CN110134287A - 导电薄膜、导电薄膜的制备方法与触控模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导电薄膜及其制备方法与触控模组，所述导电薄膜包括：可拉伸的基材；微结构层，具有弹性，位于所述基材的一表面上，其包括与所述基材结合的第一表面和背离所述基材的第二表面，所述第二表面为非平面；以及导电层，至少部分形成在所述第二表面上，所述导电层形成在所述第二表面上的部分具有与该第二表面的被覆盖部分相同的表面轮廓。本发明提供的导电薄膜有利于提高所述导电层在所述基材所在平面上的拉伸性能。

Description

导电薄膜、导电薄膜的制备方法与触控模组

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种导电薄膜、导电薄膜的制备方法与触控模组。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的具体实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

近年信息家电产品开始发展出各种曲面、可弯折等变化多端的外观形态。在信息家电产品上，一般会使用纳米线透明导电膜作为其触控装置的导电层。然而纳米线导电膜只能够承受小幅度的拉伸率。当拉伸率超过一定预定值后，纳米线会出现断裂。如图1A与图1B所示，图1A中的银纳米线透明导电膜700在热塑制成中的拉伸率未超过预定值，银纳米线透明导电膜700中的银纳米线751是连续的；图1B中的银纳米线透明导电膜800在热塑制程中的拉伸率为15％，超过了预定值，通过扫描电镜图可以看到，银纳米线透明导电膜800中的银纳米线851出现断裂的现象，这些断裂的银纳米线851会造成银纳米线透明导电膜800失去导电性。同样地，如图2所示，具有弹性基材的透明导电膜900在拉伸后，会出现裂纹952，导致透明导电膜900破裂，从而失去导电性。

发明内容

本发明第一方面提供一种导电薄膜，包括：

可拉伸的基材；

微结构层，具有弹性，位于所述基材的一表面上，其包括与所述基材结合的第一表面和背离所述基材的第二表面，所述第二表面为非平面；以及

导电层，至少部分形成在所述第二表面上，所述导电层形成在所述第二表面上的部分具有与所述第二表面的被覆盖部分相同的表面轮廓。

本发明第二方面提供一种触控模组，包括相互层叠设置的两个如上所述的导电薄膜。

本发明第三方面提供一种导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

提供可拉伸的基材；

在所述基材上形成弹性材料层；

对所述弹性材料层进行蚀刻得到微结构层，所述微结构层结合所述基材的表面为第一表面，所述微结构层背离所述基材的表面为第二表面，所述第二表面为非平面；以及

形成导电层，所述导电层至少部分形成在所述第二表面上，所述导电层形成在所述第二表面上的部分具有与所述第二表面的被覆盖部分相同的表面轮廓。

本发明提供的导电薄膜，在所述基材所在的表面上，沿相对两侧(两个相反的方向)拉伸所述导电薄膜时，由于所述微结构层具有弹性，其在其厚度方向上的尺寸变小，从而所述导电层在垂直于所述基材所在平面的方向上的起伏程度减小，进而有利于所述导电层在所述基材所在平面上的延展。当拉伸程度超过所述导电层的材料延展性时，所述导电层仍具有延展空间，使其能够承受更大程度的拉伸。

附图说明

图1A为现有技术中银纳米线透明导电层的扫描电镜图。

图1B为现有技术中另一银纳米线透明导电层的扫描电镜图。

图2为现有技术中具有弹性基材的透明导电膜拉伸后的扫描电镜图。

图3为本申请在一种实施方式中提供的触控模组的立体结构示意。

图4为本申请第一实施方式提供的导电薄膜的立体结构示意图。

图5为图4所示的导电薄膜的沿IV-IV线的剖面结构示意图。

图6为图4所示的导电薄膜经过拉伸后的剖面结构示意图。

图7为本申请第二实施方式提供的导电薄膜的剖面结构示意图。

图8A-图8E为本申请提供的导电薄膜的制备方法中对应不同步骤的剖面结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下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，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明提供一种有利于提升拉伸性能的导电薄膜以及制备方法，以及一种包括该导电薄膜的触控模组。如图3所示，本发明实施方式提供的触控模组10包括相互层叠设置的两个透明的导电薄膜100，两个导电薄膜100上形成有用于感测用户的触控操作的触控电极。两个导电薄膜100相互粘接固定，且触控模组10具有一定的可拉伸性。两个透明的导电薄膜100上分别形成触控扫描电极和触控感应电极，此时，该触控模组10为双层式的触控结构，即，触控电极分布在两个不同的层。在其他实施例中，触控模组10仅包括一个透明的导电薄膜100，即触控模组10为单层式的触控结构(触控电极分布在同一个层)。在一种实施方式中，触控模组10中的一个导电薄膜100的一个表面上覆盖有保护层，该保护层可以包括实施触摸操作的触摸面。包括上述触控模组10的触控显示装置可以是曲面或柔性的电子设备，该触控显示装置包括层叠设置的显示模组与保护盖板，本申请提供的触控模组10设置于显示模组与保护盖板之间或设置于显示模组内。

