CN103971787B - 透明导电体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透明导电体及其制备方法。该透明导电体包括透明基板、透明胶层、导电层及透明绝缘层，所述透明胶层层叠于所述透明基板上，并覆盖所述透明基板表面的部分区域，所述导电层层叠于所述透明胶层上，所述透明绝缘层覆盖所述导电层的表面及所述透明基板表面未被所述透明胶层覆盖的区域，所述导电层为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的导电网。这种导电网不仅能够导电且透明度较高，透明基板、透明胶层、导电层及透明绝缘层依次层叠形成能够导电且透明度高的导电体，因而能够取代氧化铟锡导电体应用于触摸屏中。并且，该透明导电体的制备方法工艺简单，易于大规模制备。
Description
技术领域
本发明涉及电容触摸屏技术领域，特别是涉及一种透明导电体及其制备方法。
背景技术
触控面板也称作触摸屏，已被广泛应用于各式各样的电子产品中，比如全球定位系统（GPS）、移动电话（cellularphone）和多种信息处理终端（ATM、移动通信终端）等，以取代传统的输入装置，如键盘及鼠标。
目前，通常采用真空蒸镀或者磁控溅射方式将透明导电材料氧化铟锡（ITO）镀制在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者玻璃基板上形成透明导电体以应用于电容触摸屏。
但是，由于铟是一种贵金属，近来国家对其进行管制导致铟元素材料的成本急剧上升。ITO薄膜主要采用真空蒸镀或者磁控溅射生产，生产设备昂贵，这也导致ITO薄膜价格一直居高不下。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够取代氧化铟锡导电体的透明导电体。
进一步，还提供一种透明导电体的制备方法。
一种透明导电体，包括透明基板、透明胶层、导电层及透明绝缘层，所述透明胶层层叠于所述透明基板上，并覆盖所述透明基板表面的部分区域，所述导电层层叠于所述透明胶层上，所述透明绝缘层覆盖所述导电层的表面及所述透明基板表面未被所述透明胶层覆盖的区域，所述导电层为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的导电网。
在其中一个实施例中，所述金属箔导线的材质选自金、银、铜及铝中的一种。
在其中一个实施例中，所述导电层为由多条金属箔导线排布形成的导电网，每一条金属箔导线的宽度为0.2微米~5微米，相邻且平行的两条金属箔导线之间的距离为50微米~800微米。
在其中一个实施例中，所述透明绝缘层由环氧树脂或亚克力树脂形成。
在其中一个实施例中，所述透明绝缘层的表面至所述导电层的远离所述透明基板的表面的距离小于10微米。
在其中一个实施例中，所述透明绝缘层的远离所述透明基板的表面的平面度为0.1μm/mm2~2μm/mm2。
在其中一个实施例中，所述透明基板由玻璃、亚克力树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯形成。
一种透明导电体的制备方法，包括如下步骤：
提供包括层叠的金属箔片和透明胶片的烫印箔，将所述烫印箔具有所述透明胶片的一面压合在透明基板上，得到压合体；
用具有导电图案的转印模板向所述压合体施加压力并传递热量，使所述金属箔片的与所述转印模板上的导电图案对应的部分粘接在所述透明基板上；
剥离未粘接到所述透明基板上的部分金属箔片，在所述透明基板上形成透明胶层及层叠于所述透明胶层上的导电层，所述透明胶层覆盖所述透明基板表面的部分区域，所述导电层为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的透明导电网；及
在所述透明基板及所述导电层上涂覆透明绝缘材料形成透明绝缘层，得到透明导电体。
在其中一个实施例中，所述用转印模板向所述压合体施加压力，使所述金属箔片的与所述转印模板上的导电图案对应的部分粘接在所述透明基板上的步骤中，所述转印模板的温度为100℃~220℃，所述压力为4kg/cm2~10kg/cm2，所述压力的作用时间为1秒~25秒。
在其中一个实施例中，所述烫印箔还包括离型层和基膜层，所述透明胶片、金属箔片、离型层和基膜层依次层叠，所述离型层由有机硅树脂或石蜡形成，所述基膜层由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚亚酰胺树脂形成。
上述透明导电体的导电层为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔形成的导电网，不仅能够导电且透明度较高，透明基板、透明胶层、导电层及透明绝缘层依次层叠形成能够导电且透明度高的导电体，因而能够取代氧化铟锡导电体应用于触摸屏中。
附图说明
图1为一实施方式的透明导电体的结构示意图；
