CN102194540B - 具反射光调整层的透明导电叠层体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具反射光调整层的透明导电叠层体，其中一实施例的具反射光调整层的透明导电叠层体包含一有机聚合物的透明基材、至少一组反射光调整层及一透明导电层，该至少一组反射光调整层夹设于该透明基材及该透明导电层之间。该组反射光调整层包含一第一调整层及一第二调整层。该组反射光调整层及该透明导电层的透射光需满足于波长范围380nm～800nm内各波长反射率与平均反射率值差异值的均方根值小于3.0％。该第一调整层折射率介于1.8～2.5，其光学厚度介于10nm～100nm；该第二调整层折射率介于1.3～1.6，其光学厚度介于10nm～250nm。

Description

具反射光调整层的透明导电叠层体

技术领域

本发明涉及一种具反射光调整层的透明导电叠层体，特别涉及一种包含反射光调整层的透明导电叠层体。

背景技术

随着信息及电子技术的快速进步，人们所使用的3C电子产品都往轻、薄、短、小的趋势发展。目前触控面板已成为一项不可或缺的输入装置，可以直觉的操作方法完成指令输入与功能操作，因此改变人与3C电子产品间的互动方式，从而越来越普遍应用至各种3C电子产品。它是目前最易于使用而又特别适于多媒体信息查询的输入装置，简言之，触控面板具有坚固耐用、反应速度快、节省空间及易于操作等许多优点。

依目前触控式面板的工作原理和传输信息的介质分类，可将其分为：电阻式、电容式、红外线式及表面声波式，其中以电阻式触控面板为市场最广泛应用。而投射电容式触控面板具有多点式输入的特色，使用者可以手指同时在触控面板屏幕上输入指令与图形操控，严已成为触控面板近来的主流产品。而电阻式与电容式的触控面板皆需要有透明导电层(transparent conductivelayer；TCL)来产生触控动作的感应讯号，又大部分的透明导电层的材料以氧化铟锡(Indium Tin Oxide；ITO)为主。

电容式触控主要包括为表面式电容和投射式电容两种感应方式，若需有多点触控的功能，则须选择投射式电容的设计，而投射式电容触控面板的设计是将透明导电层以蚀刻方式形成图案，使得导体(例如人的手指)在接近时，面板表面会形成电容的变化，并通过此电容值变化的检测，计算出使用者触控位置。

投射式电容触控面板的制作，通常是采用两片具有蚀刻图案的透明导电层的玻璃基板贴合的方式制作，但由于该玻璃基板的贴合合格率不易提高(例如：贴合界面有气泡而报废)，特别是对于中、大尺寸的该种玻璃基板的贴合，不良贴合所造成材料损失更大。亦或者使用单层基板上镀有双层透明导电膜，透明导电膜可为同一面或者是正反两面镀膜，此做法须有较复杂的蚀刻工艺与布线工艺。为解决此上述工艺问题，许多厂商改而采用可挠性的透明塑料基板取代玻璃基板，以改善制作的合格率且工艺较为简单。然而，受限于塑料基板的玻璃转换温度Tg较低，无法采用高温镀膜工艺以得到质量较佳的透明导电层，塑料基板本身的透光性比玻璃基板低，且其折射率也比玻璃基板高。导致以塑料基板制作的透明导电叠层体不仅整体穿透度差，而且制作图案时色泽差异较大，严重影响触控面板的光学特性表现。

为改善上述光学特性不佳的问题，目前的技术是在TCL和塑料基板之间增加一层以上的缓冲层以达到低反射的设计。由于TCL和塑料基板之间增加了一层以上的缓冲层，其目的在于使透明导电叠层体在可见光波长380nm～500nm间可得到较低反射率。但是当透明导电层必须有图案化的需求时，其TCL图案部分和无TCL部分的透射光仍有明显的色度差异，在视觉上仍可以明显地感受到蚀刻图案的存在，而使触控显示器的图像质量受到严重影响。

