CN104035644A - 一种彩色电容触摸屏及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色电容触摸屏及其制造方法，所述彩色电容触摸屏包括透明基板，依次层叠于透明基板的ITO电极、黑色树脂层、碳浆、彩色油墨层、盖底油墨、银浆和黑色盖底油墨；所述的ITO电极包括电容屏驱动和感应电极，具有规则图形结构；电容屏驱动与感应电极在同一层面，相互独立，相互绝缘，垂直设计。本发明通过对电容触摸屏的层叠结构以及ITO导通方案合理的设计，实现了电容触摸屏彩色化，并减少了触摸屏生产工艺流程，有效的降低触摸屏生产成本。

Description

一种彩色电容触摸屏及其制造方法

技术领域

本发明涉及电容触摸屏技术领域，尤其是涉及一种彩色电容触摸屏及其制造方法。

背景技术

随着电子科技的发展，目前手机、数码相机、掌上游戏机、车载DVD、MP3、仪表仪器等的键盘或鼠标逐渐被触摸屏替代。触摸屏的产品在几年前并不是十分火热，而随着人们对于触屏产品的接触越来越多，近两年也被更多人所认可，发展速度逐渐加快。触摸屏迅速的成长，不仅激起了更加激烈的行业竞争，也间接推动了技术的发展，其多点触控的操作方式更是把触摸屏产品的影响力提升到了一个新的高度，也逐渐被人们所关注起来。

触摸屏主要由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

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，分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式，当前被广泛使用的是电阻式触摸屏，它是利用压力感应进行电阻控制的；电阻式触摸屏是一种多层的复合薄膜，它的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏。电阻薄膜屏是以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）ITO（氧化铟锡）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理光滑防擦的塑料层，它的内表面也涂有一层ITO涂层，在它们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘，当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器，控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。

电容式触摸屏的基本原理是利用人体的电流感应进行工作的，电容式触摸屏是一块二层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面夹层涂有ITO（氧化铟锡）导电膜（镀膜导电玻璃），最外层是一薄层矽土玻璃保护层，ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，当手指触摸在屏幕上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

在电容式触摸屏中，投射式电容触摸屏是当前应用较为广泛的一种，具有结构简单，透光率高等特点。投射式电容触摸屏的触摸感应部件一般为多个行电极和列电极交错形成感应矩阵。通常采用的设计方式包括将行电极和列电极分别设置在同一透明基板的两面，防止在交错位置出现短路；或者将行电极和列电极设置在同一透明基板的同侧，形成于同一导电膜（通常为ITO导电膜）上，在行电极和列电极交错的位置通过设置绝缘层并架导电桥的方式隔开，将行电极和列电极隔开并保证在各自的方向上导通，可以有效的防止其在交错位置短路。

通常采用的设计方案为：行电极或者列电极之一在导电膜上连续设置，则另一个电极在导电膜上以连续设置的电极为间隔设置成若干电极块，在交错点的位置通过导电桥将相邻的电极块电连接，从而形成另一方向上的连续电极；导电桥与连续设置的电极之间由绝缘层分隔，从而有效的阻止行电极和列电极在交错点短路。通常采用的设计方案为：（1）层叠结构依次为透明基板、第一方向电极、绝缘层、导电桥；或者（2）层叠结构依次为透明基板、导电桥、绝缘层、第一方向电极。

传统的彩色OGS生产工艺复杂，对彩色油墨要求极高，要求具有耐高温且不黄化，油墨颗粒要求精细。正常生产工艺为大片丝印彩色油墨及盖底油墨，其厚度为30~50um，后续再进行感应器的生产，如ITO镀膜、ITO显影、脱膜、OC烘烤等工艺制程，其温度超过250度，导致彩色油墨在高温易碳化、黄化等外观不良，消费者无法接受此外观产品。另ITO电极层需爬坡超过30um的油墨层高度差才能实现感应功能，ITO本身厚度为0.02~0.04um，使得ITO在爬坡处极易断裂，导致功能失效，良率非常低，成本高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种彩色电容触摸屏，通过对电容触摸屏的层叠结构以及ITO导通方案合理的设计，实现电容屏彩色化，减少了触摸屏生产工艺流程，有效的降低触摸屏生产成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种彩色电容触摸屏，其特征是：所述彩色电容触摸屏包括透明基板，依次层叠于透明基板的ITO电极、黑色树脂层、碳浆、彩色油墨层、盖底油墨、银浆和黑色盖底油墨；所述的ITO电极包括电容屏驱动和感应电极，具有规则图形结构；电容屏驱动与感应电极在同一层面，相互独立，相互绝缘，垂直设计。

