一种柔性触摸屏的制作方法

文档序号:15684881发布日期:2018-10-16 20:57阅读:1815来源:国知局

本发明涉及的是触摸屏领域,具体是一种柔性触摸屏。



背景技术:

在过去几年中,很多电子产品如手机、平板电脑、可穿戴手表等都应用到了触摸屏,这极大的方便了客户的操作。随着具有触摸功能的消费电子产品的快速普及,带动了业界触摸屏的使用显着增长。随着目前市场对触摸屏的应用范围逐渐扩大,设备制造商和供应商意识到现今的触摸屏在支持触摸功能产品的更多需求方面存在限制。其中最主要的是现有的触摸传感器不具备应用于弯曲表面的柔性,它们也无法让工程师在触摸屏的整个平面上嵌入功能性。

而限制触摸屏柔性化的主要因素集中在屏幕所采用的电极材料方面。目前,触摸屏所采用的电极材料主要为氧化铟锡(ito),但是ito薄膜本身较脆,且铟、锡作为稀有元素在地球中的储备含量也较少,很难满足未来显示产业的发展。而要想实现触摸屏柔性化需要找寻替代ito的材料。

近年来,国内外对于柔性触摸屏的研究已经取得了许多突破性的进展,比如:2015年,三星公司在sid显示会议上所展出的全柔性手机屏,其触摸屏采用银纳米线薄膜作为电极,而最近国内外多家公司也将石墨烯薄膜用于触摸屏中,并成功制备了能够实现随意弯曲的显示触控屏。但是这些柔性触摸屏还存在一些问题,利用银纳米线作为电极制备的柔性触摸屏虽然性能较好,但是由于屏幕所采用基板为高分子薄膜,没有很好硬度和隔绝水氧作用,很容易造成银纳米线薄膜的氧化,降低触摸屏的寿命,而采用cvd法制备的石墨烯薄膜本身工艺性较为复杂,成本也较高,溶液法制备的传统石墨烯薄膜导电率又较低,难以满足工业上大规模的使用,所以需要另外寻找一些折中的办法。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提供了一种柔性触摸屏,该方法充分解决了柔性触摸屏因为材料限制所碰到的寿命低,成本大等问题,能够大力推动柔性触摸屏产业化的发展。

本发明的具体方案如下:一种柔性触摸屏,包括柔性基板,所述柔性基板上附有透明导电膜和绝缘胶膜,所述的透明导电膜采用石墨烯/银纳米线/石墨烯多层复合薄膜;

所述石墨烯/银纳米线/石墨烯多层复合薄膜的制备方法为:(1)先在柔性基板表面利用旋涂、提拉或喷涂工艺将石墨烯分散液制备成第一石墨烯层,之后在第一石墨烯层表面上沉积银纳米线分散液,得到银纳米线层,最后利用喷涂方式在银纳米线层表面再覆盖上第二石墨烯层,获得透明导电膜a;重复前面制备方法,得到另外一个透明导电膜b;

(2)通过刻蚀工艺将步骤(1)所制备的透明导电膜a和透明导电膜b图形化;

(3)先在透明导电膜a上涂覆一层绝缘胶膜,再将透明导电膜b覆盖在绝缘胶膜表面,加热烘干;

所述石墨烯分散液为氧化石墨烯或还原后的石墨烯粉体在水或有机溶剂中的分散液,所得的石墨烯分散液浓度为0.1mg/ml-10mg/ml;所述银纳米线分散液为银纳米线在水或有机溶剂中的分散液,所得的银纳米线分散液浓度为0.5mg/ml-15mg/ml;所述银纳米线的长度为5um-100um,直径为10nm-100nm。

作为本发明的优选的技术方案,所述的柔性基板选自柔性玻璃、pet薄膜、pmma薄膜、聚酯薄膜或尼龙薄膜。

作为本发明的优选的技术方案,所述的第一石墨烯层厚度控制在5nm-20nm,在第一石墨烯层上沉积的银纳米线层厚度为10nm-1um,在银纳米线层表面沉积的第二石墨烯层厚度为2nm-10nm。

作为本发明的优选的技术方案,所述的刻蚀工艺包括湿法刻蚀或干法刻蚀。

作为本发明的优选的技术方案,所述加热烘干的烘干温度为60℃-200℃,烘干时间为10min-24h。

作为本发明的优选的技术方案,在制备石墨烯/银纳米线/石墨烯多层复合薄膜的过程中可在沉积石墨烯层之前将柔性基板进行plasma或uv/o3的处理。

本发明的有益效果

本发明主要针对的柔性触摸屏,采用全新的石墨烯/银纳米线/石墨烯复合电极,以取代传统的ito电极,实现触摸屏完全柔性化。由于柔性触摸屏所采用的传统高分子薄膜不如玻璃的硬度和水氧隔绝能力,很容易造成金属电极的老化和破损等问题,而石墨烯具有很高的硬度和隔绝水氧能力,能够有效提高触摸屏的寿命。同时上层石墨烯薄膜的表面包覆能够进一步提高银纳米线的导电率,从而提高触摸屏的综合性能。采用本发明制备的柔性触摸屏成本低,性能好,寿命高,可任意弯曲,能够进一步推动柔性显示产业的发展,满足未来柔性化产业发展的需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明专利内容作进一步详细的说明。

