TWI489172B

TWI489172B - 混合式觸摸屏

Info

Publication number: TWI489172B
Application number: TW101124248A
Authority: TW
Inventors: Po Sheng Shih; Jia Shyong Cheng
Original assignee: Shih Hua Technology Ltd
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2015-06-21
Also published as: US20140009435A1; TW201403173A

Description

混合式觸摸屏

本發明涉及一種混合式觸摸屏。

近年來，伴隨著觸控技術的高性能化和多樣化的發展，在手機等可擕式電子設備的前面安裝透光性良好的觸摸屏的電子設備逐步增加。使用者通過所述觸摸屏，一邊可以對位於觸摸屏背面的顯示設備的顯示內容進行視覺確認，一邊可以利用手指或筆等方式按壓觸摸屏來進行操作。由此，可以操作手機等可擕式電子設備的各種功能。

然而，先前技術中的電容式觸摸屏一般只能通過手指操作，而電磁式觸摸屏一般只能通過可發射電磁波的電磁筆操作，故而限制了兩種觸摸屏的應用。

有鑒於此，提供一種混合式觸摸屏實為必要。

一種混合式觸摸屏，包括一電容式觸控模組以及一電磁式觸控模組，所述電容式觸控模組及電磁式觸控模組層疊設置；所述電容式觸控模組設置在靠近用戶的一側，所述電磁式觸控模組設置在遠離用戶的一側；所述電容式觸控模組包括一透明導電層，其中，所述透明導電層為一多孔的奈米碳管層，該多孔的奈米碳管層包括複數個間隙，所述間隙的寬度為1微米到10微米，所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例達到80%以上，所述多孔的奈米碳管層對600KHz-2000MHz的電磁波的透過率達到80%。

相較先前技術，本發明提供的混合式觸摸屏包括一電容式觸控模組以及一電磁式觸控模組，故，該混合式觸摸屏可以同時支持手指觸控和電磁筆觸控。其次，由於該電容式觸控模組中的透明導電層為一多孔的奈米碳管層，故，當使用電磁筆觸控該混合式觸摸屏時，該電磁筆發射出的電磁波可以容易的透過所述透明導電層，從而實現所述電磁式觸控模組對所述顯示模組的控制。再次，由於該電容式觸控模組中的透明導電層為一多孔的奈米碳管層，故，該電磁筆發射出的電磁波不會被所述透過所述透明導電層所遮罩，從而可以提高所述電磁式觸控模組的精度。

100‧‧‧混合式觸摸屏

104‧‧‧鈍化層

106‧‧‧間隙

108‧‧‧支撐體

10‧‧‧電容式觸控模組

12‧‧‧透明基板

14‧‧‧透明導電層

16‧‧‧電極

18‧‧‧保護層

20‧‧‧電磁式觸控模組

22‧‧‧第一電極板

222、322‧‧‧第一基板

224‧‧‧X軸線圈陣列

24‧‧‧第二電極板

242、342‧‧‧第二基板

244‧‧‧Y軸線圈陣列

26‧‧‧第一傳感單元

28‧‧‧第二傳感單元

30‧‧‧顯示模組

32‧‧‧第一基體

324‧‧‧第一透明電極層

326‧‧‧第一配向層

3262‧‧‧第一溝槽

34‧‧‧第二基體

344‧‧‧第二透明電極層

346‧‧‧第二配向層

3462‧‧‧第二溝槽

35‧‧‧液晶層

352‧‧‧液晶分子

36‧‧‧第一偏光片

38‧‧‧第二偏光片

圖1為本發明實施例提供的混合式觸摸屏的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的混合式觸摸屏中的電容式觸控模組的剖面圖。

圖3為本發明實施例提供的混合式觸摸屏中的電容式觸控模組中透明導電層所使用的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖4為本發明實施例提供的混合式觸摸屏中的顯示模組的結構示意圖。

圖5為本發明實施例提供的混合式觸摸屏中的電磁式觸控模組的結構示意圖。

下面將結合附圖及具體實施例，對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種混合式觸摸屏100，其包括一電容式觸控模組10以及電磁式觸控模組20。所述電容式觸控模組10及所述電磁式觸控模組20間隔一顯示模組30設置，即，所述顯示模組30設置於所述電容式觸控模組10及所述電磁式觸控模組20之間。所述電容式觸控模組10設置在所述顯示模組30靠近用戶的一側，所述電磁式觸控模組20設置在所述顯示模組30遠離用戶的一側。

