專利名稱：圖形化電路結構、其制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明特別涉及一種圖形化電路結構、其制備方法及應用。
背景技術：
隨著智能手機的普及，觸控技術已經(jīng)成為提高人機對話效率的重要手段。在眾多的觸控技術中，電容式觸控因更好的體驗感(只需輕輕觸摸)、簡便性(無需校正)及較長使用壽命等因素，已在智能手機、筆記本、掌上電腦等一系列終端上取得了應用。就電容式觸摸屏的結構而言，位于可視區(qū)的圖案化透明導電層及在非可視區(qū)的連接電路構成了整個觸控電路的核心。在觸摸屏的設計中，連接電路所占的空間與觸摸屏屏幕的邊框寬度具有直接的關系，在當前要求觸摸屏窄邊化設計，即要求邊框的設計越小越好的前提下，需要制作更細、更密集的電路走線。這樣勢必會要求電路本身越來越細，電路與電路間的距離也越來越小。目前的觸摸屏通常是采用蝕刻或印刷的方法來實現(xiàn)可視區(qū)導電層的圖案化，而非可視區(qū)的電路則主要采用原子層沉積、絲網(wǎng)印刷或者激光蝕刻等工藝來實現(xiàn)，其中，激光蝕刻因更高效、環(huán)保等優(yōu)勢，正越來越多地被應用到可視區(qū)及非可視區(qū)電路結構的圖案化蝕刻中。但對于主要由一維材料，例如碳納米管、金屬及金屬氧化物納米線等形成的透明導電電極而言，激光蝕刻法往往存在如下缺陷，即，對整面或者大線寬(如40 μ m以上)蝕刻會產(chǎn)生蝕刻不徹底、蝕刻殘渣飛濺等問題，進而導致透明導電材料在印刷電路走線結構的區(qū)域有殘留，在相鄰兩根電路間距離足夠小的情況下這些殘留會導致連接電路短路，這將大大降低產(chǎn)品良率，嚴重影響產(chǎn)品生產(chǎn)，同時會阻礙激光蝕刻技術在新型導電膜領域的應用。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種圖形化電路結構的制備方法，以杜絕因用于形成電路走線結構的區(qū)域內殘留透明導電材料而導致的短路等問題。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的圖形化電路結構的制備方法包括:
(1)至少在基材表面的第一設定區(qū)域內形成透明導電材料層；
(2)在基材表面的第二設定區(qū)域內形成絕緣材料層；
(3)在所述絕緣材料層表面形成電路走線結構，并使所述電路走線結構與透明導電材料層電連接。進一步的，所述第二設定區(qū)域環(huán)繞設置于第一設定區(qū)域周圍，并且至少所述絕緣材料層的內緣部與透明導電材料層的外緣部相接合。作為較為優(yōu)選的實施方案之一，該制備方法還可包括:
在步驟(I)完成后，沿與基材表面垂直的方向對第一設定區(qū)域和第二設定區(qū)域之間的選定區(qū)域進行切斷操作，切斷深度抵至基材表面或深入基材內，從而至少使形成于第一設定區(qū)域內的透明導電材料層與第二設定區(qū)域完全隔斷，其后進行步驟(2)的操作。作為更為具體的應用方案之一，該制備方法可包括如下具體步驟: (1)至少在基材表面的可視區(qū)內形成圖形化透明導電電極；
(2)在基材表面除可視區(qū)之外的非可視區(qū)與所述可視區(qū)之間的交界處進行蝕刻操作，蝕刻深度抵至基材表面或深入基材內，從而使透明導電電極與非可視區(qū)完全隔斷；
(3)在所述非可視區(qū)內覆設絕緣材料形成絕緣材料層；
(4)在絕緣材料層表面形成與透明導電電極邊緣電連接的電路走線結構。本發(fā)明的目的之二在于提供一種圖形化電路結構，包括:
至少分布在基材表面的第一設定區(qū)域內的透明導電材料層；
分布在基材表面的第二設定區(qū)域內的電路走線結構，所述電路走線結構與透明導電材料層電連接；
以及，形成于所述第二設定區(qū)域內的絕緣材料層，并且所述電路走線結構形成于所述絕緣材料層表面。進一步的，所述第二設定區(qū)域環(huán)繞設置于第一設定區(qū)域周圍，并且至少所述絕緣材料層的內緣部與透明導電材料層的外緣部相接合。所述透明導電材料層可以采用本領域人員知悉的各類透明導電材料形成，其材料可包括金屬、非金屬導電材料或其組合；
所述金屬材料可包括金屬納米線(例如金、銀、銅等中的任意一種或其合金的納米線)或金屬納米顆粒(例如金、銀、銅等中的任意一種或其合金的納米粒子或團簇)和連續(xù)分布的金屬薄層(例如金屬和/或其氧化物如ΙΤ0、Ζη0的鍍層、沉積層等)中的任意一種或兩種以上的組合；
