TW201346679A - 含有使用導電性高分子之防雜訊膜的觸控式螢幕輸入裝置 - Google Patents

含有使用導電性高分子之防雜訊膜的觸控式螢幕輸入裝置 Download PDF

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Abstract

本發明是關於一種含有使用導電性高分子之防雜訊膜的觸控式螢幕(touch screen)輸入裝置，特別是有關於一種使用新型摻雜劑的導電性高分子作為防雜訊膜而得到防雜訊效果優異之觸控式螢幕輸入裝置。

Description

含有使用導電性高分子之防雜訊膜的觸控式螢幕輸入裝置
本發明是關於一種含有使用導電性高分子之防雜訊膜的觸控式螢幕輸入裝置，特別是有關於一種使用新型摻雜劑的導電性高分子作為防雜訊膜而得到防雜訊效果優異之觸控式螢幕輸入裝置。
觸控式螢幕是一種設置於電子手冊、液晶顯示裝置、電漿顯示器(PDP)、電致發光板(EL)等的平板顯示裝置及陰極射線管(CRT)等圖像顯示裝置的顯示面並讓使用者看著圖像顯示裝置選擇所需資訊的工具。
這種觸控式螢幕不僅考慮信號放大的問題、解析度的差異、設計及加工技術的難度，而且還考慮各個觸控式螢幕的光學特性、電特性、機械特性、耐環境特性、輸入特性、耐久性以及經濟性來針對各個電子產品進行選擇，尤其在電子手冊、掌上型電腦(PDA)、可擕式個人電腦(PC)以及手機等方面廣泛利用電阻膜方式和靜電容量方式。
在這種觸控式螢幕中，尤其由於靜電容量結合方式的液晶顯示均形成雜訊，因而為了防止這種雜訊，在觸控式螢幕的底面(液晶顯示側)設置透明導電膜作為防護罩的技術是廣為人知的。
但是，如氧化銦錫(ITO)等透明導電膜需要以多層結構構成，以充分降低雜訊，其結果存在著觸摸靈敏度下降等問題。
因此，實際上需要開發利用能夠替代現有的氧化銦錫(ITO)之導電性膜的防雜訊膜。
作為範例，能夠舉出利用導電性高分子的膜。導電性高分子需要摻雜過程，以具有導電性。普遍採用藉由製備成粉末形態或者膜形態 後以化學方式進行摻雜或者混合導電性粉末及摻雜劑並溶解於有機溶劑來具有導電性的方法。
在多種導電性高分子中，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)在大氣中穩定，與其他高分子相比，在常溫中的導電率高，因而應用於多方面。
尤其，向聚(3,4-乙烯二氧噻吩)作為摻雜劑摻雜了聚(4-苯乙烯磺酸)(PSS)的試料，作為電極或防靜電材料能夠進行非常均勻的塗敷，並由於介面特性及黏合性優異而具有廣泛的應用性。
對此，本發明者對利用能夠替代用習知所熟知的摻雜劑摻雜的導電性高分子之用新型摻雜劑摻雜的導電性高分子來設計防雜訊膜的技術進行了研究，從而完成了本發明。
本發明的目的在於提供一種防雜訊效果優異的觸控式螢幕輸入裝置，特別是有關於一種使用新型摻雜劑的導電性高分子作為防雜訊膜來得到防雜訊效果優異之觸控式螢幕輸入裝置。
本發明的觸控式螢幕輸入裝置包括一防雜訊膜，該防雜訊膜的面電阻為150 Ω/sq~500 Ω/sq。
本發明的觸控式螢幕輸入裝置包括利用面電阻低之導電性高分子的防雜訊膜，因而具有優異的降低雜訊之效果、出眾的可視性以及加強觸控式螢幕之靈敏性的效果。
10‧‧‧視窗面板
11‧‧‧電極一體型視窗面板
20‧‧‧第一黏合層
30‧‧‧導電膜
40‧‧‧第二黏合層
50‧‧‧防雜訊膜
60‧‧‧第三黏合層
70‧‧‧圖像顯示裝置
100、200、300、400‧‧‧觸控式螢幕輸入裝置
第1至4圖是本發明較佳實施例中觸控式螢幕輸入裝置的剖視圖。
以下參照附圖詳細說明的實施例將會使得本發明的優點和特徵以及實現這些優點和特徵的方法更加明確。但是，本發明不局限於以 下所公開的實施例，本發明能夠以互不相同的各種方式實施，本實施例只用於使本發明的公開內容更加完整，有助於本發明所屬技術領域的普通技術人員能夠完整地理解本發明之範疇，本發明是根據申請專利範圍而定義。在說明書全文中，相同的附圖標記表示相同的結構元件。
以下將對本發明的觸控式螢幕輸入裝置進行詳細說明。
本發明的觸控式螢幕輸入裝置包括一防雜訊膜，該防雜訊膜中包含使用新型摻雜劑的導電性高分子，該防雜訊膜的面電阻為150 Ω/sq~500 Ω/sq。
亦即，本發明的特徵在於，本發明中使用的導電性高分子是用聚纖維素磺酸酯(poly cellulose sulfonate,PCS)摻雜的，該聚纖維素磺酸酯作為具有由以下化學式1表示之單位結構體的無規共聚物(random copolymer)，在該無規共聚物內具有一個以上的磺酸酯基(sulfonate group)， 在化學式1中，R為選自-H、-(CH2CH2)-OH、-CH2CH2OCH2CH(OH)CH2SO3H、-CH2CH2OCH2CH(OH)CH2O-C18H37中的一種，n為1以上。
