CN110993149A - 一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆及其制备方法与应用 - Google Patents

一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆及其制备方法与应用，属于导电银浆领域。本发明银浆组成包括：高分子量饱和聚酯树脂、低分子量饱和聚酯树脂、纳米银粉、有机溶剂、润湿分散助剂、固化剂。所述银浆的制备方法包括：将低分子量饱和聚酯树脂、固化剂、润湿分散剂助剂和有机溶剂混合搅拌分散，得到混合物；向所得混合物中加入纳米银粉，搅拌分散5～20min，随后加入高分子量饱和聚酯树脂，搅拌分散10～30min，得到浆体；最后将所得浆体离心至浆体细度小于2μm，即得金属网格银浆。本发明设计独特，组成合理，制备方便，具有优异的微米网格填充性及导电性能，所述银浆应用于金属网格电容式柔性触摸屏中。

Description

一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于导电银浆领域，尤其是涉及一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆及其制备方法与应用。
背景技术
随着现代触控技术的不断进步，未来触控面板将往大尺寸化、低价化，可弯曲折叠化方向发展。传统ITO薄膜由于存在导电性差、成本昂贵、不可弯曲等本质问题而发展受限。金属网格工艺技术为大尺寸低电阻、窄边框提供了有力技术支持，该技术可以将柔性触控屏尺寸从智能手机的常用面板尺寸覆盖到86英寸以上。采用金属网格透明导电膜来替代ITO透明导电膜已成为未来趋势。
目前业界有多种金属技术，广泛被采用的有两种工艺。第一种工艺是：将金属线(铜线或钼铝钼合金合金等)电极做在PET薄膜上，然后使用OCA贴膜工艺将PET透明导电膜贴合在玻璃盖板之上，形成GFF或GF2结构的电容式触摸屏。此种制程不仅由于贴合的良率问题增加成本，还因为贴附PET膜而增加了触摸屏的厚度，不利于产品轻薄化和透光率。
第二种工艺为：通过显影、蚀刻等工艺在PET膜上得到预留凹槽(宽度≤3μm)；再将导电银浆刮涂入刻蚀的预留凹槽中，进行低温固化，形成金属网格触控电极及周边引线，得到金属网格电容式触摸屏。该工艺方法由于工艺简单，成本低、透光性好，产品柔性高等优势，逐步成为触摸屏柔性化、大尺寸、轻薄化发展的重要趋势。
在上述第二种金属网格工艺技术中，银浆是其核心原材料之一。为了达到高透明度、高导电率的要求，产品可视区沟槽宽度设计需要达到≤3μm，且银浆的电阻率必须达到＜1.5*10-5Ω·cm；且填充于槽内的银浆经过低温固化后，必须与基材具有极佳的结合力和机械性能。
目前市面上低温银浆多为微米级银浆，无法有效填充于3微米超细沟槽内；而采用纳米级小粒径银粉制备低温银浆，由于其固化后有效接触(导通)面积相对较小的特点，决定了其即使采用高银含量制备银浆，也很难获得较强的导电性能(电阻率＜1.5*10-5Ω·cm)。另外，一般银浆填充于在微米级的超细沟槽内，在低温烘烤后，银浆自身较难产生较强的机械性能，银浆与基材也很难实现较强的结合力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属网格电容式触摸屏用银浆及其制备方法与应用。本发明结合无机材料与高分子材料复合材料技术，设计独特，组成合理，制备方便，具有优异的微米网格填充性及导电性能。其与基材相容性好，附着力好，为触控屏的轻薄化和柔性化提供了有力的材料技术支撑。
本发明的技术方案如下：
一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆，按重量份计，所述银浆的组份组成为：
Figure BDA0002339525350000021
所述高分子量饱和聚酯，分子量Mn为20000～100000，羟值为5～10；所述的低分子量饱和聚酯，分子量Mn为2000～10000，羟值为10～40。
