CN102360258B

CN102360258B - 一种单片式电容触摸屏及其制造方法

Info

Publication number: CN102360258B
Application number: CN201110309662.3A
Authority: CN
Inventors: 孙楹煌; 沈奕; 林钢; 詹前贤; 吕岳敏; 高嘉桐; 陈远明
Original assignee: SHANTOU GOWORLD DISPLAY (PLANT II) CO Ltd
Current assignee: SHANTOU GOWORLD DISPLAY (PLANT II) CO Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN102360258A

Abstract

本发明涉及一种单片式电容触摸屏及其制造方法，通过增设第二导电膜，使得跳线结构中的底部连接和顶部连接均由导电膜形成，因而，跳线结构中的底部连接和顶部连接不会受到环境的氧化作用而导致其导电性的降低，具有高可靠性，而且大幅度降低反射光，防止反射光对使用者观看画面造成干扰。

Description

一种单片式电容触摸屏及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种触摸屏及其制造方法，尤其涉及一种单片式电容触摸屏及其制造方法。

背景技术

近年来，随着信息技术、无线行动通讯和信息家电的快速发展与应用，人们对电子产品的依赖性与日俱增。为了达到更便利，体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多电子产品已由传统的键盘或鼠标作为输入装置，转变为使用设置在显示屏幕前的触摸屏作为输入装置。现有的触摸屏大致可分为电容式、电阻式、感光式等类型。其中，电容触摸屏已经广泛应用到各类电子产品，如手机、平板电脑中。电容触摸屏的特点是透过率高且触摸施压不必用力，工作时还可以实现多个触摸点的同时探测，操作使用更为人性化。

电容触摸屏一般包含一感测电极层，感测电极层包括多个沿着第一方向延伸的第一感测电极以及多个沿着第二方向延伸的第二感测电极，第一感测电极与第二感测电极相互交错形成感应阵列；各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，第一感测电极与第二感测电极之间电性不连接。当使用者以手指接触触控屏时，接触点处的第一、第二感测电极的电容发生变化，通过电路检测，就可以判断触摸的发生以及接触点的坐标。为了将电容触摸屏设计为透明的，上述第一、第二感测电极往往采用透明导电材料制作而成。

为了保证第一、第二感测电极的光学一致性，第一、第二感测电极往往由同一层的透明导电膜形成，这种情况下，感测电极层还包含设置在每个第一、第二感测电极的交错点处的跳线结构，跳线结构一般包含由绝缘层(绝缘垫块)隔开的底部连接和顶部连接，其分别用于连接被交错点分开的第一感测电极和第二感测电极。按照当前电容触摸屏的设计，顶部连接或底部连接的其中一个，一般为金属膜形成的金属连接桥，由于金属膜可以同时形成设置在电容触摸屏周边低电阻的周边线路，从而省略一次专门制作低电阻周边线路的步骤。金属膜一般为以铝合金为主的极薄膜层(＜500nm)，而且金属连接桥的宽度极小(≈10μm)，当其暴露在环境中时，极其容易受到氧化作用而逐渐降低其导电性。即使是底部连接采用金属连接桥，其外侧覆盖有绝缘层(绝缘垫块)的情况，底部连接也容易受到氧化作用而逐渐降低其导电性。

当前的电容触摸屏一般设计为两片基板的贴合体，上述感测电极层则设置在一片基板的一侧，并且，当两片基板贴合时，感测电极层刚好被夹置在两片基板之间，因此，两片基板隔绝了金属连接桥与外界环境的接触，使得金属连接桥不容易受到氧化作用而逐渐降低其导电性。

随着电子产品的轻薄化发展，其要求所装配的电容触摸屏越来越轻薄，由两片基板贴合而成的电容触摸屏厚度较大，因此，有人提出了单片式的电容触摸屏。单片式电容触摸屏将上述感测电极层设置在一片基板的背面，而省略掉另一片基板，因此其厚度可以进一步降低，满足信息产品轻薄化发展的要求。

但是，对于当前的单片式电容触摸屏来说，由于金属连接桥缺乏另外一片基板的夹置而暴露在环境中，极其容易受到氧化作用而逐渐降低其导电性，使得这种单片式电容触屏的可靠性不佳。为了解决这个问题，有些厂家采用在感测电极层上覆盖一层有机树脂保护层的方法，虽然可以在一定程度上阻止金属连接桥与环境接触，减缓其受到的氧化作用，但是保护层一般比较薄，容易受到环境的作用而逐渐老化，而且也容易存在针孔、裂缝等缺陷，使得环境中的氧气依然可以渗透到感测电极层上，导致金属连接桥被氧化；总而言之，这种采用保护层的方法，依然无法彻底解决金属连接桥受到环境的氧化作用的问题。

