CN107342117A - 各向异性导电膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种各向异性导电膜及其制作方法。所述各向异性导电膜包括：绝缘粘合剂、以及分布于所述绝缘粘合剂内的多个导电粒子；所述导电粒子包括：球型的绝缘基体、包覆于所述绝缘基体表面的导电层、以及包覆于所述导电层表面的绝缘层，其中，所述导电层采用碳纳米管复合材料制备，可有效提升导电层的导电性能，所述绝缘层采用热塑性的绝缘树脂材料制备，可有效保证各向异性导电膜垂直导通且横向绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种各向异性导电膜及其制作方法。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
现有市场上的液晶显示器大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组(backlight module)。液晶显示面板的工作原理是在薄膜晶体管阵列基板(ThinFilm Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate)与彩色滤光片基板(ColorFilter，CF)之间灌入液晶分子，并在两片基板上施加驱动电压来控制液晶分子的旋转方向，以将背光模组的光线折射出来产生画面。
各向异性导电膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)具有垂直导通以及横向绝缘的特性，其主要用于连接液晶显示面板以及驱动芯片。具体连接方式为：先将ACF粘贴在液晶显示面板中预设的连接端子上，再将驱动芯片的连接端子按压到ACF上，使得两种连接端子之间的ACF被压扁，散布在ACF内的导电粒子在竖直方向上导通，使得这两种连接端子的触点电性连接。现有的ACF一般包括绝缘胶层、以及分布于所述绝缘胶层内有多个导电粒子，其中，所述导电粒子为表面覆盖有金属膜的高分子塑胶球，导电性能较差，且当ACF受到外力作用时，导电粒子容易因受外力作用而发生移动，造成部分导电粒子堆聚，使得横向布置的电极间发生短路，影响液晶显示装置正常工作。
纳米碳管(Carbon Nanotubes，CNT)是一种管状石墨，其因为极高的导电性能而备受到研究人员的关注，并且通过对碳纳米管修饰金属纳米粒子及导电高分子材料，可以得到金属纳米粒子-碳纳米管或导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管等碳纳米管复合材料，进一步提升碳纳米管的导电性能，应用前景十分广泛。
发明内容
本发明的目的在于提供一种各向异性导电膜，能够提升有效提高各向异性导电膜中的导电粒子的导电性能，同时避免横向导通。
本发明的目的还在于提供一种各向异性导电膜的制作方法，能够提升有效提高各向异性导电膜中的导电粒子的导电性能，同时避免横向导通。
为实现上述目的，本发明提供了一种各向异性导电膜，包括：绝缘粘合剂、以及分布于所述绝缘粘合剂内的多个导电粒子；
所述导电粒子包括：球型的绝缘基体、包覆于所述绝缘基体表面的导电层、以及包覆于所述导电层表面的绝缘层；
所述导电层的材料为碳纳米管复合材料，所述绝缘层的材料为热塑性的绝缘树脂材料。
所述碳纳米管复合材料为金属纳米粒子-碳纳米管、或导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管。
所述热塑性的绝缘树脂材料为聚乙烯、聚丁二烯、或聚四氟乙烯。
所述绝缘层的厚度为0.1～0.5um。
本发明还提供一种各向异性导电膜的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、制作碳纳米管复合材料；
步骤S2、提供球型的绝缘基体，将碳纳米管复合材料包覆在绝缘基体的表面，形成导电层；
步骤S3、在导电层的表面沉积一层热塑性的绝缘树脂材料，形成所述包覆的导电层的绝缘层，得到导电粒子；
步骤S4、提供一绝缘粘合剂，将所述导电粒子均匀地混合到绝缘粘合剂中，得到各向异性导电膜。
