CN111124194A - 一种单层双面电极电容屏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及透明导电膜及其制备技术领域，具体涉及一种单层双面电极电容屏，包括基材，其中：基材的上表面依次向上设置有第一导电层、第一保护层和盖板层，所述第一导电层由图案化的第一导电膜及设在所述第一导电膜边缘的第一导电线路构成；基材的下表面依次向下设置有第二导电层和第二保护层，所述第二导电层由图案化的第二导电膜及设在所述第二导电膜边缘的第二导电线路构成；所述第一导电线路和第二导电线路的信号引出端连接FPC接线排，所述的FPC接线排与信号处理器连接。该单层双面电极电容屏整合了柔性电路板的功能，将电子电离和触摸面在一个基底上实现，不再需要膜与柔性电路板的压合工艺，提高了良品率，且具备双面触控功能。

Description

一种单层双面电极电容屏及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子材料技术领域，具体地说，涉及一种单层双面电极电容屏及其制备方法。
背景技术
目前的中高端电子产品都会用到电容屏，而且由于电容屏的特性，使触摸屏屏幕具有多点触控功能，增加了触摸屏的可操控性，来达到正常的指示工作，这样会保护电子产品的表面，从而保护电子产品，单层电容式触摸屏比多层电容式触摸屏，制造成本要低，结构简单，抗静电能力强，不容易受到干扰，工作中不需要对其进行校正，适合推广，所以市场应用前景广阔。
CN105446559A公开了一种单层双面电线电极膜的电容式触摸屏及制造方法，该方法包括：1)把玻璃板材料进行裁切；2)将玻璃板其中一面进行防眩功能处理；3)再将玻璃板整体硬度强化；4)将玻璃板未经过防眩功能处理的一面的四周边固化油墨；5)接着在玻璃板固化油墨的一面依次贴附一层包含X极金属导电线和Y极金属导电线的透明金属导电线膜和保护膜；6)玻璃板上经防眩功能处理的一面喷涂液态防污胶并固化；7)在两面透明金属导电线的电极面的信号引出端焊接FPC接线排，FPC接线排与信号处理器连接。
目前市场上使用的触摸屏多为电阻式及多层结构的电容触摸屏为主。其中，电阻式触控屏在使用上需要进行按压，操作效率低，操作触感差，不利于长期使用和高效使用；多层电容式触控屏，生产制造成本高，抗静电能力差，并且使用寿命短，不利于大范围使用和一些高干扰和环境恶劣的位置使用。随着技术的进步，电容式触摸屏的各种结构不断涌现，其中最常用的有苹果的双面ITO结构、单面TP桥结构、film—glass结构、film—film—glass结构等。其中film—film结构的电容屏结构，由于是采用双层结构，其制程中需进行多道贴合，不但制程工序繁多，而且很容易产生气泡。经过多层贴合，产品相对较厚，原材成本高，且透光率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种单层双面电极电容屏及其制备方法。本发明提供的单层双面电极电容屏实现了触摸屏产品技术的进步和丰富了触摸屏产品种类。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种单层双面电极电容屏，包括基材，其中：
基材的上表面依次向上设置有第一导电层、第一保护层和盖板层，所述第一导电层由图案化的第一导电膜及设在所述第一导电膜边缘的第一导电线路构成；
基材的下表面依次向下设置有第二导电层和第二保护层；所述第二导电层由图案化的第二导电膜及设在所述第二导电膜边缘的第二导电线路构成；
所述第一导电线路和第二导电线路的信号引出端连接FPC接线排，所述的FPC接线排与信号处理器连接。
进一步的，所述的第一导电层、第二导电层、第一保护层和第二保护层通过喷墨打印而形成，所述的盖板层通过喷墨打印硬化层溶液或者贴合盖板而形成。
进一步的，当所述的盖板层通过贴合盖板而形成时，所述的盖板为PC塑料、PMMA亚克力板、塑塑复合材料或硬化树脂中的一种。
进一步的，所述的第一导电线路和第二导电线路表现为相互交叉设置的横向导电线路和纵向导电线路。
本发明提供一种单层双面电极电容屏，该单层双面电极电容屏整合了柔性电路板的功能，将电子电离和触摸面在一个基底上实现，不再需要膜与柔性电路板的压合工艺，降低了对柔性电路板线宽及精度的要求，加强了可靠性，提高了良品率，降低了成本，并且减薄了触摸面板的厚度，并且具备双面触控功能。
