专利名称：一种触控板及其制作方法
技术领域：
本发明涉及用于人机之间交互的输入装置，具体地说，涉及一种 可以实现二维定位功能的电容式触控板及其制作方法。
背景技术：
目前在汽车导航系统、公共査询系统、家用电器、以及各种便携式信息终端电子产品(如高端PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助手)、智能手机、数码相机、游戏机等)中，广泛应用触控板作 为输入装置，用户可通过手指或专用笔触摸屏幕而产生电信号变化， 对在触控板后面的显示器件中所显示的文字、符号等进行识别与选择 操作，实现设备功能的切换，这大大提高了工作效率，促进了信息的 交流。已知的触控板主要有电阻式、电容式、表面声波式及红外线式触 控板四种。表面声波式触控板的定期维护成本很高。红外线式触控板的分辨率远远低于其它类型触控板。电阻式触控板属于机械触点式，它无法通过使用者手指轻触进行输入，在操作时要求施压点集中，长时间使用后容易因机械磨损而导致损坏，在透光率方面也不如其它三种触控板。电容式触控板不仅透光率和清晰度高，耐用性和可靠性强，而且 还可以实现多点触控功能，手指不仅可以做按键动作，而且还可以多 手指配合做出滑动和旋转动作。就性能及成本方面而言，电容式触控 板优于其它几种触控板。传统电容式触控板是一块四层复合玻璃屏，如图1所示，它依次 包括ITO(氧化铟锡)导电内层05、玻璃基板04、 ITO导电夹层03和矽 土玻璃保护层02， ITO导电内层05和ITO导电夹层03分别涂布在玻璃基板04的内表面和外表面，最外层的矽土玻璃保护层02覆盖在 ITO导电夹层03上。ITO导电夹层03作为检测定位的工作层；ITO 导电内层05作为屏蔽层，以保证触控板具有良好的工作环境；矽土 玻璃保护层02对ITO导电夹层03起保护作用。当使用者的手指或导 体接触到触控板(手指或导体接触触控板的矽土玻璃保护层02)的 瞬间会产生一个电容效应，通过检测电流或阻抗的变化就可以判断手 指或导体碰触的位置，但其分辨率较低。中国专利CN 1324448C公告了 "一种使用薄膜的电容式触控板 及其制作方法"，其中一种触控板包括 一薄膜层，具有第一绝缘层、 第二绝缘层、第三绝缘层、包含Y轴线迹的第一导电材料层及包含X 轴线迹的第二导电材料层，该第一导电材料层在该第一绝缘层及第二 绝缘层之间，该第二绝缘层在该第一导电材料层及第二导电材料层之 间，该第二导电材料层在该第二绝缘层及第三绝缘层之间，该Y轴 线迹及X轴线迹分别具有第一线迹接点及第二线迹接点；以及印刷 电路板，印刷电路板上具有接合点，接合点与第一线迹接点及第二线 迹接点连接。上述触控板的制作方法将薄膜层及印刷电路板分开制 作薄膜层以第一绝缘层为基底，依序将包含Y轴线迹的第一导电 材料层、第二绝缘层、包含X轴线迹的第二导电材料层及第三绝缘 层印刷在第一绝缘层上，得到薄膜层；制作印刷电路板后，将第一线 迹接点及第二线迹接点与印刷电路板上的接合点以导电胶压合。这种 触控板具有较高的分辨率和显示性能，并可以实现二维定位功能，但 制作时需要多层印刷，增加了工艺难度，并且需要一个专门的印刷电 路板与第一线迹接点及第二线迹接点接合，增加了制作成本。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种可以实现二维定位功能 的电容式触控板及其制作方法，这种触控板的制作工艺简单、易于实 现，且制作成本较低。采用的技术方案如下一种触控板，包括依次叠合的第一透明绝缘层、包含Y轴线迹 的第一透明导电材料层、第二透明绝缘层、包含X轴线迹的第二透明导电材料层和第三透明绝缘层，Y轴线迹具有第一线迹接点，X轴线迹具有第二线迹接点，其特征是所述第二透明绝缘层由绝缘颗粒 构成，绝缘颗粒之间的空隙填充有气体。上述第二透明绝缘层用于分隔第一透明导电材料层和第二透明 导电材料层。