CN102723128A - 柔性透明导电薄膜及其制造方法和触控面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透明导电薄膜及其制造方法，该薄膜包括柔性基材和透明导电氧化物层，所述柔性基材的表面由内到外依次叠设有第一硬涂层、第一层底涂层、第二层底涂层，所述透明导电氧化物层设于第二层底涂层上。本发明还提供一种具有上述柔性透明导电薄膜的触控面板。通过在柔性基材的一面依次由内到外设有硬涂层、第一层底涂层、第二层底涂层，透明导电氧化物层，在图案部和非图案部基本无差异，图案不易被发现，外观良好；可广泛应用于静电电容结合方式触控面板。制造时，采用中频反应磁控溅射技术依次连续沉积一次形成各层，产品的生产工艺流程短、绿色环保、生产效率高、成本低。

Description

柔性透明导电薄膜及其制造方法和触控面板

技术领域

本发明关于光电材料技术领域，具体涉及一种能应用于静电电容式触控的柔性透明导电薄膜及其制造方法和触控面板。

背景技术

近年来，人机交互技术不断发展，触控感应装置的生产技术突飞猛进，产能与质量不断提升，价格不断降低，广泛应用于电子产品上，例如被配置在个人数字助理（PDA）、手机、MP3播放器、卫星导航仪（GPS）等中小尺寸电子产品屏幕上的电阻式触控板。这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。

静电电容结合方式的触控面板结构大致包括一x轴感应层及一y轴感应层，使x、y轴感应层绝缘的设置该触控板体之内，并将x、y轴感应层分别接地并连接至一控制电路，运作时借助人的手指或其他导体触碰的瞬间产生一电容效应，藉由电容值的变化确定手指或导体的位置；由于电容式触控板可由手指进行输入，具有输入操作的便利性，且其输入操作无须经过触压，不会让面板承受反复应力、变形导致损坏，且这种触控面板的组成构造简单、组件少适合大批量生产降低成本。

传统静电电容结合方式的触控面板采用一片玻璃和二片透明导电膜（G/F/F结构），二片透明导电膜分别经过酸蚀或激光蚀刻制成电极图案后再对位贴合，但是，图案化的透明导电体层的图案部与非图案化部的差异，作为显示元件的外观变差。特别是在静电电容结合方式的触摸面板中，由于透明导电体层被用于入射表面侧，所以在已图案化透明导电体层的情况下，作为显示元件的外观也需要良好。

目前有一些技术用于解决图案化差异的问题，例如通过在柔性基材PET聚酯薄膜至少设有两层底涂层，第一层底涂层的折射率在1.5～1.7，厚度为100～220nm，第二层底涂层的折射率在1.4～1.5，厚度为20～80nm。透明导电体层的折射率在1.9~2.1，厚度为15～30nm。但有以下几点不足：一是第一层底涂层由化学物质混合经过热固化形成光折射率为1.54的树脂，此过程对配比要求高过程复杂且不环保；二是第二层底涂层也是用涂敷法涂敷形成，过程参数控制要求高；三是透明导电体层由反应溅射形成，与底涂层薄膜的制备技术不兼容，使得工艺过程变的很复杂，导致成品率低、成本提高。

发明内容

有鉴于此，提供一种生产工艺流程短、绿色环保、生产效率高、成本低的柔性透明导电薄膜及其制造方法，以解决现有技术产品存在的工艺技术不兼容、环保性差、成本高等问题。

以及，提供一种具有上述柔性透明导电薄膜的触控面板。

一种柔性透明导电薄膜，其包括柔性基材和透明导电氧化物层，所述柔性基材具有相对的第一表面和第二表面，所述柔性基材的第一表面由内到外依次叠设有第一硬涂层、第一层底涂层、第二层底涂层，所述透明导电氧化物层设于所述第二层底涂层上。

