CN106648259B - 一种触摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置 - Google Patents

一种触摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种触摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置。该触摸屏的制备方法包括：步骤S10：对基底表面进行改性，以使基底表面具有亲水性；步骤S11：采用喷墨打印方法在完成步骤S10的基底上打印石墨烯复合纳米银浆，以形成网格状的触控电极。该触摸屏的制备方法获得的石墨烯复合纳米银触控电极具有更小的线宽，从而具有更低的方阻，较强的柔性，同时制备成本低；提高了触控电极的制备精度；且能够获得相对更大的网格宽度，从而获得更高的光线透过率；另外，使石墨烯复合纳米银在基底表面的附着力得到提升；还使打印形成的石墨烯复合纳米银材料的触控电极的导电性能更好，不容易发生断路。

Description

一种触摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种触摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置。
背景技术
传统柔性触摸屏的触控电极通常采用ITO(氧化铟锡)金属氧化物薄膜，ITO薄膜5具有陶瓷的脆性，在应变为2-3％时，ITO薄膜5就会开裂和破碎。在循环应变测试条件下，ITO薄膜5表面的微裂纹还会不断生长，导致ITO薄膜5的导电性急剧降低。ITO薄膜5的陶瓷脆性极大地限制了其在柔性电子器件方面的应用。此外，ITO薄膜5的表面在生产、运输和组装过程中都会产生微裂纹，且ITO薄膜5形成的触控电极方阻较大，影响其电学性能，这也会增加制备、运输和操作等成本，如图1所示。
目前，随着纳米技术的发展，银Ag纳米线、碳纳米管、石墨烯和导电聚合物等新一代透明电极材料有望取代ITO透明电极，并且拓宽了其在柔性电子器件上的应用。
金属纳米线透明电极一般采用网格结构。在金属纳米线透明电极的网格结构中，金属线条之间的空隙完全透光，金属线条几乎不透光，因此金属线条占网格结构总面积的百分比就决定了整个金属网格电极的透过率。金属网格电极的方阻取决于金属线条的宽度和厚度。虽然增加金属线条的厚度能降低金属网格电极的方阻，但是会同时增加金属网格电极的粗糙度和工艺难度，所以使金属网格电极的线宽变细成为解决金属网格电极透过率和方阻问题的有效途径之一。另外，金属纳米线透明电极在触摸屏基底上的附着力通常较低，在柔性触摸屏的弯曲应力作用下，金属纳米线透明电极容易与基底脱离，这在一定程度上会影响触摸屏的触控性能。
目前，为了增加金属网格电极的透过率，并降低金属网格电极的方阻，如何使金属网格电极的线宽变细成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种触摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置。该触摸屏的制备方法获得的石墨烯复合纳米银触控电极具有更小的线宽，从而具有更低的方阻，较强的柔性，同时制备成本低；提高了触控电极的制备精度；且能够获得相对更大的网格宽度，从而获得更高的光线透过率；另外，使石墨烯复合纳米银在基底表面的附着力得到提升；还使打印形成的石墨烯复合纳米银材料的触控电极的导电性能更好，不容易发生断路。
本发明提供一种触摸屏的制备方法，包括：
步骤S10：对基底表面进行改性，以使所述基底表面具有亲水性；
步骤S11：采用喷墨打印方法在完成所述步骤S10的所述基底上打印石墨烯复合纳米银浆，以形成网格状的触控电极。
优选地，所述步骤S10包括：
步骤S101：在聚氨酯材料的所述基底上涂敷亲水性的有机硅防雾透明涂料；
步骤S102：在90℃～110℃条件下对所述亲水性的有机硅防雾透明涂料进行固化。
优选地，在所述步骤S101中，所述亲水性的有机硅防雾透明涂料的涂敷厚度为1～3μm。
优选地，所述步骤S11包括：
步骤S111：制备纳米银颗粒；
步骤S112：制备石墨烯复合纳米银浆；
步骤S113：采用喷墨打印方法在完成所述步骤S102的所述基底上打印所述石墨烯复合纳米银浆，打印形成的图形为网格状；