本发明还提供所述的单层双面电极电容屏的制备方法，其中，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、在基材的下表面喷墨打印一层纳米银棒导电墨水，再在第二边缘喷墨打印纳米银棒导电墨水，然后进行图案画，形成第二导电膜和第二导电线路，第二导电膜和第二导电线路构成第二导电层；
S2、在第二导电层表面喷墨打印一层保护层溶液，形成第二保护层；
S3、在基材的上表面喷墨打印一层纳米银棒导电墨水，再在边缘喷墨打印纳米银棒导电墨水，然后进行图案化，形成第一导电膜和第一导电线路，第一导电膜和第一导电线路构成第一导电层；
S4、在第一导电层表面喷墨打印一层保护层溶液，形成第一保护层；
S5、在第一保护层表面喷墨打印硬化层溶液或者贴合玻璃盖板，形成盖板层4；
S6、在第一导电线路和第二导电线路的信号引出端连接FPC接线排，所述的FPC接线排与信号处理器连接，即得所述的单层双面电极电容屏。
本发明中，所述的纳米银棒导电墨水可以为现有技术中的纳米银线导电墨水，如可以是CN201810867435.4和CN201810181879.2等中公开的纳米银线导电墨水。
作为一种优选方案，所述的纳米银棒导电墨水的组成如下：
Figure BDA0002373884280000031
其中，所述的纳米银棒分散液可以为现有技术的纳米银棒分散液，具体为采用CN201910990587.8中的方法制得的纳米银棒分散液。
作为一种优选方案，本发明中所述的纳米银棒分散液是采用如下方法制备得到的：
(1)将50ml乙二醇加入单口烧瓶中，加入10ml摩尔浓度为5mM的硝酸银乙二醇溶液、10ml摩尔浓度为0.006mM氯化钠、30ml摩尔浓度为2mM的PVP乙二醇溶液和增稠剂聚丙烯酸钠混合，搅拌30分钟，得反应液；
(2)将反应液加入烧瓶中，放置于真空干燥箱，通入惰性气体，置换气体三次，调节真空度-0.1Mpa，转速1000r/min，升温到120℃，保温24h，得到纳米银棒原液；
(3)将纳米银棒原液100ml分散到500ml水中，缓慢加入2.5g磷酸二氢铝，搅拌，离心，待纳米银棒沉降到底部，去除上层液体；
(4)再将沉降到底部的纳米银棒分散到500ml水中，缓慢加入0.5g磷酸二氢铝，搅拌，离心，待纳米银棒沉降到底部，去除上层液体，重复3次；
(5)最后将沉降到底部的纳米银棒分散到200ml水中，即得纳米银棒分散液。
进一步的，所述的单体为水溶性或醇溶性有机小分子化合物；优选相对分子质量小于500的水溶性或醇溶性有机小分子化合物；更优选聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、甘油丙烯酸酯、季戊四醇三丙酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯酰吗啉中的至少一种。
所述的树脂为水溶性或醇溶性树脂；优选脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、环氧丙烯酸酯齐聚物或聚酯(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
具体地，所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物可以为沙多玛CN9006NS或长兴化学DR-U026等；所述的环氧丙烯酸酯齐聚物可以为长兴化学6210G等；所述的聚酯(甲基)丙烯酸酯可以为东亚合成M-7100等。
本发明中，所述的助剂可以选自润湿分散剂、消泡剂、成膜助剂中的一种或多种。
具体地，润湿分散剂主要用于降低墨水的表面张力，改善墨水的流平性；例如毕克DISPERBYK-199、DISPERBYK-2015、DISPERBYK-2012、BYK3410、DISPERBYK-180；迪高TEGOERBYK-1802tps、740、750、755、
Figure BDA0002373884280000041
Wet 280、Wet_KL_245、Dispers_650；特别是，润湿分散剂还可以参与光固化反应，从而使打印制品呈现透明的外观。具体地，润湿分散剂可以为能够辐射交联的有机硅丙烯酸酯和改性聚硅氧烷类聚合物中的一种或多种。其中，能够辐射交联的有机硅丙烯酸酯可以为迪高公司的TEGO RAD 2010、2011、2100、2200N、2250等，能够辐射交联的有机硅丙烯酸酯能参与光固化反应并发生交联反应，从而有利于抑制打印制品的发朦等现象；改性聚硅氧烷聚合物可以为毕克公司的BYK-333、BYK-371、BYK-377，迪高公司的Tego wet 270、Tego Glide 450等。消泡剂主要用于消除过滤及打印过程中所产生的气泡，避免产生的气泡影响打印流畅性；消泡剂可以为不含有机硅类的聚合物，例如迪高的不含有机硅消泡剂TEGO Airex 920、TEGO Airex 921等。