本發明的防雜訊膜中所包含的導電性高分子是使用聚纖維素磺酸酯作為摻雜劑，從而提高導電性高分子的交聯密度，進而提高導電率及熱穩定性。以下，依照本發明之導電性高分子組合物的構成要素分別進行詳細說明。
首先，本發明之導電性高分子作為每個碳原子具有一個π電子的具有導電性之高分子，一般具有約10000以上的分子量。與現有的一般作為透明電極來使用的氧化銦錫(ITO)相比，導電性高分子具有能夠 得到重量輕且柔韌性高之薄膜的優點。
摻雜劑是指在本發明之導電性高分子的π軌道函數的一部分添加電荷或去除電荷來發揮電荷載體作用的物質。摻雜劑一般是為了向導電性高分子賦予導電性而添加的。將這種向導電性高分子添加摻雜劑來製成電荷載體的過程稱為摻雜。詳細地，將向導電性高分子提供電荷的過程稱為n型摻雜(n-type doping)，而將從導電性高分子去除電荷的過程稱為p型摻雜(p-type doping)。
亦即，在本發明中使用的防雜訊膜中所包含的導電性高分子是使用聚纖維素磺酸酯來進行摻雜，從而使其導電率增高，且熱穩定性增大，該聚纖維素磺酸酯作為具有由以下化學式1表示之單位結構體的無規共聚物，在該無規共聚物內具有一個以上的磺酸酯基， 在化學式1中，R為選自-H、-(CH2CH2)-OH、-CH2CH2OCH2CH(OH)CH2SO3H、-CH2CH2OCH2CH(OH)CH2O-C18H37中的一種，n為1以上。
由上述化學式1表示之聚纖維素磺酸酯的具體結構如以下化學式1-1所示。
化學式1-1：
上述化學式1(或者化學式1-1)的聚纖維素磺酸酯在溶解於水的情況下，如同以下反應式1一樣，Na+離子被離解，同時H+離子與磺酸酯基進行共價鍵結合而形成磺酸基(sulfonic acid group)。
以下，對隨著導電性高分子的聚纖維素磺酸酯摻雜帶來導電率及熱穩定性提高的原理進行舉例詳細說明。
如以下反應式2所示，在對導電性高分子單體3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)進行氧化聚合的情況下，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)的陽離子和聚纖維素磺酸酯的磺酸酯基陰離子因電引力而互相吸引，從而形成長鏈形態。
反應式2：
這時，由於聚纖維素磺酸酯中包含羥基(-OH)，因而在聚纖維素磺酸酯分子之間生成氫鍵，由此導電性高分子鏈的交聯密度得以提局。
因此，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)導電性高分子間的距離變短，使得導電性高分子組合物的導電率得以提高。
並且，由於導電性高分子鏈之間的交聯密度高使得分子結構的穩定性增大，因而即使加熱，高分子鏈的變形也少，從而能夠維持電特性。這種效果不僅能夠發生在所舉例的該聚(3,4-乙烯二氧噻吩)導電性高分子，同樣也能夠發生在其他導電性高分子。
在此，本發明的用聚纖維素磺酸酯摻雜之導電性高分子可以為聚噻吩類、聚吡咯類、聚乙烯類、聚苯胺類或聚乙炔類。
這時，該聚噻吩類導電性高分子較佳為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚纖維素磺酸酯(PEDOT/PCS)具有導電率高、熱穩定性優異及透明性佳的優點。
如以上說明的包含用新型摻雜劑摻雜之導電性高分子的本發明防雜訊膜的透過率為88%以上。
另一方面，雖然本發明的包括防雜訊膜之觸控式螢幕輸入裝置可以有多種實施例，但其中第1至3圖為本發明較佳實施例中觸控式螢幕輸入裝置的剖視圖。
如圖1所示，本發明的觸控式螢幕輸入裝置100可包括：一視窗面板10(window panel)，其用於接收信號；一第一黏合層20，其塗 敷於視窗面板10的單面；一導電膜30，其塗敷於該第一黏合層20的單面；一第二黏合層40，其塗敷於該導電膜30的單面；以及一防雜訊膜50，其塗敷於該第二黏合層40的單面，該防雜訊膜50包含導電性高分子。
在這裡，根據觸控板的要求，該導電膜30以及該第二黏合層40可以為多個。
並且，如圖2所示，本發明的觸控式螢幕輸入裝置還可包括：一第三黏合層60，其塗敷於防雜訊膜50的單面；以及一圖像顯示裝置70，其塗敷於第三黏合層60的單面。
另一方面，本發明包括視窗面板為電極一體型的情況，在這種情況下，無需額外的導電膜。視窗面板為電極一體型的情況下的本發明較佳實施例中觸控式螢幕輸入裝置的剖視圖，如第3圖所示。其可包括：一電極一體型的視窗面板11；一第一黏合層20，其塗敷於該電極一體型窗口面板11的單面；一防雜訊膜50，其塗敷於該第一黏合層20的單面，該防雜訊膜50包含導電性高分子。
並且，如圖4所示，本發明的觸控式螢幕輸入裝置還可包括：一第二黏合層40，其塗敷於該防雜訊膜50的單面；以及一圖像顯示裝置70，其塗敷於該第二黏合層40的單面。
該視窗面板10配置於觸控式螢幕輸入裝置100、200、300、400的最周邊，發揮從使用者的身體或者特定物體接收信號的作用。
