CN101581800A

CN101581800A - 复合导电膜及使用该膜的触摸屏

Info

Publication number: CN101581800A
Application number: CNA2008100444026A
Authority: CN
Inventors: 甘国工
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-18

Abstract

本发明公开了一种复合导电膜，包括具有上表面及下表面的第一柔性透光基层L1和具有上表面及下表面的第二柔性透光基层L2，位于第一柔性透光基层L1和第二柔性透光基层L2之间的弹性粘接剂层，在第二柔性透光基层L2的下表面依次沉积有由高折射率无机介质膜和低折射率无机介质膜依次交错排列而形成的至少两层无机介质膜的无机介质膜系及位于该膜系最外层的透明导电膜层，透明导电膜层的厚度满足方块电阻需要值的厚度3～100mm，至少两层的由高折射率和低折射率无机介质构成的膜系和透明导电膜层都采用真空磁控溅射的方法沉积从而形成整体透过率达到80％以上的光学干涉膜系，本发明还提供了使用该复合导电膜的触摸屏。

Description

复合导电膜及使用该膜的触摸屏

技术领域：

本发明涉及具有高透过率和高耐久性的复合导电膜，涉及应用该膜的各种触摸屏。

背景技术：

传统的触摸屏用的导电薄膜通常是直接在柔性基材上溅镀或者涂布导电层而成。这种方式的导电膜的透过率不高，所以设置在触摸屏下的画面通常偏暗。经过使用者的多次触摸后，导电层容易断裂引起电阻值变化，从而导致触电计算的位置漂移或操作无反应。

如申请号为02803118.0，名称为透明导电性层叠体及使用该层叠体的透明触摸面板的专利申请，公开了一种得到高透光的导电性层叠体膜，在有机高分子膜的至少一个面上依次叠层光学干涉层，透明导电层，光学干涉层由高折射率层和低折射率层构成、且低折射率层与透明导电层连接，光学干涉层由交联聚合物构成的透明导电性叠层体中，前述光学干涉层含有由金属氧化物及/或金属氟化物构成的一次粒径在100nm以下的超微粒子A、以及/或者在高折射率层和低折射率层的至少其中之一内含有平均一次粒径在光学干涉层的膜厚1.1倍以上、并且在1.2μm以下的超微粒子B，其含量在交联聚合物的0.5重量％以下。该专利申请公开了用精密涂布的方式在导电膜层和柔性基层之间形成光学干涉层的方法，但事实上，精密涂布的方式设备门槛高，稳定性差，且容易形成微观岛状表面，造成至少数百nm乃至μm级别的表面起伏，同时叠加的层数越多则不平度越无规律或越严重，造成基于其上的透明导电层的厚度也不均匀，严重干扰电阻值的均匀度。其次，涂布方式的膜层本身实际上大多是宏观非晶态，形成的晶体颗粒都过于小，细小的晶体粒子间的结合力弱，在外力的作用下会发生形变，不利于触摸屏的性能稳定。另外考虑到用精密涂布方式的膜层杨氏模量最高也只有几GPa，且多数为百MPa，而如果此时ITO薄膜为溅射制备的，杨氏模量在几十甚至上百GPa，就像玻璃放在沙滩上，受压时断裂的几率大大增加；如果导电层也为涂布方式制备的，如上所述，其本身的耐久性也不高，在强外力的作用下会发生形变导致光学性质及电阻变化。其次，精密涂布方式的可控性很差，很难做到膜厚的微调，并且要制造50nm以下的均匀薄膜几乎是不可能的，而在这些方面，磁控溅射体现出了极大的优势。再次，如该申请所述的在光学干涉层掺杂有超微粒子，这样做会增加触摸屏的雾度，降低图像的清晰度。

