基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，包括单片基板，其特征在于，所述单片基板上四周设置非视窗油墨区，在非视窗油墨区的表面涂覆有油墨层，所述非视窗油墨区环绕形成视窗触控区，在视窗触控区表面设有透明导电膜层，在所述非视窗油墨区上设置引线区，引线区的电子引线层集中连接到控制区，并由控制区与外电路相连。本发明避免了无机玻璃基材触摸屏制备工艺中的玻璃硬化、钢化、切割、打磨等高能耗高损耗制程，可大幅降低触摸屏的生产成本，同时还能提高生产良率。本发明同时提供单片式电容触摸屏的制备方法。
【专利说明】基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单片式电容触摸屏，具体涉及一种基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏及其制备方法，属于触摸屏【技术领域】。
【背景技术】
[0002]触摸屏是一种输入设备，能够方便实现人与计算机及其它便携式移动设备的交互作用。近年来，基于氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜的电容触摸屏被广泛应用于移动互联设备，例如智能手机、便携式平板电脑。
[0003]然而，无论是传统的全贴合方案(双片玻璃，高硬度玻璃盖板和带传感电极的玻璃)，还是最新的OGS((One Glass Solution)单片式触摸屏方案，其所依赖的技术基础都是基于传统的无机玻璃基材的解决方案。一方面，随着移动互联设备对屏幕反光率、透光率、轻薄程度以及大尺寸化等方面的要求越来越高，基于普通的无机玻璃板触摸屏技术已经很难满足消费者的要求。另一方面，基于无机玻璃板的触摸屏技术方案生产成本劣势明显。无机玻璃板触摸屏方案的制备工艺必然包括:触控玻璃板硬化、盖板玻璃钢化、切割和打磨等工艺流程，它们是造成生产良率低下，导致整个触摸屏生产成本居高不下的关键因素。
[0004]随着新材料技术的飞速发展，有机玻璃材料不仅具备甚至超越了无机玻璃材料的基本性能，而且还具备无机玻璃材料所没有的独特性能。具体有:
(I)高度透明性。有机玻璃是目前最优良的高分子透明材料，透光率达到96%，比无机玻璃的透光度高，更适合用于触摸屏行业。
[0005](2)机械强度闻。有机玻璃的相对分子质量大约为200万,是长链的闻分子化合物，而且形成分子的链很柔软。因此，有机玻璃的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7?18倍。经过加热和拉伸等工艺处理的有机玻璃，其分子链段排列非常有序，材料的韧性有显著提高。用钉子钉进这种有机玻璃，即使钉子穿透了，有机玻璃上也不产生裂纹。这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此，有机玻璃完全能够胜任触摸屏的高机械强度的要求。
[0006](3)重量轻。有机玻璃的密度约为1.2kg/dm3 (无机硅酸盐玻璃的密度为2.5 kg/dm3左右)，同样体积的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金属铝(属于轻金属)的43%，非常迎合市场对于移动互联设备轻薄化的消费大趋势，因而有机玻璃材料应用于触摸屏基材非常有竞争力。
[0007](4)易于加工。有机玻璃不但能用车床进行切削，钻床进行钻孔，而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状和器具，还能用吹塑、注塑等现成的塑料成型方法加工成大到飞机座舱盖，小到假牙和牙托等形形色色的制品。有机玻璃材料应用于触摸屏基材，将省去触控玻璃板硬化、盖板玻璃钢化、切割和打磨等工艺流程，提高生产良率，降低生产成本，从而带来巨大的经济效益。
[0008]尽管有机玻璃基板有以上诸多优点，但是有机玻璃基板在制备单片式触摸屏的过程中存在工艺难点。这是因为，目前绝大部分触控透明导电薄膜都使用ITO导电薄膜。然而，目前在有机玻璃基板上无法高温制备方阻值较低的ITO薄膜；并且有机基板的可弯折特性决定了依附于其上的透明导电薄膜需具有较好的柔韧性，这与ITO薄膜具有一定的脆性相冲突。这些工艺难点极大地阻碍了有机玻璃基材在触摸屏领域的应用。
