CN206363288U - 一种互电容触摸屏功能片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种互电容触摸屏功能片，所述互电容触摸屏功能片的结构包括基底膜，设置于基底膜上的IT0驱动层，设置于ITO驱动层上的隔离层，设置于ITO驱动层上的石墨烯感应层，以及设置于石墨烯感应层上的保护胶层；所述ITO驱动层为图案化的ITO膜，所述石墨烯感应层为图案化的石墨烯膜；所述IT0驱动层与石墨烯感应层分别通过导线与电容感应芯片连接。本实用新型方法在保证划线效果的前提下，可极大降低互电容触摸屏功能片整体厚度，成品划线效果与双层单面ITO结构效果相当的情况下，但厚度只有其1/3。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种互电容触摸屏功能片，用于手机触摸屏等，属于触摸屏研究领域。
背景技术
电容触摸屏利用人体的电流感应进行工作，当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，会影响电路整体电容特性。电容屏的种类按感应电容的方式分类，可分为表面电容式和投射电容式，投射式电容触摸屏根据扫描的方式可分为自电容和互电容。自电容扫描X/Y 电极与地构成的电容，互电容扫描X/Y电极之间的电容。
现有的投射式电容屏需要一个或多个被蚀刻的ITO层，ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极，由一个电容式感应芯片来驱动。该芯片即能将数据传送到主处理器，也能自己处理触点的XY轴位置。当水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动，即一行和一列的驱动电路相同，称为“单端”感应，即为自电容。当一根轴通过一套AC信号来驱动，而穿过触摸屏的响应则通过其它轴上的电极感测出。这种方式称为“横穿式”感应，因为电场足以横穿的方式通过上层面板的电介层从一个电级组(如行)传递到另一个电极组(如列)，则为互电容。互电容触摸屏相对于自电容触膜屏无需校准，且避免了“鬼点”效应，可以实现真正的多点触摸。同时，互电容触摸屏不受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响，不会产生“漂移”现象。
互电容触摸屏功能片的横向电极和纵向电极均由ITO制作而成，一般最优质和常见的有三种：1、单层双面ITO结构的PET膜，即PET作为基底膜，两面各设有一层ITO，两面的ITO分别制作成横向电极(X电极)和纵向电极(Y电极)；2、单层单面ITO结构的PET膜，一般将ITO蚀刻为菱形或三角形，通过特殊的结构把X和Y电极在每个节点上分隔开，如用MEMS技术将节点处类似立交桥架起来；3、使用双层单面ITO结构的 PET，PET与PET之间需用OCA粘连。这样，互电容触摸屏功能片扫摸的就是节点电容，而不是电极电容了。
互电容触摸屏功能片主要有三种制作方案:
一、采用单层双面ITO结构的PET膜，正反两面ITO都需加工；
由于ITO的不耐弯折性，以及PET膜材很薄，且正反面ITO需要经过两次单独的加工，工序繁杂，因而ITO折伤不良很高，良品率低；同时由于有两层ITO，成品使用过程中很容易由于弯折导致功能不良。
二、单层单面ITO结构的PET加金属搭桥；
由于金属搭桥工艺精度要求高，在PET上制作困难且不耐弯折，同时金属搭桥结构划线体验效果差，做成成品时可看到里面的金属亮点。
三、使用双层单面ITO结构的PET，PET与PET之间需用OCA粘连；
由于使用双层PET，整体厚度偏厚，以目前最薄的50μm厚度的单面ITO结构PET 为例，使用双层PET，中间贴合一层50μm OCA，整体厚度达到150μm，是前两种方案厚度的3倍。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种加工容易且厚度更薄的互电容触摸屏功能片，进一步地，该互电容触摸屏功能片较现有互电容触摸屏功能片耐弯折性更强；