又如申请号200580012780.0，名称为透明导电性层叠体及触摸屏的申请，该申请公开了一种透明导电性层叠体，在厚度为2～120μm的透明薄膜基材的一侧表面，按照透明的第一电介质薄膜、透明的第二电介质薄膜和透明导电性薄膜的顺序依次层叠，在所述薄膜基材的另一表面，通过透明的粘合剂层贴合透明基体而成，第二电介质薄膜是无机物或有机物和无机物的混合物，形成上述导电性薄膜的混合物，形成上述导电性薄膜材料的结晶中，最大粒径为300nm或更小的结晶含量超过50面积％。所述透明导电性层叠体高度地满足用作触摸屏的弯曲笔输入耐久性，但也同样的面临涂布方式的众多问题(如前面所述)。同时涂布方式的薄膜为非晶态，磁控溅射为均匀结晶形态。已知导电晶粒的尺寸越大，晶粒粒径分布越均匀，薄膜整体导电性越好越稳定，所以涂布方式的膜层导电性及均匀性不如磁控溅射的膜层，如果要达到相同的表面电阻值，涂布导电膜的厚度要大于溅射导电膜的厚度，较高的厚度无疑增加了材料的光吸收并降低了整体透过率，而且降低了薄膜强度。值得一提的是，该申请最后的部分实施例也舍弃涂布方式，转用PVD的电子束蒸发镀膜方法，但是电子束蒸发镀膜方法形成的膜层附着力不如磁控溅射形成的膜层牢度高、致密性好、均匀性好，另外电子束蒸发镀膜方法蒸发到基材上的材料不是离子化，所以无法实现反应镀膜，而磁控溅射方法可以实现反应溅射，如溅射Ti金属或Nb与氧气反应得到折射率高的金属氧化物材料，又如溅射Si与氮气反应生成Si₃N₄，或与氧气反应生成SiO₂，以及这样形成的高折射率与低折射率搭配的高透光学膜系。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种具有高透过率及高耐久性的复合导电膜。本发明的另一目的是为了提供一种使用该复合导电膜的触膜屏。

本发明的目的这样来实现的：

本发明复合导电膜，包括具有上表面及下表面的第一柔性透光基层L1，具有上表面及下表面的第二柔性透光基层L2，第一柔性透光基层L1的下表面和第二柔性透光基层L2的上表面间有将二者粘接为一体的弹性粘接剂层，在第二柔性透光基层L2的下表面依次沉积有由高折射率无机介质膜、低折射率无机介质依次交错排列形成的有至少两层无机介质膜的无机介质膜系及位于该无机介质膜系最外层的透明导电膜层，其特征是透明导电膜层的厚度为满足方块电阻100～1000Ω/□需要的厚度3～100nm，至少两层的由高折射率无机介质膜和低折射率无机介质构成的无机介质膜系和透明导电膜层都采用真空磁控溅射的方法沉积、从而形成在380nm～780nm光波长范围内整体透过率达到80％以上的光学干涉膜系，由于磁控溅射得到的透明导电膜层为纳米厚度，把溅射的透明导电膜层也考虑进入光学设计内，可以得到近似减反射增透射(AR)膜系的效果。利用磁控溅射方法，可以做到更加符合理论光学设计的膜系，因为其制备的膜层致密、稳定，材料的折射率与机械性能是稳定可重现的，镀膜精度也可以控制在1nm以下，薄膜厚度范围也由几nm到几百nm，所以成品率高，性能产品性能稳定。使用磁控溅射方法得到的透明导电膜，比较涂布方式和蒸发镀方式来说，具有更高的粒子离化率，更高的薄膜结晶化均匀程度，可以得到更优良的薄膜导电率、表面电阻、强度和稳定性，优选第一柔性透光基层L1为75～175μm的PET薄膜，第二柔性透光基层L2为40～75μm的PET薄膜，

上述的第一柔性透光基层L1的上表面有至少具有防污、润滑、防划、抗眩光、增硬、增透减反功能之一的涂层和/或镀膜层。

上述的第一柔性透光基层L1的上表面有含氟有机物薄膜或有机硅薄膜，薄膜表面能够具有疏水防油的功能。

上述的高折射率无机介质是氧化钛(TiO₂)或者氧化铌(Nb₂O₅)。

上述的高折射率无机介质膜厚度范围在10～80nm，低折射率无机介质膜厚度范围在20～150nm。高折射率介质优选为氧化钛(TiO₂)，厚度为10～70nm，弹性粘接剂层厚度为10～20μm，低折射率介质优选为氧化硅(SiO₂)，厚度为30～130nm，透明导电膜层优选为掺铟氧化锡(ITO)，厚度为10～40nm，通过调整，整体透过率可以达到87％～91％，如果在柔性透光基层L1的上表面镀有增透膜系，透过率可以达到90％～95％。

上述弹性粘接剂层具有比第二柔性透光基层L2低的杨氏模量。

上述弹性粘接剂层的杨氏模量优选在10⁵～10⁸Pa范围内。

上述至少两层的由高折射率无机介质膜和低折射率无机介质膜构成的无机介质膜系和透明导电膜层的杨氏模量大于15GPa，由于选用了高杨氏模量的无机介质膜层作为透明导电膜层的基础层，可以利用各无机介质膜层的硬度和强度来保护透明导电膜层，使透明导电膜层的强度和寿命进一步提高。

上述弹性粘接剂层的弹性变形功在60％以上，优选80％以上，本发明中所述的弹性变形功是按照记载于ISO14577：2002(E)的A.8 Plastic and elastic parts of theindentation relaxation(凹面功的塑性部分和弹性部分)的方法测量的值，有关该方法，在DIN50359-1：1997-10中还有记载。以及专利申请号为200480003368.8名称为透明导电性膜、透明导电板和触摸面板中也对该部分进行了详细说明，且说明了优选的材料范围。这样的结构可以充分吸收使用者触压后由第一柔性透光基层L1发生的弹性形变，从而降低第二柔性透光基层L2的向触压方向的形变量。

