微结构化弹性体膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种层压转印制品，该层压转印制品包括：具有第一主表面的弹性体层，该第一主表面包括由着陆区域隔开的离散微结构阵列，其中阵列中的微结构具有顶表面；第一接合层，该第一接合层叠覆弹性体层的微结构的顶表面中的至少一些，其中在第一主表面上的着陆区域未被第一接合层覆盖；以及在弹性体层的第二主表面上的第二层，其中第二层选自第二接合层和聚合物载体膜。

Microstructured Elastomer Membrane and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微结构化弹性体膜及其制备方法
技术介绍
力感测电容器元件可用于电子设备中的触摸显示器、键盘和触摸板，以及力传感器、触摸传感器和压力传感器。力感测电容器元件可整合到例如显示器的周围或下面以感测或测量施加到显示器的力。力感测电容器元件也可整合在例如触摸板、键盘或数字化仪(例如，触笔输入设备)内。当用于电子设备的显示器时，力感测电容器元件应具有良好的线性响应、良好的响应速度和恢复速度、保持设备的机械稳健性、在需要时保持设备的厄米性并具有薄的构造。力感测电容器元件的响应应为敏感的且可重复的。力感测电容器元件应具有长的寿命，允许确定施加力的一个或多个位置，并且不产生噪声。力感测电容器元件中的可压缩结构阵列可在检测施加到显示器或电子设备的力或压力的量值和/或方向期间用作“弹簧”。当可压缩的弹性体膜用作例如电子设备中的电容式力感测传感器材料部件时，该膜需要响应多种刺激，包括用户特定刺激和装置耐久性刺激。例如，对于触摸感测应用，膜构造需要检测非常小的触力，但也应具有足够的弹性，以在电子设备被用户掉落时抵抗高冲击力并减少损坏。弹性体膜在反复使用和环境变化期间应保持一致的基线和响应信号，并且对于消费产品中所用的膜而言，传感器材料和集成的制造成本应较低。弹性体膜的结构设计允许优化不同的材料和部件属性，例如粘结面积、柔顺材料体积、空气体积等。可通过微复制制备可压缩结构阵列，其一般涉及制造技术，其中通过在生产工具例如模具、具有腔的膜或压花工具上浇铸或模塑聚合物(或随后固化以形成聚合物的聚合物前体)膜来制备精确成形的形貌结构。也已使用挤出工艺以及激光烧蚀和机械模切来制备用于力感测元件的可压缩结构阵列。在微结构化工具上的浇铸或模塑使得能够形成尺寸小于0.5mm的小的可压缩结构的更精密且精确的阵列，例如长丝或柱。
技术实现思路
一般来讲，本公开涉及一种制备和递送微结构化弹性体膜的方法，该微结构化弹性体膜可例如在力传感器、触摸传感器或压力传感器的电子设备中用作电容式力感测传感器材料部件。微结构化弹性体膜使用微结构化膜工具制成，该微结构化膜工具为所需弹性体表面结构的负极。在单个微结构化膜工具的表面上或在两个微结构化膜工具表面之间施加和固化弹性体层。微结构化膜工具可用作微结构化弹性体膜的载体，并且在施加附加的中间层时，在进一步的加工步骤中保持微结构化弹性体膜的对齐和结构完整性。例如，可将粘合剂层、接合层、缓冲层、加强层、导电层或不同材料层施加到微结构化弹性体膜上以将膜粘附或粘合到另一个部件上、或提供附加的功能。所得可压缩结构具有优化的材料性能组合，包括对于设计的一组刺激的顺应性、抗压缩形变性、抗疲劳性、抗蠕变性、动态压缩和恢复响应、结构强度的表面粘结面积、抗冲击性等。微结构化膜工具载体还在递送期间和向上支撑微结构化弹性体膜，直到在后续制造步骤中需要微结构化弹性体膜。当微结构化弹性体膜从微结构化膜工具上移除时，微结构化弹性体膜可附接到另一个部件或整合到显示器、触摸板、键盘或数字化仪(例如，触笔输入装置)中。在一个方面，本公开涉及一种层压转印制品，该层压转印制品包括：具有第一主表面的弹性体层，该第一主表面具有由着陆区域隔开的离散微结构阵列，其中阵列中的微结构具有顶表面；第一接合层，该第一接合层叠覆该弹性体层的微结构的顶表面中的至少一些，其中在该第一主表面上的着陆区域未被该第一接合层覆盖；以及在弹性体层的第二主表面上的第二层，其中该第二层选自第二接合层和聚合物载体膜。