CN114049987A - 一种金属网格导电膜及其制备方法 - Google Patents

一种金属网格导电膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属网格导电膜及其制备方法，所述金属网格导电膜包括：基材；第一金属网格层，其设置在所述基材的一个表面上，其中所述第一金属网格层包括从下往上依次设置的第一光刻胶层、第一金属层和第一保护层；以及第二金属网格层，其设置在所述第一金属网格层上，其中所述第二金属网格层包括从下往上依次设置的第二光刻胶层、第二金属层和第二保护层，其中，当俯视观察时，所述第一金属网格层和所述第二金属网格层之间存在交叉的节点。本发明的金属网格导电膜除了保持本身器件结构简单，网格阻值低，划线效果好及有效避免摩尔纹等优点外，在组装成为触控屏后还具有整机更薄的优势。

Description

一种金属网格导电膜及其制备方法
技术领域
本发明属于导电膜技术领域，具体地，涉及一种金属网格导电膜及其制备方法。
背景技术
目前在消费类电子触控屏行业中，作为关键部件的导电膜的导电材质通常使用氧化铟锡(ITO)、纳米银线和金属网格等，其中金属网格导电膜因其成本低、电阻最小、可应用于超薄可折叠的电子产品中等优势而受到广泛关注。
在现有的金属网格制造技术中，主要包括以下两种主流工艺(如图1所示)：第一种：在透明基材的其中一侧，通过加法或者减法工艺制备金属网格，然后取两片该产品对位贴合在一起，从而形成具有复合膜层的金属网格触控单元；第二种(单膜双层)：在透明基材的上下两面通过加法或减法工艺制备金属网格线。以上两种工艺中，第二种工艺制备的导电膜产品相对更轻薄，电阻值更小；同时因为金属网格同时制备在一张膜材上，有效避免了两层对位过程中对位不准而造成的触控效果差及摩尔纹现象。
然而，在上述第二种制备工艺中，通常会对透明基材两侧的金属网格线表面进行黑化，从而消除金属网格线可视的问题，但是通常网格线的背面因无法黑化而依旧呈现金属色，并且在其中上方观察时，背面的金属色会很容易被看到而存在网格可视的问题。另外，单膜双层结构的金属网格导电膜在组装触控屏过程中，需要在一侧的金属网格表面用OCA光学胶直接贴合在盖板上，而另一面金属网格层表面使用OCA胶贴合一层HC PET保护膜后再用OCA光学胶贴合在LCD屏上(如图3所示)，操作非常复杂，并且因增加一层HC PET导致整机相对较厚。
发明内容
以下对本发明的发明内容进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应该被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过度形式化的含义来解释，除非在此明确地定义。
在一方面，本发明提供了一种金属网格导电膜，其特征在于，所述金属网格导电膜包括：
基材10；
第一金属网格层20，其设置在所述基材10的一个表面上，其中所述第一金属网格层20包括从下往上依次设置的第一光刻胶层21、第一金属层22和第一保护层23；以及
第二金属网格层30，其设置在所述第一金属网格层20上，其中所述第二金属网格层30包括从下往上依次设置的第二光刻胶层31、第二金属层32和第二保护层33，
其中，当俯视观察时，所述第一金属网格层20和所述第二金属网格层30存在交叉的节点状。
如图1所示，与现有的金属网格导电膜结构不同，本发明的金属网格导电膜将两个金属网格层、即第一金属网格层和第二金属网格层设置在基材的同一侧。应当理解，尽管术语“第一”，“第二”等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
