一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備的製作方法
2023-05-19 21:02:01 3
專利名稱：一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及觸控螢幕技術領域，具體涉及一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備。
背景技術：
目前，觸控螢幕已是代替滑鼠的良好人機互動交互式工具，但現有傳統觸控螢幕技術多為玻璃基材製作，僅限於手機面板和工控小面板的應用，還無法低成本量產10英寸以上觸控螢幕，更無法實現大尺寸觸控螢幕的量產。目前行業內中小尺寸觸控面板同質化嚴重，製造良率低下，製程技術的束縛使成本居高不下。傳統的觸控螢幕(例如電容觸控螢幕)製程，受材料和製程的約束，進入發展瓶頸。在材料方面，關鍵原材料多為ITO(氧化銦錫)鍍膜和ITO導電玻璃，因銦的稀缺，隨著ITO材料價格的飛漲和國家對稀有材料的保護，已使ITO為主的觸控螢幕成本居高不下。在製程方 面，現有製程基本為「sheet by sheet」 ( 「片對片」)製程，先用成膜的ITO膜和ITO玻璃通過黃光製程、幹法或溼法蝕刻製備電極圖案，需將不需要的成膜部分蝕刻掉，這樣，導電材料浪費嚴重。而且，溼法刻蝕存在著不環保、工藝複雜、良率低等問題，而幹法刻蝕的技術門檻高，生產效率低下，而且生產設備昂貴。此製程工序近50多道工序，且單機臺作業，人力需求量大，良率低下。而且，現有技術的製作基材為剛性玻璃基材，再加上以上製程方法和設備的限制，還無法實現大尺寸量產，10英寸以上面板製造良率低下，大尺寸面板基本以笨重昂貴的光控觸控螢幕為主，發展大受制約。這些狀況也促使材料科學界對ITO材料的替代材料的研究，其中透明導電是最大的研究方向，目前已有包括AZO (摻鋁氧化鋅)、ATO (氧化銻錫)、Ag納米(納米銀)、CNT (碳納米管)、石墨烯膜等材料的研究製備和應用。
實用新型內容本實用新型的內容和優點在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本實用新型而學習。為克服現有技術的問題，本實用新型提供一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，以卷對卷的方式在透明絕緣的塑料基材表面上直接印刷透明導電電極圖案和電極導線，與傳統的觸控螢幕黃光製程和幹、溼法蝕刻製造工藝相比，觸控螢幕的加工工序大大簡化，成本降低，良率提高，且克服了加工尺寸限制的瓶頸，能夠製備大尺寸柔性觸控螢幕，使觸控螢幕能在新的領域應用和大幅推廣。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案如下根據本實用新型的一個方面，提供一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，其中包括第一印刷單元組，其設置在第一透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成X軸方向導電層，該X軸方向導電層通過在第一透明絕緣的塑料基材卷表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少一個第一透明導電電極圖案，並在該第一透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與該第一透明導電電極圖案連接的第一電極導線而形成；第二印刷單元組，其設置在第二透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成Y軸方向導電層，該Y軸方向導電層通過在第二透明絕緣的塑料基材卷表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少一個第二透明導電電極圖案，並在該第二透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與該第二透明導電電極圖案連接的第二電極導線而形成；塗布或加覆裝置，用於在該X軸方向導電層與該Y軸方向導電層的其中一個層上形成透明絕緣複合層；並用於在複合後的雙層導電電極膜的其中一面光學塗布壓敏膠；定位複合裝置，其用於將該X軸方向導電層與該Y軸方向導電層通過所形成的透明絕緣複合層進行圖案精確定位複合，形成雙層導電電極卷材；並用於在已光學塗布壓敏膠的雙層導電電極膜上複合離型膜後再形成觸控電極卷材。