还有一些厂家，为了提高金属连接桥的可靠性，将金属连接桥设计得比较宽(＞30μm)，但由于金属膜具有反光性，比较宽的金属连接桥的反射光容易干扰使用者对显示画面的观看。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种单片式电容触摸屏，以及这种单片式电容触摸屏的制造方法，这种单片式电容触摸屏的跳线结构中的底部连接和顶部连接不会受到环境的氧化作用而导致其导电性的降低，具有高可靠性，而且可以大幅度降低反射光，防止反射光对使用者观看画面造成干扰。采用的技术方案如下：

一种单片式电容触摸屏，包括透明基板，以及设置在透明基板背面的感测电极层和周边线路，所述感测电极层包括图形化的第一导电膜，以及与第一导电膜相结合的跳线结构，其特征在于：

还包括第二导电膜，第二导电膜由导电氧化物材料制作而成；

所述第一导电膜包括：

多个第一电极队列，每个第一电极队列由多个第一电极块按第一方向排列而成；在每两个相邻的第一电极队列之间定义出的第二电极队列配置区；多个第二电极队列，每个第二电极队列由多个设置在第二电极队列配置区的第二电极块按不同于第一方向的第二方向排列而成；

所述跳线结构包括：

底部连接、绝缘垫块和顶部连接；底部连接附着在所述透明基板上；绝缘垫块由绝缘层图形化而成，绝缘垫块设于底部连接的外侧；顶部连接跨过绝缘垫块，并与底部连接交叉设置；

跳线结构设置在每个第一电极队列与第二电极队列的交错位置；同一第一电极队列的相邻两个第一电极块通过底部连接相互连接；相应的第二电极队列的相邻两个第二电极块通过顶部连接相互连接；

底部连接由第二导电膜形成，顶部连接由第一导电膜形成。

在透明基板背面的膜层中，靠近透明基板的一侧为内侧，远离透明基板的一侧为外侧。

周边线路可由第一导电膜或第二导电膜形成；也可以由第一导电膜和第二导电膜形成，其电阻更低。

第一导电膜通常采用透明的导电氧化物形成，例如氧化锡(SnO₂)、氧化镉(CdO)、氧化铟(In₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化镓(Ca₂O₃)、氧化锌(ZnO)及其掺杂体系或含有其组分的多元体系，优选为氧化铟锡(ITO)或氧化锌铝(AZO)。

由于增设第二导电膜，第二导电膜采用导电氧化物材料制作而成，并且第二导电膜形成底部连接，第一导电膜形成顶部连接，因此，跳线结构的底部连接和顶部连接均由导电氧化物材料形成，几乎不会再与环境中的氧气发生作用，保证了其导电性不发生改变，由此使得单片式电容触摸屏具有良好的可靠性。另外，由于导电氧化物一般不具有金属光泽，因此大幅度降低反射光，防止反射光对使用者观看画面造成干扰。

作为本发明的优选方案，其特征是：所述第二导电膜由透明的导电氧化物制作而成。第二导电膜选用透明的导电氧化物作为材料，几乎不存在反射光，使得使用者能够观看到更加清晰的画面。透明的导电氧化物可以是氧化锡(SnO₂)、氧化镉(CdO)、氧化铟(In₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化镓(Ca₂O₃)、氧化锌(ZnO)及其掺杂体系或含有其组分的多元体系，优选为氧化铟锡(ITO)或氧化锌铝(AZO)。

作为本发明进一步的优选方案，其特征是：还包括低电阻膜，低电阻膜设置在第一导电膜的周边并与第一导电膜电连接，并且低电阻膜采用金属膜制作而成；周边线路由低电阻膜构成，或者是周边线路由低电阻膜和第一导电膜构成，或者是周边线路由低电阻膜和第二导电膜构成，或者是周边线路由低电阻膜、第一导电膜和第二导电膜构成。一般来说，周边线路的线宽较大(30～50μm)，因此其相对于背景技术中的金属连接桥(约10μm)来说，可以抵抗一定的环境氧化作用。

作为本发明的更进一步优选方案，其特征是：所述低电阻膜设置在第一导电膜、绝缘层、或第二导电膜的内侧。这样，处于低电阻膜外侧的第一导电膜、绝缘层、或第二导电膜起到保护低电阻膜的作用，进一步提高周边线路对环境氧化作用的抵抗。在其它具体方案中，低电阻膜还可以设置在第一导电膜的外侧。

