CN108984025A - 电容式触控屏的单层双面电极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电容式触控屏的单层双面电极及其制备方法，其包括基材和设置在基材两侧表面的导电线路；导电线路包括纳米银线薄膜层和印刷在纳米银线薄膜层表面的透明油墨层。所述电容式触控屏的单层双面电极制备过程如下：1）在基材的两侧表面制备纳米银线透明导电薄膜层；2）在纳米银线薄膜层表面印刷透明油墨，形成保护层；3）进行化学蚀刻，形成电容式触控屏的单层双面电极。本发明的电极中，透明油墨层能避免纳米银线透明导电层与空气接触，有效克服了纳米银线发生电腐蚀以及银迁移等现象带来的纳米银线层的化学稳定性变差和导电性降低的问题，解决目前激光蚀刻无法制备双层电极的问题，省去一次贴合过程，省去了一层光学胶的使用。

Description

电容式触控屏的单层双面电极及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体来说，涉及一种电容式触控屏的单层双面电极及其制备方法。

背景技术

触控屏，即触控面板，是一种可接收输入讯号的感应式显示装置，作为目前最方便、自然的人机交互方式的输入设备，是一种应用领域极为广泛的全新多媒体交互设备。随着电子器件市场的不断发展，行业内对透明导电材料的各方面性能及综合成本的要求逐渐提高，触控屏中双层导电膜的贴合无论是在成本、制备工艺上还是产品外观及显示效果上都难以满足人们对触控屏质感和应用性能方面日益增长的需求，尤其是对大尺寸触控屏的需求。因此，近年来该领域的研究者期望使用一种透明度高、轻薄化的单层双面导电膜替代传统的多层贴合膜。

目前，市面上现有的单层双面导电膜中常见的电极是采用ITO和金属网格材料，但前者存在稀缺金属价格昂贵、材料脆性大的缺陷，使得生产成本高，而且受镀膜温度的影响，导致基材的使用受限，难满足柔性和大尺寸的应用需求；后者存在透过率低和消影差的缺陷，使得图案线条清晰可见，存在较大的视觉反差，导致光学效果和显示效果大大降低。因此，单层双面导电的纳米银线膜受到行业内研究者的青睐，但透明导电膜存在双面激光蚀刻至背面的现象。

CN201410001423.5公开一种单片式电容触摸屏及其制备方法，该单片式电容触摸屏包括单片基板，所述单片基板下侧表面上设置有透明导电薄膜层；在所述透明导电薄膜层表面上丝印有第一油墨层；所述第一油墨层上设置有导通孔；所述导通孔通过导电油墨贯通；所述导电油墨通过银浆引线联通，形成绑定Pin及金属引线；所述第一油墨层下侧丝印有盖底油墨层及装饰层。能实现新材料在单片式电容触摸屏上的应用，但仍旧无法解决双面激光蚀刻至背面的问题，具有一定的局限性。

CN201410044389.X公开一种透明感应薄膜材料的制造方法，包括：使用丝网印刷的方式将含有纳米导电金属线的透明导电油墨印刷到柔性透明基材上，固化透明导电油墨得到透明导电膜层。该方法，通过采用丝网印刷的方式降低了印刷成本以及操作的复杂性，但纳米导电金属线与空气直接接触，存在导电膜化学稳定性和使用寿命的问题，具有一定的局限性。

综上所述，为满足消费者对触控屏的综合应用性和产品外观等方面的要求，急需提供一种智能化、轻薄化的可用于电容式触控屏使用的单层双面电极。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供了一种电容式触控屏的单层双面电极及其制备方法，解决目前激光蚀刻无法制备双层电极的问题，省去一次贴合过程，省去了一层光学胶的使用，增加了产品良率，减少材料成本；同时由于油墨的二次保护，使所得产品化学稳定性好、耐候性强。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供一种电容式触控屏的单层双面电极，包括基材和设置在基材两侧表面的导电线路；所述导电线路包括涂覆在基材表面的纳米银线层和印刷在纳米银线层表面的透明油墨层。

进一步地，所述基材为柔性透明基材，优选为PET。

进一步地，所述导电线路通过化学蚀刻形成。

进一步地，所述化学蚀刻的方式包括酸蚀刻、碱蚀刻、氧化性金属离子蚀刻、蚀刻膏蚀刻或臭氧蚀刻等方式。

进一步地，所述导电线路包括分别设置在基材不同侧面表现为相互交叉设置的横向导电线路和/或纵向导电线路。优选地，在透明油墨层印刷时，使两面的透明油墨相互搭接构成均匀的透明油墨线，进而使得不同侧面的导线电路形成均匀的网格状。

