CN105493011B - 使用新型绝缘部件的触摸屏及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单面单片触摸屏和用于制造该触摸屏的方法。该单面单片触摸屏包括：基板；第一导电图案，第一导电图案沿着横向方向(x轴)形成在基板上并且包括至少两个图案列，每个图案列具有相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；第二导电图案，第二导电图案形成在基板的形成有第一导电图案的表面上，并且包括未电连接到第一导电图案并且未相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；透明电极，透明电极用于沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域；以及透明绝缘部件，透明绝缘部件布置透明电极和第一导电图案之间以使透明电极与第一导电图案相互电绝缘，其中，透明绝缘部件在与第二导电图案接触的部分处具有空白空间。

Description

使用新型绝缘部件的触摸屏及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种使用新型绝缘部件的触摸屏及其制造方法。更加具体地，本发明涉及其中以H形状的形式设置触摸屏的绝缘部件的一种触摸屏及其制造方法。
背景技术
典型地，单面、单片触摸屏被构造使得分别地在其上形成有导电图案的上基板和下基板被层叠到一起，绝缘层介于上基板和下基板之间。这种单面单片触摸屏的制造包括形成金属网图案、形成绝缘层和形成桥电极。关于单面单片触摸屏，x网图案和y轴网图案在同一表面上形成，并且x轴网图案相互连接，但是y轴网图案断开。因为x轴图案和y轴图案应该被相互分离，所以单面单片触摸屏需要用于分离x轴轴图案和y轴图案的绝缘层。为了在形成绝缘层之后连接断开的y轴图案，使用由导电聚合物或者银(Ag)纳米线构成的透明电极形成桥接电极。
然而，金属网基板和绝缘层具有不同的表面能，并且因此当形成透明电极图案时，在金属网基板和绝缘层上，透明电极的线宽度和厚度不是均匀的。这是因为，由于在金属网基板和透明绝缘层之间表面能的差异，在以上两种材料上由用于透明电极的墨限定的接触角度是不同的。相应地，存在对于一种绝缘层的需要，该绝缘层用于在从y轴金属网分离被连接的、沿着横向方向(x轴)定向的金属网的同时以均匀的图案形成透明电极。
在这方面，韩国专利申请公报No.2012-0031896公开了使用喷墨印刷过程在所形成的凹部中形成用于连接电极层的导电层，但是问题在于，用于绝缘层的图案不能以均匀的线宽度和厚度形成。
发明内容
技术问题
因此，已经在牢记在现有技术中遭遇的以上问题的情况下作出本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种用于绝缘层的图案，该图案使得能够在从沿着纵向方向(y轴)定向的金属网分离被连接的、沿着横向方向(x轴)定向的金属网的同时，以均匀的图案形成透明电极，使得透明电极的透过率和雾度维持以及导电性保持恒定，并且可以防止由于在绝缘层和金属网基板之间表面能的差异而引起的蔓延问题。
技术方案
为了实现以上目的，本发明提供一种单面单片触摸屏，包括：基板；第一导电图案，该第一导电图案在基板的表面上沿着横向方向(x轴)形成并且包括至少两个图案列，每一个图案列包括相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；第二导电图案，该第二导电图案在基板的形成第一导电图案的表面上形成并且包括不被电连接到第一导电图案并且不被相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；透明电极，该透明电极用于沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域；和透明绝缘部件，该透明绝缘部件布置在透明电极和第一导电图案之间以使透明电极和第一导电图案相互电绝缘，其中，透明绝缘部件在与第二导电图案接触的部分处具有空白空间(blank space)。
另外，本发明提供一种制造单面单片触摸屏的方法，包括：在基板的表面上形成沿着横向方向(x轴)的第一导电图案，第一导电图案包括至少两个图案列，每一个图案列包括相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；在基板的形成第一导电图案的表面上形成第二导电图案，第二导电图案包括不被电连接到第一导电图案并且不被相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；形成透明绝缘部件，该透明绝缘部件在电连接到第一导电图案并且与第二导电图案接触以沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域的部分处具有空白空间；以及形成用于沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域的透明电极。
