触控传感器及其制作方法和触控传感器单元与流程

本发明涉及触控传感器
技术领域：
，特别涉及触控传感器及其制作方法和触控传感器单元。
背景技术：
：柔性显示已经成为显示领域的发展方向，尤其是穿戴设备日渐汹涌的发展趋势，现有技术通常采用透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)、金属网络(metalmesh)等作为触控传感器，也有部分产品采用碳纳米管材料制作触控传感器。在这些材料，氧化铟锡和金属网络的机械强度和柔韧性皆较差，因此，氧化铟锡和金属网络不能很好的应用于柔性显示产品。而碳纳米管结构的触控传感器又由于碳纳米管材料本身的各向异性，决定了其不能实现多点触控。因此，需要一种机械强度高，柔韧性好，并且能够实现多点触控的触控传感器。技术实现要素：本发明提供了触控传感器及其制作方法和触控传感器单元，用于解决现有技术中的触控传感器应用于柔性显示产品时不能实现点触控的问题。技术方案如下：在第一方面，本发明提供了一种触控传感器的制作方法，包括以下步骤，步骤a)将第一组合物涂布于聚酰亚胺基板上；所述第一组合物包括：导电聚合物、固化材料、离子液和磷烯；步骤b)固化形成第一层薄膜；步骤c)在所述第一层薄膜上涂布光刻胶，再进行曝光显影；步骤d)对涂布有所述光刻胶的所述第一层薄膜进行刻蚀，形成第一层触控传感器图形；步骤e)剥离所述光刻胶，获得第一层触控传感器。具体地，所述磷烯与所述导电聚合物、所述固化材料和所述离子液之和的重量比为2％～10％。具体地，所述导电聚合物包括：聚苯乙烯磺酸钠、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类聚合物、聚硅烷类聚合物、三苯甲烷类聚合物、三芳胺类聚合物和吡唑啉类聚合物中的至少一种聚合物。具体地，所述离子液包括水以及选自1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐和氯化1-丁基-3-甲基咪唑盐中的至少一种盐；基于所述离子液的总质量，所述至少一种盐的质量分数为10％～99％。具体地，基于所述导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，所述导电聚合物的质量分数为5％～10％。具体地，基于所述导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，所述固化材料的质量分数为0.5％～5％。优选地，还包括：基于所述导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，质量分数为0.001％～1％的润湿流平剂，和/或基于所述导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，质量分数为0.001％～1％的附着力促进剂。优选地，该制作方法还包括以下步骤，步骤f)在所述第一层触控传感器上涂布绝缘层；步骤g)将第二组合物涂布于所述绝缘层上；步骤h)固化形成第二层薄膜；步骤i)在所述第二层薄膜上涂布光刻胶，再进行曝光显影；步骤j)对涂布有所述光刻胶的所述第二层薄膜进行刻蚀，形成第二层触控传感器图形；步骤k)剥离所述光刻胶，获得由第一层触控传感器、绝缘层和第二层触控传感器组成的触控传感器组件。在第二方面，本发明还提供了另一种触控传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤a)将第三组合物喷墨打印在聚酰亚胺基板上，形成第一层触控传感器图形；步骤b)固化，获得第一层触控传感器。优选地，该制作方法还包括以下步骤，步骤c)在所述第一层触控传感器上涂布绝缘层；步骤d)将第四组合物喷墨打印在所述绝缘层上，形成第二层触控传感器图形；步骤e)固化，获得由第一层触控传感器、绝缘层和第二层触控传感器组成的触控传感器组件。