所述非金屬導電材料可包括非金屬導電納米線或納米顆粒和連續(xù)分布的非金屬薄層中的任意一種或兩種以上的組合。其中，所述的“非金屬”可以是無機材料(如，碳和硅)、有機材料(如，導電高分子材料)或其組合。舉例而言，前述非金屬導電納米線可以為碳納米管、硅納米線，而連續(xù)分布的非金屬薄層可以為導電高分子材料涂層、石墨烯材料等。更為具體的，所述電路走線結構與透明導電材料層的邊緣部電連接。本發(fā)明的另一目的在于提供前述圖形化電路結構或由前述方法制備的圖形化電路結構在光電器件和/或電子設備中的應用。本發(fā)明的又一目的在于提供一種觸摸屏，包含如上所述的圖形化電路結構或以如上所述方法制備的圖形化電路結構。本發(fā)明的再一目的在于提供一種觸控設備，包含如上所述的圖形化電路結構或以如上所述方法制備的圖形化電路結構或如上所述的觸摸屏。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點至少在于:通過在形成透明導電電極以外的區(qū)域，特別是用于形成電路走線結構的區(qū)域內覆設絕緣材料層，并將電路走線結構形成于絕緣材料層表面，避免了透明導電電極在制作過程中因對整面或者大線寬(如40 μ m以上)蝕刻而產(chǎn)生的圖案化不徹底或透明導電材料在用于形成電路走線結構的區(qū)域內有殘留，進而導致電路走線結構中的導線因殘留透明導電材料而短路的問題。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，易于規(guī)?；瘜嵤?，并且能夠有效改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品良率。


圖1是本發(fā)明一較佳實施例中圖形化電路結構的局部放大俯視圖； 圖2是圖1所示圖形化電路結構的剖面結構示意 附圖標記說明:1_可視區(qū)，2-非可視區(qū)，3-蝕刻區(qū)域，11-透明基材，12-圖案化導電涂層區(qū)域，21-導電材料區(qū)域，22-絕緣材料層，23-電路走線結構層。
具體實施例方式有鑒于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明旨在提供一種圖形化電路結構及其制備方法，以下對其技術方案作詳細說明。作為本發(fā)明的一個方面，該圖形化電路結構的制備方法包括:
(1)至少在基材表面的第一設定區(qū)域內形成透明導電材料層；
(2)在基材表面的第二設定區(qū)域內形成絕緣材料層；
(3)在所述絕緣材料層表面形成電路走線結構，并使電路走線結構與透明導電材料層電連接，優(yōu)選的，使電路走線結構與透明導電材料層的邊緣部電連接。在某些具體應用方案中，所述第二設定區(qū)域系環(huán)繞設置于第一設定區(qū)域周圍，并且至少所述絕緣材料層的內緣部與透明導電材料層的外緣部相接合。作為較為優(yōu)選的實施方案之一，該制備方法還可包括:
步驟(IX):在步驟(I)完成后，沿與基材表面垂直的方向對第一設定區(qū)域和第二設定區(qū)域之間的選定區(qū)域進行切斷操作，切斷深度抵至基材表面或深入基材內，從而至少使形成于第一設定區(qū)域內的透明導電材料層與第二設定區(qū)域完全隔斷，其后進行步驟(2)的操作。前述切斷操作可以是利用紅外激光或者紫外激光對透明導電層進行蝕刻，也可以利用傳統(tǒng)酸堿蝕刻法對透明導電層進行圖案蝕刻。藉由前述步驟(IX)的操作，可進一步阻斷透明導電材料層對電路走線結構的內部結構可能造成的影響，提升器件良率。又及，具體而言，前述透明導電材料層可包括主要由一維納米材料形成的圖形化透明導電電極，所述一維納米材料可選用碳納米管和/或金屬金、銀及銅納米線和/或金屬氧化物(如氧化鋅等)等，但不局限于此。附及，考慮到在包含圖形化透明導電電極等元件的器件的制備過程中，通常還需以水、乙醇、石油醚等溶劑對器件進行清洗處理等操作，故而，前述絕緣材料應采用對這些溶劑呈現(xiàn)穩(wěn)定性質且不降解的材料，比如，可選用有機硅樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯或雙馬來酰亞胺樹脂等高分子聚合物材料。再及，前述電路走線結構可以是通過原子層沉積、絲網(wǎng)印刷等工藝形成的圖案化電路或者整片區(qū)域經(jīng)激光蝕刻所形成的導電線路。一般來說，由絲網(wǎng)印刷形成的線路的線寬約100 μ m，而由整面印刷導電層再由激光蝕刻形成的線路的線寬則可降至約40 μ m甚至更小。綜述之，本發(fā)明系通過在制備與圖形化透明導電材料層配合的電路走線結構之前，在用于設置電路走線結構的區(qū)域覆設絕緣材料來杜絕因殘留透明導電材料而導致的電路走線結構中的導線之間短路的問題，進而有效提高了產(chǎn)品的良品率，降低了生產(chǎn)成本。顯然，本發(fā)明可被廣泛應用于各類包含圖形化透明導電材料層的設備中，比如，光伏器件、LED器件或其它電子設備。參閱圖1-圖2，作為本發(fā)明的一較佳具體實施例，其涉及一種應用于觸摸屏的圖形化電路結構的制備方法，包括如下具體步驟:
(1)至少在透明基材11(以下簡稱基材)表面的可視區(qū)I內形成圖形化透明導電電極
12 ；
(2)在基材表面除可視區(qū)I(虛線左側區(qū)域)之外的非可視區(qū)2 (虛線右側區(qū)域)與所述可視區(qū)之間的交界處3 (S卩，蝕刻區(qū)域)進行蝕刻操作，蝕刻深度抵至基材表面或深入基材內，從而使圖案化導電涂層區(qū)域12 (即，透明導電電極)與非可視區(qū)的殘留導電材料區(qū)域21 (即，透明導電材料殘留層)完全隔斷；
(3)在所述非可視區(qū)內覆設絕緣材料，并通過熱風、紅外等熱固化及紫外光固化方式形成絕緣材料層22 ；
(4)在絕緣材料層表面形成與透明導電電極邊緣電連接的圖形化電路走線結構層23。顯然，藉由前述操作，可完全杜絕圖形化透明導電電極對電路走線結構中的各導線可能造成的影響，防止產(chǎn)生短路等缺陷。若選用有機硅樹脂或環(huán)氧樹脂、聚氨酯或雙馬來酰亞胺樹脂等高分子聚合物材料作為絕緣材料，則前述固化方式可采用熱風或紅外固化，固化溫度為70-120°C。也可采用紫外光固化方式。若采用絲網(wǎng)印刷銀漿等方式形成前述圖形化電路走線結構，則固化銀漿的方式可以選用熱風或紅外固化，固化溫度為120-160°C。也可采用紫外光固化方式。下面結合若干更為具體的實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步詳細的說明。實施例1
本實施例首先提供了一種作為透明導電電極覆設在基材上的、帶有4.3英寸的菱形圖案的碳納米管透明導電薄膜。環(huán)繞可視區(qū)進行連續(xù)蝕刻操作，蝕刻深度應抵至基材表面或深入基材內部，藉以將可視區(qū)透明導電電極與非可視區(qū)完全隔斷。通過精確定位，采用柔版印刷的方法在菱形圖案邊框(即可視區(qū))外、印制銀線的區(qū)域(即非可視區(qū))內印刷環(huán)氧樹月旨，經(jīng)80°C烘箱熱風干燥，通過絲網(wǎng)印刷在固化后的環(huán)氧樹脂表面印刷銀漿，使其形成與電極材料邊緣相連接的電路走線，經(jīng)130°C熱風烘干即得電容式觸摸屏用sensor。實施例2
本實施例首先提供了一種作為透明導電電極覆設在基材上的、帶有4.3英寸的菱形圖案的銀納米線透明導電薄膜。環(huán)繞可視區(qū)進行連續(xù)蝕刻操作，蝕刻深度應抵至基材表面或深入基材內部，藉以將可視區(qū)透明導電電極與非可視區(qū)完全隔斷。通過精確定位，采用柔版印刷的方法在菱形圖案邊框(即可視區(qū))外、印制銀線的區(qū)域(即非可視區(qū))內印刷有機硅樹月旨，經(jīng)120°C烘箱熱風干燥，通過絲網(wǎng)印刷在固化后的有機硅樹脂表面印刷銀漿，使其形成與電極材料邊緣相連接的電路走線，經(jīng)130°C熱風烘干即得電容式觸摸屏用sensor。實施例3
本實施例首先提供了一種作為透明導電電極覆設在基材上的、帶有3.4英寸的條形圖案的碳納米管與銀納米線共沉積形成的透明導電薄膜。環(huán)繞可視區(qū)進行連續(xù)蝕刻操作，蝕刻深度應抵至基材表面或深入基材內部，藉以將可視區(qū)透明導電電極與非可視區(qū)完全隔斷。通過精確定位，采用柔版印刷的方法在條形圖案邊框(即可視區(qū))外、印制銀線的區(qū)域(即非可視區(qū))內印刷聚氨酯，經(jīng)100°C烘箱熱風干燥，通過柔版印刷在固化后的聚氨酯表面印刷整片銀漿，使其與電極材料邊緣相連接，經(jīng)130°C熱風烘干，再通過激光蝕刻刻出電路走線結構即得電容式觸摸屏用sensor。