弯折可以是任意区域都可以弯折，如可以实现卷绕，也可以是仅部分区域可弯折，如折叠。另外，传统触控层通常是采用“网格电极层-基底层-网格电极层-基底层”依次叠加的结构，厚度较大。而本实施方式是在一层基底层的相对两面分别设置网格电极层，比传统触控层少了一层基底层的厚度，因此较薄。

柔性基底层141的制造材料可以是PET（Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯）、COP（Cyclo Olefin Polymer，环烯烃聚合物）、CPI（Colorless Polyimide，透明聚酰亚胺）等透明不导电高分子薄膜。优选的，柔性基底层141的厚度≤100um。柔性基底层141的两面可分别设有胶层14a，胶层14a柔性可弯折，优选的，胶层14a的厚度为3um-10um。进一步的，胶层14a可以采用压印光刻胶。胶层14a可用于承载网格电极层，并赋予网格电极层中的网格一定形状（下文将继续描述）。

网格电极层包括多条纵横交错的导线14c，多条纵横交错的导线14c形成多个导线网格。导线14c为导电材料制成，优选的，可以采用金属材料。例如，可以采用银。由于银的理化性质较为稳定，导热、导电性能很好；且银的质地较软，富延展性，从而保证了网格电极层的可弯折性。由于金属网格搭配显示屏会产生干涉摩尔纹，为了最大程度减轻摩尔纹，除了调整网格的尺寸和角度参数，线条精细化同样重要，优选的，导线14c的宽度≤3.5um，深度≤3.5um。导线14c的宽度是指导线14c的截面在平行于网格电极层的方向上距离最大的两点之间的距离，导线14c的深度是指导线14c的截面在垂直于网格电极层的方向上距离最大的两点之间的距离。具体的，折叠平板、折叠笔记本电脑等设备的导线的宽度≤3.5um。进一步的，针对折叠手机、可穿戴等高分辨屏幕设备，导线的宽度要求在2.5um以下。

如图5所示，导线14c嵌入胶层14a中，导线14c可以完全浸没在胶层14a内，也可以部分浮出于胶层14a的表面。

进一步的，如图5和图6所示，胶层14a上可以开设有多个凹槽14b，多个凹槽14b纵横交错，形成凹槽网格。一条导线14c对应填充在一个凹槽14b内，由此多条导线14c也沿着凹槽网格的形状纵横交错形成导线网格，以形成该网格电极层。

具体的，上述结构可通过如下工艺形成：在柔性基底层141的两面分别涂上胶层14a，采用纳米压印技术用模具在胶层14a上压出多个凹槽，通过光照或加热固化，在胶层14a的表面形成凹槽14b。然后在凹槽14b中填充导电材料，并使导电材料固化，形成嵌在凹槽14b的网格电极层。

在另一种实施方式中，网格电极层也可以直接形成在柔性基底层141上。可通过曝光、显影、蚀刻等工序直接在柔性基底层141上形成多个凹槽14b，然后在凹槽14b中填充导电材料，并使导电材料固化，形成嵌在凹槽14b的网格电极层。

如图3所示，柔性基底层141的相对两面均形成有网格电极层，分别为第一网格电极层142a和第二网格电极层142b。优选的，在第一网格电极层142a和第二网格电极层142b的两面分别设置有第一保护层143a和第二保护层143b。第一保护层143a、第一网格电极层142a、柔性基底层141、第二网格电极层142b、第二保护层143b依次层叠。第一保护层143a和第二保护层143b用于保护第一网格电极层142a和第二网格电极层142b，防止第一网格电极层142a和第二网格电极层142b在弯折的过程中被折损。优选的，保护层采用高分子有机物，例如可以是无色透明聚酰亚胺或丙烯酸树脂。原因在于，无色透明聚酰亚胺薄膜具有传统PI（Polyimide，聚酰亚胺）的优异性能，还具有高耐热、耐挠曲、低密度、低介电常数、易于实现微细图形电路加工等特性，还克服了传统PI薄膜浅黄或深黄颜色的缺点。丙烯酸树脂涂膜性能优异且透明，因此，无色透明聚酰亚胺或丙烯酸树脂都可以保障触控层具有良好的透光性。

第一网格电极层142a可作为感应层，第二网格电极层142b可作为驱动层。当手指触摸时，驱动层与感应层之间的电容变化相对较大，使得触摸感应元件具有较高的灵敏度。当接触者的手指触摸触控模组10a的柔性盖板11时，由于人体电场的引入将改变第一网格电极层142a与第二网格电极层142b之间的感应电容，并且由于手指表面的纹峰相对凸出、纹谷相对凹陷，因此手指表面的纹峰和纹谷对感应电容的改变量也不同。柔性电路板17中的芯片将感应电容的变化量转换为二维的图像数据，获得接触者的指纹信息，从而进行后续的指纹识别工作。图4为第一网格电极层142a、第二网格电极层142b和柔性电路板17的连接关系示意图。本实施方式中的触控模组10a，允许多点触控，支持更高的分辨率，而且具有抗EMI（Electromagnetic Interference，电磁干扰）的作用。