所述電容式觸控模組10可以為一表面電容型觸控面板、投射式電容型觸控面板。請一併參閱圖2，本實施例中，所述電容式觸控模組10為一表面電容型的觸控面板。該電容式觸控模組10包括：一透明基板12、一透明導電層14、複數個電極16以及一保護層18。

所述透明基板12靠近所述顯示模組30設置。該透明基板12為一曲面型或平面型的絕緣透明基板。該透明基板12由硬性材料或柔性材料形成。所述硬性材料為玻璃、石英、金剛石等，所述柔性材料為塑膠、樹脂等。具體地，所述柔性材料可以為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，以及聚醚碸(PES)、聚亞醯胺(PI)、纖維素酯、苯並環丁烯(BCB)、聚氯乙烯(PVC)及丙烯酸樹脂等材料。可以理解，所述柔性材料並不限於上述列舉的材料，只要確保透明基板12具有一定柔性及較好的透明度即可。該透明基板12主要起支撐作用。在本實施例中，所述透明基板12聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。

所述透明導電層14設置於所述透明基板12遠離所述顯示模組30的表面。該透明導電層14為一具有複數個間隙的透明導電結構，所述複數個間隙在所述透明導電結構中均勻分佈，該複數個間隙可以使電磁波穿透。本實施例中，該透明導電層14為一多孔的透明奈米碳管層。

所述透明奈米碳管層包括至少一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜係從一奈米碳管陣列中直接拉取獲得。本實施例中，該透明導電層14為一奈米碳管膜，該奈米碳管膜通過一UV膠貼覆於所述透明基板12的一個表面。請參閱圖3，所述奈米碳管膜係由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列，所述擇優取向排列係指在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力首尾相連。所述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存在複數個間隙。所述間隙的寬度為10奈米到10微米；優選地，所述間隙的寬度為1微米到10微米；更優選地，所述間隙的寬度為5微米到10微米。所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例可達到80%以上；優選地，所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例可達到90%以上；更優選地，所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例可達到95%以上。所述奈米碳管膜的透光率與所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例有關，即，所述奈米碳管膜的透光率可達到80%以上；優選地，所述奈米碳管膜的透光率可達到90%以上；更優選地，所述奈米碳管膜的透光率可達到95%以上。所述奈米碳管膜對600KHz-2000MHz的電磁波的透過率可達到80%以上。具體地，所述奈米碳管膜對電磁式觸控模組20的工作頻率範圍內的電磁波，即，600KHz-1MHz的電磁波，的透過率可達到80%以上；優選地，該奈米碳管膜對600KHz-1MHz的電磁波的透過率可達到90%以上；更優選地，該奈米碳管膜對600KHz-1MHz的電磁波的透過率可達到95%以上。

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。所述自支撐為奈米碳管膜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，即將該奈米碳管膜置於(或固定於)間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。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。

所述透明奈米碳管層可以包括複數個層疊設置的奈米碳管膜。相鄰的兩個奈米碳管膜之間通過凡得瓦力緊密相連。相鄰兩個奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸方向形成一交叉角α，該交叉角α大於等於0度小於等於90度。由該奈米碳管膜層疊而成的透明奈米碳管層對600KHz-2000MHz電磁波的透過率不會顯著降低，還可以達到80%以上。

由於奈米碳管具有優異的力學特性並且耐彎折，故，採用上述的透明奈米碳管層作所述透明導電層14，可使得所述透明導電層14具有很好的韌性和機械強度。進一步地，由於所述透明奈米碳管層具有複數個間隙，故，由該透明奈米碳管層製備而成的透明導電層14對電磁波不會產生遮罩作用，從而使電磁波可以透過。

所述複數個電極16設置在所述透明導電層14上。該複數個電極16的一端與所述透明導電層14電連接，該複數個電極16的另一端通過電路連接到一電容式觸控模組控制器，從而使所述透明導電層14可以通過所述複數個電極16與所述電容式觸控模組控制器電連接。本實施例中，包括四個電極16，該四個電極16分別設置在所述透明導電層14的四個角上，並與所述透明導電層14電連接。

所述保護層18設置在所述電容式觸控模組10靠近用戶的一側，用於保護所述透明導電層14，提高耐用性。該保護層18可由氮化矽、氧化矽、苯丙環丁烯(BCB)、聚酯膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜以及丙烯酸樹脂等材料形成。該保護層18還可用於提供一些其他的附加功能，如可以減少眩光或降低反射。在本實施例中，該保護層18也為一聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。