該視窗面板10因配置於最周邊，而應具有耐久性，以保護觸控式螢幕輸入裝置100、200、300、400因外部的機械性衝擊而受損。並且，該視窗面板10應具有透明性，以使得使用者能夠識別從該圖像顯示裝置70提供的圖像。
該視窗面板10可以是電極一體型，如圖3所示，電極一體型視窗面板11不需要額外的導電膜。
考慮到上述方面，該視窗面板10較佳為選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚碸(PES)、環形石蠟高分子(COC)、玻璃、鋼化玻璃中的至少一種。
該第一黏合層20塗敷於該視窗面板10的單面，發揮使該視窗面板10和該導電膜30接合的作用的同時，還發揮使導電膜絕緣的隔層(spacer)的作用。並且，該第一黏合層20中需要介入透明材料，以使得使用者能夠識別該圖像顯示裝置70提供的圖像。考慮這種絕緣性和透明性，該第一黏合層20較佳是使用光學透明黏合劑(OCA)。
該導電膜30塗敷於該第一黏合層20的單面，發揮感知從該視窗面板10接收之信號的作用。
在本發明中，導電膜30是利用氧化銦錫(ITO)膜或導電性高分子膜。形成導電膜30的方法沒有特別的限制，但較佳是採用噴墨印刷(inkjet printing)、凹版印刷(gravure printing)、膠版印刷(offset printing)或絲網印刷(silk screen printing)來進行塗敷。
該第二黏合層40塗敷於該導電膜30的單面，發揮使該導電膜30和該防雜訊膜50接合的作用的同時，還發揮使導電膜絕緣的隔層(spacer)的作用。
與該第一黏合層20相同，該第二黏合層40中也需要介入透明材料，以使得使用者能夠識別該圖像顯示裝置70提供的圖像。考慮到這種絕緣性和透明性，該第二黏合層40較佳是使用光學透明黏合劑(OCA)。
如上所述，該防雜訊膜50中包含使用新型摻雜劑的導電性高分子，該防雜訊膜50的面電阻為150 Ω/sq~500 Ω/sq。
在面電阻小於上述範圍的情況下，由於對觸摸感測部分進行敏感反應，因而存在著發生故障的問題；然而，在超過上述範圍的情況下，存在著防雜訊效率下降的問題。
為了滿足上述面電阻的值，本發明的防雜訊膜50中所包含的導電性高分子較佳為用聚纖維素磺酸酯摻雜的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。
另一方面，由於該防雜訊膜50的透過率為88%以上，因而具有優異的可視性。
該第三黏合層60發揮使該圖像顯示裝置70附著於該防雜訊 膜50的作用。在這裡，與該第一黏合層、該第二黏合層相同，該第三黏合層60中也需要介入透明材料，以使得使用者能夠識別該圖像顯示裝置70提供的圖像。考慮到這種絕緣性和透明性，該第三黏合層60較佳是使用光學透明黏合劑(OCA)。
該圖像顯示裝置70用於提供使用者能夠識別的圖像，只要是一般能夠利用於觸控式螢幕輸入裝置的液晶顯示裝置，就可不受限制地均包括在內。
實施例 實施例1
在圓形的100 ml反應容器中放入水、3,4-乙烯二氧噻吩、聚纖維素磺酸酯，攪拌30分鐘並進行超聲波處理，以製備出導電性高分子單體溶液。這時，該導電性高分子單體溶液的組成比如下：相對於該導電性高分子單體溶液100重量份，水97重量份、3,4-乙烯二氧噻吩1重量份、聚纖維素磺酸酯2重量份。
之後，向該高分子導電性單體溶液添加14.08 mmol的氧化劑Fe2(SO4)35H2O後，在25℃溫度下進行3小時的氧化聚合，以製備出聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚纖維素磺酸酯(PEDOT/PCS)導電性高分子組合物。將該導電性高分子組合物塗敷於基材上，並在100℃溫度下的烘箱中進行2分鐘的乾燥，而製備出導電性膜，並將該導電性膜作為防雜訊膜。
比較例1
與上述實施例1相同的方式實施，但作為摻雜劑，添加聚苯乙烯磺酸(polystyrene sulfonate)來替代聚纖維素磺酸酯。導電性高分子單體溶液的組成比如下：相對於導電性高分子單體溶液100重量份，水96.5重量份、3,4-乙烯二氧噻吩1重量份、聚苯乙烯磺酸2.5重量份。
將該導電性高分子組合物塗敷於基材上，並在100℃溫度下的烘箱中進行2分鐘的乾燥，而製備出導電性膜，並將該導電性膜作為防雜訊膜。
比較例2
將普通的氧化銦錫(ITO)膜作為防雜訊膜。
評價
根據常規方法製造出包括按上述實施例及比較例製備的防雜訊膜之觸控式螢幕輸入裝置，測定根據面電阻的防雜訊效率，並列於下表1中。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧視窗面板
20‧‧‧第一黏合層
30‧‧‧導電膜
40‧‧‧第二黏合層
50‧‧‧防雜訊膜
100‧‧‧觸控式螢幕輸入裝置

