抗划痕显示器及其使用同向性液晶硅烷的制造方法技术

抗划痕显示器（１０）包含基片（１４），在基片一个面上、至少包含导电层（１６）的有源部分（１５），和沉积在有源部分上用于减少接触显示器的物体的能量损耗的同向性有机硅烷层（２２）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗划痕表面，尤其涉及计算机触摸屏面等的抗划痕显示器。划痕由表面塑性变形产生。产生划痕的力可分成两个分量垂直于表面的分量与平行于表面的另一分量。前者产生表面塑性变形，后者划开材料从而扩展了损伤。源于垂直分量的损伤取决于接触面的摩擦。摩擦系数越大，垂直分量越大，从而产生更大损伤。对表面提供抗划痕性能的两种最广泛使用的方法是向触摸屏的最外层涂敷润滑剂和密实/坚硬的保护涂层。引入润滑剂减少可由垂直分量引起的沿表面能量消耗，否则该垂直分量会对表面产生损伤。密实/坚硬涂层首先是用来避免初始塑性变形。但无论润滑剂还是密实/坚硬保护涂层都不能对触摸屏面提供足够的抗划痕性能。非同向性(non-homeotropic)有机硅烷长久以来用作不同表面之间稳定粘合的偶联剂。在表面材料上形成化学键是偶联剂的重要特性。多数抗划痕表面处理包含提供坚硬涂层，但有些利用有机硅烷改进玻璃表面润滑性。已测试了几种其它种类的有机硅烷，包括烷基硅氧烷、烷基氨基硅氧烷、全氟烷基硅氧烷。但是，这些有机硅烷没有一种能把抗划痕性改进至触摸屏面所需要的程度。从娱乐场的ATM(自动出纳机)到酒吧视频游戏机，到处可发现触摸屏面板。这些使用环境极其苛刻易遭受硬币、酒瓶和玻璃划痕，并因暴露于苛刻的室外环境，还会遭受空降碎片甚至破坏行为。根据划痕的严重程度，显示器功能可受严重影响。专利技术概要因此，本专利技术的目的是提供一种抗划痕显示器。本专利技术的另一目的是提供一种耐用和持久的抗划痕显示器。本专利技术的又一目的是提供一种制造较简单且比目前坚硬涂层更耐用的抗划痕表面。本专利技术的再一目的是提供一种可用于几乎任何涂覆表面的抗划痕表面。本专利技术源于下述认识把同向性有机硅烷(homeotropic organosilane)施涂于显示器最外层表面，当物体横向摩擦表面时减少该物体能量消耗，从而可获得真正坚固和耐用的抗划痕显示器。本专利技术特有的抗划痕显示器包括基片、在所述基片一个表面上至少包含导电层的有源部分、沉积在所述有源部分上用于减少接触所述显示器物体的能量损耗的同向性有机硅烷层。在一个较佳实施例中，有源部分可包含设置在导电层上的保护层。有源部分还可包含设置在导电层上的可变形导电层。有机硅烷可包含液晶硅烷。该基片可是透明的。该透明基片可是玻璃。显示器可是触摸屏面。第1导电层可包含氧化锡。还可包含设置在基片与有源部分相对表面上的第2导电层。第1和第2导电层可是氧化锡。本专利技术的特点还在于抗划痕触摸屏面，它包括绝缘基片、设置在该绝缘基片一个表面上的导电层、设置在导电层上的保护层、和设置在保护层上用于减少接触触摸屏面物体的能量消耗的同向性有机硅烷层。本专利技术的特征还在于抗划痕触摸屏面，包括绝缘基片、设置在基片上的有源部分，该有源部分至少包含邻近于绝缘基片设置的第1导电层、邻近于第1导电层但与之隔开的可变形导电层、设置在可变形导电层上的保护层。在有源部分上设置同向性有机硅烷层，用于减少接触触摸屏面物体的能量消耗。本专利技术的特点还在于制造有抗划痕涂层的透明制品的方法，即把传送介质与同向性有机硅烷混合，把该混合物施涂至待保护的涂覆的透明制品上。在一个较佳实施例中，有机硅烷可包含液晶硅烷。在施涂混合物后，可把物体加热至低于该混合物离解温度的温度。传送介质可包含水。传送介质还可包含醇。较佳实施例的揭示从下文参照附图对较佳实施例的描述，本领域技术人员将清楚本专利技术的其它目的、特点和优点。附图说明图1是本专利技术的抗划痕显示器3维视图，其中，显示器是容性触摸屏面。图2是类似图1的3维图，其中，显示器是电阻性触摸屏面。图3是本专利技术的抗划痕显示器的说明图，说明液晶硅烷各碳链如何对准并垂直于显示器取向及液晶硅烷如何作用于接触显示器的物体。