成膜助剂用于防止墨水组合物发生沉积，从而保证墨水组合物储存过程中的稳定性；本发明对成膜助剂的种类不作严格限制，只要能满足前述要求即可。成膜助剂为淀粉、***胶、果胶、琼脂、明胶、海藻胶、角叉胶、糊精等，通用明胶、可溶性淀粉、多糖衍生物等；合成品有羧甲基纤维素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲基纤维素、淀粉磷酸钠、羧甲基纤维素钠、藻蛋白酸钠、酪蛋白、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
所述的溶剂为水、乙醇或异丙醇中的一种或几种。
本发明中，所述的保护层溶液可以为现有技术中的保护层溶液，如可以是CN201810842309.3等中公开的保护层涂布液。
作为一种优选方案，所述的保护层溶液的组成如下：
Figure BDA0002373884280000051
上述组成中，所述的树脂为聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚砜、聚乙烯醇、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯丙烯的共聚物或其掺合物；所述的树脂还可以为含有共轭结构的化合物或电荷转移配合物。
具体地说，
所述的共轭结构为吡咯、噻吩、苯胺及其衍生物、低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它们之间的共聚物中的一种或多种；
所述的电荷转移配合物为TMB、TCNQ或两者形成的电荷转移配合物。
所述的功能材料为紫外线吸收剂、抗氧剂或高折射高硬度添加剂中的至少一种。具体地说，所述的紫外吸收剂水杨酸酯类、苯酮类、苯并***类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类的一种或几种组合；所述的抗氧剂为自由基清除型抗氧剂，如N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪等；金属减活型抗氧剂，如苯并三氮唑衍生物和巯基苯并噻唑衍生物的一种或几种组合；所述的高折射高硬度添加剂为硅微粉、滑石粉、陶土、云母、二氧化硅、粉煤灰、硅酸盐等矿物、玻璃纤维、碳纤维、晶须等。
所采用的引发剂可以为水性引发剂或醇溶性引发剂。
具体地说，所述的水性引发剂可以为芳酮类，包括二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物或苯偶酰衍生物中的至少一种。所述的水性引发剂还可以为光引发剂2959、陶氏AMP-95、IRGACURE 819或IRGACURE 500中的至少一种。
所述的醇溶性引发剂可以为2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1(光引发剂1173)、TPO或BDK中的至少一种。
所述的引发剂除了上述水性引发剂或醇溶性引发剂外，还可以为非水溶性引发剂，包括苯偶姻及衍生物(安息香、安息香双甲醚等)；苯偶酰类(二苯基乙酮等)；烷基苯酮类(二乙氧基苯乙酮等)；酰基磷氧化物(芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦等)；二苯甲酮类(二苯甲酮等)。
所述的助剂同上。
所述的溶剂为丙酮、丁酮、甲乙酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、重芳烃、醋酸丁酯中的一种或几种。
本发明中，所述的硬化层溶液可以为现有技术中常用的硬化层溶液，也可以采用由如下组成配制得到：
硬化树脂 10-30％
溶剂 余量
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的单层双面电极电容屏通过在透明基板上打印导电图案和线路，实现触摸屏的轻薄化，并且产品灵敏度更高；
(2)基材采用正反两面电极阵列式结构设计，基材两面均采用相对互补横纵两向导电线电极打印结构，提升触摸屏的识别效率和识别精度；
(3)通过喷墨打印导电膜膜层，将基底的一个面打印导电膜，单面膜完成后，再在另一面继续喷墨打印膜，制成单层双面电极电容屏；
(4)采用一体化柔性单层双面电极电容屏，整合了柔性电路板功能，实现电子电路和薄膜触摸屏在同一个基底上，不需要导电线路的丝网印刷和激光蚀刻工艺，提升了可靠性和良品率。