本实用新型的另一目的是提供上述互电容触摸屏功能片的制备方法，该方法制作工艺简单，工艺流程少，成品划线效果与双层单面ITO结构效果相当的情况下，但厚度只有其1/3。
本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种互电容触摸屏功能片，包括基底膜，设置于基底膜上的IT0驱动层，设置于ITO驱动层上的隔离层，设置于ITO驱动层上的石墨烯感应层，以及设置于石墨烯感应层上的保护胶层；所述ITO驱动层为图案化的ITO膜，所述石墨烯感应层为图案化的石墨烯膜；所述IT0驱动层与石墨烯感应层分别通过导线与电容感应芯片连接。
优选地，所述导线位于IT0驱动层的边缘，部分导线与IT0驱动层贴合并引出与电容感应芯片直接连接，部分导线与ITO分离，穿过隔离层与石墨烯感应层搭接在一起。
优选地，所述石墨烯感应层的厚度为0.34nm。
优选地，所述ITO驱动层的厚度为50-200nm，例如：50nm、60nm、70nm、80nm、 90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、 190nm、200nm，等。进一步优选150nm。
优选地，所述隔离层的厚度为30-100nm，例如：30nm、40nm、50nm、60nm、 70nm、80nm、90nm、100nm，等。优选50nm。
所述基底膜的厚度以及所述保护胶层的厚度，根据互电容触摸屏功能片的需求进行调整。本实用新型根据石墨烯驱动层特点可实现保护胶层的厚度50μm以下。50μm的保护胶层的厚度不但不会影响石墨烯膜作为感应层的功能，还实现了比现有互电容触摸屏功能片足够高的灵敏度。
优选地，所述感应线采用金属线，进一步优选为AlMoAl、Cu线，最佳为Cu线。
优选地，所述导线的厚度为300-400nm。
优选地，所述ITO驱动层采用单层的ITO。由于ITO必须依托于基底膜存在，基底膜优选采用PET膜，故，在制作时，通常采用带有ITO结构的PET膜直接引用过来进行触摸屏的制作。
优选地，所述石墨烯感应层采用单层或双层的石墨烯，优选单层石墨烯。
优选地，所述隔离层采用OC、SiO2、SiN等透明绝缘胶，进一步优选采用SiO2。
优选地，所述保护胶层采用OCA透明光学胶。
上述的互电容触摸屏功能片的制备方法，包括如下步骤：
1)在附有ITO的基底膜的ITO面溅镀一层导电材料层，再图案化ITO膜制作出互容式触摸屏的ITO驱动层及图案化导电材料层形成导线；
2)在ITO驱动层上整面涂布隔离层，涂布时，将导线与石墨烯感应层搭接位置以及金手指端避空；
3)在隔离层上用光刻胶制作感应层的光阻图案；
4)将石墨烯转移到光阻图案上，且确保石墨烯与导线搭接；
5)蚀刻去除掉步骤3)中形成的光阻图案，保留的石墨烯形成图案化的石墨烯感应层；
6)在石墨烯感应层上整面贴合一层保护胶，裁切成小片形成互电容触摸屏功能片。
优选地，所述步骤1)中，在附有ITO的基底膜的ITO面溅镀一层Cu作为导电材料层。所述步骤1)中，图案化导电材料层所形成的与石墨烯感应层搭接的导线宽度是与 ITO连接的导线宽度的3-5倍，最佳为2.5倍。
优选地，所述步骤3)中，通过曝光工艺制作感应通道的光阻图案。
本实用新型原理：
按照本实用新型的制备方法，可以将由ITO膜蚀刻图案化为纵向电极(Y电极)作为ITO驱动层，石墨烯膜通过光刻胶图案化为横向电极(X电极)作为石墨烯感应层，每个横向电极即为感应通道，感应通道边缘与ITO边缘通过金属线(优选Cu)搭接，ITO 膜形成的Y电极与石墨烯构成的感应通道(X电极)被绝缘的隔离层隔开，石墨烯感应层上用OCA胶保护起来，形成了完整的互电容触摸屏功能片。
本实用新型有益效果：现有的单层双面ITO结构的PET膜，在隔离层(绝缘层)上溅镀ITO成功率低导致成品率低，且溅镀出来的ITO层方阻和透过率无法达到要求，本实用新型用石墨烯膜代替一层ITO，只需按照现有石墨烯膜转移方法轻松转移到隔离层上即可实现，且方阻和透过率得到了保证。具体说明如下：
1、本实用新型方法在保证划线效果的前提下，可极大降低互电容触摸屏功能片整体厚度，成品划线效果与双层单面ITO结构效果相当的情况下，但厚度只有其1/3。
