專利名稱：一種防靜電單片式電容觸摸屏的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種觸摸屏，尤其涉及一種防靜電單片式電容觸摸屏。
背景技術：
近年來，隨著信息技術、無線行動通訊和信息家電的快速發展與應用，人們對電子產品的依賴性與日俱增。為了達到更輕薄以及更人性化的目的，許多電子產品已由傳統的鍵盤或鼠標作為輸入裝置，轉變為使用設置在顯示屏前的觸摸屏作為輸入裝置。現有的觸摸屏大致可分為電容式、電阻式、感光式等類型。其中，電容觸摸屏除了具有透過率高、觸摸不費力、可以多點觸摸之外，還可以設計為單片式的，單片式電容觸摸屏將其各種電路設置在單片基板的背面，因此具有更低的厚度，符合電子產品更加輕薄的發展要求。如圖1所示，電容觸摸屏一般包含感測區域01和周邊區域02。感測區域01設置有多個由透明導電膜制作而成的感測電極03，多個感測電極03相互之間電性不連接，當使用者以手指接觸觸摸屏時，手指接觸點處感測電極03的電容發生變化，通過電路檢測，就可以判斷觸摸的發生以及接觸點的坐標。周邊區域02設置有多個低電阻的周邊連線04， 用于將感測電極03連接到同樣設置在周邊區域02的外接端05上，其一般采用金屬膜制作而成。為了使感測電極03與周邊連線04相連接，一般還為每個感測電極03設置一透明導電的延長部06，延長部06將每個感測電極03從感測區域01連接到周邊區域02，與周邊連線04的一端重疊形成電連接；感測電極03與延長部06 —般都是通過沉積一層透明導電膜 (一般采用濺射工藝)，并采用圖形化工藝形成的。如圖2所示，周邊區域02還設置有遮掩層07，用以對周邊連線04進行遮掩，使觸摸屏更加美觀。遮掩層07 —般采用不透光的油墨、樹脂等有機材料制作而成，為了保證其遮光效果，需要將遮掩層07制作得較厚(0. 5-10 μ m)，因此遮掩層07的邊緣自然形成一定坡度的邊緣斜坡08。如圖3所示，傳統的電容觸摸屏，一般將遮掩層07設置在一片基板09上，而將感測電極03、延長部06、周邊連線04、外接端05等電路設置在另一片基板091上，因此，感測電極03的延長部06從感測區域01連接到周邊區域02，不需要跨過絕緣層07的邊緣斜坡 08。而對于單片式電容觸摸屏來說，如圖4所示，上述遮掩層07、感測電極03、延長部06、周邊連線04、外接端05都設置在同一片單片基板09的背面，其中，遮掩層07貼附在基板09 的內側面(即是設置在最靠近基板09的內層)。因此，感測電極03的延長部06從感測區域01連接到周邊區域02，需要跨過遮掩層07的邊緣斜坡08。邊緣斜坡08將延長部06分為處于感測區域01的延長部前段010、處于邊緣斜坡08上的延長部斜坡段011、以及處于遮掩層07上的延長部后段012。延長部06通常為透明導電膜形成的ITO連線，按照液晶顯示器、觸摸屏制作行業的設計經驗，為了保證在平坦區域的ITO連線(延長部前段010和延長部后段01 不會受到靜電的破壞，一般需要將這些連線設計為大于10 μ m，而往往忽略了延長部斜坡段011的設計。但是，由于邊緣斜坡08存在一定的坡度，在沉積透明導電膜時，會造成濺射沉積工藝上的“陰影效應”，使得沉積其上的透明導電膜厚度較薄，所以，在延長部斜坡段011也比較薄，例如，當邊緣斜坡08的坡度角為θ時，沉積在其上的透明導電膜的厚度，一般只有平坦區域的cos θ倍；另外，遮掩層一般為有機材料制作而成，在制作完透明導電膜之后，依然需要經歷多次的浸泡、烘烤過程，這些過程都會使遮掩層發生膨脹、收縮等變化，并對邊緣產生很大影響，使得邊緣斜坡08之上的透明導電膜出現一定的微裂縫；因此，在邊緣斜坡 08位置，透明導電膜的電阻率往往偏大，當其最終形成延長部斜坡段011時，延長部斜坡段 011往往集中了整個線路中份額較大的電阻。