绝缘颗粒排列成一层，绝缘颗粒之间留有空隙，绝缘颗 粒起到分隔和支撑作用，其排列密度应当满^下述要求能够分隔第 一透明导电材料层和第二透明导电材料层，并使第一透明绝缘层、第 一透明导电材料层、第二透明导电材料层和第三透明绝缘层保持平 整、不易变形，从而使触控板保持平整、不易变形。优选绝缘颗粒的 排列密度均匀。优选上述绝缘颗粒为塑料球或者硅球，所有塑料球或者硅球的大 小相等。由于塑料球或者硅球为球状颗粒，其各向尺寸一致，因此易 于实现第二透明绝缘层各处的支撑力平衡，使触控板保持平整、不易 变形。而且，由于塑料球或者硅球具有一定弹性，因此制作过程中， 在将第一透明绝缘层及第一透明导电材料层与第二透明导电材料层 及第三透明绝缘层贴合时，可使其从两侧挤压塑料球或者硅球，使塑 料球或者硅球产生微小的弹性形变，从而增大第二透明绝缘层的支撑 力。上述气体作为电介质的主体，可以是空气、氮气、氧气、氢气、 二氧化碳或其它气体。为了使第一透明导电材料层与第二透明导电材料层之间可以有 较大的距离，使触控板更易于制作，优选在第二透明绝缘层与第一透 明导电材料层之间和/或第二透明绝缘层与第二透明导电材料层之间 设有相对介电常数大于5的材料层(如碳化硅层)，以调节第一透明 导电材料层和第二透明导电材料层之间的电介质的相对介电常数，最 好将电介质(第二透明绝缘层+相对介电常数大于5的材料层)的相对介电常数设置在2 5之间。优选上述第一透明导电材料层附着于第一透明绝缘层朝向第二透明绝缘层的一面上；第二透明导电材料层附着于第三透明绝缘层朝向第二透明绝缘层的一面上。上述第一透明绝缘层和第三透明绝缘层可采用玻璃板或透明塑 料板。第一透明绝缘层作为触控板的保护层。第一透明导电材料层和第二透明导电材料层分别作为Y轴、X轴 方向的电容感应层，可以分别检测触摸位置的Y向和X方向的坐标， 实现二维定位。采用现有液晶盒制作工艺中电极的刻蚀工艺，可以对 第一透明导电材料层和第二透明导电材料层进行很精细的刻蚀，从而 提高电容触控板的分辨率，使它不仅可以应用于简单图形、笔段的按 键式电容触控，而且可以实现多指触控的功能。本发明采用导电部件与第一线迹接点和第二线迹接点连接，即第 一线迹接点和第二线迹接点以导电部件直接引出。导电部件可以是柔 性印刷电路板、金属端子引脚或导电纸，这样可以简化工艺，并降低 成本。上述第一线迹接点和第二线迹接点可以分别平行引出在第一透 明绝缘层的台阶上和第三透明绝缘层的台阶上，减少由于布线不均所 产生的电容不均现象，可以提高感应精度，此时需要两个导电部件， 即第一线迹接点和第二线迹接点用两个导电部件分别直接引出。或者 通过导电点将第一线迹接点和第二线迹接点都引到第一透明绝缘层 的台阶上或第三透明绝缘层的台阶上，此时只需一个导电部件，即第 一线迹接点和第二线迹接点用一个导电部件共同直接引出。为了保证触控板具有良好的工作环境，优选上述触控板还包括第 三透明导电材料层，第三透明绝缘层设在第二透明导电材料层和第三 透明导电材料层之间。第三透明导电材料层作为屏蔽层。优选第三透 明导电材料层附着于第三透明绝缘层远离第二透明绝缘层的 一面上。上述第一透明导电材料层、第二透明导电材料层和第三透明导电 材料层可采用氧化铟锡(ITO)或银胶等透明导电材料制成。另一方面，本发明还提供上述触控板的一种制作方法，包括下列(1 )在第一透明绝缘层朝向第二透明绝缘层的一面上镀上透明导电材料，形成第一透明导电材料层；在第三透明绝缘层朝向第二透 明绝缘层的一面上镀上透明导电材料，形成第二透明导电材料层；(2 )分别对第一透明导电材料层和第二透明导电材料层进行刻 蚀，分别获得所需的Y轴线迹和X轴线迹，Y轴线迹具有第一线迹接 点，X轴线迹具有第二线迹接点；(3) 在第一透明导电材料层上用粘合材料印刷边框，在第二透 明导电材料层上喷洒绝缘颗粒，然后将第一透明导电材料层和第二透 明导电材料层对位(Y轴线迹和X轴线迹相互垂直)贴合在一起，第 一透明导电材料层、第二透明导电材料层和边框围成一盒体，所有绝 缘颗粒处于盒体中，盒体中绝缘颗粒之间的空隙填充气体；(4) 使构成边框的粘合材料固化，从而使第一透明绝缘层、第 一透明导电材料层、第二透明绝缘层、第二透明导电材料层和第三透 明绝缘层固定叠合在一起。