CN110597409B - 触控结构、触控显示面板以及触控显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控结构、触控显示面板以及触控显示装置，所述触控结构包括绝缘层、第一金属层、钝化层、第二金属层以及第三金属层。所述钝化层、所述第一金属层一侧设置于所述绝缘层上，所述钝化层在所述第一电极对应位置开设有相应的第一凹槽；所述第二金属层部分填充所述钝化层的第一凹槽，且一端与对应的所述第一电极电连接；所述第三金属层的两端分别与两个相邻的第二金属层电连接。本发明的技术效果在于，提供一种触控结构、触控显示面板以及触控显示装置，防止触控显示面板、触控显示装置在弯折或折叠时产生裂纹，从而优化触控显示面板、触控显示装置折叠屏的设计，提高触控显示面板、触控显示装置的品质。

Description

触控结构、触控显示面板以及触控显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种触控结构、触控显示面板以及触控显示装置。
背景技术
随着显示技术的快速发展，AMOLED(Active Matrix Organic Light EmittingDiode；AMOLED)柔性显示引起了人们极大关注，包括全面屏、可弯折，甚至可折叠，固定曲线形状的手机在未来市场会被广泛应用。柔性显示技术可以改变显示器件的形状，增加了显示的灵活性和多样性，因此有望为显示技术领域带来重大变革。
金属网格(Metal mesh)技术利用银、铜等金属材料在玻璃或PET等塑胶薄膜上生长形成导电金属网格图案。金属网格的电阻率比ITO低，通常小于10Ω/□，可以实现卷对卷生产，且网格的抗弯折性良好，可用于柔性折叠器件。Y-OCTA(三星的营销术语是YOUM On-Cell触控AMOLED)技术被应用在柔性触控显示技术上，该设计利用金属网格直接在TFE上做触控线路，大大减少了原有外挂触控电极层和光学透明胶(Optical Clear Adhesive；OCA)的厚度，使触控显示面板更薄更利于弯折。触控显示面板利用CNT(碳纳米管)工艺连接上下两层金属形成网格用于柔性触控，但CNT工艺使金属间结构为折叠形。在做柔性弯折实验的过程中，发现触控显示面板中的金属导线容易发生断裂，产生裂缝，该裂缝可导致触控结构的阻抗上升，严重时甚至断裂导致断路，无法传输信号，影响触控操作。
为了解决上述问题，发明人对金属导线进行了力学可靠性研究，发现金属导线的力学可靠性具有明显的尺寸依赖性和形状依赖性，通过有限元仿真对同样的材料进行测试，最终趋于结果一致，有效地验证了金属导线弯折测试标准的合理性。
如图1所示，从图中可以看出，无论金属导线的线形是呈折线形a(矩形波状)、直线形b还是正弦波形c排列时，其寿命都会随着导线的宽度的增加而导致寿命缩短，但相对来说，正弦波形c的金属导线的寿命最长。从实验表面，当折线形a、直线形b以及正弦波形c的线宽同时为3um，正弦波形c的金属导线寿命最长。
然而，现有技术中的触控结构，其金属导线为折线形，在做柔性弯折实验的过程中，发现金属导线容易发生断裂。
如图2所示，现有技术的触控结构，首先在绝缘层1上面形成图案化的第一金属层2；在所述第一金属层2及所述绝缘层1上表面制备一钝化层3，所述钝化层3具有CNT通孔；在钝化层3上表面形成图案化的第二金属层4，所述第二金属层4填充所述CNT通孔；以及在图案化的所述第二金属层4上表面制备一保护填平层6。其中，第二金属层4包括第一电极，电连接至所述第一金属层2。