在另一种实施方式中，只在柔性基底层141的一面设置有网格电极层，感应层和驱动层共同设置在网格电极层上，网格电极层位于柔性基底层141靠近柔性盖板11的一侧。优选的，如图7所示，网格电极层背离柔性基底层141的一侧设置有第一保护层143a，设置第一保护层143a的作用在于防止网格电极层在弯折的过程中被折损。当有带电物质(手指)触摸到触控模组10a的柔性盖板11时，网格电极层上的电容会发生变化，柔性电路板17上的芯片分别检测横向和纵向的电容，根据触摸前后电容的变化，确定电容发生变化的点的位置信息，柔性电路板17中的芯片将感应电容的变化量转换为二维的图像数据，获得接触者的指纹信息，从而进行后续的指纹识别工作。本实施例所采用触控模组10a厚度更薄，从而能够降低电子设备10的厚度。

网格电极层包括多个导通区1422和多个非导通区1421。导通区1422和非导通区1421交替排布，通过非导通区1421将相邻的两个导通区1422电隔绝。导通区1422和非导通区1421可以形状互补，二者无缝拼接以共同构成网格电极层，或者导通区1422和非导通区1421之间可以设有空隙。优选的，如图8所示，导通区1422和非导通区1421相互拼接，且导通区1422和非导通区1421的边界重叠（即无缝拼接）。

每个导通区1422包括由纵横交错的导线14c围成的多个第一网格14221，每个非导通区1421包括由纵横交错的导线14c围成的多个第二网格14211。第一网格14221和第二网格14211的形成方式具体可以包括以下步骤：

S1，提供一柔性基材，柔性基材包括第一预设区和第二预设区；

S2，在柔性基材上形成透明的胶层；

S3，利用纳米压印技术在胶层上形成凹槽；

S4，在凹槽内填充导电材料，以分别形成第一预设区的第一网格14221，以及设置在第二预设区的第二网格14211。第一预设区中的第一网格14221构成导通区1422，第二预设区的第二网格14211构成非导通区1421。

如图8所示，每个导通区1422的每个第一网格14221中的导线14c是相连通的。每个非导通区1421的第二网格14211中的导线14c是不连续的，即每个非导通区1421的至少部分第二网格14211中的至少一条导线14c是断开的，或者也可以是每个非导通区1421的至少部分第二网格14211中的全部导线14c是断开的，或者每个非导通区1421的全部第二网格14211中的全部导线14c是断开的。需要注意的是，断开距离过大容易影响外观，断开距离过小容易引起非导通区1421短路而无法起到绝缘的效果，因此为了保证电性能和外观，优选的，可以将断开距离控制在6um-10um范围内。

进一步的，为了实现更好的弯折效果，第一网格14221和第二网格14211的尺寸应该在能够保证可见光透过率的情况下尽量小。优选的，网格电极层需满足的开口率≥0.8，透过率≥0.8。其中，开口率是指一个网格（指第一网格14221或第二网格14211）中，空白面积在整个网格面积（网格的导线所占面积加上该空白面积）中的占比。透过率是指入射光通量与透过后的光通量之比。开口率影响透过率，较高的开口率和透过率可以使得触控层具有良好的透光性。高开口率和高透过率主要是通过控制网格尺寸实现的。优选的，将第一网格14221和第二网格14211的尺寸控制在50um-200um，这里的“尺寸”具体指网格的孔径大小，即网格的顶点之间的最大距离。

在一种实施方式中，导通区1422包括依次串联的若干第一区域，每个第一区域均包括多个第一网格14221。每个第一区域可以根据需要设置形状，不同的第一区域的形状可以不同或相同。优选的，第一区域的形状可以是矩形或菱形。图8为第一区域的形状为菱形时的示意图，图9为第一区域的形状为矩形时的示意图。

非导通区1421也包括依次串联的若干第二区域，每个第二区域可以根据需要设置形状，不同的第二区域的形状可以不同或相同。每个第一区域与每个第二区域的形状可以不同或相同。优选地，当导通区1422和非导通区1421相互拼接，且导通区1422和非导通区1421的边界重叠时，第一区域和第二区域的形状互补，即当第一区域的形状确定之后，第二区域的形状也随之确定。比如，当第一区域为在第一方向相互连通的菱形，则第二区域为在第一方向相互连通的六边形，当第一区域为在第一方向上的条形，则对应的，第二区域为在第一方向上的条形。