在完成步骤(4)之后，用导电部件将第一线迹接点和第二线迹 接点直接引出，具体有下列两种情况第一种情况是，第一透明绝缘 层和第三透明绝缘层各留有一个台阶，第一线迹接点和第二线迹接点 分别位于第一透明绝缘层的台阶和第三透明绝缘层的台阶之上，此时 第一线迹接点和第二线迹接点用两个导电部件分别直接弓I出；第二种 情况是，第一线迹接点和第二线迹接点由导电点都引到同一个台阶之 上(即第一透明绝缘层的台阶上或第三透明绝缘层的台阶上)，此时 第一线迹接点和第二线迹接点用一个导电部件共同直接引出。上述粘合材料可以采用混有玻璃纤维或硅球的环氧树脂材料，采 用热合方法使其固化；或者采用混有玻璃纤维或硅球的紫外光固化 胶，采用紫外光照射的方法使其固化。在设有相对介电常数大于5的材料层的情况下，在完成步骤(2) 的刻蚀之后，在相应的第一透明导电材料层和/或第二透明导电材料层上涂布一层相对介电常数大于5的材料。此时步骤(3)中，可相 应地在相对介电常数大于5的材料层上印刷边框或喷洒绝缘颗粒，贴 合时可由该材料层相应地与第一透明导电材料层、第二透明导电材料 层或另一相对介电常数大于5的材料层贴合。在设有第三透明导电材料层作为屏蔽层的情况下，在步骤(1) 中，在第三透明绝缘层的另一面上镀上透明导电材料，形成第三透明 导电材料层。本发明提供的触控板具有较高的分辨率，能够实现二维定位的功 能，不仅可以应用于简单图形、笔段的按键式电容触控，而且可以实 现多指触控的功能；而且其制作工艺简单、易于实现，制作成本较低。 这种触控板与显示器件相结合，即可组装为具有电容感应功能的触摸 屏，并可以实现电容感应触摸屏的二维定位功能。
图1是传统电容式触控板的结构示意图； 图2是本发明实施例1的结构示意图； 图3是图2的左视图； 图4是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1如图2和图3所示，这种触控板包括依次叠合的第一透明绝缘层 11、包含Y轴线迹12的第一透明导电材料层13、第二透明绝缘层14、 包含X轴线迹15的第二透明导电材料层16和第三透明绝缘层17， Y轴线迹12具有第一线迹接点121 ， X轴线迹15具有第二线迹接点 151;第二透明绝缘层14由绝缘颗粒构成，绝缘颗粒之间的空隙填充 有空气，绝缘颗粒为塑料球141，所有塑料球141的大小相等，塑料 球141均匀地排列成一层。第二透明绝缘层14用于分隔第一透明导电材料层11和第二透明 导电材料层16。由于塑料球141具有一定弹性，因此制作过程中，在贴合时，可 从两侧挤压塑料球141，使塑料球141产生微小的弹性形变，从而增 大第二透明绝缘层14的支撑力。第一透明导电材料层13附着于第一透明绝缘层11朝向第二透明 绝缘层14的一面上；第二透明导电材料层16附着于第三透明绝缘层 17朝向第二透明绝缘层14的一面上。第一透明绝缘层11和第三透明绝缘层17采用玻璃板。第一透明绝缘层11作为触控板的保护层。第一透明导电材料层13和第二透明导电材料层16分别作为Y 轴、X轴方向的电容感应层，可以分别检测触摸位置的Y向和X方向 的坐标，实现二维定位。第一线迹接点121和第二线迹接点151分别平行引出在第一透明 绝缘层11的台阶111上和第三透明绝缘层17的台阶171上，第一线 迹接点121和第二线迹接点151用两个导电部件18分别直接引出。 导电部件是柔性印刷电路板。