透明玻璃键盘的技术破局:百川海奇的双层分离式架构

2013-04-12 11:26

在透明玻璃键盘的技术探索中,百川海奇走出了一条与主流OGS(One Glass Solution)完全不同的技术路线。这条路线的大胆之处在于:它没有试图在OGS的框架内修修补补,而是从根本上重构了触控传感器的结构逻辑。

玻璃键盘.jpg

一、OGS路线的困境:看得见的局限

如前文所述,“可视区外架桥”技术虽然解决了SITO架桥的光学可见问题,但在透明键盘这一特殊产品形态上,OGS方案暴露出了难以克服的缺陷:

1. 工艺复杂度高,良率低

OGS将触控传感器直接制作在保护玻璃上,这意味着所有工艺流程——从ITO镀膜、光刻蚀刻到绝缘层涂布——都必须在一块玻璃上完成。一旦某个环节出现瑕疵,整片玻璃即告报废。对于透明键盘这样的大尺寸产品,良率控制尤为困难。

2. 黑框不可避免

为了遮盖可视区外的架桥线路和边框走线,OGS方案必须在键盘四周保留黑色油墨(BM)区域。对于普通触摸屏而言,黑框是“标配”,用户早已习惯。但对于透明键盘这一追求“全透明”视觉效果的产品而言,任何不透明的边框都是对“透明”二字的背离。

3. 保护与功能的矛盾

OGS将传感器线路直接制作在盖板玻璃内侧,这意味着线路层是“外露”的。虽然可以在线路层下方再贴一层保护玻璃,但这会增加厚度、降低透光率,并且多一道贴合工序就意味着多一道良率损失。

二、百川海奇的破局:双层分离式架构

面对OGS的上述困境,百川海奇选择了一条截然不同的技术路径:将TX(驱动电极)和RX(感应电极)分别制作在两片独立的玻璃上,通过光学胶对贴实现架桥功能。

这一设计的核心思想可以概括为:用“空间分离”替代“工艺架桥”。

2.1 结构解析

该方案的层状堆叠结构自上而下为:

层级

材料/功能

说明

第一层

上玻璃基板

兼作保护盖板

第二层

RX感应电极层

制作在上玻璃基板下表面

第三层

光学胶层(OCA)

起绝缘和粘合双重作用

第四层

TX驱动电极层

制作在下玻璃基板上表面

第五层

下玻璃基板

承载TX电极

这种结构在专利文献中已有印证。信利光电2021年申请的“一种触控结构及触摸屏”专利(CN216286615U)描述了类似方案:触控功能层做在两片玻璃之间并通过光学胶层进行隔离,光学胶层不但起绝缘作用,还具有保护功能,可节省一层绝缘工艺。

2.2 与传统DITO的区别

需要指出的是,这种“TX、RX分置两片玻璃”的方案与传统的DITO有本质区别:

· 传统DITO:TX和RX位于同一片玻璃基板的上下两侧,需要两次镀膜、两次光刻,工艺复杂

· 百川方案:TX和RX分别位于两片独立的玻璃上,每片玻璃只需单面镀膜,单片工艺更简单

区别在于:DITO是在“一片玻璃上做两层”,而百川方案是“两片玻璃各做一层,再贴合”。后者将复杂的双层工艺拆解为两个相对简单的单层工艺,大幅降低了单片制程的难度和风险。

三、双层分离式架构的核心优势

3.1 彻底消灭架桥问题

在传统SITO方案中,架桥是为了让同层交叉的线路“跨过”彼此。但在百川的双层分离方案中,TX和RX根本不在同一平面——它们被玻璃基板和光学胶物理隔离,天然不存在交叉,因此完全不需要架桥。

这意味着:

· 无需在可视区内制作任何桥接结构

· 无需担心桥点的光学可见性

· 无需处理桥接区域的爬坡断裂问题

3.2 实现真正的无边框设计

由于不需要在边框区域布置架桥和走线,百川方案可以做到无黑框的全透明设计。

这一点在百川海奇的“透明触摸键盘”专利(CN203966061U)中已有体现。该专利描述了一种“键盘本体上设置有多个相间隔的按键区以及与各按键区触摸感应的至少一层透明导电薄膜”的结构,键盘本体包括透明基板和贴合在透明基板上的透明盖板。

