CN103092452A - 电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置，涉及显示领域，可减小透明导电层的图案间隙，进而改善表面视觉效果。所述电容触摸屏，包括透明基板和图案化的透明导电层，透明导电层包括沿第一方向延伸的第一传感线和沿第二方向延伸的第二传感线，其中，第一传感线在第一方向保持连续，为一串依次连接的电极，第二传感线包括多个相互分离的独立电极，且独立电极采用搭桥方式跨过第一传感线相互连接；在第一传感线中的独立电极和第二传感线的电极之间的间隙，不填充任何物质或者填充介电常数大于等于1，且不超过3.5的透明绝缘物质，以在不影响触摸灵敏度的前提下，减小所述间隙宽度。

Description

电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置。

背景技术

触摸屏液晶显示器发展迅速，已经逐渐发展成为主流平板显示器。从技术原理来区分，触摸屏液晶显示器可分为：矢量压力传感、电阻传感、电容传感、红外线传感和表面声波传感五种基本类型，按结构划分已发展为外挂式(Add on mode)、内嵌式(On cell mode)和整体式(In cellmode)三种类型。

一种常见的外挂式电容触摸屏如图1所示，透明基板10上自下而上依次设置有：金属层11，绝缘层12，透明导电层13和透明的表面保护层14，需要4次光刻(4Mask)工艺制备，包括：第一步，蒸镀金属，经曝光进行刻蚀，在触摸屏可视区域形成X方向的金属搭桥111，在压合区域20形成金属走线112；第二步，涂覆绝缘层12(Insulator)并进行曝光刻蚀，在金属搭桥111两端形成过孔；第三步，蒸镀ITO，并进行曝光、刻蚀图形，在可视区域的X方向形成相互断开的独立电极132a，在Y方向形成一串相互直接连接的连续电极组，同时在压合区域20形成ITO层，避免压合区域20的金属走线112暴露在表面被氧化；第四步，涂覆绝缘透明的表面保护层(PVX)14，并留出压合区域20。其中，Y方向直接连接的连续电极组为第一传感线131，X方向的独立电极133通过金属搭桥111相互连接，跨过第一传感线131，形成第二传感线132。当某一传感线被驱动时，另一传感线即得到感应电容，手指(或其他物体)靠近或触摸时，会影响在触摸点附近相交叉的第一传感线131和第二传感线132之间的电容，通过检测传感线的电容变化就可以识别触摸点的位置。

发明人发现现有触摸屏的结构设计至少存在如下问题：

表面保护层14覆盖整个透明电极层13，因此，透明导电层13的图案间隙，即第一传感线131的电极和第二传感线132的电极之间的间隙，也会填充上表面保护层14，因表面保护层14一般选择SiN_x或者SiO₂，或者树脂材料，介电常数大，同时考虑到触摸灵敏度对电容的限制，现有透明导电层的图案间隙的制作宽度至少在0.03mm左右，人眼就能清晰的看到图案间隙，影响表面视觉效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置，可减小透明导电层的图案间隙，进而改善表面视觉效果。

一方面，本发明提供一种电容触摸屏，包括：透明基板和图案化的透明导电层，所述透明导电层包括沿第一方向延伸的第一传感线和沿第二方向延伸的第二传感线；

其中，所述第一传感线在所述第一方向保持连续，为一串依次连接的电极，所述第二传感线包括多个相互分离的独立电极，且所述独立电极采用搭桥方式跨过所述第一传感线相互连接；

在所述第一传感线中的独立电极和所述第二传感线的独立电极之间的间隙，不填充任何物质或者填充有介电常数大于等于1，且不超过3.5的透明绝缘物质，以在不影响触摸灵敏度的前提下，减小所述间隙宽度。