从图2中，可以看出，第二金属层通过CNT通孔连接至第一金属层，最后形成的金属导线的线形为折线形，容易发生断裂，影响触控显示面板的弯折或折叠的性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种触控结构、触控显示面板以及触控显示装置，以解决现有技术中存在的触控结构在弯折或折叠的过程中，容易导致金属导线断裂，触控结构的阻抗上升，影响信号传输的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种触控结构包括绝缘层、第一金属层、钝化层、第二金属层以及第三金属层；所述第一金属层图样化设置于所述绝缘层上，所述第一金属层包括多排沿第一方向排列的第一电极和多排沿第二方向排列的第二电极，同一排的所述第二电极通过金属线依次电连接，所述金属线由所述第一金属层图样化形成，所述第一方向与所述第二方向不同；所述钝化层设置于所述第一金属层上，且在所述第一电极对应位置开设有相应的第一凹槽；所述第二金属层部分填充所述钝化层的第一凹槽，且一端与对应的所述第一电极电连接；所述第三金属层设置在钝化层上，且其两端分别与两个相邻的第二金属层电连接。
进一步地，所述第一凹槽在部分填充所述第二金属层后形成第二凹槽，所述第二凹槽的底面与所述第一金属层接触。
进一步地，所述第二凹槽的第一斜面与所述第一金属层上表面形成的夹角为10～30度，所述第一斜面为钝化层形成的斜面。
进一步地，所述第二凹槽的第二斜面与所述第一金属层上表面形成的夹角为10～30度，所述第二斜面为所述第二金属层形成的斜面。
进一步地，所述第二凹槽的截面形状为倒梯形。
进一步地，所述触控结构还包括保护填平层，设置在所述钝化层和所述第三金属层上，且填充所述第二凹槽。
进一步地，所述第二金属层的横截面呈直角梯形；所述第二金属层的厚度为0.3um～0.4um；所述第二金属层的宽度为1.5um～3um。
为实现上述目的，本发明还提供一种触控显示面板，包括前文所述的触控结构。
进一步地，所述触控显示面板还包括基板、薄膜晶体管层、发光层以及偏光层，所述薄膜晶体管层设置在所述基板上；所述发光层设置在所述薄膜晶体管层上；所述薄膜封装层设置在所述发光层上；所述触控结构设置在所述薄膜封装层上；所述偏光层设于所述触控结构上。
为实现上述目的，本发明还提供一种触控显示装置，包括前文所述的触控显示面板。
本发明的技术效果在于，提供一种触控结构、触控显示面板以及触控显示装置，所述触控结构为倒立式金属网格结构，在钝化层与第二金属层的衔接处设置凹槽(第二凹槽)，该凹槽具有第一斜面和第二斜面，一方面，可以增大保护填平层中的有机材料与金属层的接触面积，防止触控显示面板、触控显示装置在弯折或折叠时产生裂纹；另一方面，使得第一触控线呈正弦波形排列，可以缓解第一触控线被弯折或者折叠时受到的应力，延长金属导线的寿命，从而优化触控显示面板、触控显示装置折叠屏的设计，提高触控显示面板、触控显示装置的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是现有技术金属导线的使用寿命分析示意图；
图2为现有技术所述触控结构的结构示意图；
图3为本实施例所述触控结构的平面结构示意图；
图4为本实施例所述触控结构的结构示意图；
图5为本实施例所述触控结构制备方法的流程图；
图6为本实施例所述第二金属膜层的结构示意图；
图7为本实施例所述第二凹槽的结构示意图；
图8为本实施例所述触控显示面板的结构示意图。
附图中部分标识如下：
1绝缘层；2第一金属层；3钝化层；4第二金属层；
5第三金属层；6保护填平层；
100第一电极；200第二电极；
101电极桥；201金属线；
301第一凹槽；302第二凹槽；303第一夹角；304第二夹角；
3011第一斜面；3021第二斜面；
10基板；20薄膜晶体管层；30发光层；
40薄膜封装层；50触控结构；60偏光层；
