CN103902117B - 一种电容式触摸屏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种电容式触摸屏，包括聚合物基板、ITO层、油墨层以及邦定在聚合物基板上的FPC；所述ITO层包括ITO图案和ITO引线，所述ITO引线用于连接导线；所述聚合物基板为硬度大于或等于4H，所述ITO层直接溅射于所述聚合物基板上。将触控单元（ITO层）和保护盖板集成在同一基板上，无须盖板、OCA光学胶层等部件，结构简单、成本低；减少了盖板贴合的工段、ITO图案层粘合工段，制作工艺简单；所采用的聚合物基板的硬度大于或等于4H，使用效果好。所提供的电容式触摸屏的制备方法，使用低温真空磁控溅射工艺制备ITO层，并进行富氧退火，这样就可以增加ITO层的结晶度和透光率，而且增加ITO层和聚合物基板的附着性，从而提高所述电容式触摸屏的性能。

Description

一种电容式触摸屏及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子器件领域，具体涉及一种电容式触摸屏。

背景技术

触摸屏（英文全称为Touch Panel），又称触控屏、触控面板，是一种可接收触头等输入信号的感应式显示装置，广泛应用在各种电子产品上。按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，触摸屏可分为四种：电阻式、电容式、红外线式和表面声波式。

电容式触摸屏（英文全称为Capacity Touch Panel，简称为CTP）是利用人体的电流感应对屏幕进行控制的。当用户触摸CTP时，由于人体存在电场，用户手指与工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频电流，手指会从触碰点吸走很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出；理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算得出触碰位置，精确度可达99%，响应时间小于3ms。

CTP具有灵敏度高、容易实现多点触控技术等优点，逐渐成为智能手机、平板电脑等电子产品中应用的主流触摸屏。

现有技术中，按照触控层叠结构和显示面板的相对位置，CTP可分为：out cell(触控装置外挂于显示面板外)、on cell（触控装置设置在显示面板上）和in cell（触控装置集成在显示面板中）等技术架构。尽管on cell和in cell可以使得显示面板更加轻薄，被称为是触控加显示的终极解决方案，但是技术不成熟和良品率低制约了其应用，out cell仍是重点应用解决方案。out cell有OGS（英文全称为One Glass Solution，译为单片玻璃解决方案）、G/G（英文全称为cover glass/glass sensor，译为双玻璃解决方案）、G/F/F(英文全称为Cover Glass/Sensor Film X/Sensor FilmY,译为双薄膜解决方案)。其中OGS，又称为TOL（英文全称为Touch On Lens，译为盖板触控）将ITO导电膜及触控装置直接形成在盖板玻璃上，由于一块玻璃同时起到盖板玻璃和触控传感器的双重作用，而且结构简单、更加轻薄、简化工艺、降低成本、良品率高，逐渐成为CTP发展的主流。

ITO的最佳镀膜温度为380℃，远高于聚合物基板的热软化温度，因此现有技术中，CTP的基板多为玻璃基板。但是玻璃基板易碎、安全性能低、质量大，更重要的是良品率低，一直使得CTP的成本居高不下。而聚合物基板质轻，安全系数高、而且价格低廉易加工可以很大程度上降低成本，但是若使用聚合物基板，则ITO的镀膜温度要严格控制在该聚合物基板的软化温度以下，这就造成ITO层结晶度不高，透光率低，电阻值偏高且不稳定等问题，严重影响CTP的品质，而且常见聚合物基板的硬度较低，直接影响了CTP的使用效果，因此市场上鲜见聚合物基板的CTP。

针对上述问题，中国专利CN202533921U公开了一种超薄电容式触控屏，包括基板层、胶层、图案层、显示屏以及绑定在基板层上的IC和FPC（英文全称为Flexible PrintedCircuit，译为柔性印刷电路板）组件，图案层包括基材片和设置在基材片上的ITO（英文全称为Indium tin oxide，译为氧化铟锡）图案，所述基材片为菲林片，所述ITO图案单面镀在菲林片上形成ITO图案菲林片，所述基板层为亚克力基板。该实用新型采用亚克力基板解决了现有技术中使用钢化玻璃面板带来的厚度和质量大、良品率低的问题；但是将ITO镀在菲林片上，再通过胶层粘合面板和带有ITO图案的菲林片，不但增加了制作步骤，而且增加的胶层和菲林片影响会增加触摸屏的厚度并降低透光率，更重要的是胶层的使用不可避免有气泡的产生，进一步降低了触摸屏的良品率，增加了生产成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有技术中聚合物基片的电容式触摸屏结构和制备工艺复杂、良品率低、使用效果差的问题，提供一种结构和工艺简单、良品率高、使用效果好的电容式触摸屏及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种电容式触摸屏，包括聚合物基板、ITO层、油墨层以及邦定在聚合物基板上的FPC；所述ITO层包括ITO图案和ITO引线，所述ITO引线用于连接导线；所述聚合物基板的硬度大于或等于4H，所述ITO层直接设置于所述聚合物基板上。

