CN103425375A - 一种电容式触控屏及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电容式触控屏，包括触控基层和感应基层，触控基层设有X行ITO膜导电电极一面与感应基层设有Y行导电电极的背面通过光学透明胶相向贴合。本发明电容式触控屏是G1M结构，G是指玻璃sensor; 是作为触控基层载体，1M是一层表面印有低线阻、低方阻的有金属网线（又称Metal Mesh）的PET膜sensor；是用来作为感应基层载体，同时在与G贴合之后又具备防爆膜的功能，这样的电容式触摸屏制程简化，成本低廉，是中大尺寸（尤其是7寸以上）的电容式触摸屏的优佳选择。

Description

一种电容式触控屏及其生产方法

技术领域

本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种中、大尺寸的电容式触摸屏结构，以及生产中、大尺寸的电容式触摸屏的工艺。

背景技术

今天的社会以电容式触摸屏作为人机界面的电子产品日益普及，由于视觉的享受及使用是的便捷，消费者也越来越青睐于中大尺寸的触摸屏产品。从大屏手机、PAD到超极本电脑，多点触控的电容式触摸屏的运用越来越广，尺寸也越来越大。

电容式触摸屏Capacity Touch Panel(CTP)是利用人体的电流感应进行工作的，是一种通过电极和人体特性结合来感应触摸信号的触摸屏。当触摸屏 四边均镀上狭长的电极后，在导电体内形成一个低电压交流电场。在人体（手指）触摸屏幕 时，由于人体电场作用，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极产生的电流会流向 触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比 例及强弱，准确算出触摸点的位置。

目前的电容式触摸屏主要包括: GG(Glass-Glass)、G1F(Glass-Film)、GFF(Glass-Film-Film)、PG(PET-Glass)、OGS(One Glass Solution)等几种结构，其中：

G 是指玻璃盖板或者玻璃ITO导电膜sensor;

F是指Film sensor 就是ITO导电膜sensor

G+G 是指玻璃盖板+玻璃ITO导电膜sensor；

G+f是指玻璃ITO导电膜sensor+PET膜ITO导电膜sensor；

G+F+F是指玻璃盖板+ PET膜ITO导电膜sensor + PET膜ITO导电膜sensor;

P+G是指PET膜的ITO导电膜sensor+玻璃ITO导电膜sensor；

OGS是指一块玻璃解决方案，是玻璃盖板和ITO导电sensor一体化结构；以上几种触摸屏的结构各有各自的特点，有些硬度高，耐磨损、寿命长，另一些则成本低、制程简单；但是以上不管哪种结构的电容式触摸屏在向中大尺寸拓展时都会存在感应电流的透明导电层图案（Parttern）的线阻过大且透过率较低这样一个问题，因为越大尺寸的电容式触摸屏图案（Pattern）的面积越大，从而导致导电线路越来越长，线路的电阻也越来越大。

ITO的导电性如果是以载流子密度和迁移率的积来表示的话，7x10 -5 Ω.cm左右就是极限了，所以ITO导电膜的方阻以及Pattern的线阻是很难做到很低的，这样中大尺寸电容式触摸屏与人体手指之间所产生的微弱电流也就很难快而准地传输到IC芯片，也就很难实现自由自在的触控操作了。同时一味最求低电阻的ITO导电膜的透过率也会大大降低，也将不再适合于触摸屏的使用要求了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种感应电流的透明导电层图案Pattern 的线阻低、透过率较高、结构简单合理、生产成本低廉的中大尺寸电容式触摸屏。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电容式触控屏，其特征在于：包括触控基层和感应基层；

所述的触控基层的基板玻璃上设有边框，所述的边框内设置有数行相同的X行ITO膜导电电极，每行所述的X行ITO膜导电电极一端连接有金属走线，所述的金属走线沿着边框集中汇总到柔性线路板的区域；

