CN104679343B - 一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构 - Google Patents

一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及触摸屏显示技术领域，尤其涉及一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构。该导电搭桥方法包括在形成有相互交叉的第一电极线和第二电极线的基板上，依次形成绝缘层和单分子层；在绝缘层和单分子层上形成贯穿过孔；去除靠近同一根第一电极线的两个相邻过孔之间的单分子层；在过孔中和两个相邻过孔之间形成导电膜，利用导电膜的导电性完成搭桥连接。本发明提供的触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构，采用导电分散液自动填满过孔的方式完成搭桥连接，操作工艺简单，且图案质量清晰稳定，最大程度降低加工成本，提高产品品质。

Description

一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构
技术领域
本发明涉及触摸屏显示技术领域，尤其涉及一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构。
背景技术
触摸屏技术随着人们对移动产品依赖程度的不断提升突飞猛进的发展，从最原始的电阻式触摸屏到外挂式全贴合触摸屏on-cell(在液晶面板上配触摸传感器)、HIC、fullin cell(显示屏内部嵌入触摸传感器)等一批触摸屏技术不断的涌现出来。在这些触摸屏技术中，以自容式和互容式电容触摸屏的使用程度最高。传统的触摸屏技术采用在玻璃上蒸镀ITO，经过蚀刻后得到所需X、Y方向的传感器图案，其中Y方向的传感器图案连续设置，而X方向的传感器图案则以跨桥的形式进行制作。
针对触摸屏Rx和Tx的跨桥工艺，跨桥电极需要连接在Y方向电极两边的两个X方向的电极，而且不能让Y方向和X方向的电极相连，所以需要首先在Y方向和X方向的交叉位置制备一层绝缘层，然后在X方向的两个电极图案上方的绝缘层打孔，最后跨桥电极通过过孔连接两个X方向的电极图案，完成跨桥。所以，X、Y两个方向的电极图案跨桥的工艺，本质上是一种电极材料的图案化工艺。而最为传统的电极材料图案化工艺就是光刻、蚀刻工艺。
在传统的金属跨桥工艺中，金属靶材蒸镀、上光阻、显影、刻蚀工艺增加了工艺的复杂程度。而且在刻蚀过程中金属电极很可能因为对位精度不准而刻蚀掉，或发生断裂导致良率下降。因此，一种能够降低工艺难度，而且可以提高触摸屏生产量率的方式显得尤为重要。
针对电极材料的图案化工艺，喷墨打印也是一种可以实现图案化的方式，它虽然是一种很好的实现图案化的方式，但从工业化量产角度来分析，喷墨打印的墨头尺寸，滴液量，工作连续性等问题一直是需要突破的瓶颈。特别是液滴滴下以后的铺展问题和成膜是不确定的，一旦液滴发生跑偏或位移，Rx和Tx就很可能连接到一起。现有技术中也有用到丝网印刷机，但是在实际加工中发现，丝网印刷机不但投入成本大，而且图案排版的费用很高，而且丝网的精度也会影响分辨率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构，以克服现有技术中无论采用喷墨打印法还是采用丝网印刷法对电极材料进行图案化，容易造成图案易断裂，工艺加工复杂，需要在产线上引入了新的设备，导致设备成本大额增加，以及对量产线的布局和工艺分配造成不良影响的缺陷。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明一方面提供一种导电搭桥方法，包括：提供一基板；
在基板上形成相互交叉设置的第一电极线和第二电极线，所述第二电极线在与所述第一电极线相交处中断；
在形成第一电极线和第二电极线的基板上依次形成绝缘层和单分子层；
形成贯穿绝缘层和单分子层的过孔；
去除靠近同一根第一电极线的两个相邻过孔之间的单分子层；
在所述过孔中和所述两个相邻过孔之间形成导电分散液；
对所述导电分散液进行处理形成导电膜。
优选地，在形成所述导电膜的基板上形成保护层。
优选地，形成贯穿绝缘层和单分子层的过孔的步骤具体包括：
在绝缘层和单分子层上涂覆光刻胶；