上述触控板的制作方法包括下列步骤(1) 在第一透明绝缘层11朝向第二透明绝缘层14的一面上镀 上透明导电材料，形成第一透明导电材料层13;在第三透明绝缘层 17朝向第二透明绝缘层14的一面上镀上透明导电材料，形成第二透 明导电材料层16;(2) 分别对第一透明导电材料层13和第二透明导电材料层16 进行刻蚀，分别获得所需的Y轴线迹12和X轴线迹15， Y轴线迹12 具有第一线迹接点121， X轴线迹15具有第二线迹接点151;(3) 在第一透明导电材料层13上用粘合材料印刷边框19，在 第二透明导电材料层16上喷洒塑料球141，然后将第一透明导电材 料层13和第二透明导电材料层16对位(Y轴线迹12和X轴线迹15 相互垂直)贴合在一起，第一透明导电材料层13、第二透明导电材 料层16和边框19围成一盒体，所有塑料球141处于盒体中，盒体中塑料球141之间的空隙填充空气；(4)使构成边框19的粘合材料固化，从而使第一透明绝缘层 11、第一透明导电材料层13、第二透明绝缘层14、第二透明导电材 料层16和第三透明绝缘层17固定叠合在一起；上述粘合材料采用混 有玻璃纤维的环氧树脂材料，采用热合方法使其固化。在完成步骤(4)之后，用两个导电部件18将第一线迹接点121 和第二线迹接点151分别直接引出。本实施例中采用的透明导电材料为氧化铟锡。 实施例2如图4所示，这种触控板包括依次叠合的第一透明绝缘层21、 包含Y轴线迹的第一透明导电材料层22、第二透明绝缘层23、碳化 硅层24、包含X轴线迹的第二透明导电材料层25、第三透明绝缘层 26和第三透明导电材料层27， Y轴线迹具有第一线迹接点，X轴线 迹具有第二线迹接点；第二透明绝缘层23由绝缘颗粒构成，绝缘颗 粒之间的空隙填充有氮气，绝缘颗粒为硅球231，所有硅球231的大 小相等，硅球231均匀地排列成一层。Y轴线迹、第一线迹接点、X 轴线迹和第二线迹接点的设计可参考图3。第二透明绝缘层23和碳化硅层24用于分隔第一透明导电材料层 22和第二透明导电材料层25。由于硅球231具有一定弹性，因此制作过程中，在贴合时，可从 两侧挤压硅球231，使硅球231产生微小的弹性形变，从而增大第二 透明绝缘层23的支撑力。第一透明导电材料层22附着于第一透明绝缘层21朝向第二透明 绝缘层23的一面上；第二透明导电材料层25附着于第三透明绝缘层 26朝向第二透明绝缘层23的一面上，碳化硅层24附着于第二透明 导电材料层25朝向第二透明绝缘层23的一面上。第一透明绝缘层21和第三透明绝缘层26采用透明塑料板。第一透明绝缘层21作为触控板的保护层。第一透明导电材料层22和第二透明导电材料层25分别作为Y 轴、X轴方向的电容感应层，可以分别检测触摸位置的Y向和X方向 的坐标，实现二维定位。通过导电点将第一线迹接点和第二线迹接点都引到第三透明绝 缘层26的台阶261上，此时只需一个导电部件29，即第一线迹接点 和第二线迹接点用一个导电部件29共同直接引出。导电部件是导电 纸。第三透明导电材料层27附着于第三透明绝缘层26远离第二透明 绝缘层23的一面上，作为屏蔽层，使触控板具有良好的工作环境。上述触控板的制作方法包括下列步骤(1) 在第一透明绝缘层21朝向第二透明绝缘层23的一面上镀 上透明导电材料，形成第一透明导电材料层22;在第三透明绝缘层 26朝向第二透明绝缘层23的一面上镀上透明导电材料，形成第二透 明导电材料层25;并在第三透明绝缘层26的另一面上镀上透明导电 材料，形成第三透明导电材料层27;(2) 分别对第一透明导电材料层22和第二透明导电材料层25 进行刻蚀，分别获得所需的Y轴线迹和X轴线迹，Y轴线迹具有第一 线迹接点，X轴线迹具有第二线迹接点；并在第二透明导电材料层25 上涂布碳化硅，形成碳化硅层24;(3) 在第一透明导电材料层22上用粘合材料印刷边框28，在 碳化硅层24上喷洒硅球231，然后将第一透明导电材料层22与碳化 硅层24及第二透明导电材料层25对位(Y轴线迹和X轴线迹相互垂 直)贴合在一起，第一透明导电材料层22、碳化硅层24和边框28 围成一盒体，所有硅球231处于盒体中，盒体中硅球231之间的空隙 填充氮气；(4) 使构成边框28的粘合材料固化，从而使第一透明绝缘层 21、第一透明导电材料层22、第二透明绝缘层23、碳化硅层24、第 二透明导电材料层25、第三透明绝缘层26和第三透明导电材料层27固定叠合在一起；上述粘合材料采用混有硅球的紫外光固化胶，采用 紫外光照射的方法使其固化。在完成步骤(4)之后，通过导电点将第一线迹接点和第二线迹 接点都引到第二透明绝缘层26的台阶261上，用一个导电部件29将 第一线迹接点和第二线迹接点共同直接引出。本实施例中采用的导电材料为氧化铟锡。以上是本发明的两种实施方式。在其它实施方式中，绝缘颗粒之 间的空隙也可填充氧气、氢气、二氧化碳或其它气体。
