CN102446576B - 具有高光穿透度的透明导电膜和其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透明导电膜，其包含厚度具有差异的导电层，可使透明导电膜在维持导电性不变的情况下提高其光穿透度。本发明还涉及一种制备上述透明导电膜的方法。

Description

具有高光穿透度的透明导电膜和其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有高光穿透度的透明导电膜，所述透明导电膜可广泛使用于触摸面板(Touch Panel)的透明电极、液晶显示器(Liquid Crystal Display)、电子纸(E-Paper)、太阳能电池(Solar Cell)、电子感应显示(EL)，各类具柔性的软性电子产品、以及各类电气领域。

本发明还涉及一种制备上述透明导电膜的方法。

背景技术

近年来，附有触摸面板的笔记本计算机及手机趋于普及，业界对于具有优异电性及光学性质的触摸面板也更为要求。透明导电膜为触摸面板的关键组件，现今透明导电膜制作方式多以干式工艺，例如以真空蒸镀法、溅镀法、离子布植及化学气相沉积法为主，但干式工艺会有下述问题：

(1)加工过程及卷样保存时易使薄膜表面破裂，而使表面阻抗增加(如日本特开2006-302562所揭露的工艺)。

(2)所使用的设备机台昂贵导致量产成本提高(如日本特开2008-059928所揭露的工艺)。

而利用湿式涂布透明导电膜的方式可解决上述问题，相较于干式工艺，湿式涂布导电膜生产效率高且所需的设备相对较简单。常规的湿式涂布方式主要是将导电材料配制成溶液，之后再将所述溶液涂布于基材上，形成导电膜。

一般常见的湿式导电材料有石墨烯(Graphene)、聚(3，4-二烷氧基噻吩)、纳米碳管(Carbon nanotube)等，但上述材料皆具有颜色，不易制得为具透明性的导电膜，因此在应用上有所限制，所以增进其透明性为重要课题。

因此，近期开发湿式工艺以制备透明导电膜的发展也日趋兴盛，例如US 7449133、日本特开平1-313521号、日本特开2002-193972号、日本特开2003-286336号、US7378040、日本特开2005-281704号、US 7060241、US 7172817、US 7261852、US 7459121等专利文献中所述。现简要分类说明如下：

US 7449133揭示利用新颖的导电材料石墨烯(graphene)加以改性，使其具有导电性官能团的分子链段，以增加石墨烯与石墨烯之间的导电通路，进而增进导电及光穿透度。但是利用改性方法以增加石墨烯与石墨烯之间的导电通路，其工艺繁复、产率不高且所费不菲。

日本特开平1-313521号公报揭示通过使3，4-二烷氧基噻吩在聚阴离子存在下进行氧化聚合所得的聚(3，4-二烷氧基噻吩)与聚阴离子形成导电性高分子。日本特开2002-193972号公报及日本特开2003-286336号公报进一步揭示通过改良制法，可在具有较高的光透过率下，具有较低的表面电阻值(较高的导电性)，然而，使用这些导电性高分子作为导电性薄膜，会有耐湿热性不佳的缺点。

US 7378040揭示在纳米碳管中加入含氟的高分子或单体做为纳米碳管的粘合剂，通过这类含氟高分子或单体的特性来增加穿透度、导电度及一些机械强度等性质。但是含氟高分子价格并无竞争力且对环境影响甚大。

日本特开2005-281704号公报揭示利用添加各种粘合剂的方法，虽可提高导电性高分子的耐候性质，但导电性高分子的导电性会下降。

US 7060241揭示利用调控纳米碳管的外径小于3.5nm，所制备的纳米碳管具有高穿透度。但是纳米碳管在成长以及筛选时，必须将其控制在一定的外径范围之内，实属困难。

US 7172817揭示将导电粒子形状由圆形改为扁平状，可以使粒子与粒子间接触的机率增加，也可增加穿透率，但其制作方式却会导致此导电粒子的良率下降以及成本大幅提高。

US 7261852揭示将含纳米碳管的涂液通过滤膜，使纳米碳管沉积在滤膜上，这种方法可沉积出较厚的纳米碳管堆积，且又可过滤粘合剂，达到较高的导电度。但是此方法会导致膜厚不均，且会使后续薄膜的电阻值不稳定，以及造成可见光穿透度低的缺点。

US 7459121揭示利用浸涂(dip coating)法制备纳米碳管导电膜，同时利用此涂布设备可达成连续式的工艺。但是浸涂工艺上的涂料浓度极不稳定，将会影响制备出来的薄膜，使其表面电阻值均匀性不佳。

如上所述，所述现有技术利用湿式工艺所制备的导电膜，其无法同时具备均匀电阻值及高可见光穿透度特性，或其制作过程过于繁复。因此，为了解决上述问题，产业界需要一种制备导电膜的方法，所述方法除了可以满足工业上对于导电膜的电性、机械强度、耐候性等各种特性的要求外，同时提升光穿透性，此外也可使工艺步骤简单。

