TW202042035A - 觸控結構及其製備方法及觸控裝置 - Google Patents

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Abstract

一種觸控結構，其包括；一基板，具有至少一曲面；一觸控線路層，至少部分覆蓋所述曲面，所述觸控線路層用於感測觸摸按壓操作，以及一碳奈米管層，設置於所述觸控線路層遠離所述基板的表面上，所述碳奈米管層用於在所述觸控線路層出現裂痕後，填補並電性連接所述觸控線路層出現裂痕的部分。還提供該觸控結構的製備方法以及應用該觸控結構的觸控裝置。

Description

觸控結構及其製備方法及觸控裝置
本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種觸控結構、該觸控結構的製備方法以及應用該觸控結構的觸控裝置。
習知地，曲面觸控模組包括曲面蓋板以及貼合於所述曲面蓋板一表面的觸控結構。所述觸控結構包括基板及設置於所述基板上的觸控線路層。習知，在將觸控結構貼合於曲面蓋板之前，需要先將形成有觸控線路層的基板熱成型為與曲面蓋板相匹配的形狀。
然，在該熱成型的過程中，觸控線路層隨基板彎折後，存在電阻顯著上升以及斷路的問題。
本發明一實施例提供一種觸控結構，其包括； 一基板，具有至少一曲面； 一觸控線路層，至少部分覆蓋所述曲面，所述觸控線路層用於感測觸摸按壓操作，以及 一碳奈米管層，設置於所述觸控線路層遠離所述基板的表面上，所述碳奈米管層用於在所述觸控線路層出現裂痕後，填補並電性連接所述觸控線路層出現裂痕的部分。
本發明的觸控結構，由於觸控線路層的表面上形成有碳奈米管層，使得所述觸控線路層出現裂痕後，碳奈米管層可填補並電性連接觸控線路層出現裂痕的部分，進而可避免觸控線路層經彎折後電阻顯著上升以及斷路的現象，使得該觸控結構具有較好的可彎曲性。
本發明另一實施例提供一種觸控結構的製備方法，其包括如下步驟： 提供一基板，在所述基板的一表面上形成一觸控線路層； 在所述觸控線路層遠離所述基板的表面上形成一碳奈米管層；以及 熱成型步驟，使所述基板形成至少一曲面，其中所述觸控線路層至少部分覆蓋所述曲面，所述碳奈米管層在所述觸控線路層出現裂痕後，填補並電性連接所述觸控線路層出現裂痕的部分。
本發明的觸控結構的製備方法，由於觸控線路層的表面上形成有碳奈米管層，使得所述觸控線路層出現裂痕後，碳奈米管層可填補觸控線路層出現裂痕的部分，進而可避免在熱成型過程中，觸控線路層經彎折後電阻顯著上升以及斷路的問題。
本發明另一實施例提供一種觸控裝置，其包括上述的觸控結構以及層疊於所述觸控結構的顯示模組。
本發明的觸控裝置，由於包括上述的觸控結構，使得其可避免觸控線路層經彎折後電阻顯著上升以及斷路的問題，進而可提升該觸控裝置的使用者體驗。
為使本公開實施例的目的、技術方案及優點更加清楚，下面將結合本公開實施例的附圖，對本公開實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本公開的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本公開的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，均屬於本公開保護的範圍。
除非另定義，本公開使用的技術術語或者科學術語應當為本公開所屬領域內具有習知技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用於區分不同的組成部分。同樣，“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞後面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語並非限定於物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。“上”、“下”、“左”、“右”等僅用於表示相對位置關係，當被描述物件的絕對位置改變後，則該相對位置關係亦可能相應地改變。
