TWI451314B - 柔性電路板及應用該柔性電路板的觸摸設備 - Google Patents

Description

柔性電路板及應用該柔性電路板的觸摸設備

本發明涉及一種柔性電路板，尤其涉及一種應用於觸摸設備的柔性電路板及應用該柔性電路板的觸摸設備。

近年來，伴隨著移動電話、觸摸導航系統、集成式電腦顯示器及互動電視等各種電子設備的高性能化和多樣化的發展，在顯示幕的顯示面安裝透光性的觸摸屏的電子設備逐漸增加。電子設備的使用者通過觸摸屏，一邊對位於觸摸屏背面的液晶顯示幕的顯示內容進行視覺確認，一邊利用手指或筆等方式按壓觸摸屏來進行操作。由此，可以操作使用該顯示幕的電子設備的各種功能。

然而，在應用中經常需要使該電子設備實現某些與觸摸控制相關的附加功能，例如在手機或其他電子設備的觸摸屏邊緣設置一些功能鍵。雖然這些功能鍵也可以通過在顯示幕上顯示相應圖形並通過觸摸屏進行控制實現，然而這些功能鍵的大小及形狀往往隨手機或其他電子設備的形狀不同而發生改變。為配合不同形狀的手機或其他電子設備改變觸摸屏的形狀必然造成生產成本的增加。

有鑒於此，確有必要提供一種柔性電路板及應用該柔性電路板的觸摸設備，在該觸摸設備中該柔性電路板與觸摸屏配合實現所述附加的觸摸控制功能。

一種柔性電路板，其包括一柔性基板，接收驅動訊號的第一 佈線網路，以及傳遞感應電訊號的第二佈線網路，該第一佈線網路設置在該柔性基板一表面，該第二佈線網路設置在該柔性基板另一表面並與該第一佈線網路相對，該第一佈線網路與第二佈線網路之間形成複數電容耦合節點。

一種觸摸設備，其包括多點電容式觸摸屏，及上述柔性電路板，該觸摸屏與該柔性電路板連接。

與現有技術相比較，所述柔性電路板可與觸摸屏配合實現附加的觸摸控制功能，且該柔性電路板的形狀及尺寸可根據需要設計，對於不同形狀手機或其他電子設備，無需改變觸摸屏的形狀及尺寸，只需對該柔性電路板的設計進行相應調整即可。

以下將結合附圖詳細說明本發明的柔性電路板及應用該柔性電路板的觸摸設備。

請參閱圖1及圖2並結合圖3，本發明實施例提供一種柔性電路板100，該柔性電路板100具有功能區102及結合區104。該功能區102具有複數電容耦合節點190，從而偵測發生在該功能區102的觸摸動作，該結合區104位於該柔性電路板100邊緣，該柔性電路板100通過該結合區104可與一觸摸屏(圖未示)機械及電性連接。

該柔性電路板100包括電絕緣的柔性基板110、第一佈線網路120、第一引出佈線130、第一端子140、第二佈線網路150、第二引出佈線160及第二端子170。該第一佈線網路120形成在該柔性 基板110一面，該第二佈線網路150形成在該柔性基板110另一面。該第一佈線網路120通過該第一引出佈線130與該第一端子140電連接，用於接收驅動訊號。該第二佈線網路150通過該第二引出佈線160與該第二端子170電連接，用於傳遞感應電訊號。該第一佈線網路120與第二佈線網路150通過該柔性基板110絕緣並空間交叉，從而形成所述複數電容耦合節點190。相對於該第一佈線網路120，該第二佈線網路150更靠近使用者，從而傳遞由觸摸引起的感應電訊號。

