CN111665971A - 透明导电性薄膜、触控屏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透明导电性薄膜，包括基材、过渡层、纳米导电层及金属层。由于纳米导电层与金属层均具有较佳的可挠性，故可应用于可折叠触摸屏方案。而且，过渡层与纳米导电层之间部分重叠、融合，形成混合层，从而增加纳米导电层与过渡层之间的附着力，故在提升上述透明导电性薄膜可靠性的同时，还无需额外设置外覆层。因此，在将上述透明导电性薄膜用于制备触控屏时，金属层可以与纳米导电层同时被蚀刻加工，从而可显著简化触控屏的制备流程，有效地提升了生产效率。此外，本发明还提供一种触控屏及一种触控屏的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及电容式触控技术领域，特别涉及一种透明导电性薄膜、触控屏及其制备方法。
背景技术
透明导电性薄膜是电容式触控屏的核心元件，一般包括基材层、ITO透明导电层及金属层。随着用户的需求不断挖掘，可折叠的触控方案应运而生。由于ITO硬而脆，不适合做可弯折的导电材料，故应用于可折叠触控方案的导电性薄膜中，ITO透明导电层采用纳米导电层替代。
纳米导电层由于结构限制，与基材之间的附着力较差，故目前纳米导电层形成后，还需在表面涂布外涂层来增强附着力。然而，外涂层无法被酸性蚀刻液蚀刻。因此，在利用现有的将透明导电性薄膜制备触控屏时，对金属层及透明导电层的蚀刻需分两步进行，这将导致触控屏的加工工艺复杂化，进而降低生产效率。
发明内容
基于此，有必要针对现有透明导电性薄膜应用于触控屏制备时效率不高的问题，提供一种可提升触控屏生产效率的透明导电性薄膜。
一种透明导电性薄膜，包括：
基材，具有相对的两个表面；及
依次形成于所述基材至少一个表面的过渡层、纳米导电层及金属层，所述过渡层及所述纳米导电层分别由固化胶及纳米导电材料固化形成；
其中，所述过渡层与所述纳米导电层部分重叠，以形成包含部分所述固化胶及部分所述纳米导电材料的混合层。
由于纳米导电层与金属层均具有较佳的可挠性，故可应用于可折叠触摸屏方案。而且，过渡层与纳米导电层之间部分重叠、融合，形成混合层，从而增加纳米导电层与过渡层之间的附着力，故在提升上述透明导电性薄膜可靠性的同时，还无需额外设置外覆层。因此，在将上述透明导电性薄膜用于制备触控屏时，金属层可以与纳米导电层同时被蚀刻加工，从而可显著简化触控屏的制备流程，有效地提升了生产效率。
在其中一个实施例中，所述基材的厚度为5微米至100微米。
同种材料的基材厚度越小则弯折性能越好，但相应的机械强度越低。当基材厚度小于5微米时，其机械强度则不足以起到支撑作用；而当基材的厚度的大于100微米时，其弯折性能则无法满足透明导电性薄膜可折叠的需求。因此，厚度为5微米至100微米的基材可兼顾弯折性能及机械强度。
在其中一个实施例中，所述过渡层的厚度小于10微米。
过渡层的厚度过大将会降低透明导电性薄膜的可挠性。同时，还会对透明导电性薄膜的透光率造成不利影响。因此，将过渡层控制在10微米以下有利于改善透明导电性薄膜的透光率及可挠性。
在其中一个实施例中，所述纳米导电层的厚度为5纳米至1000纳米。
当纳米导电层的厚度小于5纳米时，其实现导电的可靠性不高；而当纳米导电层的厚度的大于1000纳米时，其弯折性能则无法满足透明导电性薄膜可折叠的需求。因此，厚度为5纳米至1000纳米的纳米导电层可兼顾弯折性能及导电可靠性。
在其中一个实施例中，所述混合层的厚度为1纳米至5纳米。
在将上述透明导电性薄膜制备成触控屏时，混合层中由于包含固化胶，故无法被蚀刻城对应的图案。混合层的厚度小，则其中所包含纳米导电材料的量较少。当混合层的厚度小于5纳米时，其纳米导电材料的含量极少，不足以实现导通，从而防止触控屏中的导电图案形成短路。而且，混合层的厚度大于1纳米时，可较好地起到增加纳米导电层与过渡层之间的附着力的作用。
在其中一个实施例中，所述金属层的厚度为100纳米至1000纳米。
当金属层的厚度小于100纳米时，其蚀刻成电极引线时导电的可靠性不高；而当金属层的厚度的大于1000纳米时，其弯折性能则无法满足透明导电性薄膜可折叠的需求。因此，厚度为100纳米至1000纳米的金属层可兼顾弯折性能及导电可靠性。
在其中一个实施例中，所述基材的其中一个表面形成有所述过渡层、所述纳米导电层及所述金属层。
在其中一个实施例中，所述基材的两个表面均形成有所述过渡层、所述纳米导电层及所述金属层。