发明内容

有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种具有良好电性、机械强度、耐候性及高光穿透性的透明导电膜。

为达到以上所揭示及其它目的，本发明提供一种透明导电膜，其包含：基材；于所述基材上具有高水接触角区域与低水接触角区域的光敏感膜层；以及于所述光敏感膜层上厚度具有差异的导电层(如图6所示)。

本发明还提供一种制备透明导电膜的方法，其包含：

(a)提供基材；

(b)于所述基材上涂布光敏感涂液以形成光敏感膜层；

(c)提供光罩于所述光敏感膜层上；

(d)以辐射光进行照射以使所述光敏感膜层上形成至少一个高水接触角区域与至少一个低水接触角区域；

(e)去除所述光罩；及

(f)于所述光敏感膜层上涂布导电涂液以形成厚度具有差异的导电层。

附图说明

图1是杨氏定理示意图。

图2是光罩曝光工艺示意图。

图3是具不同水接触角区域的光敏感膜层。

图4是导电涂液覆盖光敏感膜层。

图5是导电涂液流动示意图。

图6是显示厚度具有差异的导电层。

图7是覆盖率50％光罩示意图。

图8是覆盖率75％光罩示意图。

图9是覆盖率90％光罩示意图。

图10是覆盖率25％光罩示意图。

图11是覆盖率10％光罩示意图。

具体实施方式

本发明提供一种透明导电膜，其包含：基材；于所述基材上具有高水接触角区域与低水接触角区域的光敏感膜层；以及于所述光敏感膜层上厚度具有差异的导电层(如图6所示)。

本发明透明导电膜所使用的基材并无特别限制，任何常规可应用于作为透明导电膜用的基材，皆可应用于本发明中，例如聚酯系树脂(polyester-based resin)、醋酸系树脂(acetate-based resin)、聚醚砜系树脂(polyethersulfone-based resin)、聚碳酸酯系树脂(polycarbonate-based resin)、聚酰胺系树脂(polyamide-based resin)、聚酰亚胺系树脂(polyimide-based resin)、聚烯烃系树脂(polyolefin-based resin)、丙烯酸系树脂(acrylic-based resin)、聚氯乙烯系树脂(polyvinyl chloride-based resin)、聚苯乙烯系树脂(polystyrene-based resin)、聚乙烯醇系树脂(polyvinyl alcohol-based resin)、聚芳酯系树脂(polyarylate-based resin)、聚苯硫醚系树脂(polyphenylene sulfide-based resin)、聚偏二氯乙烯系树脂(polyvinylidene chloride-based resin)或(甲基)丙烯酸系树脂((methyl)acrylic-based resin)等材料，但不仅限于此。

根据本发明的优选实施方面，用于形成光敏感膜层所适用的光敏感涂液的材料包含：含有感光基团的有机分子、溶剂及任选地选用的添加剂。

根据本发明，适用的含有感光基团的有机分子可选自：肉桂酸酯系(cinnamate)有机分子，此类有机分子可举出的例子，例如聚肉桂酸乙烯酯(polyvinyl cinnamate)、4-羟基肉桂酸甲酯(methyl 4-hydroxy cinnamate)或聚4-甲氧基肉桂酸乙烯酯(polyvinyl4-methoxy cinnamate)；香豆素(或称“邻羟基肉桂酸内酯”)(coumarin)或其衍生物；聚酰亚胺(polyimide)；及丙烯酸酯系(acrylate)有机分子，此类有机分子可举出的例子，例如甲基丙烯酸2-羟乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯(tripropyleneglycol diacrylate，TPGDA)、聚氨酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)。

根据本发明，适用于光敏感涂液的添加剂可以为光引发剂、光增感剂、光酸产生剂等或所述的组合。

根据本发明，光引发剂可使用以下方面，但不限定，例如：4-二甲基氨基苯甲酸(4-dimethylamino benzoic acid)、4-二甲基氨基苯甲酸酯(4-dimethylamino benzoate)、烷氧基乙酰基苯酮(alkoxyacetyl phenone)、苯甲基二甲基缩酮(benzyldimethyl ketal)、二苯甲酮(benzophenone)、苯甲酰基苯甲酸烷酯(benzoyl benzoic acid alkyl ester)、双(4-二烷基氨基苯基)酮(bi(4-dialkylaminophenyl)ketone)、苯偶姻(benzoin)；苯偶姻苯甲酸酯(benzoin benzoate)、苯偶姻烷醚(benzoin alkyl ether)、2-羟基-2-甲基丙基苯酮(2-hydroxy-2-methylpropyl phenone)、1-羟基环己基苯酮(1-hydroxycyclohexylphenone)、噻吨酮(thioxanthone)、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯甲酰基膦氧化物(2，4，6-trimethylbenzoylbenzoylphosphine oxide)、双(2，6)-二甲氧基苯甲酰基-2，4，4-三甲基-戊基膦氧化物(bis(2，6)-dimethoxybenzoyl-2，4，4-trimethyl-pentylphosphine oxide)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦氧化物(bis(2，4，6-trimethyl-benzoyl)-phenylphosphine oxide)；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-丙烷-1-酮(2-methyl-1-[4-(methylsulfanyl)phenyl]-2-morpholinyl-propane-1-one)、2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮(2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinylphenyl)-1-butanone)、芳环烯金属衍生物(arylcycloalkenyl metal derivatives)化合物等。