图2为图1所示的透明导电体的分解示意图；
图3为一实施方式的透明导电体的制备方法流程图；
图4为一实施方式的透明导电体的制备方法的步骤一至步骤三的示意图；
图5为另一实施方式的透明导电体的制备方法的步骤一至步骤三的示意图；
图6为又一实施方式的透明导电体的制备方法的步骤一至步骤三的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施方式的透明导电体100，包括透明基板10、透明胶层20、导电层30和透明绝缘层40。
透明基板10由玻璃、亚克力树脂(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)形成，由这几种材料形成的透明基板10的透明度较高。
透明基板10的厚度不仅对其透明度产生影响，还会对透明导电体100的制备产生影响，不同的厚度会产生不同的感应电容，影响产品的电学性能及透光性能。优选地，透明基板10的厚度为50微米~1200微米，以保证透明导电体100具有较好的电学性能和透光性能。
更优选地，透明基板10的厚度为50微米~700微米。
透明胶层20为由热固型环氧树脂形成的呈网络状的薄膜。透明胶层20层叠于透明基板10上，并覆盖透明基板10表面的部分区域。透明胶层20的厚度优选为2微米~5微米。
导电层30粘附于透明胶层20上并与透明胶层20形成一体而层叠于透明基板10的上方。
导电层30为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的导电网。该导电网的形状与透明胶层20的形状相同。厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线兼具有较好的电学特性和透光性，以使导电层30的导电性能较好，透明度较高。
所述金属箔导线的材质选自金、银、铜及铝中的一种。
请同时参阅图2，导电层30为由多条金属箔导线32排布形成的导电网。每一条金属箔导线32的宽度为0.2微米~5微米，相邻且平行的两条金属箔导线32之间的距离为50微米~800微米。
导电层30的厚度、每一条金属箔导线32的宽度及相邻且平行的两条金属箔导线32之间的距离可根据金属箔材料的透过率和方块电阻值进行设计。金属箔导线32越细，相邻且不相连的两条金属箔导线32之间的距离越大，最终得到透明导电体100的透光性越好。然而金属箔导线32越细，其电阻越大，制作越困难。优选地，导电层30的厚度即每一条金属箔导线32的厚度为2微米~5微米，每一条金属箔导线32宽度为0.5微米~2微米。
透明绝缘层40覆盖导电层30的表面及透明基板10表面的未被透明胶层20覆盖的区域。
透明绝缘层40由具有热固性能的环氧树脂或亚克力树脂形成。这两种树脂具有较好的透光性。优选地，为了不影响导电层30的导电性能，透明绝缘层40的表面至导电层30的远离透明基板10的表面的距离小于10微米，优选小于5微米。
优选地，透明绝缘层40的远离透明基板10的表面的表面平面度为0.1μm/mm2~2μm/mm2，一方面能够避免表面产生“彩虹纹”等光学异常现象，另一方面能够保证透明导电体100的美观性。
更优选地，透明绝缘层40的远离透明基板10的表面的表面平面度为0.2μm/mm2~0.5μm/mm2。
上述透明导电体100的导电层30为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的导电网，不仅能够导电且透明度较高，透明基板10、透明胶层20、导电层30及透明绝缘层40依次层叠形成能够导电且透明度较高的透明导电体100，因而能够取代氧化铟锡导电体应用于触摸屏中。
相对于昂贵的氧化铟锡(ITO)薄膜导电体，上述透明导电体100的价格较为低廉，能够广泛应用于触摸屏中而降低使用该触摸屏的电子产品的价格。
请参阅图3，一实施方式的透明导电体的制备方法流程图，包括如下步骤：
步骤S110：提供包括层叠的金属箔片和透明胶片的烫印箔，将烫印箔具有透明胶片的一面压合在透明基板上，得到压合体。
请参阅图4，透明基板10由玻璃、亚克力树脂(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)形成。
透明基板10的厚度优选为50微米~1200微米，更优选为50微米~700微米。
烫印箔50包括依次层叠的基膜层51、离型层52、金属箔片53和透明胶片54。
基膜层51由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚亚酰胺树脂（PI）等耐高温、耐拉伸材料形成。基膜层51起支撑作用，由上述几种耐高温、耐拉伸材料形成的基膜层51能够在压合步骤及后续的转印步骤中保持稳定。
离型层52由有机硅树脂或石蜡形成。易于将金属箔片从有机硅树脂层或石蜡层上剥离，离型层52有利于后续进行剥离步骤。
金属箔片53为金箔片、银箔片、铜箔片或铝箔片。金属箔片53的厚度优选为0.5微米~5微米，更优选为2微米~5微米。
