CN104156109A - 一种导电薄膜、触摸面板及其制作方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导电薄膜、触摸面板及其制作方法、显示装置，涉及显示技术领域，解决了现有的触摸面板电极的电阻值偏大的问题。一种导电薄膜，形成所述导电薄膜的材料包括拓扑绝缘体，所述导电薄膜为二维纳米结构。

Description

一种导电薄膜、触摸面板及其制作方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种导电薄膜、触摸面板及其制作方法、显示装置。
背景技术
触摸屏(touch screen)又称为“触控屏”，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
传统的触摸屏包括触摸面板和显示面板，且触摸面板和显示面板分开形成，再将触摸面板集成在LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)面板上形成LCD触摸屏，也可以将触摸面板集成在OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)显示面板上形成OLED触摸屏。
目前最为常见的触摸屏方式是电阻式和电容式。如图1所示，触摸面板包括多条沿第一方向101排布的驱动电极11以及多条沿第二方向102排布的感应电极21。如图2所示，驱动电极11和感应电极21之间还设置有绝缘层12，用于使得驱动电极11和感应电极21绝缘。如图3所示，以电容式触摸面板为例，当手指30触摸屏幕时，触摸位置处的驱动电极11和感应电极21的电容会发生变化，从而可以检出触控位置，实现触摸功能。
现有触摸面板的驱动电极和感应电极一般是通过透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TOC)形成，例如用ITO(Indium tinoxide，氧化铟锡)形成驱动电极和感应电极。ITO薄膜电阻值偏大，因此触控响应速率慢且容易发热，功耗较大。
发明内容
本发明的实施例提供一种导电薄膜、触摸面板及其制作方法、显示装置，所述导电薄膜可应用于触摸面板，解决了现有的触摸面板电极的电阻值偏大的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种导电薄膜，形成所述导电薄膜的材料包括拓扑绝缘体，所述导电薄膜为二维纳米结构。
本发明实施例提供了一种触摸面板，包括衬底基板以及形成在所述衬底基板上互不接触的驱动电极和感应电极，其中，所述驱动电极和所述感应电极通过黏着层粘附在所述衬底基板上；所述驱动电极和/或所述感应电极由本发明实施例提供的任一所述的导电薄膜形成。
本发明实施例提供了一种触摸面板的制作方法，包括：
形成具有二维纳米结构的拓扑绝缘体的驱动电极图案和/或感应电极图案；
形成第一黏着层，将所述驱动电极图案通过所述第一黏着层粘附在所述衬底基板上的驱动电极区；
形成第二黏着层，将所述感应电极图案通过所述第二黏着层粘附在所述衬底基板上的感应电极区，其中，所述感应电极图案与所述驱动电极图案不接触。
本发明实施例提供了一种显示装置，包括显示面板以及本发明实施例提供的任一所述的触摸面板。
本发明的实施例提供一种导电薄膜、触摸面板及其制作方法、显示装置，所述导电薄膜为二维纳米结构的拓扑绝缘体，则所述导电薄膜具有极好的导电性能，且导电时间再长也不会发热；将所述导电薄膜应用于触摸面板的驱动电极和/或感应电极，大大减小了驱动电极和/或感应电极的电阻，进而可以提高触控响应速率，且使用时间再长也不会发热，可以进一步减小功耗，避免温度高影响其他器件的性能的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的触摸面板驱动电极和感应电极示意图；
图2为现有的触摸面板截面示意图；
图3为电容式触摸面板的触摸原理示意图；
图4为本发明实施例提供的一种触摸面板示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种触摸面板示意图；
图6为本发明实施例提供的一种触摸面板的制作方法示意图；
图7为本发明实施例提供的一种形成二维纳米结构的拓扑绝缘体的电极图案制作方法示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种触摸面板的制作方法示意图；
图9为本发明实施例提供的一种二维菱形结构示意图。
附图标记：
