CN107947778A - 一种透明导电膜按键的结构、制造方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种透明导电膜按键的结构，包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层；所述绝缘表层的底部配置所述X轴感应涂层，所述X轴感应涂层的底部配置所述绝缘隔离层，所述绝缘隔离层的底部配置所述Y轴感应涂层，所述Y轴感应涂层的底部配置所述第二绝缘表层；所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质。

Description

一种透明导电膜按键的结构、制造方法及系统

技术领域

本发明涉及透明导电膜按键的结构、制造方法及系统。

背景技术

传统电容式触控按键仅仅用于按键操作，简单的滑动操作，在二维平面上的触控操作方案比较少，少数二维平面的操作实现也是基于不透明的板材上，对于需要比较酷炫显示就无法实现，而现代消费类产品对交互的体验越来越高要求，那势必需要开发出更酷炫的触控显示交互方案，虽然采用电容式触摸屏的方案可以实现，但是对于各种不同产品结构的成本太高，很多产品由于成本要求无法使用。针对此，设计出基于透明导电膜的电容式触控按键手势方案，结合显示装置，已经能够实现酷炫的触控显示交互体验。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种透明导电膜按键的结构、制造方法及系统。

本发明提供的技术方案为：

一种透明导电膜按键的结构，包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层；

所述绝缘表层的底部配置所述X轴感应涂层，所述X轴感应涂层的底部配置所述绝缘隔离层，所述绝缘隔离层的底部配置所述Y轴感应涂层，所述Y轴感应涂层的底部配置所述第二绝缘表层；所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质。

优选的是，所述X轴感应涂层和Y轴感应涂层的表面均包括作为感应区的感应涂层。

优选的是，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区。

优选的是，所述方块感应区的各方块之间的间距为0.5至0.8mm，各同一排的方块的对角线在同一条直线上。

优选的是，所述X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区在竖直的空间方向上交错排列；

所述X轴感应涂层和Y轴感应涂层的基板为0.4至1.3mm的超薄玻璃。

本发明同时还提供一种透明导电膜按键的制造工艺，所述透明导电膜包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层，所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质，在制造时：

首先选取X轴感应涂层和Y轴感应涂层的基板，对所述基板进行预处理经去离子水洗、超声波洁净，然后将所述基板送入真空室，对基板进行SiO2镀制，形成相应的感应涂层，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区，然后进入ITO镀膜室镀制ITO膜，经加热固化退火后获得相应的X轴感应涂层和Y轴感应涂层；

然后按顺序在所述绝缘表层的底部配置所述X轴感应涂层，所述X轴感应涂层的底部配置所述绝缘隔离层，所述绝缘隔离层的底部配置所述Y轴感应涂层，所述Y轴感应涂层的底部配置所述第二绝缘表层。

优选的是，所述制造工艺的整个过程均在高真空状态下洁净无尘通入氩气和氧气气体中完成。

优选的是，对基板进行SiO2镀制时采用直流磁控溅射法制作。

本发明同时提供一种透明导电膜按键的系统，包括透明导电膜、电容式触控按键MCU和通信接口；所述透明导电膜包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层，所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质；所述透明导电膜包括X轴感应涂层和Y轴感应涂层表面均包括作为感应区的感应涂层，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区，所述X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区在竖直的空间方向上交错排列；通过银浆线连接电容式触控按键MCU以及相应的X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区，所述电容式触控按键MCU用于计算相应的触摸位置；所述通信接口通过串行总线与所述电容式触控按键MCU电连接，所述通信接口用于与外部主机通信。