本发明还提供一种触控屏的制备方法，该方法包括步骤：
提供一种如上述优选实施例中任一项所述的透明导电性薄膜；
采用曝光显影蚀刻工艺对所述金属层及所述纳米导电层同时蚀刻，以形成位于引线区的金属引线图案及透明引线图案，以及位于触控区金属非引线图案及电极图案；
采用曝光显影蚀刻工艺蚀刻所述金属非引线图案，以露出所述电极图案，所述金属引线图案与所述透明引线图案共同构成电极引线。
上述触控屏的制备方法，第一次曝光显影蚀刻即可对金属层及纳米导电层同时进行蚀刻，而通过两次曝光显影蚀刻即可得到触控屏的成品。可见，上述触控屏的制备方法有效地提升了触控屏的生产效率。
在其中一个实施例中，所述透明导电性薄膜的制备方法包括：
在基膜的表面形成纳米导电层；
在所述纳米导电层背向所述基膜的一侧涂覆固化胶，并使所述固化胶部分渗入并固化到所述纳米导电层中，形成过渡层及混合层；
将所述过渡层贴附于基材的表面，并去除所述基膜；
在所述纳米导电层背向所述混合层的表面形成金属层。
本发明还提供一种触控屏，所述触控屏由上述优选实施例中任一项所述的触控屏的制备方法所制成，所述触控屏包括触控区及引线区，所述触控区包括由所述电极图案构成的电极；所述引线区包括由金属引线图案与所述透明引线图案共同构成的引线。
上述触控屏，由于透明导电性薄膜具有较佳的可挠性，故其可实现折叠。而且，由于混合层的存在，增加了电极与过渡层之间的附着力，故可提升触控屏的可靠性。而且，引线的制备不需要额外增加与纳米导电层之间的对位偏差空间，故还可实现触控屏的极窄边框。
附图说明
图1为本发明一个实施例中透明导电性薄膜的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例中透明导电性薄膜的结构示意图；
图3为本发明一个实施例中透明导电性薄膜的制备方法的流程示意图；
图4为本发明一个实施例中触控屏的结构示意图；
图5为本发明一个实施例中触控屏的制备方法的流程示意图；
图6为图5所示触控屏的制备方法中间产品结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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“及/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。
请参阅图1，本发明提供了一种透明导电性薄膜10，该透明导电性薄膜10包括基材11、过渡层12、纳米导电层13及金属层14。
基材11具有相对的两个表面，即图1所示上表面以及下表面。由于上述透明导电性薄膜10需可折叠，故基材11也须由弯折性能较好的材料成型。具体的，基材11可以是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酯亚胺)、COP(聚环烯烃)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等有机高分子材料中任一种，或者任意两种及两种以上的混合物成型。
基材11起承载作用。具体在本实施例中，基材11的厚度为5微米至100微米。理论上，同种材料的基材12厚度越小则弯折性能越好，但相应的机械强度越低。当基材11厚度小于5微米时，其机械强度则不足以起到支撑作用；而当基材11的厚度的大于100微米时，其弯折性能则无法满足透明导电性薄膜10可折叠的需求。因此，厚度为5微米至100微米的基材11可兼顾弯折性能及机械强度。
过渡层12、纳米导电层13及金属层14依次形成于基材11至少一个表面。上述透明导电性薄膜10可以是单面导电膜，也可是双面导电膜，以分别应用于GF及GFF触摸屏方案。
如图1所示，在一个实施例中，基材11的其中一个表面形成有过渡层12、纳米导电层13及金属层14。此时，透明导电性薄膜10为单面导电膜。
如图2所示，在另一个实施例中，基材11的两个表面均形成有过渡层12、纳米导电层13及金属层14。此时，透明导电性薄膜10为双面导电膜。
过渡层12起连接基材11与纳米导电层14的作用，其材质与基材11及纳米导电层14均具有较好的亲和性。过渡层12由固化胶固化形成。固化后，过渡层12的铅笔硬度要求小于1H。
