中大尺寸單層多點投射式電容屏技術的研發

一、立項依據

㈠ 國內外現狀、水平和發展趨勢

隨著工業技術的不斷快速的發展，電子信息行業成為社會主流，網絡通訊技術不斷完善，隨著而來的就是可攜式的電子產品的出現和發展。在開始，電子產品主要是手機，科學技術改變人們的生活和工作方式，隨著而來的就是一系列多樣化的電子產品，如MP3、MP4和平板電腦等等的電子產品。隨著網絡傳輸速度的快速發展，網絡上進行各樣的行為已經是人們生活的一個必備過程，電子產品因網絡的發展和人們使用的需求，如上網瀏覽網頁、新聞、聊天、購物等等行為，造成電子產品的屏幕不斷的變大，從3英寸到10英寸的可攜式電子產品的市場的主流。市場的需要造就電子產品行業的變革，以生產適應網絡發展和隨著改變的人們需求的產品。電子產品的生產鏈已經形成龐大的規模，同時市場的競爭也更加的激烈，電子產品市場的競爭最直接的就是價格戰。產品價格在市場上的不斷競爭，人工成本、材料成本的不斷上漲，並且生產工藝技術相對落後，這些矛盾對整個行業的進步造成嚴重的競爭壓力，也是急需解決的問題。

目前，由於電子產品採用觸控方式已經形成主流，並且電容屏的的使用效率和感受尤為突出，成為市場的主流。電容式觸控螢幕的電極一般採用透明的氧化銦錫(ITO)材料形成。按檢測的電容的類型不同，電容式觸控螢幕分為自電容觸控螢幕和互電容觸控螢幕兩種：自電容觸控螢幕通過檢測觸摸前後電極對地電容的變化確定觸控物在觸控螢幕上的觸摸位置；互電容觸控螢幕通過檢測觸摸前後兩組電極之間電容改變確定觸控物在觸控螢幕上的觸摸位置。當前市場上普遍使用的多點電容觸控螢幕的ITO電極實現方式主要有雙面和單面搭橋兩種，有些還會增加屏蔽層。雙面ITO是在絕緣介質(如透明玻璃基板或者透明 PET膜)的兩面分別鍍上ITO鍍膜層，並分別在兩個ITO鍍膜層上通過蝕刻處理形成垂直交叉的感應電極和驅動電極；單面搭橋是指通過搭橋的方式將形成於絕緣介質一面的單層ITO鍍膜層其中一個方向的電極連接並將另一個方向上的電極連接， 從而形成橫縱交叉的兩個方向上的電極。但是雙面ITO電容觸控螢幕需要在絕緣介質上形成兩個ITO鍍膜層， 並分別進行蝕刻，製造工序較多，也使得生產成本較高。而單面ITO搭橋式電容觸控螢幕需要對位於同一平面上的電極進行搭橋連接，搭橋工藝的複雜也使得生產成本較高。

㈡ 項目研究開發目的和意義

本項目的研發是基於目前市場上使用的電容屏採用的是雙層的方式實現，但是部分的三層方式實現的均成本高，製造過程工序多，生產複雜，成品合格率非常低，並且質量波動大，不穩定。為解決上述的問題提升產品的質量，降低產品成本，本項目研發的目的在於提供一種僅有單層ITO的，實現多點投射方式，不使用傳統的電極搭橋方式，又能夠實現多點觸摸檢測的電容觸控螢幕。

本項目成功開發能夠滿足市場對多點投射電容屏產品的大量需求，並且提升對質量的監督和控制的主動權，保證最終產品質量，另外可以降低生產成本，縮短研發和生產周期，對降低最終產品的價格提升產品的競爭力有積極的重要意義，可以提升企業的競爭力，獲取更多的市場，保證企業的經濟利益。

㈢ 項目達到的技術水平及市場前景

本項目研發的中大尺寸單層多點投射式電容屏產品，採用提供的投射式電容觸控螢幕，將現有電容式觸控螢幕的雙層透明基板結構改變成單層透明基板結構，結構簡單，且在保持投射式電容觸控螢幕的所有功能的前提下， 通過在與透明電極層同面的透明基板上製作出絕緣裝飾層，使投射式電容觸控螢幕節省了上層保護基板、以及製作中將上層保護基板與下層導電基板的貼合工序，節省了成本，避免由於的貼合工序造成的不良，提高了產品的良率。

