干膜制备方法及应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法
【专利摘要】本发明公开一种干膜制备方法及应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，采用该方法制作触摸屏透明导电电极具有如下优点：一、可以采用曝光、显影等成熟高效的工业制程。二、导电率高，可以制作大尺寸，多点触控的电容触摸屏。三、具有良好的柔性，可以在使用中弯曲，扩大了触摸屏应用范围。四、图形可以叠加，可适用的触控方案更多。五、制程简单，产品批量加工制程良率高。
【专利说明】干膜制备方法及应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及触摸屏【技术领域】，尤其涉及一种干膜制备方法及应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法。
【背景技术】
[0002]触摸屏是一种输入设备，能够方便实现人与计算机及其它便携式移动设备的交互作用。近年来，基于氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜的电容触摸屏被广泛应用于移动互联设备，如智能手机，便携式平板电脑等。关于ITO的研究与应用较为广泛、成熟，它是氧化铟(90%In203)和氧化锡(10%Sn02)的合成物镀制在硬(玻璃)或软(塑胶)基板上生产的。工业当中采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)方式镀制ITO膜层,其中最常用的PVD方法为溅射镀膜方式。虽然ITO薄膜具有高导电性和透明度，但是仍存在很多难以克服的困难:一、ITO薄膜很脆易碎。二、当使用塑胶基板时，由于处理温度受限，ITO薄膜导电性和透明度均较低，严重限制了触摸屏尺寸的进一步增加。三、受原材料和生产设备、工艺的影响，ITO薄膜将会越来越昂贵。
[0003]因此，寻找新的材料和方法制作触摸屏透明导电电极成为工业界急需解决的课题。新方案中的透明导电膜层应当具有达标的导电性能和透光性能，同时，应当具有良好的附着力、化学稳定性、热稳定性等特点，同时，其材料成本和加工成本也不宜过高。这些潜在的方案包括使用金属网格、纳米银线、石墨烯等。石墨烯具有作为透明导电材料的极佳性能，具体表现为:一、石墨烯的 透射率在可见光波段与波长无关。因此，可见光透射率因波长不同而引起的变化较少，透射光谱几乎为平坦状态。二、石墨烯的色调完全无色。导电薄膜越是无色就越容易在触摸显示屏上忠实地再现图像颜色。三、石墨烯具有高达97.4%的透射率。四、石墨烯的在透过率维持在95%范围内时，方块电阻仍可达到125 Ω/ □，已经达到了工业界透明电极的质量标准(200~900Ω/?)。但石墨烯成膜的过程困难，膜层附着力不高导致最终的良品率较低。
[0004]感光干膜简称干膜，是一种感光材料，由聚酯薄膜、光致抗蚀剂及聚乙烯保护膜三部分组成，广泛用于印制电路板(PCB)、半导体等图形刻蚀工艺中。近年来，随着触摸屏的应用，也开始应用于ITO等透明导电材料的图形制作。在ITO的图形制作工艺中，将菲林上的图形通过紫外光照射转移至贴附干膜的ITO膜，通过适当的显影剂，将未曝光部分的干膜蚀去，再通过ITO刻蚀液刻蚀等工序便得到布有透明电路的基片。整个过程由于基本在黄光下完成，因此又称黄光制程。黄光制程技术成熟，效率高，是电路规模化生产的优选工艺。但是，一方面ITO的缺点以上已提及，而新的材料采用黄光制程的工艺还不成熟，尤其石墨烯具有很高的惰性，几乎不会受到腐蚀。另一方面，现有的ITO刻蚀液存在一定的污染，需要经过复杂的处理才能达到排放标准。因此如何利用并改进现有的黄光制程，并应用到触摸屏透明导电电极制作中是亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于通过一种干膜制备方法及应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，来解决以上【背景技术】部分提到的问题。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种干膜制备方法，其中，所述干膜由底膜、导电光敏层及聚乙烯保护膜组成，所述导电光敏层包括多官能单体、光引发剂、粘合剂聚合物及导电材料，该制备方法包括如下步骤:
[0008]A、按比例称量多官能单体、光引发剂、粘合剂聚合物组分，并依次投入到丙酮溶剂中；常温常压下搅拌；待完全溶解后过滤，静止消泡；
