CN102723126A - 一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜 - Google Patents

一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜，所述导电薄膜表面分为导电区域和绝缘区域，所述导电区域具有由金属构成的网格，所述导电区域的网格由导电区域的网格线组成，所述导电区域的网格是形状不规则的随机网格，避免了不透光的金属网格线与LCD的周期性像素单元产生周期性遮蔽。本发明所提供的图形化透明导电膜是由不规则的随机网格构成，因此将不会产生莫尔条纹。此外最后从肉眼观察，导电区域和绝缘区域的透过率完全一致或接近，因此将不会产生灰度对比。

Description

一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜
技术领域
本发明涉及一种导电薄膜，更具体地，本发明涉及一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜。
背景技术
透明导电膜是具有良好导电性，和在可见光波段具有高透光率的一种薄膜。目前透明导电膜已广泛应用于平板显示、光伏器件、触控面板和电磁屏蔽等领域，具有极其广阔的市场空间。
ITO一直主导着透明导电膜的市场。但是在诸如触摸屏等大多数实际应用中，往往需要曝光、显像、蚀刻及清洗等多道工序对透明导电膜进行图形化，即根据图形设计在基片表面形成固定的导电区域和绝缘区域。相较而言，使用印刷法直接在基材的指定区域形成金属网格，可以省去图形化的工艺过程，具有低污染、低成本等诸多优点。其网格线为导电性良好的金属，不透光，线宽度在人眼的分辨率以下；无线条的区域为透光区域。通过改变线条的宽度和网格形状可以在一定范围内控制透明导电膜的表面方阻和透光率。
日本公司大日本印刷、富士胶片和郡士，以及德国公司PolyIC都分别使用印刷方法获得了性能优异的图形化透明导电薄膜。 其中PolyIC所获得的图形分辨率为15um，表面方阻0.4–1Ω/sq，透光率大于80%。
上述金属网格薄膜，一般都是根据图形设计，在导电区域铺设形状规则的金属网格；而在绝缘区域空白。
在图形化透明导电膜制备的现有技术中，相对于传统的ITO薄膜，使用印刷法或者银盐法直接在柔性基材的指定区域形成金属网格，可以省去图形化的工艺过程，具有低污染、低成本等诸多优点。但是现有金属网格大多是形状规则的网格，应用时会产生明显的莫尔条纹。此外薄膜的导电区域具有金属网格，而绝缘区域没有金属网格，这种透过率差异会导致用户可以隐约看到导电区域的图形，影响整体外观效果。
所以目前现有技术的缺陷是：
莫尔条纹现象：薄膜的导电区域是形状规则的网格，将这种透明导电薄膜贴附于LCD表面时会出现较为明显的莫尔条纹，影响视觉效果。这种现象是因为LCD的像素单元是形状规则的矩形单元，像素之间是形状规则且成周期性分布的黑色线条。而导电薄膜的周期性不透光线条就会与LCD的黑线形成周期性遮蔽，进而宏观表现为莫尔条纹现象。此外相同的原理，当两张规则网格导电膜的贴合也会产生明显的莫尔条纹。这种现象无疑严重制约了基于金属网格的图形化透明导电膜的应用。
透过率差异：薄膜的导电区域具有金属网格，其透过率会按照网格线的遮光比衰减；但是绝缘区域没有金属网格，因此该区域的透过率一定大于导电区域。当应用于显示领域时，这种透过率差异会导致用户可以隐约看到导电区域的图形，影响整体外观效果。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提出一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜。
本发明的另一目的在于提供了一种使用形状不规则的网格，避免与规则网格形成周期性线条重合，从而彻底避免莫尔条纹的产生。此外在薄膜绝缘区域铺设没有电气连接的随机网格线，消除透过率差异。
本发明的技术方案如下：
一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜，所述导电薄膜表面分为导电区域和绝缘区域，所述导电区域具有由金属构成的网格，所述导电区域的网格由导电区域的网格线组成，所述导电区域的网格是形状不规则的随机网格，避免了不透光的金属网格线与LCD的周期性像素单元产生周期性遮蔽。
本发明的另一方面，所述绝缘区域具有由金属构成的网格，所述绝缘区域的网格由绝缘区域的网格线组成；所述绝缘区域的网格是形状不规则的随机网格；所述的导电区域和绝缘区域的透过率之差小于2%。
本发明的另一方面，所述导电区域的网格线在各个角度方向上分布均匀。
本发明的另一方面，所述绝缘区域的网格线在各个角度方向上分布均匀。
本发明的另一方面，所述随机网格的网格线是沟槽结构。
本发明的另一方面，所述导电区域的随机网格是不规则多边形构成的网格。