根據本實用新型的另一個方面，提供一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的 設備，其中包括第一印刷單元組，其設置在透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成X軸方向導電面，該X軸方向導電面通過在透明絕緣的塑料基材卷的其中一個表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少一個第一透明導電電極圖案，並在該第一透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與該第一透明導電電極圖案連接的第一電極導線而形成；翻轉裝置，其將輸送的透明絕緣的塑料基材進行翻轉；第二印刷單元組，其設置在翻轉後的透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成Y軸方向導電面，該Y軸方向導電面通過在印製完X軸方向導電面的透明絕緣的塑料基材卷的其中另一個表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少一個與第一透明導電電極圖案對位的第二透明導電電極圖案，並在該第二透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與該第二透明導電電極圖案連接的第二電極導線而形成；塗布或加覆裝置，其在所形成的其中一個導電面上塗布或加覆保護膜，或塗布保護塗層，在另一導電面上光學塗布壓敏膠；複合裝置，其在所形成的其中另一個已光學塗布壓敏膠的導電面上複合離型膜，形成柔性觸控電極卷材。根據本實用新型的一個實施例，該第一印刷單元組對該第一透明導電電極圖案和該第一電極導線分別採用印後透明的導電油墨和不透明導電油墨在線連續印刷完成；且該第二印刷單元組對該第二透明導電電極圖案和該第二電極導線分別採用印後透明的導電油墨和不透明導電油墨在線連續印刷完成。根據本實用新型的一個實施例，該第一印刷單元組對該第一透明導電電極圖案和該第一電極導線採用印後透明的導電油墨一次性印刷完成；且該第二印刷單元組對該第二透明導電電極圖案和該第二電極導線採用印後透明的導電油墨一次性印刷完成。根據本實用新型的一個實施例，該第一透明導電電極圖案和第二透明導電電極圖案採用卷對卷印刷，包括採用噴墨列印、凹印、柔印或納米壓印的設備進行印刷；該第一電極導線和第二電極導線採用卷對卷印刷，包括採用噴墨列印、凹印、柔印、卷對卷絲印或納米壓印的設備進行印刷。[0022]本實用新型的觸控螢幕印刷製作工藝製程和設備與傳統的觸控螢幕的黃光製程和幹、溼法刻蝕製程相比，無論在材料應用和簡化製程方面都是一革命性實用新型創新，由此觸控螢幕的加工工序大大簡化，成本降低，良率提高，且克服了加工尺寸的瓶頸，能夠製備大尺寸柔性觸控螢幕，使觸控螢幕能在新的領域應用和大幅推廣。具體而言，本實用新型利用柔性基材和納米技術，能利用碳納米管、納米銀等納米材料、或有機高分子導電材料在光學級柔性材料PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)上直接印刷製備導電圖案，利用獨特的「卷對卷」(「roll to roll」)製程，能夠開發新的大尺寸柔性觸控螢幕產品。材料方面，本實用新型應用碳納米管、銀納米材料或有機高分子導電材料根據制定圖案直接印刷，碳納米管印刷成膜後的電學、光學、機械性能以及與PET的結合強度都可替代現有ITO材料；由於採用獨特的「卷對卷」製程，碳納米管等導電材料是按需印刷上去，材料成本和利用率都具有極大優勢。製程方面，本實用新型描述的「卷對卷」製程和印製、複合技術和設備，能使工序簡化，節省材料、人力，產能良率大幅提升。更由於卷狀柔性材料的卷對卷製程，能突破平張和玻璃限制，使觸控螢幕柔性和大尺寸變為可能。配合未來的柔性顯示技術，提供了廣闊的觸摸應用空間。利用本實用新型，觸控螢幕尺寸已不受限制，其尺寸可超過10英寸。本實用新型具有前瞻性的應用，且具有現有行業技術無法超越的成本優勢。結合未來的柔性顯示技術發展趨勢，會有更大的應用潛力。通過閱讀說明書，本領域普通技術人員將更好地了解這些實施例和其它實施例的特徵和方面。
下面通過參考附圖並結合實例具體地描述本實用新型，本實用新型的優點和實現方式將會更加明顯，其中附圖所示內容僅用於對本實用新型的解釋說明，而不構成對本實用新型的任何意義上的限制，在附圖中圖I為根據本實用新型的第一個實施例，製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備的示意圖；圖2為根據本實用新型的第一個實施例複合形成觸控電極卷材的示意圖；圖3為根據本實用新型的第一個實施例所形成的觸控螢幕的截面示意圖；圖4為根據本實用新型的第二個實施例，製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備的示意圖；圖5為根據本實用新型的第二個實施例所形成的觸控螢幕的截面示意具體實施方式