图4是本专利技术抗划痕显示器制造方法的框图。图5是类似于图4的框图，其中液晶硅烷是不需加热而固化的。图1中，本专利技术的抗划痕显示器10可是例如Microtouch Systems公司(马萨诸塞州，迈修)的由几个不同层构成的计算机触摸屏面等的屏显示器。通常触摸屏面12包括例如玻璃、塑料或其它透明介质等的绝缘基片14和基片14上的有源部分15。有源部分15通常包含直接淀积在基片14上的透明导电层16。层16通常是具有厚度为20至60纳米的氧化锡层，可通过溅射、真空淀积或已有技术中熟知的其它技术淀积。图中，层的厚度被夸大仅是为了说明，而不代表层的比例。导电层16还可包含导电聚合材料或导电有机—无机复合材料。在导电层16的周边通常设置导电图形(未图示)，以在整个导电层16提供均匀电场，从而检测屏与手指或笔尖的接触点。有源部分15可包含保护层18，其淀积在导电层16上以提供耐磨性来保护导电层16。保护层18可是有机硅氧烷层，该层通过向制品施涂含甲基三乙氧基硅烷、原硅酸四乙酯、异丙醇和水的溶液而制成。可设置第2导电层20防止显示器10受该显示器所附的显示单元(未图示)的电流产生的干扰影响，该导电层也可类似地包含氧化锡层并以上述导电层16所讨论的相同方式淀积氧化锡层。但是导电层20对本专利技术并非必需的，显示器10没有该层同样可有效工作。本专利技术的抗划痕层22施涂至有源部分16，通常施涂至保护层18上，或者没有保护层18时可直接施涂至导电层16上或若设置附加层时施涂至最外层上，以减少接触显示器10的物体的能量消耗，从而使对显示器10的损伤得以防止或减至最低。抗划痕层22最好包含同向性液晶硅烷化合物。图2的显示器10a可包含例如Microtouch Systems公司、Elo TouchSystems(加利福尼亚州，弗里蒙德)或Dynapro(温哥华，不列颠多伦比亚)的电阻性触摸屏12a，类似于图1，它包含绝缘基片14a和导电层16a。防护层18a可包含硬涂层，防护并支持设置在导电层16a与保护层18a之间的可变形的导电层24。显示器10a与手指或笔尖接触时，可变形导电层24压缩并与导电层16a接触以指示接触位置。防划痕层22a施涂至层18a上并最好包含同向性液晶硅烷化合物。液晶硅烷是属于有机硅烷类。有机硅烷的通式是RnSiXm其中R＝连接硅原子的有机官能团；X＝连接硅原子的可水解基团，例如卤素或烷氧基。n＝1或2m＝4－n但液晶硅烷具有通式X3Si(CH2)pZ其中P＞1X＝选自Cl、Br、烷氧基、羟基及其混合基团，可水解以形成硅烷醇；Z＝选自烷基季铵盐、烷基硫盐、烷基磷盐、取代联苯化合物、三联苯化合物、氧化偶氮苯、肉硅酸酯、吡啶、苯甲酸酯及其混合物的化合物。液晶硅烷与玻璃、塑料、陶瓷、半导体、金属、有机聚合物涂覆的基片或无机物涂覆基片等的表面形成坚固持久的键合。这些硅烷具有高度有序的分子结构。同向性液晶硅烷除高度有序外，其键合得使构成液晶硅烷的碳链主轴自然或倾向于取向成垂直于键合的表面。由于取向垂直，因而形成的薄膜具有较高的堆砌密度，最大范得瓦尔(Van der Waal)力，从而可有效防止划痕。具有这种特性的液晶硅烷的一个好的例子是Dow Corning(密歇根州，米德蓝)的Dow Corning 5700，它包含8％(重量)的氯丙基三甲氧基硅烷，42％(重量)的氯化十八烷基氨基二甲基(三甲氧基甲硅烷基丙基)铵和5％(重量)的甲醇。另一种液晶硅烷是Dow Corning 5772，它含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗划痕显示器，其特征在于它包括： 基片； 所述基片一个表面上的有源部分，包含至少一个导电层；和 沉积在所述有源部分上用于减少与所述显示器接触物体能量损耗的同向性有机硅烷层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李查业，F博塔里，
申请(专利权)人：麦克罗托曲体系股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]