[0009]B、按比例称量石墨烯粉体，加入到含有共轭环的有机物的丙酮溶液中，溶液在40-100°C下超声波震荡6-48小时，含有共轭环的有机物与石墨烯通过二一二共轭形成非共价修饰的石墨烯；
[0010]C、将所述非共价修饰的石墨烯投入至步骤A制备的混合物中，超声波分散1-5小时，然后室温下混合；待完全溶解后过滤，静止消泡；
[0011]D、将步骤A制备的混合物涂布到聚脂胶片上；
[0012]E、将步骤C制备的组合物涂布到所述聚脂胶片上的组合物上，涂布后烘干；
[0013]F、吹风冷却，贴上聚乙烯保护膜，然后收卷，暂存。
[0014]特别地,所述步骤B中选用粒径5_25nm的石墨烯粉体成品；石墨烯粉体的质量比例根据实际透光率和电阻要求配制，优选的范围是0.01%-0.1% ；
[0015]所述步骤D中涂布厚度为3-5um ;所述步骤E中涂布厚度为3_5um，涂布方法包括喷涂、滚涂。
[0016]本发明还公开了一种应用上述干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，包括如下步骤:
[0017]a、揭离所述干膜的聚乙烯保护膜；
[0018]b、将干膜与触摸屏基板平整贴合；
[0019]C、将贴合后的干膜和基板进行热压；
[0020]d、将热压完成的干膜放置在紫外光曝光样品台上，并将带有图案的掩膜版覆盖其上，整体在紫外光下进行曝光；
[0021]e、将已曝光的贴在基板上的干膜上方保护膜去除，放置在显影池中显影，显影后用纯水清洗并烘干；
[0022]f、将显影后的带有干膜的基板放置在紫外光曝光台上，在紫外光下进曝光；
[0023]g、将曝光后的带有干膜的基板用带有引线层图案的掩膜版覆盖，采用丝印工艺在形成的导电干膜图形上丝印出引线层图案，并裁切出所需的样品外形。
[0024]特别地，所述步骤c中热压的温度控制在100°C _110°C，压力控制在5±lKg。
[0025]特别地，所述步骤d中曝光能量控制在50-130mJ，优选50mJ，60mJ，70mJ，80mJ，90mJ,IOOmJ，IIOmJ,120mJ,130HJ。
[0026]特别地，所述步骤e中显影液为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的质量浓度为0.5%_2%，优选 0.5%, 1%，1.5%, 2%o
[0027]特别地，所述步骤f中曝光能量为700-1200mJ，优选700mJ，800mJ，900mJ，IOOOmJ,IIOOmJ,1200mJ。[0028]采用本发明的技术方案制作触摸屏透明导电电极具有如下优点:一、可以采用曝光、显影等成熟高效的工业制程。二、导电率高，可以制作大尺寸，多点触控的电容触摸屏。三、具有良好的柔性，可以在使用中弯曲，扩大了触摸屏应用范围。四、图形可以叠加，可适用的触控方案更多。五、制程简单，产品批量加工制程良率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明干膜制备方法流程图；
[0030]图2为本发明应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0032]请参照图1所示，图1为本发明干膜制备方法流程图。
[0033]本实施例中所述干膜由底膜、导电光敏层及聚乙烯保护膜组成。在制造干膜的过程中，底膜是由聚对苯二甲酸乙酯制得，被作为支承体。厚度为16um, 19um, 25um。导电光敏层是干膜光致抗蚀剂的主体，其制备方法是将混有高电导率材料如石墨烯的感光胶涂布到聚酯薄膜上而成，光敏层厚度为3至10um。优选3um、4um、5um。
[0034]根据化学特性和加工条件，导电光敏层具有不同组成。更具体的说，导电光敏层包括:一、一种通过光诱导使其发生光聚合的多官能单体；二、一种由光促进的游离基诱导的光引发剂，以便产生光聚合作用，提供机械强度、遮盖性质；三、增加光聚合组分附着力的粘合剂聚合物，以及诸如稳定剂、粘合促进剂或热聚合抑制剂的某些添加剂。四、导电材料，使光敏层在固化后有导电功能。这些材料被按特定工艺混合并被涂布在聚酯薄膜上，并且其后被干燥。
[0035]于本实施例，所述干膜制备方法具体包括如下步骤:
[0036]步骤S101、按比例称量多官能单体、光引发剂、粘合剂聚合物组分，并依次投入到丙酮溶剂中；常温常压下搅拌30分钟；待完全溶解后过滤，静止消泡10分钟。