所述的纳米银粉由高分散性片状纳米银粉与纳米球状银粉或类球状银粉组成；其中，所述纳米片状银粉粒径为200～600nm，球状银粉或类球状银粉粒径为50～200nm。
所述片状纳米银粉与球状银粉或类球状银粉的质量比为55-75：5-25。
所述有机溶剂为混合酯类溶剂或酮类溶剂组成。
所述混合酯类溶剂包括二乙二醇丁醚醋酸酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二已酯或己二酸二乙酯中的至少一种；所述酮类溶剂包括环己酮或异佛尔酮中的至少一种，所述混合酯类中单一酯类或酮类溶剂的沸点范围为150～250℃。
所述的润湿分散助剂为聚酯或聚醚类硅油中的至少一种。
所述固化剂为解封温度低于150℃的封闭型异氰酸酯或氨基树脂中的至少一种。
所述的银浆具体制备方法如下：
(1)将低分子量饱和聚酯树脂、固化剂、润湿分散剂助剂和有机溶剂混合搅拌分散，得到混合物；
(2)向步骤(1)中所得混合物中加入纳米银粉，搅拌分散5～20min，随后加入高分子量饱和聚酯树脂，搅拌分散10～30min，得到浆体；
(3)将步骤(2)中所得浆体离心至浆体细度小于2μm，即得金属网格银浆。
所述的银浆在金属网格电容式柔性触摸屏中应用。
本发明有益的技术效果在于：
(1)在低温导电银浆领域，首次提出纳米级的球粉和片粉巧妙复配方案，设计在120～140℃低温烘烤时，纳米球粉熔焊作用，使片粉间形成有效金属连接(如附图1)，以获得较高的导电性能。
(2)通过使用高、低分子量的聚酯树脂配合，实现了高纳米银粉含量下(约80wt％)浆料的均匀分散性和优异流动性，使浆料满足了超细线宽下(约3μm)的填充效果(如附图1)。采用小分子量树脂预先润湿银粉的方式，使浆料具有较好的分散性和流动性；采用高分子量的聚酯树脂，使银浆与基材具有较好的附着力和结合力(如表2附着力为5B)。
(3)采用聚酯树脂中的羟基活性基团和固化剂有效基团(如-NCO或-NH等)在较低温度下进行化学反应，形成致密的网状结构，使银浆固化后具有较强机械性能。
(4)设计包含有不同沸点的有机溶剂配方，可以根据其不同的沸点达到梯度挥发的效果，使其在高温烘烤时，按照一定的梯度释放，最终形成的银浆膜层致密、无孔洞，从而具有强导电性能和机械性能。
附图说明
图1为本发明实施例1所得导电银浆产品填槽固化后的银浆SEM图谱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
按表1的配方，依次将2份低分子量聚酯树脂、1份封闭异氰酸酯(120℃解封)、1份聚醚类硅油、有机溶剂(由2份二乙二醇丁醚醋酸酯、3份丁二酸二甲酯、1份戊二酸二已酯、6份己二酸二乙酯混合制得有机溶剂)混合搅拌分散；再依次加入63份400nm片状纳米银粉和15份80nm球状纳米银粉，10rpm低速分散10min后，加入5份高分子量聚酯树脂，200rpm高速搅拌，得到浆体；用高速离心机于1200prm速度分散2min，将所得浆体离心至细度＜1.5μm，即得金属网格银浆。
实施例2
按表1的配方，依次将1份低分子量聚酯树脂、2份氨基树脂、0.5份聚醚类硅油、有机溶剂(由2份丁二酸二甲酯、5份戊二酸二已酯、1.5份己二酸二乙酯和2份异佛尔酮混合制得有机溶剂)混合搅拌分散；再依次加入75份400nm片状纳米银粉和6份80nm球状纳米银粉，20rpm分散10min后，加入5份高分子量聚酯树脂，150rpm高速搅拌，得到浆体；用高速离心机于1200prm速度分散2min，将所得浆体离心至细度＜1.5μm，即得金属网格银浆。
实施例3
按表1的配方，依次将3份低分子量聚酯树脂、1份封闭异氰酸酯(120℃解封)、1份聚醚类硅油、有机溶剂(由1份丁二酸二甲酯、1份戊二酸二已酯、5份己二酸二乙酯、1份环己酮和1份异佛尔酮混合制得有机溶剂)混合搅拌分散；再依次加入55份400nm片状纳米银粉和25份80nm球状纳米银粉，30rpm低速分散10min后，加入6份高分子量聚酯树脂，300rpm高速搅拌，得到浆体；用高速离心机于1200prm速度分散2min，将所得浆体离心至细度＜1.5μm，即得金属网格银浆。