在本发明的金属网格导电膜中，由于两个金属网格层在基材的同一侧，因此两层金属层进行表面黑化后不会出现明显网格可视，并且在组装触摸屏的过程中，只需在金属网格层上贴合一层盖板即可对网格结构进行保护，减少了背面保护所需的OCA及HC PET保护层结构，相比之下，本发明的金属网格导电膜除了具有本身器件结构简单，网格阻值低，划线效果好，网格可视低的优点外，在组装成为触控屏后还具有整机更薄的优势。对于本发明的金属网格导电膜中的基材10，该基材可以使用本领域技术人员已知的各种基材。特别地，在一个实施方式中，所述基材可以是高透性的(如本文所用的“高透性”是指在可见光波长范围内的透过率不低于90％(例如95％))；并且所述基材还可以是柔性/可弯折的，从而更适用于卷对卷连续生产工艺，不仅提高制造效率、降低制备成本，而且可以广泛应用于柔性及折叠触控屏中。对于所述基材的材质，在一个实施方式中，所述基材可以由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、环烯烃聚合物(COP)、超级延迟膜(SRF)、聚碳酸酯(PC)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的至少一种制成。对于所述基材的厚度，在一个实施方式中，所述基材的厚度可以为例如13μm-188μm(例如20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm或180μm等)。
另外，在一个实施方式中，本发明的所述基材的表面可以具有一个或多个涂层，以修饰所述表面的性能，例如附着力、表面张力或耐化学性等。更特别地，在一个实施方式中，所述基材的未使用面00可根据不同需求附加透明的整面或者图案化的导电材质，如ITO、纳米银、导电金属等，从而使得本发明的金属网格导电膜具备有效的抗EMI效果或充当电子墨水显示屏的电极，应用在触控屏中可获得极佳的稳定性。
对于本发明的金属网格导电膜中的第一金属网格层20，如图2所示，所述第一金属网格层20包括从下往上依次设置的第一光刻胶层21、第一金属层22和第一保护层23。
对于作为第一层的第一光刻胶层21，所述光刻胶可以为正性光刻胶或负性光刻胶。在一个实施方式中，所述正性光刻胶可以优选地包含曝光后可溶于显影液的树脂材料，并且所述负光刻胶可以优选地包含曝光后不溶于显影液的树脂材料。所述显影液通常是含有碱性化合物和表面活性剂的水溶液，碱性化合物可以是无机或有机碱性化合物，这些无机和有机碱性化合物可以单独使用或两种以上组合使用；而作为表面活性剂，可以使用选自由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂所组成的组中的至少一种，这些表面活性剂可以单独使用，也可以两种以上组合使用。另外，光刻胶的溶剂可为异丙醇、正丁醇、丙二醇甲醚等体系。
对于作为第二层的第一金属层22，其通常可以通过在所述第一层上依次涂布金属催化剂和保护涂层，然后经过曝光、显影、化学镀、可选地黑化的步骤来获得，其中黑化步骤可以使得消除金属网格可视的缺陷。在一个优选的实施方式中，所述金属可以为铜。
对于作为第三层的第一保护层23，由于需要将第二金属网格层30制备于第一层金属网格层20的第一保护层23之上，因此第一保护层23可以尽可能保证具有以下性能中的一种或多种：1)与基材10具有较好的粘接力，2)与第二金属网格层30的光刻胶层31有较好的粘接力，以及(3)能够耐受酸碱溶液的侵蚀，以在经历酸碱流程后还能保持1)和2)的优异性能，其可以是热固性或者热塑性的体系。在一个优选的实施方式中，所述的第一保护层23可以包含丙烯酸多元醇树脂、溶剂和流平剂，以及任选地催干剂和固化剂中的一种或多种；可以具有较好光学透过性，可见光范围内透过率≥90％；还可以具有较好的绝缘性，以防止两层金属网格之间存在干涉造成较高的信噪比。
对于本发明的金属网格导电膜中的第二金属网格层30，如图2所示，所述第二金属网格层30包括从下往上依次设置的第二光刻胶层31、第二金属层32和第二保护层33。