在一般人类的视觉敏感度下，若要做到TCL图案部分和无TCL部分的透射光色度差异不明显，必须将其光学色差Δa^*与Δb^*控制到够小。依经验法是Δa^*与Δb^*都必须小于1.0。(此处的a^*与b^*为CIE1976所定的标准)

综上所述，触控面板产业实需要提出透明导电叠层体更佳的结构，以解决上述可挠性透明导电叠层体应用于电容式触控面板所遭遇的问题。

发明内容

本发明的多个实施例揭示一种具反射光调整层的透明导电叠层体，其于透明基材及TCL之间设置至少一组反射光调整层，使得此透明导电叠层体的透射光于波长范围380nm～800nm内可以有变化较均匀且平均值较低的反射率，通过这种方式达到TCL图案部分和无TCL部分的透射光色度的差异Δa^*与Δb^*控制在1.0以内，并且本透明导电叠层体在图案化前有较佳(大于90％)的全光线穿透度(Visual Light Transmittance)。

本发明的多个实施例揭示一种具反射光调整层的透明导电叠层体，其于该透明基材及TCL之间设置至少一组反射光调整层，使得通过有TCL图案部分和无TCL部分的透射光于波长范围380nm～800nm内的反射率的差异较小且有较均匀的变化，因此图案的边界就不容易被察觉。

本发明一实施例揭示一种具反射光调整层的透明导电叠层体包含一有机聚合物的透明基材、至少一组反射光调整层及一透明导电层，该至少一组反射光调整层夹设于该透明基材及该透明导电层之间。该组反射光调整层包含一第一调整层及一第二调整层。该第一调整层折射率介于1.8～2.5，其材料可以为氧化铈(CeO₂)、二氧化钛(TiO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化锆(ZrO₂)或氧化锌(ZnO)等材料。其光学厚度介于10nm～100nm。该第二调整层折射率介于1.3～1.6，其材料可以为氟化镁(MgF₂)、二氧化硅(SiO₂)或氧化铝(Al₂O₃)等材料，其光学厚度介于10nm～250nm。

本发明另一实施例揭示一种具反射光调整层的透明导电叠层体包含一有机聚合物的透明基材、至少一组反射光调整层及一透明导电层，该至少一组反射光调整层夹设于该透明基材及该透明导电层之间。该组反射光调整层包含一第一调整层及一第二调整层，其中该第一调整层及该第二调整层使得通过该透明基材、该组反射光调整层及该透明导电层的透射光需在380nm～800nm的波长范围内满足以下条件：反射率与平均反射率差异值的均方根值小于3.0％，较佳值控制在小于2.0％，更佳值控制在小于1.0％。

本发明一实施例的通过该透明基材、该组反射光调整层及该透明导电层的透射光在380nm～800nm的波长范围内须再满足以下条件：该透明导电层经蚀刻后的图案部分与无图案部分两者的反射率差异的平均值小于3.0％，较佳值控制在小于2.0％，更佳值控制在小于1.0％。

本发明还包含一无机物层、有机物层或金属氧化物层，其设置于该有机聚合物的透明基材与该反射光调整层之间，其功能为加强基材与反射光调整层间的附着力，该物理厚度须控制在10nm以下，较佳为2～5nm。该无机物层、有机物层或金属氧化物层可为碳(C)、硅(Si)或SiO_X(其中x＝1～2)，由于该无机物层、有机物层或金属氧化物层厚度相当薄，故设置在该有机聚合物的透明基材与该反射光调整层间可提升该基材与该反射光调整层间的附着力，但不会影响本发明的光学效果。

上文已经概略地叙述本发明的技术特征及优点，本发明所属技术领域的技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域的技术人员亦应可了解，这类等效的建构并无法脱离权利要求所提出的本发明的精神和范围。