當電容觸摸屏內部出現靜電時，靜電非常容易被感測電極03所收集，并通過與感測電極03連接的延長部06和外接連線在瞬間釋放，造成了整個線路出現極大的電流，由于延長部斜坡段011集中了整個延長部06中份額較大的電阻，因此發熱比較大，容易被燒毀形成斷路，導致整個觸摸屏的報廢，因而，這種單片式電容觸摸屏的防靜電能力比較差。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種防靜電單片式電容觸摸屏，這種防靜電單片式電容觸摸屏能夠減弱靜電對電容觸摸屏的影響，提高電容觸摸屏的可靠性。采用的技術方案如下一種防靜電單片式電容觸摸屏，包括一基板，以及設置在基板背面的遮掩層、周邊連線、外接端、感測電極及其延長部，其中感測電極設置在感測區域內，遮掩層、周邊連線、 外接端設置在周邊區域內，遮掩層貼附在基板的內側面，遮掩層的邊緣具有一邊緣斜坡，延長部跨過遮掩層的邊緣斜坡，并在周邊區域上與周邊連線的端部重疊而構成電連接，延長部包括處于感測區域的延長部前段、處于遮掩層上的延長部后段和處于邊緣斜坡上的延長部斜坡段，其特征是所述延長部斜坡段的寬度大于1. 15mm。由于延長部斜坡段往往集中了整個延長部中份額較大的電阻，采用劣化系數d來表示延長部斜坡段的電阻率相對于平坦區域(延長部前段和延長部后段)的倍數，經多次實驗，延長部斜坡段的電阻率一般為平坦區域(延長部前段和延長部后段)的3-20倍，因此，d —般具有3-20的取值范圍。邊緣斜坡的坡度角θ越大，則延長部斜坡段越薄，一般情況下，坡度角θ的最大值約為80°。考慮上述兩種最劣化的情況，上述d和θ均取最大值，將延長部斜坡段的寬度設計為大于20μπιΧ20Χ (1/cos 80° ) 1. 151mm，遠比常規的IOym大。當整個線路出現靜電導致的瞬間大電流時，流過延長部斜坡段的電流密度降低，從而減少了延長部斜坡段的發熱量，并且將熱量分攤在較寬的面積上，從而降低了延長部斜坡段受到燒毀形成斷路的可能性，提高了這種單片式電容觸摸屏的可靠性。作為本發明的優選方案，其特征是所述感測電極的面積小于5cm2，所述延長部斜坡段的寬度大于2mm。在所述感測電極的面積小于5cm2的情況下，將延長部斜坡段的寬度設置為大于2mm，按照當前透明導電材料(氧化銦錫)的導電特性、材料穩定性、及該面積的感測電極所收集的靜電量，可以保證延長部斜坡段不會受到靜電的破壞。作為本發明的另一種優選方案，其特征是所述感測電極的面積大于5cm2，延長部斜坡段的寬度大于4mm。在感測電極的面積大于5cm2的情況下，將斜坡段的寬度設置為大于4mm，按照當前透明導電材料(氧化銦錫)的導電特性、材料穩定性、及該面積的感測電極所收集的靜電量，可以保證斜坡段不會受到靜電的破壞。
作為本發明的優選方案，其特征是在一段邊緣斜坡上，多個延長部斜坡段及其之間的間隔能夠覆蓋該段邊緣斜坡。這樣，使得每個延長部斜坡段具有最大的寬度，能夠分攤更多的熱量，延長部斜坡段之間的間隔一般小于0. 5mm。作為本發明進一步的優選方案，其特征是各個延長部斜坡段的寬度與相應的感測電極的面積成正比。在多個延長部斜坡段及其之間的間隔能夠覆蓋每個延長部斜坡段都能夠完全覆蓋某段邊緣斜坡的情況下，各個延長部斜坡段的寬度與相應的感測電極的面積成正比，即是延長部所連接的感測電極的面積越大，則該延長部斜坡段的寬度越大，這樣， 在保證延長部斜坡段具有最大寬度的基礎上，還可以保證在出現靜電電流時，流過各個延長部斜坡段的電流密度一致，不會導致某些斜坡段上的電流密度過大而造成破壞。