利用曝光、显影在交叉区域靠近第一电极线的第二电极线的上方形成贯穿所述绝缘层和所述单分子层的过孔；
优选地，所述绝缘层的材料为二氧化硅，并对二氧化硅进行羟化处理。
优选地，所述羟化处理方法具体采用浓硫酸双氧水浸泡法。
优选地，所述单分子层的材料为八烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺或氟化硅烷中的一种。
优选地，所述导电分散液为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液、在聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液中混入二甲基亚砜或乙二醇的混合分散液、碳纳米管分散液、银纳米线分散液或氧化石墨烯分散液中的一种。
优选地，对所述导电分散液进行处理形成导电膜的具体步骤为对导电分散液进行退火处理，退火温度为150℃～250℃，退火时间为1小时～2小时。
优选地，所述保护层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的任意一种。
优选地，形成所述导电分散液包括：采用剪切装置切掉多余的导电分散液来控制沉积导电分散液厚度；或者，采用旋涂方法或提拉方法，形成所述导电分散液，以保留所述过孔中和所述两个相邻过孔之间的导电分散液。
另一方面，本发明还提供一种导电搭桥结构，包括：
形成有相互交叉设置的第一电极线和第二电极线的基板，且所述第二电极线在与所述第一电极线相交处中断；
形成在所述第一电极线和第二电极线上的绝缘层；
形成在所述绝缘层上的单分子层；
贯穿所述绝缘层和所述单分子层的过孔，所述过孔位于交叉区域靠近第一电极线的第二电极线的上方；
形成在所述过孔中、以及位于交叉区域的两个相邻过孔之间的导电膜。
优选地，还包括覆盖所述导电膜上方的保护层。
优选地，所述保护层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的任意一种。
优选地，所述绝缘层的材料为经过羟化处理的二氧化硅。
优选地，所述二氧化硅利用浓硫酸双氧水浸泡法进行羟化处理。
优选地，所述单分子层的材料为八烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺或三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷中的一种。
优选地，所述导电膜由聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液、在聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液中混入二甲基亚砜或乙二醇的混合分散液、碳纳米管分散液、银纳米线分散液或氧化石墨烯分散液中任意一种形成。
再一方面，本发明还提供一种触摸面板，包括上述的导电搭桥结构。
再一方面，本发明还提供一种触控显示装置，包括上述的触摸面板。
(三)有益效果
本发明提供一种触控显示装置、触摸面板、导电搭桥方法及搭桥结构，在绝缘层和单分子层上打孔，通过导电分散液自动排开单分子层区域，而停留在没有单分子层的搭桥区域，采用导电分散液自动填满过孔的方式完成搭桥连接，操作工艺简单，且图案质量清晰稳定，最大程度降低加工成本，提高产品品质。采用导电分散液来充当透明导电薄膜，其光学透过率高于传统工艺采用的金属结构，可以有效改善touch模组的光学透过率，另外，采用分散液法来制作透明导电薄膜也有利于实现触摸屏的大面积制造工艺。
附图说明
图1为本发明实施例导电搭桥方法流程图；
图2～11为本发明实施例导电搭桥方法具体制作步骤图；
图12为本发明实施例导电搭桥结构平面结构示意图；
图13为本发明实施例导电搭桥结构剖面结构示意图。
其中：
1、基板；2、第二电极线；3、第一电极线；4、绝缘层；5、单分子层；6、光刻胶；7、导电分散液；8、保护层；9、过孔；10、架桥位置；11、导电膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种导电搭桥方法，具体包括：
步骤1、提供一基板1；
步骤2、在基板1上形成相互交叉设置的第一电极线3和第二电极线2，所述第二电极线2在与所述第一电极线3相交处中断；
步骤3、在形成第一电极线3和第二电极线2的基板上依次形成绝缘层4和单分子层5；