进一步地，所述电容触摸屏还包括：与所述透明导电层具有相同图形的透明的表面保护层，覆盖在所述透明导电层之上。

可选地，所述透明绝缘物质为光学胶。

进一步地，所述电容触摸屏还包括：图案化的金属层，所述金属层设置在所述透明基板上，且位于所述透明导电层的下方；

所述金属层进一步包括：位于所述电容触摸屏的可视区域且沿所述第二传感线间隔布置的多个金属搭桥，以及位于所述电容触摸屏的压合区域的金属走线，所述金属搭桥设置于所述独立电极相互连接处的下方，将所述独立电极相互连接形成所述第二传感线。

进一步地，所述电容触摸屏还包括绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述金属层之上，且在任一所述金属搭桥的两端分别设置有过孔；

所述透明导电层位于所述金属层之上，且向下延伸填充所述过孔；

所述独立电极通过所述过孔内的透明导电材料及所述金属搭桥相互连接，形成所述第二传感线。

所述电容触摸屏还包括与所述金属层具有相同图形的第二透明导电层，所述第二透明导电层覆盖于所述金属搭桥和所述金属走线之上；

所述独立电极通过覆盖有所述第二透明导电层的金属搭桥相互连接，形成所述第二传感线。

可选地，所述第一传感线的电极呈菱形，所述第二传感线的独立电极也呈菱形。

本发明还提供一种触摸显示装置，设置有所述的任一电容触摸屏。

另一方面，本发明还提供一种电容触摸屏的制作方法，包括：

在透明基板上制作所述金属层和所述第二透明导电层，采用构图工艺在所述电容触摸屏的可视区域形成若干组搭桥，在所述电容触摸屏的压合区域形成金属走线，同时还形成相同图案的透明导电图形，覆盖于所述搭桥和所述金属走线之上，其中，每一组所述搭桥包括多个沿第二方向间隔布置的金属搭桥；

制作绝缘层，采用构图工艺在任一所述金属搭桥的两端分别设置过孔，使覆盖在所述金属搭桥上的所述第二透明导电层在所述过孔处暴露；

制作所述透明导电层和透明的表面保护层，所述透明导电层在所述绝缘层的过孔处向下延伸填充所述过孔，所述透明导电层通过所述过孔内的透明导电材料连接至下方的金属搭桥；

采用构图工艺在所述透明导电层和所述表面保护层上形成相同的图案层，包括：沿第一方向延伸的第一传感线和沿第二方向延伸的第二传感线，其中，所述第一传感线为一串依次连接的电极，在所述第一方向保持连续，每一所述第二传感线对应位于一组所述金属搭桥的上方，每一所述第二传感线包括多个独立电极，分别设置在对应金属搭桥组中任意两个相邻的金属搭桥间隙的上方，所述独立电极通过下方的所述金属搭桥跨过所述第一传感线相互连接，形成所述第二传感线。

本发明所述的电容触摸屏和触摸显示装置，第一传感线和第二传感线位于同一透明导电层，其触摸功能的实现依赖于第一传感线和第二传感线之间的电容，而该电容的大小又与第一传感线中独立电极和第二传感线的电极之间的间隙宽度正相关，与间隙间绝缘物质的介电常数ε_r负向关，因此在第一传感线和第二传感线的间隙(透明导电层的图案间隙)不填充任何物质或者填充介电常数ε_r小的透明绝缘物质(1≤ε_r≤3.5)，可在不影响触摸灵敏度(电容)的前提下，减小透明导电层的图案间隙，从而改善表面视觉效果。

本发明提供的所述电容触摸屏的制造方法，透明导电层和表面保护层图案相同，可同步完成，省去一次Mask工艺步骤，因此采用3Mask工艺即可完成，相对现有的4Mask工艺，工艺步骤减少，从而提高生产效率，降低生产成本费，且产品可靠性提高；同时，还可缩小透明导电层的图案间隙，进而改善视觉效果。

