CN101943965A - 触摸屏及具有触摸屏的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可应用于电子装置的触摸屏，其包括相叠合设置的第一基板和第二基板，第一基板具有第一导电层及第一***导线；第二基板具有第二导电层，设置在面对第一导电层的一侧。第一导电层及第二导电层的表面电阻介于11Ω/□至800kΩ/□之间，第一基板和第二基板以第一导电层及第二导电层重合区域区分为一触摸区域及一边缘区域，而第一***导线通过上述边缘区域，且边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。

Description

触摸屏及具有触摸屏的电子装置
技术领域
本发明涉及一种触摸屏结构，尤指一种采用碳纳米管导电层的电阻式触摸屏，以及使用该触摸屏的电子装置。
背景技术
美国专利US4,672,153，US4,897,511分别揭露一种电阻式触摸屏结构及位置感测方法。如图1所示，现有技术四线电阻式触摸屏包括两个相互叠合的第一导电膜1和第二导电膜2，第一导电膜1和第二导电膜2的表面具有透明导电材料所形成的导电层，第一导电膜1的左右两侧具有两个平行的X轴电极3a，3b，第二导电膜2的上下两侧具有两个平行的Y轴电极4a，4b。其中X轴电极3b与一电流源5电性连接，使第一导电膜1在未被按压的情况下可维持一定电位V+；Y轴电极4b通过一电阻6接地或连接至一相对低电位，使第二导电膜2维持相对较低的电位。
为了量测接触点的位置，X轴电极3a，3b与一比较器7电性连接，Y轴电极4a，4b与另一比较器8电性连接。当触摸屏未被接触时，X轴电压差值Vx为0，Y轴电压差值Vy也为0。当使用者按压接触点C，而第一导电膜1变形且碰触到第二导电膜2时，X轴电压差Vx’及Y轴电压差Vy’则分别为一介于V+至0的一定值。因此现有技术的四线电阻式触摸屏可通过X轴电压差Vx’及Y轴电压差Vy’，经一定的转换方式，求得接触点C的X轴和Y轴坐标。
为简化说明，以下仅求得X轴坐标为例。如图1所示，X轴坐标d与第一导电膜宽度D之比值满足下列公式：
d D ∝ R a R a + R b × R film R film + R contact + R line - - - ( A )
其中，Rfilm为第一导电膜和第二导电膜的面电阻，Rcontact为接触电阻，Rline为X轴电极3a，3b以及各***导线至比较器7之间所形成的等效导线电阻。
现有技术导电膜所采用的透明导电材料一般为氧化铟锡(IndiumTin Oxide，ITO)，其膜化面电阻一般介于30～100Ω/□之间。为避免量测误差，接触电阻Rcontact及导线电阻Rline需小于15Ω，换言之，在接触电阻无法改善的状况下，导线电阻Rline越小，也就是各***导线的线径越宽时，所测得的X坐标值越准确。
随着现在消费者的品味要求越来越高，各种搭配触摸屏的电子装置如：移动电话或数字相机等，也越来越要求窄边框或无边框设计，但受限于透明透电材料ITO的材料特性，***导线的线径需大于一既定值，往往使触摸屏的边框无法更进一步缩减，或需要高分辨率的电子侦测***，而造成产品设计上的限制。
发明内容
为解决现有技术触摸屏的边框无法更进一步缩减的问题，本发明提供一种边框较窄的触摸屏。
一种触摸屏，其包括一第一基板和一第二基板，第一基板具有第一导电层及第一***导线；第二基板与第一基板相叠合设置，第二基板具有第二导电层，设置在面对第一导电层的一侧。其中第一导电层和第二导电层具阻抗异向性，第一基板和第二基板以第一导电层及第二导电层重合区域区分为一触摸区域及一边缘区域，而第一***导线通过上述边缘区域，且边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
上述第一基板和第二基板以一环设在触摸区域***的胶体层固定，且第一基板及第二基板具有多个绝缘间隔物，使第一导电层与第二导电层间隔一定间距。
其次，第二基板具有第一电极、第二电极及第二***导线。第一电极及第二电极相互平行设置在第二导电膜对侧边缘，且第一电极及第二电极的延伸方向与第一导电膜的主导电方向垂直；第二***导线与第二电极电性连接，且第二***导线通过边缘区域，并与第四电极重合。
第一基板进一步具有第三电极及第四电极，其相互平行设置在第一导电膜对侧边缘，且第三电极及第四电极的延伸方向与第一导电膜的主导电方向垂直；第三电极与该第一***导线电性连接，且第一电极通过边缘区域，同时与第一***导线重合。
在一较佳实施方式中，第一导电层及第二导电层为一平行排列的碳纳米管层，其阻抗异向性比值介于100至200之间，且第一导电层及第二导电层主要导电方向相互垂直。第一导电层及第二导电层的表面电阻介于1kΩ/□至800kΩ/□之间。
在一较佳实施方式中，第一、第二***导线及第一至第四电极的线宽介于50μm至500μm之间。