2、本实用新型方法相对于传统方案一和二，使用工艺均为现有成熟工艺，生产成品率高，使用寿命长，不会像方案一在制作和使用过程中容易出现反向弯折ITO，产生 ITO断裂，从而形成功能不良，而方案二搭桥工艺，由于PET为塑料，即使做成成品也存在一定的伸缩性，搭桥结构精度要求高，而且金属桥细小容易断裂，很容易在制作和使用过程中损坏而出现功能不良，同时外观上存在一定缺项。
3、本实用新型产品互电容触摸屏的耐弯折性更佳，厚度相对于双层单面ITO结构的电容触摸屏减少了三分之二，扩展互电容触摸屏的应用。ITO不耐弯折和拉伸，而石墨烯的弹性应变为0.6％，拉伸应变为6％，单层石墨烯拉伸强度为150-180GPa，杨氏模量为1TPa，本实用新型使用石墨烯层代替ITO层，提升了整个触摸屏的耐弯折性，扩展了互电容触摸屏的应用。
附图说明
图1为本实用新型互电容触摸屏功能片成本示意图；
图2为图1沿A-A方向的截面示意图；
图3为本实用新型ITO驱动层示意图；
图4为本实用新型隔离层示意图；
图5为本实用新型工艺中光阻图案示意图；
图6为本实用新型石墨烯感应层示意图。
其中，1-基底，2-ITO驱动层，21-纵向电极(也称Y电极)，3-隔离层，4-石墨烯感应层，41-感应通道(也称X电极、横向电极)，42-光阻图案，5-保护胶层，6-金属导线，7-金手指端。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1：
一种互电容触摸屏功能片，参见图1、2所示，整个互电容触摸屏功能片为透明的，各层均为透明材料构成，图中的黑色和白色只是用于清楚的区别显示产品的结构特征。互电容触摸屏功能片包括基底膜1、IT0驱动层2、隔离层3、石墨烯感应层4和保护胶层5，所述基底膜1、IT0驱动层2、隔离层3、石墨烯感应层4和保护胶层5依次紧密贴合。所述ITO驱动层2为图案化的ITO膜。参见图3所示，图案化的ITO膜形成纵向电极21，也称Y电极，图中用黑色部位表示。所述石墨烯感应层4为图案化的石墨烯膜，参见图6所示，图案化的石墨烯膜形成横向电极41，也称感应通道、X电极。所述金属导线6用于ITO驱动层2与电容感应芯片的连接传导，以及石墨烯感应层4与电容感应芯片的连接传导。所述金属导线6位于IT0驱动层2的边缘。其中，部分导线与IT0驱动层贴合并引出与电容感应芯片直接连接，另一部分导线的一端穿过隔离层与石墨烯感应层搭接在一起，另一端与ITO驱动层边缘分离，沿着ITO边缘外与ITO存在一定的距离处引出与电容感应芯片连接。
本实施例采用石墨烯感应层的设置，即可巧妙的实现本实用新型互电容触摸屏功能片耐折弯性的提高，可以有效减轻制备工艺的流程等技术目的。
作为本实施例进一步优选的实施方案，本实施例对各层的材料和厚度进行了细化的优选方案。所述石墨烯感应层4的厚度优选0.34nm。所述ITO驱动层2的厚度为50-200nm，例如：50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、 130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm，等。进一步优选150nm。所述隔离层3的厚度为30-100nm，例如：30nm、40nm、50nm、60nm、 70nm、80nm、90nm、100nm，等。优选50nm。所述基底膜的厚度以及所述保护胶层的厚度，根据互电容触摸屏功能片的需求进行调整。本实用新型根据石墨烯驱动层特点可实现保护胶层的厚度50μm以下。50μm的保护胶层的厚度不但不会影响石墨烯膜作为感应层的功能，还实现了比现有互电容触摸屏功能片足够高的灵敏度。所述金属线，优选为AIMoAI、Cu线，最佳为Cu线。所述感应线的厚度为300-400nm。所述ITO驱动层为单层的ITO。由于ITO必须依托于基底膜存在，基底膜优选采用PET膜，故，在制作时，通常采用带有ITO结构的PET膜直接引用过来进行触摸屏的制作。所述石墨烯感应层为图案化的单层或双层的石墨烯，优选单层石墨烯。所述隔离层采用OC、SiO2、SiN 等透明绝缘胶，优选采用SiO2。所述保护胶层优选采用OCA透明光学胶。基底膜(优选采用PET)的厚度和保护胶层(优选采用OCA)可根据实际应用需要自由选择不同厚度，对本实用新型互电容触摸屏功能片的功能性无影响。