其中，所述第二光刻胶层31和第二金属层32的优选方案可以参照对所述第一光刻胶层21和第一金属层22的描述，并且在可选择的范围内，所述第二光刻胶层31可以与所述第一光刻胶层21相同或不同，所述第一金属层22也可以与所述第一金属层22相同或不同。值得注意的是，工艺二方案中虽然可以对金属网格线表面进行黑化处理，但是金属层背面较亮的金属色透过基材依然容易可视，而在本发明的导电膜结构中，两层金属网格线位于基材的同一面，从上方观察时两层网格线可以均呈现黑化后的颜色，从而有效减轻网格可视的问题。
对于作为第三层的第二保护层33，其选择也可以与所述第一保护层23相同或不同，特别是所述第二保护层33也可以具有较好的光学透过性，可见光范围内透过率也≥90％。另外，对于第一保护层和第二保护层的厚度，在本发明的一个优选实施方式中，所述第一保护层的厚度可以为1-25μm，第二保护层的厚度可以为1-5μm，并且二者可以相同或不同。还希望强调的是，这两个保护层涂布后可以覆盖在金属线路表面并且填充在线路间的空白区域(如图2所示)，从而对线路形成较好的保护性；并且两个保护层的材料可以均有较好的韧性，防止导电膜在弯曲时产生裂纹从而失效。所述两个保护层也具体有良好的耐候性可以有效防止第一及第二金属层受环境因素影响而出现电性能下降及外观变化。
在另一方面，本发明还提供了一种制备上述金属网格导电膜的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)提供基材；
(2)在所述基材的一个表面上依次施加第一光刻胶层、第一金属层和第一保护层；以及
(3)在所述第一保护层上依次施加第二光刻胶层、第二金属层和第二保护层。
在本发明的制备上述金属网格导电膜的方法中，所述基材、第一光刻胶层、第一金属层、第一保护层、第二光刻胶层、第二金属层和第二保护层的描述可以参考前面金属网格导电膜部分中对这些部件或术语的解释和描述，为了避免不必要的冗余，在本部分中将不再对这些术语或部件的特征进行详细描述。
在本发明的一个实施方式中，所述施加可以通过湿法涂布、压膜及物理沉积方法中的一种或者多种进行。
另外，本发明还提供了一种制备上述金属网格导电膜的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)提供一种高透性柔性基材；
(2)通过卷对卷湿法涂布技术在基材的一个表面上涂覆一层光刻胶层，其厚度为300-900nm，并于80-100℃烘箱烘中烘烤30-80s，光刻胶通常为业界内常用正性或者负性涂料，能够在特定波长UV光的照射下发生光固化反应或者光分解反应；然后在光刻胶涂层上涂覆一层钯金属催化剂溶液，用量为3-8g/m2，并与70-90℃烘烤10-30s；之后涂布一层300-600nm水性保护涂层，于70-90℃烘箱中烘烤后形成均有隔绝水汽及氧气的功能的保护涂层；
(3)将所得的基材通过选择与光刻胶匹配的曝光参数进行曝光，之后通过显影、镀铜、可选地黑化工艺后即得到金属层，其中金属层包裹着固化的光刻胶区域，并且金属层高度为300-500nm，所涂的水性保护涂层用来隔绝水汽及氧气以便进行曝光，并在显影后去除；
(4)在上述所得金属层表面涂布第一保护层(耐酸碱保护涂层)，其厚度约1-25μm，于90-110℃的烘箱中烘烤2-5min，从而完成第一金属网格层的制备；
(5)在所得的带有金属网格层的导电膜上重复步骤(2)-(4)，以得到第二金属网格层的光刻胶层和金属层；以及
(6)在第二金属层上涂布第二保护层，其厚度约1-5μm，于90-110℃的烘箱中烘烤2-3min，从而完成第二金属网格层的制备。
在另一方面，本发明还提供了上述金属网格导电膜在视觉显示器和电容式触控屏中的应用
与现有的技术方案相比，本发明的技术方案至少包括以下优点：
1)在本发明的金属网格导电膜中，两层金属网格位于同一侧，因此在上方观察时，两层金属网格均可呈现黑化后的颜色，因此可以有效消除网格可视的问题；