在第三方面，本发明还提供了一种触控传感器，其为利用本发明第一方面或本发明第二方面所述的制作方法制备的第一层触控传感器或利用本发明第一方面或本发明第二方面所述的制作方法制备的触控传感器组件。在第四方面，本发明还提供了一种触控传感器单元，包括聚酰亚胺基板和设置在所述聚酰亚胺基板上的本发明第三方面所述的触控传感器。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：利用本发明提供的制作方法制作的触控传感器，具有机械强度高，可弯折的柔韧性特质，可应用于柔性显示产品，并且能实现多点触控，不但如此，该触控传感器还具有电性能稳定，电阻值低的特点。除此之外，该制作方法的生产周期短，生产成本低。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一种实施例提供的一种触控传感器的制作方法的工艺流程图；图2为磷烯的结构示意图；图3为石墨烯的结构示意图。具体实施方式为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。在第一方面，本发明提供了一种触控传感器的制作方法，如图1所示，包括以下步骤，S101步骤a)将第一组合物涂布于聚酰亚胺基板上；所述第一组合物包括：导电聚合物、固化材料、离子液和磷烯；S102步骤b)固化形成第一层薄膜；S103步骤c)在所述第一层薄膜上涂布光刻胶，再进行曝光显影；S104步骤d)对涂布有所述光刻胶的所述第一层薄膜进行刻蚀，形成第一层触控传感器图形；S105步骤e)剥离所述光刻胶，获得第一层触控传感器。利用本发明提供的触控传感器的制作方法制作的触控传感器，具有机械强度高，可弯折的柔韧性特质，可应用于柔性显示产品，并且能实现多点触控，不但如此，该触控传感器还具有电性能稳定，电阻值低的特点。除此之外，该制作方法的生产周期短，生产成本低。还有，对于步骤a)中，组合物的制备过程，可以为先将离子液与固化材料混合，低温加热(通常可以为45～60℃)混合均匀，待固化材料完全溶解后，冷却至室温，再加入导电聚合物，混合均匀，然后加入磷烯，混合均匀，制成上述组合物。混合的方式可以为振荡或搅拌，搅拌转速可以为50～300转/min，在混合磷烯时，搅拌时间可以为18～36h，从而使磷烯均匀分散在导电聚合物、固化材料和离子液所形成的混合液中。再有，对于步骤b)中，将第一组合物固化形成第一层薄膜，可以将组合物涂布于聚酰亚胺基板上，冷却至室温，通常为25±3℃，并保持30～180s，固化形成第一层薄膜。其中，涂布的方法可以为旋转涂抹法或狭缝式涂布法结合旋转涂抹法。此外，由于磷烯是纳米级的材料，对于步骤b)中，在第一层薄膜上涂布光刻胶，在进行曝光显影，本发明的步骤b)可以采用现有技术中的曝光显影技术，本发明在此处不作具体赘述。在本发明的一种实施例中，磷烯与导电聚合物、固化材料和离子液之和的重量比为2％～10％，优选为6％。在本发明的另一种实施例中，基于所述导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，所述导电聚合物的质量分数为5％～10％。导电聚合物可以包括：聚苯乙烯磺酸钠、聚对苯撑乙烯、聚噻吩类聚合物、聚硅烷类聚合物、三苯甲烷类聚合物、三芳胺类聚合物和吡唑啉类聚合物中的至少一种聚合物。由于导电聚合物的链内与链间P电子轨道重叠交盖所形成的导电能带为载流子的转移和跃迁提供了通道，因此，相比于磷烯，组合物具有更高的透过率和载流子传输速率，具有更好的导电性能。其中，聚噻吩类聚合物包括：3,4-乙撑二氧噻吩聚合物、3,4-乙撑二氧噻吩聚合物、3-己基噻吩聚合物、苯并噻吩聚合物、2-氯噻吩聚合物、3-甲氧基噻吩聚合物和2,3-二溴噻吩聚合物中的一种或多种；聚硅烷类聚合物包括：乙烯基三乙氧基硅烷聚合物、乙烯基三乙酰氧基硅烷聚合物、(γ-甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷聚合物和γ-氯丙基三乙氧基硅烷聚合物中的一种或多种；三苯甲烷类聚合物包括：三氨基三苯甲烷聚合物或三苯甲烷聚合物中的一种或多种；三芳胺类聚合物包括：N,N′-双(3,5-二甲基苯基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4,4′-二胺聚合物、N,N,N′N′-四苯基联苯胺聚合物、3-甲基三苯胺聚合物、4-甲基三苯胺聚合物和4,4′-二甲基三苯胺聚合物中的一种或多种；吡唑啉类聚合物包括：5-氧代-2-吡唑啉聚合物、三苯基吡唑啉聚合物和1,3-二苯基-2-吡唑啉聚合物中的一种或多种。