CN108984026A - 薄膜层叠结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜层叠结构及其制作方法，所述制作方法包括：提供基板，在基板上开设凹槽；在凹槽的内壁形成增粘层；在基板的凹槽中形成纳米金属线层；在基板上形成保护层。在本发明所提供的薄膜层叠结构及其制作方法中，纳米金属线层不再是简单涂覆于基板上，而是填充在基板上的凹槽中，增大了纳米金属线层与基板的接触面积，提高了二者的粘附性；纳米金属线层与基板之间还设置有增粘层，进一步增强了二者的粘附性，降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；在基板上还形成有保护层，将银纳金属线层固定在基板上，进一步降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性，并保护纳米金属线层不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

Description

薄膜层叠结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及触控屏技术领域，尤其是涉及一种薄膜层叠结构及该薄膜层叠结构的制作方法。

背景技术

触控屏(英文全称为Touch Panel)，又称触摸屏、触控面板，是一种形成在图像显示装置显示面上，利用人体或电容笔等导体进行指令输入的装置，可代替鼠标、键盘等外接输入装置以及机械式输入按键等输入设备，可有效简化电脑、手机等电子产品结构，具有非常广阔的应用前景。

触控屏包括基板以及形成于基板上的触控结构，通过触控结构的电容变化来感应触控位置，所述触控结构包括两对触控电极，也就是通常所说的TX(发射信号电极)和RX(接收信号电极)，还包括设置其中间的隔离层。其中，TX或者RX包括层叠设置的若干金属走线和透明电极，而常用的透明电极为ITO(氧化铟锡)，随着柔性显示产品的普及，ITO的缺点也逐渐暴露：由于其电阻大、成本高、抗损伤性能差的问题，限制了触控屏向柔性化发展。

基于上述因素，近年来，以在导电性、透光性以及弯曲性等性能方面表现突出的纳米金属线如纳米银线替换ITO已经成为一种趋势，但纳米银线本身仍然存在亟待解决的技术问题，如纳米银线与基板的粘附性较差，在柔性基板发生弯折时纳米银线容易产生移动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜层叠结构，以增强纳米银线与基板之间的粘附性，并降低基板弯折时纳米银线产生移动的可能性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种薄膜层叠结构，包括：

基板，所述基板上设有若干个凹槽；

纳米金属线层，填充在所述凹槽中；

增粘层，设置在所述纳米金属线层与所述基板之间；以及

保护层，设置在所述基板上，并覆盖所述纳米金属线层。

可选的，若干个所述凹槽均匀分布在所述基板上。

可选的，所述增粘层为金属层。

可选的，所述纳米金属线层包括基质及嵌入所述基质中的多根纳米金属线，多根所述纳米金属线之间通过分子力搭接以形成导电网络。

可选的，所述纳米金属线层为纳米银线层。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种薄膜层叠结构的制作方法，包括：

提供基板，在所述基板上开设若干个凹槽；

在所述凹槽的内壁形成增粘层；

在所述凹槽中形成纳米金属线层；以及

在所述基板上形成保护层，所述保护层覆盖所述纳米金属线层。

可选的，所述基板为柔性基板，所述在所述基板上开设若干个凹槽的步骤包括：刻蚀所述柔性基板以形成若干个凹槽。

可选的，在所述基板的凹槽中形成纳米金属线层的步骤包括：

将纳米金属线溶液涂在所述凹槽中；

去除所述纳米金属线溶液的溶剂，形成所述纳米金属线层。

可选的，通过喷墨打印或印刷的方式将所述纳米金属线溶液涂在所述凹槽中。

可选的，通过加热烘干的方式去除所述纳米金属线溶液的溶剂，形成所述纳米金属线层。

在本发明所提供的薄膜层叠结构及其制作方法中，纳米金属线层不再是简单涂覆于基板上，而是填充在基板上的凹槽中，有效增大了纳米金属线层与基板的接触面积，提高了二者的粘附性，并降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；纳米金属线层与基板之间还设置有增粘层，进一步增强了二者的粘附性，降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；此外，在基板上还形成有覆盖纳米金属线层的保护层，将银纳金属线层固定在基板上，进一步降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性，同时保护纳米金属线层不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

