CN111949153A - 一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极及其制作方法 - Google Patents

一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极及其制作方法，是利用压模模具通过物理压切的方式来切断纳米银线透明导电膜，从而形成触控电极的电极区与非电极区，且两区域皆存在纳米银线导电膜，纳米银线在整个区域是完全无缺失的，可以保证触控电极的整个膜面不会有任何色差，因此不会存在蚀刻痕。本发明的方法简单、易于实现，良率高。

Description

一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极及其制作方法
技术领域
本发明属于触摸屏领域，尤其涉及一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极及其制作方法。
背景技术
纳米银线透明导电膜作为应用在显示器、触摸屏等领域的重要光学器件，通常需要进行电极图案化处理，形成纳米银线触控电极。图案化的方式主要为激光干刻，即利用激光将线路雕刻出来，光束直径在25-35μm。因此，经激光干刻制得的电极图案线间距通常在25-35μm，这部分非电极区由于纳米银线的缺失造成雾度、透过率、色度等光学性质与电极区不同，从而造成人眼可明显识别的蚀刻痕。如果将此透明导电膜直接应用在显示屏中，会降低触摸屏视觉效果。
因此，可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极的结构及制作方法亟待研究。
发明内容
基于上述现有技术所存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极及其制作方法。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
本发明一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极的制作方法，其特点在于，包括如下步骤：
步骤1、设置压模模具，所述压模模具包括基板，在所述基板的下方设置有若干高度为H的凸台，所述凸台的纵剖面呈矩形、横断面与所需纳米银线触控电极非电极区的图案相匹配；
步骤2、将厚度为h的纳米银线透明导电膜转移到OCA光学胶的表面；
步骤3、将步骤1的压模模具放置在步骤2纳米银线透明导电膜的正上方，然后下压，使位于凸台正下方的纳米银线透明导电膜被压入OCA光学胶的内部，从而使纳米银线透明导电膜被分为不接触的两部分：位于OCA光学胶表面的部分即为纳米银线触控电极的电极区，位于OCA光学胶内部的部分即为纳米银线触控电极的非电极区；
令下压高度为t，则h<t<H；
步骤4、下压后，从OCA光学胶的底面进行UV照射，使OCA光学胶固化，以防止0CA光学胶反弹；然后取下压模模具，获得纳米银线触控电极。
进一步地，步骤2的具体方法为：设置带有缓冲涂层的基膜；在所述带有缓冲涂层的基膜上涂布纳米银线导电墨水并烘干，形成纳米银线导电层；然后在纳米银线导电层上涂布OC溶液并烘干、UV固化，以进行保护，获得待转移的纳米银线透明导电膜；在所述待转移的纳米银线透明导电膜的表面贴合OCA光学胶，然后撕掉带有缓冲涂层的基膜，即将纳米银线透明导电膜转移到了OCA光学胶的表面。具体的，所述缓冲涂层的配方、所述带有缓冲涂层的基膜的制备方法、OCA光学胶的配方及具体的转移方法，参见申请人已申报专利：
1、申请号为2019111361542，发明名称为“一种纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶及其制备方法”，该专利中的纳米银线透明导电膜专用柔性透明光学胶即为本申请所述的OCA光学胶。
2、申请号为2019111485051，发明名称为“一种用于转移纳米银线导电层的缓冲涂层及其转移方法”。
进一步地，步骤3中，压模模具的下压速度为0.01-0.1mm/s。
进一步地，步骤4中，所述UV照射的条件为：能量800-1000mJ/cm2，时间7-15min。