如圖1至圖4所示，觸控結構10包括一基板11、一觸控線路層12、以及一碳奈米管層13。基板11具有至少一曲面110，觸控線路層12至少部分覆蓋所述曲面110，所述觸控線路層12用於感測觸摸按壓操作。碳奈米管層13設置於所述觸控線路層12遠離所述基板11的表面上，所述碳奈米管層13用於在所述觸控線路層12出現裂痕121後，填補並電性連接所述觸控線路層12出現裂痕121的部分。
於一實施例中，為使基板11具有較佳的耐彎折性能，基板11為柔性透明材料。例如，基板11的材料可為聚對苯二甲酸(Poly Ethylene Terephthalate, PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methylmethacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(Poly Carbonate, PC)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer, COP)、三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose, TAC) 或聚醯亞胺（polyimide，PI）等。
於一實施例中，觸控線路層12的材料可為金屬網路（Metal Mesh）、氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)、奈米銅線(Nano Copper Wire)或奈米銀線(Nano Silver Wire)等透光性好的導電材料。碳奈米管層13的材料可為多壁碳奈米管（Multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs）或單壁碳奈米管（Single-Walled Carbon Nanotubes，SWCNTs）。
由於氧化銦錫、奈米銀線等作為觸控線路層12的材料覆蓋在基板11的曲面110處時，其在隨基板11的曲面110彎曲的過程中，容易產生裂痕121，使得觸控線路層12的電阻會顯著上升或者出現斷路的問題，進而影響會整個觸控結構的電學性能。
本實施例中，碳奈米管層13具有優良的可彎折性能，其在隨基板11的曲面110彎曲的過程中，不會出現裂紋，更不會斷裂。
於一實施例中，碳奈米管層13的材料可包括絕緣基體以及分佈在絕緣基體中的碳奈米管。當無電場時，碳奈米管在絕緣基體中為無序排列。在電場作用下，碳奈米管在絕緣基體中可以沿電場方向有序排列，使碳奈米管層13具有優良的導電性。其中，絕緣基體具有受熱可流動性。絕緣基體可為聚乙烯（polyethylene，PE），亦可為酚醛樹脂（phenolic resin，PF）。
如圖4所示，當觸控線路層12出現裂痕121後，由於碳奈米管層13的材料具有一定的流動性，其流入並填補觸控線路層12出現裂痕121的部分，在電場作用下，碳奈米管層13中的碳奈米管在絕緣基體中可以沿電場方向有序排列，使得觸控線路層12出現裂痕121的位置藉由碳奈米管層13恢復電性導通。
如圖2所示，基板11包括一平面部111、由平面部111彎折延伸的至少一彎折部112以及由平面部111彎折延伸並連接至少一彎折部112的彎角部113。彎折部112及彎角部113的內外表面均為曲面110。其中，平面部111為四邊形，彎折部112為四個，彎角部113亦為四個。四個彎折部112分別圍繞於平面部111的四個邊，每相鄰的二彎曲部之間夾設有對應平面部111的四個角之一的一個彎角部113。
觸控線路層12與基板11的形狀大致相同。觸控線路層12完全覆蓋基板11的外表面。碳奈米管層13形成一“口”字形，並部分覆蓋觸控線路層12遠離基板11的表面，部分觸控線路層12從碳奈米管層13形成的“口”字形中露出。