由於本公司開發的產品是基於市場上大眾產品的結構和原理進行的進一步設計和優化，對比同類產品具有結構簡單、質量穩定的特點，另外本公司所開發的電容屏結構簡單，生產成本較低，從而減輕產品的價格壓力，提高市場競爭力，對於公司開拓市場，爭取訂單發揮重要作用。在行業上也提供了借鑑作用，並且促進行業技術的進一步發展，所以本項目產品具備較強的市場競爭力，具有市場前景。

二、研究開發內容和目標

㈠ 項目主要內容及關鍵技術

本項目研發的是一種單層多點透射式電容式觸控螢幕，包括基底或基底及聚合物層，聚合物層設於基底上，其特徵在於，在基底或聚合物設於所述基底之上的聚合物層設有溝槽，溝槽在基底或所述聚合物層上呈網格狀；溝槽內填充導電材料，形成導電層；導電層包括多個第一電極和多個第二電極，第一電極為填充有導電材料的網格組成的第一跡線，且第一跡線連續設置；第二電極為填充有導電材料的網格組成的第二跡線，且第二跡線分段設置；且第一電極與所述第二電極嚙合狀相互交叉。配置於所述透明基板一面的透明電極層，透明電極層由水平和垂直兩組電極組成；在透明基板上、圍繞透明電極層的周邊緣設置的絕緣裝飾層，電極的電極端延伸設置在絕緣裝飾層與透明基板相背的一面；在絕緣裝飾層與透明基板相背的一面設置的邊緣金屬引線，邊緣金屬引線與絕緣裝飾層上設置的電極的電極端連接；以及覆蓋於透明電極層、絕緣裝飾層和邊緣金屬引線表面的絕緣保護層。

㈡ 技術創新點（國家有關部門、全國（世界）性行業協會等具備相應資質的機構若頒布相關技術參數或標準，應提供。）

1、將現有電容式觸控螢幕的雙層透明基板結構改變成單層透明基板結構，結構簡單，且在保持投射式電容觸控螢幕的所有功能的前提下，通過在與透明電極層同面的透明基板上製作出絕緣裝飾層，使投射式電容觸控螢幕節省了上層保護基板、以及製作中將上層保護基板與下層導電基板的貼合工序，節省了成本，避免由於貼合工序造成的不良，提高了產品的良率。

2、導電層採用多個數兩級電極設計，第一電極為填充有導電材料的網格組成的第一跡線，且第一跡線連續設置；第二電極為填充有導電材料的網格組成的第二跡線，且第二跡線分段設置；且第一電極與第二電極嚙合狀相互交叉，結構簡單，觸控性能和靈敏性高。

㈢ 主要技術指標或經濟指標

1、一般要求：

穩定的手指觸控功能、常規結構等同的使用壽命。

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

對角線性度：中心 ＜1.5，邊緣＜2.0

⑵、準確度：中心 ＜1.5， 邊緣＜2.0

準確度

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、滿足高溫高溼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、機械性能要求

⑴、落球衝擊強度：破壞能量0.40J以上；

⑵、四點彎曲強度：失效率63.4%時，破壞強度大於300MPa；

⑶、表面硬度：6H以上；

⑷、透過率規格：86%以上。

三、研究開發方法及技術路線

本項目是通過自主研發實現產品的生產，主要的研發路線包含：

技術路線：

1、絕緣印刷的工程開發

對與單層多點透射電容式觸控螢幕，把上部配線交叉的絕緣層端部設計為凹部。相鄰上部配線間，絕緣層端部設計為凸部。凹部（凸部）形狀為圓弧性鬍子那個、矩形、三角形中的一種；相互組合也可以。

2、基板由光學透明絕緣材料構成，光學透明絕緣材料可以是矽酸鹽玻璃、樹脂類剛性透明絕緣材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 、聚碳酸酯(PC)。絕緣透明基板的一個表面上，配有透明電極層，透明電極層可通過真空磁控濺射法將透明導電材料鍍在絕緣透明基板上，透明電極層由透明導電材料構成，透明導電材料可以是氧化銦錫(ITO)、摻雜鋁的氧化鋅 (AZO)、摻雜銦的氧化鋅(IZ0)、摻雜鎵的氧化鋅、摻雜銻的氧化錫、摻雜鋅的氧化錫或者其他透明導電材料。

