CN102930922B - 一种具有各向异性导电的透明导电膜 - Google Patents

Abstract

一种具有各向异性导电的透明导电膜，该透明导电膜模块适用于触摸屏中，包括第一透明导电膜和第二透明导电膜，该第一透明导电膜和第二透明导电膜为埋入式金属网格型透明导电膜，所述第一透明导电膜中的网格金属线斜率沿横向概率密度大于沿纵向概率密度，所述第二透明导电膜中的网格金属线斜率沿纵向概率密度大于沿横向概率密度。该透明导电膜模块在增加透光率的同时能够保证导电性能不变。

Description

一种具有各向异性导电的透明导电膜

技术领域

本发明涉及透明导电膜领域，具体地说，是一种具有各向异性导电的透明导电膜。

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。

随着技术的发展手机的应用也随之变得普遍，现在触摸屏手机在整个手机市场中占着很大的比重。触摸屏技术主要有电阻式触摸屏、电容式触摸屏等等。在保证导电性能的基础上，它们的透光率都不是很好，最好的透光率也只能在80%左右。对于触摸屏的整个亮度和色彩的保真度，就必然要求触摸屏的透光率一定要好。

现有的手机触摸屏中，为了减轻手机的厚度和重量，用的大多是柔性的图形化透明导电膜；但是一般的触控屏幕，都需要采用两片透明导电膜组成上下电极以完成触控功能。然而当两片透明导电膜上下组合时，其透光率势必进一步减小。众所周知，图形化透明导电膜的透光率与网格的面积以及金属线的线宽有关，网格面积越大，金属线线宽越小，透过率就越高；而网格的面积和金属线的线宽同样是导电性的重要影响因素，网格面积越小，金属线线宽越大，导电性就越好。这就导致了透过率和导电性这两个性能参数之间的相互矛盾和制约。

日本公司大日本印刷、富士胶片和郡士，德国公司PolyIC以及美国公司Atmel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所获得的网格金属线的线宽为15μm，表面方阻0.4–1Ω/sq，但是透光率仅大于80%。Atmel获得的网格金属线的线宽为5μm，表面方阻10Ω/sq，而透光率也只大于86%

一种基于埋入式图形化金属网格类的透明导电膜，PET或者玻璃基底的透明导电膜方阻均小于10Ω/sq，金属线的线宽小于3μm，但是PET基底的透明导电膜透光率大于85%，玻璃基底的透明导电膜透光率大于85%；

综上所述，为了实现发展的需求，在导电性能不变的基础上提高可见光的透光率成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种具有各向异性导电的透明导电膜，该透明导电膜模块包含的第一透明导电膜和第二透明导电膜能够在提高透光率的同时，保持原有的导电性能不变。

根据上述目的提出的一种具有各向异性导电的透明导电膜，包括第一透明导电膜和第二透明导电膜，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜为埋入式金属网格型透明导电膜，该第一透明导电膜和第二透明导电膜具有由沟槽结构围成的网格，导电材料均匀的填充于沟槽之中；所述第一透明导电膜中网格金属线斜率沿横向分布的概率密度大于纵向分布概率密度，所述第二透明导电膜中网格金属线斜率沿纵向分布的概率密度大于横向分布概率密度。

优选的，所述的矩形网格导电膜，第一透明导电膜网格金属线的斜率分布在-1~1范围内的概率密度大于网格金属线斜率分布在其他范围内的概率密度；第二透明导电膜网格金属线的斜率分布在-∞～-1和1~+∞范围内的概率密度大于网格金属线斜率分布在其他范围内的概率密度。

优选的，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜上下叠加。

优选的，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜共用同一基底，且该第一透明导电膜和第二透明导电膜分别位于该基底的正面和反面。

本发明通过将透明导电膜模块中的第一透明导电膜和第二透明导电膜中网格分别在X、Y方向上做拉伸截取，保证了网格面积即透光区域的增加，使得整个透明导电膜的透光率增加，同时又因为单方向的拉伸和截取能够确保在该方向上导电性有贡献的金属线分布密度和长度基本不变，因此该透明导电膜的导电性能能够保持不变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种现有透明导电膜的结构示意图；