根据本发明，适用的光增感剂可为含不饱和双键的偶氮染料(Azo dye)，例如甲基红或甲基蓝。

适用的光酸产生剂，例如可为芳基重氮盐类(aryldiazonium salt)、二芳基卤鎓盐类(diarylhalonium salt)或三芳基锍鎓盐类(triarylsulfonium salt)。

根据本发明的优选实施方面，本发明光敏感膜层经辐射光照射后，会形成至少一个低水接触角区域与至少一个高水接触角区域，其间水接触角差值范围，在5度至40度之间，优选在10至35度之间。

根据本发明的优选实施方面，本发明光敏感膜层的高水接触角区域占所述光敏感膜层总面积的25％至75％。根据本发明的另一优选实施方面，本发明光敏感膜层的低水接触角区域占所述光敏感膜层总面积的25％至75％。在已形成不同水接触角区域的光敏感膜层上，覆盖导电涂液7(如图4：导电涂液覆盖光敏感膜层)。根据“杨氏定理”，当固体的表面与液体水的表面互相接触时，在固液界面边缘处会形成一个夹角，此称为水接触角(如图1：杨氏定理示意图)。水接触角与表面张力的关系式为：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{{\mathrm{\γ}}_S-{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{SL}}}{{\mathrm{\γ}}_L}$

θ：水接触角

γ_S：固体的表面张力

γ_SL：固液界面的表面张力

γ_L：液体水的表面张力

当液体滴在具有低表面张力物质所形成的薄膜层上，液滴的形状会偏向圆形，在固液界面边缘处所形成的夹角的角度会较大，也就是水接触角会较大；反之，当液滴滴在具有高表面张力物质所形成的薄膜层上，液滴的形状会趋于扁平，在固液界面边缘处所形成的夹角的角度会较小，也就是水接触角会较小。因此，由较高表面张力的物质所形成的薄膜层具有较低的水接触角；而由较低表面张力的物质所形成的薄膜层具有较高的水接触角。

由此可知，当导电涂液覆盖至光敏感膜层的低水接触角(高表面张力)区域5，其涂料液滴的形状会趋于扁平，因此导电涂液较易呈现均匀展平的状态。而覆盖至光敏感膜层的高水接触角(低表面张力)区域6的导电涂液，其涂料液滴的形状会偏向圆形，因此导电涂液较不易均匀展平，并出现流往低水接触角区域的趋势(如图5：导电涂液流动示意图)。

由于覆盖至高水接触角区域的导电涂液，出现流往低水接触角区域的趋势，因此低水接触角区域会聚集较大量的导电涂液，在干燥之后，于所述区域形成厚度较厚的导电层；反之，高水接触角区域则聚集较少量的导电涂液，在干燥之后，于所述区域形成厚度较薄的导电层。如此可形成一层厚度具有差异的导电层8(如图6：厚度具有差异的导电层)。

本发明的厚度具有差异的导电层，可利用α-步进(alpha-step)仪器(小阪公司(Kosaka)ET 4000a)测定其Rz(十点平均粗糙度)值，其Rz值优选不小于20nm、更优选的Rz值为不小于25nm，最优选的Rz值为不小于27nm。

本发明透明导电膜的导电层厚度具有差异，适于形成所述导电层的导电材料可选自：(1)导电高分子；(2)纳米金属粒子或纳米金属氧化物粒子；及(3)纳米碳材料。

适用于本发明的导电高分子为具有共轭双键结构的高分子，例如聚苯胺系(polyaniline)、聚噻吩系(polythiophene)、聚乙炔系(polyacetylene)及聚吡咯系(polypyrrole)。

适用于本发明的纳米金属粒子或纳米金属氧化物粒子可为任何本发明所属技术领域的技术人员所熟知者，其例如可为纳米银粒子(Ag)或纳米氧化铟锡粒子(ITO)。

适用于本发明的纳米碳材料例如为纳米碳管(carbon nanotube)、石墨烯(graphene)或纳米级石墨粒子(nano-scale graphite particles)。