具體地，該柔性基板110的材料可以選自塑膠或樹脂，厚度為10微米至70微米，優選為20微米。該柔性基板110的形狀與尺寸不限，可依照手機或其他電子設備需要的功能鍵的尺寸及形狀設計。該第一佈線網路120、第一引出佈線130、第一端子140、第二佈線網路150、第二引出佈線160及第二端子170通過印刷或鍍膜刻蝕等方式形成，材料為導電性較好的金屬，如金、銀或銅。 本實施例中，該第一佈線網路120、第一引出佈線130、第一端子140、第二佈線網路150、第二引出佈線160及第二端子170均為印刷在柔性基板110表面的金屬線。其中，該第一佈線網路120及第二佈線網路150分別形成在該柔性基板110相對的兩個表面，從而空間交叉，形成所述電容耦合節點190，而該第一端子140及第二端子170可根據與觸摸屏的結合需要，形成在該柔性基板110相同或不同的表面，該第一引出佈線130及第二引出佈線160可通過在柔性基板110穿孔的方式從一個表面延伸至另一表 面。

該第一佈線網路120設置在該柔性電路板100的功能區102，包括複數條相互交叉並連接的第一導電佈線180，且該第一佈線網路120的所有第一導電佈線180均相互導通。該第一端子140設置在該柔性電路板100的結合區104，該第一引出佈線130一端與該第一佈線網路120機械及電性連接，另一端與該第一端子140機械及電性連接。當該柔性電路板100與觸摸屏結合時，該第一端子140與觸摸設備的控制晶片中的驅動電路電連接，用於向該第一佈線網路120輸入來自該驅動電路320的驅動訊號。

該第二佈線網路150設置在該柔性電路板100的功能區102，具有與該第一佈線網路120基本對應的形狀，並設置在該柔性基板110與該第一佈線網路120相異的表面。該第二端子170設置在該柔性電路板100的結合區104，該第二引出佈線160一端與該第二佈線網路150機械及電性連接，另一端與該第二端子170機械及電性連接。當該柔性電路板100與觸摸屏結合時，該第二端子170與觸摸設備的控制晶片中的感測電路電連接，用於感測該複數電容耦合節點190的電容變化。

該第二佈線網路150可包括一個或複數第二佈線子網路152。當該第二佈線網路150包括複數第二佈線子網路152時，該複數第二佈線子網路152可拼合形成與所述第一佈線網路120基本對應的形狀。該複數第二佈線子網路152之間相互間隔絕緣，並分別通過複數條第二引出佈線160與複數第二端子170一一對應的 分別電連接。

該每個第二佈線子網路152具有複數條相互交叉並連接的第二導電佈線182，且該同一第二佈線子網路152的所有第二導電佈線182均相互導通。該第二佈線子網路152的第二導電佈線182與該第一佈線網路120的第一導電佈線180具有不同的方向，從而使該第二佈線子網路152的第二導電佈線182與該第一佈線網路120的第一導電佈線180通過該柔性基板110絕緣並空間交叉，從而形成所述複數電容耦合節點190。如圖3所示，該第一導電佈線180呈田字形排列，該第二導電佈線182呈“×”字形排列。

可以理解，該第二佈線子網路152的第二導電佈線182與該第一佈線網路120的第一導電佈線180的排列方式、數量、線寬及間距不限於圖3所示，只要使該第二導電佈線182與第一導電佈線180形成空間交叉即可。請參閱圖4，例如，該第一導電佈線180均沿一個方向相互平行排列，該第二導電佈線182均沿另一方向相互平行排列，該第一導電佈線180與該第二導電佈線182以45度角交叉。

請參閱圖5，該每個第二佈線子網路152具有一定面積和形狀，對應手機或其他電子設備需要的功能鍵的面積和形狀。該複數第二佈線子網路152排列方式不限，可排成一行、以陣列方式設置或以其他方式設置。該複數第二佈線子網路152可拼合成與該第一佈線網路120基本對應的形狀，也可僅設置在該柔性基板110表面的局部位置，只要該第二佈線子網路152與該第一佈線網 路120的局部對應，使該第二佈線子網路152的第二導電佈線182與該第一佈線網路120的第一導電佈線180空間交叉形成複數電容耦合節點190即可。如圖2所示，本實施例中，該複數第二佈線子網路152排成一行，並拼合成與該第一佈線網路120基本對應的形狀，從而使該第二佈線網路150整體與該第一佈線網路120對應。