图2A-2C是现有的触控显示屏中的导电膜模块的示意图；

图3A-3B是本发明的第一实施例下的透明导电膜模块示意图；

图4是图3A中的透明导电膜的制作流程图；

图5是图3B中的透明导电膜的制作流程图；

图6A-6B是本发明的第二实施方式的透明导电膜模块的示意图；

图7A-7B分别对应图6A-6B中的透明导电膜的制作原图；

图8本发明第三实施方式的透明导电膜模块示意图；

图9是第三实施方式中的透明导电膜模块的立体图；

图10是本发明第四实施方式的透明导电膜模块立体图；

图11A-11B第四实施方式的透明导电膜示意图；

具体实施方式

请参见图2A-2C，图2A-2C是现有的触摸屏中的导电膜模块的示意图。如图所示，透明导电膜21和透明导电膜31里的网格22和32是菱形，其中透明导电膜21和透明导电膜31菱形网格22和32的排列是互补的，网格22和32均匀的分布于整个透明导电膜中，透明导电膜21和透明导电膜31的可见光透过率大于82.7%。在触摸屏中需要透明导电膜21和透明导电膜31叠加使用，叠加后，形成的透明导电膜模块的透光部分进一步减小，使得此时两层透明导电膜21和31叠加起来的透光率仅为81.3%。这种情况下，为了提高透光率，唯有将网格22和32的分布密度减小，即增加网格的面积，减少网格线的数量。然而通过这种方法获得的透明导电膜，虽然透光率增加了，但是由于任意一块透明导电膜21和31在X、Y方向上的网格线数量都减小，使得这两块透明导电膜的导电性能减小。这就导致了透光率和导电性能这一对参数之间的矛盾。

为了解决上述问题，结合触摸屏上下两层导电膜注重单向导电的特性，本发明提出的透明导电膜，在单块透明导电膜中，斜率沿X方向或Y方向的网格金属线的分布密度不变的前提下，增加每块透明导电膜的网格面积，从而在两块透明导电膜叠加形成的透明导电膜模块中，既提高了透光率，又保证了导电性能的不变。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请结合图1参见图3A-3B，图3A-3B是本发明的第一实施例下的透明导电膜模块示意图。该透明导电膜模块包括了第一透明导电膜41和第二透明导电膜51，第一透明导电膜41和第二透明导电膜51都是金属埋入型透明导电膜，结合图1所示，透明导电膜自下而上依次是基底PET 11，厚度为188μm；具有沟槽结构网格状图形的丙烯酸酯类UV胶13，沟槽深度3μm，宽度2.2μm；沟槽中填充的是金属银14，厚度小于沟槽深度，约为2μm，使用刮涂技术在沟槽中均填充纳米银墨水并烧结。银墨水固含量35%，烧结温度150℃。在UV胶13和基底11之间可以设置一层增粘层12，以增加UV胶13和基底11的结合牢固度。

图3A所示，透明导电膜41的网格42是由金属线组成的菱形，其中透明导电膜41中网格42金属线斜率沿横向分布的概率密度大于沿纵向分布的概率密度，即：斜率靠近X轴方向的金属线数量大于斜率靠近Y轴方向的金属线；透明导电膜41可见光透过率大于83.6%；图3B所示，透明导电膜51的网格52是由金属线组成的菱形，其中透明导电膜51中网格52金属线斜率沿纵向分布的概率密度大于沿横向分布的概率密度，即：斜率靠近Y轴方向的金属线数量大于斜率靠近X轴方向的金属线；透明导电膜51可见光透过率大于83.6%；两层透明导电膜叠加起来的可见光透过率大于82.4%。相比较图2C中的透明导电膜的叠加模块，本实施例中的透光率要优于现有的透明导电膜模块的透光率。

请参见图4和图5，图4和图5是图3A-3B中两块透明导电膜网格的设计过程。如图所示，设计图3A中的网格时，首先绘制表面分布均匀的菱形网格图形，然后将图形沿X方向拉伸，使得图形在X方向上的长度增加一倍，最后将拉伸后的图形在X方向上截取一半，获得如图3A中透明导电膜的网格。由于该网格图形是在原有的图形上做X方向上拉伸获得，因此其在X方向上的网格分布密度变小，网格面积变大，透光率增加。另外，网格金属线斜率更偏向X方向，即对X方向上的导电性有贡献的金属线分布密度不变，因此，透明导电膜41在X方向上的导电性能几乎不变。

