CN104599746B - 一种触控元件及其制备方法和触摸屏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触控元件及其制备方法和触摸屏。该触控元件包括基底和设置在基底上的触控层，触控层采用碳纳米管掺杂材料制成，碳纳米管掺杂材料为采用强氧化性材料对碳纳米管材料进行掺杂改性处理后形成的材料。该触控元件具有较高的电导率和较低的方块电阻，这使得该触控元件具有很好的触控性能，从而使采用该触控元件的触控产品在实现相同触控性能的同时，还能降低该触控产品的成本；同时，采用碳纳米管掺杂材料的触控层具有良好的抗弯曲、耐刮擦和抗敲击特性，从而使该触控元件能够很好地应用于柔性显示产品的触控。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种触控元件及其制备方法和触摸屏。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，柔性可触控显示已经成为显示领域的发展方向，尤其是可穿戴触控设备已成为目前主流的发展趋势。
现有技术通常采用透明导电材料ITO、金属网格metal mesh等作为触控显示产品中的触控元件，但是这些材料形成的触控元件的机械强度和柔韧性较差，由此决定了其不能很好地应用于柔性显示产品。同时，上述材料的触控元件电导率较低，方块电阻较高，要确保柔性触控显示产品的良好性能，不可避免地也会增加柔性触控显示产品的制作成本。
另外，上述材料的触控元件通常只能设置在显示产品的显示区域，且触控元件触控时，通常会将显示区域点亮，这从一定程度上增加了柔性触控显示产品的能耗。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种触控元件及其制备方法和触摸屏。该触控元件具有较高的电导率和较低的方块电阻，这使得该触控元件具有很好的触控性能，从而使采用该触控元件的触控产品在实现相同触控性能的同时，还能降低该触控产品的成本；同时，采用碳纳米管掺杂材料的触控层具有良好的抗弯曲、耐刮擦和抗敲击特性，从而使该触控元件能够很好地应用于柔性显示产品的触控。
本发明提供一种触控元件，包括基底和设置在所述基底上的触控层，所述触控层采用碳纳米管掺杂材料制成，所述碳纳米管掺杂材料为采用强氧化性材料对碳纳米管材料进行掺杂改性处理后形成的材料。
优选地，所述强氧化性材料包括二氧化氮、溴、硝酸或亚硫酰氯。
优选地，还包括保护层，所述保护层设置在所述触控层的远离所述基底的一面上。
优选地，所述保护层采用聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的聚合物、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类或吡唑啉类材料中的一种或几种制成。
本发明还提供一种触摸屏，包括上述触控元件。
优选地，还包括显示面板，所述触控元件设置在所述显示面板的外表面上，或者，所述触控元件设置在所述显示面板内部。
优选地，所述触控元件均匀分布在所述显示面板的除显示面以外的任意外表面上，所述显示面板的除所述显示面以外的任意外表面作为所述触控元件的基底；或者，所述触控元件均匀分布在所述显示面板内部的任意层面上，所述显示面板内部的任意层面作为所述触控元件的基底。
本发明还提供一种触控元件的制备方法，包括：步骤S1：在基底上形成触控层。
优选地，所述步骤S1包括：
步骤S11：在所述基底上形成碳纳米管膜层；
步骤S12：对所述碳纳米管膜层进行掺杂改性处理；
步骤S13：对所述碳纳米管膜层进行图形化。
优选地，在所述基底上形成碳纳米管膜层具体包括：
将碳纳米管分散液涂布在所述基底上，然后采用干燥工艺对所述碳纳米管分散液进行干燥，形成所述碳纳米管膜层；
或者，先在所述基底上涂布固化材料，然后将碳纳米管材料采用拉膜工艺制作在所述固化材料上，最后根据所述固化材料的性能采用相应的固化工艺将所述碳纳米管材料进行固化，形成所述碳纳米管膜层。
优选地，对所述碳纳米管膜层进行掺杂改性处理具体包括：
将完成所述步骤S11的所述基底置于强氧化性材料的环境中，在设定温度和设定时间内对所述碳纳米管膜层进行掺杂改性处理；所述强氧化性材料包括二氧化氮、溴、硝酸或亚硫酰氯。
优选地，采用激光烧蚀的工艺对所述碳纳米管膜层进行图形化。
优选地，所述步骤S12和所述步骤S13的顺序能互换。
