CN111708450A - 一种走线结构及其制备方法、柔性触摸屏结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种走线结构及其制备方法、柔性触摸屏结构和电子设备。其中，所述走线结构包括：石墨烯导电膜结构、ITO薄膜和金属层；所述石墨烯导电结构为膜包括凹槽结构，所述ITO薄膜和金属层依次设置于所述凹槽结构内，且所述金属层和ITO薄膜的总厚度小于所述凹槽结构的深度。通过本发明的结构可有效增加产品的可靠性，降低整机端TP走线断裂问题发生率，提高整机ESD等级，有效防护走线腐蚀，提高产品可靠性同时增加客户满意度，增加产品竞争力；并且，本发明的结构不仅适合于外挂TP，同时对On cell或on TFE等产品均可适用。

Description

一种走线结构及其制备方法、柔性触摸屏结构和电子设备

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种走线结构及其制备方法、柔性触摸屏结构和电子设备。

背景技术

触摸屏是一种显著改善人机操作界面的输入设备，具有直观、简单、快捷的优点。触摸屏在许多电子产品中已经获得了广泛的应用，比如手机、PDA、多媒体、公共信息查询系统等。过去，各种类型的触摸屏不断出现，包括电阻式、电容式、红外、表面声波式和柔性触摸屏。

现有TP触摸屏设计是使用ITO或银粉(银离子)作为走线线路，如现有ON CELL设计，是使用ITO或其他复合金属如TiAlTi/MoAlMo等金属进行蒸镀形成走线，此类设计在实际蒸镀过程当中，由于膜层内部的水氧残留及后期工艺Handling和工艺制程(如3D贴合/切割)的影响，很容易出现线路腐蚀和线路断裂情况，此外随着终端对TP功能的要求不断增加，在ESD防护要求上也不断增加，现有设计已经出现Magin不足情况，需要进一步对设计及制程进行优化以满足更高的要求。

发明内容

本发明提供一种走线结构及其制备方法、柔性触摸屏结构和电子设备，以解决上述问题。

第一方面，本发明提供了一种柔性触摸屏的走线结构，所述结构包括：石墨烯导电结构和金属层；

所述石墨烯导电结构为凹槽结构，所述金属层设置于所述凹槽结构内，且所述金属层的厚度小于所述凹槽结构的深度。

优选地，所述结构还包括ITO薄膜；

在所述凹槽结构中，依次铺设所述ITO薄膜和所述金属层；

其中，所述ITO薄膜和所述金属层的总厚度小于所述凹槽的深度。

优选地，所述走线结构为与GND/Guard走线结构相邻的走线结构，所述石墨烯导电结构还包括一个尖端结构，所述尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第一侧的底部，所述第一侧为与GND/Guard走线结构相邻的一侧。

优选地，所述走线结构为GND/Guard走线结构；所述石墨烯导电结构还包括第一尖端结构和第二尖端结构，所述第一尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第一侧的底部，所述第二尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第二侧的底部，所述第一侧与所述第二侧相对。

优选地，所述金属层的材料包括：银、银浆、铜、镍、金、铝、钛合金和镍合金中的一种。

优选地，所述走线结构包括Rx走线结构、Tx走线结构、GND/Guard走线结构以及Guard走线结构中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种柔性触摸屏走线结构的制备方法，所述方法用于制备上述第一方面所述的走线结构，所述方法包括：