該第一佈線網路120的第一導電佈線180及該第二佈線網路150的第二導電佈線182的寬度為5微米至10微米，該第一引出佈線130及該第二引出佈線160的寬度為1微米至5微米。該第一佈線網路120的第一導電佈線180與該第二佈線網路150的第二導電佈線182的數量及延伸方向不限，但應形成空間交叉，從而形成電容耦合節點190。

工作時，該第一佈線網路120接收來自控制晶片的驅動訊號，在該複數電容耦合節點190處形成電容，用戶手指或其他工具對該柔性電路板100的功能區進行觸摸時使電容耦合節點190處的電容發生變化。該控制晶片通過該第二佈線子網路152監測該電容的變化，從而判斷該觸摸動作的位置。

可以理解，將柔性基板110兩面形成網路狀的第一佈線網路120及第二佈線網路150，可儘量減小該第一佈線網路120及第二佈線網路150的重疊面積，從而減小該柔性電路板100的單位面積電容。由於製造該柔性電路板100所採用的柔性基板110往往具有較薄的厚度，因此該柔性電路板100單位面積電容往往較大。 然而，當將該柔性電路板100與觸摸屏配合使用時，觸摸屏單位面積電容則往往很小，兩者差異較大使控制晶片無法準確的對觸摸位置進行感測。因此，可以通過交叉設置該第一導電佈線180及第二導電佈線182，減小該柔性電路板100的單位面積電容，與配合使用的觸摸屏的單位面積電容相匹配。優選地，該柔性電路板100的單位面積電容與該觸摸屏的單位面積電容之間的差異小於40%。更為優選地，該柔性電路板100的單位面積電容等於該觸摸屏的單位面積電容。

請參閱圖6並結合圖7，本發明實施例提供一種觸摸設備300，其包括多點電容式觸摸屏200以及與該觸摸屏200連接的所述柔性電路板100。

具體地，該多點電容式觸摸屏200包括透明絕緣基板210、第一透明導電層220、複數驅動電極230、第二透明導電層240及複數感測電極250。該第一透明導電層220及驅動電極230形成在該透明絕緣基板210一表面，該第二透明導電層240及感測電極250形成在該透明絕緣基板210另一表面。相對於第一透明導電層220，該第二透明導電層240更靠近使用者，從而傳遞由觸摸引起的感應電訊號。該第一透明導電層220與第二透明導電層240具有基本相等的形狀及面積，並相對設置。該第一透明導電層220及第二透明導電層240均為導電異向層。具體地，該第一透明導電層220在第一方向(如x方向)的電導率遠大於其他方向(如y方向)的電導率，該第二透明導電層240在第二方向(如y方向) 的電導率遠大於其他方向(如x方向)的電導率。在該第一透明導電層220沿第二方向(如y方向)的邊上間隔設置該複數驅動電極230，並與該第一透明導電層220電連接。在該第二透明導電層240沿第一方向(如x方向)的邊上間隔設置該複數感測電極250，並與該第二透明導電層240電連接。該第一方向與第二方向為不同方向，優選地，該第一方向與第二方向垂直。該觸摸屏200可進一步包括兩個透明保護膜260，分別覆蓋該透明絕緣基板210的兩個表面，保護設置在該透明絕緣基板210及透明保護膜260之間的第一透明導電層220、驅動電極230、第二透明導電層240及感測電極250。當該觸摸屏200安裝在電子設備，如手機中時，該兩個透明保護膜260也可去除。

如圖6所示，該驅動電極230可全部設置在該第一透明導電層220沿第二方向(如y方向)的同一邊上。另外，該驅動電極230也可分別設置在該第一透明導電層220沿第二方向(如y方向)的兩邊上，且在y方向的位置不同。