此外，本发明另一实施方式也提供一种应用上述触摸屏的电子装置，电子装置的本体具有一显示屏幕，触摸屏叠合设置在显示屏幕上。该触摸屏包括第一基板及第二基板，第一基板具有第一导电层及第一***导线；第二基板与第一基板相叠合设置，第二基板具有第二导电层，设置在面对第一导电层的一侧。其中第一导电层及第二导电层为具阻抗异向性的平行碳纳米管层，第一基板及第二基板以第一导电层及第二导电层重合区域区分为一触摸区域及一边缘区域，而第一***导线通过上述边缘区域，且边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
在一较佳实施方式中，第一导电层及第二导电层为一平行排列的碳纳米管层，其阻抗异向性比值介于100至200之间，且第一导电层及第二导电层主要导电方向相互垂直。第一导电层及第二导电层的表面电阻介于1kΩ/□至800kΩ/□之间。第一、第二***导线及第一至第四电极的线宽介于50μm至500μm之间。
在另一实施方式中，显示屏幕以枢接方式设置在电子装置本体的一侧，触摸屏可以叠合方式设置在显示屏幕上，或是另外设置在电子装置本体上。
在一较佳实施方式中，该电子装置进一步包括一装饰膜，叠合设置在触摸屏上相对于第一导电层的一侧，且该装饰膜具有一与触摸区域对应的透明区及一与边缘区域对应的非透明区，以符合外观设计的需求。
本发明的触摸屏，通过采用不同的导电层材料，提高触摸屏的可靠度，同时可配合导电层的高阻抗特性，大幅缩减触摸屏边框的宽度，以符合不同的设计需求。
附图说明
图1为一种现有技术四线式电阻式触摸屏的示意图。
图2为本发明电阻式触摸屏一较佳实施方式的的组合图。
图3A为图2中第一导电膜的示意图。
图3B为图2中第二导电膜的示意图。
图4为采用本发明电阻式触摸屏的移动电话的组合图。
图5为采用本发明电阻式触摸屏的笔记本电脑的组合图。
具体实施方式
图2为本发明电阻式触摸屏一较佳实施方式的组合图。该触摸屏200由二导电膜210，220相叠合而成，二导电膜210，220以一环形胶体层230黏合固定，中央均匀散布多个绝缘间隔物232(spacer)，使二导电膜210，220维持一固定间距。
导电膜210包括一基板211，一导电层213通过胶体层212黏合固定在基板211表面。在导体层213表面另设置电极214、电极215以及***导线216。其中电极214，215相互平行设置在导电层213对侧边缘。***导线216为电极214的延伸，其沿着导电层213外侧边缘平行延伸，末端延伸至导电膜210的下缘中央，作为传递信号之用。
导电膜220也包括一基板221，另一导电层223通过胶体层222黏合固定在基板221表面。在导体层223表面另设置电极224、电极225以及***导线226，电极224及电极225相互平行设置在导电层223上，但相对于电极214及电极215不同侧、且相互垂直的对侧边缘。***导线225为电极224及电极225的延伸，其沿着导电层223下缘平行延伸，其末端延伸至导电膜220的下缘中央，作为传递信号之用。
此外，触摸屏200另包括一软性印刷电路板240，其具有多个金属接点241，在环形胶体层230下缘中央具有一缺口231。在组装时，该缺口231与软性电路板240对应，软性电路板240上下的金属接点241可与导电膜210及导电膜220上的***导线216，226的末端电性连接，通过***导线216，226可使外部电信号传递到导电层210的电极214、电极215以及导电层220的电极224、电极225上。
在一较佳实施方式中，环形胶体层230、胶体层212及胶体层222可以是热固化胶、UV固化胶。
在台湾专利公开案(公开号：TW200920689)「碳纳米管薄膜制备装置及其制备方法」中，揭露一种碳纳米管薄膜的制备方法，通过该方法可产生一具有导电特性的碳纳米管薄膜，且因该方法是由超顺垂直排列碳纳米管数组(Super Vertical-Aligned Carbon NanotubeArray)通过拉伸方式制成，可应用于制作透明导电膜。
为了提高触摸屏的可靠度，并缩减触摸屏的边框宽度，本发明实施方式中的导电层213及导电层223是以上述方法所形成的碳纳米管导电薄膜所构成。但因拉伸工艺中，长炼状碳纳米管约略沿着拉伸方向平行排列，而导电膜在拉伸方向具有较低阻抗，在垂直拉伸方向阻抗约为拉伸方向阻抗的50至350倍之间，其表面电阻也因量测的位置不同、方向不同而介于1kΩ/□至800kΩ/□之间，因此导电层213及导电层223具有阻抗异向性(或称为导电异方向性，Anisotropic Conductivity)。
如图2所示，在本发明实施方式中，导电层213具有一主导电方向P1(原导电膜拉伸方向，也即阻抗较低的方向)，导电层223具有另一主导电方向P2，且导电层213的主要导电方向P1及导电层223的主要导电方向P2相互垂直。
在一较佳实施方式中，导电层213与导电层223的主导电方向阻抗约为3kΩ/□至5kΩ/□之间，垂直主导电方向阻抗约为250kΩ/□至600kΩ/□之间；因此，导电层213与导电层223的阻抗异向性比值约略介于100至200之间。换言之，导电层213与导电层223在垂直主导电方向P1，P2的阻抗约为主导电方向P1，P2阻抗的100至200倍之间。