[0009]近来，石墨烯、碳纳米管、纳米银线、金属网格等新的透明导电薄膜材料的开发和应用进展迅速。这些新材料在透光率、导电性等方面已经赶上甚至超过ITO薄膜材料，并且具备优良的柔韧性，克服了 ITO薄膜柔韧性不足的缺陷。同时，由于这些新材料导电薄膜均可以在低温条件下成膜，不会对有机玻璃基材产生不良影响，从而避免了 ITO薄膜的高温工艺。因此，基于有机玻璃板基材的触摸屏具备了技术开发的基础。
【发明内容】
[0010]针对现有基于无机玻璃板触摸屏的成本和良率劣势，本发明的目的之一在于提供一种基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，同时提供了该电容触摸屏的制备方法。
[0011]本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:
基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，包括单片基板，所述单片基板上四周设置非视窗油墨区，在非视窗油墨区的表面涂覆有油墨层，所述非视窗油墨区环绕形成视窗触控区，在视窗触控区表面设有透明导电膜层，在所述非视窗油墨区上设置引线区，引线区的电子弓丨线层集中连接到控制区，并由控制区与外电路相连。
[0012]所述控制区位于单片基板的一个侧边的非视窗油墨区上。
[0013]特别地，所述单片基板选用透明的有机玻璃板。
[0014]特别地，所述透明有机玻璃板选用PC、PS、PET或PMMA材质，优选PMMA材质。
[0015]特别地，所述透明导电膜层采用透明导电材料。优选石墨烯、碳纳米管、纳米银线或金属网格膜。
[0016]基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法之一，包括
(1)提供大片未切割的或切割成型的透明有机玻璃板作为单片基材，优选PMMA；
(2)在单片基材上印刷环状的油墨层，形成由油墨层构成的非视窗油墨区和由非视窗油墨区围绕形成的视窗触控区；
(3)在步骤(2)中所述单片基板上的视窗触控区印制透明导电膜层，所述透明导电膜层采用透明导电材料。优选石墨烯、碳纳米管、纳米银线或金属网格膜。
[0017]特别地，所述纳米银线膜、金属网格膜、石墨烯膜、碳纳米管膜等新材料导电膜采用低温成膜工艺。
[0018](4)对透明导电膜层进行图案化，图案化方式可以选用印刷蚀刻膏、黄光制程、激光直写等方式中的任一种，或者根据透明导电膜的材料选择匹配的图案化方式；
(5)在非视窗油墨区上制作电极引线层；本步骤可以采用典型的丝印银浆法，也可以根据视窗区的透明导电膜层材料，采用激光直写法或其他方法，并与步骤(4)同时进行；
(6)触摸屏切割成型，切割方法可以选用激光雕刻、热切割成型等精细加工方法；
(7)绑定带有IC芯片的柔性电路板。
[0019]基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法之二，包括
(1)、提供大片未切割的或切割成型的透明有机玻璃板作为单片基材；
(2)、在单片基材上低温形成透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层采用透明导电材料；
所述透明导电薄膜层可选用纳米银线膜层、金属网格膜层、石墨烯膜层、碳纳米管膜层的任一种。
[0020](3)、对透明导电膜层进行图案化，图案化方式可以选用印刷蚀刻膏、黄光制程、激光直写等方式中的任一种，或者根据透明导电膜的材料选择匹配的图案化方式。
[0021](4)、丝印第一油墨层，其上设置导通孔。所述导通孔开设的具体位置根据实际情况而定。
[0022](5)、丝印与第一油墨层具有相同颜色的导电油墨，将导通孔贯通。
[0023](6)、丝印银浆引线，将各导电油墨点联通，并形成绑定Pin及金属引线。
[0024](7)、丝印盖底油墨层及装饰层，盖底油墨层避让绑定Pin。
[0025](8)、触摸屏切割成型。采用激光雕刻或热切割成型等方法加工。
[0026](9)、绑定柔性电路板和IC芯片。
本发明提供的单片式电容触摸屏具有以下优点:
一、有机玻璃板材料，价格便宜，加工裁切简单，避免了无机玻璃基材触摸屏制备工艺中的玻璃硬化、钢化、切割、打磨等高能耗高损耗制程，可大幅降低触摸屏的生产成本，同时还能提闻生广良率。
[0027]二、有机玻璃板材质轻便，易于加工，容易实现触摸屏大尺寸化、轻便化的制备要求，符合市场的消费趋势。
[0028]三、有机玻璃板材料具有柔性可弯曲的特点，可以满足柔性触摸屏的市场需求。
[0029]四、有机玻璃板材料是石墨烯、金属网格、纳米银线等新材料的优质载体；对比与无机玻璃基板，有机玻璃板材料与这些新材料之间的附着力更高，有利于加速触摸屏新材料的开发和应用进程。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0031]图1是电容式触摸屏的外观示意图:1-单片基板，2-非视窗油墨区，3-视窗触控区，4-电极引线区，5-控制区；
图2是单片式电容触摸屏剖面结构示意图:1_单片基板，6-油墨层，7-透明导电膜层，8-电极引线层。
[0032]图3是实施例二所述电容触摸屏剖面结构示意图。1-单片基板，9-第一油墨层，10-盖底油墨及装饰层。
[0033]图4为本发明实施例提供的图3中I区放大图。11-导通孔，12-导电油墨，13-金属引线。
【具体实施方式】
[0034]作为本发明的实施方式之一，所述单片式电容触摸屏的制备工艺包括以下步骤:
1、提供大片的透明有机玻璃板基材，优选PMMA。
[0035]2、印刷非视窗区油墨层，形成油墨区和视窗区。
[0036]3、在所述基板上低温形成透明导电膜层，可选用纳米银线膜层、金属网格膜层、石墨烯膜层、碳纳米管膜层中的任一种。
[0037]4、采用印刷蚀刻膏或激光直写等方式对透明导电膜层进行图案化。
[0038]5、丝印银浆，形成电极引线区。
[0039]6、触摸屏切割成型，采用激光雕刻或热切割成型等精细加工方法。
[0040]7、将触摸屏的控制区和带有IC芯片的柔性电路板绑定。作为本发明的实施方式之二，所述单片式电容触摸屏的制备工艺流程如下:
1、提供大片透明有机玻璃基板，优选PMMA材质玻璃板。
[0041]2、在基板上低温形成透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层可选用纳米银线膜层、金属网格膜层、石墨烯膜层、碳纳米管膜层的任一种。
[0042]3、采用激光直写方式进行整版图案化。
[0043]4、丝印第一油墨层，其上设置导通孔。所述导通孔开设的具体位置根据实际情况而定。
[0044]5、丝印与第一油墨层具有相同颜色的导电油墨，将导通孔贯通。
[0045]6、丝印银浆引线，将各导电油墨点联通，并形成绑定Pin及金属引线。
[0046]7、丝印盖底油墨层及装饰层,盖底油墨层避让绑定Pin。
[0047]8、触摸屏切割成型。采用激光雕刻或热切割成型等方法加工。
[0048]9、绑定柔性电路板和IC芯片。
[0049]作为本发明的实施方式之三，所述单片式电容触摸屏的制备工艺流程如下:
1、提供已切割成型的透明有机玻璃基板，优选PMMA材质玻璃板。
[0050]2、在基板上低温形成透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层可选用纳米银线膜层、金属网格膜层、石墨烯膜层、碳纳米管膜层的任一种。
[0051]3、采用激光直写方式进行整版图案化。
[0052]4、丝印第一油墨层9，其上设置导通孔11。所述导通孔开设的具体位置根据实际情况而定。
[0053]5、丝印与第一油墨层9具有相同颜色的导电油墨12，将导通孔贯通。
[0054]6、丝印银浆引线，将各导电油墨点联通，并形成绑定Pin及金属引线13。
[0055]7、丝印盖底油墨层及装饰层10,盖底油墨层避让绑定Pin。
[0056]8、绑定柔性电路板和IC芯片。
[0057]如图1-2所示，本发明实施例所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，包括单片基板，所述单片基板I上四周设置非视窗油墨区2，在非视窗油墨区的表面涂覆有油墨层6，所述非视窗油墨区2环绕形成视窗触控区3，在视窗触控区表面设有透明导电膜层7，在所述非视窗油墨区2上设置引线区4，引线区的电子引线层8集中连接到控制区5，并由控制区与外电路相连。