附图说明

图1为一种现有电容触摸屏的结构示意图；

图2本发明实施例一提供的电容触摸屏的结构示意图一；

图3为本发明实施例一电容触摸屏的透明导电层的结构示意图；

图4为电容触摸屏的工作示意图；

图5为本发明实施例一提供的电容触摸屏的结构示意图二；

图6本发明实施例二提供的电容触摸屏的制作方法流程图；

图7本发明实施例二中金属层的图案；

图8本发明实施例二中绝缘层图案。

附图标记说明

10-透明基板，11-金属层，12-绝缘层，13-透明导电层，

14-表面保护层，15-第二透明导电层，20-压合区域，21-柔性电路板，

111-金属搭桥，112-金属走线，121-过孔，131-第一传感线，

132-第二传感线，132a-独立电极。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置，可减小透明导电层的图案间隙，进而改善表面视觉效果。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种电容触摸屏，如图2和图3所示，包括：透明基板10和图案化的透明导电层13，所述透明导电层13设置在透明基板10上，包括：沿第一方向(如图中所示的纵向)延伸的第一传感线131和沿第二方向(如与纵向相垂直的横向)延伸的第二传感线132，

其中，第一传感线131在第一方向保持连续，为一串依次连接的电极，第二传感线132包括多个相互分离的独立电极132a，且独立电极132a采用搭桥方式跨过第一传感线131相互连接；

在第一传感线131中的独立电极132a和第二传感线132的电极之间的间隙d，不填充任何物质或者填充介电常数大于等于1，且不超过3.5的透明绝缘物质，以在不影响触摸灵敏度的前提下，减小所述间隙宽度d。

本实施例中对第一传感线131和第二传感线132的数目均不做限定，第一传感线131和第二传感线132纵横交错，在交错处，第二传感线132采用搭桥方式跨过第一传感线131。

可选地，本实施例第一传感线131的电极和第二传感线132的独立电极132a均可为菱形或者三角形，但也不排除其它形状。优选地，图3所示的第一传感线131为多个菱形依次连接构成的图案，第二传感线132为多个相互断开的菱形构成的图案。

如图4所示，电容触摸屏，其触摸功能的实现依赖于第一传感线131的电极和第二传感线132的独立电极132a间的电容，该电容可等效为两部分电容：一部分是产生于第一传感线131的电极和独立电极132a正对面之间的电容Cp1(对应图中带箭头的直线表示的电场线)，并且这部分电容为主要部分；另一部分是产生于第一传感线131的电极和第二传感线132的独立电极132a外侧空间的电容Cp2(对应图中曲线所示的电场线)。若设触摸时手指引起的电容改变量为Cp0(对应图中直线表示的电场线)，则手指灵敏度可粗略表示为：触摸灵敏度Q＝Cp0/(Cp1+Cp2)。该比值越大，则触摸灵敏度越大Q。现有电容式触摸屏结构设计中，第一传感线和第二传感线的电极间隙(透明导电层的图案间隙)填充的物质为SiN_x，其介电常数为6.5(或者为SiO₂，它的相对介电常数是3.9；或者为树脂材料，相对介电常数一般是3.2～3.5)，图案间隙宽度d一般为30～50微米，如果进一步减小图案间隙宽度d，则Cp1增大，导致触摸灵敏度Q降低，手指再去触控可能会导致触控失灵。

针对这一问题，本发明实施例中第一传感线和第二传感线的电极间隙(透明导电层的图案间隙)不填充任何物质或填充介电常数ε_r小的透明绝缘物质(1≤ε_r≤3.5)。在不改变触摸灵敏度(电容Cp1和Cp2基本不变)的前提下，第一传感线131和第二传感线132的电极间隙(透明导电层的图案间隙)可减小为原来的1/6.5～3.5/6.5，即约4.6～16.2微米，达到改善视觉效果的目的。在此假设原来电容式触摸屏结构设计中，间隙间填充的为表面保护层的SiN_x(或者SiO₂)。

