一种电容触摸屏的3d制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于，所述电容触摸屏包含：一基板层，一屏蔽层，一工作层，一保护层；其中，所述屏蔽层、工作层、保护层均有3D打印制造而成；所述电容触摸屏为表面电容触摸屏，当手指轻触所述触摸屏，并与工作层形成耦合电容吸走交流电流，这个电流分别从四角上的电极流出，根据四角电流强弱，进行计算触摸点的位置；本发明采用3D打印进行电容触摸屏制造，工艺简单，省去传统工艺曝光、显影、刻蚀等多道复杂工艺，节约材料。
【专利说明】一种电容触摸屏的30制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电容触摸屏的30制造方法，应用于电容触摸屏制备。
【背景技术】
[0002]触摸屏操作是一种新型操作方式，目前有取代传统按键、鼠标和键盘的趋势，为了操作上的方便，人们采用触摸屏来替代其它输入设备作为电子产品新的操作方式。首先用手指或其它物体触摸安装在显示屏前端的触摸屏上，然后控制中心通过触摸屏的信号分析接触点坐标，并进行控制。
[0003]现有触摸屏的制造多采用光刻和镀膜等技术，而光刻技术和镀膜技术则需要很多道工艺。现有技术制造触摸屏的步骤详细叙述为:①清洗110玻璃旋涂或辊涂光刻胶并预烘；③通过掩膜版曝光光刻胶利用显影液产生光刻胶图案并坚膜利用刻蚀液将没有光刻胶保护的区域刻蚀掉；⑥利用退胶液去除光刻胶，形成110电极图案；⑦于另一面镀110屏蔽层；⑧利用印刷的方法形成电极引线；⑨涂布保护层；⑩连接引线与封装；由于传统工艺，需要多道黄光与镀膜工艺，采用减法制作器件，所以造成工艺的复杂，成品率，以及原料浪费等问题。
[0004]综上，针对现有触摸屏制造工艺的复杂、成品率、原料浪费等问题，结合30打印的优势，提出一种简单、节约原材料的工艺就显得很有意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电容触摸屏的30制造方法。
[0006]本发明的技术方案在于:
一种电容触摸屏的30制造方法，所述电容触摸屏包含:
一基板层，用于承接其它材料或层；
一屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述基板层下侧，用于屏蔽所述触摸屏之外的电子设备，防止电磁干扰，保证良好的工作环境；
一工作层，所述工作层设置于所述基板层另一侧，用于检测电位触摸点位置；
一保护层，所述保护层为一绝缘介质，设置于工作层表面，使接触点与所述工作层形成耦合电容；其中，
所述屏蔽层是采用30打印一层或若干层的导电材料所构成的透明导电层；
所述工作层包括一级导电层和二级导电层；所述二级导电层作用在于检测触摸点，所述一级导电层为狭长的电极引线，所述电极引线一端连接所述二级导电层的四角，另一端连接外界驱动电路；
所述一级导电层是采用30打印一层或若干层的金属导电材料所构成的导电层；
所述二级导电层是采用30打印一层或若干层的导电材料所构成的透明导电层；
所述保护层是采用30打印一层或若干层的绝缘材料所构成的透明层；
所述电容触摸屏为表面电容触摸屏，当手指轻触所述触摸屏，并与工作层形成耦合电容，吸走交流电流，电流分别从四角上的电极流出，根据四角电流强弱，进行计算触摸点的位置，其特征在于，所述30制造步骤如下:
51:依次设计生成所述电容触摸屏中的所述屏蔽层、第一电极层、第二电极层和保护层的三维数字模型；；
32:利用软件对所建立的所述屏蔽层、第一电极层、第二电极层和保护层三维模型依次进行分层，获得2轴方向的二维子层；
83:将所述二维子层导入30打印机程序中，根据所建模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径；
84:将所述基板层放在30打印装置台面上，在其一面上打印所述屏蔽层；所述屏蔽层，打印可以是图案，也可以是整面；所述屏蔽层，包括一个或多个30打印子层；
85:翻转基板，在所述基板层另一面打印工作层，根据所述三维数字模型，内部打印所述二级导电层，外侧打印所述一级导电层；所述一级导电层或二级导电层包括一层或多层30打印子层，所述一级导电层与所述二级导电层可以存在高度差；所述四角的电极引到所述触摸屏的一侧，并连接于外接引线；