111通孔；112第二金属膜层。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，用以举例证明本发明可以实施，这些实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，使得本发明的技术内容更加清楚和便于理解。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
如图3所示，本实施例提供一种触控结构，所述触控结构包括多个第一电极100沿第一方向X排列，多个第二电极200沿第一方向Y排列，第一电极100与第二电极200相互绝缘。其中，沿着第一方向排列的第一电极100，在同一直线上的第一电极100依次通过电极桥101电连接，形成第一触控线；沿第二方向排列的第二电极200，在同一直线上的第二电极200通过同层的金属线201依次电连接，形成第二触控线。为了便于描述，定义与第一方向平行的排列为行方向，定义与第二方向平行的排列为列方向。
如图4所示，所述触控结构包括绝缘层1、第一金属层2、钝化层3、第二金属层4、第三金属层5以及保护填平层6。
第一金属层2图样化设置于绝缘层1上表面，第一金属层2包括多排沿第一方向排列的第一电极100和多排沿第二方向排列的第二电极200，同一排的第二电极200通过金属线201依次电连接，金属线201由第一金属层2图样化形成，金属线201的线宽优选为1.8～3um，具有良好的导电性和柔韧性。
其中，所述第一方向与所述第二方向不同，所述第二方向与所述第一方向垂直。换句话说，第一电极100沿第一方向排布并且具有网格形状，相邻的第一电极100沿第一方向彼此电连接构成所述第一触控线；第二电极200沿与所述第一方向交叉的第二方向排布并且具有所述网格形状；相邻的第二电极200沿所述第二方向彼此电连接构成所述第二触控线；所述第一触控线与所述第二触控线通过钝化层3相互绝缘形成一个跨桥结构。第一金属层2的材质可以是但不仅限于Ti/Al/Ti和AgNW等弯折性能较好的金属材料。本实施例中，当第一金属层2的材质为Ti/Al/Ti时，即第一金属层2为钛-铝-钛的结构，钛层的厚度优选为0.025um～0.035um、铝层的厚度优选为0.11um～0.16um，使第一金属层2具有优越的导电性和柔韧性。
钝化层3设置于第一金属层2上表面，且在第一电极100对应位置开设有相应的第一凹槽301，参照图4。具体地，第一凹槽301被开设于在第一电极100的上表面，且靠近金属线201一侧的钝化层3。钝化层3的材质为无机材料，所述无机材料可以是但不仅限于SiN和SiON等柔性材料。
第二金属层4部分填充钝化层3的第一凹槽301，且一端与对应的第一电极100电连接，另一端与第三金属层5电连接，构成所述第一触控线。具体地，第二金属层4填充第一凹槽301靠近金属线201的一侧，第二金属层4的横截面呈直角梯形，其厚度为0.3um～0.4um；宽度为1.5um～3um，具有优越的导电性和柔韧性。第一凹槽301在部分填充述第二金属层4后形成第二凹槽302，第二凹槽302的底面与第一金属层2接触。第二凹槽302的第一斜面3011与第一金属层2上表面形成的夹角为第一夹角303，其角度为10～30度，第一斜面3011为钝化层3形成的斜面，可以使得相邻的子钝化层之间的应力间隙，防止整面钝化层3破裂。第二凹槽302的截面形状为倒梯形，第二凹槽302的第二斜面3021与第一金属层2上表面形成的夹角为第二夹角303，其角度为10～30度，第二斜面3021为第二金属层4形成的斜面。本实施例中，第二金属层4的材质可以是但不仅限于Ti/Al/Ti和AgNW等弯折性能较好的金属材料。本实施例中，当第二金属层4的材质为Ti/Al/Ti时，即第二金属层4为钛-铝-钛的结构，钛层的厚度优选为0.045um～0.055um、铝层的厚度优选为0.25um～0.35um，使得第二金属层4具有优越的导电性和柔韧性。