所述聚合物基板为亚克力基板或亚克力/聚碳酸酯复合基板。

所述聚合物基板的厚度为0.5～1.2mm。

所述ITO层的厚度为40～50nm。

所述油墨层的厚度为6~25μm。

所述的油墨层包括绝缘油墨区域和导电油墨区域。

所述油墨层上设置有导线层，所述导线层中的导线用于连接ITO引线与FPC。

所述导线层的厚度为5～10μm。

所述导线为银浆线或钼铝钼线。

本发明还提供一种制备电容式触摸屏的方法，包括如下步骤：

S1、裁切、清洗聚合物基板；

S2、在聚合物基板上真空磁控溅射ITO层，镀膜温度小于或等于80℃；

S3、将S2中制得的ITO聚合物基板置于氧气气氛下退火，退火温度小于90℃，时间为20-40min；

S4、将ITO层蚀刻出ITO图案和ITO引线；

S5、在S4中所制得的ITO基板上划分显示区域与非显示区域，采用丝网印刷工艺，在非显示区域印刷油墨层，并烘烤，所述油墨层包括绝缘油墨区域和导电油墨区域；

S6、在步骤S5中制得的油墨层上制备导线层，所述导线层中的导线通过导电油墨区域连接ITO引线；

S7、精雕步骤S6中所制得基板外形；

S8、邦定FPC。

所述聚合物基板为硬度大于或等于4H的聚合物基板。

所述硬度大于4H的聚合物基板为PMMA基板或PMMA/PC复合基板。

所述聚合物基板的厚度为0.5～1.2mm。

所述ITO层的厚度为40～50nm。

所述油墨层的厚度为6～25μm。

所述导线层的厚度为5～10μm，所述导线为银浆线或钼铝钼线。

本发明提供一种上述的制备方法制备的电容式触摸屏。

本发明提供一种上述制备方法制备的电容式触摸屏。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明提供的电容式触摸屏触控单元（ITO层）和保护盖板集成在同一基板上，无须盖板、OCA光学胶层等部件，结构简单、成本低，可降低触摸屏的厚度。所采用的聚合物基板的硬度大于或等于4H，使用效果好。减少了盖板贴合的工段，以及ITO图案层粘合的工段，制作工艺简单。

2、采用聚合物基板，比现有技术中的钢化玻璃成本低、质轻且不易刮伤，而且在制备过程中良品率高；聚合物基板不易碎，使用时，可以免除玻璃基板带来的安全隐患。

3、本发明所提供的电容式触摸屏的制备方法，使用低温真空磁控溅射工艺制备ITO层，并进行富氧退火，这样就可以使得ITO层中的在低温下制得的低价铟锡氧化物继续与氧反应，生成高价氧化铟锡，重新结晶；不但可以增加ITO层的结晶度和透光率，而且增加ITO层和聚合物基板的附着性，从而提高所述电容式触摸屏的性能。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所提供电容式触摸屏结构示意图；

图2是本发明所提供电容式触摸屏制备方法流程图；

图3a是对比例中所提供电容式触摸屏ITO层的划痕试验曲线；

图3b是实施例中所提供电容式触摸屏ITO层的划痕试验曲线。

图中附图标记表示为：1-聚合物基板、11-非显示区域、12-显示区域、2-ITO层、3-油墨层、31-绝缘油墨区域、32-导电油墨区域、4-导线层、5-FPC。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本实施例提供一种电容式触摸屏，如附图1所示，包括聚合物基板1、ITO层2以及邦定在基板上的FPC5；聚合物基板1划分为显示区域12与非显示区域11，FPC5邦定于非显示区域11，ITO层2由ITO图案和ITO引线组成；所述ITO层2通过真空溅射炉直接溅射于聚合物基板1上。

本实施例中所述聚合物基板1为PMMA/PC复合基板，购自日本MSK公司，硬度为4H，厚度为1.0mm，规格为370*470mm。作为本发明的可变换实施例，所述聚合物基板1为硬度大于或等于4H的聚合物基板，厚度为0.8～1.2mm，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

所述ITO层2的厚度为40nm，所述非显示区域11设置有油墨层3，所述油墨层3的厚度为14μm，用于遮盖FPC5以及美观的作用；所述油墨层由绝缘油墨区域31与导电油墨区域32组成，绝缘油墨区域31还起到ITO层2与FPC5间的绝缘作用，所述导电油墨区域32起到连接所述ITO层2中ITO引线和所述导线层4中导线的作用。所述绝缘油墨为盖板油墨，所述导电油墨为导电碳浆油墨，均购自日本精工。作为本发明的可变换实施例，所述ITO层2的厚度为40～50nm，所述油墨层3的厚度为6~25μm，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

在油墨层3上设置有导线层4，所述导线层4中的导线通过导电油墨区域32连接设置在所述油墨层3下方的所述ITO层2中的ITO导线。所述导线为银浆线、钼铝钼线、其他导电金属线或合金线。本实施例中优选银浆线，所述银浆购自日本朝日，所述银浆线通过丝网印刷工艺制备，用于导通所述ITO引线与所述FPC5，其中丝网印刷工艺还可以换为狭缝涂布工艺，同样可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