优选的是，所述方块感应区的各方块之间的间距为0.5至0.8mm，各同一排的方块的对角线在同一条直线上。

本发明的有益效果：

本发明的透明导电膜按键的结构、制造方法及系统，本发明主要通过在透明塑料材料上面按照设计图的区域喷涂透明导电材料，做成电容式触控按键的感应电极，这些感应电极通过银浆线连接做成接口，这样就完成了专用透明导电膜；生产出的专用透明导电膜可以贴在透明外壳背面，与主板的专用电容式触控按键IC通过对于接口相连。当手指在外壳进行例如上滑、下滑、左滑、右滑、单击、长按等手势触控动作时，专用电容式触控按键MCU IC通过专用算法检测按键并识别出手势动作；由于透明导电膜的透明属性，可以根据识别出的手势动作在背面加一个显示装置，实现各种酷炫的交互显示；本发明具有以下三大优点：

一、良好的操作体验：该方案采用矩阵式设计感应电极，可以实现二维平面的手势识别；感应电极及材料都是透明属性，可以结合显示装置提升交互体验；

二、寿命长久：由于采用电容式触控按键设计，不需要磨损、压力即可触发，可以有更久的使用寿命；

三、防尘防水：由于不需要开孔，使结构密封良好，防止灰尘和水进入机器内部引起故障。

附图说明

图1为本发明的透明导电膜按键的结构示意图；

图2为本发明的透明导电膜按键的X轴涂层结构示意图；

图3为本发明的透明导电膜按键的Y轴涂层结构示意图；

图4为本发明的透明导电膜按键的系统结构示意图；

图5为本发明的透明导电膜按键的硬件结构示意图；

图6为本发明的透明导电膜按键的软件流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，如图1、图2和图3所示，一种透明导电膜按键的结构，包括绝缘表层1、X轴感应涂层2、绝缘隔离层3、Y轴感应涂层4和第二绝缘表层5；

所述绝缘表层1的底部配置所述X轴感应涂层2，所述X轴感应涂层2的底部配置所述绝缘隔离层3，所述绝缘隔离层3的底部配置所述Y轴感应涂层4，所述Y轴感应涂层4的底部配置所述第二绝缘表层5；所述绝缘表层1、X轴感应涂层2、绝缘隔离层3、Y轴感应涂层4和第二绝缘表层5均为透明材质。

所述X轴感应涂层和Y轴感应涂层的表面均包括作为感应区的感应涂层。所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区。所述方块感应区的各方块之间的间距为0.5至0.8mm，各同一排的方块的对角线在同一条直线上。为了降低X轴与Y轴之间的相互自感，需要将X轴的最小感应方块与Y轴的最小感应方块相互错开，所以所述X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区在竖直的空间方向上交错排列；

所述X轴感应涂层和Y轴感应涂层的基板为0.4至1.3mm的超薄玻璃从俯视图方向看，X轴和Y轴中最小的方块感应区域需要保持0.5～0.8mm的间距。最小感应方块的尺寸需要根据需求的分辨率以及整个触摸区域的尺寸来定。另在在X轴感应涂层和Y轴感应涂层之间增加一层Y轴感应涂层，降低X轴个Y轴的相互自感，增加稳定性和可靠性，兼容更多的使用场景。

本发明同时提供一种一种透明导电膜按键的制造工艺，所述透明导电膜包括绝缘表层1、X轴感应涂层2、绝缘隔离层3、Y轴感应涂层4和第二绝缘表层5，所述绝缘表层1、X轴感应涂层2、绝缘隔离层3、Y轴感应涂层4和第二绝缘表层5均为透明材质，在制造时：

首先选取X轴感应涂层2和Y轴感应涂层4的基板，对所述基板进行预处理经去离子水洗、超声波洁净，然后将所述基板送入真空室，对基板进行SiO2镀制，形成相应的感应涂层，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区，然后进入ITO镀膜室镀制ITO膜，经加热固化退火后获得相应的X轴感应涂层和Y轴感应涂层；X轴感应涂层2和Y轴感应涂层4即为ITO膜，ITO导电膜玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用磁控溅射的方法沉积二氧化硅(SiO2)和氧化铟锡(通称ITO)薄膜加工制作成的一种具有良好透明导电性能的金属化合物，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。