附图说明

图1为本发明一实施例的透明导电叠层体的剖面示意图；

图2为本发明一实施例的透明导电叠层体的剖面示意图；

图3为本发明透射光经过透明导电层的图案部分的反射率和波长的关系图；及

图4为图2中有图案部分A1及无图案部分A2的反射率R₁(λ)及R₂(λ)和波长的关系图。

主要组件标记说明

10、10′    透明导电叠层体

11          透明基材

12          反射光调整层

121         第一调整层

122         第二调整层

13、13′    透明导电层

A1          图案部分

A2          无图案部分

T₁、T₂      透射光

具体实施方式

图1为本发明一实施例的透明导电叠层体的剖面示意图。一透明导电叠层体10包含一有机聚合物的透明基材11、至少一组反射光调整层12及一透明导电层13，该组反射光调整层12夹设于该透明基材11及该透明导电层13之间。该组反射光调整层12包含一第一调整层121及一第二调整层122，又该第一调整层121及该第二调整层122依次叠设于该透明基材11的表面。该第一调整层121的折射率介于1.8～2.5，其光学厚度(为折射率×物理厚度)介于10nm～100nm。该第二调整层122的折射率介于1.3～1.6，其光学厚度介于10nm～250nm。该第二调整层122的折射率比该第一调整层121的折射率高。

该第一调整层121的材料可以为氧化铈(CeO₂)、二氧化钛(TiO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化锆(ZrO₂)或氧化锌(ZnO)等材料。该第二调整层122的材料可以为氟化镁(MgF₂)、二氧化硅(SiO₂)或氧化铝(Al₂O₃)等材料，其光学厚度介于10nm～250nm。

该透明导电层13的材料为透明的金属半导体氧化物，例如：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌铝(AZO)或氧化锡锑(ATO)等。该金属半导体氧化物的折射率介于1.8～2.2，该透明导电层的光学厚度介于10nm～220nm之间。

该有机聚合物的透明基材11为一般常见的光学级透明软性塑料基板，折射率约在1.4～1.7之间，其材料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、芳香族聚酯(PAR)、聚醚砜(PES)、聚荼二甲酸二乙酯(PEN)或聚碳酸酯高分子(Polycarbonate；PC)。上述各种材料依高分子结构的差异而显现不同的光学特性、耐热性及耐化性，然应用于触控面板的塑料基板的选用首重光学特性，亦即在塑料基板于550nm波长光线的照射下，其全光线穿透度(VLT)必须大于90％。

本发明另一实施例还包含一中间层，该中间层的材料为无机物层、有机物层或金属氧化物层，其设置于该有机聚合物的透明基材11与该组反射光调整层12之间，其功能为加强基材与邻接反射光调整层接合界面间的附着力，该物理厚度须控制在10nm以下，较佳为2～5nm。该无机物层、有机物层或金属氧化物层可为碳(C)、硅(Si)或SiO_X(其中x＝1～2)，由于该无机物层、有机物层或金属氧化物层厚度相当薄，故设置在该有机聚合物的透明基材与该反射光调整层间可提升该基材与该反射光调整层间的附着力，但不会影响本发明的光学效果。

图2为本发明一实施例的透明导电叠层体的剖面示意图。与图1的透明导电叠层体10相比，图2的透明导电叠层体10′的透明导电层13′经过蚀刻工艺，故具有图案部分A1及无图案部分A2，经过该两个区域的透射光分别为T₁及T₂。

图3为本发明透射光经过透明导电层的图案部分的反射率和波长的关系图。图3中本发明透射光T₁的反射率相对于波长增加的变化较均匀，而使用已有技术的透射光的反射率相对于波长增加的变化则较大。另外，本发明透射光T₁的反射率于波长λ范围380nm～800nm内的均方根值明显较低，亦即通过改变该第一调整层121及该第二调整层122的物理厚度或折射率，从而使得透射光T₁于波长范围380nm～800nm内的反射率R(λ)与平均反射率Rave差异值的均方根ΔRrms小于3.0％，ΔRrms由公式(1)计算而得：

$\mathrm{\ΔRrms}=\sqrt{\frac{{\underset{\mathrm{\λ}=380}{\overset{800}{\∫}}(R\left(\mathrm{\λ}\right)-R_{\mathrm{ave}})}^2\mathrm{d\λ}}{(800-380)}}---\left(1\right)$