压模模具的下压高度大于纳米银线透明导电膜的厚度，同时在下压后进行UV照射以防止OCA光学胶反弹，以充分保证下压后纳米银线触控电极的电极区与非电极区完全不接触。上述方式可以有效的避免电极短路的发生。
压模模具的下压高度小于凸台的高度，即凸台不完全下压，可以避免下压后压模模具基板与纳米银线透明导电膜接触而损坏导电膜。
上述凸台的高度设为H、纳米银线透明导电膜的厚度设为h，是为便于理解，可按需设置，无具体数值的要求，设定原则为可以保证h<t<H。
压模模具的材质采用可切断纳米银线透明导电膜的任意材质，优选为铝合金。
本发明还公开了上述制作方法所获得的纳米银线触控电极，所述触控电极设置在OCA光学胶上，所述触控电极的电极区位于所述OCA光学胶的表面、非电极区位于所述OCA光学胶的内部，电极区与非电极区不接触。触控电极的电极区与非电极区皆存在纳米银线导电膜，纳米银线导电膜在整个区域是完全无缺失的，即从所述触控电极的表面向下俯视的俯视图上纳米银线是完全连续不间断的。
具体应用中，纳米银线触控电极的图案可按需设置，并根据其图案设置匹配的压模模具，即设置压模模具凸台的横断面与所需纳米银线触控电极非电极区的图案相匹配，以保证下压后纳米银线触控电极的电极区图案满足需求。本发明所制作的纳米银线触控电极可按需制成自电容或互电容触摸屏。
具体应用中，OCA光学胶的两面是通过离型膜保护的，在转移纳米银线导电膜时撕掉了其中一面的离型膜，由此获得的电极结构的底层以另一面的离型膜进行保护、支撑，后期使用时可直接去除并粘贴在所需材料表面，方便操作。如制作触摸屏sensor时，可直接按照设定的电极图案，通过本发明的方法获得上、下电极后，将两电极粘贴在一起。
本发明的有益效果体现在：
本发明利用压模模具通过物理压切的方式来切断纳米银线透明导电膜，从而形成触控电极的电极区与非电极区，且两区域皆存在纳米银线导电膜，纳米银线在整个区域是完全无缺失的，可以保证触控电极的整个膜面不会有任何色差，因此不会存在蚀刻痕。本发明的方法简单、易于实现，良率高。
附图说明
图1为本发明将纳米银线透明导电膜转移到OCA光学胶表面的流程示意图；
图2为本发明通过压模模具制作纳米银线触控电极的示意图；
图3为本发明所获得的纳米银线触控电极的示意图。
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、将纳米银线透明导电膜转移到OCA光学胶的表面
1、纳米银线导电墨水配方如下：
Figure BDA0002296668010000031
具体配制方法为：
a、将氧化石墨烯XF004L(厚度0.8-1.2nm，片径0.5-5μm，先丰纳米)加入水中，超声分散均匀，获得浓度为10mg/mL的氧化石墨烯的水溶液，并倒入密闭烧瓶中，使用烘箱在210℃处理15h，然后冷却、离心，所得沉淀物干燥后，获得厚度≤1nm、片径≤10nm的石墨烯量子点。
b、将去离子水、石墨烯量子点、纳米银线WJAG1(线径20nm，长径比1000-2000，合肥微晶材料科技有限公司)依次加入分散缸，并以500r/min速度搅拌30min，使纳米银线表面和石墨烯量子点之间通过配位作用充分结合；
c、将羟乙基纤维素加入上述溶液，并以500r/min速度搅拌30min，制得纳米银线导电墨水。
2、OC溶液配方如下：
Figure BDA0002296668010000032
Figure BDA0002296668010000041
具体配制方法为：黄光、无尘环境下，将溶剂、树脂、光引发剂、流平剂依次次加入分散缸，以1000r/min速度机械搅拌30min，制得混合均匀的OC溶液。
3、OCA光学胶的配置方法如下：
首先，合成聚氨酯丙烯酸预聚物，具体包括如下步骤：
(a)原料脱水：对PEG-1000、聚醚三元醇聚氧化丙烯三醇-600、1,6-六亚甲基二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯进行高温抽真空脱水处理，处理条件为：温度100℃，真空度0.1MPa，时间2h。