ITO导电膜玻璃广泛地应用于显示及触控器件、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域，是目前LCD、PDP、OLED、触摸屏等各类显示及触控器件最主要的透明导电电极材料；ITO透明导电膜玻璃的生产有三个必备条件，即:镀膜设备、ITO靶材和透明超薄玻璃(0.4～1.3mm)。ITO透明导电膜玻璃的膜层镀制是工艺的核心技术，它可以采用多种方法，有磁控溅射法(直流磁控溅射和射频磁控溅射)、真空蒸发法(电阻加热或电子束加热)、浸渍法、化学气相沉积法、喷涂法等5种工艺。目前采用较广的是直流磁控溅射法,用该工艺进行连续镀ITO膜层,具有膜层厚度均匀、易控制、膜重复性好、稳定、适于连续生产、可镀大面积、基片和靶相互位置可按理想设计任意放置、可在低温下制取致密的薄膜层、可采用合金靶反应溅射、也可采用氧化靶直接溅射等诸多优点。该工艺适用于大规模工业化生产，ITO透明导电膜玻璃质量好，规格品种多，耗能低。

然后按顺序在所述绝缘表层的底部配置所述X轴感应涂层，所述X轴感应涂层的底部配置所述绝缘隔离层，所述绝缘隔离层的底部配置所述Y轴感应涂层，所述Y轴感应涂层的底部配置所述第二绝缘表层。

在镀膜工艺生产时，注意ITO膜主要特性是透明和导电，影响这两个指标的最主要因素有溅射电压、沉积速率、基片温度、溅射压力、氧分压及靶材的Sn/In组分比。因此，在镀制ITO透明导电膜时，应尽可能低电压溅射，防止膜层因受离子轰击而损伤，使膜层电阻增大及形成低价黑色氧化物InO，降低了ITO玻璃的透光率。所述制造工艺的整个过程均在高真空状态下洁净无尘通入氩气和氧气气体中完成。对基板进行SiO2镀制时采用直流磁控溅射法制作。

本发明的方案设计使用两层导电涂层，分别作为X轴和Y轴的感应区。触控ICAS9059DT通过对X轴感应区和Y轴感应区中各个轴点进行充放电，计算出当前感应区的基准电容值。在手指触碰感应区时，由于人体电场，手指与感应区之间会形成一个耦合电容，新的耦合电容增加整个感应区的电容值，触控IC AS9059DT能检测到电容值的变化。手指离感应区越近，触控IC检测到的电容也会越大。通过比较计算出X轴和Y轴上感应电容最强的轴点，得出手指所在的位置坐标，将手势解析动作以及手势触摸坐标等信息发给主机处理控制显示装置做出对应的显示变化。

其中MCU：微控制单元，又称微型计算机。将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

IC：是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

如图4和图5所示，其中图5为本发明的电容式触控按键MCU选择A1semi品牌的AS9059DT时的电路图；本发明同时还提供一种透明导电膜按键的系统，包括透明导电膜、电容式触控按键MCU7和通信接口8；所述透明导电膜包括绝缘表层1、X轴感应涂层2、绝缘隔离层3、Y轴感应涂层4和第二绝缘表层5，所述绝缘表层1、X轴感应涂层2、绝缘隔离层3、Y轴感应涂层4和第二绝缘表层5均为透明材质；所述透明导电膜包括X轴感应涂层和Y轴感应涂层表面均包括作为感应区的感应涂层，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区，所述X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区在竖直的空间方向上交错排列，形成透明导电膜基板6；通过银浆线连接电容式触控按键MCU7以及相应的X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区的透明导电膜基板6，所述电容式触控按键MCU7用于计算相应的触摸位置；所述通信接口8通过串行总线与所述电容式触控按键MCU7电连接，所述通信接口8用于与外部主机通信。

