[發明專利]復合結構的二維觸控傳感器

無效

• 申請號: 201310396284.6
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN104298406A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉中華
• 申請（專利權）人: 劉中華
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044;G06F3/046
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明主要涉及兼容電容性觸摸屏的傳感電極和電磁感應傳感線圈的傳感器，更具體地涉及一種使用細金屬線和透明薄膜導電體構造的電容和電磁傳感器的基本結構，屬觸控感應輸入技術領域。

背景技術

隨著人機交互技術的普及，投射電容觸屏技術廣泛地應用于手機、平板電腦等手持設備中。在現有的投射電容觸摸屏面板中，最被廣泛使用的技術是使用ITO來制造透明的觸摸電極。雖然ITO具有良好的透光率，但是原材料價格高昂、比較易碎、電阻率大的缺點限制了ITO在大尺寸產品方面的應用，并且全球只有幾家企業能夠穩定生產供應ITO觸摸面板。雖然現在出現了若干種ITO的替代材料，如納米銀線（Ag?NW）、石墨烯（Graphene）、奈米碳管（CNT）及導電高分子（PEDOT）等幾種，雖然各有諸如生產工藝簡單、可用于制造柔性透光薄膜、原材料成本低等特點，但就透光度及面電阻這兩項關鍵特性而言，這幾種材料與ITO相比都還有一定差距，更不用說替代ITO用于尺寸更大尺寸的觸摸屏上；還有有些種類的替代材料的工藝尚停留在實驗室階段，如石墨烯。盡管其中納米銀線技術（Ag?NW）表現較好一些，但因為霧度大、安裝在屏幕上顯得灰蒙蒙的而難以被很多客戶所接受，且目前制程工藝也不成熟，未能工業化生產。

申請號為200980145532.1和201080053150.9的中國專利申請分別公開了美國愛特梅爾（Atmel）公司和日本富士膠片株式會社公開的使用金屬跡線（金屬網格）制備觸摸電極的兩種技術方案(業界稱為Metal?Mesh)及相關的檢測或生產方法。這種技術的透光率和面電阻均好于ITO，并且已經可以工業化生產，但是都存在以下兩個問題：第一是因為金屬跡線是不透明的，所以不能像ITO那樣使用很大的感應面積，盡管利用優化的圖形設計能得到較好的靈敏度，但對比全面積的感應電極，從理論上可以證明觸摸感應的靈敏度會較低，難于得到較高信噪比的觸摸信號；二是因為在透明的基底表面密布金屬線網格，所以在顯示屏幕上容易造成視覺波紋的莫爾效應，而同尺寸面板在不同解析度時（如1080p,?900p?or?768p等），會出現不同的效應，針對設計的挑戰不小。臺灣華碩和信利公司的實際應用都證實了這個缺陷難于克服，建議謹慎使用。尤其是日本富士膠片株式會社的技術方案，使用了大量形狀規則的方形網格作為觸摸檢測電極，更容易產生莫爾效應。

另外針對觸摸應用于平板電腦等產品的操作，以電磁感應手寫技術為代表的精度更高的手寫圖文輸入技術方案目前尚無法與觸摸技術集成到一片面板上。這是因為ITO的電阻率較高，難以用于制造電磁感應技術所需要的低電阻的線圈。因此出現了觸摸品不能手寫，手寫板不能觸摸的問題。Atmel公司提供了一種可共用手寫和觸摸的技術方案，但是既需要專用的芯片和手寫筆，又不具備電磁感應手寫設備通常具備的壓力檢測能力，在功能上有所欠缺。

在此處鍵入背景技術描述段落。

發明內容

本發明的目的有兩個。第一，針對現有使用ITO等無機或有機透明導電材料制造電容觸摸傳感器所存在的電阻率大、不容易用于尺寸較大的觸摸屏的問題，本發明公開了一種使用以細金屬線為傳輸信號的導體、以其他透明導電薄膜材料為面感應導體的混合結構的觸摸傳感電極的技術方案，以解決現有透明薄膜傳感器阻抗高、金屬網格傳感器容易產生莫爾紋的問題；第二，基于上述技術方案，本發明還公開了一種將電磁感應檢測電極與電容性感應電極融合在一起的技術方案，將電容觸摸傳感器和電磁感應檢測線圈集成到一塊面板上，實現了二者在功能上的兼容。

為實現上述發明目的，本發明的復合結構的二維觸控傳感器采用了如下技術方案：在基底上布設有以圖案形式附著于基底上由透明導電薄膜構成的、沿X和Y方向延伸的若干組透明電極，在每組電極中還包含有至少一條細金屬線，所述細金屬線將同一組內的所有透明電極貫通在一起形成電連接。

為減小不透明的細金屬線對視覺的影響，所述細金屬線要足夠細。根據人眼在瞳孔直徑最大時的最小分辨能力以及不同尺寸顯示面板的最佳觀看距離，可設定細金屬線的等效直徑在2微米～30微米之間為佳。

由于細金屬線有很好低的電阻率，所以可以將細金屬線在透明基底上布設成線圈的形狀，以達到將電磁感應單元與電容性感應電極相融合的目的。實現這個目的的技術方案有如下多種：

????第一種結構方案，將所述細金屬線沿電極組的延伸方向在基底表面呈U形布設，U形的開口端位于在電極組的一端形成電極組的兩個引出端；所述U形細金屬線的一個側臂貫通連接電極組中每個電極形成電連接，另一個側臂沿電極組邊緣并與電極組相絕緣布設。