86:继续打印保护层，所述保护层为透明绝缘介质层。
[0007]其中，在同一基板上打印一个触摸屏或多个触摸屏阵列，所述多个触摸屏阵列采用切割的方式进行分离。
[0008]所述屏蔽层为透明导电层，所述透明导电层的结构为有序网格状或无序网格状，或为面状结构；所述网格状导电层由透明导电材料或非透明导电材料构成；所述面状结构的导电层由透明导电材料构成。
[0009]所述透明导电层包括金属纳米颗粒、金属量子点、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的一种或两种及其以上复合而成。
[0010]所述一级导电层为金属材料组成；所述一级导电层的形状为网格状、条状、面状。
[0011]所述二级导电层为透明导电层，所述透明导电层的结构为有序网格状或无序网格状，或为面状结构；所述网格状导电层由透明导电材料或非透明导电材料构成；所述面状结构导电层由透明导电材料构成。
[0012]所述透明导电层包括金属纳米颗粒、金属量子点、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的一种或两种及其以上复合而成。
[0013]本发明的优点在于:
本发明采用加法进行制造，工艺较传统方法大大简化，省去传统工艺曝光、显影、刻蚀等多道复杂工艺，节约生产原料和制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明提供的一种30制造电容触摸屏的结构示意图；
图2是本发明提供的一种30制造电容触摸屏的单层屏蔽层结构示意图；
图3是本发明提供的一种30制造电容触摸屏的屏蔽层结构示意图；
图4是本发明提供的一种30制造电容触摸屏的二级导电层和一级导电层结构示意图；
图5是本发明提供的一种30制造电容触摸屏的保护层结构示意图； 图6是本发明提供的一种30制造阵列式电容触摸屏的方法下的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
[0016]如图1，在本实施例中提供的一种30制造表面电容触摸屏的方法，具体包括:
一基板层，为玻璃基板11，用于承接其它材料或层；
一屏蔽层12，设置于所述玻璃基板11下侧，用于屏蔽所述触摸屏之外的电子设备，防止电磁干扰，保证良好的工作环境；
一工作层13，设置于玻璃基板11另一侧，用于检测电位触摸点位置；一保护层14，所述保护层14为一透明绝缘介质，设置于工作层13表面，使接触点与所述工作层13形成耦合电容；其中，
所述屏蔽层是采用30打印一层或若干层的导电材料所构成的透明导电层；
所述工作层包括一级导电层和二级导电层，所述二级导电层作用在于检测触摸点，所述一级导电层为狭长的电极引线，所述电极引线一端连接所述二级导电层的四角，另一端连接外界驱动电路；所述一级导电层是采用30打印一层或若干层的金属导电材料所构成的导电层；所述二级导电层是采用30打印一层或若干层的导电材料所构成的透明导电层；所述保护层是采用30打印一层或若干层的绝缘材料所构成的透明层；
在本实施例中，所述电容触摸屏1为表面电容触摸屏，当手指轻触所述触摸屏，并与工作层形成耦合电容，吸走交流电流，电流分别从四角上的电极流出，根据四角电流强弱，进行计算触摸点的位置；
本发明优选实施例一提供的一种触摸屏的制造方法，其步骤包括:
(811)采用计算机三维立体图像处理软件建模,如3011(^01^8、8011 (1(16(186?^1-0/6? 116
等；
(312)利用1？？-10018软件对所建立的三维模型进行分层，获得2轴方向厚度为0.05微米的二维子层；
(813)将所述二维子层导入30打印机程序中，根据所建模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径；
(314)将玻璃基板11放置与30打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，如氩气，形成保护气氛；