如圖3所示，碳奈米管層13選擇性地僅部分覆蓋觸控線路層12隨基板11彎折的外表面。如圖4所示，彎角長度LR 為碳奈米管層13的弧形部分的長度，碳奈米管層13延伸的長度L至少為彎角長度LR 的1.3倍。若沿垂直於基板11的平面部111的方向，觸控線路層12的長度較短，碳奈米管層13可完全覆蓋觸控線路層12的該部分。
如圖3及圖4所示，所述曲面110為一弧面且為一凸面。由於碳奈米管層13優良的耐彎折性能，使得觸控結構10可以實現小曲率彎折後，仍具有較佳的電學性能。本實施例中，所述弧面的彎曲半徑為小於5毫米，所述弧面的彎曲角度α為45°~90°。
於其他實施例中，曲面110不限於弧面，亦不限於為凸面。具體地，曲面110可為一直線面或曲線曲面（曲線面）。直線面可為一直線沿曲線運動形成的曲面，直線即為曲面的母線；曲線曲面為一曲線沿一直線或曲線運動形成的曲面，如二次曲面或自由曲面，曲線即為曲面的母線。
於一實施例中，觸控線路層12可包括圖案化形成的複數觸控電極（圖未示），複數觸控電極形成單層自容式觸控感測結構或單層互容式觸控感測結構。當有導電物體（例如手指）觸摸時，對應觸摸點附近區域的電容感應訊號出現差異，其中該電容感應訊號經處理，換算即可得到觸摸點的相對位置。
圖5為本發明第二實施例提供的觸控結構20的立體示意圖。圖6為圖5沿剖面線VI-VI剖開的剖面示意圖。如圖5及圖6所示，本發明第二實施例提供的觸控結構20與第一實施例的觸控結構10的區別在於：第二實施例中，碳奈米管層13完全覆蓋觸控線路層12遠離基板11的表面上。藉此，當形成於基板11的平面部111上的觸控線路層12受到拉伸出現裂痕121，破裂或破損時，碳奈米管層13的材料可流入裂痕121，填補並電性連接觸控線路層12出現裂痕121的部分，使觸控結構20中的觸控線路層12恢復導電性。
圖7為本發明第三實施例提供的觸控結構30的立體示意圖。如圖7所示，本發明第三實施例提供的觸控結構30與第一實施例的觸控結構10的區別在於：第三實施例中，彎折部112為三個，彎角部113為兩個。其中，三個彎折部112分別圍繞於平面部111的三個邊，二彎角部113分別設置在相鄰的二彎折部112之間。
圖8為本發明第四實施例提供的觸控結構40的立體示意圖。如圖8所示，本發明第四實施例提供的觸控結構40與第一實施例的觸控結構10的區別在於：第四實施例中，基板11不包括彎角部113，且彎折部112為兩個。二彎折部112分別設置於平面部111的相對的兩邊。
如圖9所示，本發明實施例還提供觸控結構的製備方法，其包括如下步驟。
步驟S1：如圖10所示，提供一基板11，在基板11的一表面上形成一觸控線路層12。
步驟S1可包括以下步驟：提供一基板11，藉由電鍍法、層壓法或塗布法等工藝在基板11的一表面上形成一導電層；在導電層上形成一光阻層；採用一光罩對光阻層進行曝光、顯影，以獲得圖案化的光阻層；以該圖案化的光阻層作為光罩，蝕刻導電層形成觸控線路層12；及去除圖案化的光阻層。
於一實施例中，為使基板11具有較佳的耐彎折性能，基板11為柔性透明材料。例如，基板11的材料可為聚對苯二甲酸(Poly Ethylene Terephthalate, PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methylmethacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(Poly Carbonate, PC)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer, COP)、三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose, TAC) 或聚醯亞胺（polyimide，PI）等。
如圖10所示，觸控線路層12完全覆蓋基板11的一表面。於其他實施例中，觸控線路層12亦可部分覆蓋基板11的一表面。
步驟S2：在觸控線路層12遠離基板11的表面上形成一碳奈米管層13。