作為本發明更進一步的優選方案，其特征是所述延長部前段或延長部后段上還設有限流孔。當延長部的寬度較大時，通過在延長部前段或延長部后段上開設限流孔使其寬度減小，通過開設限流孔的方式使寬度減小，可以遏制整個線路上的靜電電流，并使得通過該位置的電流密度更加均勻。作為本發明更進一步的優選方案，其特征是所述延長部還包括加長段，加長段設置在延長部前段或延長部后段上。通過設置加長段，增大延長部前段或延長部后段的長度， 增大該段的電阻，從而使得整個延長部的電阻增大，使得在出現靜電電流的情況下，電流受到遏制，進一步降低了斜坡段受到破壞的風險。在其它具體方案中，還可以進一步減少延長部前段或延長部后段的寬度，增大延長部前段或延長部后段的電阻，從而使得整個延長部的電阻增大，在出現靜電放電電流的情況下，電流受到遏制，進一步降低了斜坡段受到破壞的風險。本發明對比現有技術具有如下優點將延長部斜坡段的寬度設置為較大，當整個線路出現靜電導致的瞬間大電流時，流過延長部斜坡段的電流密度降低，從而減少了延長部斜坡段的發熱量，并且將熱量分攤在較寬的面積上，從而降低了延長斜坡段受到燒毀形成斷路的可能性，提高了這種單片式電容觸摸屏的可靠性。
圖1是現有技術中電容觸摸屏的示意圖；圖2是現有技術中，感測電極的延長部各段示意圖；圖3是現有技術中，兩基板貼合的電容觸摸屏的結構示意圖，其表示延長部不需要跨過遮掩層的邊緣斜坡；圖4是現有技術中，單片式電容觸摸屏的結構示意圖，其表示延長部需要跨過遮掩層的邊緣斜坡；圖5是本發明實施例一的單片式電容觸摸屏的示意圖；圖6是圖5中A部分的局部放大圖；圖7是本發明實施例二的單片式電容觸摸屏的示意圖；圖8是圖7中B部分的局部放大圖；圖9是本發明實施例三的單片式電容觸摸屏的示意圖；圖10是圖9中C部分的局部放大圖；圖11是本發明實施例三另一種具體實施方式
的示意圖12是本發明實施例四的單片式電容觸摸屏的示意圖；圖13是圖12中D部分的局部放大具體實施例方式下面結合附圖和發明的優選實施方式做進一步的說明。實施例一如圖5和圖6所示，這種防靜電單片式電容觸摸屏(按鍵式)，包括一基板1，以及設置在基板1背面的遮掩層2、周邊連線3、外接端4、感測電極5及其延長部6，其中感測電極5設置在感測區域7內，遮掩層2、周邊連線3、外接端4設置在周邊區域8內，遮掩層2 貼附在基板1的內側面，遮掩層2的邊緣具有一邊緣斜坡9。感測電極5為多個透明導電膜形成的大小為Icm2的方塊電極，其可以通過檢測各自對地電容的變化來實現觸摸感應。每個感測電極5的延長部6則為連出這些方塊電極的細線，其跨過遮掩層2的邊緣斜坡9，在周邊區域8上與周邊連線3的端部重疊而構成電連接，延長部6包括處于感測區域7的延長部前段10、處于遮掩層2上的延長部后段11，以及處于邊緣斜坡9上的延長部斜坡段12，其中，延長部斜坡段12寬度為5mm，由于受到相鄰方塊電極間的間隙所限制，延長部前段10的寬度被設計為小于0. 2mm，而為了減少非感測電極部分的電容，延長部后段11的寬度被設計為小于1mm。由于感測電極5的面積為Icm2，將延長部斜坡段12的寬度設計為5mm，按照當前透明導電材料(氧化銦錫)的導電特性、材料穩定性、及該面積的感測電極5所收集的靜電量，可以保證斜坡段不會受到靜電的破壞。進一步將延長部斜坡段12的長度小于1mm，因此，延長部斜坡段12的面積僅有 5mm2，遠遠小于感測電極5的1cm2，不會導致對感測電極5的干擾。