CN103345007B - 透明基材及含有该透明基材的透明导电元件及光学器件 - Google Patents

Abstract

一种透明基材包括本体及形成于本体一表面的微纳结构。本体为透明衬底。微纳结构包括多个纳米尺寸的凸起，多个凸起间隔分布于所述本体的表面上，每一凸起的结构尺寸小于可见光波长，使得光波无法辨识出凸起结构，因此凸起的表面的折射率呈连续梯度变化，从而可以减小折射率急剧变化所造成的反射现象。故而微纳结构具有较好的光学减反射作用。当该透明基材具有微纳结构的一侧与另一光学元件堆叠接触时，因为微纳结构阵列呈凹凸结构，且结构紧密，因此接触时空气间隙间的反射光线不会相互干涉，从而可以有效减弱牛顿环现象。还提供一种含有上述透明基材的透明导电元件及光学器件。

Description

透明基材及含有该透明基材的透明导电元件及光学器件

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种透明基材及含有该透明基材的透明导电元件及光学器件。

背景技术

触摸屏是一种显著改善人机操作界面的输入设备，具有直观、简单、快捷的优点。触摸屏在许多电子产品中已经获得了广泛的应用，比如手机、PDA（个人数字助理）、多媒体、公共信息查询系统等。

触摸屏通常是由面板玻璃和导电玻璃组件成组通过透明光学胶贴合而成。导电玻璃组件在玻璃基片上一面镀有透明导电层。光线穿过透明材料时，因为存在光的折射和反射而使得最终透过透明材料的光线发生一定的损耗。由于透明导电层的折射率与玻璃的折射率相差较大，光线在这两者的界面间发生明显的反射及折射，因此，触摸屏的透过率进一步下降，影响光线的透过。随着技术进步，用户对电子设备的要求也越来越高。电子设备中所用导电材料的透光性影响用户体验，因此低反射、高透过的透明导电元件需求日益明显。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有低反射率的透明基材及含有该透明基材的透明导电元件及含有该透明基材的光学器件。

一种透明基材，包括：

本体，为透明衬底；及

微纳结构，形成于本体一表面，所述微纳结构包括多个纳米尺寸的凸起，所述多个凸起间隔分布于所述本体的表面上，每一凸起的结构尺寸小于可见光波长，每一所述凸起的表面的折射率呈连续梯度变化。

在其中一个实施例中，所述微纳结构还包括底涂层，所述底涂层设于所述凸起与所述本体的表面之间，所述底涂层设于所述本体的表面上，所述凸起间隔分布在所述底涂层上。

在其中一个实施例中，所述底涂层与所述凸起为一体成型。

在其中一个实施例中，所述微纳结构为凹版印刷结构。

在其中一个实施例中，所述微纳结构为UV压印结构。

在其中一个实施例中，所述凸起为圆锥型、半椭球型、圆台型中的一种或几种的复合结构。

在其中一个实施例中，所述本体的厚度为0.02mm～0.7mm，所述凸起的直径为50nm～400nm，所述凸起的高度为100nm～400nm，相邻两所述凸起间的距离为50nm～500nm。

在其中一个实施例中，所述凸起的高度大于等于所述凸起的直径。

在其中一个实施例中，所述底涂层的厚度为0.5μm～4.5μm。

一种透明导电元件，包括：

上述的透明基材；及

透明导电层，相对于所述微纳结构设于所述透明基材的另一侧。

在其中一个实施例中，所述透明导电层的材料为氧化铟锡，所述氧化铟锡中氧化铟和氧化锡的重量份配比为90:10～99:1。

在其中一个实施例中，所述透明导电层的厚度为10～30nm。

一种光学器件，包括上述的透明基材。

上述透明基材中，本体的表面设有微纳结构，并且每一凸起的结构尺寸小于可见光波长时，则光波无法辨识出该凸起结构。因此使透明基材的表面的折射率沿深度方向呈连续变化，可减小由于折射率急剧变化所造成的反射现象。因此微纳结构具有较好的光学减反射作用。

并且，而采用上述结构的透明基材，当具有折射梯度的微纳结构阵列的一侧与另一光学元件堆叠接触时，因为微纳结构阵列呈凹凸结构，每一凸起的结构尺寸小于可见光波长，使得光波无法辨识出该微纳结构，同时凸起相互间的间隔较小，因此接触时空气间隙间的反射光线不会相互干涉，因此可以有效减弱牛顿环现象。