进一步地，所述印刷的方式包括丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷等方式。

进一步地，所述透明油墨层中的油墨包括热塑性树脂、热固性树脂和紫外光固化树脂中的任意一种或多种。

更进一步地，所述热固性树脂或紫外光固化树脂采用加热或紫外光照射的方法进行固化。其中，所述热固性树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、氨基树脂、硅醚树脂三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂和有机硅树脂中的一种或多种；所述紫外光固化树脂包括环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、纯丙烯酸树脂和乙烯基树脂中的一种或多种。

进一步地，所述透明油墨层厚度为0.01～50μm，优选0.1～30μm，更优选0.5～20μm，最优选2～15μm。

进一步地，所述导电线路的尺寸≥25μm。

进一步地，所述纳米银线层的厚度为50～1000nm，所述的纳米银线采用常规或公知常识的纳米银线即可。

进一步地，所述柔性透明基材的厚度为10～300μm。

另一方面，本发明提供一种电容式触控屏的单层双面电极的制备方法，包括如下步骤：

1)在柔性透明基材两面制备纳米银线透明导电层，制得双面结构的纳米银线导电薄膜；

2)在纳米银线导电薄膜的一侧表面印刷透明油墨，并设置出对位点，烘干固化形成透明油墨层；然后在纳米银线导电薄膜的另一侧根据预留对位点的位置对位印刷透明油墨，再烘干固化；所述透明油墨在印刷时相互搭接构成均匀的透明油墨线，处于不同侧面的透明油墨线之间表现为相互交叉设置；

3)对步骤2)所得中间产品进行化学蚀刻，形成有导电线路的电容式触控屏的单层双面电极。

进一步地，所述印刷的方式包括丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷等方式。

进一步地，所述化学蚀刻的方式包括酸蚀刻、碱蚀刻、氧化性金属离子蚀刻、蚀刻膏蚀刻或臭氧蚀刻等方式。

本发明所述化学蚀刻的过程采用常规做法即可：例如，将步骤2)所得中间产品分开堆叠在夹具内并固定，放入装有设定浓度的蚀刻液的蚀刻设备中，蚀刻过程中进行鼓泡吹气，使蚀刻液与未涂覆油墨处的纳米银线充分且均匀的发生反应，将纳米银线去除，避免因蚀刻不均造成侧蚀刻或蚀刻不完全的问题。优选地，所述蚀刻温度为25～50℃。优选地，所述碱蚀刻的蚀刻液可以是3～10％的NaOH，酸蚀刻的蚀刻液可以是1～10％的HCl与HNO₃的混合酸；具体蚀刻液浓度和蚀刻时间根据材料的种类和油墨的厚度而定。本发明所述的透明油墨为耐一定浓度酸碱性的油墨。

进一步地，所述步骤2)中烘干的温度为70～180℃，时间为5～40min，烘烤温度和时间根据基材和油墨的种类进行设定。

进一步地，所述步骤3)中化学蚀刻的时间为1～60min，优选为5～20min，蚀刻时间可根据蚀刻的方式和材料的种类进行合理的调整。

优选地，所述相互交叉为相互垂直。

另一方面，本发明提供一种电容式触控屏，其包括本发明所述的单层双面电极。

本发明制备的电容式触控屏的单层双面电极，其通过在基材表面涂覆纳米银线导电膜层，再经过印刷制得透明油墨层(印刷过程中使透明油墨相互搭接构成均匀的透明油墨线，不同侧面的透明油墨线之间相互交叉可形成均匀的网格状，优选为相互垂直形成均匀的网格状)，再进一步经化学蚀刻去除没有覆盖透明油墨的纳米银线制得。透明油墨层能避免纳米银线层与空气接触，有效克服了纳米银线发生电腐蚀以及银迁移等现象带来的纳米银线层的化学稳定性变差和导电性降低的问题，实现了单层双面电极的耐候性增强、使用寿命延长的效果。该电容式触控屏的单层双面电极省去了贴合过程，减少了生产成本，提供了整机良率，降低器件厚度，提升了应用性，能满足人们对大尺寸触控屏的需求。

本发明的透明油墨也可以印刷成任意透明图形，可降低材料成本。

本发明的柔性基材能满足柔性触摸屏的需求，可随意弯折、扭曲。

本发明的涂覆方式可以有效的控制纳米银线层的厚度以及平整度。

本发明通过印刷方式可以有效控制透明油墨层的厚度与图案，可保证导电线路的搭接概率和均匀分布。

本发明通过化学蚀刻能够有效改善单层双面电极的润湿和腐蚀均匀性，减少蚀刻不完全和侧蚀刻等现象。

本发明通过印刷方式将纳米银线层与透明油墨层进行结合，结合力强，单层双面电极厚度较薄，形成导电线路均匀分布的二维导电网络，力学稳定性得到提高，单层双面电极不易脱落。