本发明的另一方面，所述绝缘区域的随机网格是不规则多边形构成的网格或者节点断开的不规则多边形网格。
本发明的另一方面，所述导电区域和所述绝缘区域的所述随机网格满足以下条件：所述随机网格中的网格线是直线段，且与右向水平方向X轴所成角度θ呈均匀分布，所述均匀分布为统计每一条随机网格的θ值；然后按照5o的步距，统计落在每个角度区间内网格线的概率p i，由此在0~180o以内的36个角度区间得到p 1、p 2……至p 36；p i满足标准差小于算术均值的20%。
本发明的另一方面，所述绝缘区域的网格线和导电区域的网格线之间绝缘。
本发明的另一方面，所述绝缘区域的网格线与导电区域的网格线绝缘的方式为：所述绝缘区域的网格线之间相互连通, 所述绝缘区域的网格线与所述导电区域的网格线之间割裂开；或者所述绝缘区域的网格由没有节点且彼此断开的网格线组成。
本发明的另一方面，所述绝缘区域的网格中的每两根相互断开的网格线首尾端点的最小距离小于30微米。
本发明采用一种新型印刷技术，可以制备图形分辨率小于3um，表面方阻小于10Ω/sq，透光率大于87%的图形化透明导电膜。
   本发明有益效果为：
本发明所提供图形化透明导电膜是由形状不规则的随机网格构成。随机网格线在各个角度方向上分布均匀，避免了不透光的金属网格线与LCD的周期性像素单元产生周期性遮蔽，进而在原理上避免了莫尔条纹的产生，突破了一直以来困扰金属网栅类透明导电膜应用于LCD表面的技术瓶颈。
本发明所提供图形化透明导电膜在绝缘区域同样铺设形状不规则的随机网格。导电区域和绝缘区域都具有相似的随机网格，且光学透过率之差小于2%，因此将不会产生肉眼可见的灰度差异。
附图说明
图1为本发明的柔性透明导电薄膜的横截面示意图；
图2为本发明的柔性透明导电薄膜的平面示意图；
图3为本发明的柔性透明导电薄膜的随机网格示意图；
图4为本发明的柔性随机网格中每根线段的与X轴所成夹角θ；
图5为本发明的柔性随机网格中每根线段与X轴所成夹角的概率p分布；
图6是本发明的埋入式柔性透明导电薄膜的横截面示意图；
图7是本发明的埋入式柔性透明导电薄膜的平面示意图；
图8是本发明的埋入式透明导电薄膜的横截面示意图；
图9是本发明的埋入式透明导电薄膜的平面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本技术方案的具体实施例做进一步的详细述明。
实施例1：
在本实施例中，图形化的柔性透明导电薄膜的横截面示意图和平面示意图分别如图1和2所示，薄膜自下而上依次是PET 11，增粘层12表面，导电银网格13。金属网12的材料均为银，银网线宽10μm，平均厚度400nm。薄膜表面包括导电区域21和绝缘区域22，区域内均铺设网格密度相同的不规则多边形随机网格，网格的平均直径R为400μm。
在本实施例中，随机网格的类型为各向同性不规则多边形网格，下面将以如图3所示的5mm*5mm面积的随机网格为例分析其网格线的角度分布。
图3所示的随机网格共包括4257根线段。如图4所示，统计每根线段的与X轴所成夹角θ得到一维数组θ(1)~θ(4257)；进而以5o为区间布局，将0~180o分为36个角度区间；统计线段中落在每个区间内的概率p，得到一维数组p(1)~p(36)，如图5所示；最后根据标准差计算公式：
                                                 
式中n为36，可以得到标准差s为0.26%，平均概率为2.78%。由此s/=9.31%，可见上述随机网格的网格线在角度分布非常均匀，可以有效避免莫尔条纹的产生。
导电区域21与绝缘区域22之间用宽度d的空白区域分隔开，从而实现电气隔绝。本实施例中d为10μm，经测试此宽度肉眼不可见。导电区域由银导线23引出。由于导电区域和绝缘区域的网格类型及密度完全一致，因此显然其透过率也完全一致，从而将不会产生灰度变化。
实施例2：
在本实施例中，图形化的柔性透明导电薄膜的横截面示意图如图6所示。薄膜自下而上依次是PET 61，厚度为188μm；增粘层62；具有沟槽结构的丙烯酸酯类UV胶63，沟槽深度3μm，宽度2.2μm；沟槽中填充的是金属银64，厚度小于沟槽深度，约为2μm。
本实施例的图形化的柔性透明导电薄膜的平面示意图如图7所示。薄膜表面包括导电区域71和绝缘区域72，区域内均铺设网格密度相同的不规则多边形随机网格，网格的平均直径R均优选为120μm。导电区域71与绝缘区域72之间用宽度d的空白区域分隔开。本实施例中d优选3μm，经测试此宽度肉眼不可见。绝缘区域72的网格节点处均做断开处理，本市实例中优选的处理方法是：将以各节点为中心，半径3μm内的沟槽结构取消。在上述图形化透明导电膜制备结束后，导电区域将使用丝印技术制作的银线73引出。
本实施例中所用随机网格类型与实施例1一致，因此也不会产生莫尔条纹。由于绝缘区域是由彼此断开的孤立网线构成，因此可以实现彻底不导电。