作为本发明的再更进一步优选方案，其特征是：所述低电阻膜设置在绝缘层的内侧，并且低电阻膜被绝缘层完全覆盖。在这种情况下，低电阻膜与外部的电连接由第二导电膜形成的电极块引出。这样，绝缘层可以对低电阻膜起到更加完全的保护作用。

作为本发明的再更进一步优选方案，其特征是：还包括保护层，保护层覆盖在感测电极层、周边线路的外侧。增设保护层，进一步提高其抵抗环境氧化作用的能力。保护层可以为透明绝缘材料，如SiO₂、金刚石的沉积膜层，也可以为透明有机材料的涂布层，还可以为透明的贴膜，这些保护层，不仅可以保护电容触摸屏的内部膜层，还可以降低电容触摸屏外侧面的反射光。

一般情况下，为了美观的目的，在周边线路的内侧还设置有遮掩层。

一种单片式电容触摸屏的制造方法，包括制作感测电极层和周边线路，其特征在于感测电极层的制作包括如下步骤：

步骤一、在透明基板的背面上沉积第二导电膜，并且对第二导电膜进行图形化，形成每个跳线结构的底部连接；

步骤二、涂布绝缘层，并且对绝缘层进行图形化，形成每个跳线结构的绝缘垫块；

步骤三、沉积第一导电膜，并且对第一导电膜进行图形化，形成第一电极块、第二电极块以及顶部连接。

作为本发明的优选方案，其特征是：在步骤一中，由第二导电膜形成周边线路；或者是，在步骤三中，由第一导电膜形成周边线路；或者是，分别在步骤一和步骤三中，由第二导电膜和第一导电膜形成周边线路的第一层和周边线路的第二层。

作为本发明的另一种优选方案，其特征是：所述周边线路的制作包括在步骤一之前、或步骤三之后、或步骤一与步骤三之间制作低电阻膜，并形成周边线路。低电阻膜作为形成周边线路的主要部分，可以在步骤三之前或之后的任一步骤中制作，进一步优选低电阻膜在步骤三之前制作，使得最少有第一导电膜覆盖在低电阻膜外侧，起到保护作用，阻止低电阻膜被氧化。优选低电阻膜在步骤三之前制作的情况下，低电阻膜可以在步骤一之前制作，也可以在步骤一与步骤二之间制作，还可以在步骤二与步骤三之间制作。低电阻膜单独形成周边线路，或者是低电阻膜和第二导电膜形成周边线路，或者是低电阻膜和第一导电膜形成周边线路，或者是低电阻膜、第一导电膜和第二导电膜三者共同形成周边线路。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的单片式电容触摸屏，其跳线结构中的底部连接和顶部连接不会受到环境的氧化作用而导致其导电性的降低，具有高可靠性，而且大幅度降低反射光，防止反射光对使用者观看画面造成干扰。

附图说明

图1是本发明各个实施例的整体结构示意图，各个实施例的整体结构示意图都一样；

图2是本发明实施例一的层状结构示意图；

图3是本发明实施例二的层状结构示意图；

图4是本发明实施例三的层状结构示意图；

图5是本发明实施例四的层状结构示意图；

图6是本发明实施例五的层状结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

实施例一

如图1和图2所示，这种单片式电容触摸屏，包括透明基板1、设置在透明基板1背面的感测电极层2、周边线路3和第二导电膜4；感测电极2层包括图形化的第一导电膜5，以及与第一导电膜5相结合的跳线结构6；第一导电膜5和第二导电膜4均由氧化铟锡(ITO)制成。

第一导电膜5包括：

多个第一电极队列，每个第一电极队列由多个第一电极块7按第一方向排列而成；在每两个相邻的第一电极队列之间定义出的第二电极队列配置区；多个第二电极队列，每个第二电极队列由多个设置在第二电极队列配置区的第二电极块8按不同于第一方向的第二方向排列而成。

跳线结构6包括：

底部连接9、绝缘垫块10和顶部连接11；底部连接9附着在所述透明基板1上；绝缘垫块10由绝缘层12图形化而成，绝缘垫块10设于底部连接9的内侧；顶部连接11跨过绝缘垫块10，并与底部连接9交叉设置。

跳线结构6设置在每个第一电极队列与第二电极队列的交错位置；同一第一电极队列的相邻两个第一电极块7通过底部连接9相互连接；相应的第二电极队列的相邻两个第二电极块8通过顶部连接11相互连接。