其中 $R_{\mathrm{ave}}=\frac{\underset{\mathrm{\λ}=380}{\overset{800}{\∫}}R\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}{(800-380)},$ 即是反射率于波长范围380nm～800nm内的平均值。

图2中有图案部分A1及无图案部分A2的反射率分别由R₁(λ)及R₂(λ)代表。如图4所示，R₁(λ)及R₂(λ)于可见光380nm～800nm范围内，反射率差异ΔR(λ)＝R₁(λ)-R₂(λ)不大，且更因ΔRrms较小，故ΔR(λ)的变化也是平缓。

通过该第一调整层121及该第二调整层122的折射率及光学膜厚于前述指定范围内的匹配，可使ΔR(λ)较小，而且当其平均值ΔRave小于3.0％时，蚀刻去除部分A2及未被蚀刻部分A1在视觉上不会有明显的色度差异，ΔRave可由下列公式(2)计算：

$\mathrm{\Δ}{R}_{\mathrm{ave}}=\frac{\underset{\mathrm{\λ}=380}{\overset{800}{\∫}}|R_1\left(\mathrm{\λ}\right)-R_2\left(\mathrm{\λ}\right)|\mathrm{d\λ}}{(800-380)}---\left(2\right)$

以前述ΔRrms小于3.0％及ΔRave小于3.0％的基础条件设计出透明导电层叠体，当该透明导电叠层体的透明导电层被蚀刻后，如图2有图案部分A1及无图案部分A2的透射光的色度差异会不明显。其色度差异值Δa^*与Δb^*可由T₁与T₂全波长的透射频谱计算出或经由色差计(仪)直接量测而得。本实施例的色度差异值依照CIE(Commission Intornation De′l E′clairage；国际测光标准国际照明委员会)的CIE1976 L^*a^*b^*颜色模型的标准计算而得。

依照本发明上述设计概念而设计出透明导电叠层体，并提出一具体实施例如下表1，所使用基材为厚度125μm的PET，第一调整层为二氧化钛(TiO₂)，第二调整层为二氧化硅(SiO₂)，透明导电层为氧化铟锡(ITO)。该Δa^*与Δb^*值均可分别控制在小于1.0以下。此代表本发明的透明导电叠层体在图案化前、后色度变化差异甚小，而图案化的边界部分不易被查觉。

表1中众实施例为依照本发明特征设计的透明导电层叠体的实验数据，通过第一调整层与第二调整层的设计，如图4所示可得到较平缓的反射率曲线。其中实施例1的第一调整层所使用材料为TiO₂(折射率为2.35)、第二调整层所使用材料为SiO₂(折射率为1.46)、透明导电层为ITO(折射率为2.06)。实施例2的中间层所使用材料为Al₂O₃、第一调整层为TiO₂、第二调整层所使用材料为SiO₂、透明导电层为ITO。实施例3的第一调整层所使用材料为Nb₂O₅(折射率为2.14)、第二调整层所使用材料为SiO₂、透明导电层为ITO。实施例4的第一调整层所使用材料为TiO₂、第二调整层所使用材料为MgF₂(折射率为1.39)、透明导电层为ITO。上述重实施例数据整理如表一所示。

从实施例1具体实施结果其ΔRrms为0.77％，ΔRave为0.75％，在色度变化上Δa^*为0.27与Δb^*为0.21，即图案化的边界不易察觉，而且整体全光线穿透度仍可达90％以上。实施例2部分为基材与第一调整层间加入一中间层，其ΔRrms为0.80％，ΔRave为0.94％，在色度变化上Δa^*为0.64与Δb^*为0.27，图案化的边界也不易察觉，而且整体全光线穿透度仍可达90％以上，故加入一中间层其光学特性并不会有明显改变。实施例3、4分别为第一调整层与第二调整层使用其它材料替代，其结果显示第一调整层之材料可挑选折射率介于1.8～2.5之间的材料；第二调整层之材料可挑选折射率介于1.3～1.6之间的材料。