本发明还提供一种制备透明导电膜的方法，其包括：

(a)提供基材；

(b)于所述基材上涂布光敏感涂液以形成光敏感膜层；

(c)于光敏感膜层上提供光罩；

(d)以辐射光进行照射使所述光敏感膜层上形成至少一个高水接触角区域与至少一个低水接触角区域；

(e)去除光罩；

(f)及于光敏感膜层上涂布导电涂液以形成厚度具有差异的导电层。

根据本发明的具体实施方面，所述制备透明导电膜的方法是在基材上涂布光敏感涂液，以形成光敏感膜层，接着覆盖光罩后进行辐射光(例如紫外光)的照射，以于光敏感膜层上形成一个或一个以上的低水接触角区域(高表面张力)与一个或一个以上的高水接触角区域(低表面张力)。接着去除光罩，于光敏感膜层上涂布导电涂液。涂布于其上的导电涂液容易聚集于低水接触角区域，而于所述区域形成厚度较厚的导电层，涂布于其上的导电涂液较不易聚集于高水接触角区域，因此所述区域形成厚度较薄的导电层，如此可形成一层厚度具有差异的导电层。

本发明所使用的光敏感涂液中的光敏感材料可经光的照射或加热而产生固化，在固化后，会因为官能团的变化、结构上的变化、内聚力的变化，而在表面张力上产生明显改变。

依据本发明的优选实施例，如图2所示，将光敏感涂液涂在基材4上形成光敏感膜层3，覆盖光罩2，照射紫外光1，照射到紫外光的区域，其光敏感膜层会产生水接触角的变化；被光罩上的图案遮盖而未照射到紫外光的区域，其光敏感膜层的水接触角维持不变。因而如图3所示，形成具有不同水接触角的区域(低水接触角区域5及高水接触角区域6)。

本发明可通过选用如前所述的不同的光敏感材料，使光敏感膜层的水接触角产生不同程度的变化。

本发明透明导电膜的光敏感膜层上具有高水接触角区域与低水接触角区域，其高水接触角区域与低水接触角区域的差值范围，在5度至40度之间，优选在10至35度之间。

本发明通过选用不同覆盖率的光罩，可调控低水接触角区域与高水接触角区域之间的区域面积比。根据本发明具体实施例，光罩覆盖率范围在25％至75％之间。

在已形成不同水接触角区域的光敏感膜层上，涂上以溶剂与导电材料所组成的导电涂液7(如图4：导电涂液覆盖光敏感膜层)。覆盖到低水接触角(高表面张力)区域5的导电涂液，其涂料液滴的形状会趋于扁平，因此导电涂液较易呈现均匀展平的状态。而覆盖到高水接触角(低表面张力)区域6的导电涂液，其涂料液滴的形状会偏向圆形，因此导电涂液较不易均匀展平，并出现流往低水接触角区域的趋势(如图5：导电涂液流动示意图)。

由于覆盖至高水接触角区域的导电涂液，出现流往低水接触角区域的趋势，因此低水接触角区域会聚集较大量的导电涂液，在干燥之后，于所述区域形成厚度较厚的导电层；反之，高水接触角区域则聚集较少量的导电涂液，在干燥之后，于所述区域形成厚度较薄的导电层。如此可形成一层厚度具有差异的导电层8(如图6：厚度具有差异的导电层)。

本发明的方法可通过调整紫外光照射剂量，使光敏感膜层的水接触角出现不同程度的变化。当紫外光照射光敏感膜层时，随着紫外光照射剂量的增加，低水接触角区域与高水接触角区域之间的水接触角差距会变得更大。根据本发明，紫外光照射剂量优选的范围是自100mJ/cm²至800mJ/cm²。

因此，以调整紫外光照射剂量的方法，可使低水接触角区域与高水接触角区域之间的水接触角差距增大，进而影响导电涂液的聚集程度，使导电膜层的厚度差异增大，进而使光穿透度的提升程度更为显著。

本发明通过形成两个或两个以上不同水接触角区域，诱导形成厚度具有差异的导电层的技术，可运用于由各类导电材料所制成的导电涂液。

根据本发明，可使用水当溶剂来分散导电材料，以配制导电涂液。也可使用有机溶剂如醇类、酮类或酯类，来分散导电材料，以配制导电涂液。不论是以水或有机溶剂来配制导电涂液，只要将导电涂液的表面张力控制在15达因/cm至40达因/cm之间，涂在具有不同水接触角区域的光敏感膜层上时，都可以被诱导形成厚度具有差异的导电层。