11-驱动电极；12-绝缘层；13-第一黏着层；14-第二黏着层；21-感应电极；30-手指。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种导电薄膜，形成导电薄膜的材料包括拓扑绝缘体，导电薄膜为二维纳米结构。
拓扑绝缘体(topological insulator)是近年来新认识到的一种物质形态。拓扑绝缘体的体能带结构和普通绝缘体一样，都在费米能级处有一有限大小的能隙，但是在它的边界或表面却是无能隙的、狄拉克(Dirac)型、自旋非简并的导电的边缘态，这是它有别于普通绝缘体的最独特的性质。这样的导电边缘态是稳定存在的，信息的传递可以通过电子的自旋，而不像传统材料通过电荷，因此，拓扑绝缘体的导电性能更好且不涉及耗散即不发热。
形成导电薄膜的材料包括拓扑绝缘体，导电薄膜为二维纳米结构即导电薄膜为二维纳米结构的拓扑绝缘体，即是由拓扑绝缘体形成的纳米尺寸厚度的膜。可以是由拓扑绝缘体形成的二维纳米薄膜、二维纳米薄片、二维纳米带等。二维纳米结构的拓扑绝缘体具有超高比表面积和能带结构的可调控性，能显著降低体态载流子的比例和凸显拓扑表面态，进而导电性能更好。
需要说明的是，二维纳米结构的拓扑绝缘体因其与石墨烯结构类似具有较高的柔韧性，以及基本肉眼不可见的高透过率，使其更适用于显示器件。
本发明实施例提供了一种导电薄膜，导电薄膜为二维纳米结构的拓扑绝缘体，则导电薄膜具有极好的导电性能，且导电时间再长也不会发热。
优选的，导电薄膜为二维条带状纳米结构或为二维菱形纳米结构，二维菱形纳米结构可以是如图9所示。当然，导电薄膜也可以是二维网状纳米结构，二维网状纳米结构具有多个阵列排布的网孔。且具体的，网孔为菱形、正四边形或正六边形。
可选的，拓扑绝缘体包括HgTe、BixSb1-x、Sb2Te3、Bi2Te3、Bi2Se3、T1BiTe2、T1BiSe2、Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5、Ge1Bi2Te4、AmN、PuTe、单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种。
其中，Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5以及Ge1Bi2Te4属于硫属化物。AmN以及PuTe属于具有强相互作用的拓扑绝缘体。当然，拓扑绝缘体还可以是三元赫斯勒化合物等其他材料。
具体的，拓扑绝缘体包括HgTe、BixSb1-x、Sb2Te3、Bi2Te3、Bi2Se3、T1BiTe2、T1BiSe2、Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5、Ge1Bi2Te4、AmN、PuTe、单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种，即拓扑绝缘体可以为HgTe或BixSb1-x或Sb2Te3或Bi2Te3或Bi2Se3或T1BiTe2或T1BiSe2或Ge1Bi4Te7或Ge2Bi2Te5或Ge1Bi2Te4或AmN或PuTe或单层锡或单层锡变体材料。还可以是上述材料中的多种形成的混合材料，例如可以是上述材料中的两种形成的混合材料。当然，也可以是上述材料中的三种形成的混合材料等。且当拓扑绝缘体为至少两种材料形成的混合材料，则还可以通过选择具有互补特性的材料混合，以提高混合后材料的特性。
优选的，拓扑绝缘体为单层锡或单层锡的变体材料。单层锡为只有一个锡原子厚度的二维材料，原子层厚度的级别使其具有较好的光透过率；与石墨烯类似，具有较好的韧性，且透过率高。
单层锡原子在常温下导电率可以达到100％，可能成为一种超级导体材料。具体的，单层锡的变体材料是通过对单层锡进行表面修饰或磁性掺杂形成。其中，对单层锡进行表面修饰可以是对单层锡添加-F，-Cl，-Br，-I和-OH等功能基实现其改性。
进一步优选的，单层锡的变体材料为对单层锡进行氟原子的表面修饰，形成的锡氟化合物。当添加F原子到单层锡原子结构中时，单层锡在温度高达100℃时导电率也能达到100％，且性质依然稳定。
本发明实施例提供了一种触摸面板，包括衬底基板以及形成在衬底基板上互不接触的驱动电极和感应电极，其中，所述驱动电极和所述感应电极通过黏着层粘附在衬底基板上；驱动电极和/或感应电极由本发明实施例提供的任一所述的导电薄膜形成。
需要说明的是，当对驱动电极添加驱动信号(Tx)，感应电极接收到感应信号(Rx)，电容式触摸屏通过计算手指触摸前后感应电极与驱动电极构成电容的变化量来判断是否有手指触摸，以实现触摸功能。