附图说明

图1为本发明薄膜层叠结构的制作方法的步骤示意图；

图2为本发明实施例中基板的俯视图；

图3-7为本发明实施例中分步制作的薄膜层叠结构的结构示意图；

图中，1-基板，2-增粘层，3-纳米金属线层，4-保护层，A-引线区，B-功能区，T-凹槽。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，尽管金属氧化物如ITO具有优异的透光率及导电性，但由于其存在电阻大、成本高、抗损伤性能差的问题，不适于制备柔性器件。因而，业界尝试开发替代ITO的材料比如导电高分子、碳纳米管、石墨烯、纳米银线等，其中纳米银线(SilverNano Wires，SNW)由于纳米级别的尺寸效应，其制备的透明导电薄膜表面平整、耐弯折，并且具有较好的导电性，被认为是首选的金属氧化物的替代材料。

然而，传统的纳米银线的粘附性较差，为了解决纳米银线与基板的附着力问题，发明人曾经尝试在涂布纳米银线后加入OC(over coater)胶；不过，此技术虽然能够临时解决纳米银线与基板的附着力问题，但同时也会导致纳米银线与金属走线的接触面积较少，进而影响导电能力。

基于此，本发明实施例提出了另外一种解决纳米银线与基板的附着力问题的薄膜层叠结构，包括：基板，所述基板上设有若干个凹槽；纳米金属线层，填充在所述凹槽中；增粘层，设置在所述纳米金属线层与所述基板之间；以及保护层，设置在所述基板上，并覆盖所述纳米金属线层。

同时，本发明实施例还提出了一种薄膜层叠结构的制作方法，先在所述基板凹槽的内壁形成增粘层，再在所述凹槽中形成纳米金属线层，最后在所述基板上形成保护层。

在本发明实施例所述的薄膜层叠结构及其制作方法中，纳米金属线层不再是简单涂覆于基板上，而是填充在基板上的凹槽中，有效增大了纳米金属线层与基板的接触面积，提高了二者的粘附性，并降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；纳米金属线层与基板之间还设置有增粘层，进一步增强了二者的粘附性，降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；在基板上还形成有覆盖纳米金属线层的保护层，将银纳金属线层固定在基板上，进一步降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性，同时保护纳米金属线层不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

其中，所述纳米金属线层包括多根纳米金属线，所述纳米金属线可以是金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、铜(Cu)、钴(Co)、钯(Pd)等的纳米线。由于银具有导电性和透光性好等特点，所述纳米金属线优选为银纳米线(即纳米银线)，则所述纳米金属线层优选为纳米银线层，所述纳米银线层中的纳米银线的线长可以在为10微米至300微米之间，纳米银线的线径(或线宽)可以小于500纳米，且其长宽比(线长与线径之比)可以大于10。

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明实施例提出一种薄膜层叠结构的制作方法，包括以下步骤：

S1、提供基板，在所述基板上开设若干个凹槽；

S2、在所述凹槽的内壁形成增粘层；

S3、在所述凹槽中形成纳米金属线层；以及

S4、在所述基板上形成保护层，所述保护层覆盖所述纳米金属线层。

首先，执行步骤S1，提供基板1，基板1上设有凹槽T，如图3-4所示，图3为本发明实施例中设有凹槽T的基板1的主视图，图4为本发明实施例中设有凹槽T的基板1的俯视图。