在另一方面，本公开涉及用于制备弹性体制品的方法，该方法包括在工具的微结构化主表面的一部分上涂覆第一粘合剂层，其中该工具的主表面包括离散微结构与在该微结构之间的腔的阵列，其中第一粘合剂层驻留在腔中，并且微结构的顶部突出高于第一粘合剂层，并且其中粘合剂层具有第一主表面，该第一主表面接触工具的微结构化主表面；在粘合剂层的第二主表面上浇铸弹性体前体材料层，该粘合剂层的第二主表面与该粘合剂层的第一主表面相对，其中该弹性体前体材料层的第一主表面叠覆该粘合剂层的第二主表面，并且覆盖该工具中的该微结构之间的腔和该微结构的顶部；将剥离衬件层压到弹性体前体材料层的第二主表面上，该弹性体前体材料层的第二主表面与该弹性体前体材料层的第一主表面相对，其中剥离衬件包括在弹性体前体材料层的第二主表面上的第二粘合剂层和在第二粘合剂层上的聚合物膜；以及使弹性体前体材料固化以形成弹性体层。在另一方面，本公开涉及用于制备弹性体制品的方法，该方法包括将聚合物材料挤出到微结构化辊与支撑辊之间的辊隙中以形成工具，其中该工具包括第一微结构化主表面和与第一微结构化主表面相对的第二主表面，并且其中工具的微结构化主表面包括离散微结构与在该微结构之间的腔的阵列；在工具的微结构化主表面上涂覆第一粘合剂层，其中第一粘合剂层驻留在腔中，并且微结构的顶部突出高于第一粘合剂层，并且其中粘合剂层具有第一主表面，该第一主表面接触工具的微结构化主表面；在粘合剂层的第二主表面上浇铸弹性体前体材料层，该粘合剂层的第二主表面与该粘合剂层的第一主表面相对，其中该弹性体前体材料层的第一主表面叠覆该粘合剂层的第二主表面，并且覆盖该工具中的该微结构之间的腔和该微结构的顶部；将载体膜层压到弹性体前体材料层的第二主表面上，该弹性体前体材料层的第二主表面与该弹性体前体材料层的第一主表面相对，其中载体膜包括在弹性体前体材料层的第二主表面上的第二粘合剂层和在第二粘合剂层上的聚合物层压膜；以及使弹性体前体材料固化以形成弹性体层。在另一方面，本专利技术涉及压缩传感器，该压缩传感器包括：具有第一主表面的第一弹性体层，该第一主表面具有由着陆区域隔开的连续微结构线的第一阵列，其中第一阵列中的微结构线沿第一平面中的第一方向延伸，其中第一阵列中的微结构在垂直于第一平面并处于其上方的第一方向上突出，并且其中第一阵列中的微结构包括具有顶表面的远端；第一接合层，该第一接合层叠覆该第一弹性体层的微结构的顶表面中的至少一些，其中在该第一主表面上的着陆区域未被该第一接合层覆盖；和在第一弹性体层的第二主表面上的第二接合层；和第二弹性体层，该第二弹性体层包括：第一主表面，该第一主表面具有由着陆区域隔开的连续微结构线的第二阵列，其中第二阵列中的微结构线沿第二平面中的第二方向延伸，并且第二平面中的第二方向不同于第一平面中的第一方向，并且其中阵列中的微结构在垂直于第二平面并处于第二平面上方的第二方向上突出，其中垂直于第二平面并处于该第二平面上方的第二方向与垂直于第一平面并处于第一平面上方的第一方向相反，并且其中第一阵列中的微结构包括具有顶表面的远端；第一接合层，该第一接合层叠覆该第二弹性体层的微结构的顶表面中的至少一些，其中在该第一主表面上的着陆区域未被该第一接合层覆盖；和在第二弹性体层的第二主表面上的第二接合层，其中在第二弹性体层的第二主表面上的第二接合层与在第一弹性体层的第二主表面上的第二接合层相接触。本专利技术的一个或多个实施方案的细节在以下附图和具体实施方式中示出。从说明书和附图以及从权利要求中可显而易见本专利技术的其它特征、目的和优点。附图说明图1为包括剥离衬件和聚合物膜工具的弹性体构造的一个实施方案的剖视图。图2为包括剥离衬件和聚合物膜工具的弹性体构造的一个实施方案的剖视图。