在本发明的再一种实施例中，基于导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，固化材料的质量分数为0.5％～5％，优选为1.5％～3％。此外，固化材料包括可聚合树脂和固化剂；其中可聚合树脂与固化剂的重量比为2000:1～10:1。可聚合树脂可以为不饱和的聚酯类树脂、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种；固化剂可以为脂肪族胺类固化剂，如二乙烯三胺或二甲氨基丙胺等，固化剂也可以为芳香胺类固化剂，如间苯二胺或二氨基二苯基甲烷等。在本发明的再一种实施例中，离子液包括水以及选自1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(简称[EMIM]PF6)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(简称[BMIM]PF6)、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(简称[OMIM]PF6)、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(简称[EMIM]BF6)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐(简称[BMIM]CF3S03)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑盐(简称[BMIM]Cl)中的至少一种盐。基于离子液的总质量，至少一种盐的质量分数为10％～99％，优选30％～70％，更优选为65％。作为本发明的一种改进方式，触控传感器的制作方法中的组合物还可以包括：润湿流平剂。基于导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，润湿流平剂的质量分数可以为0.001％～1％，优选为0.2％。润湿流平剂的加入使组合物具有适合的表面张力和降低表面张力梯度的能力，更容易形成平整、光滑、均匀的第一层薄膜。在实际应用中，润湿流平剂包括有机硅氧烷润湿剂，氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂，丙烯酸酯类流平剂中的至少一种。作为本发明的另一种改进方式，触控传感器的制作方法中的组合物还可以包括：附着力促进剂。基于导电聚合物、固化材料和离子液的总质量，附着力促进剂的质量分数可以为0.001％～1％，优选为0.2％。在实际应用中，附着力促进剂可以选自：γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、长链烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-巯基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。在实际应用中，剥离光刻胶的条件为真空度：10-5托；260±40℃，保持10～30min，优选为260℃，保持20min。