底部连接9由第二导电膜4形成，顶部连接11由第一导电膜5形成。

周边线路3由第一导电膜5和第二导电膜4形成，第一导电膜5处于第二导电膜4的外侧，绝缘层12夹置在第一导电膜5与第二导电膜4之间。

在周边线路3的内侧还设有遮掩层13。

上述这种单片式电容触摸屏的制造方法包括：

首先，在透明基板1的背面制作框状遮掩层13；

然后进行如下步骤：

步骤一、在透明基板1的背面沉积第二导电膜4，第二导电膜4的周边覆盖在遮掩层13的外侧面，并且对第二导电膜4进行图形化，形成每个跳线结构6的底部连接9和周边线路3的第一层；

步骤二、涂布绝缘层12，并且对绝缘层12进行图形化，形成每个跳线结构6的绝缘垫块10；

步骤三、沉积第一导电膜5，并且对第一导电膜5进行图形化，形成第一电极块7(图2没有表示出来，参考图1)、第二电极块8、顶部连接11以及周边线路3的第二层。

上述制造方法中，制作框状遮掩层13还可以在步骤三之前或步骤二之前进行。

周边线路还有如下设置方式：单独采用第一导电膜形成周边线路，第一导电膜与遮掩层之间还夹置绝缘层；单独采用第二导电膜形成周边线路，第二导电膜的内侧可以设置有绝缘层和第一导电膜，这种情况下，制作框状遮掩层还可以在步骤三之前或步骤二之前进行。

实施例二

如图1和图3所示，在其它部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：增设低电阻膜14，低电阻膜14采用金属材料，在遮掩层13的相应位置上，低电阻膜14覆盖在第一导电膜5的外侧，绝缘层12夹置在第一导电膜5与遮掩层13之间，低电阻膜14与第一导电膜5一起构成周边线路3。

其制造方法与实施例一的区别在于：在实施例一的步骤三之后，在遮掩层13相应位置的第一导电膜5外侧面上制作低电阻膜14，并形成周边线路3。

由于增设了低电阻膜，相应地，周边线路还有如下设置方式：单独采用低电阻膜形成周边线路，绝缘层夹置在低电阻膜与遮掩层之间；第二导电膜形成周边线路的第一层，第一导电膜形成周边线路的第二层，低电阻膜形成周边线路的第三层，绝缘层夹置在第二导电膜与第一导电膜之间。

实施例三

如图1和图4所示，在其它部分均与实施例二相同的情况下，其区别在于：在遮掩层13的相应位置上，低电阻膜14处于第一导电膜5的内侧，即是低电阻膜14夹置在第一导电膜5与绝缘层12之间，并且第二导电膜4形成周边线路3的第一层，低电阻膜14形成周边线路3的第二层，第一导电膜5形成周边线路3的第三层，第一导电膜5处于低电阻膜14的外侧，起到阻止低电阻膜14被氧化的作用。

其制造方法上的区别在于：在实施例一的步骤一中，将第二导电膜4形成周边线路3的第一层；在实施例一的步骤二(制作绝缘层12)之后，在遮掩层13相应位置的绝缘层12外侧面上制作低电阻膜14，并形成周边线路3的第二层；然后再进行实施例一的步骤三(即制作第一导电膜4)，并将第一导电膜4形成周边线路3的第三层。

由于低电阻膜的制作步骤提前到制作第一导电膜之前，相应地，周边线路还有如下设置方式：单独采用低电阻膜形成周边线路，第一导电膜覆盖在低电阻膜的外侧，绝缘层夹置在遮掩层与低电阻膜之间；采用第一导电膜和低电阻膜形成周边线路，低电阻膜处于第一导电膜的内侧，绝缘层夹置在遮掩层与低电阻膜之间；采用第二导电膜和低电阻膜形成周边线路，绝缘层夹置在低电阻膜与第二导电膜之间，第一导电膜覆盖在低电阻膜外侧。

实施例四

如图1和图5所示，在其它部分均与实施例二相同的情况下，其区别在于：在遮掩层13的相应位置上，低电阻膜14处于绝缘层12的内侧，即是低电阻膜14夹置在第二导电膜4与绝缘层12之间，并且第二导电膜4形成周边线路3的第一层，低电阻膜14形成周边线路3的第二层，第一导电膜5形成周边线路3的第三层，第一导电膜5和绝缘层12处于低电阻膜14的外侧，起到阻止低电阻膜14被氧化的作用。

