CN105511706B - 触控传感器的制备方法及其触控传感器 - Google Patents

触控传感器的制备方法及其触控传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种触控传感器的制备方法，包括如下步骤：在导电膜基板上喷墨打印蚀刻液形成导电图案区与导电通道区；在导电图案区与导电通道区的边缘喷墨打印导电墨水形成导电线路。本发明的触控传感器制备方法，通过喷墨打印工艺在导电膜上形成导电图案区与导电通道区、并在导电图案区与导电通道区的边缘形成导电线路；只需一台喷墨打印设备即可实现导电通道蚀刻和边缘走线制备两个关键工艺，将原来的几十道工序大大压缩，从而可以大幅降低生产成本、提高生产效率。

Description

触控传感器的制备方法及其触控传感器
技术领域
本发明涉及一种触控传感器的制备方法，尤其涉及一种工序简单的触控传感器的制备方法触控传感器。
背景技术
触摸屏是一种透明的绝对定位***，能够检测外界的触摸动作并定位触摸的位置。以GFF结构电容式触摸屏为例，其基本结构为发射层、OCA、接收层、OCA和盖板玻璃。其中发射层和接收层均为图案化的透明导电膜，该图案化的透明导电膜制备工艺如下：采用黄光、丝网印刷等工艺将透明导电膜上图案化区域的导电组分去除掉，从而形成特定的导电图案和导电通路。其中，黄光蚀刻为当前应用最为广泛的工艺，该工艺的基本工序包括：前清洗、涂光刻胶、曝光、显影、蚀刻、脱光刻胶、后清洗、烘干等。采用黄光蚀刻制备得到图案化的导电膜后，再采用丝网印刷工艺印刷银浆导电线路，然后通过贴合、绑定等工序得到完整的触摸屏传感器组件。
黄光工艺所涉及的设备较多且昂贵，所用药水较多、工序步骤繁杂，生产过程中会产生许多有害物质，对操作人员及环境均会造成伤害或破坏。
另外，激光刻蚀也是制备图案化导电膜的常用工艺，再采用丝网印刷制备银浆导电线路，然后进行贴合、绑定即得到完整的触摸屏传感器组件。
激光刻蚀工艺所用的激光刻蚀机价格昂贵，并且需要与丝网印刷配合才能制备银浆导电线路。此外，激光刻蚀只能用于单面导电膜的图案化处理，无法用于制备图案化的双面导电膜。因此，采用激光刻蚀工艺无法制备GF2结构的触摸屏传感器。
有鉴于此，有必要对现有的触控传感器的制备方法及其触控传感器予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工序简单的触控传感器制备方法以及采用该工艺制备的触控传感器。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种触控传感器的制备方法，包括如下步骤：在导电膜基板上喷墨打印蚀刻液形成导电图案区与导电通道区；在导电图案区与导电通道区边缘喷墨打印导电墨水形成导电线路。
作为本发明的进一步改进，所述蚀刻液包括与所述导电膜反应生成不导电物质的蚀刻剂、用于溶解或分散蚀刻剂的溶剂以及改善蚀刻液性能的添加剂。
作为本发明的进一步改进，所述蚀刻液中的所述蚀刻剂占0.1%~50%，所述溶剂占50%~99%，所述添加剂占0%~10%。
作为本发明的进一步改进，所述导电膜为纳米银导电膜，所述蚀刻剂包括次氯酸、次氯酸盐、高锰酸、高锰酸盐、高氯酸、高氯酸盐、重铬酸、重铬酸盐、二价铜盐、三价铁盐、过氧化物、过氧化物与酸的混合物、过氧化物与络合剂的混合物、硫单质、有机多硫化物中的一种或多种的混合。
作为本发明的进一步改进，所述添加剂包括表面活性剂、消泡剂、pH调节剂、可溶性树脂、粘度调节剂中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述导电墨水包括1%~50%的导电颗粒、40%~90%的溶剂、0%~10%的添加剂。
作为本发明的进一步改进，所述导电颗粒包括纳米金、纳米银、纳米铜的一种或多种的组合，所述导电颗粒的粒径尺寸介于1nm~1000nm之间。
作为本发明的进一步改进，所述导电颗粒的粒径尺寸介于1nm~100nm。
作为本发明的进一步改进，所述导电墨水包括1%~40%金属盐、1%~40%的络合剂或螯合剂、50%~99%的溶剂、0%~1%的表面活性剂、0%~1%的消泡剂、0%~10%的pH调节剂、0%~5%可溶性树脂。
作为本发明的进一步改进，所述金属盐为金盐、银盐、铜盐或铝盐。
作为本发明的进一步改进，所述金属盐为硝酸银、甲酸银、乙酸银、草酸银、酒石酸银或柠檬酸银；所述络合剂或螯合剂包括氨水、铵盐、脂肪胺、醇胺、酰胺。
