CN110750171A - 触控传感器及其制备方法、触控显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触控传感器及其制备方法、触控显示屏，该触控传感器的制备方法包括以下步骤：提供基底，基底为具有导电面的透明导电柔性薄膜，导电面为纳米银线或碳纳米管；采用喷墨打印的方式在基底的导电面上的指定区域沉积墨水，固化，形成导电金属区域，基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域；采用激光刻蚀的方式刻蚀所述导电金属区域和所述触控区域，以在导电金属区域和触控区域分别形成相互连接的第一图形线路和第二图形线路。该触控传感器的制备方法能够加工出超窄边框的柔性可折叠触控传感器。
Description
技术领域
本发明涉及显示屏技术领域，特别涉及触控传感器及其制备方法、触控显示屏。
背景技术
随着电子设备追求越来越高的占屏比，对触摸屏的传感器(Sensor)的边框粗细要求越来越严格，特别是边框内部的金属引线。同时，随着人们对可折叠屏的追求，在保持基本功能和强度的同时，缩小边框的宽度的难度相对增大，故而很难同时满足上述需求。
目前，业内对于金属细引线的做法，是用丝印工艺和化学蚀刻，丝印工艺加工出来的银浆，厚度偏厚(约为3μm～5μm)，不均匀，且容易有10μm～20μm颗粒状团聚物或异物。丝印银浆后刻蚀出的线宽通常为30μm，难以在保证良率的基础上，加工出更细的15μm线路，且化学刻蚀对环境影响较大，不适宜大规模推广应用。
发明内容
基于此，有必要提供一种触控传感器及其制备方法、触控显示屏，该触控传感器的制备方法能够加工出超窄边框的柔性可折叠触控传感器。
一种触控传感器的制备方法，包括以下步骤：
提供基底，所述基底为具有导电面的透明导电柔性薄膜，所述导电面为纳米银线或碳纳米管；
采用墨水喷墨打印的方式在所述基底的导电面上指定区域沉积墨水，固化，形成导电金属区域，所述基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域；
采用激光刻蚀的方式刻蚀所述导电金属区域和所述触控区域，以在所述导电金属区域和所述触控区域分别形成相互连接的第一图形线路和第二图形线路。
在其中一实施例中，所述导电金属区域中的导电金属由纳米银浆或纳米铜浆形成。
在其中一实施例中，所述基底为双面均具有导电面的透明导电柔性薄膜，所述触控传感器的制备方法包括在所述基底的两个导电面均形成所述第一图形线路和所述第二图形线路的步骤；或
所述基底为单面具有导电面的透明导电柔性薄膜，所述触控传感器的制备方法还包括以下步骤：在两个基底的导电面上均形成所述第一图形线路和所述第二图形线路，并将一所述基底的未设有图形线路的一面与另一基底的设置有图形线路的一面贴合。
在其中一实施例中，所述喷墨打印的步骤中，喷嘴和所述基底之间的距离为18μm-21μm，喷嘴打印速度为400mm/s-600mm/s。
在其中一实施例中，所述喷墨打印的步骤中，采用高温烘烤的方式进行固化；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为0.4μm～1.5μm，所述高温烘烤的温度为120℃-130℃，时间为25min-35min；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为1.6μm～2μm，所述高温烘烤的温度为130℃-140℃，时间为25min-35min。
在其中一实施例中，所述激光刻蚀的步骤中，激光波长为256nm～356nm。
在其中一实施例中，所述激光的能量为0.15W-0.6W，所述激光速度为600mm/s～1500mm/s。
在其中一实施例中，当所述基底上形成的墨水层的厚度为0.4μm～0.6μm，所述激光的能量为0.2W-0.25W，所述激光的速度为800mm/s～1300mm/s；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为1μm～2μm，所述激光的能量为0.25W-0.3W，所述激光的速度为800mm/s～1100mm/s。