於一實施例中，如圖11所示，碳奈米管層13可部分覆蓋觸控線路層12遠離基板11的表面上，形成一“口”字形，部分觸控線路層12從碳奈米管層13形成的“口”字形中露出。
於另一實施例中，如圖12所示，碳奈米管層13可完全覆蓋觸控線路層12遠離基板11的表面。
步驟S3：熱成型步驟，使基板11形成至少一曲面110，其中觸控線路層12至少部分覆蓋曲面110，碳奈米管層13在觸控線路層12出現裂痕121後，填補並電性連接觸控線路層12出現裂痕121的部分。
於一實施例中，熱成型步驟中，設定一熱成型溫度，使形成有觸控線路層12及碳奈米管層13的基板11整體進行彎曲，其中基板11沿遠離觸控線路層12的方向彎折，觸控線路層12及碳奈米管層13同時隨基板11的彎折而彎折。
於一實施例中，優選設定熱成型溫度高於50℃，以使碳奈米管層13接近熔融狀態，由於碳奈米管層13具有優良的可彎折性能，其在隨基板11的曲面110彎曲的過程中，不會出現出現裂紋，更不會斷裂，是故，當觸控線路層12出現裂痕121後，碳奈米管層13的材料呈熔融狀態，流入並填補觸控線路層12出現裂痕121的部分，使得觸控線路層12出現裂痕121的位置可藉由碳奈米管層13恢復電性導通。
於一實施例中，曲面110為弧面且為一凸面，弧面的彎曲半徑小於5毫米，弧面的彎曲角度為45°~90°。例如，弧面的彎曲角度為45°、60°、90°等。
於一實施例中，熱成型步驟後，基板11包括一平面部111、由平面部111彎折延伸的至少一彎折部112以及由平面部111彎折延伸並連接至少一彎折部112的彎角部113。彎折部112及彎角部113的內外表面均為曲面110。藉此，可得到如圖1、圖5、圖7或圖8所示的觸控結構（10、20、30、40）。
圖13為應用本發明第一實施例提供的觸控結構10的觸控裝置100的立體示意圖。圖14為圖13沿剖面線XIV-XIV剖開的剖面示意圖。如圖13及圖14所示，觸控裝置100包括蓋板60、第一透明絕緣膠層70、觸控結構10、第二透明絕緣膠層80以及顯示模組50。
如圖13所示，蓋板60的形狀與觸控結構10的基板11的形狀大致相同，均包括呈平面形狀的中間區域以及圍繞中間區域呈曲面110形狀的邊緣區域。
於一實施例中，蓋板60的材質可為玻璃，如鈉玻璃、鋁矽酸玻璃、無堿玻璃等。蓋板60的材質亦可為透明塑膠，或者其它任何具有一定透光度的且可以對與其貼合的結構起到保護作用的材料。
如圖14所示，觸控結構10藉由第一透明絕緣膠層70貼附於蓋板60上。第一透明絕緣膠層70填充在碳奈米管層13及蓋板60之間、觸控線路層12及蓋板60之間。碳奈米管層13及觸控線路層12分別藉由第一透明絕緣膠層70與蓋板60進行黏結。第二透明絕緣膠層80設置於觸控結構10及顯示模組50之間。第二透明絕緣膠層80填充在顯示模組50及基板11之間。顯示模組50藉由第二透明絕緣膠層80與基板11的未形成有觸控線路層12的表面進行黏結。
於一實施例中，第一透明絕緣膠層70及第二透明絕緣膠層80的材質可為，但不限於，固態的光學透明膠（Optical Clear Adhesive，OCA）或液態光學透明膠(Liquid Optical Clear Adhesive，LOCA）等具有高透光率的膠黏劑，從而不會影響顯示效果。
於一實施例中，顯示模組50可為具有可撓性的柔性顯示模組，以滿足其貼附在具有彎曲表面的基板11上的要求，得到曲面觸控裝置100。例如，顯示模組50可為有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）顯示模組。於其他實施例中，顯示模組50還可為液晶顯示模組或微型LED（Light Emitting Diode）顯示模組等。
於一實施例中，觸控線路層12包括圖案化形成的複數觸控電極（圖未示），複數觸控電極形成單層自容式觸控感測結構。當蓋板60上有導電物體（例如手指）觸摸時，該區域的電容感應訊號出現差異，其中該電容感應訊號經處理，換算即可得到觸控點的相對位置。