例如，当不填充任何物质时，即可认为填充的物质是空气时，空气的介电常数为1，因此电容Cp1和Cp2之和约为常规值的1/6.5左右，在不改变触摸灵敏度(电容Cp1和Cp2基本不变)的前提下，第一传感线131和第二传感线132的电极间隙(透明导电层的图案间隙)最多可减小为原来的1/6.5，即约4.6微米，而且4～5微米基本上也达到了现有工艺的极限水平，这样人眼就不能识别图案间隙，从而将图案间隙带来的视觉影响降到最低。

须注意，如果是Glass To Glass结构的电容触摸屏，具体实施中，在后期制作时需要涂覆光学胶OCA，以粘附盖板(顶层玻璃)，因此透明导电层的图案间隙可能会填充上光学胶OCA，或者为部分光学胶OCA和部分空气(光学胶OCA没有填充完全)。光学胶OCA的介电常数为1.5，考虑光学胶OCA可能没有填充完全，因此可认为此时图案间隙透明绝缘物质的介电常数在1～1.5之间，透明导电层的图案间隙可减小为原来的1.25/6.5左右(假设原有电容式触摸屏的间隙间填充物为SiNx)。

进一步地，如图5所示，所述电容触摸屏还包括：与透明导电层13具有相同图形的透明的表面保护层14，覆盖在透明导电层13之上。透明的表面保护层14与透明导电层13具有相同图形，使用构图工艺制作时可通过同一次工序同步完成。具体实施中，制作出透明导电层13和表面保护层14后，采用一次光刻工艺即可完成，光刻过程中只需使用一个掩膜版。

本实施例所述电容触摸屏制作时可省去一次构图工艺步骤，因此可提高生产效率，降低生产成本费，同时因工艺步骤减少，产品可靠性也得以提高。

其中，所述电容触摸屏还包括：图案化的金属层11，金属层11设置在透明基板10上，且位于透明导电层13的下方；金属层11进一步包括：位于电容触摸屏的可视区域的沿第二传感线间隔布置的多个金属搭桥111和位于电容触摸屏的压合区域20的金属走线112，金属搭桥111设置于独立电极132a相互连接处的下方，将独立电极132a相互连接形成第二传感线132。

进一步地，所述电容触摸屏还包括：绝缘层12，覆盖于金属层11之上，且在任一金属搭桥111的两端分别设置有过孔121；透明导电层13位于金属层11之上，且向下延伸填充过孔121，独立电极132a通过过孔121内的透明导电材料及金属搭桥111相互连接，形成第二传感线132。

所述电容触摸屏还包括：与金属层11具有相同图形的第二透明导电层15，覆盖于金属搭桥111和金属走线112之上；独立电极132a通过覆盖有第二透明导电层15的金属搭桥111相互连接，形成第二传感线132。

此处，金属层11表面制备第二透明导电层15的原因是：由于表面保护层14和透明导电层13具有相同图案，因此为便于通过柔性电路板21与外部连接，透明导电层13在压合区域20无图形，为避免金属层的压合区域和其他区域暴露在表面可能会被氧化，从而改变其电阻影响触摸功能，需要在金属层11之上制备具有相同图形的第二透明导电层15，覆盖于金属搭桥111和金属走线112之上。

本实施例中的表面保护层14和透明导电层13具有相同的图案，使用构图工艺制作时可通过同一次工序同步完成，不需要额外增加工序。

现有电容触摸屏的结构设计，生产时需采用4Mask工艺，而本发明所述的电容触摸屏只需采用3Mask工艺即可完成，因此本发明所述的电容式触摸屏制备时工艺步骤少，生产效率高，生产成本得以降低，且产品可靠性提高；同时，还可在不影响触摸灵敏度(电容)的前提下，缩小透明导电层的图案间隙，进而改善视觉效果。

本发明实施例还提供了一种触摸显示装置，其设置有所述的任一触摸屏，成本更低，显示效果更好。所述触摸显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何需要触摸显示功能的产品或部件。

实施例二

本发明还提供一种电容触摸屏的制作方法，参考图2～5，所述触摸屏包括：透明基板10，自上而下依次设置在透明基板10上透明的表面保护层14、透明导电层13、绝缘层12、第二透明导电层15和金属层11，如图6所示，该方法包括：