步骤S114：将完成所述步骤S113的所述基底在80℃～120℃条件下烧结，使所述石墨烯复合纳米银浆中的溶剂蒸发，形成所述触控电极的图形，所述触控电极的线宽大于等于3μm且小于等于5μm。
优选地，所述步骤S111包括：
首先将8g～12g的聚乙烯吡咯烷酮溶解在80ml～100ml的乙二醇中，然后向其中加入2.0g～2.5g硝酸银；
将上述液体放在50℃～70℃的油浴锅中搅拌直至所述硝酸银完全溶解；随后将油浴温度提高到100℃～120℃，保持在100℃～120℃反应1～1.5小时；
将反应结束后的液体温度冷却至室温，此时所述纳米银颗粒从所述液体中分离出来；
随后，在50℃～70℃下真空干燥0.5～1小时，获得所述纳米银颗粒。
优选地，所述步骤S112包括：
首先将所述纳米银颗粒配制成银含量为0.2-4wt％的导电银浆油墨；
然后配制水-乙醇-石墨烯-分散剂的分散液，将所述分散液加入到所述导电银浆油墨中，使所述石墨烯在所述分散液与所述导电银浆油墨的混合液中的质量占比为0.2％～0.5％；
然后将所述混合液放在超声振动仪中振动，以使其充分分散。
优选地，在所述步骤S113中，打印形成的网格宽度为50-60nm。
本发明还提供一种采用上述制备方法制备形成的触摸屏，包括基底和形成在所述基底上的触控电极，所述基底表面具有亲水性；所述触控电极采用石墨烯复合纳米银材料，所述触控电极呈网格状。
优选地，所述基底采用聚氨酯材料，所述基底表面形成有亲水性的有机硅防雾透明涂料，所述触控电极的线宽大于等于3μm且小于等于5μm。
本发明还提供一种显示装置，包括上述触摸屏。
本发明的有益效果：本发明所提供的触摸屏的制备方法，通过对基底表面进行改性，使其具有亲水性，并在亲水性基底上打印石墨烯复合纳米银浆，能够利用“咖啡环”效应形成线宽大于等于3μm且小于等于5μm的金属网格；这种方法制备获得的石墨烯复合纳米银触控电极相对于传统的黄光制程ITO(氧化铟锡)导电层具有更小的线宽，从而使触控电极具有更低的方阻，较强的柔性，同时制备成本大大降低；提高了触控电极的制备精度；且在网格密度一定的情况下，能够获得相对更大的网格宽度，从而相比于传统喷墨打印制备形成的触摸屏获得了更高的光线透过率；同时，由于改性的基底表面的亲水性提高，使石墨烯复合纳米银在基底表面的附着力得到提升；另外，由于片状结构的石墨烯具有承载链接作用和导电性能，所以使混合在其中的分散的纳米银颗粒能够通过石墨烯很好地链接在一起，从而使打印形成的石墨烯复合纳米银材料的触控电极的导电性能更好，不容易发生断路。
本发明所提供的显示装置，通过采用上述制备方法制备而成的触摸屏，不仅提高了该显示装置的光线透过率，而且提高了该显示装置的触控性能。
附图说明
图1为现有技术中采用ITO薄膜的触控电极在弯曲时产生微裂纹的示意图；
图2为本发明实施例1中步骤S101的示意图；
图3为本发明实施例1中“咖啡环”效应的原理示意图；
图4为本发明实施例1中步骤S113的示意图；
图5为本发明实施例1中步骤S114中的溶剂蒸发示意图；
图6为本发明实施例1中步骤S114中形成触控电极的图形的示意图；
图7为本发明实施例2中触摸屏的结构剖视图。
其中的附图标记说明：
1.基底；2.亲水性的有机硅防雾透明涂料；3.石墨烯复合纳米银浆；4.触控电极；5.ITO薄膜。
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摸屏的制备方法、触摸屏和显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种触摸屏的制备方法，包括：
步骤S10：对基底表面进行改性，以使基底表面具有亲水性。
该步骤具体包括：步骤S101：在聚氨酯材料(PET)的基底1上涂敷亲水性的有机硅防雾透明涂料2(如图2所示)。
其中，亲水性的有机硅防雾透明涂料2的涂敷厚度为1～3μm。需要说明的是，基底1也可以采用其他的高分子透明柔性材料，如PMMA(即聚甲基丙烯酸甲酯)或PVC(聚氯乙烯)等材料。
步骤S102：在90℃～110℃条件下对亲水性的有机硅防雾透明涂料2进行固化。