下面用不同的实施方式对导电薄膜100的结构进行说明。

请一并参阅图4至图5，本申请第一实施方式提供的导电薄膜100，包括基材110、微结构层130以及导电层150，其中，微结构层130夹设在基材110与导电层150之间。进一步地，基材110为可拉伸的(或者说具有延展性)，基材110的厚度方向垂直于基材110所在的平面。微结构层130形成在基材110的一表面上。微结构层130沿基材110的厚度方向具有不均一的厚度。本实施方式中，微结构层130为不连续的层，其包括间隔设置的且具有弹性的多个弹性单元131。每个弹性单元131沿基材110的厚度方向具有不均一的厚度。每个弹性单元131包括第一子表面131a以及与第一子表面131a连接的第二子表面131b。

微结构层130包括与基材110结合的第一表面130a和与导电层150贴合的第二表面130b。第一表面130a包括多个弹性单元131的第一子表面131a，第二表面130b包括多个弹性单元131的第二子表面131b。第一子表面131a为与基材110结合的表面，第二子表面131b为与导电层150贴合的表面。本实施例中，第一表面130a为平面，第二表面130b为非平面(凹凸不平的)。进一步地，第一子表面131a为平面，第二子表面131b为弧形曲面。导电层150形成在多个弹性单元131的第二子表面131b及基材110未被弹性单元131覆盖的表面上，导电层150背离微结构层130的表面凹凸不平，并且导电层150形成在第二表面130b上的部分具有与该第二表面130b的被覆盖部分相同的表面轮廓，本实施方式中，导电层150形成在多个第二子表面131b上的部分具有与该多个第二子表面131b的被覆盖部分相同的表面轮廓。

本实施方式中，基材110、微结构层130以及导电层150均具有微粘性，各层之间可良好彼此附着。粘性来源可以为材料之间的范德华力(Van der Waals force)或材料间其他化学键。

具体地，基材110呈平面的板状，用于承载微结构层130以及导电层150。如图6所示，基材110为可拉伸的，从而在基材110所在平面上，沿相对的两侧(两个相反的方向)分别拉伸导电薄膜100时，基材110在拉伸方向上尺寸变长，并且不会破坏导电薄膜100性能，有利于延长导电薄膜的使用寿命以及扩展导电薄膜100的应用范围。基材110可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)中的至少一种制成。

在一种实施方式中，导电薄膜100应用于曲面的显示模组或电子设备时，基材110可弯折并且可拉伸，以便导电薄膜100在热塑制成中拉伸并弯折至预设的曲面角度。在一种实施方式中，导电薄膜100应用于可弯折电子设备时，基材110可弯折并且可拉伸，从而在用户操作该电子设备并对电子设备进行弯折时，基材110具有一定弯折性与延展性，从而有利于电子设备实现弯折操作。在一种实施方式中，基材110具有弹性，有利于进一步提高导电薄膜100的拉伸与弯折性能。

微结构层130的多个弹性单元131排布呈矩形(网状)、圆形、环形或其他规则或不规则的形状。在一种实施方式中，微结构层130中的多个弹性单元131排布呈多个尺寸不同的同心环或同心方框。微结构层130由蚀刻工艺制成。

本实施方式中，多个弹性单元131均匀分布。在其他实施方式中，还可以根据微结构层130的不同位置区域改变对应位置区域中的弹性单元131密度。比如，在一种实施方式中，微结构层130包括边缘区域(图未示)以及位于边缘区域围成区域中的中心区域(图未示)，边缘区域中弹性单元131的密度为第一密度，中心区域中弹性单元131的密度为第二密度，第一密度大于或小于第二密度，从而有利于边缘区域或中心区域的拉伸操作。在一种实施方式中，微结构层130按照预设方向改变弹性单元131的密度，比如微结构层130包括相对设置的第一端与第二端，距离第一端越近的位置，弹性单元131的密度越大。