所述步骤S1中制作的碳纳米管复合材料为金属纳米粒子-碳纳米管，具体制作过程包括：通过溶液法制作金属纳米粒子，并通过静电吸附力使得金属纳米粒子与碳纳米管结合。
所述步骤S1制作的碳纳米管复合材料为导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管，具体制作过程包括：通过溶液法制作金属纳米粒子，并通过静电吸附力使得金属纳米粒子与碳纳米管结合，并通过化学镀或电化学镀的方式使结合后的金属纳米粒子与碳纳米管再与导电高分子材料结合。
所述步骤S2中碳纳米管复合材料通过静电吸附或化学键合的方式包覆在绝缘基体的表面上，形成导电层。
所述热塑性的绝缘树脂材料为聚乙烯、聚丁二烯、或聚四氟乙烯。
所述绝缘层的厚度为0.1～0.5um。
本发明的有益效果：本发明提供一种各向异性导电膜，所述各向异性导电膜包括：绝缘粘合剂、以及分布于所述绝缘粘合剂内的多个导电粒子；所述导电粒子包括：球型的绝缘基体、包覆于所述绝缘基体表面的导电层、以及包覆于所述导电层表面的绝缘层，其中，所述导电层采用碳纳米管复合材料制备，可有效提升导电层的导电性能，所述绝缘层采用热塑性的绝缘树脂材料制备，可有效保证各向异性导电膜垂直导通且横向绝缘。本发明还提供一种各向异性导电膜的制作方法，能够提升有效提高各向异性导电膜中的导电粒子的导电性能，避免横向导通，且制作方法简单，制作成本低。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的各向异性导电膜的示意图；
图2为本发明的各向异性导电膜中的导电粒子的示意图；
图3为本发明的各向异性导电膜中的导电粒子受压后的示意图；
图4为本发明的各向异性导电膜的制作方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1和图2，本发明提供一种各向异性导电膜，包括：绝缘粘合剂1、以及分散于所述绝缘粘合剂1内的多个导电粒子2；
所述导电粒子2包括：球型的绝缘基体21、包覆于所述绝缘基体21表面的导电层22、以及包覆于所述导电层22表面的绝缘层23。
可选地，所述绝缘基体21的材料为绝缘树脂。
重点的是，所述导电层22的材料为碳纳米管复合材料，所述绝缘层23的材料为热塑性的绝缘树脂材料。
进一步地，所述碳纳米管复合材料可以为金属纳米粒子-碳纳米管，所述金属纳米粒子-碳纳米管中的金属纳米粒子的材料可以为金、银、铜、和镍等金属。所述金属纳米粒子通过溶液法制备，并通过静电作用力与碳纳米管在溶液中结合，形成金属纳米粒子-碳纳米管。
具体地，所述碳纳米管复合材料还可以为导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管等，所述导电高分子可以为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、聚苯胺(PANI)及聚吡咯(PPy)，通过化学镀或电化学镀的方法使得导电高分子与金属纳米粒子-碳纳米管结合，形成导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管。
具体地，所述由碳纳米管复合材料形成的导电层22通过静电吸附或化学键合等方式包覆于在绝缘基体21的表面。
为保证各向异性导电膜的充分的导通可靠性和绝缘性能，所述绝缘层23的材料优选非极性的热塑性树脂材料，如聚乙烯、聚丁二烯、或聚四氟乙烯等。需要注意的是绝缘层23要保持一定的厚度，若厚度过薄则绝缘层23的绝缘性不佳，若过厚则会影响后续热压粘处理时导电粒子的导通效果，优选地，所述绝缘层23的厚度为0.1～0.5um。
需要说明的是，请参阅图3，当所述各向异性导电膜中的导电粒子2受到挤压时，所述绝缘层23将发生形变，使得所述导电粒子2上下两侧的绝缘层23向左右两侧排开，暴露出部分导电层22，产生垂直导通和横向绝缘的效果。
具体地，本发明通过采用碳纳米管复合材料制备导电层22，可有效提升导电层的导电性能，通过采用热塑性的绝缘树脂材料制备绝缘层23，可有效保证各向异性导电膜的垂直导通和横向绝缘。