上述透明导电膜层由氧化铟、氧化锡、氧化锌、掺铟的氧化锡(ITO)、掺锑的氧化锡(ATO)、掺铝的氧化锌(AZO)中的至少一种组成。

上述复合导电膜中，当柔性透光基层L2的折射率为n1、高折射率无机介质膜的折射率为n2、低折射率无机介质膜的折射率为n3、透明导电膜层的折射率为n4时，满足n2＞n1、或n2＞n3、或n4＞n1或n4＞n3。

上述柔性透光基层L1和柔性透光基层L2之间有雾度在5％以下的光散射层，用于防止产生牛顿环。

上述第一柔性透光基层L1和/或第二柔性透光基层L2为相位差薄膜，并且该复合导电膜整体赋予λ/4的相位差，用于液晶显示器使用的触摸屏，可以降低反射光。

本发明复合导电膜作为触摸屏的中的至少一种导电基材。

目前用卷绕(Roll to Roll)真空磁控溅射设备制备薄膜已经十分成熟，生产效率高，稳定性高，具有很强的可控性。溅射的薄膜已经是市场上普遍存在的薄膜类型，薄膜的杨氏模量在几十甚至上百GPa，溅射方式的膜层多数为致密坚固的结晶态，比涂布方式接近晶体的理论导电率和折射率，物理和化学性能都更优。因此，本发明采用真空磁控溅射技术来沉积导电薄膜及与其配合的无机介质膜系形成的光学膜系来制造一种高透光的复合导电膜。

本发明更精确地提高了复合导电膜的透光性能。同时利用真空磁控溅射方法得到的膜层强度和稳定性提高了透明导电膜层的性能和均匀度，高度地满足触摸屏笔输入耐久性、光学稳定性以及使用寿命。

附图说明：

图1为复合导电膜结构示意图。

图2为几个不同膜厚的膜系透过率曲线图。

图3为笔尖按压时的变形示意图。

图4为复合导电膜另一结构示意图。

图5为触摸屏膜组结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1给出了本实施例1的复合导电膜结构图，参见图1，具有上、下表面的第一柔性透光基层L1为125μm的PET薄膜，具有上、下表面的第二柔性透光基层L2为75μm的PET薄膜，位于第一柔性透光基层L1下表面和第二柔性透光基层L2上表面间的弹性粘接剂层4可以采用热融胶或树脂，厚度为15μm。由高折射率无机介质膜和低折射率无机介质膜形成的无机介质膜系和透明导电膜层利用真空磁控溅射沉积从而形成在380nm～780nm光波长范围内整体透过率达到80％以上的光学干涉膜系。在第二柔性透光基层下表面上的一层高折射率介质膜3为TiO₂，一层低折射率介质膜2为SiO₂，透明导电膜层1为掺铟氧化锡(ITO)膜层。这三层镀膜层的厚度如表1所示。第一柔性透光基层L1的上表面采用真空磁控溅射方法镀有四层介质的高透光(AR)膜系5。使用分光光度计测量其的透过率曲线如图2所示。

表1

编号	TiO2厚度(nm)	SiO2厚度(nm)	ITO厚度(nm)
编号	TiO2厚度(nm)	SiO2厚度(nm)	ITO厚度(nm)	a	30.2	54.3	20
b	34.5	54.8	15	a	30.2	54.3	20
b	34.5	54.8	15	c	34.5	68.5	15
D	30.2	75.4	20	c	34.5	68.5	15

从图2中可以看出，调整各个膜层的厚度具有对透过率曲线控制的能力，如果ITO厚度根据需要的表面电阻值而确定了，TiO₂和SiO₂膜层的厚度是可以根据需要进行调整，得到一组最优化的厚度值，并且可以具有很高的透过率。第一柔性透光基层L1的上表面也可印刷抗眩光(AG)涂层。

图3为用笔按压时薄膜的变形示意图。从图3中可以看出，通过弹性粘接剂层4的缓冲，把按压方向的变形量向水平方向扩展，透明导电膜层1的变形曲率就可以降低，同时具有相似硬度的介质层2和3能够对其进行保护。对该复合导电膜进行测试，结果如表2。测量方法如下：

(一)测量表面电阻：

用四探针表面电阻测试仪器测定若干点，用平均值表示。

(二)测量打点特性：

先测量由复合导电膜构成的触摸屏上基板与下导电基板接触时的初始电阻Ro，再在复合导电膜构成的触摸屏上基板侧，使用硬度为40度的含有聚氨酯橡胶的棒(尖端7mm)，用负荷100g进行100万次的中心打点，然后测量两导电膜接触时的电阻Rd，求出变化率(Rd/Ro)*100％，评价打点特性，用平均值表示。