其中，基板1可以是刚性的基板或者柔性的基板。所述柔性的基板即采用柔性材料制作而成，如选用可绕性柔性材料制成，是指在工业上具有一定强度并具有一定可挠行的材料。基板1是刚性的基板时，例如可以是钠玻璃、硼硅玻璃等碱玻璃、无碱玻璃、化学强化玻璃等玻璃基板。基板1是柔性的基板时，其材质包含但不限于为压克力、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑聚丁烯(PB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚环氧乙烷、聚乙醇酸(PGA)、聚甲基戊烯(PMP)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或苯乙烯-丙烯腈(SAN)等。可以在刚性基板如玻璃基板上涂布柔性材料，在所述柔性材料上制作电极和其他元件，在全部制程完成之后，将所述柔性材料下方的玻璃基板剥离从而形成柔性基板。也可以是在刚性基板如玻璃基板上涂布柔性材料，然后将所述柔性材料下方的玻璃基板剥离从而形成柔性基板。

进一步的，如图2所示，基板1包括功能区B和引线区A，引线区A例如是包围功能区B。所述功能区B也可以称之为可视区，所述基板1的可视区通常用于透光显示；所述引线区A也可以称之为边框区，所述边框区通常不透光。

进一步的，如图3-4所示，在基板1上开设有若干个凹槽T，若干个凹槽T均匀分布于基板1上，且凹槽T贯穿整个基板1的表面(在基板1的功能区B和引线区A上均设有凹槽T)。具体的，基板1为柔性基板，例如是透明的聚酰亚胺材料(PI)，通过对其进行光刻加刻蚀处理，在其上形成若干个均匀分布的凹槽T。所述凹槽T的纵截面可以为矩形，此处的纵截面是指垂直于所述基板1进行剖切后，所看到的凹槽T的截面形状，即图3所示的形状。在其它实施例中，所述凹槽T的纵截面也可以为梯形、倒梯形、倒三角形及不规则形状等。

其次，执行步骤S2，在所述凹槽T的内壁形成增粘层2。具体的，如图5所示，在所述凹槽T的内壁(底部加侧壁)形成一层增粘层2，所述增粘层2例如是金属层，可以包括铝、镍、铜等金属，或者包括钯、铝、铜、镍等元素的合金。

进一步的，在形成所述增粘层2之前，对所述凹槽T的内壁进行粗造化处理，使得所述凹槽T的内壁凹凸不平，如选择性刻蚀将所述凹槽T的底部变成波浪形起伏的粗糙面。如此，能加强所述增粘层2与所述基板1的结合力。

再次，执行步骤S3，在基板1的凹槽T中形成纳米金属线层3，如图6所示，图6为经过本步骤处理后得到的薄膜层叠结构的主视图。

具体的，步骤S3进一步包括：

S31、将纳米金属线溶液涂在凹槽T中；

S32、去除所述纳米金属线溶液的溶剂，形成纳米金属线层3。

进一步的，在步骤S31中，通过喷墨打印或印刷的方式将所述纳米金属线溶液涂在凹槽T中。其中，所述纳米金属线溶液为纳米金属线溶在特定的溶剂里而形成的悬浮溶液，该溶剂可以是水、水溶液、离子溶液、含盐溶液、超临界流体、油或其混合物等，所述溶剂中还可以含有如分散剂、表面活性剂、交联剂、稳定剂、润湿剂或增稠剂等添加剂。

进一步的，在步骤S32中，通过加热烘干的方式去除所述纳米金属线溶液的溶剂，以对涂布的纳米银线溶液进行固化，得到纳米金属线层3。由所述纳米金属线溶液烘干得到的纳米金属线层3包括基质及嵌入所述基质中的纳米金属线，多根所述纳米金属线之间通过分子力搭接以形成导电网络，所述基质用于保护所述纳米金属线不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

此外，在基板1的引线区A上，纳米金属线层3上还形成有引线层(图中未示出)，以引出电极。其中，引线层例如是金属引线层，可以包括铝、镍、铜等金属，或者包括银、钯、铝、铜、镍等元素的合金。

最后，执行步骤S4，在基板1上形成保护层4，保护层4覆盖纳米金属线层3(及所述引线层)。如图7所示，在基板1上涂覆一层保护层4，保护层4覆盖了填充在凹槽T中的纳米金属线层3，将纳米金属线层3固定在基板1上，进一步降低了基板1弯折时纳米金属线层3产生移动的可能性，同时保护纳米金属线层3不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