附图说明
附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的单层双面电极电容屏的结构示意图；
图2为本发明的单层双面电极电容屏的制备工艺流程图；
其中：
1——基材，21——第一导电层、211——第一导电膜，212——第一导电线路，22——第二导电层，221——第二导电膜，222——第二导电线路，31——第一保护层，32——第二保护层，4——盖板层，5——FPC接线排，6——信号处理器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种双面透明导电膜，参见图1所示，包括：基材1，基材1的上表面依次向上设置有第一导电层21、第一保护层31和盖板层4，所述第一导电层21由图案化的第一导电膜211及设在所述第一导电膜211边缘的第一导电线路212构成；基材1的下表面依次向下设置有第二导电层22和第二保护层32；所述第二导电层22由图案化的第二导电膜221及设在所述第二导电膜221边缘的第二导电线路222构成；所述第一导电线路212和第二导电线路222的信号引出端连接FPC接线排5，所述的FPC接线排5与信号处理器6连接。
所述的第一导电线路212和第二导电线路222表现为相互交叉设置的横向导电线路和纵向导电线路。
参见图2，本实施例的双面透明导电膜的制备方法包括如下步骤：
S1、如图2中(S1)所示，在基材1的下表面喷墨打印一层纳米银棒导电墨水，再在边缘喷墨打印纳米银棒导电墨水，然后进行图案化，形成第二导电膜221和第二导电线路222，第二导电膜221和第二导电线路222构成第二导电层22；
S2、如图2中(S2)所示，在第二导电层22表面喷墨打印一层保护层溶液，形成第二保护层32；
S3、如图2中(S3)所示，在基材1的上表面喷墨打印一层纳米银棒导电墨水，再边缘喷墨打印纳米银棒导电墨水，然后进行图案化，形成第一导电膜211和第一导电线路212，第一导电膜211和第一导电线路212构成第一导电层21；
S4、如图2中(S4)所示，在第一导电层21表面喷墨打印一层保护层溶液，形成第一保护层31；
S5、如图2中(S5)所示，在第一保护层31表面贴合玻璃盖板，形成盖板层4；
S6、如图2中(S6)所示，在第一导电线路212和第二导电线路222的信号引出端连接FPC接线排5，所述的FPC接线排5与信号处理器6连接，即得所述的单层双面电极电容屏。
本实施例中，纳米银棒导电墨水可以为现有技术中的纳米银线导电墨水，如可以是CN201810867435.4和CN201810181879.2等中公开的纳米银线导电墨水；所述的保护层溶液可以为现有技术中的保护层溶液，如可以是CN201810842309.3等中公开的保护层涂布液；所述的盖板可以为现有技术中常用的盖板，如可以为PC塑料、PMMA亚克力板、塑塑复合材料或硬化树脂中的一种。
实施例2
与实施例1不同的是，单层双面电极电容屏在制备过程中，所述的纳米银棒导电墨水的组成如下：
Figure BDA0002373884280000091
其中，纳米银棒分散液采用如下方法制备得到：
(1)将50ml乙二醇加入单口烧瓶中，加入10ml摩尔浓度为5mM的硝酸银乙二醇溶液、10ml摩尔浓度为0.006mM氯化钠、30ml摩尔浓度为2mM的PVP乙二醇溶液和增稠剂聚丙烯酸钠混合，搅拌30分钟，得反应液；
(2)将反应液加入烧瓶中，放置于真空干燥箱，通入惰性气体，置换气体三次，调节真空度-0.1Mpa，转速1000r/min，升温到120℃，保温24h，得到纳米银棒原液；
(3)将纳米银棒原液100ml分散到500ml水中，缓慢加入2.5g磷酸二氢铝，搅拌，离心，待纳米银棒沉降到底部，去除上层液体；
(4)再将沉降到底部的纳米银棒分散到500ml水中，缓慢加入0.5g磷酸二氢铝，搅拌，离心，待纳米银棒沉降到底部，去除上层液体，重复3次；
(5)最后将沉降到底部的纳米银棒分散到200ml水中，即得纳米银棒分散液。
所述的保护层溶液的组成如下：
Figure BDA0002373884280000092
Figure BDA0002373884280000101
所述的硬化层溶液的组成如下：
丙烯酸硬化树脂 10％
醋酸乙酯 余量。
实施例3
与实施例2不同的是，单层双面电极电容屏在制备过程中，所述的纳米银棒导电墨水的组成如下：
Figure BDA0002373884280000102
所述的保护层溶液的组成如下：
Figure BDA0002373884280000103