一种柔性透明导电薄膜的制造方法，其包括如下步骤：

提供一个柔性基材，所述柔性基材具有相对的第一表面和第二表面；

在所述柔性基材的第一表面涂覆第一硬涂层；

在所述第一硬涂层表面由内到外采用中频反应磁控溅射方法依次连续沉积，一次性形成第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层，所述第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层中各层采用独立的空间进行制备，形成所述柔性透明导电薄膜。

以及，一种触控面板，其包括上述的柔性透明导电薄膜。

上述柔性透明导电薄膜和触控面板，在该柔性基材的一面依次由内到外设有硬涂层、作为调整折射率的第一层底涂层和第二层底涂层，透明导电氧化物（如ITO）层，该薄膜在高温高湿环境下具有优良的电阻稳定性，在图案部和非图案部基本无差异，图案不易被发现，外观良好；可广泛应用于静电电容结合方式触控面板的电极制作。

在柔性透明导电薄膜制造方法中，采用中频反应磁控溅射技术依次连续沉积一次形成第一层底涂层、第二层底涂层、铟锡氧化物层，各层采用独立的空间进行制备，由于高能粒子连续轰击和沉积在柔性基材上，使其温度达到120℃以上，甚至更高，从而获得结晶结构的稳定铟锡氧化物层，并且中频溅射技术成膜使所述各层膜都很致密，硬涂层、第一层底涂层、第二层底涂层等底层更有效地阻挡了柔性基材中可能含有的水汽、氧气及其他有机物质向铟锡氧化物的进入和扩散。由于依次连续沉积，能够一次性形成各层，产品的生产工艺流程短、绿色环保、生产效率高、成本低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例的柔性透明导电薄膜结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，示出本发明实施例的柔性透明导电薄膜10，其包括柔性基材1和透明导电氧化物层4，柔性基材1具有相对的第一表面101和第二表面102，柔性基材的第一表面101由内到外依次叠设有第一硬涂层21、第一层底涂层31、第二层底涂层32，透明导电氧化物层4设于第二层底涂层32上。

柔性基材1优选为PET聚酯薄膜，柔性基材1的厚度可以为50～188微米，优选厚度为125微米，以保证其足够的柔韧性和产品整体厚度上的减薄。进一步地，柔性基材1的第二表面102上具有第二硬涂层22，第一硬涂层21和第二硬涂层22可以是相同或不同的材质，例如可以采用涂布丙烯酸聚氨酯系树脂或硅氧烷系树脂等硬质树脂并进行固化处理的方法来获得。当进行硬涂膜处理时，也可以在上述丙烯酸聚氨酯系树脂或硅氧烷系树脂等硬质树脂中，配合硅树脂等，使其表面粗糙化，同时形成在作为触摸面板等实际使用时能防止由镜面作用引起的映入的防眩面。此外，还可以在硬涂层上形成防污层。

第一硬涂层21和第二硬涂层22的厚度在3～5微米之间。第一硬涂层21和第二硬涂层22的作用在于：1、提高透明聚酯PET基材1的表面硬度防止制程中刮伤；2、提高透明度；3、建立隔绝效果防止透明聚酯PET基材1吸湿后影响介电值；4、建立抗蚀刻效果防止透明导电氧化物层4蚀刻进行时，透明基材受到化学攻击。

透明导电氧化物层4为透明导电微晶态铟锡氧化物层，其几何厚度为15～30纳米，表面电阻是150Ω /□～250Ω /□，可通过铟锡氧化物陶瓷靶材采用中频反应磁控溅射技术制备而成。透明导电氧化物层4具有图案部4a和非图案部4b。

所述第一层底涂层31、第二层底涂层32的折射率分别为1.9～2.3和1.3～1.6，第一层底涂层31和第二层底涂层32的几何厚度分别为2～20纳米和20～100纳米，它们作为作为光学干涉层，既有减反射又有调色作用，可调整折射率。

第一层底涂层31可以利用无机物、有机物或无机盐与有机物的混合物形成。例如，作为无机物，可以为Si₃N₄（折射率1.95）、Ta₂O₅（折射率2.05）、Nb₂O₅（折射率2.20）、TiO₂（折射率2.30）等无机材料。