基底1表面通过涂敷亲水性的有机硅防雾透明涂料2进行改性，能使原本具有疏水性的高分子透明柔性材料基底1表面的亲水性增加，从而有利于后续利用“咖啡环”效应在亲水性基底1上形成线宽较小的触控电极图形。“咖啡环”效应即液滴中的溶剂蒸发时，液滴中的溶质会在液滴边缘沉积一个比液滴中间颜色深得多的环。如图3所示，若基底1表面的亲水性越好，液滴与基底1间的接触角越小，则液滴中的溶剂在三相线处(即基底、液滴与空气以及液滴中蒸发出的蒸汽的接触点处)的挥发速度越快，由此，液滴中的溶质能很快沉积固定在三相线处，最终能形成更加细长的线条；但若基底1表面的疏水性越好，液滴与基底1间的接触角越大，则液滴中的溶剂在三相线处的挥发速度越慢，由此，液滴中的溶质在三相线处的沉积固定速度较慢，最终很难形成线条。同时，由于改性后的基底1表面亲水性提高，所以能使后续打印形成在基底1表面的石墨烯复合纳米银在基底1上的附着力得到提升，从而能够提升该触摸屏的触控性能。另外，由于亲水性的有机硅防雾透明涂料2能够正常透光，所以不会影响基底1的光线透过率。
步骤S11：采用喷墨打印方法在完成步骤S10的基底1上打印石墨烯复合纳米银浆3，以形成网格状的触控电极4(如图4-图6所示)。
该步骤具体包括：步骤S111：制备纳米银颗粒。
该步骤具体为：首先将8g～12g的聚乙烯吡咯烷酮溶解在80ml～100ml的乙二醇中，然后向其中加入2.0g～2.5g硝酸银。将上述液体放在50℃～70℃的油浴锅中搅拌直至硝酸银完全溶解；随后将油浴温度提高到100℃～120℃，保持在100℃～120℃反应1～1.5小时。将反应结束后的液体温度冷却至室温，此时纳米银颗粒从液体中分离出来。随后，在50℃～70℃下真空干燥0.5～1小时，获得纳米银颗粒。
步骤S112：制备石墨烯复合纳米银浆。
该步骤具体为：首先将纳米银颗粒配制成银含量为0.2-4wt％的导电银浆油墨。然后配制水-乙醇-石墨烯-分散剂的分散液，将分散液加入到导电银浆油墨中，使石墨烯在分散液与导电银浆油墨的混合液中的质量占比为0.2％～0.5％。然后将混合液放在超声振动仪中振动，以使其充分分散。
步骤S113：采用喷墨打印方法在完成步骤S102的基底1上打印石墨烯复合纳米银浆3，打印形成的图形为网格状(如图4所示)。
其中，打印形成的网格宽度为50-60nm。
步骤S114：将完成步骤S113的基底1在80℃～120℃条件下烧结，使石墨烯复合纳米银浆3中的溶剂蒸发(如图5所示)，形成触控电极4的图形，触控电极4的线宽大于等于3μm且小于等于5μm(如图6所示)。
其中，经过该步骤形成的触控电极4的图形中网格宽度大于或等于150μm。这使得网格密度一定的情况下，相比于传统喷墨打印制备形成的触摸屏，能够获得相对更大的网格宽度，从而使该触摸屏获得了更高的光线透过率。同时，经过该步骤形成的触控电极4的线宽大于等于3μm且小于等于5μm，相比于传统喷墨打印制备形成的触摸屏，能使触控电极4的方阻大大降低，从而提高了其触控性能。
实施例1的有益效果：实施例1中所提供的触摸屏的制备方法，通过对基底表面进行改性，使其具有亲水性，并在亲水性基底上打印石墨烯复合纳米银浆，能够利用“咖啡环”效应形成线宽大于等于3μm且小于等于5μm的金属网格；这种方法制备获得的石墨烯复合纳米银触控电极相对于传统的黄光制程ITO(氧化铟锡)导电层具有更小的线宽，从而使触控电极具有更低的方阻，较强的柔性，同时制备成本大大降低；提高了触控电极的制备精度；且在网格密度一定的情况下，能够获得相对更大的网格宽度，从而相比于传统喷墨打印制备形成的触摸屏获得了更高的光线透过率；同时，由于改性的基底表面的亲水性提高，使石墨烯复合纳米银在基底表面的附着力得到提升；另外，由于片状结构的石墨烯具有承载链接作用和导电性能，所以使混合在其中的分散的纳米银颗粒能够通过石墨烯很好地链接在一起，从而使打印形成的石墨烯复合纳米银材料的触控电极的导电性能更好，不容易发生断路。
实施例2：
本实施例提供一种触摸屏，该触摸屏采用实施例1中的制备方法制备形成。如图7所示，包括基底1和形成在基底1上的触控电极4，基底1表面具有亲水性；触控电极4采用石墨烯复合纳米银材料，触控电极4呈网格状。
优选的，基底1采用聚氨酯材料，基底1表面形成有亲水性的有机硅防雾透明涂料2，触控电极4的线宽大于等于3μm且小于等于5μm。亲水性的有机硅防雾透明涂料2能使疏水性的基底1具有很好的亲水性，从而使石墨烯复合纳米银浆能在“咖啡环”效应的作用下通过喷墨打印在基底1上形成较细线宽的线条，进而不仅提高了该触摸屏光线的透过率，而且降低了触控电极4的方阻，同时还提升了触控电极4在基底1表面的附着力，使触控电极4与基底1之间不容易在外力或内部应力作用下相互分离，确保了该触摸屏的品质。