表一：本发明实施例及比较例的色度数据比较表

*上表中 $\mathrm{\ΔC}=\sqrt{\mathrm{\Δ}{a}^{{*}^2}+\mathrm{\Δ}{b}^{{*}^2}}$

而比较例为传统高穿透度透明导电层叠体的数据，该设计在波长380nm～500nm间可得到较低反射率，从而得到较高的全光线穿透度(＞94％)，而其色度差异Δa^*为1.65、Δb^*为1.3，在视觉上色度差异相当明显，故传统的低反射高穿透的设计无法达到投射电容应用的需求。

本发明的反射光调整层组12的数量可以是多组堆叠，通过控制整体透射光的反射率于可见光波长范围380nm～800nm内的ΔRrms与ΔRave均小于3.0％，达到整体的全光线穿透度(VLT)大于90％以上，同时可控制图案化前、后的Δa^*与Δb^*值小于1.0，其中ΔRrms与ΔRave较佳值控制在小于2.0％，更佳值控制在小于1.0％，上述实验结果显示本发明透明导电叠层体更优于已有技术。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而所属技术领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，包含：

一有机聚合物透明基材；

一透明导电层；以及

至少一组反射光调整层，包括一第一调整层及一第二调整层，夹设于该透明基材及该透明导电层之间；

其中，该第一调整层的材料为氧化铈、二氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化锌，折射率介于1.8～2.5，光学厚度介于10nm～100nm，该第二调整层的材料为氟化镁、二氧化硅或氧化铝，折射率介于1.3～1.6，光学厚度介于10nm～250nm，该第一调整层及该第二调整层使得通过该透明基材、该组反射光调整层及该透明导电层的透射光满足于波长范围380nm～800nm内各波长反射率与平均反射率的差异值的均方根值小于3.0％。

2.根据权利要求1所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，在380nm～800nm波长范围内各波长反射率与平均反射率的差异值的均方根值小于2.0％。

3.根据权利要求2所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，在380nm～800nm波长范围内各波长反射率与平均反射率的差异值的均方根值小于1.0％。

4.根据权利要求1所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，其另包含设于该有机聚合物透明基材与反射光调整层之间的一中间层，其中该中间层的材料为无机物、有机物或金属氧化物，其物理厚度为10nm以下。

5.根据权利要求4所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该中间层的物理厚度为2～5nm。

6.根据权利要求4所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该中间层的材料为碳、硅或SiO_x，其中x＝1～2。

7.根据权利要求1所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透明导电层包含图案部分及无图案去除部分。

8.根据权利要求7所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透射光于该图案部分及该无图案去除部分的反射率之差在波长范围380nm～800nm内的平均值小于3.0％。

9.根据权利要求8所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透射光于该图案部分及该无图案去除部分的反射率之差在波长范围380nm～800nm内的平均值小于2.0％。

10.根据权利要求8所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透射光于该图案部分及该无图案去除部分的反射率之差在波长范围380nm～800nm内的平均值小于1.0％。

11.根据权利要求7所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透射光于该图案部分及该无图案去除部分的色差差异值Δa*小于1.0，其中a*为CIE规定颜色坐标的色差。

12.根据权利要求7所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透射光于该图案部分及该无图案去除部分的色差差异值Δb*小于1.0，其中b*为CIE规定颜色坐标的色差。

13.根据权利要求1所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该透明导电层的材料为金属半导体氧化物。

14.根据权利要求13所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该金属半导体氧化物为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝或氧化锡锑。

15.根据权利要求13所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该金属半导体氧化物的折射率介于1.8～2.2，其光学厚度介于10nm～220nm。

16.根据权利要求1所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该有机聚合物透明基材的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、芳香族聚酯、聚醚砜、聚萘二甲酸二乙酯或聚碳酸酯，其折射率介于1.4～1.7。

17.根据权利要求1所述的具反射光调整层的透明导电叠层体，其特征在于，该第一调整层及该第二调整层依次叠设于该透明基材的表面。

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