摘要:随着高速增长的经济,触摸屏技术的革新日新月异。投射式电容触摸屏其耐磨损、高透光率,以及支持多点触摸的特性,已经成为市场的主流。文章着重介绍了投射式电容触摸屏的两款两款直接在覆盖面板背面制作功能膜层的新型结构,并对其性能和存在的问题前进行详细的评述。
关键词:多点触摸;投射式电容触摸屏;ITO膜层;电极图形
中图分类号:G644文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)10-0249-02
一、投射式电容屏背景介绍
当今社会随着经济和科技的发展,使用触摸屏这种便捷的人机交互模式已成为人们在日常生活和工作中必不可少的一部分。现有能实现触摸感应的方式主要有:电阻式、电容式、红外式和声波式[1]。投射式电容式触摸屏因其在透光率,抗干扰能力,使用寿命,以及在多点触控方面的出色表现,越来越受到市场的青睐[2]。当用户在触摸屏幕表面时自身的静电会影响感应和驱动电极的原有电容容值,通过扫描芯片能对屏幕上单个或多个触摸点的位置和运动轨迹进行精确的计算,所得数据将反馈至中央处理器,在触摸屏后的显示屏上做出与触摸相对应的反应 [3]。投射式电容触摸屏可以被应用于生活生产各个领域,它可以取代鼠标键盘和原始功能按键,使人们在快速浏览信息、缩放旋转图片或是欣赏视屏时更加的方便快捷。
二、投射式电容触摸屏的新型结构介绍
传统结构多采用在基板一面上制作各个功能膜层然后再粘合覆盖面板的结构或是在基板两侧制作各膜层然后再粘合覆盖面板的结构,其工艺相对稳定成熟,但存还存在一些有待克服的缺陷。例如:1)传统结构其厚度一般在1.3-1.5mm,如何使其厚度降是现在所有生产厂商工艺结构的研发方向。2)传统结构透光率大约在80%左右并不十分理想,从而会影响数码产品的电池续航能力。3)传统结构工艺复杂,产品容易曝露在外界环境中沾染灰尘,使得功能片与覆盖面板粘合时产生的气泡难以去除,导致合格率低下。
针对传统结构的诸多问题,我们提出直接在覆盖面板上制作功能膜层,设想如图1和图2所示,同时研发了两款新型一体化投射式电容触摸屏。
第一款结构:如图1,其直接在覆盖面板上制作所有功能膜层。
1) 首先覆盖面板1材质为钢化玻璃,在其触摸面背面(非可视区域)丝网印刷起遮蔽作用的颜色涂层2(耐热温度200℃左右)。
2) 颜色涂层2与中间可视区域存在断差,为消除断差,使ITO膜层(透明导电薄膜)在断差处保持连通,在中间可视区域通过丝网印刷平坦化涂层3,平坦化涂层3为高透过率、光致或是热致固化的高分子类材料(其透光率在87%左右,耐热温度为180℃左右)。
3) 在平坦化涂层3和颜色涂层之上制作功能膜层,依次为ITO电极膜层4、电解质绝缘膜层5、ITO电极膜层6、保护绝缘膜7。
第二款结构(如图2),考虑平坦化涂层耐热温度低和透光率不高的缺陷,去除了原先的平坦化涂层,采用低温沉积和断差连续沉积镀膜的方法解决断差问题。低温沉积镀膜是指镀膜环境温度不超过面板和颜色涂层耐热温度的沉积镀膜;断差连续沉积镀膜是指将镀膜环境温度调节到颜色印刷涂层的微观软化温度,并预先沉积一层打底绝缘膜3,对断差处行进平滑处理,然后再进行其他膜层沉积的过程,其目的是为实现表面平整,保持ITO膜层在断差处连通并有较好的付着力,同时隔绝玻璃面板中碱金属离子进入后续膜层。
1) 首先覆盖面板1材质为钢化玻璃,在其触摸面背面(非可视区域)丝网印刷起遮蔽作用的颜色涂层2。
2) 进行断差连续沉积镀膜,对断差处进行平坦化处理,然后在低温条件下进行沉积镀膜,制作后续的功能膜层。依次为打底绝缘膜3、ITO电极膜层4、电解质绝缘膜层5、ITO电极膜层6、保护绝缘膜7。
工艺特点:这两款新型工艺采用直接在覆盖面板背面制作所有的功能膜层。
1)由于去除了原先的基板层,因此新型结构的投射式触摸屏厚度可以控制在0.6-0.8mm,使触摸屏的整体厚度和重量大幅的降低。
2)由于触摸屏厚度变薄,透光率也相应提高。传统结构一般在80%左右(测试结果如图3,可见光550nm),第一款新结构可达87%(测试结果如图4),而第二款新结构因为去除了平坦化涂层,透光率更达到了90%左右(测试结果如图5)。
3)新型工艺由于省去了基板和覆盖面板的粘合工序,回避了粘合生气泡导致合格率低的问题,同时还节省了工序,提高了生产效率,并且降低了生产成本。
4)新型触摸屏的整体工艺相对复杂,因此对每个环节的要求也相应的提高。
镀膜温度要求:镀膜温度不超过印刷的颜色涂层和平坦化涂层耐热温度。ITO膜层要要求:厚度为15-20nm,方阻值为150-200欧姆,膜层在断差处连通。同时膜层具有很好的附着力。蚀刻精度要求:工艺中通过光刻和蚀刻制作电极图形的最小线宽需要控制在0.01mm±0.001mm [4-5]。
三、总结
触摸屏已成为人机交流的一种主流使用方式。在全球触摸屏市场上,虽然投射式电容触摸屏仍然只占很小的比例,但随着市场对其认识的加深和需求的推动,再加上其本身工艺的不断成熟和生产成本降低,它正以加速的方式获得人们认可和采纳。这种为人所期待的触控屏,更加的轻薄,灵敏、耐用,并带给人们一种全新的触控体验,它很有可能取代电阻式触摸屏成为下一代触摸屏的主流。
参考文献
[1]张雪峰, 触摸屏技术浅谈[J]现代物理知识,200416(3)期:43-45.
[2]谢医军.中国触控手机市场发展趋势[J].拓扑产业研究所焦点报告, 2009-5-27,大路通讯.
[3] 朱维安,郑寿云,陈莉.电容触摸屏的坐标定位分析[J]电子测量术,2009-5,32(5): 13-16.
[4] 辛荣生, 林钰. ITO薄膜厚度和含氧量对其结构与性能的影响 [J].电子元件与材料, 2007, 26(7): 21-23.
[5] 彭涛,杨龙. 多点电容触摸屏的参数化优化设计[J]电子工程专辑,2008-10
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