(315)打印屏蔽层12。参照图2和图3，所述屏蔽层12为透明导电层。所述透明导电层的结构为有序网格状或无序网格状结构，也可为面状结构。网格状导电层由透明导电材料或非透明导电材料构成。面状结构的导电层由透明导电材料构成；所述透明导电层的材料包括金属纳米颗粒、金属量子点、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的一种或两种及其以上复合而成。所述屏蔽层可采用激光烧结或熔融挤出成型来制备，也可采用光敏材料的立体光固化或三维喷墨打印来制备。其中，金属纳米颗粒、金属量子点或金属氧化物可采用选择性激光烧结或熔融挤出成型制作而成；金属量子点、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线、金属氧化物纳米结构也可采用光敏材料的立体光固成型和三维喷墨打印制作而成。
[0017]本实施例优选激光烧结金属铜纳米颗粒制作成有序网格的面状透明导电层，具体步骤如下:
(3151)有序网格打印参数确定。根据30建模的20子层图案，确定有序网格状的面状透明导电层的参数，包括网格厚度、线径和孔径；本实施优选面状导电层的金属网格线的厚度为0.2微米，金属网格线的宽度为2微米，金属网格孔径为6微米；
(3152)金属铜纳米颗粒转移。利用铺粉辊设备沿水平方向将铜纳米颗粒均匀转移至基底表面，或利用增材设备(30打印)中的喷头沿其扫描路径(金属网格线径方向)移动将铜纳米颗粒均匀涂布在基底表面；本实施优选增材设备(30打印)中的喷头沿其扫描路径移动将铜纳米颗粒均匀涂布在基底表面；
(3153)金属铜纳米颗粒熔融。控制激光束使其烧结温度为10851，激光头沿喷头移动方向移动，激光发出的高能激光通对基底表面的金属铜纳米颗粒粉末进行照射，并溶化其扫描路径上的铜纳米颗粒，熔化后铜与玻璃基板烧结在一起，形成单层有序网格的面状透明导电层阵列；
(8154)导电层阵列制备。重复步骤(3152)和(3153)从而获得屏蔽层12 ；
(3155)基片表面处理。将制造完成的基片移出30打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷涂打印和激光烧结过程中残留在基片表面多余的金属铜纳米颗粒。
[0018](316)打印二级导电层132。参照图4，所述二级导电层132为透明导电层，所述透明导电层的结构为有序网格状或无序网格状结构，也可为面状结构。网格状导电层由透明导电材料或非透明导电材料构成。面状结构的导电层由透明导电材料构成；所述透明导电层的材料包括金属纳米颗粒、金属量子点、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的一种或两种及其以上复合而成。所述屏蔽层可采用激光烧结或熔融挤出成型来制备，也可采用光敏材料的立体光固化或三维喷墨打印来制备。其中，金属纳米颗粒、金属量子点或金属氧化物可采用选择性激光烧结或熔融挤出成型制作而成；金属量子点、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线、金属氧化物纳米结构也可采用光敏材料的立体光固成型和三维喷墨打印制作而成。
[0019]本实施例优选光敏材料的立体光固化石墨烯制作成有序网格状的透明导电层作为二级导电层132。具体步骤如下:
(3161)有序网格打印参数确定。根据30建模的20子层图案，确定有序网格状的面状透明导电层的参数，包括网格厚度、线径和孔径；本实施优选面状导电层的金属网格厚度为20011111，金属网格宽度为211111，金属网格孔径为611111；
(3162)液体紫外线光固化石墨烯浆料转移。利用喷涂或辊涂设备沿水平方向将配置好的液体紫外线光固化石墨烯浆料均匀转移至基底表面，或利用增材设备(30打印)中的喷头沿其扫描路径(金属网格线径方向)移动将配置好的液体紫外线光固化石墨烯浆料均匀涂布在基底表面；本实施优选增材设备(30打印)中的喷头沿其扫描路径移动将将液体紫外线光固化石墨烯浆料均匀涂布在基底表面。
[0020](8163)紫外线光固化石墨烯。选择紫外灯的强度，控制紫外线灯沿喷涂移动方向移动速率，并照射其扫描路径上的液体紫外线光固化石墨烯浆料；
(8164) 二级导电层阵列制备。照射一段时间后的液体紫外线光固化石墨烯固化，固化后石墨烯与玻璃基板烧结在一起，形成有序网格状的二级导电层； (3165)基片表面处理。将制造完成的基片移出30打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷涂打印和紫外固化过程中残留在基片表面多余的液体紫外线光固化石墨烯。