图1为本发明柔性触摸屏的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。

如图1所示,该图为柔性触摸屏的结构图,其中s01为柔性基板,s02为第一石墨烯层,s03为银纳米线层,s04为第二石墨烯层,s05为oca胶膜,s06为第二石墨烯层,s07为银纳米线,s08为第一石墨烯层,s09为柔性基板。

一种柔性触摸屏,包括柔性基板,所述柔性基板上附有透明导电膜和绝缘胶膜,所述的透明导电膜采用石墨烯/银纳米线/石墨烯多层复合薄膜在本实施例具体的制备工艺如下:

首先将pet薄膜放置在旋涂机上,然后在pet薄膜表面滴上4mg/ml的石墨烯分散液,启动旋涂机,控制转速为1200rpm,旋涂机停转后,将薄膜放置在加热板上120℃处理10min。等薄膜冷却到常温后,将薄膜放置在旋涂机上,再次滴加6mg/ml的银纳米线分散液,该分散液溶剂为乙醇和异丙醇的混合液,等溶液均匀铺开后,启动旋涂机,转速控制在1500rpm,旋转1min,之后将薄膜转移到加热板上140℃处理15min,之后重复银纳米线薄膜的旋涂制备过程,获得3层的银纳米线薄膜。然后将所制备的薄膜放置在洁净工作台上,将2mg/ml的石墨烯分散液加入到喷枪中,调整喷枪的出液速度,之后利用喷涂法在银纳米线薄膜表面沉积一层石墨烯层,之后将薄膜放置在加热板上140℃退火处理10min,最终获得高导电率,高透明性的复合导电薄膜a。经测量发现,薄膜的方块电阻为2-6欧姆/方块,而在550nm可见光波长下的透光率达到84%,能够充分用在触摸屏方面。

之后重复上述的步骤制备出另外透明导电薄膜b,利用干法刻蚀或湿法刻蚀分别将薄膜a和b图形化,然后在a薄膜的第二层石墨烯表面涂覆粘合层oca胶膜,之后将另外一份带有第二层石墨烯层的那一面的薄膜b覆盖在oca胶膜表面,施压后放在热板上完全烘干,然后取出测量。

上述实施例步骤中,柔性基板材料也可以是柔性玻璃、pmma薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜及其它复合薄膜。薄膜在沉积石墨烯层之前可以先经过plasma或uv/o3的处理,使得薄膜表面带有一些氧组分的特殊基团,有利于石墨烯分散液的均匀涂覆。

上述实施例步骤中,薄膜表面第一次石墨烯层的沉积也可以采用喷涂或提拉法,所采用的石墨烯分散液可以是分散在dmf、乙醇等有机分散液中的还原石墨烯粉末,之后经超声均匀分散,通过上述步骤在柔性基板上沉积成膜。相比较于cvd法所制备的石墨烯柔性薄膜,采用溶液法制备的石墨烯薄膜成本较低,工艺简单,通过120℃加热处理后,氧化石墨烯薄膜部分还原为石墨烯薄膜,均匀分布的石墨烯薄膜能够起到很好的隔绝硬物和水氧的作用,延长触摸屏的寿命。

上述实施例步骤中,银纳米线薄膜的涂覆也可以通过喷涂法或提拉法来实现,银纳米线可以分散在水、乙醇、异丙醇等多种溶液中,多层银纳米线的制备能够提高银纳米线之间的搭接几率,降低方块电阻,提高所制备触摸屏的灵敏度。

上述实施例步骤中,薄膜最上层的石墨烯层的沉积采用喷涂法来进行,主要由于银纳米线经加热处理之后,表面具有一定的疏水性,因此旋涂或提拉的方式很难在银纳米线薄膜表面沉积上均匀的石墨烯层,因此该层的沉积主要通过喷涂来实现。另外所采用的石墨烯分散液可以是分散在dmf、乙醇等有机分散液中的还原石墨烯粉末,之后经超声均匀分散。最上层石墨烯薄膜的厚度为2-10nm,其作用主要是为了进一步提高银纳米线每条线之间的搭接,通过石墨烯的粘合作用,降低薄膜的方块电阻,提高所制备触摸屏的灵敏度。

上述实施例步骤中,所采用的胶膜为oca胶膜,当然其他类似的绝缘胶膜在本发明专利中也可以采用,主要起到隔绝和粘合两层导电薄膜的作用。

该方法所制备的触摸屏因为银纳米线和石墨烯的结合,具有极佳的稳定性和分辨率,且由于采用旋涂的方式,薄膜均匀,整个触摸屏面不存在坏点和反应差的问题,灵敏度高,且柔性测试稳定性较好,能够满足未来发展的需要。

上述实施例不以任何方式限制本发明专利,凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明专利的保护范围内。

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