本发明的有益效果：

本发明提供一种电容式触控屏的单层双面电极及其制备方法，所制备的电极具有光学透过率高、消影好、线电阻均匀的特点；本发明的电容式触控屏的单层双面电极可实现双面导电，能省去多层膜的对位贴合过程和光学胶的使用，能很大程度上降低导电膜层的厚度，并能降低材料成本和提高产品良率。

该制备方法制备的电容式触控屏的单层双面电极解决了透明导电膜双面激光蚀刻导致背面也被蚀刻的问题；也解决导电线路中纳米银线暴露在空气中出现腐蚀的问题；通过透明油墨覆盖在纳米银线的表面，有效保护纳米银线同时，利于提升电容式触控屏的单层双面电极的耐候性，也延长其使用寿命的效果。

该制备方法大大降低了对加工设备和生产条件的要求，具有工艺简单、可操作性强、成本低、加工效率高的优势。

在不改变触控屏功能和使用效果的情况下，本发明提供了一种电容式触控屏的单层双面电极，具有化学稳定性好和耐候性强特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明优选实施例的电容式触控屏的单层双面电极的布局结构示意图；

图2示出了本发明优选实施例的电容式触控屏的单层双面电极的俯视结构示意图；

其中，10为基材，20为纳米银线透明导电层，30为透明油墨层，横向导电线路40和纵向导电线路50。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

实施例1

本实施例提供一种电容式触控屏的单层双面电极，结合图1示出的布局结构示意图，包括基材10、基材上下表面分别设有导电线路，所示导电线路包括纳米银线透明导电层20和印刷在纳米银线透明导电层20表面的透明油墨层30；如图2所示，其中，所述导电线路包括设置在基材10不同面的以阵列图形排布的横向导电线路40和纵向导电线路50，透明的电容式触控屏中单层双面电极的横向导电线路40与纵向导电线路50俯视看呈交叉状态。

在本实施例中，所述基材膜为柔性透明薄膜(厚度约为10～300μm)，优选为PET。

透明油墨层的印刷成型方法可为丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷；印刷时，使透明油墨相互搭接构成均匀的透明油墨线，不同面的透明油墨线进而使得构成的导线电路形成均匀的网格状。

作为可变换的实施方式，所述透明油墨层的透明油墨为热塑性树脂、热固性树脂和紫外光固化树脂中的任意一种或多种。所述热固性树脂或紫外光固化树脂采用加热或紫外光照射的方法进行固化。其中，热固性树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、氨基树脂、硅醚树脂三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂和有机硅树脂中的一种或多种，所述紫外光固化树脂包括环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、纯丙烯酸树脂和乙烯基树脂中的一种或多种。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明进一步提供一种电容式触控屏的单层双面电极的制备方法，具体地，其包括以下步骤：

步骤一、在厚度为125μm的PET基材10两面制备纳米银线透明导电层20；在100～120℃条件下烘烤5～8min，制得双面结构的纳米银线导电薄膜；

步骤二、裁剪一份步骤一所得的可用于制作21.5英寸大小触控屏的纳米银线透明导电薄膜，在纳米银线透明导电层20一面喷墨印刷设有横向单元阵列图形的透明油墨，另一面喷墨印刷设有纵向单元阵列图形的透明油墨。具体地，在纳米银线透明导电层的一侧表面喷墨印刷透明热塑性树脂，并设置出对位点，70～100℃烘烤20～30min固化形成透明油墨层30；然后在纳米银线导电薄膜的另一侧根据预留对位点的位置对位印刷透明热塑性树脂，采用相同条件烘干固化；所述透明油墨在印刷时相互搭接构成均匀的透明油墨线，处于不同侧面的透明油墨线之间表现为相互交叉设置；

步骤三、取出步骤二所得的样品，放入连接臭氧发生器的密闭装置内，充入臭氧进行蚀刻10～20min，臭氧将未覆盖透明油墨层且裸露在外的纳米银线层氧化去除，剩下被透明油墨保护的纳米银线层，形成设置在基材表面的导电线路，完成电容式触控屏的单层双面电极的制作；

步骤四、对步骤三制备的电容式触控屏的单层双面电极进行表征，其透明油墨层厚度约为5μm。

与边缘未印刷透明油墨层的导电膜层进行雾度和透过率的对比，本实施例的产品的雾度变化小于±1％，透光率变化小于±3.8％。

表明本实施例制备的电容式触控屏的单层双面电极中的透明油墨层在不影响导电膜消影效果和触控使用性能的前提下，可用于光学效果较好和显示效果清晰的柔性、轻薄触控屏使用，该单层双面电极优异的化学稳定性实现了触控屏的使用可靠性和耐候性。