具体的，固化胶一般包含低聚物和固化催化剂。其中，低聚物可以是丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、氨基甲酸酯丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、甲基苯乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酰亚胺丙烯酸酯等各种环氧化物等或者其混合物；固化催化剂可以是自由基催化剂、阳离子UV固化催化剂或其混合物。
具体在本实施例中，过渡层12的厚度小于10微米。过渡层12的厚度过大将会降低透明导电性薄膜10的可挠性。同时，还会对透明导电性薄膜10的透光率造成不利影响。因此，将过渡层12控制在10微米以下有利于改善透明导电性薄膜10的透光率及可挠性。
纳米导电层13由纳米导电材料固化形成。纳米导电层13代替传统透明导电膜中的ITO层，制备触控屏时被蚀刻成透明电极图案。其中，纳米导电材料的形式为纳米管或纳米颗粒，具体可以是银、金、铜等金属纳米管、纳米颗粒，也可以是碳纳米管、ITO纳米颗粒等。纳米颗粒或纳米管结构等导电材料固化后，形成内部具有间隙的纳米导电层13。与传统的ITO层相比，纳米导电层13的弯折性能较好。
在本实施例中，纳米导电层13的厚度为5纳米至1000纳米。当纳米导电层13的厚度小于5纳米时，其实现导电的可靠性不高；而当纳米导电层13的厚度的大于1000纳米时，其弯折性能则无法满足透明导电性薄膜10可折叠的需求。因此，厚度为5纳米至1000纳米的纳米导电层13可兼顾弯折性能及导电可靠性。
进一步的，过渡层12与纳米导电层13部分重叠，以形成包含部分固化胶及部分纳米导电材料的混合层15。如上所述，纳米导电层13成型后内部具有间隙，故形成过渡层12的固化胶可部分渗入间隙内，使得纳米导电层13与过渡层12互相包含，得到混合层15。
制备透明导电性薄膜10时，需先形成纳米导电层13，再在纳米导电层13表面涂布固化胶以制作过渡层12，最后将过渡层12与纳米导电层13附着到基材11上。由于混合层的作用，可增加纳米导电层13与过渡层12之间的附着力。一方面，增加附着力后可提升上述透明导电性薄膜10可靠性。另一方面，由于混合层15的牵扯作用，无需额外设置外覆层以增强纳米导电层13的附着力。
在本实施例中，混合层15的厚度为1纳米至5纳米。在将上述透明导电性薄膜10制备成触控屏时，混合层15中由于包含固化胶，故无法被蚀刻城对应的图案。混合层15的厚度小，则其中所包含纳米导电材料的量较少。当混合层15的厚度小于2纳米时，其纳米导电材料的含量极少，不足以实现导通，从而防止触控屏中的导电图案形成短路。而且，混合层15的厚度大于1纳米时，可较好地起到增加纳米导电层13与过渡层12之间附着力的作用。
金属层14附着于纳米导电层13背向过渡层12的一侧。具体的，可通过电镀、蒸镀、溅射、喷涂等方式形成金属层14。金属层14在将透明导电性薄膜10用于例如触摸面板时，用于在触摸输入区域的外侧形成电极引线。金属层14的材料一般为导电性好的金属或合金，有代表性的是铜、银、铝、镍、钼、钛，当然也可使用除此以外的导电性优异的任意的金属。
由于纳米导电层13与金属层14均具有较佳的可挠性，故上述透明导电性薄膜10具有较好的可挠性，可应用于可折叠触摸屏方案。
此外，由于纳米导电层13的表面没有额外设置外覆层。因此，上述透明导电性薄膜10具备良好湿制程能力。在将上述透明导电性薄膜10用于制备触控屏时，金属层14可以与纳米导电层13同时被酸性腐蚀液蚀刻加工，从而可显著简化触控屏的制备流程，有效地提升了生产效率。
在本实施例中，金属层14的厚度为100纳米至1000纳米。当金属层14的厚度小于100纳米时，其蚀刻成电极引线时导电的可靠性不高；而当金属层14的厚度的大于1000纳米时，其弯折性能则无法满足透明导电性薄膜10可折叠的需求。因此，厚度为100纳米至1000纳米的金属层14可兼顾弯折性能及导电可靠性。
上述透明导电性薄膜10，由于纳米导电层13与金属层14均具有较佳的可挠性，故可应用于可折叠触摸屏方案。而且，过渡层12与纳米导电层13之间部分重叠、融合，形成混合层15，从而增加纳米导电层13与过渡层12之间的附着力，故在提升上述透明导电性薄膜10可靠性的同时，还无需额外设置外覆层。因此，在将上述透明导电性薄膜10用于制备触控屏时，金属层14可以与纳米导电层13同时被蚀刻加工，从而可显著简化触控屏的制备流程，有效地提升了生产效率。
请参阅图4，本发明还提供一种触控屏20，该触控屏20由上述实施例中的透明导电性薄膜10所制成。其中：