上述触控传感器的制备方法制备而成的触控传感器。
一种触控显示屏，包括上述触控传感器。
上述触控传感器的制备方法先采用喷墨打印的方法加工出超薄均匀的金属层，然后采用激光刻蚀的技术刻蚀出超细金属线路，在二者的共同作用下，能够提高产品合格率的同时大幅度缩小金属引线的线宽，相比于传统的丝印工艺能够具有更高的金属薄膜均一性，能够有效地避免颗粒物等的出现，进而有利于后续刻蚀工艺的进行，提高线路的传导性能；相比于化学刻蚀，能够获得更窄的线宽，且避免了环境污染，具有较高的应用价值。
且上述触控传感器的导电面为纳米银线或碳纳米管，有利于墨水沉积，可以在保证触控传感器的基本强度，进而有利于更细的金属引线的加工，且该类导电材料具有较优的弯曲性能，提高传感器的弯曲性能，进而实现超窄边框的柔性可折叠触控传感器的制备。
附图说明
图1为一实施例的制备触控传感器的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施方式的触控传感器的制备方法，包括以下步骤：
S101：提供基底，基底为具有导电面的透明导电柔性薄膜，导电面为纳米银线或碳纳米管；
基底的种类无特别限定，可以采用本领域常用的柔性透明基底，该基底上具有导电面，可以通过在柔性透明基底上沉积一层导电层制备而成，例如：基底可以采用市售的CPI(Colorless Polyimide，无色聚酰亚胺)、COP(Cyclo Olefin Polymer，环烯烃聚合物)等，在其上沉积碳纳米管或纳米银线形成导电涂层即可。
通过采用纳米银线或碳纳米管作为导电面，有利于墨水沉积，进而可以在保证触控传感器的基本强度的同时加工出更细的金属引线，同时提高传感器的柔性，实现超窄边框的柔性可折叠触控传感器的制备。
S102：采用喷墨打印的方式在基底的导电面上的指定区域沉积墨水，固化，形成导电金属区域，基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域；
可以采用现有的喷墨打印仪器来进行打印，在此不做特别限定，喷墨的墨水可以为银/铜墨水。在一实施例中，喷墨墨水中含有纳米银。步骤S102中“指定区域”的位置及其大小无特别限定，根据图形线路的布局情况进行选择。
本发明人在研究的过程中发现，喷墨打印条件选择对于最终线宽具有较大的影响，通过选择合适的喷墨打印条件，一方面可以保证形成的金属薄膜的均一性，避免间断、油墨堆积等问题的出现；另一方面，可以提高墨水形成的金属薄膜与透明导电柔性薄膜之间附着力，进而有利于后续刻蚀步骤的进行。
在一实施例中，喷墨打印的步骤中，喷嘴和基底之间的距离为18μm-21μm，速度为400mm/s-600mm/s。
在一实施例中，喷墨打印的步骤中，采用高温烘烤的方式进行固化；当基底上形成的墨水层厚度为0.4μm～1.5μm，高温烘烤的温度为120℃-130℃，时间为25min-35min；
当基底上形成的墨水层厚度为1.6μm～2μm，高温烘烤的温度为130℃-140℃，时间为25min-35min。
S103：采用激光刻蚀的方式刻蚀导电金属区域和触控区域，以在导电金属区域和触控区域分别形成相互连接的第一图形线路和第二图形线路；
此时，金属区域的线宽与线距为10～15μm，比传统工艺的20～30μm缩小50％，优选金属区域的图形与触控区域的图形为同一台激光设备连续加工，以减少对位公差，达到超窄边框的效果。
可理解的，第一图形线路和第二图形线路的排布方式无特别限定，仅需两个图形线路信号导通即可，可以采用本领域的常规设置方法，在此不再进行列举，应理解为均在本发明的保护范围内。在一实施例中，采用紫外激光进行刻蚀，以提高产品合格率。发明人在研究中发现，相比与红外激光，紫外激光具有以下优点：紫外激光能量较小，可以蚀刻更小的线路，在蚀刻细线时不伤到余下的导电金属，因此线型更好，附着力更稳定。
在一实施例中，激光刻蚀的步骤中，激光波长为256nm～356nm。