2)在本发明的金属网格导电膜中，双层金属网格结构位于基材的同一侧，因此在组装触摸屏的过程中，在双层金属网格表面贴合OCA光学胶及盖板(盖板形成保护)，基材的另一侧无需贴合PET保护膜，可直接通过OCA光学胶贴合在LCD屏上，因此除了保持本身器件结构简单，网格阻值低，划线效果好及有效避免摩尔纹等优点外，在组装成为触控屏后还具有整机更薄的优势；
3)本发明的金属网格导电膜可使用高透性柔性基材，依托湿法涂布及加法镀铜工艺，通过卷对卷的方式进行制备生产，从而提高了制造效率，降低了制备成本；以及
4)本发明的金属网格导电膜的基材的未使用面可根据不同需求附加透明的整面或者图案化的导电材质，如ITO、纳米银、导电金属等，可使该方案中的金属网格导电膜具备有效的抗EMI效果，应用在触控屏中可获得极佳的稳定性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了不同工艺模式下的导电膜结构示意图；
图2示出了根据本发明实施方式的金属网格导电膜的截面图；
图3示出了不同金属网格导电膜贴合成触控屏后的示意图；
图4示出了根据本发明的实施例1的在第一金属层镀铜黑化后的金属网格图；
图5示出了根据本发明的实施例1的在第二金属层镀铜黑化后的金属网格图；
图6示出了根据本发明的实施例2的在第一金属层镀铜黑化后的金属网格图；以及
图7示出了根据本发明的实施例2的在第二金属层镀铜黑化后的金属网格图。
具体实施方式
以下，将通过实施例对本发明的特定药物化合物的效果进行详细描述。
实施例1
取高透性的50μm厚的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为基材膜。
通过卷对卷湿法涂布技术在基材的一面涂覆800nm光阻材料，并于80℃的烘箱中烘烤60s；再取金属催化剂水性溶液在光刻胶层进行表面涂布，用量为5g/m2，并于80℃烘箱内烘烤30s，形成催化剂层；之后涂布一层500nm的水性保护涂层，于80℃烘箱中烘烤后形成均有隔绝水氧的功能的保护涂层，以得到基膜A，其中光阻材料为负性光阻，在314nm波长处具有特定的反应速率。
取基膜A，在波长为314nm的紫外曝光机上，使用光罩1进行曝光，曝光能量为15mJ/cm2，得到与光罩图案一致的区域固化的基膜；再将基膜依次置于显影、镀铜、黑化液中，得到第一金属层，其中基膜A上涂布的水性保护膜主要用来在曝光过程中保护膜面，隔绝水及氧气，并在在显影后被洗掉，最终得到基膜B，其网格图案如图4所示。
取65份丙烯酸多元醇树脂，30份乳酸乙酯溶剂，1份流平剂，0.2份催干剂，15份固化剂混合搅拌30min后得到热固性涂料。然后涂布在基膜B上，涂布厚度为3μm，然后置于100℃的烘箱中，加热烘烤120s后取出，形成耐酸碱保护涂层，以得到第一金属网格层。
重复上述施加第一金属网格层的步骤，以完成第二金属网格层的制备，其中不同的是使用聚甲基丙烯酸甲酯和乳酸乙酯为8：2的PMMA体系(Paraloid B-44树脂)作为第二保护层，涂布厚度为3μm。最终获得的金属网格导电膜的网格图案如图5所示。
实施例2
取高透性的50μm厚的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为基材膜。
通过卷对卷湿法涂布技术在基材的一面涂覆800nm光阻材料，并于100℃的烘箱中烘烤30s；再取金属催化剂水性溶液在光刻胶层进行表面涂布，用量为8g/m2，并于80℃烘箱内烘烤30s，形成催化剂层；之后涂布一层500nm的水性保护涂层，于80℃烘箱中烘烤后形成均有隔绝水氧的功能的保护涂层，以得到基膜A，其中光阻材料为负性光阻，在314nm波长处具有特定的反应速率。
取基膜A，在波长为314nm的紫外曝光机上，使用光罩1进行曝光，曝光能量为7mJ/cm2，得到与光罩图案一致的区域固化的基膜；再将基膜依次置于显影、镀铜、黑化液中，得到第一金属层，其中基膜A上涂布的水性保护膜主要用来在曝光过程中保护膜面，隔绝水及氧气，并在在显影后被洗掉，最终得到基膜B，其网格图案如图6所示。