(三)测量高负荷笔输入耐久性：

①：使用含有聚缩醛的笔(笔尖0.8mm)，以负荷500g进行30万次的滑动，滑动后测定线性变化。

线性的测定：在复合导电膜上施加5V的电压，测定复合导电膜中A、B两点的电压，分别为Ea、Eb，A、B两点距离为AB，在A、B间任意的测定点X的输出电压设为Ex，理论值设为Ep，AX之间的距离为x，由下面的公式可得线性变化：

Ep＝[x+(Ea-Eb)/AB]+Ea 线性变化(％)＝[(Ep-Ex)/(Eb-Ea)]*100％

②使用含有聚缩醛的笔(笔尖0.8mm)，以各种负荷进行10万次的滑动，求出线性变化为1.5％的最大负荷。

表2：

可以发现，这样的复合导电膜具有优良的可见光透过能力，同时也具有很强的笔输入耐久性。

实施例2：

图4给出了本实施例2复合导电膜结构图。参见图4，本实施例基本与实施例1同，与实施例1不同的是，可以由多层高折射率的无机介质膜3和低折射率的无机介质膜2交错排列构成膜系，也可以达到很高的透过率。多层膜系的优点是，可以降低镀膜对透过光线颜色的干扰程度。

实施例3：

图5给出了本实施例3触摸屏膜组结构示意图。参见图5，根据本发明复合导电膜，作为触摸屏模组的上基片P1，与另一被隔片和隔点6隔开的下基片P2对置，下基片P2可以是导电玻璃、其他导电膜或者本发明复合导电膜。透明导电膜层的边缘镀/印刷有电极，由导线引出。根据本发明的复合导电膜也可以作为触摸屏模组的下基片P2。

上述各实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims

1、复合导电膜，包括具有上表面及下表面的第一柔性透光基层L1，具有上表面及下表面的第二柔性透光基层L2，第一柔性透光基层L1的下表面和第二柔性透光基层L2的上表面间有将二者粘接为一体的弹性粘接剂层，在第二柔性透光基层L2的下表面依次沉积有由高折射率无机介质膜、低折射率无机介质依次交错排列形成的有至少两层无机介质膜的无机介质膜系及位于该无机介质膜系最外层的透明导电膜层，其特征在于透明导电膜层的厚度为满足方块电阻100～1000Ω/□需要的厚度3～100nm，至少两层的由高折射率无机介质膜和低折射率无机介质膜构成的无机介质膜系和透明导电膜层都采用真空磁控溅射的方法沉积、从而形成在380nm～780nm光波长范围内整体透过率达到80％以上的光学干涉膜系。

2、如权利要求1所述的复合导电膜，其特征在于第一柔性透光基层L1的上表面有至少具有防污、润滑、防划、抗眩光、增硬、增透减反功能之一的涂层和/或镀膜层。

3、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于第一柔性透光基层L1的上表面有含氟有机物薄膜或有机硅薄膜。

4、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于高折射率无机介质是氧化钛或者氧化铌。

5、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于高折射率无机介质膜厚度范围在10～80nm，低折射率无机介质膜厚度范围在20～150nm。

6、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于弹性粘接剂层具有比第二柔性透光基层L2的杨氏模量低的杨氏模量。

7、如权利要求6所述的复合导电膜，其特征在于弹性粘接剂层的杨氏模量在10⁵～10⁸Pa范围内。

8、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于至少两层的由高折射率无机介质膜和低折射率无机介质膜构成的无机介质膜系和透明导电膜层的杨氏模量分别大于15GPa。

9、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于弹性粘接剂层的弹性变形功在60％以上。

10、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于透明导电膜层由氧化铟、氧化锡、氧化锌、掺铟的氧化锡、掺锑的氧化锡、掺铝的氧化锌中的至少一种组成。

11、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于当第二柔性透光基层L2的折射率为n1，高折射率的无机介质折射率为n2、低折射率的无机介质折射率为n3、透明导电膜层的折射率为n4时，满足n2＞n1、或n2＞n3、或n4＞n1、或n4＞n3。

12、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于第一柔性透光基层L1和第二柔性透光基层L2之间有雾度在5％以下的光散射层。

13、如权利要求1或2所述的复合导电膜，其特征在于第一柔性透光基层L1和/或第二柔性透光基层L2为相位差薄膜，并且该复合导电膜整体赋予λ/4的相位差。

14、一种触摸屏，其特征在于权利要求1至13任意一项所述的复合导电膜作为触摸屏的中的至少一种导电基材。