作为本发明的进一步改进，溶剂可以是水、一元醇、二元醇、多元醇、醇醚、醚、酮、醛中的一种或多种。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种采用上述触控传感器的制备方法制备的触控传感器。
本发明的有益效果是：本发明的触控传感器的制备方法，通过喷墨打印工艺在导电膜上形成导电图案区与导电通道区、并在导电图案区与导电通道区边缘形成导电线路；只需一台喷墨打印设备即可实现导电通道蚀刻和边缘走线制备两个关键工艺，将原来的几十道工序大大压缩，从而可以大幅降低生产成本、提高生产效率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明提供一种触控传感器的制备方法，包括如下步骤：在导电膜基板上喷墨打印蚀刻液，蚀刻液与导电膜上的导电物质发生反应生成不导电的物质，从而使得导电膜形成预定的导电图案区与导电通道区；在导电图案区与导电通道区边缘喷墨打印导电墨水形成导电线路。
通过上述制备方法获得的所述触控传感器具有供用户交互的视窗区和围绕所述视窗区的周缘区；所述导电图案区与导电通道区构成所述视窗区，所述到电线路设于所述周缘区以传输电信号。
所述触控传感器的制备方法的上述两个工序的顺序不排前后，可根据不同情况作出改变。具体地，可先在导电膜基板上喷墨打印蚀刻液，待蚀刻液与导电膜反应后 用去离子水清洗，***干燥形成导电图案区和导电通道区，再喷墨打印导电墨水，烘干形成导电线路；或者先喷墨打印导电墨水，烘干形成导电线路，再喷墨打印蚀刻液，待蚀刻液与导电膜反应后，用去离子水清洗，***干燥形成导电图案区和导电通道区；或者同时喷墨打印蚀刻液和导电墨水，待蚀刻液与导电膜反应后，烘干形成导电线路，去离子水清洗，***干燥。以上***干燥时优选使用惰性保护气体，如氮气等。
所述蚀刻液包括与所述导电膜反应生成不导电物质的蚀刻剂、用于溶解或分散蚀刻剂的溶剂以及改善蚀刻液性能的添加剂。所述蚀刻液中的所述蚀刻剂占0.1%~50%，所述溶剂占50%~99%，所述添加剂占0%~10%。
所述导电膜为金属、金属纳米线、金属纳米颗粒、金属纳米片形成的金属导电膜或其他半导体导电膜或有机导电材料形成的导电膜。近年来，纳米银导电膜因其众多优越性被越来越广泛的应用。
以纳米银形成的纳米银导电膜为例。所述蚀刻剂包括但不仅限于次氯酸及其次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙等次氯酸盐；高锰酸及其高锰酸钾等高锰酸盐；高氯酸及其高氯酸钾、高氯酸钠等高氯酸盐；重铬酸及其重铬酸钾等重铬酸盐；氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜等二价铜盐；氯化铁、硫酸铁、硝酸铁等三价铁盐；过氧化氢、有机过氧化物、过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙等过氧化物；过氧化物与酸的混合物，酸为盐酸、硫酸、磷酸等无机酸和甲酸、乙酸、乙二酸、酒石酸等有机酸；过氧化物与络合剂的混合物，所述络合剂为氨水、铵盐、有机胺化合物、EDTA及其盐等；硫单质，包括纳米级硫磺分散液以及硫磺的溶液；多硫化物，包括无机和有机多硫化物。
所述溶剂可以是水；甲醇、乙醇、异丙醇等一元醇；乙二醇、丙二醇等二元醇；甘油等多元醇；乙二醇单甲醚、乙二醇单***、丙二醇丙醚、二甘醇***等醇醚；醚类化合物；酮类化合物；醛类化合物等中的一种或多种的混合。
所述添加剂包括调节蚀刻液表面张力的表面活性剂、消除或抑制蚀刻液产生泡沫的消泡剂、调节蚀刻液pH值的pH调节剂、调节蚀刻液粘度的粘度调节剂、能够调节蚀刻液粘度及成膜性的可溶性树脂。
所述蚀刻剂、溶剂和添加剂可以根据要求合成或者购于市面。将蚀刻剂、溶剂和添加剂均匀混合并通过过滤器除去颗粒杂质，即得到用于喷墨打印的蚀刻液，如下：