第三金属层5设置在钝化层3上，且其两端分别与两个相邻的第二金属层4电连接，形成电极桥101。第三金属层5的材质可以是但不仅限于Ti/Al/Ti和AgNW等弯折性能较好的金属材料。
保护填平层6设置在钝化层3和第三金属层5上表面，且填充第二凹槽302。保护填平层6的材质为有机材料，其厚度为1.8um～2.5um，具有良好的柔韧性能。所述有机材料可以是但不仅限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸树脂等有机材料。
与现有技术相比，现有技术的触控结构为金属网格结构，而本实施例的触控结构为倒立式金属网格结构。具体地，在钝化层3与第二金属层4的衔接处设置第二凹槽301，第二凹槽301包括第一斜面3011和第二斜面3021，一方面，可以增大金属层与保护填平层的接触面积，提升触控结构的弯折或折叠性能，另一方面，所述第二凹槽可以将整面的钝化层3分成多个子钝化层，当所述触控结构在弯折或折叠后，某个子钝化层产生裂痕，该裂痕不会延伸到其他的子钝化层上，进而限制了裂痕的扩散，提升触控结构的整体性能。结合图3及图4，可以看出沿第一方向排列的第一电极100，在同一直线上的第一电极100依次通过电极桥101电连接，形成所述第一触控线。当增大保护填平层与金属层的接触面积时，可以缓解所述第一触控线在弯折或者折叠时受到的应力，从而降低所述第一触控线的断线风险，同时降低了触控结构的阻抗，提升所述第一触控线的弯折或折叠性能。另外，所述第一触控线呈正弦波形排列，当所述第一触控线被弯折或者折叠时受到的应力不会作用于同一位置，防止第一触控线被折断，进一步地缓解所述第一触控线受到的应力，延长金属导线的寿命。
进一步地，本实施例中，第二金属层4的横截面呈直角梯形，其厚度为0.295um～0.405um，优选为0.34um、0.36um以及0.38um；其宽度为1.5um～3um。然而，现有技术的金属导线的寿命分析表明，当金属导线的线形呈正弦波形时，其寿命最长，参照图1，当折线形a、直线形b以及正弦波形c的线宽同时为3um，正弦波形c的金属导线寿命最长。因此，本实施例中，第二金属层4与第一电极100连接一端的宽度为2.4～3um，与第三金属层5连接的另一端的宽度为1.5um～1.8um，可以延长所述第一触控线的寿命，提升第一触控线的弯折或折叠性能。
需要说明的是，本实施例中，在钝化层3与第二金属层4的衔接处设置第二凹槽301，第二凹槽301包括第一斜面3011和第二斜面3021，且第一斜面3011与第一金属层2上表面形成的夹角为第一夹角303，第二斜面3021与第一金属层2上表面形成的夹角为第二夹角303。其中，第一夹角303和第二夹角303角度都为10～30度，除了可以增大保护填平层与金属层的接触面积外，还可以使所述第一触控线呈正弦波形排列，当所述第一触控线被弯折或者折叠时受到的应力不会作用于同一位置，防止第一触控线被折断，进一步地缓解所述第一触控线受到的应力，延长金属导线的寿命。
如图5所示，本实施例还提供一种触控结构的制备方法，包括如下步骤S1～S7。
S1绝缘层制备步骤，制备一绝缘层。所述绝缘层的材质为无机材料，所述无机材料可以是但不仅限于SiN和SiON等，其厚度为0.15um～0.25um。
S2第一金属层制备步骤，在所述绝缘层上表面沉积金属材料，形成的第一金属膜层，并采用物理气相沉积的方法将所述第一金属膜层进行图样化处理，形成第一金属层。所述第一金属层包括多排沿第一方向排列的第一电极和多排沿第二方向排列的第二电极，同一排的所述第二电极通过金属线依次电连接，所述金属线由所述第一金属层图样化形成，所述金属线的线宽优选为1.8～3um，具有良好的导电性和柔韧性。