實施例二如圖7和圖8所示，這種防靜電單片式電容觸摸屏(楔形電極式)在其它情況與實施例一相同的情況下，其區別在于(1)、感測電極5為楔形電極，即是感測電極5分為沿著第一方向(Y方向)排列的多個電極行，每個電極行都有5mm以上的第一方向寬度，每一電極行由一個等腰三角形的第一電極501與左右兩個直角三角形的第二電極502互補而成。當使用者的手指接觸觸摸屏表面時，該電極行給出了 Y方向的坐標，而根據第一電極501與第二電極502的信號比例，則可以給出X方向的坐標，從而實現觸控功能。由圖7可以看出，第二電極502的面積只有第一電極501的一半。O)、第一電極501的第一延長部61交替地由左右兩側引出，而每行的第二電極 502的第二延長部62則從各自的一側引出，因此，每兩個相鄰電極行的一側具有一個第一延長部61和兩個第二延長部62。(3)第一延長部61、第二延長部62各自跨過邊緣斜坡9的第一延長部斜坡段 6112、第二延長部斜坡段6212被設計為除了相鄰之間的間隙之外，被加寬以至于覆蓋所有的邊緣斜坡9，并且，第一延長部斜坡段6112、第二延長部斜坡段6212的寬度比例為2 1。 因而，可以保證各個延長部斜坡段(第一延長部斜坡段6112、第二延長部斜坡段6212)具有最大的寬度，并且可以保證在出現靜電電流時，各個延長部斜坡段(第一延長部斜坡段6112、第二延長部斜坡段621 上的電流密度一致，不會導致某些延長部斜坡段(第一延長部斜坡段6112、第二延長部斜坡段6212)的電流密度過大而造成破壞。進一步將延長部斜坡段(第一延長部斜坡段6112、第二延長部斜坡段6212)的長度設置為小于0. 8mm,以降低其對感測信號的干擾。實施例三如圖9和圖10所示，這種防靜電單片式電容觸摸屏(單側楔形電極)在其它情況與實施例一相同的情況下，其區別在于(1)感測電極5分為沿著第一方向(Y方向)排列的多個電極行，每個電極行都有 5mm以上的第一方向寬度，每一電極行由兩個直角三角形的第一電極511、第二電極512互補而成。當使用者的手指接觸觸摸屏表面時，該電極行給出了 Y方向的坐標，而根據第一電極511與第二電極512的信號比例，則可以給出X方向的坐標，從而實現觸控功能。由圖9 可以看出，第一電極511、第二電極512的面積相等。(2)第一電極511、第二電極512的寬部直接延伸形成延長部6，也就是說，延長部 6的寬度與感測電極5(第一電極511、第二電極51 最寬的一側寬度相等，分別由左右兩側引出，其在邊緣斜坡9上自然形成加寬的延長部斜坡段12。而且，每個感測電極5 (第一電極511、第二電極51 的面積相等，其延長部斜坡段12的寬度也相等。(3)在每個延長部前段10都設置有限流孔20，使其寬度減小，增大了該段的電阻， 從而使得整個延長部6的電阻增大，通過限流孔20的方式使寬度減小，從而使得在出現靜電電流的情況下，電流受到遏制，進一步降低了斜坡段受到破壞的風險，而且，可以使得通過該位置的電流密度更加均勻。如圖11所示，在本實施例的另一種具體方案中，延長部6還包括加長段69，加長段 69設置在延長部前段10上。通過設置加長段69，增大延長部前段10的長度，增大該段的電阻，從而使得整個延長部6的電阻增大，使得在出現靜電電流的情況下，電流受到遏制， 進一步降低了斜坡段受到破壞的風險。實施例四在其它情況與實施例一相同的情況下，其區別在于(1)感測電極5由分別沿著X方向延伸的X電極521以及沿著Y方向延伸的Y電極522交叉而成的矩陣，每個電極都由菱形(邊緣處為半菱形)的電極塊串接而成。在每個X電極521和Y電極522的交叉點設置有跳線結構523。(2)感測區域7的尺寸為10X6cm2，每個菱形電極塊的對角線長度為4. 8mm，可以算得X電極521的面積約為1. 