實施例一如圖I和2所示，透明絕緣的塑料基材卷採用高透過率、低霧度的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)卷狀薄膜，第一 PET卷狀薄膜通過放卷機I、張力控制設備2、電暈設備(圖中未示出)和牽引裝置3，由印刷單元Al將預先分散的碳納米管油墨按預定圖案印刷(可採用噴墨列印、凹印、柔印、納米壓印等印刷方式)在PET表面，同時印刷定位標記，然後通過烘箱烘乾，形成第一透明導電電極圖案；再同步在線經印刷單元BI將導電銀漿或銅納米漿料由光電眼或C⑶圖 像傳感器9跟蹤定位標記套印(噴墨列印、凹印、絲印、納米壓印)在第一透明導電電極圖案的周圍，經烘乾(印刷單元可自帶有烘箱)或燒結形成第一電極導線，製成第一透明導電電極層(或稱X軸方向導電層)。其中，印刷單元Al和印刷單元BI形成第一印刷單元組。第二 PET卷狀薄膜通過放卷機5、張力控制設備6、電暈設備(圖中未示出)和牽引裝置7，由印刷單元A2將預先分散的碳納米管油墨按預定圖案印刷(可採用噴墨列印、凹印、柔印、納米壓印等印刷方式)在PET表面，同時印刷定位標記，然後通過烘箱烘乾，形成第二透明導電電極圖案；再同步在線經印刷單元B2將導電銀漿或銅納米漿料由光電眼或CXD圖像傳感器13跟蹤定位標記套印(噴墨列印、凹印、絲印、納米壓印)在第二透明導電電極圖案的周圍，經烘乾或燒結形成第二電極導線，製成第二透明導電電極層(或稱Y軸方向導電層)。其中，印刷單元A2和印刷單元B2形成第二印刷單元組。當然，第一、第二透明導電電極層也可由第一印刷單元組獨立分步完成。第一透明導電電極層經塗布裝置4塗布光學膠，經烘箱C烘乾(也可複合光學幹膠膜)形成了透明絕緣複合層，通過高精度定位複合裝置8，與第二透明導電電極層由光電眼或CXD圖像傳感器10、11、12按定位標記精確定位複合在一起(如圖2所示)，經收卷機14收卷製成柔性雙層導電電極膜卷材。經此方法製成的複合的柔性雙層導電電極膜卷材在其驅動面經光學塗布壓敏膠PSA再複合上透明離型膜，經收卷機收卷形成柔性觸控電極卷材，經分切和裁切，加柔性印刷電路板FPC與各電極導線連接後即製成柔性電容觸控螢幕。本實施例提供了以卷對卷的方式製備大尺寸柔性觸控螢幕的製程設備和方法，此觸控螢幕以柔性光學級PET為基材，以印刷的方式在PET表面形成透明電極圖案和導電線路。此方法為在卷狀柔性基材PET的表面，通過噴墨列印、凹印、柔印或納米壓印等各種印刷方式利用碳納米管油墨製備透明導電電極圖案，然後以納米銀或者納米銅通過噴墨、凹印、柔印、絲印或納米壓印的方法製備與透明電極圖案相連的導電線路(或電極導線)，製成第
一、第二透明導電電極層，其中在第一透明導電電極層表面通過凹印或塗布光學膠的方式或塗覆光學幹膠膜的方式形成光學級高透明的絕緣膠層(或透明絕緣複合層)，再經過高精度定位複合裝置與第二透明導電電極層進行圖案定位複合，形成柔性雙層導電電極膜卷材，經複合透明離型膜，形成柔性觸控電極卷材，經分切和裁切，外接柔性印刷電路板FPC，形成柔性觸控螢幕。本實施例中可採用卷對卷噴墨列印、凹印、柔印、卷對卷絲印、納米壓印等自動化設備將各層的透明導電電極圖案(採用印後透明的導電油墨)和電極導線(採用不透明導電油墨)在線連續印刷完成，第一和第二電極導線可由套印納米銀漿完成，也包括列印和絲印銅納米油墨經UV燒結完成。也可以將各層的透明導電電極圖案和電極導線採用相同的印後透明的導電油墨一次性印刷完成。本實施例的印後透明的導電印刷油墨除了碳納米管油墨外，還可以採用其它的油墨，如銀納米油墨、有機高分子導電材料等。本實施例的高精度定位複合裝置，是對兩卷透明導電電極柔性材料通過高精度的定位跟蹤系統和張力控制設備來完成兩層透明導電電極圖案層的定位複合，當然本領域普通技術人員可以想到採用任何其它的高精度定位複合裝置來實現兩層柔性材料的複合，而且，透明導電電極圖案層可以按產品要求以臉對臉、背對背、臉對背等多種結構方式複合，這些方法都在本實用新型的範圍之內。如圖2所示，利用本實用新型的柔性觸控電極卷材經分切和裁切、加柔性印刷電路板FPC與各電極導線連接後可以形成多個柔性電容觸控螢幕。