CN202230465U - Ito通孔一体式电容触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种ITO通孔一体式电容触摸屏，所述ITO通孔电容触摸屏包括透明玻璃基板，依次层叠于透明玻璃基板的黑色树脂层、ITO电极、第一绝缘层、ITO通孔电极、金属电极和第二绝缘层；所述的ITO电极包括ITO电极1ITO电极2，具有规则图形结构；ITO电极1与ITO电极2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；所述的金属电极线路布线仅在黑色树脂层区域。本实用新型通过对电容触摸屏的层叠结构以及ITO导通方式进行合理的设计，采用ITO通孔的方式上下导通ITO信号电极，有效的提高电容式触摸屏的透光率，工作稳定性以及触摸灵敏度。

Description

ITO通孔一体式电容触摸屏

技术领域

本实用新型涉及电容触摸屏技术领域，尤其是涉及一种通过ITO通孔设计的一体式电容触摸屏。 

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。 

但采用传统的设计方案的电容式触摸屏会存在透光率不高以及工作稳定性差的缺陷，传统的设计方案的电容式触摸屏透光率很难突破80%，且整体受力弯曲变形时，容易在界面出现分离，导致电极断路触摸失效，触摸感应部件损坏。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种ITO通孔一体式电容触摸屏，通过对电容触摸屏的层叠结构以及ITO导通方式进行合理的设计，采用ITO通孔的方式上下导通ITO信号电极，有效的提高电容式触摸屏的透光率，工作稳定性以及触摸灵敏度。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种ITO通孔电容触摸屏，包括透明基板，依次层叠于透明基板的黑色树脂层、ITO电极、第一绝缘层、ITO通孔电极、金属电极和第二绝缘层；所述的ITO电极包括电容屏驱动(ITO电极1)和感应电极(ITO电极2)，具有规则图形结构；

ITO电极1与ITO电极2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；所述的金属电极线路布线仅在黑色树脂层区域。

所述的ITO通孔电极包括显示屏视区之通孔电极1和黑色树脂层边缘通孔电极2，具有规则图形结构，通孔的个数可以是一个或者数个，通孔电极方式有圆形打孔，椭圆形打孔，三角形打孔，梯形打孔，长方形等打孔方式，目的使ITO通孔电极与ITO电极(含ITO1和ITO2电极)接触更稳定，更可靠。所述通孔开在第一绝缘层上(需要ITO通孔的位置)。 

所述的ITO电极包括电容屏驱动(ITO电极1)和感应电极(ITO电极2)部分电极会搭接在黑色树脂上方，ITO电极需从玻璃底部爬坡到黑色树脂顶层。 

优选的是：所述的透明基板为厚度在0.5~2.0毫米的化学强化玻璃基板；所述ITO电极规则结构为菱形，或条形，或方块形，或雪花型，或十字型等规则结构。 

所述的黑色树脂层可有效遮挡非可视区的图层，可以遮光，金属线等产品下方的可见物。第一绝缘层使ITO电极与ITO通孔电极处于绝缘状况，互不导通。ITO通孔电极起到ITO导通作用，导通电容屏驱动或感应线路电极，具有规则图形结构。ITO电极信号导通的柔性线路板邦定区域通过金属电极实现。第二绝缘层保护金属电极与ITO导线，使之与空气绝缘。 

实用新型ITO通孔电极1导通方式：ITO电极1通过第一绝缘层的通孔电极1向上导通，在通过第一绝缘层上的ITO通孔电极1水平连接，再通过第一绝缘层的通孔电极1向下导通到ITO电极1，使ITO电极1形成电容屏驱动通路。ITO电极2直接成膜在玻璃基板上，单个ITO电极相连，直接导通。 

ITO通孔电极2导通方式:成膜在黑色树脂边缘的ITO电极(含ITO电极1和ITO电极2) 通过第一绝缘层的通孔电极2向上导通，通孔电极2再与金属电极相连导通，使ITO电极(含ITO电极1和ITO电极2)与金属电极导通，形成电容屏功能信号。 

所述的金属镀膜的金属膜层为MoNb，AlNd，MoNb堆积而成的三明治结构，厚度按50埃米~500埃米:500埃米~3000埃米:50埃米~500埃米比例搭配，其中MoNb合金材料中Mo和Nb质量比为85~95：5~15，AlNd合金材料中Al和Nd质量比为95~98：2~5。 