需要說明的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則和精神之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均就包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種圖形化電路結構，包括: 至少分布在基材表面的第一設定區(qū)域內的透明導電材料層； 以及，分布在基材表面的第二設定區(qū)域內的電路走線結構，所述電路走線結構與透明導電材料層電連接； 其特征在于，它還包括: 形成于所述第二設定區(qū)域內的絕緣材料層，所述電路走線結構設于所述絕緣材料層表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖形化電路結構，其特征在于，所述第二設定區(qū)域環(huán)繞設置于第一設定區(qū)域周圍，并且所述絕緣材料層的內緣部與透明導電材料層的外緣部相接合。
3.根據(jù)權利要求1所述的圖形化電路結構，其特征在于，所述電路走線結構與透明導電材料層的邊緣部電連接。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的圖形化電路結構，其特征在于，所述透明導電材料層的材料包括金屬和/或非金屬導電材料； 所述金屬材料包括金屬納米線或金屬納米顆粒和連續(xù)分布的金屬薄層中的任意一種或兩種以上的組合； 所述非金屬導電材料包括非金屬導電納米線或納米顆粒和連續(xù)分布的非金屬薄層中的任意一種或兩種以上的組合。
5.一種圖形化電路結構 的制備方法，其特征在于，包括: (1)至少在基材表面的第一設定區(qū)域內形成均一的透明導電材料層； (2)在基材表面的第二設定區(qū)域內形成絕緣材料層； (3)在所述絕緣材料層表面形成電路走線結構，并使所述電路走線結構與所述第一設定區(qū)域內的透明導電材料層電連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的圖形化電路結構的制備方法，其特征在于，所述第二設定區(qū)域環(huán)繞設置于第一設定區(qū)域周圍，并且所述絕緣材料層的內緣部與透明導電材料層的外緣部相接合。
7.根據(jù)權利要求5-6中任一項所述的圖形化電路結構的制備方法，其特征在于，它還包括: 在步驟(I)完成后，沿與基材表面垂直的方向對第一設定區(qū)域和第二設定區(qū)域之間的選定區(qū)域進行切斷操作，切斷深度抵至基材表面或深入基材內，從而至少使形成于第一設定區(qū)域內的透明導電材料層與第二設定區(qū)域完全隔斷，其后進行步驟(2)的操作。
8.一種圖形化電路結構的制備方法，其特征在于，包括: (1)至少在基材表面的可視區(qū)內形成圖形化透明導電電極； (2)在基材表面除可視區(qū)之外的非可視區(qū)與所述可視區(qū)之間的交界處進行蝕刻操作，蝕刻深度抵至基材表面或深入基材內，從而使透明導電電極與非可視區(qū)完全隔斷； (3)在所述非可視區(qū)內覆設絕緣材料形成絕緣材料層； (4)在絕緣材料層表面形成與透明導電電極邊緣電連接的電路走線結構。
9.權利要求1-4中任一項所述的圖形化電路結構或由權利要求5-8中任一項所述方法制備的圖形化電路結構在光電器件和/或電子設備中的應用。
10.一種觸控設備，其特征在于，它包含權利要求1-4中任一項所述的圖形化電路結構或由權利要求5-8 中任一項所述方法制備的圖形化電路結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖形化電路結構、其制備方法及應用。本發(fā)明技術方案的要點在于通過在用于設置透明導電電極的可視區(qū)以外的區(qū)域，特別是用于形成電路走線結構的區(qū)域內覆設絕緣材料層，并將電路走線結構形成于絕緣材料層表面，避免了因透明導電材料在用于形成電路走線結構的區(qū)域內圖案化不徹底或有殘留，進而導致電路走線結構內部短路等問題。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，易于規(guī)?；瘜嵤?，并且能夠有效改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品良率，并可廣泛應用于光電器件和電子設備中。
文檔編號G06F3/044GK103092447SQ20131002316
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權日2013年1月22日
發(fā)明者陳新江, 錢水蓉 申請人:蘇州漢納材料科技有限公司