在本发明实施方式中，导电层213与导电层223由约略平行排列的碳纳米管薄膜所构成，其阻抗约为现有技术透明导电材料ITO的30～100倍之间。由现有技术中所揭示的公式(A)可知，当电阻式触摸屏的Rfilm大幅增加时，在感测误差的规格不变的状况下，接触电阻Rcontact及导线电阻Rline约可允许等比例放大。换言之，在导线材料不变以及工艺许可的状况下，本发明实施方式中的各电极及***导线的宽度可依一定比例缩小，以缩减触摸屏边缘走线区域的宽度。
图3A及图3B分别为导电膜210及导电膜220的示意图。如图3A及图3B所示，在本发明实施方式中，导电层213以胶黏合固定在导电膜210中央偏上方，留下左右两侧不含导体层213长条形区域及下方接线区；另，导电层223以胶黏合固定在导电膜220中央，留下上下两侧不含导体层223的长条形区域。由导电层213及导电层223重叠区域可定义为一触摸区域T(以虚线表示)，在触摸区域***的定义为一边缘区域B。导电膜210上的***导线216及导电层223上的电极224均通过左侧边缘区域B，导电膜210上的电极215及导电膜220上的***导线226则通过下侧边缘区域B。
为了使边缘区域B的宽度S较窄，本发明实施方式中，导电膜210上的电极214、电极215及***导线216、以及导电膜220上的电极224、电极225以及***导线226可由印刷方式涂布的银浆层制成，导电膜210上的***导线216可与导电层223上的电极224重合或部分重合；导电膜210上的电极215可与导电膜220上的***导线226重合或部分重合。***导线216的线宽t1及电极224、电极225的线宽t2可介于50μm至500μm之间，左右两侧边缘区域B的宽度S介于100μm至1mm之间。
在一较佳实施方式中，***导线216的线宽t1及电极224、电极225的线宽t2为100μm，左右两侧边缘区域B的宽度S则可缩小到500μm以下，以符合不同的产品设计需求。
图4为采用本发明电阻式触摸屏的移动电话的组合图，其中移动电话仅为应用本发明电阻式触摸屏的一实施方式，也可用于其它如：个人行动助理(PDA)、卫星导航(GPS)等，其应用范围并不在此限。
如图4所示，移动电话300的本体310具有一显示屏幕320，本发明较佳实施方式的触摸屏200叠合设置在显示屏幕320上，触摸屏200再通过软性电路板240与位于移动电话本体310内的连接器330电性连接，以感测使用者的触控动作。另外，在触摸屏200上方可设置一装饰膜340，装饰膜340具有一与触摸屏200的触摸区域T对应的透明区及一与边缘区域B对应的非透明区，通过装饰板340的非透明区遮盖触摸屏上的线路，以美化移动电话300的外观。其次，触摸屏200的边缘区域B较窄，设计时可采用较大的显示屏幕320，增加可视范围，也可大幅增加产品的设计弹性。
图5为采用本发明电阻式触摸屏的笔记本电脑的组合图。如图5所示，一平面显示屏幕420枢接于笔记本电脑本体410，本发明较佳实施方式的触摸屏200与装饰板340贴合后，再叠合设置在显示屏幕410上，其边缘区域较窄，其也可符合笔记本电脑的设计需求。
此外，本发明实施方式触摸屏200所使用的基板211，221，除了可使用透明材料如：聚乙烯(Polyethylene，PE)，聚碳酸酯(Polycarbonate PC)，聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)，聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethyl MethAcrylate，PMMA)或薄化后的玻璃基板外，在不与显示屏幕叠合使用的状况下，如：图4中笔记本电脑400本体410上的触摸屏，也可使用染色或镀膜后的不透明PE，PC，PET，PMMA或薄化后的玻璃基板，由两个不透明的导电膜，组成不透明的触摸屏。

Claims (23)

1.一种触摸屏，其包括：一第一基板和一第二基板，该第一基板的一面上设置有一第一导电层和一第一***导线，该第二基板与该第一基板叠合设置，该第二基板面对该第一导电层的一侧设置有一第二导电层，该第一基板和该第二基板以该第一导电层及该第二导电层重合区域区包括一触摸区域及一边缘区域，而该第一***导线通过该边缘区域，其特征在于：该第一导电层及该第二导电层具阻抗异向性，且该边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该第一导电层和该第二导电层为一平行排列的碳纳米管层，且二者主要导电方向相互垂直。
3.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该第一导电层和该第二导电层的阻抗异向性比值介于100至200之间。
4.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该第一***导线的线宽介于50μm至500μm之间。