实施例2：
互电容触摸屏功能片的制备方法，包括如下步骤：
1.将单层ITO(厚度为250μm)结构PET溅镀一层Cu，Cu厚度控制在300-400nm内；然后制作互容式触摸屏ITO驱动层2及其相应的金属线6，如图3所示，ITO图案化制作后构成互容式触摸屏的Y电极21；
2.参见图4所示，在ITO驱动层2上整面涂布SiO2，SiO2厚度50±10nm，构成隔离层3，涂布时，需将石墨烯感应层与金属线6搭接位置以及金手指端7避空；
3.在隔离层上，通过曝光工艺制作光刻胶的光阻图案42，如图5所示，空白处表示有光刻胶，黑色条形表示无光刻胶，光刻胶图案厚度约1000nm；
4.将CVD法生长石墨烯膜4转移到光阻图案上，且确保石墨烯膜4与金属线6搭接；
5.蚀刻去光阻膜，去除第3步中形成的光阻图案42，形成图案化石墨烯膜构成的石墨烯感应层4，保留的石墨烯膜即为感应通道41，即X电极，如图4所示，白色条形表示感应通道41，为一层石墨烯膜，黑色部分表示无石墨烯膜；
6.在贴合一层50μm的OCA，裁切成小片即成为本实用新型互电容触摸屏功能片，如图1所示；
实施例3：
互电容触摸屏功能片的制备方法，工艺步骤同实施例1，不同之处在于：
1、步骤1中，溅镀一层AIMoAI用于制作感应线；
2、隔离层采用OC。
实施例4：
互电容触摸屏功能片的制备方法，工艺步骤同实施例1，不同之处在于：
步骤4中，转移两层石墨烯膜。
实施例5：
互电容触摸屏功能片的制备方法，工艺步骤同实施例1，不同之处在于：ITO的厚度单层ITO厚度为50μm。
实施例6：
互电容触摸屏功能片的制备方法，工艺步骤同实施例1，不同之处在于：ITO的厚度单层ITO厚度为200μm。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种互电容触摸屏功能片，其特征在于：包括基底膜，设置于基底膜上的IT0驱动层，设置于ITO驱动层上的隔离层，设置于ITO驱动层上的石墨烯感应层，以及设置于石墨烯感应层上的保护胶层；所述ITO驱动层为图案化的ITO膜，所述石墨烯感应层为图案化的石墨烯膜；所述IT0驱动层与石墨烯感应层分别通过导线与电容感应芯片连接。
2.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述导线位于IT0驱动层的边缘，部分导线与IT0驱动层贴合并引出与电容感应芯片直接连接，部分导线与ITO分离，穿过隔离层与石墨烯感应层搭接在一起。
3.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述石墨烯感应层的厚度为0.34nm。
4.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述ITO驱动层的厚度为50-200nm。
5.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述隔离层的厚度为30-100nm。
6.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述导线采用AlMoAl或Cu线。
7.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述导线的厚度为300-400nm。
8.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述ITO驱动层采用单层的ITO。
9.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述石墨烯感应层采用单层石墨烯。
10.根据权利要求1所述的互电容触摸屏功能片，其特征在于：所述隔离层采用OC、SiO2、SiN透明绝缘胶；所述保护胶层采用OCA透明光学胶。
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