本发明制备透明导电膜的方法不但操作过程简单，其制备过程中可以固定涂料的浓度，能精准达到控制各层的厚度，最终使薄膜的电阻值稳定且具有高光穿透度。

实例

以下实施例将对本发明做进一步的说明，而非用以限制本发明的范围，任何所属技术领域的技术人员，在不违背本发明的精神下所得以达成的修饰及变化，均属于本发明的范围。

A：控制光敏感膜层中的高水接触角区域与低水接触角区域之间的水接触角差距值

实施例1

首先，将光敏感材料配制成光敏感涂液并涂于基材上形成光敏感膜层，其包含以下步骤：

(1.1)将甲乙酮(methylethylketone)与环戊酮(cyclopentanone)以1∶1的重量比例，配制出混合溶剂3.5g。

(1.2)光敏感材料0.5g(瑞士罗力克公司(Rolic)，型号Rop-103，肉桂酸酯系，固含量10％，溶剂为环戊酮)，加入步骤(1.1)所配制出的混合溶剂3.5g，稀释成固含量为1.25％的光敏感涂液4g。

(1.3)将步骤(1.2)所配制出的光敏感涂液4g，滴于聚酯系基材上(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)，以旋转涂布法(Spin Coating，1000rpm，40秒)将涂液均匀展平，再置于恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，最后恢复到室温，形成基材上方的光敏感膜层。

接着将光敏感膜层覆盖光罩，照射紫外光使光敏感膜层产生不同水接触角的区域，其包含以下步骤：

(1.4)将覆盖率50％的光罩(如图7)，置于经由步骤(1.3)所制出的，涂有光敏感膜层的基材的上方。

(1.5)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(1.4)所摆放的装置(如图2)，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)，照射后将光罩移开。光敏感膜层被紫外光照射到的区域，产生水接触角的变化；被光罩上的图案遮盖而未照射到紫外光的区域，其光敏感膜层的水接触角维持不变，因而形成两种不同水接触角的区域(如图3)，经测量水接触角差距为5度。

以导电涂液涂于光敏感膜层上形成导电层，其包含以下步骤：

(1.6)将步骤(1.5)所制出，已形成两个不同水接触角区域的光敏感膜层置放于平台上。以导电等级的导电高分子溶液(购自德国斯达克公司(HC.Starck))做为导电涂液，取3ml滴于光敏感膜层的上方。

(1.7)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于光敏感膜层的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在光敏感膜层上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜(如图4)。

(1.8)将步骤(1.7)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在光敏感膜层上，沉积一层导电层。

实施例2

制备过程包含以下步骤：

(2.1)光敏感材料0.76g(科宁公司(Cognis)，型号4172F，丙烯酸酯系)，加入甲苯3.2g(Toluene)，光引发剂0.04g(美国汽巴公司(Ciba)，I-184)，配制成固含量为20％的光敏感涂液4g。

(2.2)将步骤(2.1)所配制出的光敏感涂液4g，滴于聚酯系基材上(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)，以旋转涂布法(Spin Coating，1000rpm，40秒)将涂液均匀展平，再置于恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，最后恢复至室温，形成基材上方的光敏感膜层。

(2.3)将覆盖率50％的光罩，置于经由步骤(2.2)所制出的，涂有光敏感膜层的基材的上方。

(2.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(2.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。

(2.5)把光罩从光敏感膜层上移开，将光敏感膜层置放于充满氮气的透明盒内。使用紫外光曝光机，以紫外光照射置于透明盒内的光敏感膜层使其完全干燥，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。如此可形成两个不同水接触角的区域，经测量水接触角差距为15度。

(2.6)至(2.8)同步骤(1.6)至(1.8)。

实施例3

制备过程包含以下步骤：

(3.1)光敏感材料0.76g(美国沙多玛公司(Sartomer)，型号SR-285，丙烯酸酯系)，加入甲苯3.2g(Toluene)，光引发剂0.04g(美国汽巴公司(Ciba)，I-184)，配制成固含量为20％的光敏感涂液4g。

(3.2)将步骤(3.1)所配制出的光敏感涂液4g，滴于聚酯系基材上(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)，以旋转涂布法(Spin Coating，1000rpm，40秒)将涂液均匀展平，再置于恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，最后恢复至室温，形成基材上方的光敏感膜层。

(3.3)将覆盖率50％的光罩，置于经由步骤(3.2)所制出的，涂有光敏感膜层的基材的上方。

(3.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(3.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。

(3.5)把光罩从光敏感膜层上移开，将光敏感膜层置放于充满氮气的透明盒内。使用紫外光曝光机，以紫外光照射置于透明盒内的光敏感膜层，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。如此可形成两个不同水接触角的区域，水接触角差距为35度。

(3.6)至(3.8)同步骤(1.6)至(1.8)。

B：不同的光罩覆盖率

实施例4

制备过程包含以下步骤：

(4.1)同步骤(3.1)。

(4.2)同步骤(3.2)。

(4.3)将覆盖率25％的光罩(如图10)，置于经由步骤(4.2)所制出的涂有光敏感膜层的基材的上方。

(4.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(4.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。