步骤101、如图7所示，在透明基板10上制作金属层11和第二透明导电层15，采用构图工艺在电容触摸屏的可视区域形成若干组搭桥，每一组搭桥包括多个沿第二方向间隔布置的金属搭桥111，在电容触摸屏的压合区域20形成金属走线112，同时还形成相同图案的透明导电图形，覆盖于金属搭桥111和金属走线112之上；

本步骤中，透明基板10上制作金属层11和第二透明导电层(ITO层)15，然后同时刻蚀，第二方向(图中的横向)形成金属搭桥和ITO搭桥，以便第一传感线沿第一方向，第二传感线沿第二方向各自导通，并在压合区域20(Bonding)形成金属走线图形及第二透明导电层15。

步骤102、制作绝缘层12，采用构图工艺在任一金属搭桥111的两端分别设置过孔121，使覆盖在金属搭桥111上的第二透明导电层15在过孔处121暴露，如图8所示；

本步骤中涂敷并制作绝缘层图形(Insulator)，并采用构图工艺在任一金属搭桥111的两端分别设置过孔121，使下层的金属搭桥111及第二透明导电层15露出，便于下一步骤制备的透明导电层13在第二方向的导通。本步骤中留出压合区域20，即压合区域20不存在绝缘层12。

步骤103、制作透明导电层13和透明的表面保护层14，透明导电层13在绝缘层12的过孔处向下延伸填充过孔121，透明导电层13通过过孔121内的透明导电材料连接至下方的金属搭桥111，

采用构图工艺在透明导电层13和表面保护层14上形成相同的图案层，如图5和图3所示，包括：沿第一方向延伸的第一传感线131和沿第二方向延伸的第二传感线132，其中，第一传感线131为一串依次连接的电极，在第一方向保持连续，每一第二传感线132对应位于一组金属搭桥的上方，每一第二传感线132包括多个独立电极132a，分别设置在对应金属搭桥组中任意两个相邻的金属搭桥111间隙处的上方，独立电极132a通过下方的金属搭桥111跨过第一传感线131相互连接，形成第二传感线132。

本步骤中，制作透明导电层13和表面保护层14，然后同时刻蚀，在第一方向形成连续的第一传感线131；对应于步骤101中制作的各组金属搭桥，在第二方向形成多组独立电极132a，每一独立电极132a设置在对应金属搭桥组中任意两个相邻金属搭桥111间隙的上方，使得独立电极132a通过两端的绝缘层12过孔，与下层的金属搭桥111及第二透明导电层15相连，从而使独立电极132a沿第一方向相互连接，形成第二传感线132。

另外，本步骤中也需留出压合区域20，即压合区域20不存在透明导电层13和表面保护层14。

本发明提供的所述电容触摸屏的制造方法，采用3Mask工艺即可完成，相对现有的4Mask工艺，工艺步骤减少，从而提高了生产效率，降低生产成本费，且产品可靠性提高；同时，还可缩小透明导电层的图案间隙，进而改善视觉效果。

对于Glass To Glass结构的电容触摸屏，在表面保护层14之上还需涂覆光学胶OCA粘附盖板(顶层玻璃)，因此透明导电层的图案间隙也可能会填充上光学胶OCA，或者为部分光学胶OCA和部分空气(光学胶OCA没有填充完全)。光学胶OCA的介电常数为1.5，可认为此时图案间隙绝缘物质透明绝缘物质的介电常数在1～1.5之间，透明导电层的图案间隙可为原来的1.25/6.5左右(假设原有电容式触摸屏的间隙间填充物为SiN_x)。

需注意：本发明虽以外挂式电容触摸屏为例，但本领域技术人员可知本发明的应用并不限于此，还可用于内嵌式(On Cell)触摸显示装置。

另外，本发明的应用也不限于Glass To Glass结构，也可以应用到OGS等结构，其中所述的Glass To Glass结构，指触控传感器做在ITO玻璃上，外层加上一片保护玻璃(盖板)；所述的OGS(One glass solution)结构，指在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传感器，一块玻璃同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重作用。