於另一實施例中，觸控線路層12包括圖案化形成的複數觸控驅動電極（圖未示）及複數觸控感應電極（圖未示）。其中複數觸控驅動電極及複數觸控感應電極形成單層互容式觸控感測結構。當蓋板60上有導電物體（例如手指）觸摸時，對應觸摸點附近的觸控驅動電極及觸控感應電極之間的電容耦合將會受到影響，導致與互容相關的感應訊號(例如電壓值)發生變化，進而可計算出每一個觸摸點的座標。
於一實施例中，該觸控裝置100可為手機，亦可為平板電腦、智慧穿戴設備（如智慧手錶）等。由於觸控裝置100包括上述的觸控結構10，使得其可避免觸控線路層12經彎折後電阻顯著上升以及斷路的問題，進而可提升該觸控裝置100的用戶體驗。另，觸控結構10中的觸控線路層12以及顯示模組50可完全覆蓋蓋板60，使得觸控功能延展至觸控裝置100的整個外表面。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神及範圍。
10、20、30、40:觸控結構 11:基板 111:平面部 112:彎折部 110:曲面 113:彎角部 12:觸控線路層 121:裂痕 13:碳奈米管層 100:觸控裝置 50:顯示模組 60:蓋板 70:第一透明絕緣膠層 80:第二透明絕緣膠層
圖1為本發明第一實施例提供的觸控結構的立體示意圖。
圖2為圖1的觸控結構的分解示意圖。
圖3為圖1沿剖面線III-III剖開的剖面示意圖。
圖4為圖1的觸控結構在有裂痕情況下的剖面示意圖。
圖5為本發明第二實施例提供的觸控結構的立體示意圖。
圖6為圖5沿剖面線VI-VI剖開的剖面示意圖。
圖7為本發明第三實施例提供的觸控結構的立體示意圖。
圖8為本發明第四實施例提供的觸控結構的立體示意圖。
圖9為本發明實施例提供的觸控結構的製備方法的流程圖。
圖10至圖12為本發明實施例提供的觸控結構的製備方法的各步驟的示意圖。
圖13為應用本發明第一實施例提供的觸控結構的觸控裝置的立體示意圖。
圖14為圖13沿剖面線XIV-XIV剖開的剖面示意圖。
11:基板
111:平面部
112:彎折部
110:曲面
12:觸控線路層
121:裂痕
13:碳奈米管層

Claims (10)

  1. 一種觸控結構，其改良在於，包括； 一基板，具有至少一曲面； 一觸控線路層，至少部分覆蓋所述曲面，所述觸控線路層用於感測觸摸按壓操作，以及 一碳奈米管層，設置於所述觸控線路層遠離所述基板的表面上，所述碳奈米管層用於在所述觸控線路層出現裂痕後，填補並電性連接所述觸控線路層出現裂痕的部分。
  2. 如請求項1所述的觸控結構，其中，所述曲面為一弧面，所述弧面的彎曲半徑小於5毫米，所述弧面的彎曲角度為45°~90°。
  3. 如請求項1所述的觸控結構，其中，所述基板包括一平面部以及由所述平面部彎折延伸的至少一彎折部，所述彎折部的表面為所述曲面。
  4. 如請求項3所述的觸控結構，其中，所述曲面為一凸面。
  5. 一種觸控結構的製備方法，其包括如下步驟： 提供一基板，在所述基板的一表面上形成一觸控線路層； 在所述觸控線路層遠離所述基板的表面上形成一碳奈米管層；以及 熱成型步驟，使所述基板形成至少一曲面，其中所述觸控線路層至少部分覆蓋所述曲面，所述碳奈米管層在所述觸控線路層出現裂痕後，填補並電性連接所述觸控線路層出現裂痕的部分。
  6. 如請求項5所述的觸控結構的製備方法，其中，所述熱成型步驟中，設定熱成型溫度高於50℃。
  7. 如請求項5所述的觸控結構的製備方法，其中，所述曲面為弧面，所述弧面的彎曲半徑小於5毫米，所述弧面的彎曲角度為45°~90°。
  8. 如請求項5所述的觸控結構的製備方法，其中，所述曲面為一凸面。
  9. 如請求項5所述的觸控結構的製備方法，其中，所述熱成型步驟中，所述基板形成有一平面部以及由所述平面部彎折延伸的至少一彎折部，所述彎折部的表面為所述曲面。
  10. 一種觸控裝置，包括層疊設置的觸控結構及顯示模組，其中，所述觸控結構為如請求項1至4中任意一項所述的觸控結構。
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