(4.5)把光罩从光敏感膜层上移开，将光敏感膜层置放于充满氮气的透明盒内。使用紫外光曝光机，以紫外光照射置于透明盒内的光敏感膜层使其干燥，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。如此可形成两个不同水接触角的区域，水接触角差距为35度。

(4.6)至(4.8)同步骤(1.6)至(1.8)。

实施例5

制备过程包含以下步骤：

(5.1)同步骤(3.1)。

(5.2)同步骤(3.2)。

(5.3)将覆盖率75％的光罩(如图八)，置于经由步骤(5.2)所制出的涂有光敏感膜层的基材的上方。

(5.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(5.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。

(5.5)把光罩从光敏感膜层上移开，将光敏感膜层置放于充满氮气的透明盒内。使用紫外光曝光机，以紫外光照射置于透明盒内的光敏感膜层使其干燥，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。如此可形成两个不同水接触角的区域，水接触角差距为35度。

(5.6)至(5.8)同步骤(1.6)至(1.8)。

C：不同的导电材料

实施例6

制备过程包含以下步骤：

(6.1)至(6.5)同步骤(3.1)至(3.5)。

(6.6)将步骤(6.5)所制出，已形成两个不同水接触角区域的光敏感膜层置放于平台上。以导电等级的纳米碳管分散液(购自美国辛纳公司(XinNano))做为导电涂液，取3ml滴于光敏感膜层的上方。

(6.7)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于光敏感膜层的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在光敏感膜层上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(6.8)将步骤(6.7)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在光敏感膜层上，沉积一层导电膜层。

实施例7

制备过程包含以下步骤：

(7.1)至(7.5)同步骤(3.1)至(3.5)。

(7.6)将步骤(7.5)所制出，已形成两个不同水接触角区域的光敏感膜层置放于平台上。以导电等级的石墨烯(Graphene)分散液(购自美国XG科学公司(XG SCIENCES))做为导电涂液，取3ml滴于光敏感膜层的上方。

(7.7)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于光敏感膜层的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在光敏感膜层上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(7.8)将步骤(7.7)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在光敏感膜层上，沉积一层导电膜层。

实施例8

制备过程包含以下步骤：

(8.1)至(8.5)同步骤(3.1)至(3.5)。

(8.6)将步骤(8.5)所制出，已形成两个不同水接触角区域的光敏感膜层置放于平台上。以导电等级的纳米银粒子分散液(购自西玛公司(Cima))做为导电涂液，取3ml滴于光敏感膜层的上方。

(8.7)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于光敏感膜层的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在光敏感膜层上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(8.8)将步骤(8.7)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在光敏感膜层上，沉积一层导电层。

比较例

A：控制光敏感膜层中的高水接触角区域与低水接触角区域之间的水接触角差距值

比较例1

(1.1)至(1.4)同实施例1步骤(1.1)至(1.4)。

(1.5)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(1.4)所摆放的装置，紫外光照射剂量为100(mJ/cm²)，照射后将光罩移开。光敏感膜层被紫外光照射到的区域，产生水接触角的变化；被光罩上的图案遮盖而未照射到紫外光的区域，其光敏感膜层的水接触角维持不变，因而形成两种不同水接触角的区域，经测量水接触角差距为2度。

(1.6)至(1.8)同实施例1步骤(1.6)至(1.8)。

比较例2

制备过程包含以下步骤：

(2.1)取聚酯系基材(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)。

(2.2)以导电等级的导电高分子溶液(购自德国斯达克公司(HC.Starck))做为导电涂液，取3ml滴于基材的上方。

(2.3)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于基材的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在基材上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(2.4)将步骤(2.3)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在基材上，沉积一层导电层。

比较例3

制备过程包含以下步骤：

(3.1)同实施例3步骤(3.1)。

(3.2)同实施例3步骤(3.2)。

(3.3)将覆盖率50％的光罩，置于经由步骤(3.2)所制出的，涂有光敏感膜层的基材的上方。

(3.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(3.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为800(mJ/cm²)。形成两个不同水接触角的区域，水接触角差距为50度。

(3.5)至(3.7)同实施例1步骤(1.6)至(1.8)。

B：不同的光罩覆盖率

比较例4

制备过程包含以下步骤：

(4.1)同实施例3步骤(3.1)。

(4.2)同实施例3步骤(3.2)。

(4.3)将覆盖率10％的光罩(如图11)，置于经由步骤(4.2)所制出的，涂有光敏感膜层的基材的上方。

(4.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(4.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。

(4.5)把光罩从光敏感膜层上移开，将光敏感膜层置放于充满氮气的透明盒内。使用紫外光曝光机，以紫外光照射置于透明盒内的光敏感膜层使其干燥，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。如此可形成两个不同水接触角的区域，水接触角差距为35度。