第二层底涂层32可以利用无机物、有机物或无机盐与有机物的混合物形成。例如，作为无机物，可以是Na₃AlFe（折射率1.35）、MgF₂（折射率1.38）、SiO₂（折射率1.46）等无机材料。

第一层底涂层31和第二层底涂层32分别用金属靶材中频反应磁控溅射技术制备而成。本发明实施例优选第一层底涂层31、第二层底涂层32的折射率分别为1.9～2.3和1.3～1.6，第一层底涂层31和第二层底涂层32的几何厚度分别为2～20纳米和20～100纳米。在现有技术中，第一层底涂层材料折射率在1.5～1.7，厚度通常在100纳米以上，而本发明采用2～20纳米厚的第一层底涂层31，可以同样达到降低图案部4a和非图案部4b视觉效果差异的效果。

上述柔性透明导电性薄膜10中，其稳定性和耐久性好，表面电阻在低阻范围内（150Ω /□－250Ω /□），在高温高湿环境下具有优良的电阻稳定性。由于加入了光学调制层（第一层底涂层31、第二层底涂层32），该柔性透明导电性薄膜10在透明导电氧化物层4的图案部4a和非图案部4b视觉效果基本无差异，图案不易被发现；可广泛应用于电容式触摸屏的电极制作。进一步，作为光学调制第一层底涂层31、第二层底涂层32与作为透明导电氧化物层4（如ITO）层都采用中频磁控溅射技术成膜，改善了膜层结构与性能，使得产品光学效果更加持续稳定，避免了环境温湿度和存放时间对产品的影响；同时多层薄膜可以连续沉积，提高了生产效率，缩短产品的生产工艺流程，绿色环保、生产效率高、成本低。

本发明实施例还提供包括上述柔性透明导电性薄膜10的触控面板，例如，柔性透明导电性薄膜10用作触控面板的电极，触控面板的其他结构部分可采用现有的结构。

上述柔性透明导电性薄膜10的制造方法包括以下步骤：

S01：提供一个柔性基材，所述柔性基材具有相对的第一表面和第二表面；

S02：在所述柔性基材的第一表面涂覆第一硬涂层；

S03：在所述第一硬涂层表面由内到外采用中频反应磁控溅射方法依次连续沉积，一次性形成第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层，第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层中的各层采用独立的空间进行制备；形成所述柔性透明导电薄膜。

在此制造方法中，柔性基材、硬涂层以及第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层采用如上所述的材料和厚度等，在此不再赘述。

硬涂层可采用涂敷法涂敷形成，也可以通过其他方法（如喷涂等）涂覆形成于所述柔性基材的第一表面上。第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层分别采用中频反应磁控溅射方法依次连续沉积，一次性形成。

这些金属氧化物可以通过公知的方法形成，例如可以使用直流磁控溅射法、中频反应磁控溅射法、射频磁控溅射法、离子镀法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积法等物理形成法（Physical Vapor Deposition,以下称为PVD）等，如果考虑大面积工业化生产，则优选中频磁控溅射法。此外，除上述物理形成法（PVD）外，也可以使用化学蒸汽沉积法（Chemical Vapor Deposition，以下称为CVD）、溶胶凝胶法等化学形成法，但从膜厚控制的角度出发，优选溅射法。

本发明中，用于溅射的靶优选金属靶，广泛采用反应性溅射法的方案。这是因为，金属化合物多为绝缘体，大多无法应用直流磁控溅射法。近年来，开发了使两个阴极同时放电以抑制在靶上形成绝缘体的电源，即中频电源。