在一实施例中，激光的能量Q和激光速度V满足以下要求：激光的能量为0.15W-0.6W，所述激光速度为600mm/s～1500mm/s，以保证合格率的同时，进一步缩短线宽。
在一实施例中，所述激光的能量为0.2W-0.3W，激光的速度为800mm/s～1300mm/s。
在一实施例中，当所述基底上形成的金属层的厚度为0.4μm～0.6μm，激光的能量为0.2W-0.25W，激光的速度为800mm/s～1300mm/s；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为1μm～2μm，激光的能量为0.25W-0.3W，激光的速度为800mm/s～1100mm/s。
另外，刻蚀的厚度无特别限定，厚度小于等于基底上形成的墨水层的厚度即可。在一实施例中，刻蚀后形成的金属引线的厚度为0.4～0.6μm。
另外，基底可以为双面均具有导电面的透明导电柔性薄膜或单面具有导电面的透明导电柔性薄膜，当基底为双面均具有导电面的透明导电柔性薄膜时，触控传感器的制备方法包括在基底的两个导电面均形成第一图形线路和第二图形线路的步骤，具体地：
如图1中a所示，提供基底100，基底100具有两个导电面，分别为第一导电面和第二导电面；
如图1中b所示，采用喷墨打印的方式在基底的第一导电面上的指定区域沉积墨水200，固化，形成导电金属区域X，基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域Y；
如图1中c所示，采用激光刻蚀的方法刻蚀第一导电面上的导电金属区域和触控区域，以在导电金属区域和触控区域分别形成相互连接的第一图形线路310和第二图形线路320；
如图1中d所示，采用喷墨打印的方式在基底的第二导电面上的指定区域沉积墨水200，固化，形成导电金属区域X，所述基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域Y；
如图1中e所示，采用激光刻蚀的方法刻蚀第二导电面上的导电金属区域和触控区域，以在导电金属区域和触控区域分别形成相互连接的第一图形线路310和第二图形线路320。
其中，喷墨打印和激光刻蚀的方法如上所述，在此不再赘述。
其中，第一导电面和第二导电面优选采用相同的喷墨打印机和激光刻蚀机进行处理，以降低两次加工之间的差异，提高薄膜整体性能。第一导电面和第二导电面的图形线路可以采用本领域的常规线路布置方式，在此不进行限定，例如，第一导电面的第一图形线路和第二导电面的第一图形线路彼此正交，第一导电面的第二图形线路和第二导电面的第二图形线路彼此正交，形成网络图形。
另外，在加工完第一导电面后可以采用PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)或OCA(Optically Clear Adhesive，透明光学胶)保护第一导电面的图形线路，再对第二导电面进行加工，以避免加工第二导电面时对已形成的图形线路产生影响。
需要说明的是，可以采用两台机器同时进行加工，在此不进行特别限定。
另外，当基底为单面透明导电柔性薄膜，触控传感器的制备方法包括：分别在两个基底的导电面上均形成第一图形线路和第二图形线路，并将一基底的未设有图形线路的一面和另一基底的设置有图形线路的一面贴合(例如采用OCA进行贴合)例如：
提供两个基底，分别为第一基底和第二基底，两个基底优选采用相同的材质制备而成；
在第一基底的导电面上依次进行喷墨打印和激光刻蚀，形成第一图形线路和第二图形线路，其中，喷墨打印和激光刻蚀的方法如上所述，在此不再赘述。
在第二基底的导电面上依次进行喷墨打印和激光刻蚀，依次进行喷墨打印和激光刻蚀，形成第一图形线路和第二图形线路，喷墨打印和激光刻蚀的方法如上所述，在此不再赘述。
将一基底的未设有图形线路的一面和一基底的设置有图形线路的一面贴合。
此时，可以同时对两个基底进行加工，然后再进行贴合，可以有效地提高生产效率。