(4.6)至(4.8)同实施例1步骤(1.6)至(1.8)。

比较例5

制备过程包含以下步骤：

(5.1)同实施例3步骤(3.1)。

(5.2)同实施例3步骤(3.2)。

(5.3)将覆盖率90％的光罩(如图9)，置于经由步骤(5.2)所制出的，涂有光敏感膜层的基材的上方。

(5.4)使用紫外曝光机(美国弗森公司(Fusion))，以紫外光照射步骤(5.3)所摆放的装置，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。

(5.5)把光罩从光敏感膜层上移开，将光敏感膜层置放于充满氮气的透明盒内。使用紫外光曝光机，以紫外光照射置于透明盒内的光敏感膜层使其干燥，紫外光照射剂量为470(mJ/cm²)。如此可形成两个不同水接触角的区域，水接触角差距为35度。

(5.6)至(5.8)同实施例1步骤(1.6)至(1.8)。

C：不同的导电材料

比较例6

制备过程包含以下步骤：

(6.1)取聚酯系基材(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)。

(6.2)以导电等级的纳米碳管分散液(购自美国辛纳公司(XinNano))为导电涂液，取3ml滴于基材的上方。

(6.3)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于基材的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在基材上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(6.4)将步骤(6.3)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在基材上，沉积一层导电层。

比较例7

制备过程包含以下步骤：

(7.1)取聚酯系基材(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)。

(7.2)以导电等级的石墨烯(Graphene)分散液(购自美国XG科学公司(XGSCIENCES))做为导电涂液，取3ml滴于基材的上方。

(7.3)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于基材的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在基材上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(7.4)将步骤(7.3)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在基材上，沉积一层导电层。

比较例8

制备过程包含以下步骤：

(8.1)取聚酯系基材(日本东洋纺公司(Toyobo)，型号A4300，5cm×5cm×100μm)。

(8.2)以导电等级的纳米银粒子分散液(购自西玛公司(Cima))做为导电涂液，取3ml滴于基材的上方。

(8.3)将涂布棒(Coating Rod，9号棒，涂布湿膜厚度20.6μm)置于基材的上方，在导电涂液完全湿润涂布棒后，以滑动的方式，将导电涂液在基材上完全展平，形成厚度约20μm的湿膜。

(8.4)将步骤(8.3)所涂出的湿膜，放入恒温100℃的烘箱内，烘烤2分钟以除去溶剂，即可在基材上，沉积一层导电层。

各实施例与比较例的样品测试方法

<探针式表面分析仪测试>

将各实施例与各比较例的样品，以探针式表面分析仪(日本小阪公司(KOSAKA)制，型号ET-4000A)进行测试，测得各实施例与各比较例的Rz值(较厚区域与较薄区域之间的厚度差距值)。

<表面电阻率测试>

将各实施例与各比较例的样品，根据ASTM D257-93，以高电流阻抗计(日本三菱化学制，型号MCP-HT450，探针型号URS)进行测试，测得各实施例与各比较例的表面电阻值。

<光穿透度测试>

以JIS-K7105为基准，以雾度计(日本电色工业制，型号NDH-2000)测试各实施例与各比较例的样品，测得各实施例与各比较例样品的光穿透度。

实验数据

A：控制光敏感膜层中的高水接触角区域与低水接触角区域之间的水接触角差距值

表1

表2

根据如上表1及表2中的数据所示，改变光敏感涂液配方或是紫外线照光剂量，皆会影响光敏感膜层的不同水接触角区域的差距值以及透明导电膜的导电层厚度差距。

比较例1及实施例1至3显示随着高水接触角区域与低水接触角区域之间的水接触角差距增加，当导电涂液涂布于其上时，导电涂液聚集于低水接触角区域的倾向会更强，使得更大量的导电涂液聚集于低水接触角区域，在干燥后形成更厚的导电膜层；反之，高水接触角区域则聚集更少量的导电涂液，在干燥后形成厚度更薄的导电膜层。使得导电膜层中较厚的区域与较薄的区域之间的厚度差异增大，进而使光穿透度的提升程度更为显著。

工业界通常对于透明导电膜，要求其光穿透度的提升需在2％以上。对照于比较例2，比较例1的光穿透度提升不到1％，并无明显的提升；实施例1至实施例3的光穿透度均提升2％以上，其有明显的提升，且仍能维持原有的导电性，故较符合业界的需求。

然而，根据比较例3的数据，水接触角差距超过50度时，导电涂液将完全聚集在低水接触角区域，而在高水接触角区域上则没有任何的导电涂液，此时已无法形成一个完整的膜层，将会产生许多膜面的缺陷，因此高水接触角区域与低水接触角区域之间的水接触角差距应控制在50度以下。