所述的感应基层的基板上设有数行凹槽，所述的凹槽内设置有Y行导电电极，所述的Y行导电电极通过四周走线沿着触控基层的边框所对应覆盖的区域集中汇总到柔性线路板的区域；

所述的触控基层设有X行ITO膜导电电极一面与感应基层表设有Y行导电电极一面通过光学透明胶相向贴合，所述的X行ITO膜导电电极与Y行导电电极相互垂直。

所述的感应基层的基板为PET塑料薄膜，厚度为0.75-1.0mm。

所述的Y行导电电极和四周走线可以由纳米银、石墨烯或铜制成

Y行导电电极的线宽为1-10u，相互间距为100-300u。

一种电容式触控屏的生产方法，触控基层和感应基层分别制成后贴合；

所述的触控基层按照以下步骤制成：

步骤1、基板玻璃清洗；

步骤2、在基板玻璃一面制作触摸屏的光阻边框；

步骤3、在基板玻璃有光阻边框一面镀上一层IM-ITO（Index matchITO的缩写，又称消影玻璃）透明导电膜；

步骤4、将镀完IM-ITO消影透明导电膜制成若干行形状相同的X行ITO膜导电电极；

步骤5、在基板玻璃有Pattern图案一面镀上一层金属导电层；

步骤6、将金属导电层制成金属走线；

步骤7、在基板玻璃有金属走线一面制作保护膜层；

所述的感应基层按照以下步骤制成：

步骤1、在感应基层基板上制作出若干行凹槽；

步骤2、在基板具有凹槽一面涂布纳米银的导电层；

步骤3、将凹槽以外的导电层清除，并通过烧结使凹槽内的导电层固化得到了若干Y行导电电极，以及四周的走线；

所述的触控基层和感应基层贴合照以下步骤制成：

步骤1、对触控基层的外形加工并做二次强化处理,然后清洗后覆保护膜层；对感应基层的外形加工，然后清洗后覆保护膜层；

步骤2、将去除触控基层和感应基层表面的保护膜层，并将触控基层X行ITO膜导电电极表面与感应基层表Y行导电电极背面利用光学透明胶相向贴合。

进一步的，所述的触控基层制成的步骤5、6金属导电层为钼铝钼层，所述的金属走线与ITO膜导电电极连接并且沿着边框集中汇总到柔性线路板的区域。

进一步的，所述的感应基层制成的步骤1中的凹槽制成后进行UV固化。

进一步的，所述的感应基层制成的步骤3中Y行导电电极与感应基层四周的走线一次性制成的，走线沿着触控基层的边框所对应覆盖的区域集中汇总到柔性线路板的区域。

进一步的，所述的保护膜层厚度为500—1500埃，所述的金属导电层厚度为2500-4500埃。

本发明电容式触控屏是G1M结构，G是指玻璃sensor; 是作为触控基层载体，1M是一层印有低线阻、低方阻的金属网状（Metal Mesh）的PET膜sensor；是用来作为感应基层载体，同时在与G贴合之后又具备防爆膜的功能，这样的电容式触摸屏制程简化，成本低廉，是中大尺寸（尤其是7寸以上）的电容式触摸屏的优佳选择。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为触控基层基板玻璃结构示意图

图2为涂有边框的基板玻璃结构示意图；

图3为镀有IM-ITO导电膜的基板玻璃结构示意图；

图4为将IM-ITO导电膜制成导电电极的基板玻璃结构示意图；

图5为镀有金属导电层的基板玻璃结构示意图；

图6为将金属导电层制成金属走线的基板玻璃结构示意图；

图7为表面涂有保护膜层的基板玻璃结构示意图；

图8为感应基层基板结构示意图；

图9为在光刻胶凹槽内设有Y行导电电极的感应基层基板结构示意图；

图10为CNC加工后的触控基层基板玻璃结构示意图

图11为模切加工后的感应基层基板结构示意图；

图12为贴合后的触控基层和感应基层结构示意图；

图13为绑定FPC后的电容式触控屏模组结构示意图；

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

电容式触控屏由触控基层和感应基层贴合构成。

触控基层的基板玻璃上设有边框，边框由黑色或者白色的光阻剂制成，边框内设置有数行相同的X行ITO膜导电电极，X行ITO膜导电电极由IM-ITO（Index match ITO的缩写，又称消影玻璃）制成，电阻方阻值范围在20-150Ω/□之内，每行X行ITO膜导电电极一端连接有金属走线，所有金属走线沿着边框集中汇总到柔性线路板的区域；为了保护金属走线避免被氧化，需要在金属走线的表面做一层保护膜，保护膜是利用光刻制程而形成的一层透明的光阻剂，也可以利用真空磁控溅射或者喷涂方式在整个图案侧的表面沉积一定厚度的二氧化硅透明膜，膜厚一般在500—1500埃的范围内。