[0037]实际应用中，选用具有至少两个丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物作为多官能单体，所述化合物包括乙二醇二丙烯酸酯的衍生物，乙二醇二丙烯酸酯的衍生物包括:乙二醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯；双酚A的环氧乙烯或1，2环氧丙烯的添加剂:N，N’_亚甲基双丙烯酰胺、N，N’_亚苄基双丙烯酰胺；至少三个丙烯酸酯的化合物:甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯。于本实施例，优选的多官能单体组合为9G:33.3wt.%, APG-400:33.3wt.%、BPE-500:33.3wt.%o
[0038]光引发剂包括:安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚；烧基二丙酮:二丙酮、4，4’ -双(二乙基氨基)二丙酮、氯二丙酮、4，4’ - 二甲基氨基二丙酮；蒽醌:2-乙基蒽醌、2-正丁基蒽醌；4- (二烷基氨基)苯甲酸烷基酯或2，4，5-三芳基咪唑二聚物及其衍生物Lobine 二聚物。于本实施例，优选的光引发剂组合为二苯酮:28.6wt.%、4，4_双(二乙基氨基)二丙酮:14.3wt.%、无色结晶紫:50wt.%、甲苯磺酸一水合物:7.1wt.%。
[0039]粘合剂聚合物包括:丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己基酯；丙烯酸烷基酯:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯；甲基丙烯酸烷基酯:甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯；苯乙烯及其衍生物:丙烯酸苯氧基甲酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、马来酸、马来酸酐、乙酸乙烯基酯。于本实施例，优选的粘合剂聚合物组合为:丙烯酸:IOwt.%、甲基丙烯酸:15wt.%、甲基丙烯酸甲酯:60wt.%、丙烯酸2-乙基己基酯:15wt.%。
[0040]步骤S102、按比例称量石墨烯粉体，加入到含有共轭环的有机物的丙酮溶液中，溶液在40-100°C下超声波震荡6-48小时，含有共轭环的有机物与石墨烯通过二一二共轭形成非共价修饰的石墨烯。
[0041 ] 石墨烯粉体的粒径和掺入量影响最终的电阻和透过率，本实施例优选粒径5_25nm的石墨烯粉体成品。石墨烯粉体可通过市售渠道购得。石墨烯粉体的质量比例根据实际透光率和电阻要求配制，优选的范围是0.01-0.1%。
[0042]步骤S103、将所述非共价修饰的石墨烯投入至步骤SlOl制备的混合物中，超声波分散1-5小时，然后室温下混合3-30分钟；待完全溶解后过滤，静止消泡10分钟。
[0043]步骤S104、将步骤SlOl制备的混合物涂布到聚脂胶片上，涂布厚度为3-5um。
[0044]步骤S105、将步骤S103制备的组合物涂布到所述聚脂胶片上的组合物上，涂布厚度为3-5um,涂布后烘干。涂布方法包括喷涂、滚涂。
[0045]步骤S106、吹风冷却，贴上聚乙烯保护膜，然后收卷，暂存。
[0046]如图2所示，本实施例中应用上述干膜制作触摸屏透明导电电极的方法具体包括如下步骤:
[0047]步骤S201、揭离所述干膜的聚乙烯保护膜。
[0048]步骤S202、将干膜与触摸屏基板平整贴合。
[0049]于本实施例，触摸屏基板材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚乙烯(PE)，玻璃，优选PET作为基板。另外，贴合中需要注意不能有气泡在其中。
[0050]步骤S203、将贴合后的干膜和基板进行热压，温度控制在100°C _110°C，压力控制在 5±lKg。
[0051]步骤S204、将热压完成的干膜放置在紫外光曝光样品台上，并将带有图案的掩膜版覆盖其上，整体在紫外光下进行曝光。
[0052]于本实施例，曝光能量控制在50-130mJ，优选50mJ，60mJ, 70mJ, 80mJ, 90mJ,IOOmJ, I IOmJ, 120mJ, 130H1J。
[0053]步骤S205、将已曝光的贴在基板上的干膜上方保护膜去除，放置在显影池中显影，显影后用纯水清洗并烘干。
[0054]本实施例中显影液为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的质量浓度为0.5%_2%，优选0.5%，1%，1.5%, 2%o
