小尺寸無（窄）邊框技術(shù)電容式觸摸屏技術(shù)的生產(chǎn)和研發(fā)

【導(dǎo)讀】：很多觸控面板制造商一直致力于窄邊框觸摸屏技術(shù)的開發(fā)與研究，不斷改善印刷設(shè)備、Laser設(shè)備、黃光設(shè)備等，以提升其細(xì)線加工能力，從而降低邊框?qū)挾?。并且為進(jìn)一步的提升使用體驗(yàn)，無邊框和窄邊框產(chǎn)品是將來觸摸屏技術(shù)的發(fā)展方向。

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一、立項(xiàng)依據(jù)

㈠ 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷快速的發(fā)展，電子信息行業(yè)成為社會(huì)主流，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)不斷完善，隨著而來的就是便攜式的電子產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)展。在開始，電子產(chǎn)品主要是手機(jī)，科學(xué)技術(shù)改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?，隨著而來的就是一系列多樣化的電子產(chǎn)品，如MP3、MP4和平板電腦等等的電子產(chǎn)品。

隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行各樣的行為已經(jīng)是人們生活的一個(gè)必備過程，電子產(chǎn)品因網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和人們使用的需求，如上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁、新聞、聊天、購物等等行為，造成電子產(chǎn)品的屏幕不斷的變大，從3英寸到10英寸的便攜式電子產(chǎn)品的市場(chǎng)的主流。市場(chǎng)的需要造就電子產(chǎn)品行業(yè)的變革，以生產(chǎn)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和隨著改變的人們需求的產(chǎn)品。電子產(chǎn)品的生產(chǎn)鏈已經(jīng)形成龐大的規(guī)模，同時(shí)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也更加的激烈，電子產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)最直接的就是價(jià)格戰(zhàn)。觸摸屏行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，從技術(shù)創(chuàng)新，價(jià)格成本到服務(wù)支持等。如何實(shí)現(xiàn)差異化且滿足消費(fèi)者需求的產(chǎn)品成了各企業(yè)維系生存的首要課題。其中，擴(kuò)大觸摸屏可視區(qū)比例成了各企業(yè)角逐的重點(diǎn)領(lǐng)域。

2007年，蘋果iPhone問世，從此改變了整個(gè)智能手機(jī)行業(yè)。人們第一次知道大屏幕手機(jī)的用戶體驗(yàn)這么好。之后，各廠商使盡渾身解數(shù)，不斷縮窄左右上下邊框。2011年，魅族發(fā)布了當(dāng)時(shí)世界上邊框最窄的智能手機(jī)魅族MX；2012年，韓國(guó)知名手機(jī)廠商泛泰推出了旗下新機(jī)Vega Iron，邊框僅2.4mm；2013年，索尼正式發(fā)布了Xperia ZL，屏占率達(dá)到75%；2013年，三星開售Galaxy Note 3；2014年，Sharp發(fā)布AQUOS phonexx，屏占率達(dá)到80%。人們一次次被大屏+窄邊框帶來的視覺震撼所深深折服。也正是從魅族MX之后，智能手機(jī)市場(chǎng)走進(jìn)了窄邊框時(shí)代。誠(chéng)然，相比那些邊框?qū)挼媚懿⑴排軒灼ヱR的手機(jī)來說，超窄邊框的手機(jī)絕對(duì)能帶來更佳的使用感受。

因此，很多觸控面板制造商一直致力于窄邊框觸摸屏技術(shù)的開發(fā)與研究，不斷改善印刷設(shè)備、Laser設(shè)備、黃光設(shè)備等，以提升其細(xì)線加工能力，從而降低邊框?qū)挾?。并且為進(jìn)一步的提升使用體驗(yàn)，無邊框和窄邊框產(chǎn)品是將來觸摸屏技術(shù)的發(fā)展方向。

㈡ 項(xiàng)目研究開發(fā)目的和意義

本項(xiàng)目是基于目前市場(chǎng)上使用的觸摸屏在顯示屏方面存在較寬的邊框，造成顯示區(qū)域減少，顯示效率低，并且增大了整個(gè)屏幕的面積，其中很大部分就是邊框的所占的面積，不利于節(jié)省成本，并且造成便攜性差，本項(xiàng)目的研發(fā)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以擴(kuò)大顯示區(qū)域和觸摸區(qū)域的無邊框觸摸屏。

