CN110362230B - 一种超薄柔性耐弯折触摸屏 - Google Patents

一种超薄柔性耐弯折触摸屏 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超薄柔性耐弯折触摸屏，其是在基板和导电膜之间设置电介质缓冲薄膜进行过渡，以提高二者的附着性。本发明的触摸屏，整体厚度可控制在15μm以内，且弯折性能优异，可实现真正意义上的柔性触控。

Description

一种超薄柔性耐弯折触摸屏
技术领域
本发明属于手机通讯类电子消费品、车载、工控类触摸屏领域，尤其是涉及一种超薄柔性耐弯折触摸屏。
背景技术
国内AMOLED柔性显示发展迅速，柔性显示产品目前已在展览会上频繁出现。配合柔性显示的柔性触控愈发受到市场的关注。目前柔性触控的主流解决方案是采用纳米银线或金属网格作为导电电极材料，其中纳米银线导电层是由纳米级的银丝相互交叉堆叠导电，而金属网格采用微米级的金属线条。因为材料本身特性，针对柔性触控而言，纳米银线是当前最优的柔性触控解决方案。但是，即使对于纳米银线而言，目前几乎绝大部分的市场定位仍是大尺寸触摸屏，并没有展示出纳米银线本身具备的可支持柔性触控的特征。其原因在于柔性触控的一个关键技术指标为耐弯折性能。而无论是金属网格还是纳米银线导电层，其与作为基板的有机材料的附着力均不够好，例如纳米银柔性触摸屏在弯折测试中纳米银线导电层容易与基材剥离，这会严重影响触摸屏的耐弯折性能。
发明内容
为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种超薄柔性耐弯折触摸屏，旨在有效解决触摸屏基板与导电膜的附着问题，提高触摸屏的耐弯折性能。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
一种超薄柔性耐弯折触摸屏，其特点在于：所述触摸屏包括上、下导电层；所述导电层是以光学薄膜为基板，在所述光学薄膜的上表面设置有电介质缓冲薄膜，在所述电介质缓冲薄膜上设置有导电膜；
在所述上导电层的导电膜上设置有绝缘油保护膜；
所述触摸屏是在所述下导电层的导电膜上涂覆光学高分子胶粘层后，再粘合在所述上导电层的光学薄膜下表面，从而构成。
进一步地，所述上导电层的导电膜制作为触摸屏的信号发射电极结构，所述下导电层的导电膜制作为触摸屏的信号接收电极结构。
进一步地，所述电介质缓冲薄膜为MoO3薄膜。本发明筛选出的MoO3，作为一种有机光电子器件中经常使用的空穴注入层材料，对金属和有机物均表现出良好的粘附力。加入MoO3薄膜作为电介质缓冲薄膜，可很大程度提高柔性触摸屏的耐弯折性能。
更进一步地，所述MoO3薄膜的厚度为3-5nm。这一厚度范围是本发明通过科学的实验设计和系统的条件实验所获得的，在这一厚度状态下，透过率极高，不影响触摸屏的透过率，同时又可以有效的提高导电膜与基板的附着力，从而最大限度的提高触摸屏的耐弯折性能。
所述MoO3薄膜可以通过磁控溅射镀膜获得，也可以通过蒸镀获得。优选采用磁控溅射，工艺条件：靶材为纯MoO3靶，功率为2.4kW，机架走速为1.5m/min；氩气流量为100sccm。成膜工艺对所得薄膜的品质，如厚度、致密度等有很大的影响，本发明筛选获得的最优工艺参数，可以有效的保证MoO3薄膜的质量。
进一步地，所述光学薄膜为PI膜，厚度在4-6μm、光学透过率不低于97％。目前，相比于其它光学薄膜，PI膜的柔性性能最优异。
进一步地，所述导电膜为纳米银线导电膜或者金属网格，所述导电膜的厚度为500-1000nm。