其中，所述第一方向与所述第二方向不同，所述第二方向与所述第一方向垂直。换句话说，所述第一电极沿第一方向排布并且具有网格形状，相邻的所述第一电极沿第一方向彼此电连接构成所述第一触控线；所述第二电极沿与所述第一方向交叉的第二方向排布并且具有所述网格形状；相邻的所述第二电极沿所述第二方向彼此电连接构成所述第二触控线。所述第一金属层的材质可以是但不仅限于Ti/Al/Ti和AgNW等弯折性能较好的金属材料。本实施例中，当所述第一金属层的材质为Ti/Al/Ti时，即所述第一金属层为钛-铝-钛的结构，钛层的厚度优选为0.025um～0.035um、铝层的厚度优选为0.11um～0.16um，使所述第一金属层具有优越的导电性和柔韧性。
S3钝化层制备步骤，在所述第一金属层上表面制备一钝化层，且使得所述钝化层设有通孔。所述钝化层的无机材料可以是但不仅限于SiN和SiON等柔性材料。其中，所述第一触控线与所述第二触控线通过所述钝化层相互绝缘形成一个跨桥结构。
S4第二金属膜层制备步骤，使用掩膜板在所述第一金属层上表面制备第二金属膜层。
如图6所示，将金属材料填满通孔111，形成第二金属膜层112，所述第二金属膜层112与第一电极100电连接。
S5干刻蚀步骤，采用物理气相沉积的方法对所述钝化层及第二金属膜层进行干刻蚀处理，形成第二金属层。
如图7所示，对钝化层3与所述第二金属膜层112进行干刻蚀处理，使得钝化层3与第二金属层4衔接处设有凹槽，该凹槽为前文所述的第二凹槽302。第二凹槽302的截面形状为倒梯形，其包括第一斜面3011和第二斜面3021，所述第一斜面3011为钝化层3形成的斜面，第二斜面3021为第二金属层4形成的斜面。其中，第一斜面3011与第一金属层2上表面形成的夹角为第一夹角303，第二斜面3021与第一金属层3上表面形成的夹角为第二夹角304，第一夹角303和第二夹角304的角度为10～30度。第二金属层4的材质可以是但不仅限于Ti/Al/Ti和AgNW等弯折性能较好的金属材料。本实施例中，当所述第二金属层的材质为Ti/Al/Ti时，即所述第二金属层为钛-铝-钛的结构，钛层的厚度优选为0.045um～0.055um、铝层的厚度优选为0.25um～0.35um，使得所述第二金属层具有优越的导电性和柔韧性。
S6第三金属层制备步骤，采用物理气相沉积的方法在相邻的两个第二金属层4的上表面制备一图样化的第三金属层5，参照图7。
具体地，所述第三金属层的两端分别与两个相邻的所述第二金属层电连接，形成电极桥。所述电极桥两端的两个第二金属层皆包括一第一电极，所述电极桥用以将相邻的两个第一电极电连接。所述第三金属层的材质可以是但不仅限于Ti/Al/Ti和AgNW等弯折性能较好的金属材料。
S7保护填平层制备步骤，在钝化层和第三金属层上表面沉积有机材料形成一保护填平层且填充凹槽，即填充所述第二凹槽，参照图4。所述保护填平层的厚度为1.8um～2.5um，具有良好的柔韧性能。所述有机材料可以是但不仅限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸树脂等有机材料。
本实施例中，在所述钝化层与所述第二金属层的衔接处设置凹槽，该凹槽包括第一斜面和第二斜面，一方面，可以增大金属层与保护填平层的接触面积，提升触控结构的弯折或折叠性能，另一方面，可以将整面的钝化层分成多个子钝化层，当触控结构在弯折或折叠后，某个子钝化层产生裂痕，该裂痕不会延伸到其他的子钝化层上，进而限制了裂痕的扩散，提升触控结构的整体性能。