由于采用实施例1中的制备方法制备形成的触控电极4的线宽大于等于3μm且小于等于5μm，所以相对于传统的触控电极采用ITO(氧化铟锡)导电层具有更小的线宽，从而具有更低的方阻，较强的柔性，同时制备成本大大降低；提高了触控电极4的制备精度；且在网格密度一定的情况下，能够获得相对更大的网格宽度，从而相比于传统喷墨打印制备形成的触摸屏能够获得更高的光线透过率；同时，由于改性的基底表面的亲水性提高，使石墨烯复合纳米银在基底表面的附着力得到提升；另外，由于片状结构的石墨烯具有承载链接作用和导电性能，所以使混合在其中的分散的纳米银颗粒能够通过石墨烯很好地链接在一起，从而使石墨烯复合纳米银材料的触控电极4的导电性能更好，不容易发生断路。
实施例3：
本实施例提供一种显示装置，包括实施例2中的触摸屏。
通过采用实施例2中的触摸屏，不仅提高了该显示装置的光线透过率，而且提高了该显示装置的触控性能。
本发明所提供的显示装置可以为液晶面板、液晶电视、显示器、手机、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
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 (7)

1.一种触摸屏的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S10：对基底表面进行改性，以使所述基底表面具有亲水性；
步骤S11：采用喷墨打印方法在完成所述步骤S10的所述基底上打印石墨烯复合纳米银浆，以形成网格状的触控电极；
所述步骤S10包括：
步骤S101：在聚氨酯材料的所述基底上涂敷亲水性的有机硅防雾透明涂料；
步骤S102：在90℃～110℃条件下对所述亲水性的有机硅防雾透明涂料进行固化；
所述步骤S11包括：
步骤S111：制备纳米银颗粒；
步骤S112：制备石墨烯复合纳米银浆；
步骤S113：采用喷墨打印方法在完成所述步骤S102的所述基底上打印所述石墨烯复合纳米银浆，打印形成的图形为网格状；
步骤S114：将完成所述步骤S113的所述基底在80℃～120℃条件下烧结，使所述石墨烯复合纳米银浆中的溶剂蒸发，形成所述触控电极的图形，所述触控电极的线宽大于等于3μm且小于等于5μm；
所述步骤S112包括：
首先将所述纳米银颗粒配制成银含量为0.2-4wt％的导电银浆油墨；
然后配制水-乙醇-石墨烯-分散剂的分散液，将所述分散液加入到所述导电银浆油墨中，使所述石墨烯在所述分散液与所述导电银浆油墨的混合液中的质量占比为0.2％～0.5％；
然后将所述混合液放在超声振动仪中振动，以使其充分分散。
2.根据权利要求1所述的触摸屏的制备方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述亲水性的有机硅防雾透明涂料的涂敷厚度为1～3μm。
3.根据权利要求1所述的触摸屏的制备方法，其特征在于，所述步骤S111包括：
首先将8g～12g的聚乙烯吡咯烷酮溶解在80ml～100ml的乙二醇中，然后向其中加入2.0g～2.5g硝酸银；
将上述液体放在50℃～70℃的油浴锅中搅拌直至所述硝酸银完全溶解；随后将油浴温度提高到100℃～120℃，保持在100℃～120℃反应1～1.5小时；
将反应结束后的液体温度冷却至室温，此时所述纳米银颗粒从所述液体中分离出来；
随后，在50℃～70℃下真空干燥0.5～1小时，获得所述纳米银颗粒。
4.根据权利要求1所述的触摸屏的制备方法，其特征在于，在所述步骤S113中，打印形成的网格宽度为50-60nm。
5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的制备方法制备形成的触摸屏，其特征在于，包括基底和形成在所述基底上的触控电极，所述基底表面具有亲水性；所述触控电极采用石墨烯复合纳米银材料，所述触控电极呈网格状；
所述基底采用聚氨酯材料，所述基底表面形成有亲水性的有机硅防雾透明涂料。
6.根据权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述触控电极的线宽大于等于3μm且小于等于5μm。
7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求5-6任意一项所述的触摸屏。
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