TWI506751B

TWI506751B - 觸控面板

Info

Publication number: TWI506751B
Application number: TW101119225A
Authority: TW
Inventors: Chih Han Chao; Po Sheng Shih; Jia Shyong Cheng
Original assignee: Shih Hua Technology Ltd
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2015-11-01
Also published as: US20130319841A1; TW201349425A

Description

觸控面板

本發明涉及一種觸控面板，尤其涉及一種基於奈米碳管的觸控面板。

近年來，觸控技術在電腦、手機、家電、玩具等電子設備中的得到廣泛應用。由於採用觸控技術的電子設備使用方便，所以，觸控技術越來越成為人們生活中優選的使用方式。

觸控面板從透光性上來區分，主要可以分為能夠使光透過的穿透式觸控面板及不能使光透過的非穿透式觸控面板。其中，先前技術中的非穿透式觸控面板通常採用印刷電路板(PCB板)達到可以觸控的目的。然而，對於一些小家電、玩具、以及鍵盤等領域採用PCB板構建觸控面板，則成本較高。另外，大尺寸的PCB板比較厚重，所以傳統的非穿透式觸控面板不容易做的比較大，即不容易大尺寸化。

有鑒於此，確有必要提供一種可以應用在不需要透光的觸控領域的非穿透式觸控面板，該觸控面板的成本比較低，且易於大尺寸化。

一種觸控面板，其包括：依次層疊設置的一第一導電層、一絕緣層以及一第二導電層；其中，該第一導電層為一奈米碳管層，該奈米碳管層包括複數奈米碳管，且該複數奈米碳管沿一第一方向延伸；該第二導電層包括複數金屬條，該複數金屬條沿一第二方向延伸並沿所述第一方向間隔設置，且該第二方向與所述第一方向相交設置。

一種觸控面板，其包括：一第一基板；一第一導電層，該第一導電層設置於所述第一基板；一第一黏膠層；一絕緣層，該絕緣層具有一第一表面以及一第二表面，該第二表面與該第一表面相對設置，該絕緣層的第一表面通過所述第一黏膠層層疊固定於所述第一導電層；一第二導電層，該第二導電層設置於所述絕緣層的第二表面，其中，所述第一導電層為一奈米碳管層，該奈米碳管層包括複數奈米碳管，且該複數奈米碳管沿一第一方向延伸；所述第二導電層包括複數金屬條，該複數金屬條沿一第二方向延伸並沿所述第一方向間隔設置，且該第二方向與所述第一方向相交設置。

與先前技術相比較，本發明提供之觸控面板具有以下優點：所述觸控面板包括金屬條，該金屬條為不透光的材料，所以該觸控面板可以應用在不需要透光的觸控領域的非穿透式觸控面板。另外，該觸控面板通過設置奈米碳管層及金屬條就可以實現觸控功能，而且奈米碳管層及金屬條的厚度及尺寸比較容易控制，所以該觸控面板的成本比較低，且易於大尺寸化。

10；20‧‧‧觸控面板

11‧‧‧第一基板

12‧‧‧第一導電層

13‧‧‧第一電極

14‧‧‧絕緣層

142‧‧‧第一表面

144‧‧‧第二表面

15‧‧‧第二導電層

152‧‧‧金屬條

16‧‧‧第二電極

17‧‧‧第二基板

28‧‧‧黏膠層

圖1係本發明第一實施例提供之觸控面板的立體結構分解示意圖。

圖2係本發明第一實施例提供之觸控面板的俯視圖。

圖3係本發明第一實施例採用的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖4係本發明第二實施例提供之觸控面板的結構示意圖。

下面將結合附圖及具體實施例，對本發明提供之觸控面板作進一步的詳細說明。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種觸控面板10，該觸控面板10為非穿透式觸控面板。該觸控面板10包括一第一導電層12、複數第一電極13、一絕緣層14、一第二導電層15以及複數第二電極16。其中，該第一導電層12、絕緣層14、以及第二導電層15依次層疊設置。該複數第一電極13相互間隔設置且與所述第一導電層12電連接。該複數第二電極16相互間隔設置且與所述第二導電層15電連接。