有利的效果
根据本发明，一种单面单片触摸屏被构造使得被连接的、沿着横向方向(x轴)定向的金属网与沿着纵向方向(y轴)定向的金属网分离，并且透明电极以均匀的图案形成，由此y轴电极的透过率和雾度以及导电性能够维持恒定，并且能够防止y轴电极的导电性降低，由于在绝缘层和金属网基板之间表面能的差异引起的蔓延问题而被偏压的透明电极的特殊部分的电阻的增大，可能导致发生y轴电极导电性的降低。
附图说明
图1图示使用传统绝缘层的触摸屏；
图2a图示根据本发明的实施例的绝缘层的结构；
图2b图示根据本发明的另一实施例的绝缘层的结构；
图3a图示根据本发明的实施例的使用绝缘层的触摸屏；
图3b图示根据本发明的另一实施例的使用绝缘层的触摸屏；
图4图示根据本发明进一步的实施例的使用绝缘层的触摸屏；
图5a图示根据本发明的再一个实施例的使用绝缘层的触摸屏；
图5b图示根据本发明的又一个实施例的使用绝缘层的触摸屏；
图6图示根据本发明的更进一步的实施例的使用绝缘层的触摸屏；
图7a图示触摸屏的导电图案结构；并且
图7b图示触摸屏的另一导电图案结构。
具体实施方式
在下文中，详细描述了本发明。
本发明人已经发现，基于在单一基板的同一表面上形成相互绝缘的两个或者更多个导电图案的方法，可以使用具有特殊形状的透明绝缘部件制造单面单片触摸屏，由此增强透明电极的性能。因此，本发明旨在提供一种使用新颖类型的绝缘部件的单面单片触摸屏和及其制造方法。
如在这里所使用的，纵向方向(y轴)和横向方向(x轴)指示相对方向，并且当确定任何一个方向时，便相对于以上任何一个方向确定另一个方向。这是因为，当触摸屏旋转时，x轴和y轴不是绝对的。例如，纵向方向可以代表左右方向或者上下方向，或者对角方向或者处于任何特殊角度的任何其它方向。纵向方向和横向方向无需必要地相互垂直，而是可以形成在本技术领域中可接受的任何角度。例如，在纵向方向和横向方向之间的角度的范围可以从80°到100°。
如在这里所使用的，导电图案意味着在表面的预定部分上而非全部表面上以特殊形状设置具有导电性的图案。如将在后面描述的，导电图案可以包括两个或者更多个导电图案区域，并且可以设置至少两个图案列，每一个图案列包括两个或者更多个导电图案区域。在本发明中，金属图案可以被用作导电图案。金属图案应该理解为不仅包括只是包括金属的图案而且还包括包括金属和添加剂的图案。
如在这里所使用的，术语“导电图案区域”指的是其中导电图案被形成为具有某个面积的预定区域。
在这里，导电图案区域意味着具有预定面积的图案被沿着任何一个方向布置。具有预定面积的图案无需必要地被布置成直线，而是可以被沿着预定方向布置从而它们直接地相互电连接或者借助于透明电极相互电连接。
如在这里所使用地，术语“透明”指的是50％或者更大、优选地75％或者更大并且更加优选地85％或者更大的透光率。
根据本发明，该单面单片触摸屏包括：基板；第一导电图案，所述第一导电图案在基板的表面上沿着横向方向(x轴)形成并且包括至少两个图案列，每一个图案列包括相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；第二导电图案，所述第二导电图案在基板的在其上形成第一导电图案的表面上形成并且包括不被电连接到第一导电图案并且不被相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；透明电极，所述透明电极用于沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域；以及透明绝缘部件，所述透明绝缘部件布置在透明电极和第一导电图案之间以使透明电极和第一导电图案相互电绝缘。
现在将描述根据本发明的单面单片触摸屏的结构。图7(a)图示在其上形成第一导电图案P1和第二导电图案P2的表面，其中第一导电图案的导电图案区域P1被相互电连接。在另一方面，第二导电图案的两个导电图案区域P2、P2不被相互电连接。这是因为，当它们被相互电连接时，它们可以与第一导电图案接触。
在其中第二导电图案的两个导电图案区域P2被相互电连接的情形中，如在图7(b)中所示，被视为与第一导电图案接触的区域设置有透明绝缘部件，并且透明电极在该透明绝缘部件上形成，由此第二导电图案的两个导电图案区域P2被相互电连接。
在本发明中，透明绝缘部件的厚度不被特别地限制，并且范围优选地从400nm到1200nm。而且，透明绝缘部件的宽度不被特别地限制，只要透明电极和第一导电图案可以被相互绝缘。而且，用于透明绝缘部件的材料不被特别地限制，只要它具有绝缘性质并且是透明的，并且具有优良绝缘性质的环氧树脂绝缘墨是优选地有用的。
在本发明中，透明绝缘部件在与第二导电图案接触的部分处具有空白空间。透明绝缘部件布置在透明电极和第一导电图案之间，由此第二导电图案的导电图案区域可以被透明电极沿着纵向方向(y轴)电连接。在其中使用具有矩形形状的传统绝缘层的情形中，如在图1中所示，用于形成透明电极的墨的接触角度在透明绝缘部件中比在导电图案区域中更大，因此引起如下问题，其中形成透明电极的线宽度在绝缘层中是窄的，但是在导电图案区域中是宽的。