金属材料选型也可由银合金或铜合金组成，成分按一定比例组合而成。金属膜层镀膜为真空磁控溅镀。 

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： 

本实用新型通过对层叠结构进行合理的设置，在一层玻璃基板上完成触摸功能信号电极和黑色树脂覆盖层，包含ITO通孔电极层等的顺序和图案的方式，可大幅提升产品的良率，降低成本，提升产品可靠性。本实用新型所述的ITO通孔一体式电容触摸屏只有一层透明基板，玻璃厚度0.5mm~2.0mm之间，具有厚度薄，质量轻等优势；通过对各层的合理设计，使得透过率可以达到90%以上。本实用新型采用ITO通孔方式特点: 可以大大降低ITO电极在爬坡与下坡断裂的几率，增加其导通良率。 

附图说明

图1为本实用新型所述的ITO通孔电容触摸屏的结构示意图； 

图2为本实用新型实施例所述的玻璃基板结构示意图；

 图3 ITO 通孔局部放大结构示意图图；

图4为ITO通孔的剖面结构示意图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。 

如图1及图2所示，所述的ITO通孔电容触摸屏，包括厚度在0.5~2.0毫米的化学强化玻璃基板11，依次层叠于透明玻璃基板的黑色树脂层12、ITO电极13、第一绝缘层14、ITO通孔电极15、金属电极16和第二绝缘层17；所述的ITO电极13包括电容屏驱动(ITO电极1)和感应电极(ITO电极2)，具有规则图形结构；ITO电极1与ITO电极2在同一层面，相互独立，相互绝缘，垂直设计。所述强化玻璃基板11包括视窗区21和非视窗区22，黑色树脂层12分布在显示屏非视窗区；所述的金属电极线16路布线仅在黑色树脂层区域。 

图3至图6所示为本实施例所述ITO过桥电容触摸屏的局部结构放大示意图或者剖面结构示意图：黑色树脂层47可有效遮挡非可视区的图层，可以遮光，金属线等产品下方的可见物。第一绝缘层45使ITO电极13与ITO通孔电极46处于绝缘状况，互不导通；ITO电极13包括电容屏驱动(ITO电极1)42和感应电极(ITO电极2)43，具有规则图形结构；和ITO通孔形状相匹配。ITO通孔电极起到ITO导通作用，导通电容屏驱动或感应线路电极，具有规则图形结构；通孔的个数可以是一个或者数个，通孔电极方式有圆形打孔，椭圆形打孔，三角形打孔，梯形打孔，长方形等打孔方式，目的使ITO通孔电极与ITO电极(含ITO1和ITO2电极)接触更稳定，更可靠。所述通孔开在第一绝缘层上(需要ITO通孔的位置)。。ITO电极信号导通的柔性线路板邦定区域通过金属电极48实现。第二绝缘层44保护金属电极48与ITO导线，使之与空气绝缘。 

其制备工艺如下： 

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透明玻璃基板41（11）上，涂布厚度为0.3um~5um，经过加热器预烤，曝光，显影，使之形成所需的黑色树脂区域；呈梯形结构，中间厚度为0.3um~5um，其边缘斜角为6~60度之间，角度平缓，目的为ITO电极(驱动线ITO电极1和感应线ITO电极2)通过斜坡时不会由于厚度差异大导致ITO电极断裂。黑色树脂区域为显示屏非视窗区，目的为遮挡金属电极。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0.3um~5um，图形规则的黑色树脂层。 

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1um~5um；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。光阻涂布厚度为1um~5um。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1)和感应电极(ITO电极2)，具有规则图形结构；ITO电极1与ITO电极2在同一层面，相互独立，相互绝缘，垂直设计。所述的ITO电极包括电容屏驱动(ITO电极1)和感应电极(ITO电极2)部分电极会搭接在黑色树脂上方，ITO电极需从玻璃底部爬坡到黑色树脂顶层。 

第一绝缘层的形成: 

经过ITO电极后的透明玻璃基板，在其ITO膜面涂布一层厚度均匀的负性光阻材料，负性光阻材料主成分为乙酸丙二醇单甲基醚酯，亚克力树脂，环氧树脂及负性感光剂（商品名为台湾达兴公司生产POC A46），光阻涂布厚度为0.5um~3um；涂布光阻材料方式有旋涂，刮涂等方式。

所述的图案开孔方式和数量即为ITO通孔的位置，图案有规则图形，分别为圆形开孔，椭圆形开孔，三角形开孔，梯形开孔，长方形开孔等方式。 

经过上述制程之后产品经过光阻预烤，曝光，显影，最终形成厚度为0.5~3um和规则的绝缘层图案。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。再经过绝缘层硬烤，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0.5um~3um，图形规则的绝缘层1。 