該驅動電極230及感測電極250的材料為導電性較好的金屬，如金、銀或銅。該透明絕緣基板210的厚度可以為1毫米至1釐米。該第一透明導電層220及第二透明導電層240可以為透明的定向奈米碳管膜或圖案化氧化銦錫層。該透明絕緣基板210的材料可以為硬性或柔性材料，如玻璃、石英、金剛石、塑膠或樹脂。該透明保護膜260的材料可以為塑膠或樹脂。

該定向奈米碳管膜中的奈米碳管基本沿相同方向定向排列， 從而使奈米碳管膜在該方向上具有遠大於其他方向的電導率。該定向奈米碳管膜可通過從一奈米碳管陣列中拉取形成。所述從奈米碳管陣列中拉取形成的奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向且平行於該奈米碳管膜的表面。並且，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，從而使該奈米碳管膜能夠實現自支撐。當採用該定向的奈米碳管膜作為所述第一透明導電層220，可使該奈米碳管膜沿x方向鋪設，從而使該大多數奈米碳管基本沿x方向延伸，使該第一透明導電層220在x方向具有最大的電導率。當採用該定向的奈米碳管膜作為所述第二透明導電層240時，可使該奈米碳管膜沿y方向鋪設，從而使該大多數奈米碳管基本沿y方向延伸，使該第二透明導電層240在y方向具有最大的電導率。該從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜具有較好的透明度。

該圖案化的氧化銦錫層可由複數間隔且基本平行的氧化銦錫條帶組成，從而使該氧化銦錫層在該條帶延伸的方向具有最大的電導率。當採用該圖案化的氧化銦錫層作為所述第一透明導電層220，該氧化銦錫條帶延伸方向基本平行於x方向。當採用該圖案化的氧化銦錫層作為所述第二透明導電層240，該氧化銦錫條帶延伸方向基本平行於y方向。

本實施例中，該第一透明導電層220為定向奈米碳管膜，該奈米碳管膜中的奈米碳管基本沿x方向延伸。該奈米碳管膜與沿y 方向間隔排列設置在該奈米碳管膜一邊的複數驅動電極電連接。該第二透明導電層240為複數相互平行且間隔的氧化銦錫條帶。該氧化銦錫條帶平行於y方向，並分別與對應數量的感測電極250電連接。每個氧化銦錫條帶可以由氧化銦錫線的圖案組成。

請一併參閱圖8，進一步地，該觸摸設備300可包括控制晶片，該控制晶片通過柔性電路板100與該觸摸屏200機械及電性連接。該控制晶片包括驅動電路320、感測電路330及控制該驅動電路320及感測電路330的控制器310。該觸摸屏200可進一步包括複數條驅動引出佈線232及複數條感測引出佈線252。該複數驅動電極230分別通過該複數條驅動引出佈線232與所述控制晶片的驅動電路320電連接。該驅動電路320逐一或同時輸入同樣的脈衝波形或其他波形的電訊號到各個驅動電極230。該複數感測電極250分別通過該複數條感測引出佈線252與所述控制晶片的感測電路330電連接，從而讀取各個感測電極250的感應電訊號。該控制器310根據所讀取的感應電訊號判斷觸碰點的位置。具體地，該驅動引出佈線232與所述驅動電極230可以設置在該透明絕緣基板210的同一表面，該感測引出佈線252與所述掃描電極可以設置在該透明絕緣基板210的同一表面，該驅動引出佈線232及感測引出佈線252分別延伸至該透明絕緣基板210的邊緣，通過柔性電路板100與所述控制晶片電連接。

該柔性電路板100通過該結合區104與該觸摸屏200機械連接，並通過設置在該結合區104的第一端子140及第二端子170 與該控制晶片電連接，具體地，該第一端子140與該控制晶片的驅動電路320電連接，該驅動電路320輸入與觸摸屏200同樣的脈衝波形或其他波形的電訊號到該第一端子140。該第二端子170與該控制晶片的感測電路330電連接，從而讀取各個第二端子170的感應電訊號。換句話說，該第一端子140在此作為柔性電路板100的驅動電極230，該第二端子170在此作為柔性電路板100的感測電極250。該第二端子170可單獨連接至該感測電路330，或通過該第二透明導電層240連接至該感測電路330。具體地，當該第二端子170通過該第二透明導電層240連接至該感測電路330時，可從該第二透明導電層240與該感測電極250相對的一邊引出引線254連接至該第二端子170。該引線254的引出位置與該感測電極250在第二方向上位置對應。