其制造方法上的区别在于：在实施例一的步骤一中，将第二导电膜4形成周边线路3的第一层；在实施例一的步骤一(制作第二导电膜4)之后，在遮掩层13相应位置的第二导电膜4外侧面上制作低电阻膜14，并形成周边线路3的第二层；接着进行实施例一的步骤二(制作绝缘层12)，绝缘层12覆盖在低电阻膜14的外侧；然后再进行实施例一的步骤三(即制作第一导电膜5)，并将第一导电膜5形成周边线路3的第三层。

由于低电阻膜的制作步骤提前到制作绝缘层之前，相应地，周边线路还有如下设置方式：单独采用低电阻膜形成周边线路，低电阻膜夹置在遮掩层与绝缘层之间，绝缘层和第一导电膜依次覆盖在低电阻膜的外侧；采用第一导电膜和低电阻膜形成周边线路，低电阻膜夹置在遮掩层与绝缘层之间，第一导电膜覆盖在绝缘层的外侧；采用第二导电膜和低电阻膜形成周边线路。可以选择绝缘层、第一导电膜或两者的组合作为保护层，并依次覆盖在低电阻膜的外侧，起到阻止低电阻膜被氧化的作用。

由于低电阻膜的制作步骤提前到制作绝缘层之前，还可以将低电阻膜设置为被绝缘层完全覆盖，低电阻膜与外部的电连接由第二导电膜形成的电极块引出。这样，绝缘层可以对低电阻膜起到更加完全的保护作用。

实施例五

如图1和图6所示，在其它部分均与实施例二相同的情况下，其区别在于：在遮掩层13的相应位置上，低电阻膜14处于第二导电膜4的内侧，即是低电阻膜14夹置在第二导电膜4与遮掩层13之间，并且低电阻膜14形成周边线路3的第一层，第二导电膜4形成周边线路3的第二层，第一导电膜5形成周边线路3的第三层，第二导电膜4、绝缘层12和第一导电膜5一次覆盖在低电阻膜14的外侧，起到阻止低电阻膜14被氧化的作用。

其制造方法上的区别在于：在实施例一中制作完遮掩层13之后，在遮掩层13相应位置的外侧面上制作低电阻膜14，并形成周边线路3的第一层；接着进行实施例一的步骤一(制作第二导电膜4)，将第二导电膜4形成周边线路3的第二层；然后，进行实施例一的步骤二(制作绝缘层12)，绝缘层12覆盖在第二导电膜4的外侧；最后进行实施例一的步骤三(即制作第一导电膜5)，并将第一导电膜5形成周边线路3的第三层。

由于低电阻膜的制作步骤提前到制作第二导电膜之前，相应地，周边线路还有如下设置方式：单独采用低电阻膜形成周边线路；采用第一导电膜和低电阻膜形成周边线路；采用第二导电膜和低电阻膜形成周边线路。可以选择第二导电膜、低电阻膜、绝缘层和第一导电膜中的全部或部分作为保护层，并依次覆盖在低电阻膜的外侧，起到阻止低电阻膜被氧化的作用。

在其它实施方式中，另外设置保护层，保护层覆盖在感测电极层和周边线路的外侧。

Claims

1.一种单片式电容触摸屏，包括透明基板，以及设置在透明基板背面的感测电极层和周边线路，所述感测电极层包括图形化的第一导电膜，以及与第一导电膜相结合的跳线结构，其特征在于：

还包括第二导电膜和低电阻膜，第二导电膜由透明的导电氧化物制作而成，低电阻膜采用金属膜制作而成；

所述第一导电膜包括：

所述跳线结构包括：

底部连接由第二导电膜形成，顶部连接由第一导电膜形成；

周边线路由低电阻膜、第一导电膜和第二导电膜构成，低电阻膜夹置在第一导电膜与绝缘层之间，并且第二导电膜形成周边线路的第一层，低电阻膜形成周边线路的第二层，第一导电膜形成周边线路的第三层。

2.如权利要求1所述的单片式电容触摸屏，其特征是：还包括保护层，保护层覆盖在感测电极层、周边线路的外侧。

3.一种单片式电容触摸屏的制造方法，包括制作感测电极层和周边线路，其特征在于感测电极层的制作包括如下步骤：

步骤一、在透明基板的内侧面上沉积第二导电膜，并且对第二导电膜进行图形化，形成每个跳线结构的底部连接，以及形成周边线路的第一层；

步骤二、涂布绝缘层，并且对绝缘层进行图形化，形成每个跳线结构的绝缘垫块；在遮掩层相应位置的绝缘层外侧面上制作低电阻膜，并形成周边线路的第二层；

步骤三、沉积第一导电膜，并且对第一导电膜进行图形化，形成第一电极块、第二电极块、顶部连接以及形成周边线路的第三层。