[0055]步骤S206、将显影后的带有干膜的基板放置在紫外光曝光台上，在紫外光下进曝光。
[0056]于本实施例，曝光能量为700-1200mJ，优选 700mJ，800mJ，900mJ，IOOOmJ, 11OOmJ,1200mJ。[0057]步骤S207、将曝光后的带有干膜的基板用带有引线层图案的掩膜版覆盖，采用丝印工艺在形成的导电干膜图形上丝印出引线层图案，并裁切出所需的样品外形。
[0058]采用本发明制作触摸屏透明导电电极具有如下优点:一、可以采用曝光、显影等成熟高效的工业制程。二、导电率高，可以制作大尺寸，多点触控的电容触摸屏。三、具有良好的柔性，可以在使用中弯曲，扩大了触摸屏应用范围。四、图形可以叠加，可适用的触控方案更多。五、制程简单，产品批量加工制程良率高。
[0059]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【权利要求】
1.一种干膜制备方法，其特征在于，所述干膜由底膜、导电光敏层及聚乙烯保护膜组成，所述导电光敏层包括多官能单体、光引发剂、粘合剂聚合物及导电材料，该制备方法包括如下步骤: A、按比例称量多官能单体、光引发剂、粘合剂聚合物组分，并依次投入到丙酮溶剂中；常温常压下搅拌；待完全溶解后过滤，静止消泡； B、按比例称量石墨烯粉体，加入到含有共轭环的有机物的丙酮溶液中，溶液在40-100°C下超声波震荡6-48小时，含有共轭环的有机物与石墨烯通过二一二共轭形成非共价修饰的石墨烯； C、将所述非共价修饰的石墨烯投入至步骤A制备的混合物中，超声波分散1-5小时，然后室温下混合；待完全溶解后过滤，静止消泡； D、将步骤A制备的混合物涂布到聚脂胶片上； E、将步骤C制备的组合物涂布到所述聚脂胶片上的组合物上，涂布后烘干； F、吹风冷却，贴上聚乙烯保护膜，然后收卷，暂存。
2.根据权利要求1所述的干膜制备方法，其特征在于，所述步骤B中选用粒径5-25nm的石墨烯粉体成品；石墨烯粉体的质量比例根据实际透光率和电阻要求配制，优选的范围是 0.01%-0.1% ； 所述步骤D中涂布厚度为3-5um ;所述步骤E中涂布厚度为3_5um，涂布方法包括喷涂、滚涂。
3.一种应用权利要求1中所述干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，其特征在于，包括如下步骤: a、揭离所述干膜的聚乙烯保护膜； b、将干膜与触摸屏基板平整贴合； C、将贴合后的干膜和基板进行热压； d、将热压完成的干膜放置在紫外光曝光样品台上，并将带有图案的掩膜版覆盖其上，整体在紫外光下进行曝光； e、将已曝光的贴在基板上的干膜上方保护膜去除，放置在显影池中显影，显影后用纯水清洗并烘干； f、将显影后的带有干膜的基板放置在紫外光曝光台上，在紫外光下进曝光； g、将曝光后的带有干膜的基板用带有引线层图案的掩膜版覆盖，采用丝印工艺在形成的导电干膜图形上丝印出引线层图案，并裁切出所需的样品外形。
4.根据权利要求3所述的应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，其特征在于，所述步骤c中热压的温度控制在100°C _1101:，压力控制在5±11^。
5.根据权利要求3所述的应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，其特征在于，所述步骤 d 中曝光能量控制在 50-130mJ，优选 50mJ，60mJ, 70mJ, 80mJ, 90mJ, I OOmJ, I IOmJ，120mJ，130mJo
6.根据权利要求3至5之一所述的应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，其特征在于，所述步骤e中显影液为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的质量浓度为0.5%-2%，优选0.5%，1%，1.5%,2%ο
7.根据权利要求6所述 的应用干膜制作触摸屏透明导电电极的方法，其特征在于，所述步骤 f 中曝光能量为 700-1200mJ，优选 700mJ，800mJ，900mJ，1000mJ, 11OOmJ, 1200mJ。
【文档编号】H01B13/00GK103745783SQ201410001357
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】刘志斌, 赵斌, 吴勇, 黄海东, 李月秋 申请人:无锡力合光电传感技术有限公司