制作感应的载体基板多为光学级的PET塑料薄膜，厚度一般都在0.75-1.0mm范围内，基板上设有数行凹槽，每个凹槽内设置有Y行导电电极，Y行导电电极通过四周走线沿着触控基层的边框所对应覆盖的区域集中汇总到柔性线路板的区域，Y行导电电极和四周走线可以由纳米银、石墨烯或铜等都可以制成，Y行导电电极的线宽一般为1-10u，相互间距为100-300u。Y行导电电极优选采用纳米银，利用Metal Mesh的纳米银的低线阻（通常纳米银的方阻≤20Ω/□）良好的透过率（一般≥86%）来作为感应基层的电极，可以得到触控灵活显示清晰的中大尺寸的电容式触摸屏。

触控基层设有X行ITO膜导电电极表面与感应基层表设有Y行导电电极的背面通过光学透明胶相向贴合，确保X行ITO膜导电电极与Y行导电电极相互垂直。通过PET材质的感应基层通过贴合与触控基层的基板玻璃粘合在一体，这样还可以更好的预防中大尺寸电容式触摸屏在日常使用时的破片或爆片，进而取代了防爆膜的贴合，起到了身兼二用的作用。

上述电容式触控屏按照以下生产方法：

先分别生产触控基层和感应基层，在将两者后贴合；

触控基层按照以下步骤制成：

步骤1、将作为触摸基层用基板玻璃清洗（如图1），玻璃的厚度范围可从0.5—2.0MM；一般采用通用的玻璃清洗剂和DI去离子水为介质，通过毛刷式或者超声波清洗机并吹干完成；

步骤2、在基板玻璃的一侧涂布上一层黑色或者白色的光阻剂，再利用曝光、显影得到所设计尺寸的触摸屏的边框（如图2）；

步骤3、用真空磁控溅射的方式在有光阻边框一侧镀上一层IM-ITO（Index match ITO的缩写，又称消影玻璃）透明导电膜（如图3），通常的IM-ITO膜的电阻方阻值范围在20-150Ω/口之内；

步骤4、将镀完IM-ITO透明导电膜的基板玻璃重新投入光刻制程（又称黄光制程），完成触控基层的IM-ITO导电膜的Pattern图案，图案多为若干个形状相同的X行ITO膜导电电极（如图4）；

步骤5、将刻ITO图案Pattern的触控层基板用真空磁控溅射的方式在有Pattern图案的这一侧表面镀上一层钼铝钼金属膜层(MoAlMo),厚度一般控制在2500-4500埃左右（如图5）；

步骤6、将镀完钼铝钼金属膜的玻璃重新投入光刻制程（又称黄光制程）完成触控基层的Pattern图案的金属走线，金属走线与X行的ITO导电电极图案连接并且沿着黑色或白色的边框集中汇总到所设计指定的部位形成了用于绑定FPC（柔性线路板）的区域，有时又称作“金手指”绑定区域（如图6）；

步骤7、触控基层的制作最后为了保护钼铝钼金属走线的氧化，需要在金属走线的表面做一层保护层（如图7），保护层是利用光刻制程而形成的一层透明的光阻剂，也可以利用真空磁控溅射或者喷涂方式在整个图案侧的表面沉积一定厚度的二氧化硅透明膜（膜厚一般在500—1500埃的范围内）。

感应基层按照以下步骤制成：

步骤1、将PET塑料薄膜利用光刻制程在其表面先形成若干个所设计的形状相同的Y行光刻胶凹槽，并进行UV固化。每条凹槽也就对应了下一道制程中金属线Metal Mesh图案Pattern的走线的规格（如图8）；

步骤2、接着在有光刻胶图案Pattern的表面进行导电层（导电层材料可以是纳米银、石墨烯、铜等材料，这里优选纳米银）涂布；

步骤3、将光刻胶凹槽之外表面的导电层清除干净，接着通过烧结工艺使得光刻胶凹槽内的导电纳米银层得以固化从而得到了若干形状相同的Y行的银线电极（如图9）。按照设计要求Y行的银线电极是与感应基层四周的走线一次性制成的，走线同样会沿着触控基层的黑色或白色的边框所对应覆盖的区域集中汇总到所设计的部位形成了另外一个用于绑定FPC（柔性线路板）的区域，可以称作感应基层的绑定区。纳米银线的线宽一般要求在1-10u左右，每条线之间的线距一般要求在100-300u左右；

触控基层和感应基层贴合照以下步骤制成：

步骤1、触控基层的ITO图案玻璃Sensor按照图纸要求进行外形的CNC加工（如图10），并做二次强化处理,然后清洗后覆保护膜，将感应基层Metal Mesh的PET纳米银图案Sensor先进行覆膜并按照图纸要求进行外形尺寸模切加工成形（如图11）；