所述透明基板包括视窗区和非视窗区，黑色树脂层分布在显示屏非视窗区，其开口具有规则图形，如长方型，椭圆型，S型，圆形等；所述的碳浆具有规则图形，如长方型，椭圆型，S型，圆形等，碳浆为黑色颜色导通性材料，具有同绝缘黑色相近的颜色，其作用为导通ITO与银浆的中间介质。

所述的彩色油墨层有白色、蓝色、紫色、绿色、黄色等色系，彩色层是由2~3层相同油墨丝印而成，每层彩色油墨丝印厚度为4~10μm，其图案均为上一层彩色油墨内缩0~0.15mm距离，使之在边缘形成一个坡度及高度都不大的台阶，使得银浆更好的爬坡。所述的盖底油墨为遮挡彩色油墨用，有黑色或冷灰油墨；所述的银浆为低电阻率导通材料，其作用为导通ITO到柔性线路板中间线路。

一种彩色电容触摸屏具有水平方向(驱动电极)与垂直方向(感应电极)电极；驱动电极变成若干从垂直方向引出来的电极，感应电极从上下引出，通过碳浆与银浆引至邦定位置，其左右边框区域无任何导线；水平电极与垂直电极相互绝缘与独立；一个感应电极对应有若干个驱动电极。由于互电容存在水平电极(驱动电极)与垂直电极(感应电极)，两者之间有寄生电容，通过寄生电容值变化来侦测触摸的位置，能实现多点(两点以上)触摸和手势识别。

优选的是：所述的透明基板为厚度在厚度0.5~2.0毫米之间的化学强化玻璃基板或树脂基板；所述ITO电极规则结构为毛毛虫型，或H型，或条形，或雪花型，或十字型等图形。

银浆全部位于彩色油墨及碳浆上部，通过银浆使得ITO电极信号导通碳浆，再导通银浆，最后导通柔性线路板邦定区。黑色盖底油墨保护碳浆与银浆，使之与空气绝缘。

本发明通过层叠结构优化ITO导通方式，增加黑色树脂层，采用通孔方式使得ITO电极信号能传送至柔性线路板邦定区，ITO电极无需爬坡经过彩色油墨层，且彩色油墨丝印方式为小片丝印，不需经过高温镀膜及烘烤工艺，无油墨碳化及黄化现象。

本发明的目的之二在于提供一种彩色电容触摸屏的制造方法，采用如下技术方案：

ITO电极的形成：透明基板经过ITO镀膜，使在玻璃基板上形成一层透明及厚度均匀的ITO膜层，其厚度为50埃米~2000埃米(面电阻为10~430欧姆)；

经过ITO镀膜的透明基板，在其ITO表面涂布一层厚度均匀的正性光阻材料，光阻涂布厚度为1μm~5μm；

经过光阻预烤，曝光，显影，蚀刻，脱光阻膜，最终形成厚度为50~2000埃米(面电阻为10~430欧姆)及规则ITO图案或电极。

所述的ITO电极为水平方向或垂直方向导通电极，具有规则图形结构；ITO电极为ITO导通电极1与ITO导通电极2组成，ITO导通电极1与ITO导通电极2在同一层面，相互独立，相互绝缘，交错设计。