步骤4、形成贯穿绝缘层4和单分子层5的过孔9，去除靠近同一根第一电极线3的两个相邻过孔9之间的单分子层5；
步骤5、在所述过孔9中和所述两个相邻过孔9之间形成导电分散液7；
步骤6、对所述导电分散液7进行处理形成导电膜。
下面具体详细说明该导电搭桥的具体方法：
在步骤S1的基板上，根据特定要求形成步骤S2中的第一电极线3和第二电极线2的结构；
步骤S3、在形成第一电极线3和第二电极线2的基板上依次形成绝缘层4和单分子层5；
如图2和图3所示，首先，在已经制备好第一电极线3和第二电极线2的基板上蒸镀绝缘层4，本实施例中的绝缘层4采用二氧化硅制作，然后对二氧化硅进行羟化处理，进而提高二氧化硅表面的羟基化程度。
二氧化硅的羟化处理方式优选采用浓硫酸双氧水浸泡法，当然，除了采用浓硫酸双氧水浸泡法，也可以采用现有技术中的其他方法对二氧化硅进行羟化处理。随后，在二氧化硅的表面上制作一层单分子层5(SAMs，self-assembled-monolayers)，制备SAMs的材料为八烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺、三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷或其他具有可使基底表面能降低的单分子层材料。相对的，采用八烷基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷材料来制作SAMs时，可使用溶液浸泡法完成单分子层的装配；采用六甲基二硅胺材料来制作SAMs时，可使用旋涂法进行单分子层的装配；采用三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷材料来制作SAMs时，需要使用真空汽化法进行单分子层装配。
由上述材料制成的单分子层5可以和二氧化硅表面的羟基形成化学键，从而降低二氧化硅表面的表面能。
步骤S4、形成贯穿绝缘层4和单分子层5的过孔9，去除靠近同一根第一电极线3的两个相邻过孔9之间的单分子层5；
如图4～图8所示，该步骤具体包括：
在绝缘层4和单分子层5上涂覆光刻胶6(本实施例中的光刻胶采用正光阻)，利用曝光、显影在交叉区域靠近第一电极线3的第二电极线2的上方形成贯穿所述绝缘层4和所述单分子层5的过孔9。该过孔9穿过绝缘层4和单分子层5的底部，延伸至所述第二电极线2的表面；去除靠近同一根第一电极线3的两个相邻过孔之间的光刻胶6，参考图6；进一步去除靠近同一根第一电极线3的两个相邻过孔9之间的单分子层5，参考图7。
在上述步骤中，采用干刻工艺对二氧化硅层进行打孔。由于光刻胶采用正光阻性质，因此，可以进行二次爆光，去掉靠近同一根第一电极线的两个相邻过孔之间(架桥位置10)的光刻胶，去除架桥位置10的光阻后，采用UV-OZONE的方式将架桥位置10的SAMs去除，然后再将剩余的光阻去除。
需要说明的是，由于SAMs和二氧化硅的表面羟基是以化学键的形式结合，在制作光阻和去除光阻的过程中，光阻、显影液、剥离液都不会对SAMs造成影响。
步骤S5、在所述过孔9中和所述两个相邻过孔9之间形成导电分散液；
具体的，向完成步骤S4中的基材上浇筑导电分散液7，其中导电分散液7沉积在除单分子层以外的其他区域，通过沉积过孔中的导电分散液7以及两个相邻过孔之间(架桥位置10)的导电分散液将两个相邻的第二电极线搭桥起来。
如图9和图10所示，本步骤中的导电分散液7优选采用PEDOT:PSS分散液，该PEDOT:PSS分散液属于有机导电材料，其具有水溶性好、膜的环境稳定性好、导电性好、透过率高，可分散液加工等优点，非常适合在触摸屏领域使用。
将PEDOT:PSS分散液浇筑在已经加工完毕的衬底上，在PEDOT:PSS分散液体系中，水是主要的分散剂。水的张力是比较大的。单分子层材料装配时，与二氧化硅表面的的羟基反应，形成烷基结构，而烷基结构是疏水的，所以当PEDOT:PSS的分散液浇铸在二氧化硅表面时，不能够停留在疏水的SAMs上，只能停留在没有SAMs的亲水区域。，即PEDOT:PSS分散液会排开SAMs的区域，而停留在没有SAMs的区域，自动填充过孔，完成搭桥。
需要说明的是，本实施例中的导电分散液除了采用PEDOT:PSS分散液，也可以采用在PEDOT:PSS分散液中混入二甲基亚砜或乙二醇的混合分散液、碳纳米管分散液、银纳米线分散液或氧化石墨烯分散液等中的任意一种，应该注意的是，若采用氧化石墨烯分散液，需要对氧化石墨烯薄膜进行还原反应，即用水合肼在85℃浸泡氧化石墨烯薄膜，使氧化石墨烯薄膜还原成石墨烯薄膜。