取63份丙烯酸树脂，23份乳酸乙酯溶剂，15份有机酸，0.2份流平剂混合搅拌22min，得到热塑性涂料，将制备好的保护涂层涂布在基膜B上，涂布厚度为3μm，然后置于100℃的烘箱中，加热烘烤120s后取出，形成耐酸碱保护涂层，以得到第一金属网格层。
重复上述施加第一金属网格层的步骤，以完成第二金属网格层的制备，其中不同的是1)使用的光阻材料溶剂为异丙醇等体系，2)使用的第二保护涂层为聚甲基丙烯酸甲酯和乳酸乙酯为8：2的PMMA(Paraloid B-44树脂)体系涂料，涂布厚度为2μm。最终获得的金属网格导电膜的网格图案如图7所示。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种金属网格导电膜，其特征在于，所述金属网格导电膜包括：
基材(10)；
第一金属网格层(20)，其设置在所述基材(10)的一个表面上，其中所述第一金属网格层(20)包括从下往上依次设置的第一光刻胶层(21)、第一金属层(22)和第一保护层(23)；以及
第二金属网格层(30)，其设置在所述第一金属网格层(20)上，其中所述第二金属网格层(30)包括从下往上依次设置的第二光刻胶层(31)、第二金属层(32)和第二保护层(33)，
其中，当俯视观察时，所述第一金属网格层(20)和所述第二金属网格层(30)存在交叉的节点。
2.根据权利要求1所述的金属网格导电膜，其中，所述基材是高透性的和/或柔性的，优选地，所述基材由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、环烯烃聚合物(COP)、超级延迟膜(SRF)、聚碳酸酯(PC)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的至少一种制成。
3.根据权利要求1所述的金属网格导电膜，其中，所述基材的另一个表面上附加有透明的整面或图案化的导电材质，例如氧化铟锡(ITO)或纳米银线等。
4.根据权利要求1所述的金属网格导电膜，其中，所述第一保护层和第二保护层各自覆盖在其所在层的金属线路表面并且填充在线路间的空白区域。
5.根据权利要求1所述的金属网格导电膜，其中，所述第一保护层(23)具有以下性能中的一种或多种：①与基材(10)具有较好的粘接力；②与第二光刻胶层(31)具有较好的粘接力；以及③能够耐受酸碱溶液的侵蚀，以在经历酸碱流程后保持①和/或②的性能。
6.根据权利要求1所述的金属网格导电膜，其中，所述第一保护层(23)和所述第二保护层(33)各自独立地包含丙烯酸多元醇树脂、溶剂和流平剂，以及任选地催干剂和固化剂中的一种或多种，并具有选自热固性或热塑性、高透性、绝缘性、以及柔性中的一种或多种性能。
7.根据权利要求1所述的金属网格导电膜，其中，所述第一保护层(23)与所述第二保护层(33)的厚度相同或不同，优选地，所述第一保护层(23)的厚度为1-25μm，所述第二保护层(33)的厚度为1-5μm。
8.一种制备根据权利要求1-7中任一项所述的金属网格导电膜的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)提供基材；
(2)在所述基材的一个表面上依次施加第一光刻胶层、第一金属层和第一保护层；以及
(3)在所述第一保护层上依次施加第二光刻胶层、第二金属层和第二保护层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述施加通过湿法涂布、压膜及物理沉积方法中的一种或者多种进行。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的金属网格导电膜在视觉显示器和电容式触控屏中的应用。
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