优选地，在完成所述步骤S11、所述步骤S12和所述步骤S13中的任意一个步骤之后，对完成任意一个步骤后的所述基底进行清洗，并在清洗后对所述基底进行干燥。
优选地，在完成所述步骤S12或所述步骤S13之后还包括步骤S2：形成保护层。
优选地，所述形成保护层具体包括：在完成所述步骤S12或所述步骤S13的所述基底上涂布保护层的材料以形成保护层膜，然后对所述保护层膜进行干燥，最后对所述保护层膜进行图形化，形成所述保护层。
优选地，形成所述保护层的材料包括聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的聚合物、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类或吡唑啉类材料中的一种或几种。
本发明的有益效果：本发明所提供的触控元件，采用碳纳米管掺杂材料制成的触控层相比于传统的触控层的材料具有较高的电导率和较低的方块电阻，这使得该触控元件具有很好的触控性能，从而使采用该触控元件的触控产品在实现相同触控性能的同时，还能降低该触控产品的成本；同时，采用碳纳米管掺杂材料的触控层具有良好的抗弯曲、耐刮擦和抗敲击特性，从而使该触控元件能够很好地应用于柔性显示产品的触控。
本发明所提供的触摸屏，通过采用上述触控元件，不仅能够降低该触摸屏的成本以及能耗，而且能够使该触摸屏实现边缘触控。
附图说明
图1为本发明实施例1中触控元件的结构剖视图；
图2为本发明实施例3中触摸屏上触控元件的分布示意图。
其中的附图标记说明：
1.基底；2.触控层；3.保护层；4.触控元件；5.显示面板。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种触控元件及其制备方法和触摸屏作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种触控元件，如图1所示，包括基底1和设置在基底1上的触控层2，触控层2采用碳纳米管掺杂材料制成，碳纳米管掺杂材料为采用强氧化性材料对碳纳米管材料进行掺杂改性处理后形成的材料。
通过采用强氧化性材料掺杂改性处理后的碳纳米管材料，其电导率可以达到12000s/cm～90000s/cm，其方块电阻可以达到10Ω/□。
采用碳纳米管掺杂材料制成的触控层2相比于传统的触控层2的材料具有较高的电导率和较低的方块电阻，这使得该触控元件具有很好的触控性能，从而使采用该触控元件的触控产品在实现相同触控性能的同时，还能降低该触控产品的成本；同时，采用碳纳米管掺杂材料的触控层2具有良好的抗弯曲、耐刮擦和抗敲击特性，从而使该触控元件能够很好地应用于柔性显示产品的触控。
本实施例中，强氧化性材料包括二氧化氮、溴、硝酸或亚硫酰氯。当然，强氧化性材料也不仅仅局限于这些。
本实施例中，触控元件还包括保护层3，保护层3设置在触控层2的远离基底1的一面上。保护层3的设置能使触控层2的电性能更加稳定，并具有更好的耐化学性能和耐气候性能，从而能够满足该触控元件的长期稳定的信赖性要求。
本实施例中，保护层3采用聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的聚合物、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类或吡唑啉类材料中的一种或几种制成。这些材料均为高导电性材料，高导电性材料能够使触控层2的电性能更加稳定。当然，保护层3的材料也不仅仅局限于上述几种。
基于本实施例中触控元件的上述结构，本实施例还提供一种该触控元件的制备方法，包括：
步骤S1：在基底1上形成触控层2。
该步骤具体包括：步骤S11：在基底1上形成碳纳米管膜层。
步骤S11具体包括：将碳纳米管分散液涂布在基底1上，然后采用干燥工艺对碳纳米管分散液进行干燥，形成碳纳米管膜层。其中，碳纳米管分散液为将碳纳米管材料分散到有机溶剂、无机溶剂或者分散剂中形成的碳纳米管分散液。
或者，在基底1上形成碳纳米管膜层也可以采用另一种方法：即先在基底1上涂布固化材料，然后将碳纳米管材料采用拉膜工艺制作在固化材料上，最后根据固化材料的性能采用相应的固化工艺将碳纳米管材料进行固化，形成碳纳米管膜层。由于碳纳米管材料本身具有可拉伸的性能，所以采用该方法也能在基底1上形成碳纳米管膜层。
在完成步骤S11后，对完成该步骤的基底1采用清洗剂进行清洗，并在清洗后对基底1进行干燥。清洗能够将完成步骤S11的基底1上的污物清洗掉，以便后续工艺的进行。
步骤S12：对碳纳米管膜层进行掺杂改性处理。