请参阅图4，本发明还提供一种各向异性导电膜的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、制作碳纳米管复合材料。
可选地，所述步骤S1中制作的碳纳米管复合材料为金属纳米粒子-碳纳米管，具体制作过程包括：通过溶液法制作金属纳米粒子，并通过静电吸附力使得金属纳米粒子与碳纳米管结合。
详细地，以金纳米粒子-碳纳米管为例，其制作过程具体为：首先，将100毫升1％的氯金酸溶液煮沸，在剧烈搅拌状态下迅速加入5毫升1％柠檬酸钠，继续加热搅拌至颜色不再变化，然后缓慢冷却至室温，得到金纳米粒子，所述金纳米粒子的大小范围为2～20nm，具体可通过氯金酸和柠檬酸钠的比例来调节所述金纳米粒子的大小；然后，将纯化好的碳纳米管分散于氢氧化钠(NaOH)中，使其表面带上更多的负电荷，纯水洗涤后加入2mg/mL邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)溶液，接着加入制得的金纳米粒子，通过静电吸附力使得金纳米粒子与碳纳米管结合，制得金纳米粒子-碳纳米管(AuNP@CNT)。
可选地，所述步骤S1制作的碳纳米管复合材料还可以为比金属纳米粒子-碳纳米管的导电性能更优的导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管，具体制作过程包括：通过溶液法制作金属纳米粒子，并通过静电吸附力使得金属纳米粒子与碳纳米管结合，并通过化学镀或电化学镀的方式使结合后的金属纳米粒子与碳纳米管再与导电高分子材料结合。
详细地，以导电高分子-金纳米粒子-碳纳米管为例，其制作过程具体为：首先采用上述方法制得金纳米粒子-碳纳米管，随后通过化学镀或电化学镀的方式制得导电高分子-金纳米粒子-碳纳米管。
其中，通过化学镀的方式制作导电高分子-金纳米粒子-碳纳米管的过程为：将上述金纳米粒子-碳纳米管与导电高分子材料的单体酸性溶液以1:0.1～1:30的重量比混合均匀，并缓慢均匀地加入过氧化氢溶液，从而利用化学氧化聚合法(即化学镀)制得导电高分子-金纳米粒子-碳纳米管。通过电化学镀的方式制作导电高分子-金纳米粒子-碳纳米管的过程为：在带孔的模板内注入金纳米粒子-碳纳米管溶液，接着在含有导电高分子材料的酸性电镀液中电镀制得导电高分子-金纳米粒子-碳纳米管。
优选地，所述导电高分子可以为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚苯胺及聚吡咯。
需要说明的是，上述方法中利用溶液法制备金属纳米粒子，通过静电作用力使得碳纳米管与金属纳米粒子结合来制备金属纳米粒子-碳纳米管，具有低成本、制备方便、操作简单等优点。通过化学镀或电化学镀的方式将金属纳米粒子-碳纳米管与导电高分子结合，制作过程简便，金属纳米粒子-碳纳米管与导电高分子之间的结合稳定性好。
步骤S2、提供球型的绝缘基体21，将碳纳米管复合材料包覆在绝缘基体21的表面，形成导电层22。
具体地，所述步骤S2中通过静电吸附或化学键合等方式将碳纳米管复合材料包覆在绝缘基体21表面，形成致密的导电层22。
优选地，所述绝缘基体21的材料为绝缘树脂。
步骤S3、在导电层22的表面沉积一层热塑性的绝缘树脂材料，形成包覆所述导电层22的绝缘层23，得到导电粒子2。
具体地，为保证各向异性导电膜的充分的导通可靠性和绝缘性能，所述绝缘层23的材料优选非极性的热塑性树脂材料，如聚乙烯、聚丁二烯、或聚四氟乙烯等。需要注意的是绝缘层23要保持一定的厚度，若厚度过薄则绝缘层23的绝缘性不佳，若过厚则会影响后续热压粘处理时导电粒子的导通效果，优选地，所述绝缘层23的厚度为0.1～0.5um。
步骤S4、提供一绝缘粘合剂1，将所述导电粒子2均匀地混合到绝缘粘合剂1中，得到各向异性导电膜。
具体地，所述步骤S4具体为：将上述导电粒子2根据需要与有机溶剂、无机填料一起均匀地混合到作为粘合成分的绝缘性粘合剂1中，制得各向异性导电胶，所述各向异性导电胶涂布到相应的基板上后即可形成各向异性导电膜。