然而，因为根据本发明的透明绝缘部件在与第二导电图案接触的部分处具有空白空间，所以可以形成透明电极以便具有预定的形状。根据本发明，可以以H形状，或者其顶部和底部封闭的H形状的形式设置具有空白空间的透明绝缘部件。
在本发明中，可以如在图2中描绘实现具有空白空间的透明绝缘部件。
根据本发明，如在图2(a)中所示，透明绝缘部件是H形的，在其顶部和底部具有空白空间。当使用具有这种形状的透明绝缘部件形成用于透明电极的图案时，如在图3(a)和图3(b)中所示，导电墨的接触角度在导电图案区域中比在绝缘部件中更小，并且因此导电墨更加有效率地蔓延，由此透明电极仅仅在导电图案区域上形成。
而且，可以在H形透明绝缘部件的中部中形成带纹理部分。如在图6中所图示的，H形状的中部可以被赋予带纹理部分。因为导电墨所施加到的绝缘部件具有不同于导电图案区域的厚度的厚度，所以可能发生大约400μm到1000μm的高度差，并且由此所形成的透明电极可能断裂或者其连接可能变弱，从而不理想地降低导电性。因此，当在H形状的中部处形成带纹理部分时，绝缘部件和导电图案区域之间的边界被形成为不是笔直的，而是被不同地弯曲，因此防止以上问题发生。
如在图2(a)中所示，当不在H形部分的顶部和底部的端部处形成空白空间时，获得了如在图2(b)中所示其顶部和底部封闭的H形部件。在此情形中，空白空间在透明绝缘部件内侧形成，并且被屏障(barrier)和中部包围。当使用其中不在其顶部和底部处形成空白空间的透明绝缘部件时，透明电极的端部可以阻挡墨朝向导电图案区域蔓延，因此与当使用如在图4中所示在其顶部和底部处具有空白空间的H形透明绝缘部件时相比较，形成具有均匀尺寸的透明电极。
而且，在其顶部和底部处无空白空间的透明绝缘部件可以被构造使得其屏障比其中部更厚。如在图5(a)和图5(b)中所示，因为通过薄绝缘层的宽度调节由绝缘层形成的透明电极，所以透明电极的线宽度可以被均匀地控制。为了如上所述均匀地调节透明电极的线宽度，屏障优选地被形成为比绝缘部件的中部至少厚200nm。如果屏障比绝缘部件的中部厚不到200nm，则所形成的透明电极可能溢出。绝缘部件的中部的厚度优选地被设定在从400nm到1000nm的范围内。如果绝缘部件的中部的厚度小于400nm，则它可能与导电图案接触以因此实现电传导。在另一方面，如果其厚度大于1000nm，则由于厚度差异，导电性可能降低。而且，屏障的厚度优选地被设定为600nm到1200nm。
为了制成其中屏障比中部更厚的透明绝缘部件，在喷墨印刷时，某些像素被移除，由此降低绝缘部件的中部的厚度。
根据本发明的透明电极在透明绝缘部件上形成，并且其材料可以被不加限制地使用，只要它具有高的透光率，例如75％或者更大、80％或者更大或者85％或者更大。具体地，透明电极可以由导电聚合物诸如PEDOT：PSS或者Ag纳米线形成。
而且，透明绝缘部件和透明电极中的至少一个优选地使用喷墨印刷过程或者逐点分配过程(dispensing process)形成。
而且，根据本发明的透明电极在透明绝缘部件上形成并且因此是薄的，例如，优选地具有50nm到100nm的厚度。因为根据本发明的透明电极是薄的，所以它具有85％或者更大的并且优选地85％到95％的透光率，因此呈现透明性。因此，根据本发明的透明电极可以在视觉上被隐藏，从而可视性得到改进。
在本发明中，可以不加限制地将任何材料用于导电图案，只要它具有预定水平或者更大的导电性。用于导电图案的材料不受限制，只要材料自身不具有透过率但是使得能够根据线宽度和透过率而透射光。例如，可以以包括银、铜、铝、钕、钼、镍或者其合金的单个层或者多个层的形式设置导电图案。进而，用于导电图案的材料可以包括涂覆银的铜颗粒。
在本发明中，包括第一导电图案和第二导电图案的总体图案的透光率的范围可以从85％到99％。
在本发明中，可以在包括第一导电图案、第二导电图案、透明绝缘部件和透明电极的全部区域之上获得均匀的透光率。由此，导电图案、透明绝缘部件和透明电极可以在视觉上被隐藏。为此，在包括第一导电图案、第二导电图案、透明绝缘部件和透明电极的全部区域中，个体构件被布置使得相对于具有1英寸的直径的任何圆的平均透光率的透光率偏差是7％或者更低，或者甚至5％或者更低。
为了获得均匀的透光率，第一导电图案和第二导电图案的某些部分的透光率可以被控制为不同于其余部分的透光率。例如，在与透明电极对应的区域中的导电图案的透光率被控制为大于其余区域的透光率，由此补偿依赖于透明电极的位置的可视性。可以通过调节导电图案的间距或者省略该图案来控制透光率。
本发明涉及一种制造单面单片触摸屏的方法。
具体地，该制造方法包括：在基板的表面上沿着横向方向(x轴)形成第一导电图案，第一导电图案包括至少两个图案列，每一个图案列包括相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；在基板的在其上形成第一导电图案的表面上形成第二导电图案，第二导电图案包括不被电连接到第一导电图案并且不被相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；形成透明绝缘部件，所述透明绝缘部件在电连接到第一导电图案并且与第二导电图案接触从而沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域的部分处具有空白空间；以及形成透明电极，所述透明电极用于沿着纵向方向(y轴)电连接第二导电图案的导电图案区域。