如圖3所示為撕掉離型膜後已貼合到玻璃面板上應用於液晶顯示屏的本實施例的電容觸控螢幕，其包括下列構造L1、安裝膠層(或PSA壓敏膠層)；L2、第一 PET層；L3、在第一 PET層上印刷的透明導電電極圖案和電極導線；L4、透明絕緣複合層(或透明絕緣膠層)；L6、第二 PET層；L5、在第二 PET層上印刷的透明導電電極圖案和電極導線。由於本實施例為柔性觸控螢幕，撕掉離型膜後也可貼合於曲面玻璃面板用於特殊應用。實施例二如圖4所示，透明絕緣的塑料基材卷採用高透過率、低霧度的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)卷狀薄膜，PET卷狀薄膜通過放卷機101、張力控制設備102、電暈設備(圖中未示出)和牽引裝置103，由印刷單元Fl將預先分散的碳納米管油墨按預定圖案分別印刷(可採用卷對卷噴墨列印、凹印、柔印、納米壓印等印刷方式)在PET的正面，同時印刷定位標記，然後通過烘箱烘乾，形成第一透明導電電極圖案；再同步在線經印刷單元Fl將導電銀漿或銅納米漿料由光電眼或CCD圖像傳感器109跟蹤定位標記套印(卷對卷噴墨列印、凹印、卷對卷絲印、納米壓印)在第一透明導電電極圖案的周圍，經烘箱烘乾或燒結形成第一電極導線，製成第一透明導電電極面(或稱X軸方向導電面)。其中，印刷單元El和印刷單元Fl形成第一印刷單元組。印製完成第一透明導電電極層並烘乾的PET薄膜經翻轉裝置D，將輸送的PET薄膜進行翻轉，再由印刷單元E2將預先分散的碳納米管油墨由光電眼或CXD圖像傳感器110跟蹤第一透明導電電極層上的定位標記按預定圖案套印印刷(卷對卷噴墨列印、凹印、柔印、納米壓印)在PET的反面與第一透明導電電極圖案對位，同時印刷定位標記，然後通過烘箱烘乾，形成第二透明導電電極圖案；再同步在線經印刷單元F2將導電銀漿或銅納米漿料由光電眼或CXD圖像傳感器111跟蹤定位標記套印(卷對卷噴墨列印、凹印、卷對卷絲印、納米壓印)在第二透明導電圖案的周圍，經烘乾或燒結形成第二電極導線，製成第二透明導電電極面(或稱Y軸方向導電面)。其中，印刷單元E2和印刷單元F2形成第二印刷單元組。在所形成的其中一個導電面(感應面)上經塗布裝置104塗布保護膜，或塗布UV加硬保護塗層，也可以加覆透明保護膜加以保護，經收卷機115收卷形成雙面導電膜卷。離型膜通過放卷機105、張力控制設備106、和牽引裝置107輸送到複合裝置108 ；雙面導電膜卷再經放卷機101，在其中另一個導電面(驅動面)上再經塗布裝置104光學塗布壓敏膠經烘箱G烘乾並經複合裝置108複合上離型膜，形成柔性觸控電極卷材。經分切和裁切，加柔性印刷電路板FPC與各電極導線連接後即製成柔性電容觸控螢幕。本實施例中可採用卷對卷噴墨列印、凹印、柔印、卷對卷絲印、納米壓印等自動化設備將各層的透明導電電極圖案(採用印後透明的導電油墨)和電極導線(採用不透明導電油墨)在線連續印刷完成，第一和第二電極導線可由套印納米銀漿完成，也包括列印和絲印銅納米油墨經UV燒結完成。也可以將各層的透明導電電極圖案和電極導線採用相同的印後透明的導電油墨一次性印刷完成。本實施例的印後透明的導電印刷油墨除了碳納米管油墨外，還可以採用其它的油墨，如銀納米油墨、有機聞分子導電材料等。如圖5所示為撕掉離型膜後已貼合到玻璃面板上應用於液晶顯示屏的本實施例的電容觸控螢幕，其包括下列構造P1、安裝膠層(或PSA壓敏膠層)；P3、PET層；P2、在PET層正面印刷的透明導電電極圖案和電極導線；P4、在PET層反面印刷的透明導電電極圖案和電極導線；P5、保護塗層。由於本實施例為 柔性觸控螢幕，撕掉離型膜後也可貼合於曲面玻璃面板用於特殊應用。以上參照附圖說明了本實用新型的優選實施例，本領域技術人員不脫離本實用新型的範圍和實質，可以有多種變型方案實現本實用新型。舉例而言，作為一個實施例的部分示出或描述的特徵可用於另一實施例以得到又一實施例。以上僅為本實用新型較佳可行的實施例而已，並非因此局限本實用新型的權利範圍，凡運用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含於本實用新型的權利範圍之內。