所述钼铝钼线和其他导电金属线或者合金线可以通过溅射或者电镀的工艺制备成导电膜，然后再通过刻蚀的方法制备出导线，同样可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

本发明提供的电容式触摸屏触控单元（ITO层）和保护盖板集成在同一基板上，无须盖板、OCA光学胶层等部件，结构简单、成本低，可降低触摸屏的厚度。减少了盖板贴合的工段，以及ITO图案层粘合的工段，制作工艺简单。基板为聚合物基板，比现有技术中的钢化玻璃成本低、质轻且不易刮伤，而且在制备过程中良品率高；聚合物基板不易碎，使用时，可以免除玻璃基板带来的安全隐患。

上述电容式触摸屏的具体制备方法如下：

S1、裁切、清洗聚合物基板1，将聚合物基板1镀上AR光学调整层做消影处理。

S2、将步骤S1中制得的聚合物基板放入真空溅射炉内利用真空溅射沉积法在基板上溅射一层ITO层2，镀膜温度80℃。将ITO直接溅射在聚合物基板1上，可以简化触摸屏的结构，降低触摸屏的厚度，采用聚合物基板1，比现有技术中的钢化玻璃成本低、质轻且不易刮伤，而且在制备过程中良品率高。

S3、将S2中制得的ITO聚合物基板置于氧气气氛下退火，退火温度为89℃，时间为30min。进行富氧退火，这样就可以使得ITO层中的在低温下制得的低价铟锡氧化物继续与氧反应，生成高价氧化铟锡，重新结晶；不但可以增加ITO层的结晶度和透光率，而且增加ITO层和聚合物基板的附着性。

S4、采用刻蚀工艺，将ITO层2蚀刻出ITO图案和ITO引线。

S5、在步骤S4中制得的ITO聚合物基板上划分显示区域12与非显示区域11；采用丝网印刷工艺，在非显示区域印刷油墨层3，厚度为12μm，并60℃烘烤10～30min，所述油墨层3包括绝缘油墨区域31与导电油墨区域32。

S6、采用丝网印刷工艺，在步骤S5中制得的油墨层3上制备导线层，厚度为8μm，并60℃UV光照射5～10min，所述导线层4中的银浆线一端设置在所述导电油墨区域32上，连接所述ITO引线。

S7、采用CNC（英文全称为Computer Numerical Control，译为电脑数字控制）精雕机将步骤S6中所集成得到的基板雕刻出外形。

S8、将FPC与导线邦定。

为了进一步体现本发明所提供电容式触摸屏的优势，特实施对比例，以供参考。

对比例

本对比例中所提供的电容式触摸屏与实施例中所提供的电容式触摸屏结构和实施方式相同，唯一不同的是步骤S2制备ITO膜后不进行富氧退火处理。

通过透光率测试仪、方阻测试仪对上述实施例和对比例中所制得的电容式触摸屏的透光率和方阻进行测试；所述电容式触摸屏中ITO膜的表面平整度由均方根粗糙度值（RMS值）表征，用白光干涉仪测定；所述电容式触摸屏中ITO膜与所述聚合物基板的附着力通过纳米划痕法测定。

对实施例与对比例中电容式触摸屏的ITO膜的测试数据如下表所示：

从上表中可以看出，实施例中通过富氧退火处理的电容式触摸屏的透光率更高，方阻值则大大降低，表面粗糙度下降，平整度更高。对比例和实施例所提供电容式触摸屏中ITO层与聚合物基板的附着力通过纳米划痕法测定曲线图分别如图3a、3b所示，图中实线表示法向力与位置曲线，虚线表示横向力与位置曲线。根据划痕法分析ITO附着力的原理，即横向力出现明显波动的位置越靠前，其附着力越差，这一理论基础可以看出实施例中制得的ITO膜的附着力效果较对比例中有明显改善。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种制备电容式触摸屏的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、裁切、清洗聚合物基板；

S2、在聚合物基板上真空磁控溅射ITO层，镀膜温度小于或等于80℃；

S3、将S2中制得的ITO聚合物基板置于氧气气氛下退火，退火温度小于90℃，时间为20-40min；

S4、将ITO层蚀刻出ITO图案和ITO引线；

S5、在S4中所制得的ITO基板上划分显示区域与非显示区域，采用丝网印刷工艺，在非显示区域印刷油墨层，并烘烤，所述油墨层包括绝缘油墨区域和导电油墨区域；

S6、在步骤S5中制得的油墨层上制备导线层，所述导线层中的导线通过导电油墨区域连接ITO引线；

S7、精雕步骤S6中所制得基板外形；

S8、邦定FPC。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物基板为硬度大于或等于4H的聚合物基板。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硬度大于4H的聚合物基板为PMMA基板或PMMA/PC复合基板。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物基板的厚度为0.5～1.2mm。

5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于，所述ITO层的厚度为40～50nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油墨层的厚度为6～25μm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导线层的厚度为5～10μm，所述导线为银浆线或钼铝钼线。

8.一种根据权利要求1-4或6或7任一所述的制备方法制备的电容式触摸屏。