作为本发明的一种优选实施方式，为了使触控传感器的X-Y位置确定，该制作方法还包括以下步骤，步骤f)在所述第一层触控传感器上涂布绝缘层；步骤g)将第二组合物涂布于所述绝缘层上；步骤h)固化形成第二层薄膜；步骤i)在所述第二层薄膜上涂布光刻胶，再进行曝光显影；步骤j)对涂布有所述光刻胶的所述第二层薄膜进行刻蚀，形成第二层触控传感器图形；步骤k)剥离所述光刻胶，获得由第一层触控传感器、绝缘层和第二层触控传感器组成的触控传感器组件。需要说明的是，对于第二组合物的组成请参见本发明第一方面关于第一组合物的相关叙述，本发明在此不作赘述，并且第二组合物与第一组合物的组成可以是相同的也可以是不同的。还有，对于步骤c)中的绝缘层的涂布方法可以为旋转涂抹法或狭缝式涂布法结合旋转涂抹法。本领域技术人员可以根据实际情况自行选择。在第二方面，本发明还提供了另一种触控传感器的制作方法，包括以下步骤，步骤a)将第三组合物喷墨打印在聚酰亚胺基板上，形成第一层触控传感器图形；步骤b)固化，获得第一层触控传感器。需要说明的是，对于第三组合物的组成请参见本发明第一方面关于第一组合物的相关叙述，本发明在此不作赘述。还有，由于步骤a)中的喷墨打印可采用现有技术中的喷墨打印技术，因此，本发明在此不作赘述。喷墨打印的工艺简单，而且材料利用率高。再有，步骤b)中的固化通常为冷却至室温，通常为25±3℃，并保持30～180s，即可固化形成第一层触控传感器。作为本发明的一种优选实施方式，为了使触控传感器的X-Y位置确定，该制作方法还包括以下步骤，步骤c)在所述第一层触控传感器上涂布绝缘层；步骤d)将第四组合物喷墨打印在所述绝缘层上，形成第二层触控传感器图形；步骤e)固化，获得由第一层触控传感器、绝缘层和第二层触控传感器组成的触控传感器组件。需要说明的是，对于第四组合物的组成请参见本发明第一方面关于第一组合物的相关叙述，本发明在此不作赘述。第四组合物与第三组合物可以是相同的也可以使不同的。还有，对于步骤c)中的绝缘层的涂布方法请参见本发明第一方面的相关内容的叙述。再有，绝缘层的涂布方法请参见本发明第一方面的相关叙述。此外，步骤e)中的固化，请参见本发明第二方面的另一种触控传感器的制作方法中步骤b)中的固化条件，本发明在此不作赘述。在第三方面，本发明还提供了一种触控传感器，其可以为利用本发明第一方面或本发明第二方面提供的制作方法制备的第一层触控传感器，也可以为利用本发明第一方面或本发明第二方面所提供的制作方法制备的触控传感器组件。其中触控传感器组件包括：第一层触控传感器、绝缘层和第二层触控传感器。在第四方面，本发明还提供了一种触控传感器单元，包括聚酰亚胺基板和设置在所述聚酰亚胺基板上的本发明第三方面提供的触控传感器。材料和仪器实施例中所用到试剂药品均市售可得。仪器磁力搅拌器品牌：艾卡(IKA)，型号：RCT方块电阻仪厂家：苏州晶格电子有限公司，型号：ST2253实施例1-5组合物的制备实施例1精密称取2g的固化材料，加入到94g的离子液中，加热至270℃，200转/min，搅拌20h，使之完全溶解，冷却至室温，之后加入2g的聚对苯撑乙烯、1g的3,4-乙撑二氧噻吩聚合物和1g的乙烯基三乙氧基硅烷聚合物，200转/min，搅拌22h，混匀后，加入4g的磷烯，200转/min，搅拌24h，使磷烯分散均匀，制得组合物。其中，离子液为含有质量分数为6％的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐溶液。固化材料为1.8g的不饱和的聚酯类树脂和0.2g的脂肪族多胺固化剂。实施例2-5与实施例1的制备方法和条件相同，只是组合物的成分不同。如表1所示。表1实施例2-5制备的组合物中各种成分的用量实施例6薄膜的制备将实施例4制备的组合物涂布于聚酰亚胺基板上，冷却至室温，形成薄膜。实施例7薄膜的制备第一混合液的制备，10g的磷烯加入到含有2g的固化材料和88g的离子液的溶液中，150转/min，搅拌18h，混合均匀，得到第一混合液；其中，固化材料的种类和离子液中盐的种类和质量分数与实施例2的相同；第二混合液的制备，将3g的固化材料加入到89g离子液中，混匀；再向其中加入3g的聚苯乙烯磺酸钠、3g的三苯基吡唑啉聚合物和2g的4-甲基三苯胺，150转/min，搅拌18h，混合均匀，得到第二混合液；其中，固化材料的种类和离子液中盐的种类和质量分数与实施例2的相同；将第一混合液涂布于玻璃基板上，固化而形成第一薄膜层；将第二混合液喷淋在第一薄膜层上，在220℃的条件下，保持120s，之后冷却至室温，固化而形成薄膜。