3、電極層由水平和垂直兩組電極組成，兩組電極中第一組電極的單個電極單元連續設置，第二組電極的單個電極單元以第一組電極的單個電極單元為間隔分段設置。第一組電極包括多條水平電極；第二組電極則為垂直電極，第二組電極包括多條垂直電極，每一條水平電極和垂直電極都由多個電極單元構成。因此，水平電權的單個電極單元連續設置，垂直電極的單個電極單元以水平電極的單個電極單元為間隔分段設置。 具體地， 包括對應於垂直電極、且附著在透明基板上分段設置的透明導電膜，附著在透明導電膜中部和鄰近的透明基板上的絕緣膜，水平電極橫跨所述透明導電膜附著在絕緣膜和透明基板上，位於水平電極兩側的垂直電極覆蓋在透明導電膜端部和透明基板上，構成第二組電極。

4、在基材的同一面，由第一電極單元（X）與第2電極單元（Y）組成，因從第1電極單元的各電極塊向四周延伸導線，在連接區域集中後與外部連接器相連接；從而實現僅在基材一個面上就可以準確地檢出觸摸的位置。

單層多點結構原理圖

①從第1單元的各電極延伸導線至外部連接器是必須的。這樣，導致與外部連結器的壓著點變多，對壓合製程的精準度提出很高要求。

②各第1 電極延伸的導線並非直接與外部連接器相連接。而是通過各第1電極單元的各電極塊與延伸的導線相連接後，延伸至連結區域再與外部連接器連結。

通過此結構，可減少在連結區域與外部連接器的壓著點數。

③連接區域的構成有三層，分別指從各第1電極塊延伸出來的導線（下部配線），導線上為絕緣層（保護層等），在此保護層上則為連接各導線的連接線（上部配線）（參照圖2）

在上述構成中，因連接線（上部配線）跨過保護層（絕緣層）邊緣的地方（有段差），易出現連接線粗、缺等現象，產生短路、斷線等不良問題。

連接區域斷面示意圖

項目研究方式：

1、項目市場調查，通過項目研究前期的市場前景調查，確定項目實施的可行性和未來的市場前景；

2、企業研討，按照市場調查結果進行研討項目實施決議，並制定相關的研發方案和研發工藝要求；

3、按照公司的要求執行項目的研發，並且在過程中執行檢測確保研發的順利和效果；

4、進行樣品的組裝和測試，針對樣品的各項要求，按照設計和參數要求執行測試，收集測試信息，並確定改善方向和進一步的優化方向；

5、執行小批量的生產，按照公司的市場布局和情況有計劃的執行小批量生產並投放客戶使用，跟蹤使用情況，收集使用數據進行下一步的完善；

6、經過小批量測試後，按照測試結構進行產品的進一步的完善，形成最終產品要求執行正式的生產和使用，並總結項目的實施情況和項目的工藝技術參數，形成操作使用文件。

四、現有研究開發基礎

公司創辦於2003年，位於XXXXXXXXX，屬於日本郡是株式會社全資子公司。XX電子有限公司是全球領先的觸控螢幕專業製造商，母公司郡是電子部品部門自1986年開始涉足觸控螢幕行業，積累了豐富的研發、技術能力，為全球高端手機、數位相機、平板電腦、觸控筆記本電腦、一體機、車載導航、工控產品提供產品整體解決方案及售後技術支持。

公司開發人員近50人，分為商品開發、商品設計、技術開發、材料開發等不同團隊。公司為開發部門建立高低溫測試平臺、高溫高溼測試平臺、太陽輻射測試平臺、安規測試儀、ROHS檢測儀、各類光學、機械、化學測試平臺等。

公司注重技術研發創新，並取得了一系列成果。公司先後通過ISO9001：2008認證、ISO14001：2004認證、QC080000有害物質過程管理認證、SONY GP認證、ROHS環保測試。

1、研發機構：公司設有技術開發部，包含開發課、設計課、技術課，其中80%擁有大專及以上學歷，有獨立商品實驗室，擁有研發及測試必要的相關設備；

2、內部實驗室：實驗室於2006年組建成立，目前人員共7人，並前後參加過ISO9001：2008、ISO14001：2004、QC080000、ROHS環保測試等方面的培訓；

3、研發創新能力：公司具有較強的研發創新能力，每年都有新產品、新技術開發；

4、研發經費保障：公司重視新產品新工藝研發，每年預算1000萬費用作為科研經費，保障研究開發活動順利進行；

5、公司每年從社會各屆和大專院校招聘科研人才補充新鮮血液。

五、計劃工作進度

創新驅動