步骤1，在基底上涂覆石墨烯导电膜，通过刻蚀方法将所述石墨烯导电膜刻蚀成具有凹槽结构和/或具有尖端结构的多条走线；

步骤2，将金属粉涂覆到所述每条走线的凹槽结构中，得到包含多个有效走线的柔性触摸屏走线结构。

第三方面，本发明提供了一种柔性触摸屏走线结构的制备方法，所述方法用于制备上述第一方面所述的走线结构，所述方法包括：

步骤1，在基底上涂覆石墨烯导电膜，通过刻蚀方法将所述石墨烯导电膜刻蚀成具有凹槽结构和/或尖端结构的多条走线；

步骤2，通过气相沉积法和刻蚀方法，在所述每个线路的凹槽结构中沉积ITO薄膜；

步骤3，将金属粉涂覆到所述ITO薄膜上，得到包含多个有效走线的柔性触摸屏走线结构。

第四方面，本发明提供了一种柔性触摸屏结构，所述结构包括：基底、多个上述第一方面所述的走线结构、绝缘结构以及钝化层；

所述多个走线结构分别设置于所述基底上，且每两个走线结构之间间隔一定距离；

所述绝缘结构覆盖所述多个走线结构，且分别与所述基底和所述钝化层接触；

所述钝化层覆盖所述绝缘结构。

第五方面，本发明提供了一种电子设备，包括上述第一方面所述的走线结构。

本发明实施例所提供一种走线结构，所述走线结构包括：石墨烯导电膜结构、ITO薄膜和金属层；所述石墨烯导电结构为膜包括凹槽结构，所述ITO薄膜和金属层依次设置于所述凹槽结构内，且所述金属层和ITO薄膜的总厚度小于所述凹槽结构的深度。本发明采用石墨烯作为走线的材料，可有效增加产品的可靠性，降低整机端TP走线断裂问题发生率，并且，通过在石墨烯导电结构外侧的底部设置尖端结构，在实现有效防护走线腐蚀的同时，可提高整机ESD等级，进而实现在提高产品可靠性同时增加客户满意度，增加产品竞争力；并且，本发明的结构不仅适合于外挂TP，同时对On cell或on TFE等产品均可适用。

附图说明

图1示了一种传统触摸屏结构的示意图；

图2示了Ag走线结构的传统柔性触摸屏的截面示意图；

图3示了ITO+Ag走线结构的传统柔性触摸屏的截面示意图；

图4示了本发明实施例提供触摸屏结构的示意图；

图5示了本发明实施例提供的一种走线结构的柔性触摸屏的截面示意图；

图6示了本发明实施例提供的另一种走线结构的柔性触摸屏的截面示意图；

图7示了本发明实施例提供的Txn线路、GND线路以及GND/Guard线路三种走线结构的示意图；

图8示出了本发明提供的一种柔性触摸屏的走线结构的制备方法实施例的流程图；

图9示出了本发明提供的另一种柔性触摸屏的走线结构的制备方法实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

目前市场上常见的柔性触摸屏主要是以COP(环烯烃聚合物)为基材，但COP本身相对偏厚(40um以上)，另COP基材耐折叠的性能也非常有限(弯曲角度2mm，可折叠＜8千次)。这些缺点决定了必须有更优质的柔性基材才能满足柔性触摸屏对基材的要求。

常规的触摸屏是以ITO(氧化铟锡)为导电材料，由于ITO本身不耐折，无法作为柔性导电材料使用。因此，必须寻找耐折叠的导电材料才能匹配柔性触摸屏可弯曲的功能。

触摸屏的线路通常是通过印刷或镀膜蚀刻的方法制作，但印刷的方法精度不高，难以满足产品的精度要求。而镀膜蚀刻的方法流程较多，制作的成本高，不具有市场的竞争力。

图1示了一种传统触摸屏结构的示意图，如图所示，该传统的TP触摸屏面板上设有多条走线(为方便理解，后续均被称作线路)，分别为两条GND线路、两条GND/Guard线路、多条Tx线路(Txn～Tx1)、多条Rx线路(Rxn～Rx1)以及有效电容区域。并且，该传统的TP(柔性)触摸屏设计是使用ITO(氧化铟锡导电材料)和/或银粉(银离子)作为走线线路。其中，走线结构的截面示意图如图2和图3所示(图2示出了Ag走线结构的截面示意图，图3示出了ITO+Ag走线结构的截面示意图)，该走线结构在实际蒸镀过程当中，其膜层内部会残留水和氧，残留的水氧、后期工艺Handling以及工艺制程(如3D贴合/切割)都会对线路的稳定性产生影响，即很容易出现线路腐蚀和线路断裂情况。