在本发明中，可以在形成透明绝缘部件之后进一步执行在120℃到150℃在烤炉中热固化透明绝缘部件持续10到30分钟。
在该制造方法中，透明绝缘部件和透明电极的特征与如上所述单面单片触摸屏的透明绝缘部件的那些相同。
而且，可以如下地形成第一导电图案和第二导电图案：a)在基板上形成导电层；b)在导电层上形成耐蚀图案；以及c)使用耐蚀图案蚀刻导电层，因此形成导电图案。
当在c)中导电层被过蚀刻时，可能形成具有小于耐蚀图案的宽度的线宽度的导电图案。
另外地，在c)之后，可以进一步执行d)移除耐蚀图案或者e)重新形成耐蚀图案以覆盖导电图案。
可以根据制造导电图案的方法的应用领域适当地确定形成第一导电图案和第二导电图案的方法。
可以经由以下示例获得对于本发明的更好的理解，这些示例是为了说明而阐述的，而不被理解为限制本发明的范围。本发明的范围描述在权利要求中，并且包括等同于权利要求和其中所有的修改的含义。
本发明的模式
[示例1]
如在图7中所示，在具有第一导电图案和第二导电图案的基板上，通过使用喷墨印刷机使用苯酚酚醛环氧树脂以如在图2(a)中所示的H形状形成用于绝缘部件的图案。用于绝缘部件的图案具有600nm的厚度，并且在120℃下在烤炉中热固化持续20分钟。此后，用于使用Ag纳米线连接第二导电图案的透明电极被形成为100nm的厚度，由此制造触摸屏。
[示例2]
除了以如在图2(b)中所示的其顶部和底部封闭的H形状形成用于绝缘部件的图案外，以与在示例1中相同的方式制造触摸屏。
[示例3]
除了如下事项以外以与在示例2中相同的方式制造触摸屏：以如在图2(b)中所示的其顶部和底部封闭的H形状形成用于绝缘部件的图案，屏障被形成为1000nm的厚度，并且在喷墨印刷过程中从绝缘部件的中部移除了25％的像素，由此绝缘部件的中部被形成为500nm的厚度。
[示例4]
除了以如在图6中所示的其中部被形成为中凸的H形状形成用于绝缘部件的图案以外，以与在示例1中相同的方式制造触摸屏。
[对比示例1]
除了使用用于形成绝缘部件的传统过程将具有矩形形状的绝缘部件形成为600nm的厚度外，以与在示例1中相同的方式制造触摸屏。
测试示例
评价示例1至4和对照示例1的触摸屏以确定图案线宽度、图案均匀性、导电性和透明电极的可视性。
在对比示例1的触摸屏中，在绝缘部件和导电图案上透明电极的线宽度是不同的，图案不是均匀的，并且透明电极的导电性不是恒定的。而且，易于观察到触摸屏中的透明电极，并且因此可视性未得到改进。
然而，在示例1至4的触摸屏中，透明电极具有比对比示例1的线宽度和厚度更加均匀的线宽度和厚度，并且在触摸屏中在视觉上隐藏了均匀地形成的透明电极，并且因此可视性得到改进。
在示例2和示例3的触摸屏中，由于具有封闭的顶部和底部的H形绝缘部件，用于透明电极的墨没有在导电图案上蔓延，由此与示例1相比较，透明电极的图案被非常均匀地形成。特别地在示例3中，绝缘部件的中部的高度小于屏障的高度，并且因此使得透明电极的厚度更加恒定。
在示例4的触摸屏中，与示例1相比较，显著地减少了透明电极的断开。

Claims (28)

1.一种单面单片触摸屏，包括：
基板；
第一导电图案，所述第一导电图案沿着横向方向形成在所述基板的表面上并且包括至少两个图案列，每一个所述图案列包括相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；
第二导电图案，所述第二导电图案形成在所述基板的形成有所述第一导电图案的所述表面上，并且包括未电连接到所述第一导电图案并且未相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；
透明电极，所述透明电极用于沿着纵向方向电连接所述第二导电图案的所述导电图案区域；以及
透明绝缘部件，所述透明绝缘部件布置在所述透明电极和所述第一导电图案之间以使所述透明电极和所述第一导电图案相互电绝缘，
其中，所述透明绝缘部件在与所述第二导电图案接触的部分处具有空白空间，其中，所述透明绝缘部件是H形的。
2.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明绝缘部件被构造使得在H形绝缘部件的中部处形成带纹理部分。
3.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明绝缘部件被构造使得H形绝缘部件的顶部和底部是封闭的。
4.根据权利要求3所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明绝缘部件被构造使得所述H形绝缘部件的屏障的厚度大于所述H形绝缘部件的中部的厚度。
5.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明绝缘部件具有400nm至1200nm的厚度。