本項(xiàng)目的研發(fā)是在現(xiàn)有觸摸屏技術(shù)上進(jìn)行改善和進(jìn)步，是基于目前觸摸屏在顯示范圍上的不足，實(shí)現(xiàn)邊框的減少甚至是沒有邊框，提升整體的顯示效率和提升顯示的感官效果，另外本項(xiàng)目的研發(fā)對(duì)降低生產(chǎn)成本有積極的效果，無邊框產(chǎn)品在節(jié)省材料方面的效果尤其明顯，提升了材料的利用率，降低投入又無實(shí)際效果的材料，從而降低成本。并且無邊款產(chǎn)品能夠減少整體的體積和面積，提升輕便和便攜性，更加有利于使用。對(duì)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步有積極的意義和效果。

㈢ 項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平及市場(chǎng)前景

與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本項(xiàng)目研發(fā)的無邊框觸摸屏結(jié)構(gòu)，其包括柔性印刷電路板及顯示屏ITO板，柔性印刷電路板上連接有驅(qū)動(dòng)IC，顯示屏 ITO 板上蝕刻形成有若干發(fā)射通道及接收通道，其中，發(fā)射通道沿所述顯示屏 ITO 板的豎直方向等間距的設(shè)置，接收通道沿所述顯示屏ITO板的水平方向等間距的設(shè)置，且接收通道延伸至所述顯示屏ITO板的左右兩邊的邊緣處，發(fā)射通道及接收通道均通過金屬走線連接柔性印刷電路板上的驅(qū)動(dòng) IC， 且每一接收通道通過一條豎直方向的金屬走線連接所述柔性印刷電路板上的驅(qū)動(dòng)IC，與接收通道相連接的金屬走線與其他的接收通道相交叉的位置處通過跳線或隔層走線設(shè)置，從而使顯示屏ITO板的全部區(qū)域形成一顯示區(qū)域；避免了專門的走線區(qū)域的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)域左右兩邊的無邊框設(shè)計(jì)，極大提升產(chǎn)品外觀表現(xiàn)力，且使觸摸屏結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)觸摸屏相同，保證其性能與傳統(tǒng)觸摸屏性能相當(dāng)，能極大滿足用戶的體驗(yàn)需求，且其實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，生產(chǎn)時(shí)良品率高。

本公司所研發(fā)的小尺寸窄（無）邊框電容式觸摸屏成本低、性能穩(wěn)定，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，在手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品、穿戴設(shè)備等都可以有大量應(yīng)用。

二、研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)

㈠ 項(xiàng)目主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

本項(xiàng)目是研究一種無邊框觸摸屏，包括依次層疊設(shè)置的一透明玻璃蓋板、一透明OCA光學(xué)膠層和一透明柔性觸摸感應(yīng)片，玻璃蓋板、OCA光學(xué)膠層和觸摸感應(yīng)片的長(zhǎng)度和寬度均相等與觸摸感應(yīng)片的一端固設(shè)有一與觸摸感應(yīng)片材質(zhì)相同的凸出部，凸出部向外延伸且呈弧形彎曲，凸出部的外端邦定有一柔性線路板。柔性印刷電路板上連接有驅(qū)動(dòng)IC，顯示屏ITO板上蝕刻形成有若干發(fā)射通道及接收通道，其中，發(fā)射通道沿顯示屏ITO板的豎直方向等間距的設(shè)置，接收通道沿顯示屏ITO板的水平方向等間距的設(shè)置，且接收通道延伸至顯示屏ITO板的左右兩邊的邊緣處，發(fā)射通道及接收通道均通過金屬走線連接柔性印刷電路板上的驅(qū)動(dòng)IC，且每一接收通道通過一條豎直方向的金屬走線連接柔性印刷電路板上的驅(qū)動(dòng)IC，與接收通道相連接的金屬走線與其他的接收通道相交叉的位置處通過跳線或隔層走線設(shè)置，從而使顯示屏ITO板的全部區(qū)域形成一顯示區(qū)域。

㈡ 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)（國(guó)家有關(guān)部門、全國(guó)（世界）性行業(yè)協(xié)會(huì)等具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)若頒布相關(guān)技術(shù)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)提供。）

1、通過采用銦錫氧化物蝕刻形成條狀的發(fā)射通道及接收通道。發(fā)射通道及接收通道均通過銦錫氧化物走線連接柔性印刷電路板上的驅(qū)動(dòng)IC，保證可視區(qū)域的透明性不受影響。

2、接收通道的一端分別通過一豎直方向的銦錫氧化物走線連接所述柔性印刷電路板上的驅(qū)動(dòng)IC，保證接收通道能夠延伸至所述顯示屏ITO板的左右兩邊的邊緣處，從而避免另外設(shè)置的走線區(qū)域，因此實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)域左右兩邊的無邊框。