所述絕緣層14具有一第一表面142以及一第二表面144，且該第二表面144與第一表面142相對設置。所述第一導電層12設置在所述絕緣層14的第一表面142，所述第二導電層15設置在該絕緣層14的第二表面144。該絕緣層14為一薄膜或薄板，且具有電絕緣特性。優選地，該絕緣層14具有一定的柔軟度。該絕緣層14可以為透明的材料，也可以係不透明的材料。本實施例中，該絕緣層14的材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，該絕緣層14的厚度大約為0.4毫米。可以理解，形成所述絕緣層14的材料及厚度並不限於本實施例列舉的材料及厚度，只要能使第一導電層12與第二導電層15電絕緣層即可。如，該絕緣層14的材料還可以為硬性材料或柔性材料。具體地，該絕緣層14的材料還可以包括玻璃、石英、金剛石、印刷線路板(PWB板)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚碸(PES)、纖維素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯並環丁烯(BCB)、丙烯酸樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物共混物(PC/ABS)、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二酯共混物(PC/PBT)、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯共混物(PC/PET)、聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯共混物(PC/PMMA)或聚醯胺(PA)等材料。該絕緣層14的厚度範圍只要在0.1毫米~1釐米之間即可。

所述第一導電層12為透明導電層，且該第一導電層12為一奈米碳管層。該奈米碳管層為一自支撐結構，所以該奈米碳管層不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管層置於(或固定於)間隔設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管層能夠懸空保持自身膜狀狀態。所以，該第一導電層12可以通過將該奈米碳管層在懸空狀態下直接鋪設在所述絕緣層14的第一表面142上而形成。所述奈米碳管層包括複數奈米碳管，且該複數奈米碳管中的大多數奈米碳管的軸向基本平行於該奈米碳管層的表面。本實施例中，構成該第一導電層12的奈米碳管層由奈米碳管組成。所述奈米碳管層的厚度不限，可以根據需要選擇；所述奈米碳管層的厚度為0.5奈米~200微米；優選地，該奈米碳管層的厚度為100奈米~200奈米。由於所述奈米碳管層中的奈米碳管均勻分佈且具有很好的柔韌性，使得該奈米碳管層具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形狀而不易破裂。

所述奈米碳管層中的奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。所述奈米碳管的長度大於50微米。優選地，該奈米碳管的長度優選為200微米~900微米。

所述奈米碳管層中的奈米碳管有序排列。所謂有序排列係指奈米碳管的排列方向有規則。具體地，該奈米碳管層中的奈米碳管基本沿同一方向擇優取向排列。所謂“擇優取向”係指所述奈米碳管層中的大多數奈米碳管在一個方向上具有較大的取向幾率；即，該奈米碳管層中的大多數奈米碳管的軸向基本沿同一方向延伸。所以，該奈米碳管層為導電異向性膜，即，該奈米碳管層在奈米碳管延伸方向上的電阻率與其他任一方向的電阻率的比值小於等於1：2。可以理解，可以通過蝕刻或鐳射處理該奈米碳管層的方法使該奈米碳管層為導電異向性膜。

所述奈米碳管層包括至少一奈米碳管膜。當所述奈米碳管層包括複數奈米碳管膜時，該奈米碳管膜可以基本平行無間隙共面設置或層疊設置。

請參閱圖3，該奈米碳管膜係由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。該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。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管係通過凡得瓦爾力首尾相連。具體地，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爾力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。

具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。

具體地，所述奈米碳管膜包括複數連續且定向排列的奈米碳管片段。該複數奈米碳管片段通過凡得瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段包括複數相互平行的奈米碳管，該複數相互平行的奈米碳管通過凡得瓦爾力緊密結合。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管膜中的奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。

所述奈米碳管膜可通過從奈米碳管陣列直接拉取獲得。可以理解，可以將複數奈米碳管膜平行且無間隙共面鋪設或/和層疊鋪設。每個奈米碳管膜的厚度可為0.5奈米~100微米。當奈米碳管層包括複數層疊設置的奈米碳管膜時，相鄰的奈米碳管膜中的奈米碳管的排列方向基本一致。可以理解，該奈米碳管層具有一理想的透光度，單層奈米碳管膜的可見光透過率大於85%，該奈米碳管層中奈米碳管膜的層數不限，只要能夠具有理想的透光度即可。