触控屏20包括触控区21及引线区22。具体的，触控区21位于触控屏20的中部，而引线区22则围绕触控区21的周向设置。金属层14位于引线区22。
触控区21包括电极211，电极211由纳米导电层13蚀刻而成。即，电极211是由纳米导电层13蚀刻成的电极图案。具体的，电极图案一般呈长条形并垂直相交呈网格状。
引线区22包括引线221。其中，引线221由金属层14及位于引线区22的纳米导电层13被蚀刻形成。引线221为双层结构，从而实现与电极211电连接。
图3所示为单层的透明导电性薄膜10所制成的触控屏。对于双层触控屏20而言，其相对的两侧均形成有电极211及引线221。
上述触控屏20，由于透明导电性薄膜10具有较佳的可挠性，故其可实现折叠。而且，由于混合层15的存在，增加了电极211与过渡层12之间的附着力，故可提升触控屏20的可靠性。而且，引线221的制备不需要额外增加与纳米导电层13之间的对位偏差空间，故还可实现触控屏20的极窄边框。
请参阅图5及图6，本发明还提供一种触控屏的制备方法，该方法包括步骤S310～S330：
步骤S310：提供一种透明导电性薄膜。
具体的，透明导电性薄膜即为上述实施例中的透明导电性薄膜10，其包括层叠设置的基材11、过渡层12、混合层15、纳米导电层13及金属层14。
请一并参阅图1及图3，在一个实施例中，该透明导电性薄膜的制备方法包括步骤S210至S240：
步骤S210，在基膜的表面形成纳米导电层13。
具体的，可先将纳米颗粒或纳米管结构等导电材料涂布于基膜表面，待其固化后便形成纳米导电层13。基膜为起承载作用的辅料，其材质可为聚合物材料，一般选择与纳米导电层13亲和性较差的材料成型。为了较好的起到承载作用及便于后续操作，基膜的厚度为毫米量级或以上。
步骤S220，在纳米导电层13背向基膜的一侧涂覆固化胶，并使固化胶部分渗入纳米导电层13中，并固化形成过渡层12及混合层15。
具体的，通过控制固化时间及环境参数，可控制固化胶的仅一部分渗入纳米导电层13中。而且，该部分固化胶也仅渗入纳米导电层13的部分深度。因此，该部分固化胶固化后便可得到包含纳米导电材料及固化胶的混合层15。而未渗入纳米导电层13中的固化胶则固化得到过渡层12。需要指出的是，此步骤中固化胶的固化可以是半固化，也可是完全固化。
步骤S230，将过渡层12贴附于基材11的表面，并去除基膜。
具体的，可以通过压合、分子间作用力、胶合等方式将过渡层12附着于基材11表面。若贴合时固化胶未完全固化，也可通过固化胶本身实现粘接。此时，基膜、纳米导电层13、混合层15及过渡层12整体与基材11实现组合。
基膜为中间承载膜层，故需去除。去除基膜后，则可暴露出纳米导电层13背向混合层15的表面。其中，可通过撕除的方式去除基膜。而且，也可选用能被特定蚀刻液蚀刻的材料成型基膜，以便通过蚀刻的方式将基膜去除。至此，便完成了在基材11上形成依次层叠的过渡层12、混合层15及纳米导电层13。
步骤S230，在纳米导电层13背向混合层15的表面形成金属层14。
如前所述，可通过电镀、蒸镀、溅射、喷涂等方式形成金属层14，从而便得到完整的透明导电性薄膜10。
上述透明导电性薄膜的制备方法，采用基膜作为中间承载膜层。因此，可先形成纳米导电层13，然后再形成过渡层12，从而实现混合层15的制备。采用上述透明导电性薄膜的制备方法，可得到上述透明导电性薄膜10。
步骤S320：采用曝光显影蚀刻工艺对金属层14及纳米导电层13同时蚀刻，以形成位于引线区的金属引线图案141及透明引线图案131，以及位于触控区金属非引线图案142及电极图案132。
具体的，上述透明导电性薄膜10可以是单面导电膜或双面导电膜。曝光显影蚀刻工艺的步骤为：涂布光阻或贴附干膜——曝光——显影蚀刻。单面导电膜可选用单面曝光机进行曝光，双面导电膜可选用双面曝光机进行曝光。蚀刻液能同时蚀刻金属层14以及纳米导电层13，且由于纳米导电层13表面不存在外覆层，故可同时对金属层14及纳米导电层13进行蚀刻。
如图5所示，金属层14被蚀刻后得到位于引线区的金属引线图案141及位于触控区金属非引线图案142，纳米导电层13被蚀刻后则得到位于引线区的透明引线图案131及位于触控区的电极图案132。
步骤S320：采用曝光显影蚀刻工艺蚀刻金属非引线图案142，以露出电极图案132，金属引线图案141与透明引线图案131共同构成电极引线。