含有上述透明基材的光学器件具有较高的光透过率，较低的反射率，光线利用率较高，因此可以提高光学器件的性能。

附图说明

图1为一实施方式的透明导电元件的结构示意图；

图2为图1所示的透明基材的结构示意图；

图3为图1所示的凸起的结构示意图；

图4为图3所示的凸起另一实施方式的结构示意图；

图5为图3所示的凸起另一实施方式的结构示意图；

图6为图3所示的凸起另一实施方式的结构示意图；

图7为图3所示的凸起另一实施方式的结构示意图；

图8为图1所示的透明基材的制作方式图；

图9为图1所示的透明基材另一实施方式的结构示意图；

图10为图9所示的透明基材的制作方式图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实施方式的透明导电元件10包括透明基材100及透明导电层200。

请参阅图2，本实施方式的透明基材100包括本体110及微纳结构120。

本体110为透明衬底。本体110材质可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯（PC）、聚碳酸酯（PC）、环烯烃共聚物（COC）、环烯烃聚合物（COP）或玻璃。本体110的厚度为0.02mm～0.7mm。

具体在本实施方式中，本体110的为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。本体110的厚度为100μm。

微纳结构120形成于本体110的一表面上。微纳结构120包括底涂层121及凸起123。具体在本实施方式中，底涂层121与凸起123为一体成型。微纳结构120为透明材料制成，对整体的雾度影响较小。微纳结构120可以为无溶剂型的紫外光固化亚克力树脂或热固化树脂。

底涂层121设于凸起123与本体110的表面之间。底涂层121设于本体110的表面上，凸起123间隔分布在底涂层121上。具体在本实施方式中，底涂层121的厚度为0.5～4.5μm。

凸起123为多个，且大小为纳米尺寸。凸起123的表面呈连续弧形表面。多个凸起123间隔分布在本体110的表面上，每一凸起的结构尺寸小于可见光波长。凸起123的表面的折射率呈连续梯度变化。请参阅图3～7，凸起123为圆锥型、半椭球型、圆台型中的一种或几种的复合结构。凸起123的高度大于等于凸起123的直径。

具体在本实施方式中，底涂层121与凸起123为一体成型。微纳结构120为UV胶压印结构。请参阅图8，UV胶即紫外光固化胶。首先在本体110上涂布一层UV胶层1。转印模具2置于UV胶层1上方，转印模具2与UV胶层1具有一定的距离，并且转印模具2均匀分布有多个凹槽。转印模具2转动，压印UV胶层1。并且UV光在本体110的另一侧对UV胶层1进行固化。转印模具2与透明基材100之间的距离即为底涂层121的厚度。凹槽相对应底涂层121上的凸起123。凸起123的形状与凹槽的形状相一致。上述制作微纳结构120的过程简单，便于操作，便于该技术的推广应用。

凸起123的直径为50nm～400nm。凸起123的高度为100nm～400nm。凸起123的高度大于等于凸起123的直径，使其减反射效果更优。底涂层121的厚度为0.5～4.5μm。相邻两凸起123间的距离为50nm～500nm。

请参阅图9，可以理解，底涂层121可以省略。当底涂层121省略的时候，微纳结构120为凹版印刷结构。请参阅图10，凹版3上设有多个圆锥形凹槽，多个圆锥形凹槽均匀分布在凹版的外表面上。树脂材料4点涂到凹版3上，刮刀5刮去多余的树脂材料，使圆锥形凹槽内填充满树脂材料。并且UV光在本体110的另一侧对树脂材料进行固化。凹版3转动在本体110上形成圆锥形的凸起123。由于凸起123的高度大于等于凸起123的直径，凸起123能够较好成型，方便制作。上述制作微纳结构120的过程简单，便于操作，便于该技术的推广应用。

本体110的表面设有微纳结构120，并且微纳结构120的每一凸起123的结构尺寸小于可见光波长时，则光波无法辨识出该凸起123结构。因此透明基材100的表面的折射率沿深度方向呈连续变化，可减小由于折射率急剧变化所造成的反射现象。因此微纳结构具有较好的光学减反射作用。

当两个光滑表面的材质相互接触时，例如两块玻璃相互充分堆叠在一起，两块玻璃之间存在空气间隙，且空气间隙处的两界面的反射光线相互干涉形成干涉条纹，从而导致牛顿环现象。牛顿环是典型的等厚薄膜干涉。

而采用上述结构的透明基材100，当具有折射梯度的微纳结构120阵列的一侧与另一光学元件堆叠接触时，因为微纳结构阵列呈凹凸结构，每一凸起的结构尺寸小于可见光波长使得光波无法辨识出该微纳结构，同时凸起相互间的间隔较小因此接触时空气间隙间的反射光线不会相互干涉，从而可以有效减弱牛顿环现象。

但是，由于在本体110的表面设有一层微纳结构120，该微纳结构120会影响透明基材100的雾度值。相邻两凸起123间的距离为50nm～500nm，可以使微纳结构120结构紧密，从而既可以减弱牛顿环现象，又可以防止透明基材100的雾度值较大。