本发明中，在使用金属靶利用中频反应磁控溅射法制备上述金属氧化物层的情况下，可以通过将制膜金属氧化物的真空室的压力暂时设定为2.0*10^-4Pa以下，然后导入惰性气体及氧的制造方法来形成。将制膜金属氧化物的真空室的压力暂时设定为2.0*10^-4Pa以下，能够减少残留在真空室中、并且可能对金属氧化物形成过程造成影响的分子种系的影响，因而优选为该条件。作为之后导入的惰性气体，例如可以使用He、Ne、Ar、Kr、Xe，理论上说惰性气体的分子量越大对膜层损伤越少，表面平坦性越高。但从成本考虑优选Ar。为了调节层中摄入的氧浓度，该惰性气体中可以添加以分压换算约为1.2*10^-3～6*10^-2Pa的氧。此外，除氧以外，可以根据目的使用O₃、N₂、N₂O、H₂O、NH₃等。

在沉积透明导电氧化物层4，例如沉积ITO层时，低温下形成的铟锡氧化物膜的电阻率受氧空位浓度支配，其氧铟原子比(O/In)的临界值是1.31，氧铟原子比大于1.31后电阻率急剧增大。因此，铟锡氧化物膜暴露在高温空气中会引起氧空位浓度急剧变化，导致电阻变化。中频磁控溅射技术成膜使得所述各膜层都很致密，有效阻挡了空气或其他杂质向铟锡氧化物层4的进入和扩散，控制铟锡氧化物层4的氧空位不在敏感区，即氧铟原子比（O/In）控制在1.22～1.26范围，这样即使有氧进入扩散，也不会大幅改变铟锡氧化物层4的电阻值，从而保持电阻稳定性。

在柔性透明导电薄膜制造方法中，通过中频反应磁控溅射技术依次连续沉积一次形成第一层底涂层、第二层底涂层、铟锡氧化物层，各层采用独立的空间进行制备，由于高能粒子连续轰击和沉积在柔性基材上，使其温度达到120℃以上，甚至更高，从而获得结晶结构的稳定铟锡氧化物层，并且中频溅射技术成膜使所述各层膜都很致密，硬涂层、第一层底涂层、第二层底涂层等作为底层更有效地阻挡了柔性基材中可能含有的水汽、氧气及其他有机物质向铟锡氧化物的进入和扩散。由于依次连续沉积，能够一次性形成各层，产品的生产工艺流程短、绿色环保、生产效率高、成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性透明导电薄膜，其包括柔性基材和透明导电氧化物层，所述柔性基材具有相对的第一表面和第二表面，其特征在于，所述柔性基材的第一表面由内到外依次叠设有第一硬涂层、第一层底涂层、第二层底涂层，所述透明导电氧化物层设于所述第二层底涂层上。

2.如权利要求1所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述柔性基材的第二表面具有第二硬涂层。

3.如权利要求2所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述柔性基材为PET聚酯薄膜，所述柔性基材的厚度为50～188微米。

4.如权利要求1所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述第一层底涂层、第二层底涂层的折射率分别为1.9～2.3和1.3～1.6。

5.如权利要求1所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述第一层底涂层、第二层底涂层的几何厚度分别为2～20纳米和20～100纳米。

6.如权利要求1所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述第一层底涂层和第二层底涂层分别用金属靶材中频反应磁控溅射技术制备而成，所述透明导电微晶态铟锡氧化物层是用铟锡氧化物陶瓷靶材采用中频反应磁控溅射技术制备的。

7.如权利要求1所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电氧化物层为透明导电微晶态铟锡氧化物层，所述透明导电微晶态铟锡氧化物层的几何厚度为15～30纳米，表面电阻是150Ω /□～250Ω /□。

8.如权利要求1所述的柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述第一硬涂层和第二硬涂层的厚度在3～5微米之间。

9.一种如权利要求1-8任一所述的柔性透明导电薄膜的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一个柔性基材，所述柔性基材具有相对的第一表面和第二表面；

在所述柔性基材的第一表面涂覆第一硬涂层；

在所述第一硬涂层表面由内到外采用中频反应磁控溅射方法依次连续沉积，一次性形成第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层，所述第一层底涂层、第二层底涂层、透明导电氧化物层中各层采用独立的空间进行制备，形成所述柔性透明导电薄膜。

10.一种触控面板，其包括如权利要求1-8任一项所述的柔性透明导电薄膜。

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