蚀刻液1：将1g次氯酸钠溶解到60g去离子水中，然后加入10g乙醇、10g乙二醇、15g丙二醇丙醚以及4g甘油并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液2：将2g高锰酸钾溶解到60g去离子水中，然后加入30g丙二醇***、5g甘油、2g聚乙二醇、1g乙酸、0.5g的Triton X-100作为表面活性剂、0.5g BYK-025作为消泡剂并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液3：将2g高氯酸钠溶解到30g去离子水中，然后加入60g乙二醇***、5g甘油、2g聚乙二醇、1g乙酸、0.5g的Triton X-100作为表面活性剂、0.5g BYK-025作为消泡剂并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液4：将1g重铬酸钠溶解到40g去离子水中，然后加入50g丙二醇丙醚、5g甘油、2g聚乙二醇、1g乙酸、0.5g的Triton X-100作为表面活性剂、0.5g BYK-025作为消泡剂并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液5：将2g氯化铜溶解到50g去离子水中，然后加入30g二甘醇***、10g丙二醇丙醚、7g甘油、2g聚乙烯醇、0.5g的Triton X-100作为表面活性剂、0.5g BYK-025作为消泡剂并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液6：将2g硝酸铁溶解到50g去离子水中，然后加入10g乙二醇***、30g丙二醇丙醚、7g甘油、2g聚乙烯吡咯烷酮、0.5g的Triton X-100作为表面活性剂、0.5g的BYK-025并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液7：将1g EDTA-二钠盐加入到20g质量分数为30%的双氧水中，然后加入30g去离子水、30g乙二醇***、10g丙二醇丙醚、9g二甘醇油、0.5g的Triton X-100、0.5g的BYK-025并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液8：将1g 醋酸加入到10g质量分数为30%的双氧水中，然后加入40g去离子水、30g乙二醇***、10g丙二醇丙醚、9g二甘醇、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液9：将1g碳酸铵加入到10g质量分数为30%的双氧水中，然后加入30g去离子水、30g乙二醇***、20g丙二醇丙醚、9g三甘醇、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液10：将1g 硫酸铵加入到20g质量分数为30%的双氧水中，然后加入30g去离子水、30g乙二醇***、10g丙二醇丙醚、9g甘油、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液11：将2克纳米级硫磺分散到50g水中，然后加入10g乙醇、20g丙二醇甲醚、10g乙二醇、5 g甘油、2g聚乙烯醇、1g表面活性剂Triton X-100并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
蚀刻液12：将3g硫代硫酸钠加入到50g水中，然后加入20g异丙醇、10g乙二醇***、10g丙二醇、5 g二甘醇、2g聚乙二醇、1g表面活性剂Triton X-100并混合均匀，用0.45μm的滤芯过滤即得到用于喷墨打印的蚀刻液。
所述导电墨水包括颗粒型导电墨水以及无颗粒型导电墨水。
其中颗粒型导电墨水包括1%~50%的导电颗粒、40%~90%的溶剂、0%~10%的添加剂。
所述导电颗粒包括但不限于纳米金、纳米银、纳米铜的一种或多种的组合，所述导电颗粒的粒径尺寸介于1nm~1000nm之间，优选1nm~100nm之间，更优选1nm~20nm之间。
所述溶剂可以是水；甲醇、乙醇、异丙醇等一元醇；乙二醇、丙二醇等二元醇；甘油等多元醇；乙二醇单甲醚、乙二醇单***、丙二醇丙醚、二甘醇***等醇醚；醚类化合物；酮类化合物；醛类化合物等中的一种或多种的混合。所述添加剂包括调节蚀刻液表面张力的表面活性剂、消除或抑制蚀刻液产生泡沫的消泡剂、调节蚀刻液pH值的pH调节剂、调节蚀刻液粘度及成膜性的可溶性树脂等。