本实施例中所选用的PET在可见光波段的平均透过率为91.4%，导电区域和绝缘区域网格的相对透过率分别为96%和96.2%。由此两者的透过率分别为87.72%和87.93%，相差0.21%。实验证明该透过率差别肉眼无法察觉，因此将不会产生明显的灰度对比。
实施例3：
在本实施例中，图形化的透明导电薄膜的横截面示意图如图8所示。薄膜自下而上依次是硬质玻璃基底91，厚度为1mm；具有沟槽结构的丙烯酸酯类UV胶92，沟槽深度3μm，宽度2.2μm；沟槽中填充的是金属银93，厚度小于沟槽深度，约为2μm。
本实施例的图形化的透明导电薄膜的平面示意图如图9所示。薄膜表面依然包括导电区域101和绝缘区域102，区域内均铺设网格密度相同的不规则多边形随机网格。导电区域101的网格的平均直径R 1均优选为120μm，但是绝缘区域102平均直径R 2优选为118μm。绝缘区域102的网格节点处均做断开处理，本市实例中优选的处理方法是：将以各节点为中心，半径3μm内的沟槽结构取消。在上述图形化透明导电膜制备结束后，导电区域将使用丝印技术制作的银线103引出。
由此实施例所描述的图形化透明导电膜在贴附于LCD表面时，将不会产生莫尔条纹。由于绝缘区域是由彼此断开的孤立网线构成，因此可以实现彻底不导电。本实施例中所选用的PET在可见光波段的平均透过率为91.4%，导电区域和绝缘区域网格的相对透过率均为96%。由此两者的透过率均为87.72%。因此将不会产生灰度对比。
本发明中另外实施例中，不规则形状导电区域的随机网格还可以为不规则的蜂窝状结构；不规则形状绝缘区域的随机网格还可以为不规则的蜂窝状结构。
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述导电薄膜表面分为导电区域和绝缘区域，所述导电区域具有由金属构成的网格，所述导电区域的网格由导电区域的网格线组成，所述导电区域的网格是形状不规则的随机网格，避免了不透光的金属网格线与LCD的周期性像素单元产生周期性遮蔽。
2.如权利要求1所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述绝缘区域具有由金属构成的网格，所述绝缘区域的网格由绝缘区域的网格线组成；所述绝缘区域的网格是形状不规则的随机网格；所述的导电区域和绝缘区域的透过率之差小于2%。
3.如权利要求1所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述导电区域的网格线在各个角度方向上分布均匀。
4.如权利要求2所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述绝缘区域的网格线在各个角度方向上分布均匀。
5.如权利要求1到4任一所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述随机网格的网格线是沟槽结构。
6.如权利要求1到4任一所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述导电区域的随机网格是不规则多边形构成的网格。
7.如权利要求2或4所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述绝缘区域的随机网格是不规则多边形构成的网格或者节点断开的不规则多边形网格。
8.如权利要求2或4所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述导电区域和所述绝缘区域的所述随机网格满足以下条件：所述随机网格中的网格线是直线段，且与右向水平方向X轴所成角度θ呈均匀分布，所述均匀分布为统计每一条随机网格的θ值；然后按照5o的步距，统计落在每个角度区间内网格线的概率p i，由此在0~180o以内的36个角度区间得到p 1、p 2……至p 36；p i满足标准差小于算术均值的20%。
9.如权利要求2所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述绝缘区域的网格线和导电区域的网格线之间绝缘。
10.如权利要求9所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述绝缘区域的网格线与导电区域的网格线绝缘的方式为：所述绝缘区域的网格线之间相互连通, 所述绝缘区域的网格线与所述导电区域的网格线之间割裂开；或者所述绝缘区域的网格由没有节点且彼此断开的网格线组成。
11.如权利要求10所述的基于随机网格的图形化透明导电薄膜，其特征在于：所述绝缘区域的网格中的每两根相互断开的网格线首尾端点的最小距离小于30微米。
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