上述触控传感器的制备方法先采用喷墨打印的方法加工出超薄均匀的金属层，然后采用激光刻蚀的技术刻蚀出超细金属线路，在二者的共同作用下，能够提高产品合格率的同时大幅度缩小金属引线的线宽，相比于传统的丝印工艺能够具有更高的金属薄膜均一性，能够有效地避免颗粒物等的出现，进而有利于后续刻蚀工艺的进行，提高线路的传导性能；相比于化学刻蚀，能够获得更窄的线宽，且避免了环境污染，具有较高的应用价值。
且上述触控传感器的导电面为纳米银线或碳纳米管，有利于墨水沉积，可以在保证触控传感器的基本强度，进而有利于更细的金属引线的加工，且该类导电材料具有较优的弯曲性能，提高传感器的弯曲性能，进而实现超窄边框的柔性可折叠触控传感器的制备。下面列举具体实施例对本发明进行说明。
以下实施例中所采用的薄膜为双面透明导电柔性薄膜，型号为：CPI
喷墨打印机型号为：IJV-202
激光刻蚀机型号为：M-SOLV 2506
(1)导电薄膜研究
实施例1-1～实施例1-4
制备方法：
(1)提供基底，基底为具有两个导电面的透明导电柔性薄膜，两个导电面分别为第一导电面和第二导电面，薄膜材料如表1所示；
(2)喷墨打印，墨水中含有纳米银浆；将墨水喷墨打印至薄膜的第一导电面的指定区域(喷嘴和薄膜之间的距离为20μm，速度为400mm/s，墨水厚度为0.4μm)，在130℃的条件下固化30min，形成导电金属区域，基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域；
(3)激光刻蚀，采用激光刻蚀导电金属区域和触控区域，形成第一图形线路，其中激光波长为355nm，激光能量为0.25W，激光的速度为900mm/s；
(4)把加工好的线路用PET/OCA保护起来，翻转到导电薄膜的另一面，将墨水喷墨打印至薄膜的第二导电面的指定区域(喷嘴和薄膜之间的距离为20μm，速度为400mm/s，墨水厚度为0.4μm)，在130℃的条件下固化30min，形成导电金属区域，基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域；
(5)激光刻蚀，采用激光刻蚀导电金属区域和触控区域，形成第二图形线路，其中激光波长为355nm，激光能量为0.25W，激光的速度为900mm/s；
表1
| 导电薄膜 | 银浆线宽 | 弯折半径 | 弯折次数 | 弯折结果 | |
| 实施例1-1 | 纳米银线薄膜 | 15μm | R＝2mm | 10000 | 合格 |
| 实施例1-2 | 碳纳米管薄膜 | 15μm | R＝2mm | 10000 | 合格 |
| 实施例1-3 | 纳米银线薄膜 | 15μm | R＝2mm | 200000 | 合格 |
| 实施例1-4 | 碳纳米管薄膜 | 15μm | R＝2mm | 200000 | 合格 |
| 对比例1 | ITO薄膜 | 15μm | R＝2mm | 10000 | 不合格，断线 |
注：表1中弯折测试方法为180度对折，弯折半径R＝2mm，弯折频率60次/分钟；
从表1可以看出，实施例1-实施例4的抗弯折强度明显优于对比例1，说明纳米银线薄膜和碳纳米管薄膜具有更强的弯曲性能，有利于折叠屏的制备。
(2)喷墨打印条件的研究
实施例2-1～实施例6-2的制备方法同实施1-1，不同之处在于，喷墨打印中烘烤温度和喷墨厚度不相同，具体参见表2：
实施例7-1～实施例13-3的制备方法同实施1-1，不同之处在于，喷墨打印中点距和速度不相同，具体参见表3：
表2
注：表2中面电阻的测量方法为：四探针测试法；
附着力的测量方法为：3M600胶带百格测试；
表3
注：表3中附着力的测量方法为：3M600胶带百格测试；
从表2和表3可以看出，喷墨打印中烘烤温度、喷墨厚度、点距和速度均具有不同程度的影响，优选将其控制在合适的范围内，优选喷嘴和薄膜之间的距离为18μm-21μm，速度为400mm/s-600mm/s；当基底上形成的墨水层厚度为0.4μm～1.5μm，高温烘烤的温度为120℃-130℃，时间为25min-35min；当基底上形成的墨水层厚度为1.6μm～2μm，高温烘烤的温度为130℃-140℃，时间为25min-35min。
(3)激光刻蚀条件的研究