在如圖6所示的實施例中，該第一端子140及第二端子170可全部設置在該柔性基板110相同的表面，且該表面可通過結合區104與該觸摸屏200的透明絕緣基板210具有感測電極250的表面貼合固定，且該柔性電路板100設置在該第二透明導電層240遠離該感測電極250的一側。該感測電極250設置在該第二透明導電層240一端的邊上，該第二透明導電層240的另一邊與該感測電極250對應的位置通過引線254與該第二端子170電連接，從而使該第二端子170與該感測電極250對應的設置在該第二透明導電層240的兩端。該第一端子140通過引線與該驅動電極230一併連接至該驅動電路320。當該驅動電路320依次驅動該驅動電 極230後，進一步驅動該第一端子140，當該感測電路330讀取各個第二端子170的感應電訊號時，該第二佈線子網路152的電容變化也能夠通過該第二端子170傳遞至該感測電路330，從而實現對該柔性電路板100觸摸位置的感測。當該觸摸屏200包括所述透明保護膜260時，該透明保護膜260可在覆蓋該第二透明導電層240的同時一併覆蓋該柔性電路板100的結合區104。

由於觸摸屏200透明絕緣基板210的厚度較大，使觸摸屏200具有較小的單位面積電容。本發明實施例將該柔性電路板100的第一導電佈線180及第二導電佈線182空間交叉，通過減小第一導電佈線180及第二導電佈線182的重疊面積，減小柔性電路板100的單位面積電容，使該柔性電路板100的單位面積電容與觸摸屏200的單位面積電容相匹配。因此，在感測時該控制晶片可以同時感測該觸摸屏200及柔性電路板100的電容變化，從而實現對發生在觸摸屏200及柔性電路板100的觸摸動作同時進行感測，獲得較為準確的觸摸位置座標。

本發明實施例將柔性電路板與觸摸屏連接，使柔性電路板也具有感測觸摸位置的功能，從而實現觸摸設備所需的附加的觸摸控制功能。並且該柔性電路板的形狀及尺寸可根據需要設計，對於不同形狀手機或其他電子設備，無需改變觸摸屏的形狀及尺寸，只需對該柔性電路板的設計進行相應調整即可。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此 限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧柔性電路板

102‧‧‧功能區

104‧‧‧結合區

110‧‧‧柔性基板

120‧‧‧第一佈線網路

130‧‧‧第一引出佈線

140‧‧‧第一端子

150‧‧‧第二佈線網路

152‧‧‧第二佈線子網路

160‧‧‧第二引出佈線

170‧‧‧第二端子

180‧‧‧第一導電佈線

182‧‧‧第二導電佈線

190‧‧‧電容耦合節點

200‧‧‧觸摸屏

210‧‧‧透明絕緣基板

220‧‧‧第一透明導電層

230‧‧‧驅動電極

232‧‧‧驅動引出佈線

240‧‧‧第二透明導電層

250‧‧‧感測電極

252‧‧‧感測引出佈線

254‧‧‧引線

260‧‧‧透明保護膜

300‧‧‧觸摸設備

310‧‧‧控制器

320‧‧‧驅動電路

330‧‧‧感測電路

圖1為本發明實施例柔性電路板具有第一導電網路表面的俯視圖。

圖2為本發明實施例柔性電路板具有第二導電網路表面的俯視圖。

圖3為本發明實施例柔性電路板的局部放大圖。

圖4為本發明另一實施例柔性電路板的局部放大圖。

圖5為本發明另一實施例柔性電路板具有第二導電網路表面的俯視圖。

圖6為本發明實施例觸摸設備的俯視示意圖。

圖7為本發明實施例觸摸設備中的觸摸屏的爆破圖。

圖8為本發明實施例觸摸設備的連接關係示意圖。

102‧‧‧功能區

104‧‧‧結合區

110‧‧‧柔性基板

150‧‧‧第二佈線網路

152‧‧‧第二佈線子網路

160‧‧‧第二引出佈線

170‧‧‧第二端子

Claims (14)