步骤2、将触控基层ITO图案表面与感应基层没有纳米银线的表面的保护膜去掉然后进行光学透明胶OCA (Optical Clear Adhesive)的贴合并消除可能产生的气泡。

这样贴合在一起的触控基层的X行的ITO透明导电电极与感应基层的Y行的纳米银线电极就可以形成一个感应电容，并分别作为这个感应电容的极板了（如图12）

感应信号的输出是以后FPC传输到IC芯片内的，所以将设计好的FPC（通常FPC的另一端已经连接好了IC芯片了）与贴合好触摸屏基体的绑定区域的钼铝钼金属线、纳米银线经行绑定，这样就成为一个完整的电容式触摸屏模组了（如图13）。接着将绑定之后的TP模组经行相关电性能测试后就可以到下一制程中与TFT贴合成LCM模组了。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电容式触控屏，其特征在于：包括触控基层和感应基层；

所述的触控基层的基板玻璃上设有边框，所述的边框内设置有数行相同的X行ITO膜导电电极，每行所述的X行ITO膜导电电极一端连接有金属走线，所述的金属走线沿着边框集中汇总到柔性线路板的区域；

所述的感应基层的基板上设有数行凹槽，所述的凹槽内设置有Y行导电电极，所述的Y行导电电极通过四周走线沿着触控基层的边框所对应覆盖的区域集中汇总到柔性线路板的区域；

所述的触控基层设有X行ITO膜导电电极一面与感应基层表设有Y行导电电极一面通过光学透明胶相向贴合，所述的X行ITO膜导电电极与Y行导电电极相互垂直。

2.根据权利要求1所述的电容式触控屏，其特征在于： 所述的感应基层的基板为PET塑料薄膜，厚度为0.75-1.0mm。

3.根据权利要求2所述的电容式触控屏，其特征在于：所述的Y行导电电极和四周走线由纳米银、石墨烯或铜制成

4.根据权利要求3所述的电容式触控屏，其特征在于：Y行导电电极的线宽为1-10u，相互间距为100-300u。

5.一种电容式触控屏的生产方法，其特征在于：触控基层和感应基层分别制成后贴合；

所述的触控基层按照以下步骤制成：

步骤1、基板玻璃清洗；

步骤2、在基板玻璃一面制作触摸屏的光阻边框；

步骤3、在基板玻璃有光阻边框一面镀上一层IM-ITO透明导电膜；

步骤4、将镀完IM-ITO透明导电膜制成若干行形状相同的X行ITO膜导电电极；

步骤5、在基板玻璃有X行ITO膜导电电极一面镀上一层金属导电层；

步骤6、将金属导电层制成金属走线；

步骤7、在基板玻璃有金属走线一面制作保护膜层；

所述的感应基层按照以下步骤制成：

步骤1、在感应基层基板上制作出若干行光刻胶凹槽；

步骤2、在基板具有凹槽一面涂布导电层；

步骤3、将凹槽以外的导电层清除，并通过烧结使凹槽内的导电层固化得到了若干Y行导电电极，以及四周的走线；

所述的触控基层和感应基层贴合照以下步骤制成：

步骤1、对触控基层的外形加工并做二次强化处理,然后清洗后覆保护膜层；对感应基层的外形加工，然后清洗后覆保护膜层；

步骤2、将去除触控基层和感应基层表面的保护膜层，并将触控基层X行ITO膜导电电极表面与感应基层表Y行导电电极背面利用光学透明胶相向贴合。

6.根据权利要求5所述的电容式触控屏的生产方法，其特征在于：所述的触控基层制成的步骤5、6金属导电层为钼铝钼层，所述的金属走线与ITO膜导电电极连接并且沿着边框集中汇总到柔性线路板的区域。

7.根据权利要求5所述的电容式触控屏的生产方法，其特征在于：所述的感应基层制成的步骤1中的凹槽制成后进行UV固化。

8.根据权利要求5所述的电容式触控屏的生产方法，其特征在于：所述的感应基层制成的步骤3中Y行导电电极与感应基层四周的走线一次性制成的，走线沿着触控基层的边框所对应覆盖的区域集中汇总到柔性线路板的区域。

9.根据权利要求5所述的电容式触控屏的生产方法，其特征在于：所述的保护膜层厚度为500—1500埃，所述的金属导电层厚度为2500-4500埃。

Images