所述顯示模組30正對且靠近所述電容式觸控模組10層疊設置，形成一層狀結構。該電容式觸控模組10及電磁式觸控模組20可用於控制所述顯示模組30的顯示。進一步地，所述的顯示模組30正對且靠近電容式觸控模組10的透明基板12設置。所述的顯示模組30與電容式觸控模組10可間隔一預定距離設置或集成設置。

所述顯示模組30可以為液晶顯示器、場發射顯示器、等離子顯示器、電致發光顯示器、真空螢光顯示器及陰極射線管等傳統顯示屏中的一種，另外，該顯示模組30也可為一柔性液晶顯示器、柔性電泳顯示器、柔性有機電致發光顯示器等柔性顯示器中的一種。

請參閱圖4，本實施例中，所述顯示模組30為一液晶顯示器，其包括第一基體32、第二基體34及夾在第一基體32和第二基體34之間的液晶層35。

所述第一基體32與第二基體34相對設置。所述液晶層35包括複數個長棒狀的液晶分子352。所述第一基體32靠近液晶層35的表面依次設置一第一配向層326、一第一透明電極層324和一第一基板322，且第一基體32的遠離液晶層35的表面設置一第一偏光片36。所述第二基體34靠近液晶層35的表面依次設置一第二配向層346、一第二透明電極層344和一第二基板342，且第二基體34的遠離液晶層35的表面設置一第二偏光片38。

所述第一配向層326靠近液晶層35的表面形成有複數個相互平行的第一溝槽3262。所述第二配向層346靠近液晶層35的表面形成有複數個相互平行的第二溝槽3462。所述第一溝槽3262和第二溝槽3462的排列方向相互垂直，從而可對液晶層35中的液晶分子352進行定向，也就係使靠近第一溝槽3262和第二溝槽3462的液晶分子352分別沿著第一溝槽3262和第二溝槽3462的方向定向排列。從而使得液晶分子352的排列由上而下自動旋轉90度。

所述第一偏光片36和第二偏光片38可對光線進行偏振；第一透明電極層324和第二透明電極層344在液晶顯示器中可起到導電的作用。

所述顯示模組30還包括一背光模組(未標識)設置於所述第一偏光片36靠近所述電磁式觸控模組20的表面，該背光模組用於向所述顯示模組30提供背光。

進一步地，當所述顯示模組30與所述電容式觸控模組10間隔一定距離設置時，可在電容式觸控模組10遠離透明基板12的一個表面上設置一鈍化層104，該鈍化層104可由苯並環丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸樹脂等柔性材料形成。該顯示模組30與所述鈍化層104間隔一間隙106設置。具體地，在所述的鈍化層104與顯示模組30之間設置兩個支撐體108。該鈍化層104可作為介電層使用，所述鈍化層104與間隙106可保護顯示模組30不致於由於外力過大而損壞。

當所述顯示模組30與電容式觸控模組10集成設置時，電容式觸控模組10和顯示模組30之間接觸設置。所述鈍化層104無間隙地設置在顯示模組30的表面。

請參閱圖5，所述電磁式觸控模組20包括一第一電極板22、一第二電極板24、一第一傳感單元26以及一第二傳感單元28。所述第一電極板22以及第二電極板24之間間隔設置。所述第一電極板22包括一第一基板222以及複數個設置於所述第一基板222的X軸線圈陣列224，所述複數個X軸線圈陣列224並排且間隔設置，該X軸線圈陣列224用於感測X軸座標；所述第二電極板24包括一第二基板242以及設置於所述第二基板242的複數個Y軸線圈陣列244，所述複數個Y軸線圈陣列244並排且間隔設置，該Y軸線圈陣列244用於感測Y軸座標。所述X軸線圈陣列224及Y軸線圈陣列244為具有一端開口的“U”形結構，且所述X軸線圈陣列224及Y軸線圈陣列244相互垂直。每一X軸線圈陣列224的一端通過導線接地設置，該X軸線圈陣列224的另一端通過導線與所述第一傳感單元26電連接；每一Y軸線圈陣列244的一端通過導線接地設置，該Y軸線圈陣列244的另一端通過導線與所述第二傳感單元28電連接。所述X軸線圈陣列224及Y軸線圈陣列244的材料可以為金屬、ITO、奈米碳管等。所述第一基板222及第二基板242可以由絕緣透明材料製備而成。該第一基板222及第二基板242主要起支撐作用。