制作图3B中的金属网格时，则通过在Y方向上拉伸原有透明导电膜的网格图形，然后做截取获得透明导电膜51的网格，具体的步骤与上述透明导电膜41的步骤相同，此处不再赘述。由于该金属网格是在原有的图形上做Y方向上拉伸获得，因此其在Y方向上的网格分布密度变小，网格面积变大，而网格金属线斜率更偏向Y方向，即对Y方向上的导电性有贡献的金属线分布密度不变，因此可以保证透明导电膜51在Y方向上导电性能不变的前提下，实现透光率的提高。

最后将上述两块透明导电膜叠加后，由于两块透明导电膜的网格都经过拉伸处理，因此相比较原有的网格均匀分布的透明导电膜，其透光率势必增加。又因为单块透明导电膜同时保持了X或Y方向上的导电性能不变，使得叠加后的透明导电膜模块总的导电性能不变。因而本发明的透明导电膜模块很好的解决了透光性和导电性之间的矛盾问题。

实施例2

请参见图6A-6B，图6A-6B是本发明的第二实施方式的透明导电膜模块的示意图，如图6A-6B所示，透明导电膜91的网格92是由金属线组成的多边形随机网格，其中网格的金属线斜率沿横向的分布概率密度大于沿纵向的分布概率密度，即：斜率靠近X轴方向的金属线数量大于斜率靠近Y轴的金属线；透明导电膜91可见光透过率大于88.6%；透明导电膜101的网格102也是由金属线组成的多边形随机网格，其中网格金属线的斜率沿纵向的分布概率密度大于沿横向的分布概率密度，即：斜率靠近Y轴方向的金属线数量大于斜率靠近X轴的金属线；透明导电膜101可见光透过率大于88.6%；透明导电膜91和101这两层单面透明导电膜叠加的可见光透过率大于86.3%。

图7A-7B分别对应图6A-6B中透明导电膜的网格设计原图。如图7A所示，透明导电膜111的图形为多边形随机网格，透明导电膜111可见光透过率大于86.4%；透明导电膜111的整片网格图形长度为a，宽度为b；现在在保持宽度b不变的基础上，沿X方向拉伸透明导电膜111网格图形的长度，使之变为2a，然后在X方向上截取一半，得到如图6A所示的网格图形92，由于该网格图形相较于原始网格，在X方向上的网格分布密度变小，网格面积变大，透光率增加至88.6%；另外，网格金属线斜率更偏向X方向，即对X方向上的导电性有贡献的金属线分布密度不变，因此，透明导电膜91在X方向上的导电性能几乎不变，所得到的导电膜在导电性能几乎没有变化的基础上增加了导电膜的可见光透过率；对于图7B采用同样的方法来实现，透明导电膜121可见光透过率大于86.4%；在透明导电膜121网格图形的长度不变的基础上沿Y方向拉伸宽度至原来的2倍，然后在Y方向上截取一半，此时透明导电膜的透光率变为88.6%，所得到的导电膜在导电性能几乎没有变化的基础上增加了导电膜的可见光透过率；在手机触摸屏中，将这两种互补的透明导电膜叠加组合应用。

实施例3

图8、图9是本发明第三实施方式的透明导电膜模块示意图。如图所示，在本实施方式中，网格图形采用由金属线组成的矩形网格图形。如图8所示，导电膜141的表面网格形状为矩形网格142，该矩形网格142的金属线沿X、Y轴的分布密度不相同。导电膜141在X轴方向上的导电性能优于Y轴方向，网格142中大部分金属线的斜率分布于(-1,1)，当在这个斜率范围内分布的金属线越多时，X轴方向上的导电性能就会越好。而导电膜151中大部分网格金属线斜率的分布范围是(1,+∞)和(-∞,-1)（图中未示出），此时Y轴方向上的导电性能会更好。导电膜141和151的可见光透过率为89.86%，对应的X和Y轴方向上的电阻为58欧姆，两层导电膜叠加的可见光透过率为87.6%；如图9所示，为表面是斜长方形网格组成的导电膜的部分立体图。