如图2所示，传统的Ag走线结构为：由Ag构成的线路；在TP触摸屏的制备过程中，直接在PI(聚酰亚胺，一种树脂衬底)底衬上设置多条Ag走线，然后铺设绝缘层和钝化层。

如图3所示，传统的ITO+Ag走线结构为：由ITO和Ag构成的线路，其中ITO铺设在Ag与底衬之间；在TP触摸屏的制备过程中，直接在PI(聚酰亚胺，一种树脂衬底)底衬上铺设多条ITO薄膜，再在ITO薄膜上铺设Ag走线，然后再铺设绝缘层和钝化层。

所需要说明的是，图2和图3所示的截面结构表示的是：由图1中所示的截面切割位置进行切割后，所展示出的结构示意图。

本发明为了解决上述触摸屏存在的问题，提供了一种新型的TP走线结构。本发明提供的新型的TP走线结构，采用可弯曲、韧性强、导电效率高以及不易腐蚀的石墨烯，作为TP触摸屏的线路材料，以解决上述存在的柔性差、不易弯曲以及刻蚀存在的易腐蚀问题。

本发明提供的TP触摸屏结构的示意图如图4所示，本发明的TP触摸屏面板上设有多条走线，分别为两条GND线路、两条GND/Guard线路、多条Tx线路(Txn～Tx1)、多条Rx线路(Rxn～Rx1)以及有效电容区域。其中，各线路的结构是采用石墨烯、银和/或ITO(氧化铟锡导电材料)构成。本发明提供的走线结构具体如下：

第一方面，本发明提供了一种柔性触摸屏的走线结构，所述走线结构包括：石墨烯导电结构和金属层；所述石墨烯导电结构为凹槽结构，所述金属层设置于所述凹槽结构内，且所述金属层的厚度小于所述凹槽结构的深度；

如图5所示，走线结构由石墨烯导电结构和金属层构成，柔性触摸屏结构包括：多条该走线结构(GND、GND/Guard、Txn和Txn-1)、PI底衬(基底)、绝缘层和钝化层。

优选地，本发明提供的所述结构还包括ITO薄膜；在所述凹槽结构中，依次铺设所述ITO薄膜和所述金属层；其中，所述ITO薄膜和所述金属层的总厚度小于所述凹槽的深度；

如图6所示，走线结构由石墨烯导电结构、ITO薄膜和金属层构成，柔性触摸屏结构包括：多条该走线结构(GND、GND/Guard、Txn和Txn-1)、PI底衬(基底)、绝缘层和钝化层。

所需要说明的是，图5和图6所示的截面结构表示的是：由图4中所示的截面切割位置进行切割后，所展示出的结构示意图。

具体实施时，凹槽结构的石墨烯导电结构，对金属层具有三面保护的特点，可有效防止由于银粉或银离子涂覆不均造成的阻抗偏大问题，同时可防止在后续工艺(贴合)中造成的引线断裂引起的阻抗问题，石墨烯具有较好的柔韧性和导电能力，即使出现银线微断裂或全断裂情况，也可通过石墨烯保护层进行信号传输。并且，所述金属层的厚度小于所述凹槽结构的深度，是为了防止银粉或银离子溢出，从而引起的腐蚀线路的情况。

本发明实施例中，优选地，所述走线结构为与GND/Guard走线结构相邻的走线结构，所述石墨烯导电结构还包括一个尖端结构，所述尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第一侧的底部，所述第一侧为与GND/Guard走线结构相邻的一侧。