本發明實施例提供的混合式觸摸屏100在使用時，一方面，當手指等導電體觸碰所述混合式觸摸屏100時，所述電容式觸控模組10可以在一驅動訊號的驅動下感測作用在該混合式觸摸屏100上的觸摸動作並回饋一座標訊號給一中央處理器；所述中央處理器進一步根據所述座標資訊讀取一資訊資料或圖像資料並將所述資訊資料或圖像資料傳通過所述顯示模組30顯示出來，從而實現對所述顯示模組30的控制。另一方面，當一電磁筆觸碰所述混合式觸摸屏100時，所述電磁筆的電磁訊號可以透過所述電容式觸控模組10及顯示模組30傳導到所述電磁式觸控模組20；所述電磁筆的觸碰點所對應的X軸線圈陣列224及Y軸線圈陣列244會分別產生一定電壓，該電壓可以傳到所述第一傳感單元26以及所述第二傳感單元28，從而獲得所述觸碰點的座標資訊；該座標資訊進一步傳輸到所述中央處理器，所述中央處理器進一步根據所述座標資訊讀取一資訊資料或圖像資料並將所述資訊資料或圖像資料傳通過所述顯示模組30顯示出來，從而實現對所述顯示模組30的控制。此外，由於外界的電磁訊號也可以容易的穿透所述電容式觸控模組10到達所述電磁式觸控模組20從而引起誤操作，故，還可以在所述中央處理器設置一個初始的閾值，使小於該初始的閾值的訊號不能被所述中央處理器執行，從而可以防止外界電磁波的干擾，避免誤操作。

另外，當所述電容式觸控模組10及電磁式觸控模組20同時檢測到訊號時，可以通過所述中央處理器比較所述電容式觸控模組10及電磁式觸控模組20所檢測到的訊號強度的大小，並執行訊號強度較大的訊號，從而可以防止誤操作。

本發明實施例提供的混合式觸摸屏100具有以下優點：首先，由於所述混合式觸摸屏100包括一電容式觸控模組10以及一電磁式觸控模組20，故，該混合式觸摸屏100可以同時支持手指觸控和電磁筆觸控。其次，相對於先前技術中的ITO層，由於該電容式觸控模組10中的透明導電層14為一具有複數個間隙的奈米碳管層，故，當使用電磁筆觸控該混合式觸摸屏100時，該電磁筆發射出的電磁波可以容易的透過所述透明導電層14，從而實現所述電磁式觸控模組20對所述顯示模組30的控制。再次，由於該電容式觸控模組10中的透明導電層14為一具有複數個間隙的奈米碳管層，故，該電磁筆發射出的電磁波不會被所述透過所述透明導電層14所遮罩，從而提高所述電磁式觸控模組20的精度。最後，通過比較所述電容式觸控模組10及電磁式觸控模組20檢測到訊號的強弱，並執行強度較大的訊號，從而可以防止誤操作。

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。舉凡習知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‧‧‧混合式觸摸屏

10‧‧‧電容式觸控模組

20‧‧‧電磁式觸控模組

30‧‧‧顯示模組

Claims

一種混合式觸摸屏，包括一電容式觸控模組以及一電磁式觸控模組，所述電容式觸控模組及電磁式觸控模組層疊設置；所述電容式觸控模組設置在靠近用戶的一側，所述電磁式觸控模組設置在遠離用戶的一側；所述電容式觸控模組包括一透明導電層，其改良在於，所述透明導電層為一多孔的奈米碳管層，該多孔的奈米碳管層包括複數個間隙，所述間隙的寬度為1微米到10微米，所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例達到80%以上，所述多孔的奈米碳管層對600KHz-2000MHz的電磁波的透過率達到80%。
如請求項1所述的混合式觸摸屏，其中，所述多孔的奈米碳管層對600KHz-1MHz的電磁波的透過率達到90%。
如請求項1所述的混合式觸摸屏，其中，所述多孔的奈米碳管層對600KHz-1MHz的電磁波的透過率達到95%。
如請求項1所述的混合式觸摸屏，其中，所述多孔的奈米碳管層包括至少一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜包括複數個沿同一方向延伸的奈米碳管。
如請求項4所述的混合式觸摸屏，其中，所述沿同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間存在所述複數個間隙。
如請求項1所述的混合式觸摸屏，其中，所述複數個間隙的總面積佔所述奈米碳管膜表面積的比例達到90%以上。
如請求項1所述的混合式觸摸屏，其中，進一步包括一顯示模組，所述顯示模組設置於所述電容式觸控模組以及所述電磁式觸控模組之間。
如請求項1所述的混合式觸摸屏，其中，進一步包括一中央處理器，所述中央處理器用於比較所述電容式觸控模組及電磁式觸控模組所檢測到的訊號的強弱，並執行強度較強的訊號。