实施例14-1～实施例21-5的制备方法同实施1-1，不同之处在于，激光蚀刻的波长、能量和速度不相同，具体参见表4：
表4
从表4可以看出，激光蚀刻的波长、能量和速度对刻蚀效果具有不同程度的影响，优选将其控制在合适的范围内，优选当基底上形成的墨水层厚度为0.4μm～0.6μm，激光的能量为0.2W-0.25W，激光的速度为800mm/s～1300mm/s；当基底上形成的墨水层厚度为1μm～2μm，激光的能量为0.25W-0.3W，激光的速度为800mm/s～1100mm/s。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种触控传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基底，所述基底为具有导电面的透明导电柔性薄膜，所述导电面为纳米银线或碳纳米管；
采用喷墨打印的方式在所述基底的导电面上的指定区域沉积墨水，固化，形成导电金属区域，所述基底的未形成导电金属区域的区域为触控区域；
采用激光刻蚀的方式刻蚀所述导电金属区域和所述触控区域，以在所述导电金属区域和所述触控区域分别形成相互连接的第一图形线路和第二图形线路。
2.根据权利要求1所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，所述导电金属区域中的导电金属由纳米银浆或纳米铜浆形成。
3.根据权利要求1所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，所述基底为双面均具有导电面的透明导电柔性薄膜，所述触控传感器的制备方法包括在所述基底的两个导电面均形成所述第一图形线路和所述第二图形线路的步骤；或
所述基底为单面具有导电面的透明导电柔性薄膜，所述触控传感器的制备方法还包括以下步骤：在两个基底的导电面上均形成所述第一图形线路和所述第二图形线路，并将一所述基底的未设有图形线路的一面与另一基底的设置有图形线路的一面贴合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，所述喷墨打印的步骤中，喷嘴和所述基底之间的距离为18μm-21μm，喷嘴打印速度为400mm/s-600mm/s。
5.根据权利要求4所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，所述喷墨打印的步骤中，采用高温烘烤的方式进行固化；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为0.4μm～1.5μm，所述高温烘烤的温度为120℃-130℃，时间为25min-35min；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为1.6μm～2μm，所述高温烘烤的温度为130℃-140℃，时间为25min-35min。
6.根据权利要求1-3任一项所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，所述激光刻蚀的步骤中，激光波长为256nm～356nm。
7.根据权利要求6所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，所述激光的能量为0.15W-0.6W，所述激光速度为600mm/s～1500mm/s。
8.根据权利要求7所述的触控传感器的制备方法，其特征在于，当所述基底上形成的墨水层的厚度为0.4μm～0.6μm，所述激光的能量为0.2W-0.25W，所述激光速度为800mm/s～1300mm/s；
当所述基底上形成的墨水层的厚度为1μm～2μm，所述激光的能量为0.25W-0.3W，所述激光速度为800mm/s～1100mm/s。
9.权利要求1-8任一项所述的触控传感器的制备方法制备而成的触控传感器。
10.一种触控显示屏，其特征在于，包括权利要求9所述的触控传感器。
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