所述方块感应区的各方块之间的间距为0.5至0.8mm，各同一排的方块的对角线在同一条直线上。

在使用时使用编译平台进行软件代码编译调试完毕后，在该目录下会产生一个与源代码文件同名的烧录文件。使用烧录软件，连接上A1semi的专用触摸MCU烧录器，然后将该烧录文件加载到上位机当中，按照软件的使用说明步骤进行单片机烧录。烧录完毕便可装上整机运行，测试完整功能。

将透明导电膜与AS9059DT相连后，AS9059DT与显示装置相连，将透明导电膜装在显示装置上面，在透明导电膜上面手指轻轻滑动，AS9059DT识别出相应手势动作后发出手势动作指令给显示装置，手势实现流程如图6所示，显示装置显示出对应的图形，告知手势动作有效与否，例如显示手指滑动的路径。这样交互可以更直观，更方便，更高档。

Claims (10)

1.一种透明导电膜按键的结构，其特征在于：

包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层；

所述绝缘表层的底部配置所述X轴感应涂层，所述X轴感应涂层的底部配置所述绝缘隔离层，所述绝缘隔离层的底部配置所述Y轴感应涂层，所述Y轴感应涂层的底部配置所述第二绝缘表层；所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质。

2.根据权利要求1所述的透明导电膜按键的结构，其特征在于：

所述X轴感应涂层和Y轴感应涂层的表面均包括作为感应区的感应涂层。

3.根据权利要求2所述的透明导电膜按键的结构，其特征在于：

所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区。

4.根据权利要求3所述的透明导电膜按键的结构，其特征在于：

所述方块感应区的各方块之间的间距为0.5至0.8mm，各同一排的方块的对角线在同一条直线上。

5.根据权利要求4所述的透明导电膜按键的结构，其特征在于：

所述X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区在竖直的空间方向上交错排列；

所述X轴感应涂层和Y轴感应涂层的基板为0.4至1.3mm的超薄玻璃。

6.一种透明导电膜按键的制造工艺，其特征在于：

所述透明导电膜包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层，所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质，在制造时：

首先选取X轴感应涂层和Y轴感应涂层的基板，对所述基板进行预处理经去离子水洗、超声波洁净，然后将所述基板送入真空室，对基板进行SiO2镀制，形成相应的感应涂层，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区，然后进入ITO镀膜室镀制ITO膜，经加热固化退火后获得相应的X轴感应涂层和Y轴感应涂层；

然后按顺序在所述绝缘表层的底部配置所述X轴感应涂层，所述X轴感应涂层的底部配置所述绝缘隔离层，所述绝缘隔离层的底部配置所述Y轴感应涂层，所述Y轴感应涂层的底部配置所述第二绝缘表层。

7.根据权利要求6所述的透明导电膜按键的制造工艺，其特征在于：

所述制造工艺的整个过程均在高真空状态下洁净无尘通入氩气和氧气气体中完成。

8.根据权利要求6所述的透明导电膜按键的制造工艺，其特征在于：

对基板进行SiO2镀制时采用直流磁控溅射法制作。

9.一种透明导电膜按键的系统，其特征在于：

包括透明导电膜、电容式触控按键MCU和通信接口；所述透明导电膜包括绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层，所述绝缘表层、X轴感应涂层、绝缘隔离层、Y轴感应涂层和第二绝缘表层均为透明材质；所述透明导电膜包括X轴感应涂层和Y轴感应涂层表面均包括作为感应区的感应涂层，所述感应涂层为呈矩阵排列的方块感应区，所述X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区在竖直的空间方向上交错排列；通过银浆线连接电容式触控按键MCU以及相应的X轴感应涂层的方块感应区和Y轴感应涂层的方块感应区，所述电容式触控按键MCU用于计算相应的触摸位置；所述通信接口通过串行总线与所述电容式触控按键MCU电连接，所述通信接口用于与外部主机通信。

10.根据权利要求9所述的透明导电膜按键的系统，其特征在于：

所述方块感应区的各方块之间的间距为0.5至0.8mm，各同一排的方块的对角线在同一条直线上。