在该步骤中，将完成步骤S11的基底1置于强氧化性材料的环境中，在设定温度和设定时间内对碳纳米管膜层进行掺杂改性处理。强氧化性材料包括二氧化氮、溴、硝酸或亚硫酰氯等。
例如：将完成步骤S11的基底1置于硝酸溶液中，在室温条件下，保持5～30分钟。或者，也可以将完成步骤S11的基底1上喷淋硝酸，在室温条件下，喷淋5～30分钟。然后，对经硝酸处理后的基底1进行清洗，清洗采用去离子水，并在清洗之后采用风刀进行干燥，以便后续工艺的进行。
步骤S13：对碳纳米管膜层进行图形化。
在该步骤中，采用激光烧蚀的工艺对碳纳米管膜层进行图形化。激光烧蚀能够将碳纳米管膜层中需要的部分保留，不需要的部分烧蚀去除掉，最终形成触控层2的图形。呈某种图形的触控层2能使其更好地进行触控。
同样地，在完成步骤S13后，对完成该步骤的基底1采用清洗剂进行清洗，并在清洗后对基底1进行干燥，以便后续工艺的进行。
需要说明的是，本实施例中，上述步骤S12和步骤S13的先后顺序能互换，即可以先将碳纳米管膜层进行图形化，然后再对图形化后的碳纳米管膜层进行掺杂改性处理。这对最后形成的触控层2没有任何影响。
本实施例中，在完成步骤S13之后还包括步骤S2：形成保护层3。
该步骤具体包括：在完成步骤S13的基底1上涂布保护层的材料以形成保护层膜，然后对保护层膜进行干燥，最后对保护层膜进行图形化，形成保护层3。形成保护层3的材料包括聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的聚合物、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类或吡唑啉类材料中的一种或几种。
其中，对保护层膜的图形化采用激光烧蚀工艺或者曝光显影刻蚀工艺。
至此，触控元件制备完毕。
实施例2：
本实施例提供一种触控元件的制备方法，与实施例1中的制备方法不同的是，在完成步骤S12之后还包括步骤S2：形成保护层。即保护层在对碳纳米管膜层进行掺杂改性处理后形成，保护层形成之后，采用清洗剂对完成保护层制备的基底进行清洗并干燥；再进行步骤S13：对碳纳米管膜层进行图形化。
需要说明的是，本实施例中，保护层和碳纳米管膜层的图形化也可以通过一次激光烧蚀工艺同时完成，这样，相比于实施例1，能够省去一次图形化的工艺。
本实施例中触控元件的制备方法的其他步骤与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例1的有益效果：实施例1中所提供的触控元件，采用碳纳米管掺杂材料制成的触控层相比于传统的触控层的材料具有较高的电导率和较低的方块电阻，这使得该触控元件具有很好的触控性能，从而使采用该触控元件的触控产品在实现相同触控性能的同时，还能降低该触控产品的成本；同时，采用碳纳米管掺杂材料的触控层具有良好的抗弯曲、耐刮擦和抗敲击特性，从而使该触控元件能够很好地应用于柔性显示产品的触控。
实施例3：
本实施例提供一种触摸屏，如图2所示，包括实施例1-2任意一个中的触控元件4。
本实施例中，触摸屏还包括显示面板5，触控元件4设置在显示面板5的外表面上。即触控元件4可以设置在显示面板5的显示面、背面以及任意的侧面上，这使得显示面板5上触控元件4的设置位置更加灵活，从而能使该触摸屏实现边缘触控。
另外，设置在显示面板5的外表面上的触控元件4在触控时，无需点亮显示面板5也能完成显示面板5的某些指令操作，如当设置在显示面板5一个侧面上的触控元件4用于控制显示面板5音频的开启关闭时，只要用手触摸触控元件4就能开启或关闭音频播放，显示面板5在此触控过程中不会被点亮。这能节约显示面板5的用电，从而节省了该触摸屏的能耗。
本实施例中，触控元件4均匀分布在显示面板5的除显示面以外的任意外表面上，显示面板5的除显示面以外的任意外表面作为触控元件4的基底。即触控元件4中的触控层直接形成在显示面板5的除显示面以外的任意外表面上。如此设置，能使显示面板5的显示区不会被占用，从而能够避免显示区面积的减小，进而使触控元件4的设置不会影响触摸屏的正常显示。
需要说明的是，触控元件4也可以设置在显示面板5内部。优选地，触控元件4均匀分布在显示面板5内部的任意层面上，显示面板5内部的任意层面作为触控元件4的基底。即触控元件4中的触控层直接形成在显示面板5内部的任意层面上。
本实施例中的触摸屏可以是On-cell(即将触控元件嵌入到显示面板的彩色滤光片基板和偏光片之间)、In-cell(即将触控元件嵌入到显示面板内部)、Out-cell(即外挂式触摸屏)或者OGS(即把触控元件与保护玻璃集成在一起)触摸屏。