需要说明的是，驱动电极和感应电极不接触，可以是驱动电极和感应电极同层设置，其中，驱动电极在对应感应电极的位置处断开，以与感应电极不接触。还可以是驱动电极和感应电极位于不同层，在驱动电极和感应电极之间形成绝缘层以使得驱动电极和感应电极不接触。本发明实施例中以驱动电极和感应电极之间还包括绝缘层，绝缘层使得所述驱动电极和所述感应电极不接触为例进行详细说明。
驱动电极和/或感应电极为二维纳米结构的拓扑绝缘体，即可以是仅驱动电极为二维纳米结构的拓扑绝缘体；或者，仅感应电极为二维纳米结构的拓扑绝缘体；还可以是驱动电极和感应电极均为二维纳米结构的拓扑绝缘体。本发明实施例中以驱动电极和感应电极均为二维纳米结构的拓扑绝缘体为例进行详细说明。
如图4所示，触摸面板包括衬底基板10以及形成在衬底基板10上互不接触的驱动电极11和感应电极21，其中驱动电极21和感应电极22为二维纳米结构的拓扑绝缘体。且驱动电极11通过第一黏着层13黏着在衬底基板10上；感应电极21通过第二黏着层14黏着在衬底基板的薄膜(即绝缘层12)上，其中，驱动电极21和感应电极22通过绝缘层12互不接触以绝缘。
本发明实施例提供的触摸面板，驱动电极和/或感应电极为二维纳米结构的拓扑绝缘体，相对于现有的由ITO或金属形成的电极，大大减小了电极的电阻，进而可以提高触控响应速率，且二维纳米结构的拓扑绝缘体形成的电极使用时间再长也不会发热，不仅可以减小功耗，还可以避免温度高影响其他器件的性能的问题。
优选的，触摸面板还包括具有粘附特性的绝缘层，所述具有粘附特性的绝缘层位于驱动电极和感应电极之间，用于使得驱动电极和感应电极不接触，且位于所述绝缘层上面的电极通过所述绝缘层粘附在衬底基板上。
本发明实施例中的“上”、“下”以制造薄膜或层结构时的先后顺序为准，例如，在上的图案是指相对在后形成的图案，在下的图案是指相对在先形成的图案。
如图5所示，绝缘层12具有粘附特性，则感应电极21进一步可以黏着在绝缘层12上且与驱动电极11不接触以绝缘。即感应电极无需再通过第二黏着层粘附在衬底基板上。
需要说明的是，触摸面板包括驱动电极和感应电极，驱动电极和感应电极在衬底基板上的形成方式还可以有很多种，本发明实施例仅以附图所示的为例。
本发明实施例提供了一种显示装置，包括显示面板以及本发明实施例提供的任一所述的触摸面板。所述显示装置可以为液晶显示器、电子纸、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示器等显示器件以及包括这些显示器件的电视、数码相机、手机、平板电脑等任何具有显示和触摸功能的产品或者部件。
可选的，显示面板与触摸面板之间还包括第三黏着层，显示面板和触摸面板通过第三黏着层粘附在一起。其中，第三黏着层可以是双面胶等。
本发明实施例提供了一种触摸面板的制作方法，如图6所示，所述方法包括：
步骤101、形成二维纳米结构的拓扑绝缘体的驱动电极图案和/或感应电极图案。
当OLED显示器件只有驱动电极为二维纳米结构的拓扑绝缘体，则只需要利用拓扑绝缘体形成二维纳米结构的驱动电极图案；当OLED显示器件只有感应电极为二维纳米结构的拓扑绝缘体，则只需要利用拓扑绝缘体形成二维纳米结构的感应电极图案；当OLED显示器件的驱动电极和感应电极均为二维纳米结构的拓扑绝缘体，则利用拓扑绝缘体形成二维纳米结构的驱动电极图案和感应电极图案。
具体的，以利用拓扑绝缘体形成二维纳米结构的驱动电极图案为例，具体说明上述步骤101的制作方法，如图7所示，包括：
步骤1011、对基底进行图案化刻蚀，形成对应驱动电极的图案。
具体的，基底可以是云母，还可以是SrTiO3(111)，以及通过分子束外延法可在其表面生长拓扑绝缘体薄膜的其他基底。本发明实施例中以所述基底为云母为例进行详细说明。
具体对基底进行图案化刻蚀形成对应驱动电极的图案，可以是采用与驱动电极图案相同的掩膜板，在掩膜板的掩膜下对云母基底进行等离子体刻蚀，得到与驱动电极图案相同的图案化的云母基底。
步骤1012、在图案化的基底表面形成拓扑绝缘体的薄膜。
具体的，在图案化的云母基底表面，通过分子束外延生长Bi2Se3薄膜。当然，还可以生长其他拓扑绝缘体薄膜，本发明实施例以拓扑绝缘体为Bi2Se3为例进行详细说明。且优选的，在图案化的基底表面形成二维纳米结构的拓扑绝缘体的薄膜。
步骤1013、将基底去除，得到驱动电极图案。
将云母基底溶解掉，得到二维纳米结构的拓扑绝缘体的驱动电极图案。
上述仅以形成二维纳米结构的拓扑绝缘体的驱动电极的图案为例，形成二维纳米结构的拓扑绝缘体的感应电极的图案可参考形成驱动电极的图案的具体说明，本发明实施例不作赘述。
步骤102、形成第一黏着层，将驱动电极图案通过第一黏着层粘附在衬底基板上的驱动电极区。