[0021](317)打印一级导电层(131)0参照图4，所述一级导电层131为透明或不透明导电层，所述一级导电层131为金属导电材料包括金属纳米颗粒、金属量子点组成，也可为石金属纳米线或金属纳米带。所述一级导电层为有序网格结构的条状或面状透明导电层，或可为无序网格结构的条状或面状透明导电层，也可为条状结构的不透明导电层；所述二级导电层可采用可选择性激光烧结或熔融挤出成型来制备，也可采用光敏材料的立体光固化或三维喷墨打印来制备；其中，金属纳米颗粒、金属量子点可采用选择性激光烧结或熔融挤出成型制作而成；金属量子点、金属纳米线或金属纳米带也可采用光敏材料的立体光固成型和三维喷墨打印制作而成
本实施例优选激光烧结金属银颗粒成条状的不透明导电层作为一级导电层131，具体步骤如下:
(3171)条状不透明导电层打印参数确定。根据30建模的20子层图案，确定条状不透明导电层阵列的参数，包括每条条状导电层宽度，相邻条状导电层之间的间距以及组成条状导电层的厚度；本实施优选条状导电层的宽度为20011%相邻条状导电层之间的间距为10011111 ；组成每条条状导电层的金属厚度为20011111。
[0022](3172)金属银纳米颗粒转移。利用铺粉辊设备沿水平方向将银纳米颗粒均匀转移至基底表面，或利用增材设备(30打印)中的喷头沿其扫描路径(金属网格线径方向)移动将银纳米颗粒均匀涂布在基底表面；本实施优选铺粉辊设备沿水平方向将银纳米颗粒均匀转移至基底表面。
[0023](3173)金属银纳米颗粒熔融。控制激光束使其烧结温度为9621，激光头沿设定的条状电极方向移动，激光发出的高能激光通对基底表面的金属银纳米颗粒粉末进行照射，并溶化其扫描路径上的银纳米颗粒。
[0024](8174) 一级导电层131制备。熔化后银与玻璃基板烧结在一起，形成条状结构的不透明一级导电层131 ；
(3175)基片表面处理。将制造完成的基片移出30打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷涂打印和激光烧结过程中残留在基片表面多余的金属银纳米颗粒。
[0025](318)打印保护层14。参照图5，所述保护层14是包括聚乙烯(92 ?、聚丙烯(户？ --聚苯乙烯(93 ?、聚甲基丙烯酸甲酯(9丽…、聚氯乙烯?、尼龙(^1011〉、聚碳酸酯(90?、聚氨酯(叩?、聚四氟乙烯(特富龙，？1？幻、聚对苯二甲酸乙二醇酯的颗粒，所述保护层14的制作方法包括选择性激光烧结和熔融挤出成型制作而成。
[0026]本发明第一实施例优选激光烧结颗粒制作成面状的透明绝缘层。具体步骤如下:
(3181)面状透明绝缘层打印参数确定。根据30建模的20子层图案，确定面状透明绝缘层阵列的参数，包括面状绝缘层的厚度；本实施优选面状绝缘层的厚度为200=1
[0027](3182)9-颗粒转移。利用铺粉辊设备沿水平方向将颗粒均匀转移至基底表面，或利用增材设备(30打印)中的喷头沿其扫描路径(金属网格线径方向)移动将颗粒均匀涂布在基底表面；本实施优选铺粉辊设备沿水平方向将颗粒粒均匀转移至基底表面。
[0028](3183)9-颗粒熔融。控制激光束使其烧结温度为2451，激光头沿设定的面状方向移动，激光发出的高能激光通对基底表面的颗粒粉末进行照射，并溶化其扫描路径上的？1嫩颗粒。
[0029](8184)透明保护层14制备。熔化后与导电层结在一起，形成面状结构的透明保护层14 ；
(3185)基片表面处理。将制造完成的基片移出30打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷涂打印和激光烧结过程中残留在基片表面多余的颗粒。
[0030](819)如图6所示，利用激光切割，将同一基板上的多个触摸屏切割分离；
(310)充入压缩空气，打开腔门，取出产品。