进一步地，沿第一方向排列的所述第一电极，在同一直线上的所述第一电极依次通过所述电极桥电连接，形成所述第一触控线。当增大保护填平层与金属层的接触面积时，可以缓解所述第一触控线在弯折或者折叠时受到的应力，从而降低所述第一触控线的断线风险，同时降低了触控结构的阻抗，提升所述第一触控线的弯折或折叠性能。另外，所述第一触控线呈正弦波形排列，当所述第一触控线被弯折或者折叠时受到的应力不会作用于同一位置，防止第一触控线被折断，进一步地缓解所述第一触控线受到的应力，延长金属导线的寿命。
如图8所示，本实施例还提供一种触控显示面板，具有良好的柔韧性，既可弯折也可折叠。所述触控显示面板包括基板10、薄膜晶体管层20、发光层30、薄膜封装层40、前文所述的触控结构50以及偏光层60。其中，薄膜晶体管层20、发光层30、薄膜封装层40、触控结构50以及偏光层60依次设置在基板10上表面。
所述触控显示面板采用了前文所述的触控结构，由于该触控结构为倒立式金属网格结构，在所述钝化层与所述第二金属层的衔接处设置第二凹槽，所述第二凹槽具有第一斜面和第二斜面，一方面，可以增大保护填平层中的有机材料与金属层的接触面积，防止触控显示面板在弯折或折叠时产生裂纹，降低触控结构的阻抗，提升触控显示面板的信号传输效率；另一方面，使得第一触控线呈正弦波形排列，可以缓解第一触控线被弯折或者折叠时受到的应力，延长金属导线的寿命，从而优化触控显示面板折叠屏的设计，提高触控显示面板的品质。
本实施例还提供一种触控显示装置，包括前文所述的触控显示面板。触控显示装置利用触控显示面板实现触控显示功能，例如智能手机、平板电脑或者其它用于显示和触控的装置；触控显示面板如上所述，不再赘述。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种触控结构，其特征在于，包括：
绝缘层；
第一金属层，图样化设置于所述绝缘层上，所述第一金属层包括：多排沿第一方向排列的第一电极和多排沿第二方向排列的第二电极，同一排的所述第二电极通过金属线依次电连接，所述金属线由所述第一金属层图样化形成，所述第一方向与所述第二方向不同；
钝化层，设置于所述第一金属层上，且在所述第一电极对应位置开设有相应的第一凹槽；
第二金属层，部分填充所述钝化层的第一凹槽，且一端与对应的所述第一电极电连接，所述第二金属层的横截面呈直角梯形；
第三金属层，设置在钝化层上，且其两端分别与两个相邻的第二金属层电连接；以及
保护填平层，设置在所述钝化层和所述第三金属层上；
其中，所述第一凹槽在部分填充所述第二金属层后形成第二凹槽，所述第二凹槽的底面与所述第一金属层接触，所述保护填平层填充所述第二凹槽；
所述第二凹槽的第一斜面与所述第一金属层上表面形成的夹角为10~30度，所述第一斜面为钝化层形成的斜面；
所述第二凹槽的第二斜面与所述第一金属层上表面形成的夹角为10~30度，所述第二斜面为所述第二金属层形成的斜面。
2.根据权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述第二凹槽的截面形状为倒梯形。
3.根据权利要求1所述的触控结构，其特征在于，
所述第二金属层的厚度为0.3um~0.4um；
所述第二金属层的宽度为1.5um~3um。
4.一种触控显示面板，包括如权利要求1~3中任一项所述的触控结构。
5.如权利要求4所述的触控显示面板，其特征在于，还包括：
基板，
薄膜晶体管层，设置在所述基板上；
发光层，设置在所述薄膜晶体管层上；
薄膜封装层，设置在所述发光层上；
所述触控结构设置在所述薄膜封装层上；以及
偏光层，设于所述触控结构上。
6.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求4所述的触控显示面板。
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