进一步地，每个弹性单元131形状相同，大致呈部分球形。即弹性单元131包括第一子表面131a与第二子表面131b，第一子表面131a与第二子表面131b的边缘部分相互连接，其中第一子表面131a为平面，用于设置在基材110的一表面上，第二子表面131b为曲面，具体地，第二子表面131b为弧形曲面，并且第二子表面131b朝向背离基材110的方向凸出。在其他实施方式中，第二子表面131b还可以呈其他规则或不规则的曲面，或者微结构层130中的至少两个弹性单元131的形状不同，比如弹性单元131还可以呈条形、棱锥形、凸台状或其他形状。

弹性单元131具有弹性，从而在导电薄膜100进行拉伸时，每个弹性单元131随同基材110的拉伸产生形变。具体地，如图6所示，在基材110所在平面上，沿相对两侧拉伸导电薄膜100时，弹性单元131在拉伸方向上尺寸变长，在垂直于基材110所在平面的方向上的尺寸(厚度)变小。弹性单元131可以由聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷中的至少一种制成。

导电层150至少部分形成在微结构层130的第二表面130b上，导电层150形成在第二表面130b上的部分具有与第二表面130b的被覆盖部分相同的表面轮廓。一实施例中，导电层150被图案化形成多个触控电极，用于感测触摸操作。在一些实施方式中，导电层150可以由含金纳米线、银纳米线、铜纳米线、碳纳米管、石墨烯中的至少一种的导电材料制成。在其他实施方式中，导电层150为金属网格(也被称为metal mesh)材料形成。

本实施方式中，导电层150附着在微结构层130的第二子表面131b上，换句话说，导电层150用于贴合多个弹性单元131的第二子表面131b，由于每个弹性单元131的第二子表面131b为曲面，且导电层150具有大致均一的厚度，故导电层150背离微结构层130的表面凹凸不平，为非平面，即导电层150显露于导电薄膜100外侧的表面不平坦，具有褶皱(起伏)，并且导电层150形成在多个第二子表面131b上的部分具有与该多个第二子表面131b的被覆盖部分相同的表面轮廓。

本实施方式中，相邻的弹性单元131间隔设置，导电层150不仅形成在每个弹性单元131的第二子表面131b且形成在相邻弹性单元131之间的基材110的表面。如图6所示，沿相对两侧拉伸导电薄膜100之后，由于弹性单元131在其厚度方向上的尺寸变小，从而导电层150在垂直于基材110所在平面的方向上的起伏程度减小，进而有利于导电层150在基材110所在平面上的延展。当拉伸程度超过导电层150的材料延展性时，导电层150仍具有延展空间，使其能够承受更大程度的拉伸。

在一种实施方式中，导电层150具有弹性，从而进一步提高导电层150在基材110所在平面的延展性，有利于提高导电薄膜100的拉伸性能。

请参阅图7，本发明的第二实施方式提供导电薄膜200，导电薄膜200中的微结构层230与导电薄膜100中的微结构层130的材料相同，均由弹性材料制成，但结构不同。具体地，与第一实施例中的微结构层130不同的是，微结构层230为连续的整层，微结构层230包括第一表面230a以及与第一表面230a相对设置的第二表面230b。第一表面230a与基材210结合，第二表面230b相对远离基材210且为凹凸不平的(非平面)。进一步地，如图7所示，第二表面230b不平坦具有褶皱(起伏)，具体地，第二表面230b形成有向基材210方向凹陷的凹槽232，本实施方式中，第二表面230b上的多个凹槽232等间隔排布。在一种实施方式中，第二表面230b在如图7的剖视图中呈波浪形、锯齿形或其他规则或不规则的形状。

需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

本发明还提供一种导电薄膜300的制备方法，包括以下步骤：

S1：提供可拉伸的基材。

如图8A所示，基材310可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)中的至少一种制成。在一种实施方式中，步骤S1为利用上述材料制备平面板状的基材310。

S2：在可拉伸的基材的一表面上涂覆弹性材料形成具有弹性的弹性材料层。

请再参阅图8A，基材310成型后，在基材310上涂覆弹性材料形成弹性材料层320。弹性材料可以是聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。上述的弹性材料层320用于制备微结构层330(图8D)。