3、將傳統(tǒng)觸摸屏原來縱向和橫向交錯(cuò)布置的發(fā)射電極線和接收電極線改為斜向交錯(cuò)布置，將原來從觸摸屏有效檢測(cè)區(qū)左右兩邊引出線改為從觸摸屏有效檢測(cè)區(qū)上下兩邊引出線，這樣就不需要在觸摸屏有效檢測(cè)區(qū)左右兩側(cè)占用一定的空間來走線，所以感應(yīng)區(qū)的邊緣便可與有效檢測(cè)區(qū)的邊緣相重合，省去了傳統(tǒng)觸摸屏結(jié)構(gòu)中的觸摸屏邊框，從而實(shí)現(xiàn)了觸摸屏左右兩邊無邊框。

㈢ 主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1、一般要求：

穩(wěn)定的手指觸控功能、常規(guī)結(jié)構(gòu)等同的使用壽命。

2、功能要求

⑴、線性度：

水平線性度：中心 ＜1.5， 邊緣＜2.0

垂直線性度：中心 ＜1.5， 邊緣＜2.0

對(duì)角線性度：中心 ＜1.5， 邊緣＜2.0

⑵、準(zhǔn)確度：中心 ＜1.5， 邊緣＜2.0

3、信賴性要求

⑴、滿足高溫70℃存放要求

⑵、滿足低溫-30℃存放要求

⑶、滿足高低溫-30～70℃存放要求

⑷、滿足高溫高濕60℃90%rh存放要求

4、電氣要求

⑴、USB供電電壓：5V±5%；

⑵、ESD要求：8kV, 330ohm, 150pF；

⑶、通道間無短路及開路不良。

5、機(jī)械性能要求

⑴、落球沖擊強(qiáng)度：破壞能量0.40J以上；

⑵、四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度：失效率63.4%時(shí)，破壞強(qiáng)度大于300MPa；

⑶、表面硬度：6H以上；

⑷、透過率規(guī)格：86%以上。

三、研究開發(fā)方法及技術(shù)路線

本項(xiàng)目是通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)，主要的研發(fā)路線包含：

1、單層觸控實(shí)現(xiàn)方案：

驅(qū)動(dòng)通道不發(fā)送脈沖時(shí)呈接地狀態(tài)，因此可用于屏蔽驅(qū)動(dòng)通道走線與感應(yīng)通道，隔絕其之間的電容耦合關(guān)系。因此手指觸碰時(shí)，有效區(qū)域會(huì)相應(yīng)，盲區(qū)不會(huì)產(chǎn)生干擾值。

有效區(qū)域：感應(yīng)與驅(qū)動(dòng)通道形成一個(gè)固定耦合電容和一個(gè)開放電場(chǎng)；

驅(qū)動(dòng)走線盲區(qū)：驅(qū)動(dòng)通道走線所產(chǎn)生的盲區(qū)；

匹配間隔盲區(qū)：平衡有效區(qū)域橫向平均分布。

窄邊框電容式觸摸屏原理示意圖

2、低阻抗ITO Film：

由于設(shè)計(jì)的需要，感應(yīng)通道一般較長(zhǎng)，通道阻抗較高。當(dāng)通道過高時(shí)，遠(yuǎn)端將出現(xiàn)信號(hào)衰減的狀況，造成觸摸無動(dòng)作或偏移的現(xiàn)象。因此，需要降低ITO的方阻以減少通道阻抗，從而達(dá)到更優(yōu)化的觸摸功能。

行業(yè)內(nèi)的ITO Film方阻通常為150Ω/□或以上（ITO Glass易實(shí)現(xiàn)低方阻化）。但本司則具有材料方面的優(yōu)勢(shì)，日本總公司已經(jīng)研發(fā)并兩場(chǎng)50Ω/□的ITO Film材料。

3、超精細(xì)端子熱封技術(shù)：

如“窄邊框電容式觸控屏原理圖”中連接區(qū)域?yàn)?ITO通道端子與外部連接器端子的連接區(qū)域。

通常端子為銀線或銅線，人眼和CCD Camera下可見，其間距為0.4mm（線寬：0.2mm，線距：0.2mm），但此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，端子為ITO，人眼和CCD Camera下不可見，并且間距只有0.26mm（線寬：0.13mm，線距：0.13mm）。

針對(duì)ITO不可見問題的改善，導(dǎo)入新藍(lán)光LED光源裝置，如“藍(lán)光LED光源裝置示意圖”所示。透過藍(lán)光光源,ITO端子變得可見。