CN112764598A - 球形触控装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种球形触控装置，包括热缩膜层、第一网格电极和/或第二网格电极。热缩膜层，贴附于球形支撑物的外表面，所述热缩膜层具有与所述球形支撑物贴合的内膜面、及与所述内膜面相对的外膜面；所述第一网格电极设置于所述热缩膜层的外膜面，所述第二网格电极设置于所述热缩膜层的内膜面。本发明还提供一种球形触控装置的制作方法。本发明技术方案能够获得具有多维度曲面造型的电容式触摸屏，从而丰富电容式触摸屏的用途及应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及电容式触控技术领域，特别涉及一种球形触控装置，以及该球形触控装置的制作方法。
背景技术
触控无处不在，自从苹果贾伯斯将电容式触摸屏广泛应用于自家产品后，可以说电容式触摸屏几乎完全在消费性电子产品上取代的原本的电阻式触摸屏技术。其中，金属铜网格触屏技术属于电容式触控屏技术中的一新兴跨世代技术，其使用具极低面电阻的铜层(面电阻小于0.1欧姆)作为导体，使用真空溅镀与真空蒸镀的方式将铜层沉积在光学级透明基板上，再使用黄光制程(photolithography processes)的方式制作出网格状的电极。使用此电极做出的触摸屏具有以下优点：(1)线不可视：金属网格(Metal Mesh)技术可视区线宽线路精度小于5μm，尺寸达110吋；(2)超级窄边框与无边框设计：边框线宽线距技术能力可达10/10μm；(3)触摸灵敏与笔触精准度高：报点率高>120点，不需多片拼接实现单片电容式一体化触控；(4)唯一可过环境测试的超大尺寸触摸屏：高温高湿通电压条件，不发生迁移(migration)问题；(5)唯一适合全球首款大于10毫米玻璃介质触控屏：可以实现水中触摸，满足防水、防爆与户外应用设计；(6)唯一超大尺寸可支持极细主动与被动笔(精密笔写)：可支持到笔尖2毫米；(7)延伸触手至军事、医疗、工业控制与车载等新领域，目前紧密与中国航天公司开发电磁波屏蔽膜(EMI shielding film)应用，也将新领域扩充至军事、医疗、工业控制与车载等应用，不仅局限于商务、会议室与教育平板的领域。
目前，现有的触摸屏多是以平面的设计为主，曲面也多是一维度(1D)的弯曲设计，而两维度(2D)甚至三维度(3D)则是以光学式的触控技术为主。但是光学式触控无论在精准度和灵敏度皆无法与电容式触控相比，电容式触摸屏要达到多维度的曲面造型，依然充满挑战。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种球形触控装置，旨在提供具有多维度曲面造型的电容式触摸屏，以丰富电容式触摸屏的应用场景。
为实现上述目的，本发明提出一种球形触控装置，包括：
热缩膜层，贴附于球形支撑物的外表面，所述热缩膜层具有与所述球形支撑物贴合的内膜面、及与所述内膜面相对的外膜面；以及，
第一网格电极和/或第二网格电极，所述第一网格电极设置于所述热缩膜层的外膜面，所述第二网格电极设置于所述热缩膜层的内膜面。
可选地，所述第一网格电极和第二网格电极的导电材料均选自铜、镍、银、铁、铬和有机导电高分子聚合物中的任意一种或多种。
可选地，所述热缩膜层为聚乙烯薄膜、未拉伸聚丙烯薄膜、镀铝未拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯薄膜、涂层双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯消光膜薄膜、双面或单面热封双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯膜、聚脂膜薄膜、镀铝聚脂膜薄膜、涂层聚脂膜薄膜和尼龙薄膜中的任意一种。
可选地，所述热缩膜层的厚度范围为9～500μm；所述第一网格电极的厚度范围为0.1～50μm；所述第二网格电极的厚度范围为0.1～50μm。
可选地，所述球形触控装置还包括所述球形支撑物，所述球形支撑物为绝缘体；或，所述球形支撑物包括导体和包覆于所述导体外层的绝缘层。
可选地，所述绝缘体的材料选自为玻璃、塑料、金属氧化物中的任意一种或多种；所述导体为金属材质，所述绝缘层的材料选自为玻璃、塑料、金属氧化物中的任意一种或多种。