所述的ITO由In2O3和SnO2组成，其质量比为85~95：5~15。ITO镀膜的方式可以采用真空磁控溅镀，化学气相沉积法，热蒸镀，溶胶凝胶。

所述的正性光阻材料主成分为乙酸丙二醇单甲基醚酯，环氧树脂及正性感光剂（商品名为台湾新应材公司生产的TR400）。

黑色树脂层的形成：将黑色树脂经过旋转涂布方式或刮式涂布方式均匀涂布在有ITO电极基板上，涂布厚度为0.3μm~5μm，经过加热器预烤，曝光，显影，使之形成所需的黑色树脂区域；黑色树脂区域呈梯形结构，中间厚度为0.3μm~5μm，其边缘斜角为6~60度之间，角度平缓。所述黑色树脂是感光性保护层光阻剂（商品为台湾永光化学所生产EK410），是一种黑色负性光阻材料，主要成分为：亚克力树脂，环氧树脂，负性感光剂，乙酸丙二醇单甲基醚酯及黑色颜料，具体比例为树脂类：乙酸丙二醇单甲基醚酯：黑色颜料及负性感光剂=15~30：60~80：1~10。

碳浆形成:

形成黑色树脂层的透明基板，经过丝印制程，使在玻璃基板上黑色树脂层开口处形成一层厚度均匀的碳浆，其厚度为5~20μm；

经过烘烤，最终形成厚度为5~20μm 及规则碳浆图案；

彩色层形成:

形成碳浆的透明基板，经过彩色层的丝印制程，使之在基板上形成彩色层油墨，其厚度在10~30μm及边缘坡度平缓的图案。

经过烘烤，最终形成厚度为10~30μm 规则图案；

彩色层是由2~3层相同油墨丝印而成，每层彩色油墨丝印厚度为4~10μm，其图案均为上一层彩色油墨内缩0~0.15mm距离，使之在边缘形成一个坡度及高度都不大的台阶。

盖底油墨形成:

形成彩色油墨的透明基板，经过丝印制程，使之在透明基板上形成一层厚度均匀的盖底油墨层，其厚度为5~20μm。

经过盖底油墨烘烤，最终形成厚度为5~20μm规则图案。

银浆形成:

形成碳浆的透明基板，经过丝印制程，使之在透明基板上形成一层厚度均匀的银浆，其厚度为5~20μm。

经过银浆烘烤，最终形成厚度为5~20μm及规则银浆图案或电极。

盖底黑色油墨的形成:

经过银浆丝印后的透明基板，经过丝印制程，使在玻璃基板上形成一层厚度均匀的盖底油墨，其厚度为5~20μm；

经过盖底油墨烘烤，最终形成厚度为5~20μm及规则的黑色层图案。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明通过对电容触摸屏的层叠结构以及ITO导通方案合理的设计，实现了电容触摸屏彩色化，并减少了触摸屏生产工艺流程，有效的降低触摸屏生产成本。

附图说明

图1为本发明所述的一种彩色电容触摸屏的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的玻璃基板结构示意图；

图3 为本发明所述彩色触摸屏剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1图3所示，所述的一种彩色电容触摸屏，包括厚度在0.5mm~2.0mm之间的化学强化玻璃基板11（也可以适用树脂材料基板），依次层叠于透明基板的ITO电极12、黑色树脂层13、碳浆14、彩色油墨层15、盖底油墨16、银浆17、黑色盖底油墨18；所述的ITO电极为水平方向或垂直方向导通电极，具有规则图形结构；ITO电极包括电容屏驱动(ITO电极一)和感应电极(ITO电极二)，ITO电极一与ITO电极二在同一层面，相互独立，相互绝缘，交错设计。透明基板包括视窗区21和非视窗区22，黑色树脂层及彩色油墨层分布在显示屏非视窗区。

其制备工艺如下：

ITO电极的形成：对透明玻璃基板进行化学强化，再经过ITO镀膜，使在玻璃基板上形成一层透明及厚度均匀的ITO膜层，其厚度为50埃米~2000埃米(面电阻为10~430欧姆)；ITO材料由In2O3和SnO2组成，其质量比为85~95：5~15。ITO镀膜的方式有真空磁控溅镀，化学气相沉积法，热蒸镀，溶胶凝胶。