[0031]至此，本发明第一优选实施例的一种电容触摸屏的30制造完成。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于，所述电容触摸屏包含: 一基板层，用于承接其它材料或层； 一屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述基板层下侧，用于屏蔽所述触摸屏之外的电子设备，防止电磁干扰，保证良好的工作环境； 一工作层，所述工作层设置于所述基板层另一侧，用于检测电位触摸点位置； 一保护层，所述保护层为一绝缘介质，设置于所述工作层表面，使接触点与所述工作层形成耦合电容；其中， 所述屏蔽层是采用3D打印一层或若干层的导电材料所构成的透明导电层； 所述工作层包括一级导电层和二级导电层；所述二级导电层作用在于检测触摸点，所述一级导电层为狭长的电极引线，所述电极引线一端连接所述二级导电层的四角，另一端连接外界驱动电路；其中， 所述一级导电层是采用3D打印一层或若干层的金属导电材料所构成的导电层； 所述二级导电层是采用3D打印一层或若干层的导电材料所构成的透明导电层； 所述保护层是采用3D打印一层或若干层的绝缘材料所构成的透明层； 所述电容触摸屏为表面电容触摸屏，当手指轻触所述触摸屏，并与工作层形成耦合电容，吸走交流电流，电流分别从四角上的电极流出，根据四角电流强弱，进行计算触摸点的位置，其特征在于，所述3D制造步骤如下: 51:依次设计生成所述电容触摸屏中的所述屏蔽层、第一电极层、第二电极层和保护层的三维数字模型；； 52:利用软件对所建立的所述屏蔽层、第一电极层、第二电极层和保护层三维模型依次进行分层，获得Z轴方向的二维子层； 53:将所述二维子层导入3D打印机程序中，根据所建模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径； 54:将所述基板层放在3D打印装置台面上，在其一面上打印所述屏蔽层；所述屏蔽层，打印可以是图案，也可以是整面；所述屏蔽层，包括一个或多个3D打印子层； 55:翻转基板，在所述基板层另一面打印工作层，根据所述三维数字模型，内部打印所述二级导电层，外侧打印所述一级导电层；所述一级导电层或二级导电层包括一层或多层3D打印子层，所述一级导电层与所述二级导电层可以存在高度差；所述四角的电极引到所述触摸屏的一侧，并连接于外接引线； 56:继续打印保护层，所述保护层为透明绝缘介质层。
2.根据权利要求1所述的一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于:在同一基板上打印一个触摸屏或多个触摸屏阵列，所述多个触摸屏阵列采用切割的方式进行分离。
3.根据权利要求1所述的一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于:所述屏蔽层为透明导电层，所述透明导电层的结构为有序网格状或无序网格状，或为面状结构；所述网格状导电层由透明导电材料或非透明导电材料构成；所述面状结构导电层由透明导电材料构成。
4.根据权利要求3所述的一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于:所述透明导电层包括金属纳米颗粒、金属量子点、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的一种或两种及其以上复合而成。
5.根据权利要求1所述的一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于:所述一级导电层为金属或金属氧化物材料组成；所述一级导电层的形状为网格状、条状或面状。
6.根据权利要求1所述的一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于:所述二级导电层为透明导电层，所述透明导电层的结构为有序网格状或无序网格状，或为面状结构；所述网格状导电层由透明导电材料或非透明导电材料构成；所述面状结构导电层由透明导电材料构成。
7.根据权利要求6所述的一种电容触摸屏的3D制造方法，其特征在于:所述透明导电层包括金属纳米颗粒、金属量子点、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的一种或两种及其以上复合而成。
【文档编号】G06F17/50GK104407750SQ201410237625
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年5月31日 优先权日:2014年5月31日
【发明者】郭太良, 张永爱, 周雄图, 叶芸, 林金堂, 林志贤, 林锑杭, 林婷 申请人:福州大学