本发明还提供一种球形触控装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在热缩膜层的外膜面设置第一网格电极，和/或，在热缩膜层的内膜面设置第二网格电极，得到导电热缩膜层；
S2、将所述导电热缩膜层包覆于球形支撑物的外表面；
S3、对所述导电热缩膜层进行加热，并使所述导电热缩膜层贴附于所述球形支撑物的外表面。
进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、通过真空溅镀或真空蒸镀的方式在所述热缩膜层的外膜面镀覆第一导电层，和/或，在所述热缩膜层的内膜面镀覆第二导电层；
S12、通过黄光制程对第一导电层和/或第二导电层进行图案化作业，得到第一网格电极和/或第二网格电极。
进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、通过胶粘的方式在所述热缩膜层的外膜面贴附第一导电层，和/或在所述热缩膜层的内膜面贴附第二导电层；
S12、通过黄光制程对第一导电层和/或第二导电层进行图案化作业，得到第一网格电极和/或第二网格电极。
进一步地，所述步骤S3中，对所述导电热缩膜层加热的温度T的范围为：Tg≤T≤Tg+100℃，其中，Tg为所述热缩膜的玻璃化温度。
本发明技术方案提供一种球形触控装置，通过将热缩膜层贴附于球形支撑物的外表面，并将第一网格电极设置于热缩膜层的外膜面，和/或，将第二网格电极设置于热缩膜层的内膜面。本发明技术方案能够获得具有多维度曲面造型的电容式触摸屏，从而丰富电容式触摸屏的用途及应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中球形触控装置的结构示意图；
图2为图1所示球形触控装置的制作流程示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提出一种球形触控装置，下面将结合图1和图2对本发明实施例的球形触控装置进行具体说明。
在本发明一实施例中，如图1所示，所述球形触控装置包括：
热缩膜层100，贴附于球形支撑物400的外表面，所述热缩膜层100具有与所述球形支撑物400贴合的内膜面、及与所述内膜面相对的外膜面；以及，
第一网格电极200和/或第二网格电极300，所述第一网格电极200设置于所述热缩膜层100的外膜面，所述第二网格电极300设置于所述热缩膜层100的内膜面。
本实施例中，如图2所示，球形触控装置的制作流程为：先在热缩膜层100的外膜面设置第一网格电极200，和/或在热缩膜层100的内膜面设置第二网格电极300，然后将热缩膜层100包覆在球形支撑物400的外表面，最后将包覆了热缩膜层100的球形支撑物400放置于炉中进行加热，热缩膜遇热会变形收缩，从而紧紧地伏贴于球状支撑物上。下文还将对球形触控装置的具体制作方法进行说明。可以理解，当完成球形触控装置的制作后，可以保留位于其中心的球形支撑物400，也可以将球形支撑物400拆卸并取走。因此，球形触控装置可以包括球形支撑物400，也可以不包括球形支撑物400，本发明对此不进行限制。
具体而言，球形触控装置可以仅包括单层网格电极，也可以包括双层网格电极。当球形触控装置仅包括单层网格电极，即仅其热缩膜层100的外膜面设置有第一网格电极200，球形触控装置的外表面形成的是单点电容式触摸屏；当球形触控装置包括双层网格电极，即其热缩膜层100的外膜面设置有第一网格电极200，而内膜面设置有第二网格电极300，则球形触控装置形成的是多点电容式触摸屏，具体的，第一网格电极200和第二网格电极300中的一者形成发送电路(Tx电路)，另一者形成接收电路(Rx电路)。可以理解，单点电容式触摸屏只能识别和支持每次一个手指的触控、点击，若同时有两个以上的点被触碰，就不能做出正确反应；而多点电容式触摸屏能把任务分解为两个方面的工作，一是同时采集多点信号，二是对每路信号的意义进行判断，也就是手势识别，从而实现屏幕识别人的五个手指同时做的点击、触控动作。
本实施例中，网格电极的成型是先在热缩膜层100的表面设置导电层，再通过黄光制程制作出网格状的电极，下文还将对网格电极的制作方法进行详细描述。