具体地，本发明将将碳纳米管复合材料覆盖在绝缘基体21的表面，形成导电层22，并在导电层22的表面包覆一层由热塑性的绝缘树脂材料形成的绝缘层23，形成导电粒子2，能够在提升各向异性导电膜的导电性能的同时，避免各向异性导电膜的横向导通，所述各向异性导电膜可用于连接液晶显示面板与液晶显示面板的驱动芯片。
综上所述，本发明提供一种各向异性导电膜，所述各向异性导电膜包括：绝缘粘合剂、以及分布于所述绝缘粘合剂内的多个导电粒子；所述导电粒子包括：球型的绝缘基体、包覆于所述绝缘基体表面的导电层、以及包覆于所述导电层表面的绝缘层，其中，所述导电层采用碳纳米管复合材料制备，可有效提升导电层的导电性能，所述绝缘层采用热塑性的绝缘树脂材料制备，可有效保证各向异性导电膜垂直导通且横向绝缘。本发明还提供一种各向异性导电膜的制作方法，能够提升有效提高各向异性导电膜中的导电粒子的导电性能，避免横向导通，且制作方法简单，制作成本低。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种各向异性导电膜，其特征在于，包括：绝缘粘合剂(1)、以及分散于所述绝缘粘合剂(1)内的多个导电粒子(2)；
所述导电粒子(2)包括：球型的绝缘基体(21)、包覆于所述绝缘基体(21)表面的导电层(22)、以及包覆于所述导电层(22)表面的绝缘层(23)；
所述导电层(22)的材料为碳纳米管复合材料，所述绝缘层(23)的材料为热塑性的绝缘树脂材料。
2.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其特征在于，所述碳纳米管复合材料为金属纳米粒子-碳纳米管、或导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管。
3.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其特征在于，所述热塑性的绝缘树脂材料为聚乙烯、聚丁二烯、或聚四氟乙烯。
4.如权利要求1所述的各向异性导电膜，其特征在于，所述绝缘层(23)的厚度为0.1～0.5um。
5.一种各向异性导电膜的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、制作碳纳米管复合材料；
步骤S2、提供球型的绝缘基体(21)，将碳纳米管复合材料包覆在绝缘基体(21)的表面，形成导电层(22)；
步骤S3、在导电层(22)的表面沉积一层热塑性的绝缘树脂材料，形成包覆所述导电层(22)的绝缘层(23)，得到导电粒子(2)；
步骤S4、提供一绝缘粘合剂(1)，将所述导电粒子(2)均匀地混合到绝缘粘合剂(1)中，得到各向异性导电膜。
6.如权利要求5所述的各向异性导电膜的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中制作的碳纳米管复合材料为金属纳米粒子-碳纳米管，具体制作过程包括：通过溶液法制作金属纳米粒子，并通过静电吸附力使得金属纳米粒子与碳纳米管结合。
7.如权利要求5所述的各向异性导电膜的制作方法，其特征在于，所述步骤S1制作的碳纳米管复合材料为导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管，具体制作过程包括：通过溶液法制作金属纳米粒子，并通过静电吸附力使得金属纳米粒子与碳纳米管结合，并通过化学镀或电化学镀的方式使结合后的金属纳米粒子与碳纳米管再与导电高分子材料结合。
8.如权利要求5所述的各向异性导电膜的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中碳纳米管复合材料通过静电吸附或化学键合的方式包覆在绝缘基体(21)的表面上，形成导电层(22)。
9.如权利要求5所述的各向异性导电膜的制作方法，其特征在于，所述热塑性的绝缘树脂材料为聚乙烯、聚丁二烯、或聚四氟乙烯。
10.如权利要求5所述的各向异性导电膜的制作方法，其特征在于，所述绝缘层(23)的厚度为0.1～0.5um。
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