Claims (14)

  1. 一種觸控式螢幕輸入裝置，包括一防雜訊膜，其中該防雜訊膜的面電阻為150 Ω/sq~500 Ω/sq。
  2. 一種觸控式螢幕輸入裝置，包括：一視窗面板，用於接收信號；一第一黏合層，塗敷於該視窗面板的單面；一導電膜，塗敷於該第一黏合層的單面；一第二黏合層，塗敷於該導電膜的單面；以及一防雜訊膜，塗敷於該第二黏合層的單面，該防雜訊膜包含導電性高分子，其中該防雜訊膜的面電阻為150 Ω/sq~500 Ω/sq。
  3. 一種觸控式螢幕輸入裝置，包括：一電極一體型視窗面板，用於接收信號；一第一黏合層，塗敷於該電極一體型窗口面板的單面；以及一防雜訊膜，塗敷於該第一黏合層的單面，該防雜訊膜包含導電性高分子，其中該防雜訊膜的面電阻為150 Ω/sq~500 Ω/sq。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該防雜訊膜的透過率為88%以上。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該防雜訊膜中所包含的導電性高分子是以聚纖維素磺酸酯摻雜的，該聚纖維素磺酸酯作為具有由以下 化學式1表示之單位結構體的無規共聚物，在該無規共聚物內具有一個以上的磺酸酯基， 在化學式1中，R為選自-H、-(CH2CH2)-OH、-CH2CH2OCH2CH(OH)CH2SO3H及-CH2CH2OCH2CH(OH)CH2O-C18H37中的一種，n為1以上。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該防雜訊膜中所包含的導電性高分子為以聚纖維素磺酸酯摻雜的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中還包括：一第三黏合層，塗敷於該防雜訊膜的單面；以及一圖像顯示裝置，附著於該第三黏合層的單面。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該視窗面板為選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、環烯烴共聚物、玻璃及鋼化玻璃中的至少一種。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該第一黏合層及該第二黏合層為光學透明黏合劑。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該第三黏合層為光學透明黏合劑。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中還包括：一第二黏合層，塗敷於該防雜訊膜的單面；以及一圖像顯示裝置，附著於該第二黏合層的單面。
  12. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該電極一體型視窗面板為選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、環烯烴共聚物、玻璃及鋼化玻璃中的至少一種。
  13. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該第一黏合層為光學透明黏合劑。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之觸控式螢幕輸入裝置，其中該第二黏合層為光學透明黏合劑。
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