相对于实施例6制备的薄膜，实施例7这种通过在磷烯薄膜的表面形成保护层的方法制备的薄膜的稳定性更高。对比例1第一混合液的制备与实施例7的区别仅在于将磷烯替换为石墨烯。薄膜的制备方法与实施例7相同。对比例2第一混合液的制备与实施例1的区别仅在于将磷烯替换为氧化铟锡。薄膜的制备方法与实施例7相同。将实施例7与对比例1和对比例2获得薄膜进行测试，结果如表2所示。表2实施例7与对比例1和2的对比结果膜厚(nm)方阻(Ω/□)延展性实施例788高，具有X-Y-Z向延展性。对比例159.5具有X-Y轴延展性对比例230030脆性大由表2可知，在相同的条件下，利用磷烯制备的薄膜相对于石墨烯和氧化铟锡制备的薄膜，方块电阻更小，即电阻值更低，延展率更高。除此以外，相较于贵重金属氧化铟锡(ITO)，磷烯的成本低。从而可知，由磷烯制备的薄膜制作的电极具有更好的电气性能和低成本。进一步对实施例7和对比例2获得薄膜进行检测。如表3所示。表3实施例7和对比例2获得薄膜的性能由表3可知，相较于石墨烯，本发明采用磷烯制备的薄膜，导电性更好，不会发生漏电现象，并且柔韧性更好，可弯折和可压缩。从而可知，本发明制备的电极不会发生漏电现象，并且柔韧性好和延展性更好。实施例8～实施例10触控传感器的制备实施例8将实施例3制备的组合物喷墨打印在聚酰亚胺基板上，形成第一层触控传感器图形；冷却至室温，并保持180s，即可固化形成第一层触控传感器；在第一层触控传感器上沉积绝缘层；将实施例5制备的组合物喷墨打印绝缘层上，形成第二层触控传感器图形；冷却至室温，并保持180s，即可固化形成第二层触控传感器，即得到由第一层触控传感器、绝缘层和第二层触控传感器组成的触控传感器组件。实施例9在实施例6制备的薄膜上涂布光刻胶，再进行曝光显影；对涂布有光刻胶薄膜进行刻蚀，形成触控传感器图形；真空度：10-5托；260℃，保持20min剥离光刻胶，获得触控传感器。实施例10在实施例7制备的薄膜上涂布光刻胶，再进行曝光显影；对涂布有光刻胶的薄膜进行刻蚀，形成触控传感器图形；真空度：10-5托；260℃，保持20min剥离光刻胶，获得触控传感器。对比例3对比例3与实施例8的区别仅在于将磷烯替换为石墨烯，其他完全相同。对比例4对比例4与实施例9的区别仅在于将磷烯替换为石墨烯，其他完全相同。对比例5对比例5与实施例10的区别仅在于将磷烯替换为石墨烯，其他完全相同。对实施例8～10与对比例3～5获得的含有触控传感器的聚酰亚胺基板分别进行弯折90°的可耐受次数，结果见表4。表4实施例8～10与对比例3～5的对比结果实施例8实施例9实施例10对比例1对比例2对比例3寿命(次)＞200,000＞200,000＞200,00080,00076,00068,000由表4可知，本发明提供的触控传感器的机械强度远高于利用石墨烯制备的触控传感器的机械强度。这是因为，磷烯优越的延展性和机械强度性能来源于其褶皱的六边形褶皱结构(如图2所示)，由于褶皱结构的存在，在承受较大的拉伸及压强、以及反复的折弯时，其可以发生Z向的堆叠结构，磷烯材料堆叠的存在，使得电极一直处理联通状态，不容易被拉断，不会引起电路断路、无法导通的情况发生；而石墨烯材料，其平面六边形的物理结构(如图3所示)决定了其在经受大的压强、反复弯折等外界作用时，其寿命明显低于本发明的采用磷烯制备的触控传感器。由上述实施例可知，本发明提供的触控传感器和触控传感器单元具有机械强度高，可弯折的柔韧性特质，可应用于柔性显示产品，并且能实现多点触控，不但如此，该触控传感器还具有电性能稳定，电阻值低的特点。除此之外，该触控传感器的制作方法的生产周期短，生产成本低。以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3