B：不同的光罩覆盖率

表3

表4

如表3及表4的实施例3至5及比较例4至5的数据所示，改变光罩覆盖率，除了改变光穿透度外，还会改变表面电阻。在相同条件下，随着光罩覆盖率的降低，导电层较薄区域的面积变大，光穿透度与表面电阻皆会增加。

然而，工业界通常对于透明导电膜要求其表面电阻的增加不可超过10％。实施例4(光罩覆盖率25％)的表面电阻为830Ω/□，并未增加超过10％，故符合要求；比较例4(光罩覆盖率10％)的表面电阻为1000Ω/□，增加超过10％，已严重影响导电膜层的导电性，故不符合要求。

C：不同的导电材料

表5

表6

表7

如表5至7的个别数据显示，使用本发明的方法所制备的透明导电膜，其具有优选的光穿透度，此外还可维持表面电阻。而对照实施例6至8的数据，其显示若使用不同的导电材料，也会改变透明导电膜的光穿透率以及表面电阻。

综合以上实施例与比较例的数据相较，可知本发明的透明导电膜在维持导电特性的同时，具有优选的光穿透率。

Claims (22)

1.一种透明导电膜，其包含：

基材；

于所述基材上具有高水接触角区域与低水接触角区域的光敏感膜层，其中所述高水接触角与所述低水接触角差距在5至40度之间；以及

于所述光敏感膜层上的厚度具有差异的导电层。

2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其中形成所述光敏感膜层所用的材料为光敏感涂液，其包含含有感光基团的有机分子、溶剂及任选地选用的添加剂。

3.根据权利要求2所述的透明导电膜，其中所述含有感光基团的有机分子选自由肉桂酸酯系有机分子、香豆素及其衍生物、聚酰亚胺、丙烯酸酯系有机分子及其混合所组成的群组。

4.根据权利要求3所述的透明导电膜，其中所述肉桂酸酯系有机分子选自由聚肉桂酸乙烯酯、4-羟基肉桂酸甲酯及聚4-甲氧基肉桂酸乙烯酯所组成的群组。

5.根据权利要求3所述的透明导电膜，其中所述丙烯酸酯系有机分子选自由甲基丙烯酸2-羟乙酯、三丙二醇二丙烯酸酯及聚氨酯丙烯酸酯所组成的群组。

6.根据权利要求2所述的透明导电膜，其中所述添加剂是光引发剂、光增感剂、光酸产生剂或其组合。

7.根据权利要求1所述的透明导电膜，其中所述高水接触角区域占所述光敏感膜层总面积的25％至75％。

8.根据权利要求1所述的透明导电膜，其中所述导电层的导电材料选自由导电高分子、纳米金属粒子、纳米金属氧化物粒子及纳米碳材料所组成的群组。

9.根据权利要求8所述的透明导电膜，其中所述导电高分子选自由聚苯胺系导电高分子、聚噻吩系导电高分子、聚乙炔系导电高分子及聚吡咯系导电高分子所组成的群组。

10.根据权利要求8所述的透明导电膜，其中所述纳米金属粒子是纳米银粒子。

11.根据权利要求8所述的透明导电膜，其中所述纳米金属氧化物粒子是纳米氧化铟锡粒子。

12.根据权利要求8所述的透明导电膜，其中所述纳米碳材料是纳米碳管、石墨烯或纳米石墨粒子。

13.一种制备透明导电膜的方法，其步骤包含：

(a)提供基材；

(b)于所述基材上涂布光敏感涂液以形成光敏感膜层；

(c)于所述光敏感膜层上提供光罩；

(d)以辐射光进行照射使所述光敏感膜层上形成至少一个高水接触角区域与至少一个低水接触角区域，其中所述高水接触角与所述低水接触角差距在5至40度之间；

(e)去除所述光罩；及

(f)于所述光敏感膜层上涂布导电涂液以形成厚度具有差异的导电层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述光罩的覆盖率范围在25％至75％之间。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述导电涂液的表面张力在15至40达因(dyne)／cm之间。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述辐射光为紫外光。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述紫外光照射剂量的范围是自100mJ／cm²至800mJ／cm²。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述光敏感涂液包含含有感光基团的有机分子、溶剂及任选地选用的添加剂。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述含有感光基团的有机分子选自由肉桂酸酯系有机分子、香豆素及其衍生物、聚酰亚胺、丙烯酸酯系有机分子及其混合所组成的群组。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述肉桂酸酯系有机分子选自由聚肉桂酸乙烯酯、4-羟基肉桂酸甲酯及聚4-甲氧基肉桂酸乙烯酯所组成的群组。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述丙烯酸酯系有机分子选自由甲基丙烯酸2-羟乙酯、三丙二醇二丙烯酸酯及聚氨酯丙烯酸酯所组成的群组。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述添加剂是光引发剂、光增感剂、光酸产生剂或其组合。

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