本发明实施例所述的技术特征，在不冲突的情况下，可任意相互组合使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电容触摸屏，其特征在于，包括：透明基板和图案化的透明导电层，所述透明导电层包括沿第一方向延伸的第一传感线和沿第二方向延伸的第二传感线；

其中，所述第一传感线在所述第一方向保持连续，为一串依次连接的电极，所述第二传感线包括多个相互分离的独立电极，且所述独立电极采用搭桥方式跨过所述第一传感线相互连接；

在所述第一传感线中的电极和所述第二传感线的独立电极之间的间隙，不填充任何物质或者填充介电常数大于等于1且不超过3.5的透明绝缘物质。

2.根据权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述电容触摸屏还包括：与所述透明导电层具有相同图形的透明的表面保护层，覆盖在所述透明导电层之上。

3.根据权利要求1或2所述的电容触摸屏，其特征在于，

所述透明绝缘物质为光学胶。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电容触摸屏，其特征在于，所述电容触摸屏还包括图案化的金属层，所述金属层设置在所述透明基板上且位于所述透明导电层的下方；

所述金属层进一步包括：位于所述电容触摸屏的可视区域且沿所述第二传感线间隔布置的多个金属搭桥，以及位于所述电容触摸屏的压合区域的金属走线，所述金属搭桥设置于所述独立电极相互连接处的下方，所述独立电极相互连接形成所述第二传感线。

5.根据权利要求4所述的电容触摸屏，其特征在于，所述电容触摸屏还包括绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述金属层之上，且在任一所述金属搭桥的两端分别设置有过孔；

所述透明导电层位于所述金属层之上，且向下延伸填充所述过孔；

所述独立电极通过所述过孔内的透明导电材料及所述金属搭桥相互连接，形成所述第二传感线。

6.根据权利要求5所述的电容触摸屏，其特征在于，所述电容触摸屏还包括与所述金属层具有相同图形的第二透明导电层，所述第二透明导电层覆盖于所述金属搭桥和所述金属走线之上；

所述独立电极通过覆盖有所述第二透明导电层的金属搭桥相互连接，形成所述第二传感线。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电容触摸屏，其特征在于，所述第一传感线的电极呈菱形，所述第二传感线的独立电极也呈菱形。

8.一种触摸显示装置，其特征在于，设置有权利要求1-7任一项所述的电容触摸屏。

9.一种电容触摸屏的制作方法，其特征在于，包括：

在透明基板上制作所述金属层和所述第二透明导电层，采用构图工艺在所述电容触摸屏的可视区域形成若干组搭桥，在所述电容触摸屏的压合区域形成金属走线，同时还形成相同图案的透明导电图形，覆盖于所述搭桥和所述金属走线之上，其中，每一组所述搭桥包括多个沿第二方向间隔布置的金属搭桥；

制作绝缘层，采用构图工艺在任一所述金属搭桥的两端分别设置过孔，使覆盖在所述金属搭桥上的所述第二透明导电层在所述过孔处暴露；

制作所述透明导电层和透明的表面保护层，所述透明导电层在所述绝缘层的过孔处向下延伸填充所述过孔，所述透明导电层通过所述过孔内的透明导电材料连接至下方的金属搭桥；

采用构图工艺在所述透明导电层和所述表面保护层上形成相同的图案层，包括：沿第一方向延伸的第一传感线和沿第二方向延伸的第二传感线，其中，所述第一传感线为一串依次连接的电极，在所述第一方向保持连续，每一所述第二传感线对应位于一组所述金属搭桥的上方，每一所述第二传感线包括多个独立电极，分别设置在对应金属搭桥组中任意两个相邻的金属搭桥间隙的上方，所述独立电极通过下方的所述金属搭桥跨过所述第一传感线相互连接，形成所述第二传感线。

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