[0058]所述控制区位于单片基板I的一个侧边的非视窗油墨区上。
[0059]所述单片基板选用透明的有机玻璃板。
[0060]所述透明有机玻璃板选用PC、PS、PET或PMMA材质，优选PMMA材质。
[0061]所述透明导电膜层3采用透明导电材料。优选石墨烯、碳纳米管、纳米银线或金属网格膜。
【权利要求】
1.基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，包括单片基板，其特征在于，所述单片基板上四周设置非视窗油墨区，在非视窗油墨区的表面涂覆有油墨层，所述非视窗油墨区环绕形成视窗触控区，在视窗触控区表面设有透明导电膜层，在所述非视窗油墨区上设置引线区，弓丨线区的电子引线层集中连接到控制区，并由控制区与外电路相连。
2.如权利要求1所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，其特征在于，所述控制区位于单片基板的一个侧边的非视窗油墨区上。
3.如权利要求1或2所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，其特征在于，所述单片基板选用透明的有机玻璃板。
4.如权利要求3所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，其特征在于，所述透明有机玻璃板选用PC、PS、PET或PMMA材质。
5.如权利要求1所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏，其特征在于，所述透明导电膜层采用透明导电材料。
6.基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法，包括 (1)提供大片未切割的或切割成型的透明有机玻璃板作为单片基材； (2)在单片基材上印刷环状的油墨层，形成由油墨层构成的非视窗油墨区和由非视窗油墨区围绕形成的视窗触控区； (3)在步骤(2)中所述单片基板上的视窗触控区印制透明导电膜层，所述透明导电膜层采用透明导电材料； (4)对透明导电膜层进行图案化，图案化方式可以选用印刷蚀刻膏、黄光制程、激光直写等方式中的任一种，或者根据透明导电膜的材料选择匹配的图案化方式； (5)在非视窗油墨区上制作电极引线层。
7.基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法，包括 (1)、提供大片未切割的或切割成型的透明有机玻璃板作为单片基材； (2)、在单片基材上低温形成透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层采用透明导电材料； (3)、对透明导电膜层进行图案化，图案化方式可以选用印刷蚀刻膏、黄光制程、激光直写等方式中的任一种，或者根据透明导电膜的材料选择匹配的图案化方式； (4)、丝印第一油墨层，其上设置导通孔； (5)、丝印与第一油墨层具有相同颜色的导电油墨，将导通孔贯通； (6)、丝印银浆引线，将各导电油墨点联通，并形成绑定Pin及金属引线； (7)、丝印盖底油墨层及装饰层，盖底油墨层避让绑定Pin。
8.如权利要求6或7所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法，其特征在于，所述透明导电薄膜层可选用纳米银线膜层、金属网格膜层、石墨烯膜层、碳纳米管膜层的任一种。
9.如权利要求6或7所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法，其特征在于，还包括步骤(7)绑定带有IC芯片的柔性电路板。
10.如权利要求6或7所述的基于有机玻璃板的单片式电容触摸屏的制备方法，其特征在于，所述透明导电膜层采用石墨烯、碳纳米管、纳米银线或金属网格膜，并采用低温成膜工艺。
【文档编号】G06F3/044GK103777834SQ201410039313
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】刘志斌, 杨晓晖, 吴甲奇, 黄海东, 李月秋 申请人:无锡力合光电传感技术有限公司