颗粒型导电墨水1：采用化学还原法合成平均粒径2nm的纳米银颗粒，将10g纳米银颗粒分散到由50g去离子水、27g异丙醇、10g乙二醇、2g 甘油、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水2：采用化学还原法合成平均粒径10nm的纳米银颗粒，将20g纳米银颗粒分散到由40g去离子水、27g乙醇、10g丙二醇、2g 二甘醇、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水3：采用化学还原法合成平均粒径50nm的纳米银颗粒，将10g纳米银颗粒分散到由60g去离子水、10g异丙醇、17g乙二醇、2g 三甘醇、0.5g表面活性剂TritonX-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水4：采用化学还原法合成平均粒径100nm的纳米银颗粒，将15g纳米银颗粒分散到由45g去离子水、27g乙醇、10g丙二醇、2g 甘油、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水5：采用化学还原法合成平均粒径50nm的纳米银颗粒，将20g纳米银颗粒分散到由30g去离子水、37g异丙醇、10g乙二醇、2g 聚乙烯醇、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水6：采用化学还原法合成平均粒径50nm的纳米银颗粒，将20g纳米银颗粒分散到由40g去离子水、27g正丙醇、10g乙二醇、2g 聚乙烯吡咯烷酮、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水7：采用化学还原法合成平均粒径50nm的纳米银颗粒，将10g纳米银颗粒分散到由50g去离子水、27g异丁醇、10g乙二醇、2g 羧甲基纤维素钠、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
颗粒型导电墨水8：采用化学还原法合成平均粒径50nm的纳米银颗粒，将10g纳米银颗粒分散到由30g去离子水、47g异丙醇、10g乙二醇、2g 羟丙基甲基纤维素、0.5g表面活性剂Triton X-100、0.5g消泡剂BYK-025构成的混合液中，即得到颗粒型纳米银导电墨水。
所述无颗粒型导电墨水导包括1%~40%金属盐、1%~40%的络合剂或螯合剂、50%~99%的溶剂、0%~1%的表面活性剂、0%~1%的消泡剂、0%~10%的pH调节剂、0%~5%可溶性树脂。
所述金属盐为金盐、银盐、铜盐或铝盐；所述金属盐及其螯合物在加热后形成导电层。
以银盐为例，具体地，所述金属盐为硝酸银、甲酸银、乙酸银、草酸银、酒石酸银或柠檬酸银等；所述络合剂或螯合剂包括氨水、铵盐、脂肪胺、醇胺、酰胺。所述溶剂可以是水；甲醇、乙醇、异丙醇等一元醇；乙二醇、丙二醇等二元醇；甘油等多元醇；乙二醇单甲醚、乙二醇单***、丙二醇丙醚、二甘醇***等醇醚；醚类化合物；酮类化合物；醛类化合物等中的一种或多种的混合。所述可溶性树脂可以是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、羧甲基纤维素钠等。
无颗粒型导电墨水1：将10g醋酸银加入到由20g氨水、30g乙醇、20g乙二醇***、10g乙二醇、10g去离子水组成的混合溶剂中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
无颗粒型导电墨水2：将20g苹果酸银加入到由10g乙二胺、30g异丙醇、20g丙二醇***、10g乙二醇、10g去离子水组成的混合溶剂中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
无颗粒型导电墨水3：将10g柠檬酸银加入到由10g仲丁胺、30g异丙醇、20g丙二醇甲醚、10g丙二醇、20g去离子水组成的混合溶剂中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
无颗粒型导电墨水4：将20g酒石酸银加入到由10g丙二胺胺、30g异丙醇、20g乙二醇甲醚、10g乙二醇、10g去离子水组成的混合溶剂中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
无颗粒型导电墨水5：将20g草酸银加入到由10g乙二胺、30g异丙醇、20g二甘醇***、10g丙二醇、10g去离子水组成的混合溶剂中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到前无颗粒型导电墨水。