实施例3

本发明进一步提供一种大尺寸电容式触控屏的单层双面电极的制备方法，具体地，其包括以下步骤：

步骤一、在厚度为125μm的PET基材10两面制备纳米银线透明导电层20；在100～120℃条件下烘烤5～8min，制得双面结构的纳米银线导电薄膜；

步骤二、裁剪一份步骤一所得的可用于制作86英寸大小触控屏的纳米银线透明导电薄膜，在纳米银线透明导电层20一面喷墨印刷设有横向单元阵列图形的透明油墨，另一面喷墨印刷设有纵向单元阵列图形的透明油墨。具体地，在纳米银线透明导电层的一侧表面喷墨印刷透明热固性树脂，并设置出对位点，100～130℃烘烤20～30min固化形成透明油墨层30；然后在纳米银线导电薄膜的另一侧根据预留对位点的位置对位印刷透明热固性树脂，采用相同条件烘干固化；所述透明油墨在印刷时相互搭接构成均匀的透明油墨线，处于不同侧面的透明油墨线之间表现为相互交叉设置；

步骤三、取出步骤二所得的样品，放入有碱性腐蚀液的槽中，浸泡5～15min，碱性腐蚀液将未覆盖透明油墨裸露在外的纳米银线蚀刻掉，剩下被透明油墨保护的纳米银线层，形成设置在基材表面的导电线路，完成电容式触控屏的单层双面电极的制作；

步骤四、对步骤三制备的电容式触控屏的单层双面电极进行表征，其透明油墨层厚度约为8μm。

与边缘未印刷透明油墨层的导电膜层进行雾度和透过率的对比，本实施例的产品的雾度变化小于±1.1％，透光率变化小于±4％。

表明本实施例制备的电容式触控屏的单层双面电极的透明油墨层不影响导电膜效应效果和使用性能的前提下，可用于光学效果较好和显示效果清晰的柔性、轻薄大尺寸触控屏使用，该单层双面电极优异的化学稳定性实现了触控屏的使用可靠性和耐候性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，包括基材和设置在基材两侧表面的导电线路；所述导电线路包括涂覆在基材表面的纳米银线薄膜层和印刷在纳米银线薄膜层表面的透明油墨层。

2.根据权利要求1所述电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，所述导电线路通过化学蚀刻形成。

3.根据权利要求2所述电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，所述化学蚀刻的方式包括酸蚀刻、碱蚀刻、氧化性金属离子蚀刻、蚀刻膏蚀刻或臭氧蚀刻的方式。

4.根据权利要求1所述电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，所述导电线路包括分别设置在基材不同面表现为相互交叉设置的横向导电线路和/或纵向导电线路。

5.根据权利要求1所述电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，所述印刷的方式包括丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷的方式。

6.根据权利要求1所述电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，所述基材为柔性透明基材；

所述透明油墨层中的油墨包括热塑性树脂、热固性树脂和紫外光固化树脂中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述电容式触控屏的单层双面电极，其特征在于，所述透明油墨层厚度为0.01~50 μm；

所述导电线路的尺寸≥25 μm；

所述纳米银线层的厚度为50~1000 nm；

所述柔性透明基材的厚度为10~300 μm。

8.权利要求1~7任一所述电容式触控屏的单层双面电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在柔性基材两面制备纳米银线透明导电层，制得双面结构的纳米银线导电薄膜；

2）在纳米银线导电薄膜的一侧表面印刷透明油墨，并设置出对位点，烘干固化形成透明油墨层；然后在纳米银线导电薄膜的另一侧根据预留对位点的位置对位印刷透明油墨，再烘干固化；所述透明油墨在印刷时相互搭接构成均匀的透明油墨线，处于不同侧面的透明油墨线之间表现为相互交叉设置；

3）对步骤2）所得中间产品进行化学蚀刻，形成有导电线路的电容式触控屏的单层双面电极。

9.根据权利要求8所述电容式触控屏的单层双面电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中烘干的温度为80~150℃，时间为1~10min；

所述步骤2）中烘干的温度为70~180℃，时间为5~40min；

所述步骤3）中化学蚀刻的时间为1~60min；

所述印刷的方式包括丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷方式；

所述化学蚀刻的方式包括酸蚀刻、碱蚀刻、氧化性金属离子蚀刻、蚀刻膏蚀刻或臭氧蚀刻方式。

10.一种电容式触控屏，其特征在于，具有如权利要求1~7任一所述的单层双面电极。