具体实施时，如图7所示，当走线结构为与GND/Guard线路线结构相邻的Txn线路和GND线路400的结构时，在Txn线路的石墨烯导电结构300临近GND/Guard线路500的一侧的底部设置有尖端结构301；在GND线路的石墨烯导电结构400临近GND/Guard线路的石墨烯导电结构500的一侧的底部设置有尖端结构401。细小的尖端结构301和细小的尖端结构401，结合GND/Guard线路的石墨烯导电结构500两侧的尖端结构501和502，可有效防止外部电荷涌入时对有效线路及信号的影响，防止线路烧伤或银粉炸裂。本发明实施例中，优选地，所述走线结构为GND/Guard走线结构；所述石墨烯导电结构还包括第一尖端结构和第二尖端结构，所述第一尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第一侧的底部，所述第二尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第二侧的底部，所述第一侧与所述第二侧相对。

具体实施时，如图7所示，当走线结构为GND/Guard线路的结构时，石墨烯导电结构500还包括第一尖端结构501和第二尖端结构502，所述第一尖端结构501位于所述石墨烯导电结构500的第一侧的底部，所述第二尖端结构502位于所述石墨烯导电结构500的第二侧的底部，所述第一侧与所述第二侧相对。两侧的细小尖端用于将外部涌入到Txn线路中的瞬间电荷释放到GND/Guard线路中，实现对Tx/Rx线路的有效保护及实现TP功能的稳定性。

其中，如图7所示，结构100为柔性触摸屏的基底，各个走线(Txn线路、GND/Guard线路、Guard线路以及未示出的线路)设于该基底上，并且相邻线路之间具有一定距离。

本发明实施例中，优选地，所述金属层的材料包括：银、银浆、铜、镍、金、铝、钛合金和镍合金中的一种。

本发明实施例中，优选地，所述走线结构包括Rx走线结构、Tx走线结构、GND/Guard走线结构以及Guard走线结构中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种柔性触摸屏走线结构的制备方法，如图8所示，所述方法用于制备上述第一方面所述的走线结构，所述方法包括：

步骤1(S101)，在基底上涂覆石墨烯导电膜，通过刻蚀方法将所述石墨烯导电膜刻蚀成具有凹槽结构和/或具有尖端结构的多条走线；

具体实施时，在PI(COP/PET/Glass)衬底上采用PECVD或转移技术生成一层石墨烯电极层，通过刻蚀技术形成TP Patter图形，在形成的石墨烯导电膜层上在此刻蚀形成具有凹坑形状及尖端形状的有效线路(该有效电路即是所述具有凹槽结构和/或具有尖端结构的走线)。其中，TP Patter图形是指利用mask来刻蚀出需要的图形线路，在本发明中，表示所需的包含走线结构的图形的TP触摸屏图形；本发明的制备方法中，先刻蚀TP Patter图形的目的是为成功地刻蚀出规则的、符合要求的有效电路；其中，所述要求包括线路的宽度、两条相邻线路之间的间隔、凹槽结构的深度和宽度、细小尖端的形状和厚度等。

步骤2(S102)，将金属粉涂覆到所述每条走线的凹槽结构中，得到包含多个有效走线的柔性触摸屏走线结构；

具体实施时，在步骤S101的基础上通过PECVD技术形成一层银薄膜，通过刻蚀技术将对应石墨烯导电薄膜位置的银保留，非对应位置ITO刻蚀掉，同时将对应尖端位置的银薄膜刻蚀掉，以得到包含多个有效走线的柔性触摸屏的走线结构。其中，所述对应石墨烯导电薄膜位置是指：石墨烯导电薄膜的凹槽位置。

