专利名称：触摸屏及具有触摸屏的电子装置的制作方法
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— oc Ra χ_RfiM_
D Ra+Ri RfiM + Rcomart+ Rlini ⑷其中，Rfilm为第一导电膜和第二导电膜的面电阻，R。。nta。t为接触电阻，Rlim为X轴 电极3a，3b以及各外围导线至比较器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, ΙΤ0)，其膜化面电阻一般介于30 100 Ω/ □之间。为避免量测误差，接触电阻R。。nta。t及导 线电阻Rlim需小于15 Ω，换言之，在接触电阻无法改善的状况下，导线电阻Rlim越小，也就 是各外围导线的线径越宽时，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，外围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 辨率的电子侦测系统，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 外围导线；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，而第一外围导线通过上述边 缘区域，且边缘区域宽度介于IOOym至Imm之间。上述第一基板和第二基板以一环设在触摸区域外围的胶体层固定，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、第二电极及第二外围导线。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；第二外围导线与第二电极电性连接，且第二外围导线通过边缘区域，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 一外围导线电性连接，且第一电极通过边缘区域，同时与第一外围导线重合。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IkQ/ □至SOOkQ/ □之间。在一较佳实施方式中，第一、第二外围导线及第一至第四电极的线宽介于50 μ m 至500 μ m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外围导线；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，而第一外围导线通过上述边缘区域，且边缘区域宽度介于 ΙΟΟμπι 至 Imm 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IkQ/ □至SOOkQ/ □之间。第一、第二外围导 线及第一至第四电极的线宽介于50 μ m至500 μ m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。
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。
具体实施例方式图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，中央均勻散布多个 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以及外围导线216。其中电极214，215相 互平行设置在导电层213对侧边缘。外围导线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以及外围导线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。外围导线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上的外围导线216，226的 末端电性连接，通过外围导线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IkQ/ □至800kQ/ □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Pl (原导电膜拉
6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Pl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3kQ/ 口 至5k Ω / □之间，垂直主导电方向阻抗约为250k Ω / □至600k Ω / □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Pl，Ρ2的阻抗约为主导电方向Pl，Ρ2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R。。nta。t及导线电阻Rlim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外围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)，在触摸区域外围的定义为一边缘区域B。导电膜210上的 外围导线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上的外围导线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及外围导线216、以及导电膜220上的电极224、电极225以及外围导线226可由印 刷方式涂布的银浆层制成，导电膜210上的外围导线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上的外围导线226重合或部分重 合。外围导线216的线宽tl及电极224、电极225的线宽t2可介于50 μ m至500 μ m之间， 左右两侧边缘区域B的宽度S介于IOOym至Imm之间。在一较佳实施方式中，外围导线216的线宽tl及电极224、电极225的线宽t2为 100 μ m，左右两侧边缘区域B的宽度S则可缩小到500 μ m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，ΡΕ)，聚碳酸酯(Polycarbonate PC)，聚對苯二甲酸二乙酯 (polyethylene ter印hthalate，PET)，聚甲基丙烯酸甲酉旨(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。
权利要求
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外围导线，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，而该第一外围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，其特征在于该第一外围导线的线宽介于50μπι至 500 μ m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 外围导线重合。
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外围导线电性连接。
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外围导线， 该第二外围导线与该第二电极电性连接，且第二外围导线通过边缘区域，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 触摸区域外围的胶体层固定。
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 一导电层及一第一外围导线，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，该第一外围导线通过边缘区域，其特征在于该 第一导电层和第二导电层的表面电阻介于IkQ/ □至SOOkQ/ □之间，且该边缘区域宽度 介于ΙΟΟμ 至Imm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，其特征在于该第一外围导线的线宽介于50μπι至` 500 μ m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外围导线，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，该第一外围 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ΙΟΟμπι至Imm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IkQ/ □至800kQ/ □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，其特征在于该第一外围导线的线宽介于50μπι 至500 μ m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外围导线，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，该第一外围导线通过边缘区域，其特征在于该第一导电层和第二导电层的表面电阻 介于IkQ/ □至800k Ω / □之间，且该边缘区域宽度介于ΙΟΟμπι至Imm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。
全文摘要
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外围导线；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，而第一外围导线通过上述边缘区域，且边缘区域宽度介于100μm至1mm之间。
文档编号G06F3/041GK101943965SQ20091030414
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者吴志笙, 胡君怡, 赵志涵, 郑嘉雄 申请人:群康科技(深圳)有限公司;群创光电股份有限公司