其中，为减小保护层4与基板1之间材料差异对基板1的影响，可选择与基板1相同的材料形成保护层4。

执行上述步骤，最终得到如图7所示的薄膜层叠结构，该薄膜层叠结构包括基板1、增粘层2、纳米金属线层3以及保护层4，纳米金属线层3填充在基板1上的凹槽T中，有效增大了纳米金属线层3与基板T的接触面积，提高了二者的粘附性，并降低了基板1弯折时纳米金属线层3产生移动的可能性；同时，纳米金属线层3与基板1之间还设置有增粘层2，进一步增强了二者的粘附性，降低了基板1弯折时纳米金属线层3产生移动的可能性；此外，在基板1上还形成有覆盖纳米金属线层3的保护层4，将纳米金属线层3固定在基板1上，进一步降低了基板1弯折时纳米金属线层3产生移动的可能性，同时保护纳米金属线层3不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

此外，本发明实施例还提供了一种触控屏和触控显示装置，所述触控屏包括由上述薄膜层叠结构制作方法制备得到的薄膜层叠结构、触控电路控制器和盖板，所述触控显示装置包括所述触控屏。所述触控显示装置可以为：显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

综上所述，在本发明实施例所提供的薄膜层叠结构及其制作方法中，纳米金属线层不再是简单涂覆于基板上，而是填充在基板上的凹槽中，有效增大了纳米金属线层与基板的接触面积，提高了二者的粘附性，并降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；纳米金属线层与基板之间还设置有增粘层，进一步增强了二者的粘附性，降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性；在基板上还形成有覆盖纳米金属线层的保护层，将银纳金属线层固定在基板上，进一步降低了基板弯折时纳米金属线层产生移动的可能性，同时保护纳米金属线层不被腐蚀、磨损等外界环境的影响。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜层叠结构，其特征在于，包括：

基板，所述基板上设有若干个凹槽；

纳米金属线层，填充在所述凹槽中；

增粘层，设置在所述纳米金属线层与所述基板之间；以及

保护层，设置在所述基板上，并覆盖所述纳米金属线层。

2.如权利要求1所述的薄膜层叠结构，其特征在于，若干个所述凹槽均匀分布在所述基板上。

3.如权利要求1或2所述的薄膜层叠结构，其特征在于，所述增粘层为金属层。

4.如权利要求3所述的薄膜层叠结构，其特征在于，所述纳米金属线层包括基质及嵌入所述基质中的多根纳米金属线，多根所述纳米金属线之间通过分子力搭接以形成导电网络。

5.如权利要求1或4所述的薄膜层叠结构，其特征在于，所述纳米金属线层为纳米银线层。

6.一种薄膜层叠结构的制作方法，其特征在于，包括：

提供基板，在所述基板上开设若干个凹槽；

在所述凹槽的内壁形成增粘层；

在所述凹槽中形成纳米金属线层；以及

在所述基板上形成保护层，所述保护层覆盖所述纳米金属线层。

7.如权利要求6所述的薄膜层叠结构制作方法，其特征在于，所述基板为柔性基板，所述在所述基板上开设若干个凹槽的步骤包括：刻蚀所述柔性基板以形成若干个凹槽。

8.如权利要求7所述的薄膜层叠结构制作方法，其特征在于，在所述基板的凹槽中形成纳米金属线层的步骤包括：

将纳米金属线溶液涂在所述凹槽中；

去除所述纳米金属线溶液的溶剂，形成所述纳米金属线层。

9.如权利要求8所述的薄膜层叠结构制作方法，其特征在于，通过喷墨打印或印刷的方式将所述纳米金属线溶液涂在所述凹槽中。

10.如权利要求9所述的薄膜层叠结构制作方法，其特征在于，通过加热烘干的方式去除所述纳米金属线溶液的溶剂，形成所述纳米金属线层。