由於該奈米碳管膜中的奈米碳管基本沿同一方向延伸，且大多數奈米碳管的延伸方向基本平行於該奈米碳管膜的表面，從而使得該奈米碳管膜在其奈米碳管延伸方向上的電阻率小於其他方向上的電阻率。所以，該奈米碳管膜為導電異向性膜。

本實施例中，所述第一導電層12由單層奈米碳管膜組成，且該奈米碳管膜的可見光透過率大約為90%。該第一導電層12中的奈米碳管的軸向基本沿一第一方向X延伸，所以，該第一導電層12為導電異向性膜，且在第一方向X上具有較好的導電性。也可以說，該第一導電層12在第二方向Y上的電阻率大於第一方向X上的電阻率，且其在第二方向Y上的電阻率與沿第一方向X方向的電阻率的比值大於等於10。該第一導電層12通過光學膠固定在所述絕緣層14的第一表面142上。可以理解，由於奈米碳管本身的比表面積非常大，所以該奈米碳管層本身也具有較強的黏性，因此該第一導電層12也可以直接黏附在所述絕緣層14的第一表面142上。

所述複數第一電極13沿一第二方向Y間隔設置在所述第一導電層12的同一側，並在第一方向X上與該第一導電層12形成導電通路。該第一導電層12為導電異向性膜，所以，該第一導電層12可以看作為複數相互間隔並與第一方向X平行的導電帶，該複數導電帶與該複數第一電極13分別導通。優選地，該第一導電層12中的奈米碳管的軸向基本沿第一方向X延伸。其中，該第二方向Y與所述第一方向X相交設置。本實施例中，該第二方向Y垂直於所述第一方向X。該複數第一電極13的材料可以為導電銀膠、金屬、奈米碳管膜或其他導電材料，只要確保該第一電極13能導電即可。另，當所述觸控面板10為柔性觸控面板時，上述的電極還應具有一定的韌性和易彎折度。本實施例中，該複數第一電極13的材料為導電銀膠，並且通過印刷的方式形成在所述第一導電層12上。可以理解，該複數第一電極13也可以設置在所述第一導電層12相對設置的兩側，且位於該第一導電層12同一側的電極沿所述第二方向Y間隔設置。

所述第二導電層15為具有複數圖案化的間隔設置的金屬條152，如，長條形導電結構。該第二導電層15可以先採用蒸鍍、濺射在絕緣層14上形成一連續的導電層，然後採用蝕刻技術對該連續的導電層進行圖案化處理而形成。該複數金屬條152在所述第二方向Y上相互平行並延伸，並與所述第一方向X上間隔設置一預設距離。該第二導電層15不需要透光，所以可以不用氧化銦錫等成本比較高的透光導電層，而係採用成本相對比較低的金屬材料，如，鋁、銀、銅、鐵、鈷、鎳及其合金等不透光的金屬材料。因此，該第二導電層15可以不通過刻蝕技術，而通過印刷、噴塗等方式形成在絕緣層14的第二表面144上，所以，該第二導電層15的製備方法比較簡單。其中，印刷的方法具體可以為凹版印刷，絲網印刷，噴塗印刷，凸版印刷或奈米壓印等。每個金屬條152的厚度可以大於10奈米，如50奈米，100奈米，250奈米，500奈米，1微米，5微米，10微米，20微米，100微米等。優選地，每個金屬條152的厚度大於等於50奈米，且小於等於30微米。每個金屬條152的厚度不限，只要使得該金屬條152不透光即可。該第二導電層15為不透光的導電層主要指的係該第二導電層15的可見光透光率小於等於50%。優選地，該第二導電層15靠近使用者設置。本實施例中，該第二導電層15係通過在所述絕緣層14的第二表面144上印刷複數導電銀漿而形成的，且每個銀層的厚度大約為5微米。其中，每個銀層的厚度不限於5微米，其厚度也可以在4微米~25微米之間。由於該第二導電層15為不透光的導電層，所以，該觸控面板10可以應用在不需要透光的觸控領域，如鍵盤，遠端控制器，手寫板等。需要說明的係，本文所指的金屬材料不僅包括純金屬、合金，還包括主要含有金屬材料的混合物，如導電銀漿。