经过ITO镀膜的透明玻璃基板，在其ITO表面涂布一层厚度均匀的正性光阻材料，光阻涂布厚度为1μm~5μm；正性光阻材料主成分为乙酸丙二醇单甲基醚酯，环氧树脂及感光材料。光阻涂布厚度为1μm~5μm。涂布光阻材料方式有滚涂，旋涂，刮涂等方式。

经过上述制程之后产品经过光阻预烤，曝光，显影，蚀刻，脱光阻膜，最终形成厚度为50~2000埃米(面电阻为10~430欧姆)及规则ITO图案或电极。预烤温度及时间范围为:60度~150度，50秒到200秒，曝光能量采用100mj到500mj，显影液采用Na系或Ka系碱性溶液，显影之温度采用20~40度恒温作业。ITO蚀刻液采用盐酸及硝酸按一定比例混合而成的药液，使其酸的PH值落在1~3之间，蚀刻温度在40~50度之间作业。脱光阻膜液采用二甲亚砜和乙醇胺按一定的比例混合而成，百分比为70%：30%，脱膜温度在40~80度之间作业。

所述的ITO电极包括电容屏驱动(ITO电极一)和感应电极(ITO电极二)，具有规则图形结构；ITO电极一与ITO电极二在同一层面，相互独立，相互绝缘，垂直设计。

黑色树脂层的形成：

经过ITO电极的透明玻璃基板，将黑色树脂经过旋转涂布方式或刮式涂布方式均匀涂布在透明基板上，涂布厚度为0.3μm~5μm，经过加热器预烤，曝光，显影，使之形成所需的黑色树脂区域；黑色树脂区域呈梯形结构，中间厚度为0.3μm~5μm，其边缘斜角为6~60度之间，角度平缓。所述黑色树脂是感光性保护层光阻剂（商品为台湾永光化学所生产EK410），是一种黑色负性光阻材料，主要成分为:亚克力树脂，环氧树脂，负性感光剂，乙酸丙二醇单甲基醚酯及黑色颜料，具体比例为树脂类：乙酸丙二醇单甲基醚酯：黑色颜料及负性感光剂=15~30：60~80：1~10。

预烤温度及时间范围为:60度~150度，50秒到200秒，曝光能量采用100mj到500mj，显影液采用Na系或Ka系碱性溶液，显影之温度采用20~40度恒温作业。再经过黑色树脂层硬烤，条件为200度到300度，时间为半小时到3小时，经过上述制程后，最终形成厚度为0.3μm~5μm，图形规则的黑色树脂层

碳浆形成:

形成黑色树脂层的透明基板，经过丝印制程，使在玻璃基板上黑色树脂层开口处形成一层厚度均匀的碳浆，其厚度为5~20μm；

经过烘烤，最终形成厚度为5~20μm 及规则碳浆图案；

彩色层形成:

形成碳浆的透明基板，经过彩色层的丝印制程，使之在基板上形成彩色层油墨，其厚度在10~30μm及边缘坡度平缓的图案。

经过烘烤，最终形成厚度为10~30μm 规则图案；

彩色层是由2~3层相同油墨丝印而成，每层彩色油墨丝印厚度为4~10μm，其图案均为上一层彩色油墨内缩0~0.15mm距离，使之在边缘形成一个坡度及高度都不大的台阶。

盖底油墨形成:

形成彩色油墨的透明基板，经过丝印制程，使之在透明基板上形成一层厚度均匀的盖底油墨层，其厚度为5~20μm。

经过盖底油墨烘烤，最终形成厚度为5~20μm规则图案。

银浆形成:

形成碳浆的透明基板，经过丝印制程，使之在透明基板上形成一层厚度均匀的银浆，其厚度为5~20μm。

经过银浆烘烤，最终形成厚度为5~20μm及规则银浆图案或电极。

盖底黑色油墨的形成:

经过银浆丝印后的透明基板，经过丝印制程，使在玻璃基板上形成一层厚度均匀的盖底油墨，其厚度为5~20μm；

经过盖底油墨烘烤，最终形成厚度为5~20μm及规则的黑色层图案。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种彩色电容触摸屏，其特征是：所述彩色电容触摸屏包括透明基板，依次层叠于透明基板的ITO电极、黑色树脂层、碳浆、彩色油墨层、盖底油墨、银浆和黑色盖底油墨；所述的ITO电极包括电容屏驱动和感应电极，具有规则图形结构；电容屏驱动与感应电极在同一层面，相互独立，相互绝缘，垂直设计。

2.如权利要求1所述的彩色电容触摸屏，其特征是：所述彩色油墨层是由二~三层相同油墨丝印而成，每层彩色油墨丝印厚度为4~10μm，其图案均为上一层彩色油墨内缩0~0.15mm距离，使之在边缘形成一个坡度及高度都不大的台阶。

3.如权利要求1所述的一种彩色电容触摸屏，其特征是：所述的透明基板为厚度在0.5mm~2.0mm的化学强化玻璃基板；所述ITO电极规则结构为H型，或条形，或十字型图形。

4.如权利要求1所述的一种彩色电容触摸屏，其特征是：所述透明基板包括视窗区和非视窗区，黑色绝缘油墨分布在显示屏非视窗区，其开口具有规则图形。

5.如权利要求1所述的一种彩色电容触摸屏，其特征是：所述银浆全部位于彩色油墨及碳浆上部。

6.一种彩色电容触摸屏的制造方法，包括步骤：

ITO电极的形成：

透明基板经过ITO镀膜，使在玻璃基板上形成一层透明及厚度均匀的ITO膜层，其厚度为50埃米~2000埃米；

经过ITO镀膜的透明基板，在其ITO表面涂布一层厚度均匀的正性光阻材料，光阻涂布厚度为1μm~5μm；

经过光阻预烤，曝光，显影，蚀刻，脱光阻膜，最终形成厚度为50~2000埃米及规则ITO图案或电极；

所述的ITO电极为水平方向或垂直方向导通电极，具有规则图形结构；ITO电极包括电容屏驱动和感应电极，电容屏驱动和感应电极在同一层面，相互独立，相互绝缘，交错设计；

黑色树脂层的形成：

将黑色树脂经过旋转涂布方式或刮式涂布方式均匀涂布在有ITO电极基板上，涂布厚度为0.3μm~5μm，经过加热器预烤，曝光，显影，使之形成所需的黑色树脂区域；黑色树脂区域呈梯形结构，中间厚度为0.3μm~5μm，其边缘斜角为6~60度之间，角度平缓；

碳浆形成：

形成黑色树脂层的透明基板，经过丝印制程，使在玻璃基板上黑色树脂层开口处形成一层厚度均匀的碳浆，其厚度为5~20μm；

经过烘烤，最终形成厚度为5~20μm 及规则碳浆图案；

彩色层形成:

形成碳浆的透明基板，经过彩色层的丝印制程，使之在基板上形成彩色层油墨，其厚度在10~30μm及边缘坡度平缓的图案；

盖底油墨形成：

形成彩色油墨的透明基板，经过丝印制程，使之在透明基板上形成一层厚度均匀的盖底油墨层，其厚度为5~20μm；

银浆形成：

形成碳浆的透明基板，经过丝印制程，使之在透明基板上形成一层厚度均匀的银浆，其厚度为5~20μm；

盖底黑色油墨的形成：

经过银浆丝印后的透明基板，经过丝印制程，使在玻璃基板上形成一层厚度均匀的盖底油墨，其厚度为5~20μm。

7.如权利要求6所述的彩色电容触摸屏的制造方法，其特征是：

所述彩色层是由二~三层相同油墨丝印而成，每层彩色油墨丝印厚度为4~10μm，其图案均为上一层彩色油墨内缩0~0.15mm距离，使之在边缘形成一个坡度及高度都不大的台阶。