權利要求1.一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，其特徵在於包括 第一印刷單元組，其設置在第一透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成X軸方向導電層，所述X軸方向導電層通過在第一透明絕緣的塑料基材卷表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少ー個第一透明導電電極圖案，並在所述第一透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與所述第一透明導電電極圖案連接的第一電極導線而形成； 第二印刷単元組，其設置在第二透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成Y軸方向導電層，所述Y軸方向導電層通過在第二透明絕緣的塑料基材卷表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少ー個第二透明導電電極圖案，並在所述第二透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與所述第二透明導電電極圖案連接的第二電極導線而形成； 塗布或加覆裝置，用於在所述X軸方向導電層與所述Y軸方向導電層的其中一個層上形成透明絕緣複合層；並用於在複合後的雙層導電電極膜的其中一面光學塗布壓敏膠； 定位複合裝置，用於將所述X軸方向導電層與所述Y軸方向導電層通過所形成的透明絕緣複合層進行圖案精確定位複合，形成雙層導電電極卷材；並用於在複合後的已光學塗布壓敏膠的雙層導電電極膜上複合上離型膜後再形成柔性觸控電極卷材。
2.一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，其特徵在於包括 第一印刷單元組，其設置在透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成X軸方向導電面，所述X軸方向導電面通過在透明絕緣的塑料基材卷的其中ー個表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少ー個第一透明導電電極圖案，並在所述第一透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與所述第一透明導電電極圖案連接的第一電極導線而形成； 翻轉裝置，其將所輸送的透明絕緣的塑料基材進行翻轉； 第二印刷單元組，其設置在翻轉後的透明絕緣的塑料基材卷的輸送路徑上，用於形成Y軸方向導電面，所述Y軸方向導電面通過在印製完X軸方向導電面的透明絕緣的塑料基材卷的其中另ー個表面上採用印後透明的導電油墨一次性印刷至少ー個與第一透明導電電極圖案對位的第二透明導電電極圖案，並在所述第二透明導電電極圖案周圍採用導電油墨定位套印形成與所述第二透明導電電極圖案連接的第二電極導線而形成； 塗布或加覆裝置，其在所形成的其中一個導電面上塗布或加覆保護膜，或塗布保護塗層，在另ー導電面上光學塗布壓敏膠； 複合裝置，其在所形成的其中另ー個已光學塗布壓敏膠的導電面上複合上離型膜後，形成柔性觸控電極卷材。
3.根據權利要求I或2所述的製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，其特徵在於，所述第一印刷單元組對所述第一透明導電電極圖案和所述第一電極導線分別採用印後透明的導電油墨和不透明導電油墨在線連續印刷完成；且所述第二印刷單元組對所述第二透明導電電極圖案和所述第二電極導線分別採用印後透明的導電油墨和不透明導電油墨在線連續印刷完成。
4.根據權利要求I或2所述的製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，其特徵在於，所述第一印刷單元組對所述第一透明導電電極圖案和所述第一電極導線採用印後透明的導電油墨一次性印刷完成；且所述第二印刷單元組對所述第二透明導電電極圖案和所述第二電極導線採用印後透明的導電油墨一次性印刷完成。
5.根據權利要求I或2所述的製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，其特徵在於，所述第一透明導電電極圖案和第二透明導電電極圖案採用卷對卷印刷，包括採用噴墨列印、凹印、柔印或納米壓印的設備進行印刷；所述第一電極導線和第二電極導線採用卷對卷印刷，包括採用噴墨列印、凹印、柔印、卷對卷絲印或納米壓印的設備進行印刷。
專利摘要本實用新型提供一種製備用於柔性觸控螢幕的觸控電極卷材的設備，以卷對卷的方式在透明絕緣的塑料基材表面上直接印刷觸控螢幕的透明導電電極圖案和電極導線，與傳統的觸控螢幕黃光製程和幹、溼法蝕刻製造工藝相比，觸控螢幕的加工工序大大簡化，成本降低，良率提高，且克服了加工尺寸限制的瓶頸，能夠製備大尺寸柔性觸控螢幕，使觸控螢幕能在新的領域應用和大幅推廣。
文檔編號G06F3/041GK202758329SQ20122016035
公開日2013年2月27日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者姜洪波, 吳鵬, 馬振江 申請人:姜洪波