所述複數第二電極16沿第一方向X間隔設置於所述第二導電層15的一側，且該複數第二電極16與該第二導電層15的複數金屬條152一一對應設置且電連接。該複數第二電極16的材料與所述複數第一電極13的材料相同。可以理解，該複數第二電極16也可以設置在所述第二導電層15相對設置的兩側，且位於該第二導電層15同一側的電極沿所述第一方向X間隔設置。可以理解，該第二導電層15中的金屬條152可以不通過所述複數第二電極16而係直接通過導線與外部電源電連接。即，該複數第二電極16係可以省略的。

該觸控面板10進一步包括一第一基板11及第二基板17，且該第一基板11、第一導電層12、絕緣層14、第二導電層15以及第二基板17依次層疊設置。優選地，該第二基板17靠近使用者設置。所述第一基板11以及第二基板17均為一薄膜或薄板。優選地，該第一基板11以及第二基板17具有一定的柔軟度。該第一基板11及第二基板17的材料不限，只要能使第一基板11及第二基板17起到支撐的作用即可，如，該第一基板11及第二基板17的材料可以與所述絕緣層14的材料相同。該第一基板11及第二基板17的厚度範圍只要在0.1毫米~1釐米之間即可。另，在同一個觸控面板中，第一基板11、絕緣層14以及第二基板17的材料及厚度也可以不相同。本實施例中，該第一基板11與第二基板17的厚度均為0.55毫米，且均勻由PMMA組成。

由於所述第一導電層12及第二導電層15通過所述絕緣層14間隔，在所述第一導電層12的複數導電帶與所述第二導電層15的複數導電結構相互交叉的複數交叉位置處形成複數電容。該複數電容可通過與所述第一電極13及第二電極16電連接的外部電路測得。當手指等觸控物靠近一個或複數交叉位置時，該交叉位置的電容發生變化，所述外部電路檢測到該變化的電容，從而得到該觸控位置的座標。

請參閱圖4，本發明第二實施例提供一觸控面板20，該觸控面板20的結構與第一實施例提供之觸控面板10的結構基本相同，不同之處在於：該觸控面板20進一步包括一黏膠層28，該黏膠層28設置於所述第二導電層15與所述絕緣層14的第二表面144之間，即，該第二導電層15設置於所述第二基板17與該黏膠層28之間。該黏膠層28的作用主要係將形成有第二導電層15的第二基板17固定在所述絕緣層14的第二表面144上。該黏膠層28的材料可以為光學膠、壓敏膠、聚乙烯醇縮丁醛膠、丙烯酸酯膠等。所以，該黏膠層28的材料可以係透明的，也可以係不透明的。該第二導電層15可以通過蒸鍍、濺射、噴塗、印刷等方法形成在所述第二基板17上。該第二實施例中的第二基板17的材料優選為硬質材料，如玻璃、石英等。本實施例中，該第二基板17為一玻璃板，所述第二導電層15通過在該玻璃板上蒸鍍鋁而形成。所述黏膠層28的材料為光學膠。

可以理解，該觸控面板20的其他結構及材料與第一實施例提供之觸控面板10的其他結構及材料相同。

本發明實施例提供之觸控面板及其製備方法具有以下優點：所述觸控面板中的第一導電層為透光的奈米碳管層，第二導電層由複數不透光的金屬條組成，所以，該觸控面板可以應用到不需要透光的觸控領域，如鍵盤、遠端控制器及手寫板。另外，所述奈米碳管層及金屬條的尺寸比較容易控制，而且厚度比較薄，該觸控面板避免使用傳統的PCB板，所以，該觸控面板比較容易大尺寸化，成本比較低。此外，所述奈米碳管層為導電異向性膜，不需要經過圖案化處理就可以實現導電異向性，而且該第二導電層可以不採用刻蝕技術實現圖案化，而直接採用印刷、噴塗等方式實現圖案化，所以本發明實施例提供之觸控面板在製備過程中可以避免使用刻蝕技術，可以省略圖案化導電層的步驟，所以該觸控面板的製備方法比較簡單，進而使得成本比較低。由於奈米碳管層及金屬條具有較好的柔韌性，所以當該觸控面板中的第一基板及第二基板為柔性材料時，該觸控面板也具有柔性。

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。

10‧‧‧觸控面板