(b)多元醇和异氰酸酯反应：在N2保护环境下，将上述脱水后的5.5mol的1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入烧瓶中，以500r/min的速度机械搅拌，同时缓慢加热至60℃，然后将脱水处理后的3.64mol的PEG-1000和0.91mol的聚醚三元醇聚氧化丙烯三醇-600的混合溶液匀速滴加到烧瓶中，滴加时间2h；滴加完成后继续保温搅拌反应，每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量达到理论值并保持不变，停止反应，得到第一步产物；
(c)接双键反应：将第一步产物保持原来的机械搅拌速度，反应温度升高至80℃，加入10g的对羟基苯甲醚，再将脱水处理后的1.1mol的丙烯酸羟乙酯匀速滴加到烧瓶中，滴加时间1h；滴加完成后继续保温搅拌反应，然后每隔0.5h滴定一次-NCO值，直到-NCO含量为0，反应结束，冷却至室温出料，得到聚氨酯丙烯酸预聚体。
其次，制备柔性透明光学胶，具体包括如下步骤：
(1)黄光、无尘环境下，90gHDDA、10gTMP(EO)9DA、750g聚氨酯丙烯酸预聚物、90gPiccotac1095-N，依次加入分散缸，机械搅拌，分散均匀；然后依次加入5g光稳定剂292、5g抗氧剂1024、2.5g UV-328、2.5g UV-531、5g IRAHSYP 03、40g光引发剂754，继续搅拌均匀，获得胶液；
(2)将所得胶液涂布成膜并UV固化(2000mJ/cm2，10s)后，贴合离型膜，最后收卷，即制得柔性透明光学胶，光学胶厚度125μm。
制得的光学胶外观无明显脏污、杂质、凝胶、气泡或破损等不良，透光率99.6％、雾度0.2％，与纳米银线导电层之间剥离力大于20N/2.5cm；进行氙灯老化、UV老化、高温高湿等信赖性测试后，其性能无明显下降。
4、缓冲涂层的各组分按质量百分比的构成为：
Figure BDA0002296668010000042
Figure BDA0002296668010000051
具体的，本实施例所用高酸值丙烯酸酯为Doublemer270(酸值200-250，双键化工)，所用含氟助剂为FB9474(上海风标化学科技有限公司)，所用活性单体为丙二醇二缩水甘油醚，所用碱性催化剂为三苯基膦，所用光引发剂为光引发剂BDK，所用溶剂由乙酸乙酯、异丁醇和环己醇按质量比1:1:1构成。
5、基于上述缓冲涂层，本实施例制作了一种带有缓冲涂层的基膜，包括如下步骤：
(1)将溶剂、高酸值丙烯酸酯、含氟助剂、活性单体、碱性催化剂、光引发剂依次加入分散缸中，以1000r/min速度机械搅拌30min，混合均匀，制得缓冲涂层用涂布液；
(2)对PET基膜进行N2氛plasma处理，具体条件为：N2流量100sccm，负压20Pa，功率400W，处理时间15s；
(3)将缓冲涂层用涂布液均匀涂布在处理后的基膜表面，再依次进行热固化(140℃热烘固化4min)和UV固化(1000mJ/cm2下固化5s)，即获得带有缓冲涂层的基膜。
6、基于上述带有缓冲涂层的基膜，本实施例提供了一种纳米银线导电层的转移方法，包括如下步骤：
(1)在带有缓冲涂层的基膜上涂布纳米银线导电墨水并130℃烘干2min，形成纳米银线导电层；然后在纳米银线导电层上涂布OC溶液，120℃烘干1min后，以500mJ/cm2能量UV固化10s，以进行保护，获得待转移的纳米银线透明导电膜(指含OC保护层的导电层，其厚度～200nm)；
(2)在待转移的纳米银线透明导电膜的表面贴合OCA光学胶，然后撕掉带有缓冲涂层的基膜，即将纳米银线导电膜转移到了OCA光学胶的表面，制得以OCA光学胶为基底的柔性纳米银线透明导电膜。
本实施例所得以OCA光学胶为基底的柔性纳米银线透明导电膜的性能参数为：方阻28Ω/□；透光率96％；雾度0.8％；耐弯曲半径(弯曲100k，电阻变化率小于5％)＜0.5mm；氙灯老化(290-1000nm，1000W/m2，电阻变化率≤10％)＞960h；UV老化(3W/m2，电阻变化率≤10％)＞960h；高温高湿(85％hr/85℃，电阻变化率≤10％)＞720h。
实施例2