6.根据权利要求4所述的单面单片触摸屏，其中，所述屏障的厚度比所述中部的厚度至少大200nm。
7.根据权利要求6所述的单面单片触摸屏，其中，所述中部具有400nm至1000nm的厚度，并且所述屏障具有600nm至1200nm的厚度。
8.根据权利要求6所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明绝缘部件和所述透明电极中的至少一个是使用喷墨印刷过程或者逐点分配过程形成的。
9.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明电极包括导电聚合物或者银(Ag)纳米线。
10.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明绝缘部件由环氧树脂墨形成。
11.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明电极具有50nm至100nm的厚度。
12.根据权利要求1所述的单面单片触摸屏，其中，所述透明电极具有85％至95％的透光率。
13.一种制造单面单片触摸屏的方法，包括：
在基板的表面上沿着横向方向形成第一导电图案，所述第一导电图案包括至少两个图案列，每一个所述图案列包括相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；
在所述基板的形成有所述第一导电图案的所述表面上形成第二导电图案，所述第二导电图案包括未电连接到所述第一导电图案并且未相互电连接的两个或者更多个导电图案区域；
形成透明绝缘部件，所述透明绝缘部件在电连接到所述第一导电图案并且与所述第二导电图案接触以沿着纵向方向电连接所述第二导电图案的所述导电图案区域的部分处具有空白空间；以及
形成用于沿着纵向方向电连接所述第二导电图案的所述导电图案区域的透明电极，其中，所述透明绝缘部件是H形的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明绝缘部件被构造使得在H形绝缘部件的中部处形成带纹理部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明绝缘部件被构造使得H形绝缘部件的顶部和底部是封闭的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述透明绝缘部件被构造使得所述H形绝缘部件的屏障的厚度大于所述H形绝缘部件的中部的厚度。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述透明绝缘部件具有400nm至1200nm的厚度。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述屏障的厚度比所述中部的厚度至少大200nm。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述中部具有400nm至1000nm的厚度，并且所述屏障具有600nm至1200nm的厚度。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明绝缘部件和所述透明电极中的至少一个是使用喷墨印刷过程或者逐点分配过程形成的。
21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明电极包括导电聚合物或者银(Ag)纳米线。
22.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明绝缘部件由环氧树脂墨形成。
23.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明电极具有50nm至100nm的厚度。
24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透明电极具有85％至95％的透光率。
25.根据权利要求13所述的方法，其中，通过如下步骤形成所述第一导电图案和所述第二导电图案：
a)在所述基板上形成导电层；
b)在所述导电层上形成耐蚀图案；以及
c)使用所述耐蚀图案蚀刻所述导电层，从而形成所述导电图案。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，在步骤c)中，所述导电层被过度蚀刻，由此所述导电图案的线宽度小于所述耐蚀图案的宽度。
27.根据权利要求25所述的方法，在步骤c)之后，进一步包括步骤d)移除所述耐蚀图案或者步骤e)重新形成所述耐蚀图案以覆盖所述导电图案。
28.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：在形成所述透明绝缘部件之后，在120℃至150℃下在烤炉中热固化所述透明绝缘部件持续10至30分钟。
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