5.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该第二基板包括一第一电极和一第二电极，该第一电极与该第二电极相互平行设置在第二导电层对侧边缘，且第一电极和第二电极的延伸方向与该第一导电层的主导电方向垂直。
6.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于：该第一电极通过边缘区域，同时与该第一***导线重合。
7.如权利要求6所述的触摸屏，其特征在于：第一基板具有一第三电极和一第四电极，该第三电极与该第四电极相互平行设置在该第一导电层对侧边缘，且该第三电极和该第四电极的延伸方向与该第一导电层的主导电方向垂直。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于：该第三电极与该第一***导线电性连接。
9.如权利要求8所述的触摸屏，其特征在于：该第二基板进一步包括一第二***导线，该第二***导线与该第二电极电性连接，且第二***导线通过边缘区域，并与该第四电极重合。
10.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该第一基板和该第二基板以一环设在该触摸区域***的胶体层固定。
11.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该第一基板和该第二基板包括多个绝缘间隔物，使第一导电层与第二导电层间隔一定间距。
12.一种触摸屏，其包括：一第一基板和一第二基板，该第一基板的一面上设置有一第一导电层及一第一***导线，该第二基板与第一基板叠合设置，该第二基板的面对该第一导电层的一侧设置有一第二导电层，第一基板和第二基板以该第一导电层及该第二导电层重合区域区分为一触摸区域及一边缘区域，该第一***导线通过边缘区域，其特征在于：该第一导电层和第二导电层的表面电阻介于1kΩ/□至800kΩ/□之间，且该边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
13.如权利要求12所述的触摸屏，其特征在于：该第一导电层和该第二导电层具阻抗异向性，且该第一导电层和该第二导电层的阻抗异向性比值介于100至200之间。
14.如权利要求13所述的触摸屏，其特征在于：该第一导电层和该第二导电层为一平行排列的碳纳米管层，且二者主要导电方向相互垂直。
15.如权利要求12所述的触摸屏，其特征在于：该第一***导线的线宽介于50μm至500μm之间。
16.一种电子装置，其包括：一本体和一触摸屏，该触摸屏包括一第一基板和一第二基板，该第一基板的一面上设置有一第一导电层和一第一***导线，该第二基板与该第一基板叠合设置，该第二基板面对第一导电层的一侧设置有一第二导电层，该第一基板和该第二基板以第一导电层及第二导电层重合区域区分为一触摸区域及一边缘区域，该第一***导线通过该边缘区域，其特征在于：该第一导电层及该第二导电层具阻抗异向性，且该边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于：该本体进一步包括一显示屏幕，该触摸屏叠合设置在该显示屏幕上。
18.如权利要求17所述的电子装置，其特征在于：该触摸屏进一步包括一装饰膜，叠合设置在触摸屏上，相对于第一导电层的一侧，且该装饰膜具有一与触摸区域对应的透明区及一与边缘区域对应的非透明区。
19.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于：该第一导电层和该第二导电层的表面电阻介于1kΩ/□至800kΩ/□之间。
20.如权利要求19所述的电子装置，其特征在于：该第一导电层和该第二导电层为具阻抗异向性的碳纳米管薄膜，该第一导电层和该第二导电层的阻抗异向性比值介于100至200之间。
21.如权利要求20所述的电子装置，其特征在于：该第一***导线的线宽介于50μm至500μm之间。
22.一种电子装置，其包括：一本体、一显示屏幕和一触摸屏，该显示屏幕以能够移动的方式设置在该本体上，该触摸屏叠合设置在该显示屏幕上，该触摸屏包括一第一基板和一第二基板，该第一基板的一面上设置有一第一导电层及一第一***导线，该第二基板与第一基板叠合设置，该第二基板的面对该第一导电层的一侧设置有一第二导电层，该第一基板和该第二基板以该第一导电层及该第二导电层重合区域区分为一触摸区域及一边缘区域，该第一***导线通过边缘区域，其特征在于：该第一导电层和第二导电层的表面电阻介于1kΩ/□至800kΩ/□之间，且该边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
23.如权利要求22所述的电子装置，其特征在于：该显示屏幕为一平面显示器，该平面显示器以枢接方式设置在本体的一侧。
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