S3：对弹性材料层进行蚀刻得到微结构层，微结构层结合基材的表面为第一表面，微结构层背离基材的表面为第二表面，第二表面为非平面。

在一种实施方式中，利用黄光蚀刻工艺对弹性材料进行蚀刻得到微结构层，具体地，如图8B至图8D所示，在弹性材料层320背离基材310的一侧表面的上涂覆光致抗蚀剂321(图8B)，利用掩膜322(图8C)对光致抗蚀剂321进行曝光显影后，使光致抗蚀剂321局部覆盖弹性材料层320(弹性材料层320需蚀刻的部分未被光致抗蚀剂321覆盖，而弹性材料层320不需蚀刻的部分被光致抗蚀剂321覆盖)，最后采用蚀刻溶液部分蚀刻弹性材料层320得到微结构层330(图8D)。

如图8D所示，微结构层330结合基材310的表面为第一表面330a，微结构层330背离基材310的表面为第二表面330b。微结构层330邻接光致抗蚀剂321(图8C)的表面为第二表面330b，第二表面330b形成的图案与掩膜322图案对应。本实施方式中，掩膜322的图案为均匀间隔排布的矩形，第二表面330b对应形成等间距的凹槽332，凹槽332朝向基材310方向凹陷。当凹槽332深度尺寸较小时，微结构层330为连续的整层结构，如微结构层230(图7)，当凹槽332深度尺寸足够大时，微结构层330为不连续的层结构，如微结构层130(图5)。

S4：形成导电层，导电层至少部分形成在第二表面上，导电层形成在第二表面上的部分具有与第二表面的被覆盖部分相同的表面轮廓。

如图8E所示，在一实施例中，在微结构层330背离基材310的一侧形成导电层350。导电层350具有基本均一的厚度，其形状配合微结构层330的背离基材310的表面，导电层350形成在第二表面330b上的部分具有与第二表面330b的被覆盖部分相同的表面轮廓。导电层350可以由含金纳米线、银纳米线、铜纳米线、碳纳米管、石墨烯中的至少一种的导电材料制成。在其他实施方式中，导电层350为金属网格(也被称为metal mesh)材料形成。

采用上述制备方法得到的导电薄膜300，有利于提高导电薄膜300的拉伸性能。当拉伸程度超过导电层350的材料延展性时，导电层350仍具有延展空间，使其能够承受更大程度的拉伸。

需要说明的是，上述制备方法中的一些步骤是可以省略的，并且上述步骤的标号S1-S4不用于限定步骤之间的执行顺序。在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于导电薄膜及其制备方法中的各具体方案也可以相互适用，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个装置也可以由同一个装置或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种导电薄膜，其特征在于，包括：

可拉伸的基材；

微结构层，具有弹性，位于所述基材的一表面上，其包括与所述基材结合的第一表面和背离所述基材的第二表面，所述第二表面为非平面；以及

导电层，至少部分形成在所述第二表面上，所述导电层形成在所述第二表面上的部分具有与所述第二表面的被覆盖部分相同的表面轮廓。

2.如权利要求1所述的导电薄膜，其特征在于，所述微结构层为连续的整层。

3.如权利要求2所述的导电薄膜，其特征在于，所述微结构层在所述第二表面上设置有向所述基材方向凹陷的凹槽。

4.如权利要求1所述的导电薄膜，其特征在于，所述微结构层包括相互间隔设置且具有弹性的多个弹性单元，每个弹性单元包括第一子表面以及与所述第一子表面连接的第二子表面，所述第一子表面为平面并与所述基材结合，所述第二子表面为曲面，所述导电层至少形成在所述多个弹性单元的第二子表面上。

5.如权利要求4所述的导电薄膜，其特征在于，所述第二子表面朝向邻近所述导电层的方向凸出。

6.如权利要求1所述的导电薄膜，其特征在于，所述微结构层由聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷中的至少一种制成。

7.如权利要求1所述的导电薄膜，其特征在于，所述导电层由含金纳米线、银纳米线、铜纳米线、碳纳米管、石墨烯中的至少一种的导电材料制成。

8.一种触控模组，其特征在于，包括相互层叠设置的两个如权利要求1-7中任意一项所述的导电薄膜。

9.一种导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供可拉伸的基材；

在所述基材上形成弹性材料层；

对所述弹性材料层进行蚀刻得到微结构层，所述微结构层结合所述基材的表面为第一表面，所述微结构层背离所述基材的表面为第二表面，所述第二表面为非平面；以及

形成导电层，所述导电层至少部分形成在所述第二表面上，所述导电层形成在所述第二表面上的部分具有与所述第二表面的被覆盖部分相同的表面轮廓。

10.如权利要求9所述的导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述对所述弹性材料进行蚀刻得到微结构层，包括：

利用黄光蚀刻工艺对所述弹性材料层进行蚀刻得到所述微结构层。