ITO通孔电极层的形成: 

形成第一绝缘层的透明玻璃基板，再次经过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镀膜的玻璃基板，在其ITO表面涂布一层厚度均匀的正性光阻材料，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）；光阻涂布厚度为1um~5um。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通孔电极包括显示屏视区之通孔电极1和黑色树脂层边缘通孔电极2，具有规则图形结构，通孔的个数可以是一个或者数个，通孔电极方式有圆形打孔，椭圆形打孔，三角形打孔，梯形打孔，长方形等打孔方式，目的使ITO通孔电极与ITO电极(含ITO电极1和ITO电极2)接触更稳定，更可靠。通孔电极1和通孔电极2在同一层，相互独立，相互绝缘。所述通孔开在第一绝缘层上(需要ITO通孔的位置)。 

ITO通孔电极1导通方式:ITO电极1通过第一绝缘层的通孔电极1向上导通，在通过第一绝缘层上的ITO通孔电极1水平连接，再通过第一绝缘层的通孔电极1向下导通到ITO电极1，使ITO电极1形成电容屏驱动通路。ITO电极2直接成膜在玻璃基板上，单个ITO电极相连，直接导通。 

ITO通孔电极2导通方式:成膜在黑色树脂边缘的ITO电极(含ITO电极1和ITO电极2) 通过第一绝缘层的通孔电极2向上导通，通孔电极2再与金属电极相连导通，使ITO电极(含ITO电极1和ITO电极2)与金属电极导通，形成电容屏功能信号。 

金属电极层的形成: 

形成ITO电极层的玻璃基板，再经过金属镀膜，使在玻璃基板上形成一层厚度均匀的金属膜层，其厚度为500埃米~4000埃米。金属膜层材料为MoNb，AlNd，MoNb堆积而成的三明治结构，厚度按50埃米~500埃米:500埃米~3000埃米:50埃米~500埃米比例搭配，其中MoNb合金材料中Mo和Nb质量比为85~95：5~15，AlNd合金材料中Al和Nd质量比为95~98：2~5。金属材料选型也可由银合金或铜合金组成，成分按一定比例组合而成。金属镀膜为真空磁控溅镀。

经过金属镀膜的玻璃基板，在其金属表面涂布一层厚度均匀的正性光阻材料，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），光阻涂布厚度为1um~5um。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500~4000埃米及规则金属图案或电极。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。金属蚀刻液采用磷酸、醋酸及硝酸按一定比例混合而成的药液，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。 

第二绝缘层的形成: 

经过金属电极后的玻璃基板，在其金属膜面涂布一层厚度均匀的负性光阻材料，负性光阻材料主成分为乙酸丙二醇单甲基醚酯，亚克力树脂，环氧树脂及负性感光剂（商品名为台湾达兴公司生产POC A46）；光阻涂布厚度为0.5um~3um。涂布光阻材料方式有旋涂，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，最终形成厚度为0.5~3um和规则的绝缘层图案。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。再经过绝缘层硬烤，条件为200度到300度，时间为0.5小时到3小时，经过上述制程后，最终形成厚度为0.5um~3um，图形规则的第二绝缘层。 

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

Claims (4)

1.一种ITO通孔一体式电容触摸屏，包括透明基板，依次层叠于透明基板的黑色树脂层、ITO电极、第一绝缘层、ITO通孔电极、金属电极和第二绝缘层；所述的ITO电极包括ITO电极1和ITO电极2，具有规则图形结构；ITO电极1与ITO电极2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；所述的金属电极线路布线仅在黑色树脂层区域。

2.如权利要求1所述的ITO通孔一体式电容触摸屏，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通孔电极的通孔的个数可以是一个或者数个，通孔电极方式有圆形打孔，椭圆形打孔，三角形打孔，梯形打孔，或长方形打孔。

3.如权利要求2所述的ITO通孔一体式电容触摸屏，其特征是：所述的黑色树脂层厚度为0.3um~5um；ITO电极层厚度为50~2000埃米；第一绝缘层的厚度为0.5~3um；所述的ITO通孔电极厚度为50埃米~2000埃米；金属电极层的厚度为500~4000埃米；第二绝缘层厚度为0.5~3um。

4.如权利要求3所述的ITO通孔一体式电容触摸屏，其特征是：所述的金属镀膜的金属膜层为MoNb，AlNd，MoNb堆积而成的三明治结构，厚度按50埃米~500埃米:500埃米~3000埃米:50埃米~500埃米比例搭配。

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