步骤S6、对所述导电分散液进行处理形成导电膜。
具体的，采用退火工艺将导电分散液处理成导电膜。该退火条件为退火温度为200℃，时间为1hour，等待PEDOT:PSS分散液固化成导电薄膜即可。
需要说明的是，PEDOT:PSS分散液具有一定的粘稠性，因此，控制PEDOT:PSS分散液的厚度可以利用一个附带的剪切装置(例如刮刀)来决定停留在衬底上PEDOT:PSS分散液的量，从而控制PEDOT:PSS薄膜的厚度。具体的，当PEDOT:PSS分散液的厚度堆积到一定厚度后，采用剪切刀将超过厚度的导电分散液剪切掉。如图9所示，PEDOT:PSS分散液浇铸在已经处理的衬底上以后，PEDOT:PSS分散液的量比较大时，可使用刮刀，从衬底的一段开始，向另一端刮分散液，在此过程中分散液会停留在没有单分子层的区域，而有单分子层区域的分散液将会被刮刀刮走。当然，除了剪切装置，也可以用旋涂方法，甩掉无法停留的PEDOT:PSS分散液，当然可以采用提拉法，将基材浸泡在导电分散液中，再提拉成膜。具体的情况可以视工艺要求而定。
另外，本实施例还包括在形成所述导电膜的基板上形成保护层8的步骤。
如图12所示，在完成步骤S6的基板上制作保护层8，来保护导电膜，避免受到后续贴合工艺的影响。值得注意的是，导电膜很难用于除水之外的大部分溶剂，也比较耐高温。但为了保险起见，该保护层8可选择透明无机绝缘材料如二氧化硅，氮化硅，氮氧化硅等，也可以选择高透过率有机绝缘材料如酰亚胺PI、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS等。
如图12和图13所示，本发明还提供一种导电搭桥结构，其包括形成有相互交叉设置的第一电极线3和第二电极线2的基板1，且所述第二电极线2在与所述第一电极线3相交处中断；
形成在所述第一电极线3和第二电极线2上的绝缘层4；
形成在所述绝缘层4上的单分子层5；
贯穿所述绝缘层4和所述单分子层5的过孔9，所述过孔9位于交叉区域靠近第一电极线3的第二电极线2的上方；
形成在所述过孔9中、以及位于交叉区域的两个相邻过孔9之间的导电膜11。
溶该搭桥结构还包括保护层8，所述保护层8位于搭桥结构的最外层。
其中，保护层8的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、酰亚胺PI、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚苯乙烯PS中的任意一种。
其中，绝缘层4的材料为二氧化硅，并对二氧化硅进行羟化处理。所述羟化处理方法具体采用浓硫酸双氧水浸泡法。
其中，单分子层5的材料可以为八烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺、三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷或其他具有可使基底表面能降低的单分子层材料。其中，导电膜11采用对PEDOT:PSS的分散液或在PEDOT:PSS分散液中混入二甲基亚砜或乙二醇的混合分散液进行退火工艺后形成。
本发明提供的导电搭桥结构，在绝缘层和单分子层上打孔通过设置贯穿所述绝缘层和所述单分子层的过孔，并在，过孔中、以及位于交叉区域的两个相邻过孔之间的导电膜完成搭桥连接，操作工艺简单，且图案质量清晰稳定，最大程度降低加工成本，提高产品品质。
另外，本发明还提供一种触摸面板，包括上述中的导电搭桥结构。
另外，本发明还提供一种触控显示装置，包括上述的触摸面板，该显示装置可以为平板电视、平板电脑、手机、电子书等电子产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种导电搭桥方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
在基板上形成相互交叉设置的第一电极线和第二电极线，所述第二电极线在与所述第一电极线相交处中断；
在形成第一电极线和第二电极线的基板上依次形成绝缘层和单分子层；
形成贯穿绝缘层和单分子层的过孔；
去除靠近同一根第一电极线的两个相邻过孔之间的单分子层；
在所述过孔中和所述两个相邻过孔之间形成导电分散液；