当所述导电膜为纳米银线导电膜时，在所述纳米银线导电膜的外围设置有以铜为材质的金属走线，厚度为40-60nm。纳米银线接触电阻高，需要额外引入金属信号线。目前绝大部分金属走线材料仍是采用银浆，银浆固化后厚度在2-5μm，而纳米银线导电膜的厚度在500-1000nm左右，这个厚度的段差需要OCA光学胶去吸附，最好的OCA段差吸附能力为OCA本身厚度的40％，即至少需要40-50μm的OCA。而且针对常规的GFF结构，这种OCA一般需要两层。柔性触控的基本要求之一就是薄，厚度过大即使材料本身具备柔性，也会因为触摸屏整体厚度大造成弯曲应力过大而难以体现。本发明改变纳米银线电极层金属走线方式，将干刻银浆走线改为厚度仅为40-60nm磁控溅射铜走线来规避段差，因而可规避掉OCA层，实现触摸屏的超薄制备。
金属走线在制作时，是采用磁控溅射配合黄光工艺(涂胶、曝光、显影、蚀刻、脱膜)。一般金属蚀刻采用强酸型蚀刻液，会对下方的纳米银线层造成影响，本发明选择铜作为金属材料，采用氯化铁做蚀刻液，氯化铁和铜的反应机理为氧化还原反应，不会对纳米银线层造成不良影响。而如果用铝、银做金属走线就要采用强酸型蚀刻液，会对纳米银层造成损害。
进一步地，所述绝缘油保护膜的厚度为2-3μm。
进一步地，所述光学高分子胶粘层的厚度为300-500nm，成型后光学透过率不低于98％。
本发明超薄柔性耐弯折触摸屏的制作方法，采用常规工艺，如可为：
步骤1、制作上导电层
在基板上通过磁控溅射，形成MoO3薄膜；然后再在MoO3薄膜上制作导电膜：
当导电膜为纳米银线导电膜时：首先在基板上涂覆纳米银线导电浆料，并固化形成纳米银线导电膜；然后通过激光干刻将纳米银线导电膜制作为所需的发射电极结构；再通过磁控溅射配合黄光工艺制作纳米银线导电膜外围的金属走线；
当导电膜为金属网格时：在基板上通过磁控溅射配合黄光工艺制作所需的发射电极结构的金属网格；
步骤2、制作下导电层
与上导电层的制作方法相同，只需将导电膜的电极结构制作为所需的信号接收电极结构。
步骤3、粘合
在下导电层的导电膜上涂上光学高分子胶，然后将其粘合在上导电层的光学薄膜下表面，再进行UV固化(温度50-90℃、光强300-400mJ/cm2、固化时间30s-60s)，以使光学高分子胶固化为光学高分子胶粘层。
步骤4、制作保护膜
在上导电层的导电膜上丝印绝缘油，并固化形成保护膜；
步骤5、绑定FPC，即完成超薄柔性耐弯折触摸屏的制作。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明的触摸屏，整体厚度可控制在15μm以内，而市场上常规的纳米银触摸屏仅OCA层就有40μm以上，因此本发明的触摸屏相比于现有触摸屏厚度显著降低。
2、本发明的触摸屏弯折性能优异，在卷曲直径2mm、弯折次数10万次内方阻变化率不超过5％，可实现真正意义上的柔性触控。
附图说明
图1为本发明触摸屏的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例的触摸屏包括上、下导电层；
上导电层的结构为：以PI膜(厚度4nm，透过率98％)为基板，在PI膜的上表面设置有厚度为～4nm的MoO3薄膜，在MoO3薄膜上设置有厚度为3nm的纳米银线导电膜(所用纳米银线导电浆料由合肥微晶材料科技有限公司提供，规格型号WJF125-30)；纳米银线导电膜通过激光干刻制作成了所需的发射电极结构；在纳米银线导电膜上设置有2-3μm厚的绝缘油保护膜。
下导电层的结构为：以PI膜(厚度4nm，透过率98％)为基板，在PI膜的上表面设置有厚度为～4nm的MoO3薄膜，在MoO3薄膜上设置有厚度为3nm的纳米银线导电膜(所用纳米银线导电浆料由合肥微晶材料科技有限公司提供，规格型号WJF125-30)；纳米银线导电膜通过激光干刻制作成了所需的接收电极结构。