在一种实施方式中，第一网格14221和第二网格14211均为与标准图形具有相同边数的多边形，标准图形可以是各边长度均相等的多边形，如正三角形、菱形、正五边形等。与该标准图形相比，第一网格14221和第二网格14211的任一边的长度都可以发生变化，且至少一边的长度变化量与其余边的长度变化量不成比例，即第一网格14221与第二网格14211可以具有随机的形状。设置此种随机的网格的目的在于，如果网格规律性比较强，由于显示屏的像素点排布比较规则，则在电子设备10的屏幕上会产生摩尔条纹。通过此种随机化的网格设计，能使网格形状的规律性降低，从而减弱摩尔条纹的产生。但是如果随机的程度过大，也容易由于网格散乱而产生散射、漫反射，造成显示效果发雾。因此，网格形状的随机程度也需要有所控制。优选的，网格的各个边长与标准图形的边长的差值不大于30%。

在一种实施方式中，触控层14包括可弯折的走线区，走线区可以位于导通区1422和非导通区1421的周围。走线区包括相间隔的多条走线，一条走线与对应的一个导通区1422连接。如图10和图11所示，每条走线包括相连的绑定区1441和连接区1442，绑定区1441的一端连接柔性电路板17，另一端与连接区1442相连，连接区1442的另一端与导通区1422相连，形成了如图11所示的“柔性电路板17-绑定区1441-连接区1442-导通区1422”的连接关系。柔性电路板17上有芯片，从而实现芯片通过“柔性电路板17-绑定区1441-连接区1442-导通区1422”对导通区1422的控制。优选的，在绑定区1441的表面覆盖有导电层1441a，该导电层1441a的材料可以是导电银胶，此种设计能确保走线与柔性电路板17的可靠电连接。

在一种实施方式中，绑定区1441的宽度大于连接区1442的宽度，设置较宽的绑定区1441可以更好地承载导电层1441a，也能增加绑定区1441与柔性电路板17的连接可靠性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易的想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种触控层，其特征在于，

包括柔性基底层，所述柔性基底层的相对两面均设置有可弯折的网格电极层，所述柔性基底层的厚度小于或等于100um；

每个所述网格电极层背离所述柔性基底层的一侧均设有保护层，所述保护层为透明高分子有机物，所述保护层的厚度为0.5um-5um。

2.根据权利要求1所述的触控层，其特征在于，

所述柔性基底层的两面均开设有多个凹槽，所述多个凹槽纵横交错；所述网格电极层包括多条纵横交错的导线，一条所述导线对应填充在一个所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的触控层，其特征在于，

所述柔性基底层的两面还设有胶层，所述网格电极层嵌入所述胶层中，所述胶层的厚度为3um-10um。

4.根据权利要求1所述的触控层，其特征在于，

所述柔性基底层的相对两面的胶层均开设有多个凹槽，所述多个凹槽纵横交错；所述网格电极层包括多条纵横交错的导线，一条所述导线对应填充在一个所述凹槽内。

5.根据权利要求2或4所述的触控层，其特征在于，

所述导线的宽度小于或等于3.5um，所述导线的深度小于或等于3.5um，所述网格电极层的开口率大于或等于0.8，所述网格电极层的透过率大于或等于0.8。

6.根据权利要求1-4任一项所述的触控层，其特征在于，

所述高分子有机物为无色透明聚酰亚胺或丙烯酸树脂。

7.根据权利要求1-4任一项所述的触控层，其特征在于，

所述网格电极层包括多个导通区和多个非导通区，多个所述导通区与多个所述非导通区交替排布，所述非导通区用于将相邻的两个所述导通区电隔绝；每个所述导通区包括由纵横交错的导线围成的多个第一网格，每个所述第一网格中的所述导线相连通；每个所述非导通区包括由纵横交错的导线围成的多个第二网格，至少部分所述第二网格中，每个所述第二网格的至少一条所述导线断开。

8.根据权利要求7所述的触控层，其特征在于，

所有所述第二网格的每条所述导线都断开。

9.根据权利要求7所述的触控层，其特征在于，

所述导通区包括依次串联的若干第一区域，每个所述第一区域均包括多个所述第一网格，所述第一区域呈菱形或矩形。

10.根据权利要求9所述的触控层，其特征在于，

每条所述走线包括相连的绑定区和连接区，所述连接区与所述导通区连接，所述绑定区覆盖有导电层。

11.根据权利要求10所述的触控层，其特征在于，

所述绑定区的宽度大于所述连接区的宽度。

12.一种触控模组，其特征在于，

包括柔性盖板和权利要求1-11任一项所述的触控层，所述柔性盖板与所述触控层相层叠。

13.一种电子设备，其特征在于，

包括柔性显示面板与权利要求12所述的触控模组，所述柔性显示面板与所述触控模组相层叠，并位于所述触控层背离所述柔性盖板的一面。

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