具体的，二次曝光显影蚀刻与第一次曝光显影蚀刻的流程完全相同，区别在于光阻或干膜的形状。二次曝光显影蚀刻用于将金属非引线图案142去除，而露出的电极图案132则构成图4中所示的电极211。电极引线则为图4中所示的引线221。
上述触控屏的制备方法，第一次曝光显影蚀刻即可对金属层14及纳米导电层13同时进行蚀刻，而通过两次曝光显影蚀刻即可得到触控屏的成品。可见，上述触控屏的制备方法有效地提升了触控屏的生产效率。
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)
1.一种透明导电性薄膜，其特征在于，包括：
基材，具有相对的两个表面；及
依次形成于所述基材至少一个表面的过渡层、纳米导电层及金属层，所述过渡层及所述纳米导电层分别由固化胶及纳米导电材料固化形成；
其中，所述过渡层与所述纳米导电层部分重叠，以形成包含部分所述固化胶及部分所述纳米导电材料的混合层。
2.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述基材的厚度为5微米至100微米。
3.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述过渡层的厚度小于10微米。
4.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述纳米导电层的厚度为5纳米至1000纳米。
5.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述混合层的厚度为1纳米至5纳米。
6.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述金属层的厚度为100纳米至1000纳米。
7.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述基材的其中一个表面形成有所述过渡层、所述纳米导电层及所述金属层；或者
所述基材的两个表面均形成有所述过渡层、所述纳米导电层及所述金属层。
8.一种触控屏的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供一种如上述权利要求1至7任一项所述的透明导电性薄膜；
采用曝光显影蚀刻工艺对所述金属层及所述纳米导电层同时蚀刻，以形成位于引线区的金属引线图案及透明引线图案，以及位于触控区金属非引线图案及电极图案；
采用曝光显影蚀刻工艺蚀刻所述金属非引线图案，以露出所述电极图案，所述金属引线图案与所述透明引线图案共同构成电极引线。
9.根据权利要求8所述的触控屏的制备方法，其特征在于，所述透明导电性薄膜的制备方法包括：
在基膜的表面形成纳米导电层；
在所述纳米导电层背向所述基膜的一侧涂覆固化胶，并使所述固化胶部分渗入并固化到所述纳米导电层中，形成过渡层及混合层；
将所述过渡层贴附于基材的表面，并去除所述基膜；
在所述纳米导电层背向所述混合层的表面形成金属层。
10.一种触控屏，其特征在于，所述触控屏由上述权利要求8或9所述的触控屏的制备方法所制成，所述触控屏包括触控区及引线区，所述触控区包括由所述电极图案构成的电极；所述引线区包括由金属引线图案与所述透明引线图案共同构成的引线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210412 Address after: 231323 Building 1, precision electronics industrial park, Hangbu Town, Shucheng County, Lu'an City, Anhui Province Applicant after: Anhui jingzhuo optical display technology Co.,Ltd. Address before: 330000 Huangjiahu Road, Nanchang Economic and Technological Development Zone, Jiangxi Province Applicant before: Nanchang OFilm Tech. Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200915 |
|
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