对所述导电分散液进行处理形成导电膜。
2.如权利要求1所述的导电搭桥方法，其特征在于，在形成所述导电膜的基板上形成保护层。
3.如权利要求1所述的导电搭桥方法，其特征在于，形成贯穿绝缘层和单分子层的过孔的步骤具体包括：
在绝缘层和单分子层上涂覆光刻胶；
利用曝光、显影在交叉区域靠近第一电极线的第二电极线的上方形成贯穿所述绝缘层和所述单分子层的过孔。
4.如权利要求1所述的导电搭桥方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为二氧化硅，并对二氧化硅进行羟化处理。
5.如权利要求4所述的导电搭桥方法，其特征在于，所述羟化处理方法具体采用浓硫酸双氧水浸泡法。
6.如权利要求1所述的导电搭桥方法，其特征在于，所述单分子层的材料为八烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺或三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷中的一种。
7.如权利要求1所述的导电搭桥方法，其特征在于，所述导电分散液为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液、在聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液中混入二甲基亚砜或乙二醇的混合分散液、碳纳米管分散液、银纳米线分散液或氧化石墨烯分散液中的一种。
8.如权利要求1所述的导电搭桥方法，其特征在于，对所述导电分散液进行处理形成导电膜的具体步骤为对导电分散液进行退火处理，退火温度为150℃～250℃，退火时间为1小时～2小时。
9.如权利要求2所述的导电搭桥方法，其特征在于，所述保护层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的任意一种。
10.如权利要求7所述的导电搭桥方法，其特征在于，形成所述导电分散液包括：采用剪切装置切掉多余的导电分散液来控制沉积导电分散液厚度；或者，采用旋涂方法或提拉方法，形成所述导电分散液，以保留所述过孔中和所述两个相邻过孔之间的导电分散液。
11.一种导电搭桥结构，其特征在于，包括：
形成有相互交叉设置的第一电极线和第二电极线的基板，且所述第二电极线在与所述第一电极线相交处中断；
形成在所述第一电极线和第二电极线上的绝缘层；
形成在所述绝缘层上的单分子层；
贯穿所述绝缘层和所述单分子层的过孔，所述过孔位于交叉区域靠近第一电极线的第二电极线的上方；其中，所述过孔中和两个相邻过孔之间没有所述单分子层；
形成在所述过孔中、以及位于交叉区域的两个相邻过孔之间的导电膜。
12.如权利要求11所述的导电搭桥结构，其特征在于，还包括覆盖所述导电膜上方的保护层。
13.如权利要求12所述的导电搭桥结构，其特征在于，所述保护层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的任意一种。
14.如权利要求11所述的导电搭桥结构，其特征在于，所述绝缘层的材料为经过羟化处理的二氧化硅。
15.如权利要求14所述的导电搭桥结构，其特征在于，所述二氧化硅利用浓硫酸双氧水浸泡法进行羟化处理。
16.如权利要求11所述的导电搭桥结构，其特征在于，所述单分子层的材料为八烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺或三氯(1H,1H,2H,2H-十七氟癸烷基)硅烷中的一种。
17.如权利要求11所述的导电搭桥结构，其特征在于，所述导电膜由聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液、在聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)的分散液中混入二甲基亚砜或乙二醇的混合分散液、碳纳米管分散液、银纳米线分散液或氧化石墨烯分散液中任意一种形成。
18.一种触摸面板，其特征在于，所述触摸面板包括权利要求11～17中导电搭桥结构中的任意一种。
19.一种触控显示装置，其特征在于，所述触控显示装置包括权利要求18所述的触摸面板。
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