当制备TP触摸屏结构时，所述方法还包括：

S103，在步骤S102基础上铺设绝缘层；

具体实施时，在包含多个走线结构的底衬上，通过涂覆或蒸镀的方法，得到一层绝缘层，该绝缘层所采用的材料可以为：氮化硅、氧化硅、有机胶等中的一种或多种。

S104，在所述绝缘层上铺设钝化层；

具体实施时，在所述绝缘层上，通过蒸镀或涂覆的方法，铺设一层钝化层(平坦层)，其中，所述钝化层的材料可以为：氧化硅、氮化硅、有机胶、亚克力等中的一种或多种。

第三方面，本发明提供了一种柔性触摸屏走线结构的制备方法，如图9所示，所述方法用于制备上述第一方面所述的走线结构，所述方法包括：

步骤1(S201)，在基底上涂覆石墨烯导电膜，通过刻蚀方法将所述石墨烯导电膜刻蚀成具有凹槽结构和/或尖端结构的多条走线；

本实施例的步骤S201与上述步骤S101相同，在此不做赘述。

步骤2(S202)，通过气相沉积法和刻蚀方法，在所述每个线路的凹槽结构中沉积ITO薄膜；

具体实施时，在步骤S201的基础上通过PECVD技术形成一层ITO薄膜，通过刻蚀技术将对应石墨烯导电薄膜位置的ITO保留，非对应位置ITO刻蚀掉，同时将对应尖端位置的ITO刻蚀掉，以得到每个线路的凹槽结构中沉积有ITO薄膜的线路。其中，所述对应石墨烯导电薄膜位置是指：石墨烯导电薄膜的凹槽位置。

步骤3(S203)，将金属粉涂覆到所述ITO薄膜上，得到包含多个有效走线的柔性触摸屏走线结构；

具体实施时，在沉积有ITO薄膜的线路中的ITO薄膜上，通过银粉涂覆技术将银粉有效的涂覆到对应ITO薄膜上，以得到包含多个有效走线的柔性触摸屏的走线结构。

当制备TP触摸屏结构时，所述方法还包括：

S204，在步骤S203基础上铺设绝缘层；

S205，在所述绝缘层上铺设钝化层；

本实施例的步骤S204和S205与上述步骤S103和S104对应相同，在此不做赘述。

第四方面，本发明提供了一种柔性触摸屏结构，如图5和图6所示，所述结构包括：基底、多个上述第一方面所述的走线结构、绝缘结构以及钝化层；

所述多个走线结构分别设置于所述基底上，且每两个走线结构之间间隔一定距离；

所述绝缘结构覆盖所述多个走线结构，且分别与所述基底和所述钝化层接触；

所述钝化层覆盖所述绝缘结构。

第五方面，本发明提供了一种电子设备，包括上述第一方面所述的走线结构。

本发明设计了一种柔性触摸屏防腐蚀及防线路断裂结构设计及制作方法，该触摸屏采用的石墨烯具有抗腐蚀性能高，硬度高，柔性优良等优点，将的石墨烯材料作为TP外围及Tx/Rx走线的保护层，同时石墨烯具有电导率高的优点，可以在保护线路的同时增加电导率；同时在Tx/Rx与外围GND或Guard临近位置刻蚀细小尖端，可有效提高ESD等级，将外部涌入的瞬间电荷通过尖端放电原理释放到GND或Guard，实现对Tx/Rx线路的有效保护及实现TP功能的稳定性，所述触摸屏外围走线做石墨烯保护层，可有效防止由于POL切割后渗出的碘离子或外界其他元素干扰而引起的银迁移造成的线路腐蚀，更好地保护组件功能的完整性；所述的走线刻蚀出的细小尖端，可有效防止外部电荷涌入时对有效线路及信号的影响，防止线路烧伤或银粉炸裂，所述触摸屏外围走线做石墨烯三面保护，可有效防止由于银粉或银离子涂覆不均造成的阻抗偏大问题，同时可防止在后续工艺(贴合)中造成的引银线断裂引起银子的阻抗问题，石墨烯具有较好的柔韧性和导电能力，即使出现银线微断裂或全断裂情况，也可通过石墨烯保护层进行信号传输。

本发明可有效增加产品的可靠性，降低整机端TP走线断裂问题发生率，提高整机ESD等级，有效防护走线腐蚀，提高产品可靠性同时增加客户满意度，增加产品竞争力。本发明不仅适合于外挂TP，同时对On cell或on TFE(TFE是指封装层吗)等产品均可适用。