35cm2, Y電極522的面積約為2. Hem2。(3)每個感測電極5(X電極521和Y電極522)的最兩端電極塊為半菱形，也就是說，每個感測電極5的最外側邊為菱形的對角線，具有4. 8mm的寬度，將菱形的最外側邊向左側或右側延伸，形成具有同樣寬度的電極延長部6，并自然形成跨過邊緣斜坡9的延長部斜坡段11，延長部斜坡段11也具有4. 8mm的寬度，滿足當感測電極的面積小于5cm2時，延長部斜坡段11的寬度大于2mm的條件，按照當前透明導電材料(氧化銦錫)的導電特性、 及該面積的感測電極5所收集的靜電量，可以保證延長部斜坡段11不會受到靜電的破壞。(4)這種X電極521、Y電極522交叉而成的矩陣可以采用互電容的感測原理，其主要依靠X電極521、Y電極522相互構成的電容進行檢測，因此，因此雖然上述延長部6以及延長部斜坡段11使得感測電極5邊緣的面積增加了，但也不會影響到觸摸的準確度。
(5)作為感測電極5的一部分，其底部連接5231、頂部連接5232 —般寬度都較低， 可以構成靜電放電回路中的限流電阻，因此沒有必要在延長部的前段或后段設置限流孔。
權利要求
1.一種防靜電單片式電容觸摸屏，包括一基板，以及設置在基板背面的遮掩層、周邊連線、外接端、感測電極及其延長部，其中感測電極設置在感測區域內，遮掩層、周邊連線、外接端設置在周邊區域內，遮掩層貼附在基板的內側面，遮掩層的邊緣具有一邊緣斜坡，延長部跨過遮掩層的邊緣斜坡，并在周邊區域上與周邊連線的端部重疊而構成電連接，延長部包括處于感測區域的延長部前段、處于遮掩層上的延長部后段和處于邊緣斜坡上的延長部斜坡段，其特征是所述延長部斜坡段的寬度大于1. 15mm。
2.如權利要求1所述的防靜電單片式電容觸摸屏，其特征是所述感測電極的面積小于5cm2，所述延長部斜坡段的寬度大于2_。
3.如權利要求1所述的防靜電單片式電容觸摸屏，其特征是所述感測電極的面積大于5cm2，延長部斜坡段的寬度大于4_。
4.如權利要求1所述的防靜電單片式電容觸摸屏，其特征是在一段邊緣斜坡上，多個延長部斜坡段及其之間的間隔能夠覆蓋該段邊緣斜坡。
5.如權利要求4所述的防靜電單片式電容觸摸屏，其特征是各個延長部斜坡段的寬度與相應的感測電極的面積成正比。
6.如權利要求1-5任一項所述的防靜電單片式電容觸摸屏，其特征是所述延長部前段或延長部后段上還設有限流孔。
7.如權利要求1-5任一項所述的防靜電單片式電容觸摸屏，其特征是所述延長部還包括加長段，加長段設置在延長部前段或延長部后段上。
全文摘要
本發明涉及一種防靜電單片式電容觸摸屏，包括一基板，以及設置在基板背面的遮掩層、周邊連線、外接端、感測電極及其延長部，遮掩層的邊緣具有一邊緣斜坡，延長部跨過遮掩層的邊緣斜坡，并在周邊區域上與周邊連線的端部重疊而構成電連接，延長部包括處于感測區域的延長部前段、處于遮掩層上的延長部后段和處于邊緣斜坡上的延長部斜坡段，其特征是所述延長部斜坡段的寬度大于1.15mm。將延長部斜坡段的寬度設計為大于1.151mm，當整個線路出現靜電導致的瞬間大電流時，流過延長部斜坡段的電流密度降低，從而減少了延長部斜坡段的發熱量，并且將熱量分攤在較寬的面積上，從而降低了延長部斜坡段受到燒毀形成斷路的可能性，提高了這種單片式電容觸摸屏的可靠性。
文檔編號G06F3/044GK102331895SQ201110332668
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者呂岳敏, 吳永俊, 孫楹煌, 楊燁, 林鋼, 沈奕, 許為隆 申請人:汕頭超聲顯示器(二廠)有限公司