本实施例按如下步骤制作可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极：
1、设置压模模具，压模模具包括基板，在基板的下方设置有若干的凸台，凸台的纵剖面呈矩形、横断面与所需纳米银线触控电极非电极区的图案相匹配，具体参数为：凸台高度为100μm，宽为2mm，相邻矩形间的间距为4.5mm。
2、将上述压模模具放置在实施例1转移到OCA光学胶表面的纳米银线透明导电膜的正上方，然后下压，使位于凸台正下方的纳米银线透明导电膜被压入OCA光学胶的内部，从而使纳米银线透明导电膜被分为不接触的两部分：位于OCA光学胶表面的部分即为纳米银线触控电极的电极区，位于OCA光学胶内部的部分即为纳米银线触控电极的非电极区；下压高度为2μm。
3、下压后，从OCA光学胶的底面进行UV照射(能量1000mJ/cm2，时间10min)，使OCA光学胶固化，以防止0CA光学胶反弹；然后取下压模模具，获得纳米银线触控电极。
对比例1
为进行对比，利用实施例1转移到OCA光学胶表面的纳米银线透明导电膜，通过激光干刻的方法制备与实施例2相同图案的纳米银线触控电极结构。
对实施例2和对比例1分别进行电极图案可见性评估，评估条件如下：
1、检测时间：时间2分钟，正反面各一分钟；
2、检测方式和角度：目视，视线与被检测物体角度45度内旋转；
3、检测人员裸眼或矫正视力1.0以上，不能有色弱、色盲者；
4、光照条件：光照度300-500lux冷白荧光灯下检验；
根据上述条件，委派多个检测人员由近及远检测，记录刚好看不到电极图案时人眼和电极结构的间距，计算平均值。为表述清晰，将此距离称为极限可见距离，极限可见距离越短表征触控装置电极图案的可见性越低，显示效果就越好。结果如表1所示
表1
可见距离/实例 实施例1 对比例1
极限可见距离 1cm以内(视角倾斜情况下) 15cm
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 (5)

1.一种可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、设置压模模具，所述压模模具包括基板，在所述基板的下方设置有若干高度为H的凸台，所述凸台的纵剖面呈矩形、横断面与所需纳米银线触控电极非电极区的图案相匹配；
步骤2、将厚度为h的纳米银线透明导电膜转移到OCA光学胶的表面；
步骤3、将步骤1的压模模具放置在步骤2纳米银线透明导电膜的正上方，然后下压，使位于凸台正下方的纳米银线透明导电膜被压入OCA光学胶的内部，从而使纳米银线透明导电膜被分为不接触的两部分：位于OCA光学胶表面的部分即为纳米银线触控电极的电极区，位于OCA光学胶内部的部分即为纳米银线触控电极的非电极区；
令下压高度为t，则h<t<H；
步骤4、下压后，从OCA光学胶的底面进行UV照射，使OCA光学胶固化，以防止0CA光学胶反弹；然后取下压模模具，获得纳米银线触控电极。
2.根据权利要求1所述的可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极的制作方法，其特征在于，步骤2的具体方法为：
设置带有缓冲涂层的基膜；在所述带有缓冲涂层的基膜上涂布纳米银线导电墨水并烘干，形成纳米银线导电层；然后在纳米银线导电层上涂布OC溶液并烘干、UV固化，以进行保护，获得待转移的纳米银线透明导电膜；
在所述待转移的纳米银线透明导电膜的表面贴合OCA光学胶，然后撕掉带有缓冲涂层的基膜，即将纳米银线透明导电膜转移到了OCA光学胶的表面。
3.根据权利要求1所述的可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极的制作方法，其特征在于：步骤3中，压模模具的下压速度为0.01-0.1mm/s。
4.根据权利要求1所述的可解决蚀刻痕的纳米银线触控电极的制作方法，其特征在于：步骤4中，所述UV照射的条件为：能量800-1000mJ/cm2，时间7-15min。
5.一种权利要求1～4中任意一项所述制作方法所获得的纳米银线触控电极。
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