该矩形网格的透明导电膜的制作方法与实施例一和实施例二相同，此处不再赘述。值得一提的是，制作矩形网格时，采用的原图可以是均匀分布的矩形，也可以是均匀分布的正方形。

实施例4

图10是本发明第四实施方式的透明导电膜模块示意图。在该实施方式中，透明导电膜模块的两层透明导电膜不是以简单叠加的方式形成，而是将两块透明导电膜集成在一块基底上。如图10所示，该透明导电膜模块包括位于中间层的基底，位于基底正面的第一透明导电膜71和位于基底反面的第二透明导电膜71’。第一透明导电膜71和第二透明导电膜71’是在热塑性聚合物层上进行沟槽的压印，然后往沟槽中填充导电材质形成透明导电膜结构，最后将制成的透明导电膜制作到基底70的正反面上形成该透明导电膜模块。

如图11A所示，透明导电膜71的网格72是多边形随机网格，其中透明导电膜71中网格72的金属线斜率沿横向的概率密度大于纵向的概率密度，即：斜率靠近X轴方向的金属线数量大于斜率靠近Y轴的金属线；透明导电膜71可见光透过率大于86.4%；如图11B所示，透明导电膜71’的网格72’也是多边形随机网格，其中透明导电膜71’中网格72’的金属线斜率沿纵向的概率密度大于横向的概率密度，即：斜率靠近Y轴方向的金属线数量大于斜率靠近X轴的金属线；透明导电膜71’可见光透过率大于86.4%；透明导电膜71和71’共用同一基底70，且分别位于该基底70的正面和反面。该组合而成的透明导电膜模块可见光透过率大于84.1%，导电膜X或Y方向上的导电电阻为102欧姆，本实施例中涉及的透过率和电阻都在金属线线宽为2.5μm的情况下测得。

该实施方式中的网格图形也可以用实施例一中的菱形和实施例三中的矩形代替，本实施例4导电膜的结构同样可以应用于实施例1到实施例3中任意一个导电膜结构。

以上实施例中一种基于手机触摸屏的图形化透明导电膜的基底材料并不局限于实施例中所说的材料，它还可以是玻璃、石英、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）等；本发明中所说的导电材料并不局限于银，也可以是石墨、高分子导电材料等。

综上所述，本发明通过将透明导电膜模块中的第一透明导电膜的网格图形和第二透明导电膜的网格图形分别在X、Y方向上做拉伸截取，保证了网格面积即透光区域的增加，使得整个透明导电膜的透光率增加，同时又因为单方向的拉伸和截取能够确保斜率偏向该方向上的金属线的概率密度不变，因此透明导电膜在该方向上的导电性能能够保持基本不变。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种具有各向异性导电的透明导电膜，包括第一透明导电膜和第二透明导电膜，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜为埋入式金属网格型透明导电膜，该第一透明导电膜和第二透明导电膜具有由沟槽结构围成的网格，导电材料均匀的填充于沟槽之中；其特征在于：所述第一透明导电膜中网格金属线的斜率沿横向的概率密度大于沿纵向的概率密度，所述第二透明导电膜中网格金属线的斜率沿纵向的概率密度大于沿横向的概率密度，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜上下叠加。

2.如权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于：所述第一透明导电膜与所述第二透明导电膜均为矩形网格导电膜，第一透明导电膜网格金属线的斜率分布在-1～1范围内的概率密度大于网格金属线斜率分布在其他范围内的概率密度；第二透明导电膜网格金属线的斜率分布在-∞～-1和1～+∞范围内的概率密度大于网格金属线斜率分布在其他范围内的概率密度。

3.一种具有各向异性导电的透明导电膜，包括第一透明导电膜和第二透明导电膜，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜为埋入式金属网格型透明导电膜，该第一透明导电膜和第二透明导电膜具有由沟槽结构围成的网格，导电材料均匀的填充于沟槽之中；其特征在于：所述第一透明导电膜中网格金属线的斜率沿横向的概率密度大于沿纵向的概率密度，所述第二透明导电膜中网格金属线的斜率沿纵向的概率密度大于沿横向的概率密度，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜共用同一基底，且该第一透明导电膜和第二透明导电膜分别位于该基底的正面和反面。