实施例4
与实施例2不同的是，单层双面电极电容屏在制备过程中，所述的纳米银棒导电墨水的组成如下：
Figure BDA0002373884280000104
Figure BDA0002373884280000111
所述的保护层溶液为按照CN201810842309.3中实施例1的方法制得的保护层涂布液。
所述的盖板层为喷墨打印硬化层溶液形成的，所述的硬化层溶液为日本荒川公司的型号为CH202的硬化液。
实施例5
与实施例4不同的是，单层双面电极电容屏在制备过程中，所述的纳米银棒导电墨水的组成中所采用的纳米银棒分散液为现有技术的纳米银棒分散液，具体为采用201910990587.8中实施例1的方法制得的纳米银棒分散液。
所述的保护层溶液的组成如下：
Figure BDA0002373884280000112
所述的硬化层溶液的组成如下：
丙烯酸硬化树脂 30％
醋酸乙酯 余量
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单层双面电极电容屏，包括基材(1)，其特征在于：
基材(1)的上表面依次向上设置有第一导电层(21)、第一保护层(31)和盖板层(4)，所述第一导电层(21)由图案化的第一导电膜(211)及设在所述第一导电膜边缘的第一导电线路(212)构成；
基材(1)的下表面依次向下设置有第二导电层(22)和第二保护层(32)，所述第二导电层(22)由图案化的第二导电膜(221)及设在所述第二导电膜边缘的第二导电线路(222)构成；
所述第一导电线路(212)和第二导电线路(222)的信号引出端连接FPC接线排(5)，所述的FPC接线排(5)与信号处理器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的单层双面电极电容屏，其特征在于，所述的第一导电层(21)、第二导电层(22)、第一保护层(31)和第二保护层(32)通过喷墨打印而形成，所述的盖板层(4)通过喷墨打印硬化层溶液或者贴合盖板而形成。
3.根据权利要求2所述的单层双面电极电容屏，其特征在于，当所述的盖板层(4)通过贴合盖板而形成时，所述的盖板为PC塑料、PMMA亚克力板、塑塑复合材料或硬化树脂中的一种。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的单层双面电极电容屏，其特征在于，所述的第一导电线路(212)和第二导电线路(222)表现为相互交叉设置的横向导电线路和纵向导电线路。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的单层双面电极电容屏的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、在基材(1)的下表面喷墨打印一层纳米银棒导电墨水，再在边缘喷墨打印纳米银棒导电墨水，然后进行图案画，形成第二导电膜(221)和第二导电线路(222)，第二导电膜(221)和第二导电线路(222)构成第二导电层(22)；
S2、在第二导电层(22)表面喷墨打印一层保护层溶液，形成第二保护层(32)；
S3、在基材(1)的上表面喷墨打印一层纳米银棒导电墨水，再在边缘喷墨打印纳米银棒导电墨水，然后进行图案化，形成第一导电膜(211)和第一导电线路(212)，第一导电膜(211)和第一导电线路(212)构成第一导电层(21)；
S4、在第一导电层(21)表面喷墨打印一层保护层溶液，形成第一保护层(31)；
S5、在第一保护层(31)表面喷墨打印硬化层溶液或者贴合玻璃盖板，形成盖板层4；
S6、在第一导电线路(212)和第二导电线路(222)的信号引出端连接FPC接线排(5)，所述的FPC接线排(5)与信号处理器(6)连接，即得所述的单层双面电极电容屏。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米银棒导电墨水的组成如下：
Figure FDA0002373884270000021
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的保护层溶液的组成如下：
Figure FDA0002373884270000022
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的硬化层溶液的组成如下：
硬化树脂 10-30％
溶剂 余量。
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