图3为图2的聚合物支撑层的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层压转印制品，所述层压转印制品包括：具有第一主表面的弹性体层，所述第一主表面包括由着陆区域隔开的离散微结构阵列，其中所述阵列中的所述微结构包括顶表面；第一接合层，所述第一接合层叠覆所述弹性体层的所述微结构的所述顶表面中的至少一些，其中在所述第一主表面上的所述着陆区域未被所述第一接合层覆盖；以及在所述弹性体层的第二主表面上的第二层，其中所述第二层选自第二接合层和聚合物载体膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.20 US 62/460,9171.一种层压转印制品，所述层压转印制品包括：具有第一主表面的弹性体层，所述第一主表面包括由着陆区域隔开的离散微结构阵列，其中所述阵列中的所述微结构包括顶表面；第一接合层，所述第一接合层叠覆所述弹性体层的所述微结构的所述顶表面中的至少一些，其中在所述第一主表面上的所述着陆区域未被所述第一接合层覆盖；以及在所述弹性体层的第二主表面上的第二层，其中所述第二层选自第二接合层和聚合物载体膜。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述阵列中的所述微结构还包括侧壁，并且所述第一接合层至少部分地叠覆所述微结构的所述侧壁中的至少一些。3.一种制备弹性体制品的方法，所述方法包括：在工具的微结构化主表面的一部分上涂覆第一粘合剂层，其中所述工具的所述主表面包括离散微结构与在所述微结构之间的腔的阵列，其中所述第一粘合剂层驻留在所述腔中，并且所述微结构的顶部突出高于所述第一粘合剂层，并且其中所述粘合剂层具有第一主表面，所述第一主表面接触所述工具的所述微结构化主表面；在所述粘合剂层的第二主表面上浇铸弹性体前体材料层，所述粘合剂层的所述第二主表面与所述粘合剂层的所述第一主表面相对，其中所述弹性体前体材料层的第一主表面叠覆所述粘合剂层的所述第二主表面，并且覆盖所述工具中的所述微结构之间的腔和所述微结构的顶部；将剥离衬件层压到所述弹性体前体材料层的第二主表面上，所述弹性体前体材料层的所述第二主表面与所述弹性体前体材料层的所述第一主表面相对，其中所述剥离衬件包括在所述弹性体前体材料层的所述第二主表面上的第二粘合剂层和在所述第二粘合剂层上的聚合物膜；以及使所述弹性体前体材料固化以形成弹性体层。4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：移除所述聚合物剥离衬件以暴露所述第二粘合剂层；移除所述工具以暴露所述弹性体层的第一主表面，其中所述弹性体层的所述第一主表面包括突出的微结构阵列，所述突出的微结构阵列对应于所述工具中的腔阵列；以及将所述突出的微结构或所述第二粘合剂层中的至少一者附接到基底。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述基底包括电极。6.一种制备弹性体制品的方法，所述方法包括：将聚合物材料挤出到微结构化辊与支撑辊之间的辊隙中以形成工具，其中所述工具包括第一微结构化主表面和与所述第一微结构化主表面相对的第二主表面，并且其中所述工具的所述微结构化主表面包括离散微结构与在所述微结构之间的腔的阵列；在所述工具的所述微结构化主表面上涂覆第一粘合剂层，其中所述第一粘合剂层驻留在所述腔中，并且所述微结构的顶部突出高于所述第一粘合剂层，并且其中所述粘合剂层具有第一主表面，所述第一主表面接触所述工具的所述微结构化主表面；在所述粘合剂层的第二主表面上浇铸弹性体前体材料层，所述粘合剂层的所述第二主表面与所述粘合剂层的所述第一主表面相对，其中所述弹性体前体材料层的第一主表面叠覆所述粘合剂层的所述第二主表面，并且覆盖所述工具中的所述微结构之间的腔和所述微结构的顶部；将载体膜层压到所述弹性体...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·D·李，迈克尔·本顿·弗里，马戈·A·布兰尼根，苏珊·L·肯特，迈克尔·L·斯坦纳，罗伯特·M·詹宁斯，理查德·J·弗格森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US