1. 一種柔性電路板，其包括一柔性基板，其改良在於，進一步包括：接收驅動訊號的第一佈線網路，該第一佈線網路設置在該柔性基板一表面；以及傳遞感應電訊號的第二佈線網路，該第二佈線網路設置在該柔性基板另一表面並與該第一佈線網路相對，該第一佈線網路與該第二佈線網路通過該柔性基板絕緣並空間交叉，使該第一佈線網路與該第二佈線網路之間形成複數電容耦合節點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的柔性電路板，其中，進一步包括第一引出佈線及第一端子，該第一佈線網路通過該第一引出佈線與該第一端子電連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述的柔性電路板，其中，進一步包括複數條第二引出佈線及複數第二端子，該第二佈線網路進一步包括複數相互間隔絕緣的第二佈線子網路，該複數第二佈線子網路通過該複數條第二引出佈線與該複數第二端子一一對應的分別電連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述的柔性電路板，其中，該第一佈線網路包括複數條相互導通的第一導電佈線，該第二佈線子網路包括複數條相互導通的第二導電佈線，該第一導電佈線與該第二導電佈線空間交叉，形成所述複數電容耦合節點。
5. 如申請專利範圍第3項所述的柔性電路板，其中，該複數第二佈線子網路拼合形成與所述第一佈線網路對應的形狀。
6. 如申請專利範圍第5項所述的柔性電路板，其中，該複數第 二佈線子網路排成一行或以陣列方式設置。
7. 如申請專利範圍第3項所述的柔性電路板，其中，所述柔性電路板進一步包括與觸摸屏結合的結合區及感測觸摸動作的功能區，該第一佈線網路及第二佈線網路設置在該功能區，該第一端子及第二端子設置在該結合區。
8. 如申請專利範圍第1項所述的柔性電路板，其中，該柔性基板的厚度為10微米至70微米。
9. 一種觸摸設備，其包括多點電容式觸摸屏，其改良在於，進一步包括如權利要求1所述的柔性電路板，該觸摸屏與該柔性電路板機械與電性連接。
10. 如申請專利範圍第9項所述的觸摸設備，其中，進一步包括控制晶片，該控制晶片包括驅動電路、感測電路及控制該驅動電路及感測電路的控制器，該驅動電路與第一佈線網路電連接向該第一佈線網路輸入該驅動訊號，該感測電路與第二佈線網路電連接感測來自該第二佈線網路的感應電訊號。
11. 如申請專利範圍第9項所述的觸摸設備，其中，該觸摸屏包括：透明絕緣基板；第一透明導電層，該第一透明導電層設置在該透明絕緣基板一表面，且在第一方向的電導率遠大於其他方向的電導率；複數驅動電極間隔設置在該第一透明導電層沿第二方向的邊上，並與該第一透明導電層電連接；第二透明導電層，該第二透明導電層設置在該透明絕緣基板另一表面，並與該第一透明導電層相對，且在第二方向的電導率 遠大於其他方向的電導率；以及複數感測電極間隔設置在該第二透明導電層沿第一方向的邊上，並與該第二透明導電層電連接。
12. 如申請專利範圍第11項所述的觸摸設備，其中，該柔性電路板的第二端子與該觸摸屏的第二透明導電層遠離該感測電極的一邊通過引線電連接，該引線的引出位置與該感測電極在第二方向上位置對應。
13. 如申請專利範圍第12項所述的觸摸設備，其中，該柔性電路板設置在該觸摸屏的第二透明導電層遠離該感測電極的一側。
14. 如申請專利範圍第9項所述的觸摸設備，其中，該柔性電路板的單位面積電容與該觸摸屏的單位面積電容之間的差異小於40%。