说明，本发明提供的各个结构中，各层的厚度根据器件产品的规格进行调整，在本发明中不做限定；其中所述各层包括：石墨烯导电结构、ITO薄膜、金属层、绝缘层、钝化层以及基底(底衬)。

针对本发明中涉及英文缩写，进行解释说明，具体如下：

TX表示发射信号引线(即发送走线)，RX表示接收信号引线(即接收走线)，GND表示地线或0线，Guard表示保护线路，ESD表示静电放电，POL切割表示激光切割，PECVD表示气相沉积。

针对本发明说明书附图中涉及的英文，进行解释说明，具体如下：

Passivation表示钝化层，起到保护及平坦化作用；TX表示发射信号引线；ITO表示氧化铟锡，一种导电材料；PI表示聚酰亚胺，一种树脂衬底；COP表示环烯烃聚合物，一种光学材料；PET表示聚对苯二甲酸乙二醇酯，一种树脂；Insulate Layer表示绝缘层/隔离层。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。

以上对本发明所提供的一种走线结构及其制备方法、柔性触摸屏结构和电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种柔性触摸屏的走线结构，其特征在于，所述结构包括：石墨烯导电结构和金属层；

所述石墨烯导电结构为凹槽结构，所述金属层设置于所述凹槽结构内，且所述金属层的厚度小于所述凹槽结构的深度。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构还包括ITO薄膜；

在所述凹槽结构中，依次铺设所述ITO薄膜和所述金属层；

其中，所述ITO薄膜和所述金属层的总厚度小于所述凹槽的深度。

3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述走线结构为与GND/Guard走线结构相邻的走线结构，所述石墨烯导电结构还包括一个尖端结构，所述尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第一侧的底部，所述第一侧为与GND/Guard走线结构相邻的一侧。

4.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述走线结构为GND/Guard走线结构；所述石墨烯导电结构还包括第一尖端结构和第二尖端结构，所述第一尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第一侧的底部，所述第二尖端结构位于所述石墨烯导电结构的第二侧的底部，所述第一侧与所述第二侧相对。

5.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述金属层的材料包括：银、银浆、铜、镍、金、铝、钛合金和镍合金中的一种。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述走线结构包括Rx走线结构、Tx走线结构、GND/Guard走线结构以及Guard走线结构中的至少一种。

7.一种柔性触摸屏走线结构的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备上述权利要求1所述的走线结构，所述方法包括：

步骤1，在基底上涂覆石墨烯导电膜，通过刻蚀方法将所述石墨烯导电膜刻蚀成具有凹槽结构和/或具有尖端结构的多条走线；

步骤2，将金属粉涂覆到所述每条走线的凹槽结构中，得到包含多个有效走线的柔性触摸屏走线结构。

8.一种柔性触摸屏走线结构的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备上述权利要求2所述的走线结构，所述方法包括：

步骤1，在基底上涂覆石墨烯导电膜，通过刻蚀方法将所述石墨烯导电膜刻蚀成具有凹槽结构和/或尖端结构的多条走线；

步骤2，通过气相沉积法和刻蚀方法，在所述每个线路的凹槽结构中沉积ITO薄膜；

步骤3，将金属粉涂覆到所述ITO薄膜上，得到包含多个有效走线的柔性触摸屏走线结构。

9.一种柔性触摸屏结构，其特征在于，所述结构包括：基底、多个上述权利要求1-6中任一项所述的走线结构、绝缘结构以及钝化层；

所述多个走线结构分别设置于所述基底上，且每两个走线结构之间间隔一定距离；

所述绝缘结构覆盖所述多个走线结构，且分别与所述基底和所述钝化层接触；

所述钝化层覆盖所述绝缘结构。

10.一种电子设备，其特征在于，包括上述权利要求1-6所述的走线结构。

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