还应说明的是，球形触控装置还可以包括柔性电路板(FPC)500，在该球形触控装置中，第一网格电极200和/或第二网格电极300与柔性电路板500电性连接。具体的，第一网格电极200和/或第二网格电极300与柔性电路板500可以通过异方性导电胶(ACF)与柔性电路板(FPC)500进行粘接固定。
本发明技术方案提供一种球形触控装置，通过将热缩膜层100贴附于球形支撑物400的外表面，并将第一网格电极200设置于热缩膜层100的外膜面，和/或，将第二网格电极300设置于热缩膜层100的内膜面。本发明技术方案能够获得具有多维度曲面造型的电容式触摸屏，从而丰富电容式触摸屏的用途及应用场景。
进一步地，第一网格电极200和第二网格电极300均为溅镀层或蒸镀层，所述溅镀层或蒸镀层镀覆于热缩膜层100的外表面。具体的，在制作网格电极时，首先将通过真空溅镀或真空蒸镀的方式在所述热缩膜层的外表面镀覆导电层；然后再通过黄光制程对导电层进行图案化作业，从而得到网格电极。
或者，第一网格电极200和所述第二网格电极300均为金属箔层或导电有机物层，金属箔层或导电有机物层粘贴于热缩膜层100的外表面。具体的，在制作网格电极时，通过胶粘的方式在所述热缩膜层的外膜面贴附金属箔层或导电有机物层；然后再通过黄光制程对金属箔层或导电有机物层进行图案化作业，得到网格电极。
进一步地，第一网格电极200和第二网格电极300的导电材料均选自铜、镍、银、铁、铬和有机导电高分子聚合物(比如聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT))中的任意一种或多种。
进一步地，所述热缩膜层100为聚乙烯(PE)薄膜、未拉伸聚丙烯(CPP)薄膜、镀铝未拉伸聚丙烯(VMCPP)薄膜、双向拉伸聚丙烯(OPP)薄膜、涂层双向拉伸聚丙烯(KOP)薄膜、双向拉伸聚丙烯消光膜(MATOPP)薄膜、双面或单面热封双向拉伸聚丙烯(PCO)薄膜、双向拉伸聚丙烯(PL)薄膜、聚脂膜(PET)薄膜、镀铝聚脂膜(VMPET)薄膜、涂层聚脂膜(KPET)薄膜、尼龙(NY)薄膜等中的任意一种。可以理解，热缩膜遇热会收缩，本实施例技术方案通过利用热缩膜遇热收缩的特性，对热缩膜层100进行加热，以使其紧紧地包覆在球形支撑物400的表面，而设置在热缩膜层100表面的网格电极也随之变形，最后形成多维度曲面造型的电容式触摸屏-球形触摸屏。其中，热缩膜的加热温度可以选择膜材的玻璃软化温度(Tg)，或高于膜材的玻璃软化温度(Tg)5～100℃的温度作为工作温度，但不能使用过高的工作温度，以避免热缩膜内的塑化剂和寡聚物释出于膜面。
进一步地，所述热缩膜层100的厚度范围为9～500μm。可以理解，热缩膜层100的厚度不宜过厚也不宜过薄，如果热缩膜层100的厚度过厚，遇热不易收缩变形；如果热缩膜层100的厚度过薄，在收缩变形过程中容易破裂。可选地，热缩膜层100的厚度为9μm、或250μm、或500μm等。
所述第一网格电极200的厚度范围为0.1～50μm；所述第二网格电极300的厚度范围为0.1～50μm。可以理解，网格电极的厚度不宜过厚也不宜过薄，如果网格电极的厚度过厚，不易随热缩膜层100发生变形，从而不易包覆于球形支撑物400的外表面；如果热缩膜层100的厚度过薄，在随热缩膜层100变形过程中容易发生破损。可选地，网格电极的厚度为0.1μm、或25μm、或50μm等。
一实施例中，球形触控装置还包括球形支撑物400，球形支撑物400为绝缘体；具体的，该绝缘体的材料可选自为玻璃、塑料、金属氧化物等中的任意一种或多种。
另一实施例中，球形支撑物400包括导体和包覆于所述导体外层的绝缘层。其中，导体可为金属材质，具体可由铝、铁、铜等材料所构成；而绝缘层的材料可选自为玻璃、塑料、金属氧化物等中的任意一种或多种。可以理解，在该实施例中，在导体上披覆一层不导电的阻隔层(绝缘层)目的是为了防止导体对球形支撑物400外表面的电容式触摸屏产生信号干扰。优选地，该绝缘层的体电阻率大于102Ω·m。
本发明实施例还提供一种球形触控装置的制作方法，包括以下步骤：
S1、在热缩膜层的外膜面设置第一网格电极，和/或，在热缩膜层的内膜面设置第二网格电极，得到导电热缩膜层；
S2、将所述导电热缩膜层包覆于球形支撑物的外表面；