本实施例中所提供的触摸屏，通过采用实施例1-2任意一个中的触控元件，不仅能够降低该触摸屏的成本以及能耗，而且能够使该触摸屏实现边缘触控。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种触控元件的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1：在基底上形成触控层；还包括步骤S2：形成保护层，所述保护层形成在所述触控层的远离所述基底的一面上；
所述步骤S1包括：
步骤S11：在所述基底上形成碳纳米管膜层；
步骤S12：对所述碳纳米管膜层进行掺杂改性处理；
步骤S13：对所述碳纳米管膜层进行图形化；
所述步骤S2包括：在完成所述步骤S12的所述基底上涂布保护层的材料以形成保护层膜，然后对所述保护层膜进行干燥，最后对所述保护层膜进行图形化，形成所述保护层；
其中，所述步骤S13和对所述保护层膜进行图形化通过一次图形化工艺同时完成。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述基底上形成碳纳米管膜层具体包括：
将碳纳米管分散液涂布在所述基底上，然后采用干燥工艺对所述碳纳米管分散液进行干燥，形成所述碳纳米管膜层；
或者，先在所述基底上涂布固化材料，然后将碳纳米管材料采用拉膜工艺制作在所述固化材料上，最后根据所述固化材料的性能采用相应的固化工艺将所述碳纳米管材料进行固化，形成所述碳纳米管膜层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述碳纳米管膜层进行掺杂改性处理具体包括：
将完成所述步骤S11的所述基底置于强氧化性材料的环境中，在设定温度和设定时间内对所述碳纳米管膜层进行掺杂改性处理；所述强氧化性材料包括二氧化氮、溴、硝酸或亚硫酰氯。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用激光烧蚀的工艺对所述碳纳米管膜层和所述保护层膜进行图形化。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，在完成所述步骤S11、所述步骤S12和所述步骤S13中的任意一个步骤之后，对完成任意一个步骤后的所述基底进行清洗，并在清洗后对所述基底进行干燥。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述保护层的材料包括聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的聚合物、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类或吡唑啉类材料中的一种或几种。
7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备的触控元件，包括基底和设置在所述基底上的触控层，其特征在于，所述触控层采用碳纳米管掺杂材料制成，所述碳纳米管掺杂材料为采用强氧化性材料对碳纳米管材料进行掺杂改性处理后形成的材料；还包括保护层，所述保护层设置在所述触控层的远离所述基底的一面上。
8.根据权利要求7所述的触控元件，其特征在于，所述强氧化性材料包括二氧化氮、溴、硝酸或亚硫酰氯。
9.根据权利要求7所述的触控元件，其特征在于，所述保护层采用聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的聚合物、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类或吡唑啉类材料中的一种或几种制成。
10.一种触摸屏，其特征在于，包括权利要求7-9任意一项所述的触控元件。
11.根据权利要求10所述的触摸屏，其特征在于，还包括显示面板，所述触控元件设置在所述显示面板的外表面上，或者，所述触控元件设置在所述显示面板内部。
12.根据权利要求11所述的触摸屏，其特征在于，所述触控元件均匀分布在所述显示面板的除显示面以外的任意外表面上，所述显示面板的除所述显示面以外的任意外表面作为所述触控元件的基底；或者，所述触控元件均匀分布在所述显示面板内部的任意层面上，所述显示面板内部的任意层面作为所述触控元件的基底。
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