将实施例1～3中制备得到的导电银浆用于刮胶均匀刮涂填充至含有3微米沟槽的膜材上，刮涂后IR炉60℃烘20s，重复两次，用酒精湿布擦拭基材表面非图形区银浆。将产品放于140℃下烘烤30min，即得到金属网格电容式柔性触摸屏导电膜产品。产品室温放置2h后，测试银浆的各项性能。
采用扫描电镜(SEM)测试银浆的填槽效果，采用万用表测试银浆的导电性能，采用3M600胶带测试银浆与基材的附着力性能，采用铅笔硬度计测试银浆固化后硬度。相应的性能测试结果见表2。
由表2的数据可知：本发明制备的导电银浆具有填槽性佳、电导性强、与基材结合力优、机械性能强等特点。图1为实施例一产品填槽固化后的银浆SEM图谱，由图可以看出：①高、低分子量聚酯搭配方式可有效分散高填槽量的纳米银粉，制备的银浆具有极佳的填槽效果；②通过片状和球状不同形貌、不同尺寸的纳米银粉复配，及配方的巧妙设计，银浆在低温固化时银粉熔焊，银浆具有极佳的导电性能。
表1导电银浆组成
Figure BDA0002339525350000051
表2导电银浆填槽固化后的性能
Figure BDA0002339525350000052
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属网格电容式柔性触摸屏用银浆，其特征在于，按重量份计，所述银浆的组份组成为：
Figure FDA0002339525340000011
2.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述高分子量饱和聚酯，分子量Mn为20000～100000，羟值为5～10；所述的低分子量饱和聚酯，分子量Mn为2000～10000，羟值为10～40。
3.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述的纳米银粉由高分散性片状纳米银粉与纳米球状银粉或类球状银粉组成；其中，所述纳米片状银粉粒径为200～600nm，球状银粉或类球状银粉粒径为50～200nm。
4.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述片状纳米银粉与球状银粉或类球状银粉的质量比为55-75：5-25。
5.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述有机溶剂为混合酯类溶剂或酮类溶剂组成。
6.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述混合酯类溶剂包括二乙二醇丁醚醋酸酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二已酯或己二酸二乙酯中的至少一种；所述酮类溶剂包括环己酮或异佛尔酮中的至少一种，所述混合酯类中单一酯类或酮类溶剂的沸点范围为150～250℃。
7.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述的润湿分散助剂为聚酯或聚醚类硅油中的至少一种。
8.根据权利要求1中所述的银浆，其特征在于，所述固化剂为解封温度低于150℃的封闭型异氰酸酯或氨基树脂中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的银浆的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)将低分子量饱和聚酯树脂、固化剂、润湿分散剂助剂和有机溶剂混合搅拌分散，得到混合物；
(2)向步骤(1)中所得混合物中加入纳米银粉，搅拌分散5～20min，随后加入高分子量饱和聚酯树脂，搅拌分散10～30min，得到浆体；
(3)将步骤(2)中所得浆体离心至浆体细度小于2μm，即得金属网格银浆。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的银浆在金属网格电容式柔性触摸屏中应用。
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