上导电层和下导电层通过光学高分子胶粘层粘合在一起。本实施例所用光学高分子胶为东莞天佑科技有限公司的TYU6028柔性液态UV固化胶，其固化条件为(温度65℃，光强400mJ/cm2，固化时间45s)成型后厚度400nm。
对本实施例触摸屏的耐弯折性能进行检测，测试条件：卷曲直径2mm，频率1.5s/次。结果如表1所示。
对比例1
本实施例的触摸屏结构与实施例1相同，区别仅在于PI膜与银纳米线导电膜之间不设置MoO3薄膜。
对本实施例触摸屏的耐弯折性能进行检测，测试条件：卷曲直径2mm，频率1.5s/次。结果如表1所示。
对比例2
本实施例的触摸屏结构与实施例1相同，区别仅在于PI膜与银纳米线导电膜之间MoO3薄膜为MoO2。
对本实施例触摸屏的耐弯折性能进行检测，测试条件：卷曲直径2mm，频率1.5s/次。结果如表1所示。
对比例3
本实施例的触摸屏结构与实施例1相同，区别仅在于PI膜与银纳米线导电膜之间的缓冲薄膜为光学高分子树脂增粘层(采用日本东洋化学株式会社提供的NSP系列产品)。
对本实施例触摸屏的耐弯折性能进行检测，测试条件：卷曲直径2mm，频率1.5s/次。结果如表1所示。可以看出，化学高分子增粘层由于是柔性树脂，有机材料与无机材料的附着力本身并不好，加上树脂在反复形变的过程中从产生可恢复的弹性形变转换为不可逆塑性形变，从而逐渐与导电膜剥离。
对比例4
本实施例以目前市场上已有的以银浆制作金属走线的触摸屏产品(其整体厚度约为200μm)作为对比。
对本实施例触摸屏的耐弯折性能进行检测，测试条件：卷曲直径2mm，频率1.5s/次。结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002124920170000041
Figure BDA0002124920170000051
以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超薄柔性耐弯折触摸屏，其特征在于：所述触摸屏包括上、下导电层；所述导电层是以光学薄膜为基板，在所述光学薄膜的上表面设置有电介质缓冲薄膜，在所述电介质缓冲薄膜上设置有导电膜；
在所述上导电层的导电膜上设置有绝缘油保护膜；
所述触摸屏是在所述下导电层的导电膜上涂覆光学高分子胶粘层后，再粘合在所述上导电层的光学薄膜下表面，从而构成；
所述电介质缓冲薄膜为MoO3薄膜，所述MoO3薄膜的厚度为3-5nm；
所述导电膜为纳米银线导电膜或者金属网格，所述导电膜的厚度为500-1000nm；当所述导电膜为纳米银线导电膜时，在所述纳米银线导电膜的外围设置有以铜为材质的金属走线，厚度为40-60nm。
2.根据权利要求1所述的超薄柔性耐弯折触摸屏，其特征在于：所述上导电层的导电膜制作为触摸屏的信号发射电极结构，所述下导电层的导电膜制作为触摸屏的信号接收电极结构。
3.根据权利要求1所述的超薄柔性耐弯折触摸屏，其特征在于：所述MoO3薄膜通过磁控溅射镀膜获得，工艺条件为：靶材为纯MoO3靶，功率为2.4kW，机架走速为1.5m/min；氩气流量为100sccm。
4.根据权利要求1或2所述的超薄柔性耐弯折触摸屏，其特征在于：所述光学薄膜为PI膜，厚度在4-6μm、光学透过率不低于97％。
5.根据权利要求1或2所述的超薄柔性耐弯折触摸屏，其特征在于：所述绝缘油保护膜的厚度为2-3μm。
6.根据权利要求2所述的超薄柔性耐弯折触摸屏，其特征在于：所述光学高分子胶粘层的厚度为300-500nm，成型后光学透过率不低于98％。
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