更进一步的透明化探索还体现在纳米导线技术上。相关专利显示,通过在透明基板内封装纳米导线,可以形成整体透明的触控基板,“无边框无线圈无肉眼可见导线线路”。

3.3 工艺良率大幅提升

将复杂的双层制程拆解为两个独立的单层制程,带来了显著的工艺优势:

对比维度

OGS方案

双层分离方案

单片镀膜次数

2次(双面)

1次(单面)

单片光刻次数

2次

1次

制程复杂度

单片报废成本

高(集成在一片上)

低(可分别报废)

良率控制

相对容易

更重要的是,两片玻璃可以在各自的生产线上独立加工,最后通过光学胶贴合。如果其中一片出现问题,只需报废该片,另一片可以保留使用,降低了单次报废的成本损失。

3.4 光学胶的绝缘与保护双重作用

在百川方案中,光学胶层(OCA)起到了关键作用:

· 绝缘作用:隔离TX层和RX层,防止短路

· 保护作用:将传感器线路封装在两片玻璃之间,线路层被完全保护,无需额外的保护玻璃

这种设计不仅节省了一层绝缘工艺,还提升了产品的可靠性。信利光电的专利明确指出,光学胶层“不但起绝缘作用,还具有保护作用”。

四、技术定位:并非万能,但恰逢其用

需要客观指出的是,双层分离式架构并非在所有场景下都优于OGS。它在以下方面存在权衡:

1. 厚度略有增加

两片玻璃+一层光学胶的总厚度通常大于单片OGS。对于追求极致薄型化的手机、平板而言,这可能是一个劣势。但对于桌面键盘这一产品形态而言,毫米级的厚度差异几乎可以忽略。

2. 贴合工序带来额外良率风险

虽然单片制程更简单,但多了一道贴合工序。如果贴合时出现气泡、偏移等问题,仍会导致产品报废。不过,光学胶贴合技术已经相当成熟,这一风险可控。

3. 透光率略低于单层方案

每增加一层界面,就会多一次反射损失。双层结构的总透光率略低于单层OGS。但得益于光学胶的折射率匹配设计(通常与玻璃相近),这种差异在实际使用中几乎不可察觉。

综合来看,对于透明键盘这一特定产品形态,双层分离式架构的优势远大于其劣势——无边框的视觉效果、更高的制程良率、无需架桥的简洁设计,这些正是透明键盘最核心的诉求。

五、专利启示:百川海奇的技术布局

百川海奇在透明触控领域的专利布局值得关注。根据公开专利信息,该公司已申请多项相关专利:

· CN203966061U:透明触摸键盘,采用透明基板+透明导电薄膜结构

· CN204087202U:透明计算器,整合透明LCD与透明触摸屏

· “电容触摸屏的非可视区架桥方法”:在非可视区进行走线桥接

· “单片式触控面板的制作方法”:涉及单片触控工艺

值得注意的是,百川海奇的“电容触摸屏的非可视区架桥方法”专利(一种在传感器非可视区走线上铺设绝缘层后进行桥接的方法)与本文讨论的双层分离方案属于不同的技术路线。这表明百川海奇在透明触控领域采取了多路线并进的策略,既有OGS路线的优化,也有双层分离路线的创新。

从搜索结果来看,双层分离架构的技术思想在行业内已有一定传播。信利光电2021年的专利(CN216286615U)采用的就是“上ITO玻璃+光学胶+下ITO玻璃”的结构,其技术路线与百川方案高度一致。这说明百川海奇的技术思路具有前瞻性,并且已经得到了行业内的认可和跟进。

六、结语:从“架桥”到“分离”的范式转换

回顾透明键盘的技术演进,我们可以看到一条清晰的脉络:

1. SITO时代:架桥在可视区内,看得见,良率低

2. OGS+可视区外架桥:架桥移到边框,看不见了,但黑框仍在

3. 百川双层分离架构:彻底消灭架桥,无边框,高良率

百川海奇的核心贡献在于:它意识到透明键盘的核心矛盾不是“如何把架桥藏好”,而是“如何彻底消灭架桥的需求”。

将TX和RX分置两片玻璃,用光学胶对贴实现隔离——这一方案的大胆之处在于,它没有在现有技术框架内修修补补,而是从根本上重构了传感器的结构逻辑。对于透明键盘这一追求“全透明、无边框、高可靠性”的产品而言,这或许是最优的工程答案。

更重要的是,这一技术路径为中国企业在触摸传感器领域提供了宝贵的启示:在巨头林立的专利丛林中,绕过障碍的方式,有时不是正面突破,而是从更高的维度重新定义问题。


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