无颗粒型导电墨水6：将10g苹果酸银以及10g柠檬酸银加入到由10g乙二胺、30g乙醇、20g丙二醇丙醚、10g乙二醇、10g去离子水组成的混合溶剂中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
无颗粒导电墨水7：将20g硝酸银加入到由15g丙二胺、35g异丙醇、20 g乙二醇***、28g去离子水、2g聚乙烯醇组成的混合溶液中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
无颗粒导电墨水8：将10g硝酸银、10g醋酸银加入到由20g乙醇胺、30g异丙醇、20 g丙二醇丙醚、28g去离子水、2g聚乙烯吡咯烷酮组成的混合溶液中，冰水浴搅拌使其充分溶解，即得到无颗粒型导电墨水。
本发明还提供一种采用上述触控传感器制备方法制备的触控传感器。
本发明的有益效果是：本发明的触控传感器制备方法，通过喷墨打印工艺在导电膜基板上形成导电图案区与导电通道区、并在上述导电图案区与导电通道区边缘形成导电线路；只需一台喷墨打印设备即可实现导电通道蚀刻和边缘走线制备两个关键工艺，将原来的几十道工序大大压缩，从而可以大幅降低生产成本、提高生产效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种触控传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
在导电膜基板上喷墨打印蚀刻液形成导电图案区与导电通道区；
在导电图案区与导电通道区边缘喷墨打印导电墨水形成导电线路。
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：所述蚀刻液包括与所述导电膜反应生成不导电物质的蚀刻剂、用于溶解或分散蚀刻剂的溶剂以及改善蚀刻液性能的添加剂。
3.根据权利要求2所述的触控传感器的制备方法，其特征在于：所述蚀刻液中的所述蚀刻剂占0.1%~50%，所述溶剂占50%~99%，所述添加剂占0%~10%。
4.根据权利要求2所述的触控传感器的制备方法，其特征在于：所述导电膜为纳米银导电膜，所述蚀刻剂包括次氯酸、次氯酸盐、高锰酸、高锰酸盐、高氯酸、高氯酸盐、重铬酸、重铬酸盐、二价铜盐、三价铁盐、过氧化物、过氧化物与酸的混合物、过氧化物与络合剂的混合物、硫单质、有机多硫化物中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求2所述的触控传感器的制备方法，其特征在于：所述添加剂包括表面活性剂、消泡剂、pH调节剂、可溶性树脂、粘度调节剂中的一种或多种。
6.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：所述导电墨水包括1%~50%的导电颗粒、40%~90%的溶剂、0%~10%的添加剂。
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：所述导电颗粒包括纳米金、纳米银、纳米铜的一种或多种的组合，所述导电颗粒的粒径尺寸介于1nm~1000nm之间。
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：所述导电颗粒的粒径尺寸介于1nm~100nm。
9.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：所述导电墨水包括1%~40%金属盐、1%~40%的络合剂或螯合剂、50%~99%的溶剂、0%~1%的表面活性剂、0%~1%的消泡剂、0%~10%的pH调节剂、0%~5%可溶性树脂。
10.根据权利要求9所述的触控传感器的制备方法，其特征在于：所述金属盐为金盐、银盐、铜盐或铝盐。
11.根据权利要求9所述的触控传感器的制备方法，其特征在于：所述金属盐为硝酸银、甲酸银、乙酸银、草酸银、酒石酸银或柠檬酸银；所述络合剂或螯合剂包括氨水、铵盐、脂肪胺、醇胺、酰胺。
12.根据权利要求2或6或9所述的触控传感器的制备方法，其特征在于：溶剂可以是水、一元醇、二元醇、多元醇、醇醚、醚、酮、醛中的一种或多种。
13.一种触控传感器，其特征在于：所述触控传感器为权利要求1~12中任一项所述的触控传感器的制备方法制备的。
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