权利要求
1、一种触控板，包括依次叠合的第一透明绝缘层、包含Y轴线迹的第一透明导电材料层、第二透明绝缘层、包含X轴线迹的第二透明导电材料层和第三透明绝缘层，Y轴线迹具有第一线迹接点，X轴线迹具有第二线迹接点，其特征是所述第二透明绝缘层由绝缘颗粒构成，绝缘颗粒之间的空隙填充有气体。
2、 根据权利要求1所述的触控板，其特征是所述第二透明绝缘 层与第一透明导电材料层之间和/或第二透明绝缘层与第二透明导电材料层之间设有相对介电常数大于5的材料层。
3、 根据权利要求1或2所述的触控板，其特征是所述触控板还包括第三透明导电材料层，第三透明绝缘层设在第二透明导电材料层 和第三透明导电材料层之间。
4、 根据权利要求1或2所述的触控板，其特征是所述绝缘颗粒的排列密度均匀。
5、 根据权利要求1或2所述的触控板，其特征是所述绝缘颗粒为塑料球或者硅球，所有塑料球或者硅球的大小相等。
6、 根据权利要求1或2所述的触控板，其特征是所述第一线迹接点和第二线迹接点以导电部件直接弓I出。
7、 一种触控板的制作方法，其特征在于包括下列步骤(1 )在第一透明绝缘层朝向第二透明绝缘层的 一面上镀上透明导 电材料，形成第一透明导电材料层；在第三透明绝缘层朝向第二透明 绝缘层的一面上镀上透明导电材料，形成第二透明导电材料层；(2) 分别对第一透明导电材料层和第二透明导电材料层进行刻 蚀，分别获得所需的Y轴线迹和X轴线迹，Y轴线迹具有第一线迹接 点，X轴线迹具有第二线迹接点；(3) 在第一透明导电材料层上用粘合材料印刷边框，在第二透明 导电材料层上喷洒绝缘颗粒，然后将第一透明导电材料层和第二透明 导电材料层对位贴合在一起，第一透明导电材料层、第二透明导电材料层和边框围成一盒体，所有绝缘颗粒处于盒体中，盒体中绝缘颗粒 之间的空隙填充气体；(4)使构成边框的粘合材料固化，从而使第一透明绝缘层、第 一透明导电材料层、第二透明绝缘层、第二透明导电材料层和第三透 明绝缘层固定叠合在一起。
8、 根据权利要求7所述的触控板的制作方法，其特征是在完 成步骤(4)之后，用导电部件将第一线迹接点和第二线迹接点直接 引出。
9、 根据权利要求7所述的触控板的制作方法，其特征是在完 成步骤(2)的刻蚀之后，在第一透明导电材料层和/或第二透明导电 材料层上涂布一层相对介电常数大于5的材料。
10、 根据权利要求7所述的触控板的制作方法，其特征是在步 骤(1)中，在第三透明绝缘层的另一面上镀上透明导电材料，形成 第三透明导电材料层。
全文摘要
一种触控板，包括依次叠合的第一透明绝缘层、包含Y轴线迹的第一透明导电材料层、第二透明绝缘层、包含X轴线迹的第二透明导电材料层和第三透明绝缘层，Y轴线迹具有第一线迹接点，X轴线迹具有第二线迹接点，其特征是所述第二透明绝缘层由绝缘颗粒构成，绝缘颗粒之间的空隙填充有气体。本发明还提供这种触控板的制作方法。本发明提供的触控板具有较高的分辨率，能够实现二维定位的功能，不仅可以应用于简单图形、笔段的按键式电容触控，而且可以实现多指触控的功能；而且其制作工艺简单、易于实现，制作成本较低。这种触控板与显示器件相结合，即可组装为具有电容感应功能的触摸屏，并可以实现电容感应触摸屏的二维定位功能。
文档编号G06F3/041GK101226451SQ200810026108
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月24日 优先权日2008年1月24日
发明者刘军峰, 吴永俊, 寇志起, 李功军, 李永忠, 杨秋强, 奕 沈, 郑清交, 陈伟川 申请人:汕头超声显示器(二厂)有限公司