具体的，形成第一黏着层具体包括：在驱动电极的一侧表面形成第一黏着层；则将驱动电极图案通过第一黏着层粘附在衬底基板上的驱动电极区具体包括：将形成有第一黏着层的驱动电极图案贴附在衬底基板上的驱动电极区。
或者，形成第一黏着层具体包括：在衬底基板的驱动电极区形成第一黏着层；则将驱动电极图案通过第一黏着层粘附在衬底基板上的驱动电极区具体包括：将驱动电极图案贴附在第一黏着层上。
步骤103、形成第二黏着层，将感应电极图案通过第二黏着层粘附在衬底基板上的感应电极区，其中，感应电极与驱动电极不接触。
具体的，形成第二黏着层具体包括：在感应电极的一侧表面形成第二黏着层；则将感应电极图案通过所述第二黏着层粘附在衬底基板上的感应电极区具体包括：将形成有第二黏着层的感应电极图案贴附在衬底基板上的感应电极区。
或者，形成第二黏着层具体包括：在衬底基板的感应电极区形成第二黏着层；则将感应电极图案通过第二黏着层粘附在衬底基板上的感应电极区具体包括：将感应电极图案贴附在第二黏着层上。
具体的，如图8所示，上述步骤103具体包括：
步骤1031、在衬底基板上形成具有粘附特性的绝缘层。
即在衬底基板上粘附好驱动电极之后，再在衬底基板上形成具有粘附特性的绝缘层，则所述绝缘层与所述驱动电极黏着。
步骤1032、将感应电极图案贴附在绝缘层上。
即绝缘层不仅使得驱动电极和感应电极不接触，还用于粘附感应电极。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种导电薄膜，其特征在于，形成所述导电薄膜的材料包括拓扑绝缘体，所述导电薄膜为二维纳米结构。
2.根据权利要求1所述的导电薄膜，其特征在于，所述导电薄膜为二维条带状纳米结构、二维菱形纳米结构或二维网状纳米结构，其中，所述二维网状纳米结构具有多个阵列排布的网孔。
3.根据权利要求2所述的导电薄膜，其特征在于，所述网孔为菱形或正四边形或正六边形。
4.根据权利要求1～3所述的导电薄膜，其特征在于，所述拓扑绝缘体包括HgTe、BixSb1-x、Sb2Te3、Bi2Te3、Bi2Se3、T1BiTe2、T1BiSe2、Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5、Ge1Bi2Te4、AmN、PuTe、单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的导电薄膜，其特征在于，单层锡的变体材料通过对单层锡进行表面修饰或磁性掺杂形成。
6.根据权利要求5所述的导电薄膜，其特征在于，单层锡的变体材料为对单层锡进行氟原子的表面修饰，形成的锡氟化合物。
7.一种触摸面板，其特征在于，包括衬底基板以及形成在所述衬底基板上互不接触的驱动电极和感应电极，其中，所述驱动电极和所述感应电极通过黏着层粘附在所述衬底基板上；
所述驱动电极和/或所述感应电极由权利要求1-6任一项所述的导电薄膜形成。
8.根据权利要求7所述的触摸面板，其特征在于，所述触摸面板还包括具有粘附特性的绝缘层，所述具有粘附特性的绝缘层位于所述驱动电极和感应电极之间，用于使得驱动电极和感应电极不接触，且位于所述绝缘层上面的电极通过所述绝缘层粘附在所述衬底基板上。
9.一种触摸面板的制作方法，其特征在于，包括：
形成具有二维纳米结构的拓扑绝缘体的驱动电极图案和/或感应电极图案；
形成第一黏着层，将所述驱动电极图案通过所述第一黏着层粘附在所述衬底基板上的驱动电极区；
形成第二黏着层，将所述感应电极图案通过所述第二黏着层粘附在所述衬底基板上的感应电极区，其中，所述感应电极图案与所述驱动电极图案不接触。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述形成第二黏着层具体包括：
在衬底基板上形成具有粘附特性的绝缘层。
11.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述形成具有二维纳米结构的拓扑绝缘体的驱动电极图案和/或感应电极图案具体包括：
对基底进行图案化刻蚀，形成对应驱动电极的图案或感应电极的图案；
在图案化的基底表面形成具有二维纳米结构的拓扑绝缘体的薄膜；
将所述基底去除，得到驱动电极图案或感应电极图案。
12.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板以及权利要求7或8所述的触摸面板。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板与触摸面板之间还包括第三黏着层，所述显示面板和所述触摸面板通过所述第三黏着层粘附在一起。
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