S3、对所述导电热缩膜层进行加热，并使所述导电热缩膜层贴附于所述球形支撑物的外表面。
进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、通过真空溅镀或真空蒸镀的方式在所述热缩膜层的外膜面镀覆第一导电层，和/或，在所述热缩膜层的内膜面镀覆第二导电层；
S12、通过黄光制程对第一导电层和/或第二导电层进行图案化作业，得到第一网格电极和/或第二网格电极。
具体的，所述步骤S11中，抽真空的背景压力10-2～10-8Torr，工作压力10-1～10- 4Torr，镀覆气氛为氩气等惰性气体，靶材为铜、镍、银、铁和铬等中任意一种或多种。
所述步骤S12中，黄光制程的具体流程为：首先使用涂布光阻、贴附干膜或网印防蚀刻油墨等方式将蚀刻阻绝层设置于导电层上，然后依次通过曝光、显影、蚀刻和去膜等步骤完成图案化作业，最后得到网格电极。
或者，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、通过胶粘的方式在所述热缩膜层的外膜面贴附第一导电层，和/或在所述热缩膜层的内膜面贴附第二导电层；
S12、通过黄光制程对第一导电层和/或第二导电层进行图案化作业，得到第一网格电极和/或第二网格电极。
具体的，所述步骤S11中，将导电层(铜箔、或镍箔、或银箔、或铁箔、或铬箔、或合金箔、或有机导电高分子聚合物薄膜等)通过涂胶层贴附于热缩膜上。其中，涂胶层采用丙烯酸树脂、环氧-丙烯酸树脂和热引发剂的混合物，通过加热涂胶层，使丙烯酸树脂与环氧-丙烯酸树脂发生交联反应，从而使涂导电层粘贴于热缩膜层上，可选地，热引发剂为胺加成物、聚酰胺、多氨聚酰胺、酰肼、二酰肼、变性肪族胺、变性环状脂肪族胺、变性芳香族胺等中一种或多种；或者，涂胶层为丙烯酸树脂、环氧-丙烯酸树脂和光引发剂的混合物，通过光照涂胶层，也可以使丙烯酸树脂与环氧-丙烯酸树脂发生交联反应，从而使涂导电层粘贴于热缩膜层上，可选地，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟环己基苯酮、α-氧代苯乙酸甲酯、2,2-二甲氧基-苯基乙酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、二(η5-2,4-环戊二烯-1-基)二[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮等中一种或多种。
所述步骤S12中，黄光制程的具体流程为：首先使用涂布光阻、贴附干膜或网印防蚀刻油墨等方式将蚀刻阻绝层设置于导电层上，然后依次通过曝光、显影、蚀刻和去膜等步骤完成图案化作业，最后得到网格电极。
进一步地，所述步骤S3中，对所述导电热缩膜层加热的温度T的范围为：Tg≤T≤Tg+100℃，其中，Tg为所述热缩膜的玻璃化温度。可以理解，加热的温度T不宜过高也不宜过低，如果温度T小于Tg，则不能很好地软化热缩膜，热缩膜难以收缩变形；如果温度T大于Tg+100℃，容易造成热缩膜内的塑化剂和寡聚物释出于热缩膜的膜面，损坏热缩膜。
下面将结合具体的实施例，对本发明的触控面板进行进一步说明。
实施例1
(1)通过真空溅镀将导电层镀覆于热缩膜层的表面
通过真空溅镀的方式在厚度为100μm的PET热缩膜的两外表面镀覆铜层，完成热缩膜镀铜的作业，抽真空的背景压力10-6Torr，工作压力10-3Torr，靶材为纯铜靶，所镀覆的铜层厚度为0.5～1μm。
(2)通过黄光制程制作网格电极
依次通过贴干膜、曝光、显影、蚀刻和去膜等步骤对两个铜层完成图案化作业，得到分别位于PET热缩膜的两外表面的两个金属铜网格电极。然后将两个金属铜网格电极使用异方性导电胶(ACF)与柔性电路板(FPC)粘接固定。
(3)制作球形触控装置
将上述贴合了网格电极的热缩膜层包覆于球状支撑物的外表面，并将其放置加热炉中进行加热，温度范围为180～230℃，加热时长为30秒，热缩膜层受热后会变形伏贴于球形支撑物上，最终完成球形触控装置的制作。
实施例2
(1)通过胶粘的方式将导电层贴附于热缩膜层的表面
使用离心搅拌脱泡机将丙烯酸树脂、环氧-丙烯酸树脂和热引发剂进行混炼、脱泡与均质。然后使用刮刀涂布机将湿胶涂布15μm于厚度为100μm的PET热缩膜上，再将铜箔粗糙面压在湿胶上，最后对湿胶进行烘烤加热，加热温度为90℃，时长为30分钟，完成热缩膜贴铜的作业。