具体在本实施方式中，本体110为厚度为100μm的PET膜。凸起123的直径约为80nm。相邻两凸起123间的距离约为120nm。凸起123的高度约为200nm，整个微纳结构120的厚度为2μm。通过使用测试仪器U4100，入射角度为20°，光波长测试范围为380～780nm。分别对带有微纳结构120的透明基材100及不带有微纳结构120的单独的PET膜的反射率进行测试。分别对三个样品进行测试试验，得到三组数据，并进行对比，得到以下反射率对比数据表：

样品	1	2	3	平均值
					没有微纳结构	5.192	5.188	5.207	5.196
有微纳结构	1.512	1.684	1.534	1.577

同样，通过使用测试仪器Lambda750光谱仪，对波长范围为380-780nm的光线进行测试。测试实验分别对带有微纳结构120的透明基材100及不带有微纳结构120的单独的PET板的透过率进行测试。分别对三个样品进行测试试验，得到三组数据，并进行对比，得到以下透过率对比数据表：

样品	1	2	3	平均值
					没有微纳结构	91.825	91.997	91.981	91.934
有微纳结构	94.441	94.363	94.518	94.441

因此，本实施方式的透明基材100，既能够降低反射率，减弱牛顿环现象；又可以保证透明基材100的雾度值较低，避免微纳结构120影响电子元件的光学效果。

透明导电层200相对于微纳结构120设于透明基材100的另一侧。透明导电层200为铟In、锑Sb、锌Zn、镉Cd、锡Sn组成的二元氧化物或多元氧化物，优选为氧化铟锡（ITO）。其中，氧化铟锡ITO中氧化铟和氧化锡的重量份配比为90:10～99:1。具体在本实施方式中，氧化铟和氧化锡的重量份配比为97:3，厚度为10～30nm。这样保证透明导电层200具有较高的导电率及透过率，并且可以保证在镀透明导电层200的时候，保证具有较高的生产效率。防止透明导电层200过厚，镀膜速度较慢，影响生产效率。

在380～780nm波长范围内其整体透过率不小于85%，以满足透明导电元件透光率的需求。并且当该透明导电元件与另一光学元件堆叠、接触时不易出现牛顿环现象。因此含有上述透明导电元件的触摸屏具有高透过率，减弱牛顿环现象，提高用户体验的效果。

可以理解，透明基材100还可以用于其他光学元件上。将透明基材100与其它光学器件利用光学透明胶粘贴复合后可以得到增透、防牛顿环的光学器件组件。例如，将透明基材100与偏光片粘合成具有增透、防牛顿环效果的偏光片组件。

还提供一种光学器件。

光学器件包括上述透明基材100。将上述透明基材100应用于触摸屏、太阳能电池等电子设备上。

含有上述透明基材100的光学器件具有较高的光透过率，较低的反射率，光线利用率较高，因此可以提高光学器件的性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种透明导电元件，其特征在于，该透明导电元件用于触摸屏中，包括透明基材及透明导电层，所述透明基材包括本体及形成于所述本体一表面的微纳结构，所述透明导电层相对于所述微纳结构设于所述透明基材的另一侧；

所述本体为透明衬底，所述本体的厚度为0.02mm～0.7mm；

所述微纳结构包括多个纳米尺寸的凸起，所述多个凸起间隔分布于所述本体的表面上，每一凸起的结构尺寸小于可见光波长，每一所述凸起的表面的折射率呈连续梯度变化；

其中，所述凸起的直径为50nm～400nm，相邻两所述凸起间的距离为50nm～500nm，所述凸起的高度为100nm～400nm，所述凸起的高度大于等于所述凸起的直径；

所述微纳结构还包括底涂层，所述底涂层设于所述凸起与所述本体的表面之间，所述底涂层设于所述本体的表面上，所述凸起间隔分布在所述底涂层上，所述底涂层的厚度为0.5μm～4.5μm。

2.根据权利要求1所述的透明导电元件，其特征在于，所述底涂层与所述凸起为一体成型。

3.根据权利要求2所述的透明导电元件，其特征在于，所述微纳结构为UV压印结构。

4.根据权利要求1所述的透明导电元件，其特征在于，所述微纳结构为凹版印刷结构。

5.根据权利要求1所述的透明导电元件，其特征在于，所述凸起为圆锥型、半椭球型、圆台型中的一种或几种的复合结构。

6.根据权利要求1所述的透明导电元件，其特征在于，所述透明导电层的材料为氧化铟锡，所述氧化铟锡中氧化铟和氧化锡的重量份配比为90:10～99:1。

7.根据权利要求1所述的透明导电元件，其特征在于，所述透明导电层的厚度为10～30nm。