(2)通过黄光制程制作网格电极
依次通过贴干膜、曝光、显影、蚀刻和去膜等步骤对两个铜层完成图案化作业，得到分别位于PET热缩膜的两外表面的两个金属铜网格电极。然后将两个金属铜网格电极使用异方性导电胶(ACF)与柔性电路板(FPC)粘接固定。
(3)制作球形触控装置
将上述贴合了网格电极的热缩膜层包覆于球状支撑物的外表面，并将其放置加热炉中进行加热，温度范围为180～230℃，加热时长为30秒，热缩膜层受热后会变形伏贴于球形支撑物上，最终完成球形触控装置的制作。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种球形触控装置，其特征在于，包括：
热缩膜层，贴附于球形支撑物的外表面，所述热缩膜层具有与所述球形支撑物贴合的内膜面、及与所述内膜面相对的外膜面；以及，
第一网格电极和/或第二网格电极，所述第一网格电极设置于所述热缩膜层的外膜面，所述第二网格电极设置于所述热缩膜层的内膜面。
2.如权利要求1所述的球形触控装置，其特征在于，所述第一网格电极和所述第二网格电极的导电材料均选自铜、镍、银、铁、铬和有机导电高分子聚合物中的任意一种或多种。
3.如权利要求1所述的球形触控装置，其特征在于，所述热缩膜层为聚乙烯薄膜、未拉伸聚丙烯薄膜、镀铝未拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯薄膜、涂层双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯消光膜薄膜、双面或单面热封双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯膜、聚脂膜薄膜、镀铝聚脂膜薄膜、涂层聚脂膜薄膜和尼龙薄膜中的任意一种。
4.如权利要求1所述的球形触控装置，其特征在于，所述热缩膜层的厚度范围为9～500μm；所述第一网格电极的厚度范围为0.1～50μm；所述第二网格电极的厚度范围为0.1～50μm。
5.如权利要求1所述的球形触控装置，其特征在于，所述球形触控装置还包括所述球形支撑物，所述球形支撑物为绝缘体；或，所述球形支撑物包括导体和包覆于所述导体外层的绝缘层。
6.如权利要求5所述的球形触控装置，其特征在于，所述绝缘体的材料选自为玻璃、塑料、金属氧化物中的任意一种或多种；所述导体为金属材质，所述绝缘层的材料选自为玻璃、塑料、金属氧化物中的任意一种或多种。
7.一种球形触控装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在热缩膜层的外膜面设置第一网格电极，和/或，在热缩膜层的内膜面设置第二网格电极，得到导电热缩膜层；
S2、将所述导电热缩膜层包覆于球形支撑物的外表面；
S3、对所述导电热缩膜层进行加热，并使所述导电热缩膜层贴附于所述球形支撑物的外表面。
8.如权利要求7所述的球形触控装置的制作方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、通过真空溅镀或真空蒸镀的方式在所述热缩膜层的外膜面镀覆第一导电层，和/或，在所述热缩膜层的内膜面镀覆第二导电层；
S12、通过黄光制程对第一导电层和/或第二导电层进行图案化作业，得到第一网格电极和/或第二网格电极。
9.如权利要求7所述的球形触控装置的制作方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、通过胶粘的方式在所述热缩膜层的外膜面贴附第一导电层，和/或在所述热缩膜层的内膜面贴附第二导电层；
S12、通过黄光制程对第一导电层和/或第二导电层进行图案化作业，得到第一网格电极和/或第二网格电极。
10.如权利要求7所述的球形触控装置的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，对所述导电热缩膜层加热的温度T的范围为：Tg≤T≤Tg+100℃，其中，Tg为所述热缩膜的玻璃化温度。
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