透明胶片54由热固型树脂形成。透明胶片54的厚度优选为2微米~5微米。
在金属箔片53的厚度为0.5微米~5微米，透明胶片54的厚度为2微米~5微米时，烫印箔50的总厚度优选为12微米~16微米，以使烫印箔50具有足够的强度，并保证在后续转印步骤中较好的热传递。
用滚轮60将烫印箔50具有透明胶片54的一面压合在透明基板10上，使烫印箔50的透明胶片54层叠于透明基板10上，得到压合体。滚轮60的滚动方向如滚轮60上的箭头所示。
步骤S120：用具有导电图案转印模板向压合体施加压力并传递热量，使金属箔片的与转印模板的导电图案对应的部分粘接在透明基板上。
采用热压转印的方式在透明基板上形成导电层。热压转印的方式可以为卷对卷，也可以为卷对平，或平对平。如果透明基板为板材，如呈平板状，则可以采用卷对平或平对平的方式进行热压转印；如果透明基板为柔性卷材，则可采用卷对卷的方式进行热压转印。
图4为卷对卷热压转印方式。转印模板70上形成有所需的导电图案。卷对卷热压转印方式中，透明基板10为柔性卷材。
利用转印模板70向压合体施加压力并且传递热量，使透明胶片54与转印模板70的导电图案对应的部分粘附于透明基板10上，使得金属箔片53与转印模板70的导电图案对应的部分粘接到透明基板10的表面而呈网状地附着在透明基板10上。
卷对卷方式中，转印模板70的转动方向与滚轮60的转动方向相反。
转印模板70的温度、所施加的压力及压力的作用时间根据金属箔片53的厚度及透明胶片54的种类进行选择。
优选地，转印模板的温度为100℃~220℃，所述施加的压力为4kg/cm2~10kg/cm2，压力的作用时间为1秒~25秒，以保证透明胶片54与透明基板10充分接触及由热固型树脂形成的透明胶片54熔化，而将金属箔片54与转印模板70上的导电图案对应的部分粘接到透明基板10的表面上。
图5为卷对平的热压转印方式。这种方式中，透明基板10为平板，烫印箔50为包括依次层叠的基膜层51、离型层52、金属箔片53和透明胶片54。滚轮60的滚动方向如滚轮60上的箭头所示。转印模板70的转动方向与滚轮60的滚动方向相反。
图6为平对平的热压转印方式。这种方式中，透明基板10为平板，烫印箔50为包括依次层叠的基膜层51、离型层52、金属箔片53和透明胶片54。平对平热压转印方式不需要滚轮60，通过转印模板70对压合体加热加压即可。
步骤S130：剥离未粘接到透明基板上的部分金属箔片，在透明基板上形成透明胶层及层叠于透明胶层上的导电层，透明胶层覆盖透明基板表面的部分区域，导电层为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的导电网。
金属箔片53的未与转印模板70的导电图案对应的部分未粘接到透明基板10上，将该部分剥离下来下而在透明基板10上形成透明胶层20及层叠于透明胶层20上的导电层30，导电层30为由厚度为0.5微米~5微米的金属箔导线形成的透明导电网。
优选地，导电层30为由厚度为2微米~5微米的金属箔导线形成的导电网。导电层30由多条宽度为0.5微米~2微米的金属箔导线形成，相邻且平行的两条金属箔导线之间的距离为50微米~800微米。
离型层52有利于剥离，提供剥离效率和良率，得到图案完整的导电层30。
步骤S140：在透明基板及导电层上涂覆透明绝缘材料形成透明绝缘层，得到透明导电体。
利用湿法涂布工艺在透明基板10和导电层30的表面涂布绝缘材料，固化后形成覆盖导电层30的表面及透明基板10未被透明胶层20所覆盖的区域的透明绝缘层，得到透明导电体。
优选地，上述绝缘材料的粘度为600cps，以利于涂覆形成表面平整的绝缘材料涂层，以固化后得到表面平整的透明绝缘层。
绝缘材料为透光性较好的环氧树脂或亚克力树脂。透明绝缘层的表面至导电层30的透明基板10的表面的距离小于10微米，优选小于5微米，以使透明绝缘层的透光性能较好，且不影响导电层30的导电性能。
绝缘材料为热固型环氧树脂时，加热固化，固化温度60~100℃，固化时间5~20min。绝缘材料为UV固化型亚克力树脂时，采用UV照射进行固化，UV光的波长为200~400纳米，固化累计照射能量为200~1000mj/cm2。
优选地，透明绝缘层的远离透明基板10的表面平面度为0.1μm/mm2~2μm/mm2，更优选为0.2μm/mm2~0.5μm/mm2。
上述透明导电体的制备方法工艺简单，制备成本低，并且所制备得到透明导电体不含有昂贵的氧化铟锡，价格较低。这种制备方法易于大规模制备，具有广阔的工业应用前景。
以下为具体实施例。
实施例1
(1)提供烫印箔，烫印箔包括依次层叠的基膜层、离型层、金属箔片和透明胶片。其中，透明胶片为厚度为5微米的热固性环氧树脂，金属箔片为厚度为2微米的铜箔片，离型层由有机硅树脂形成，基膜层由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。该烫印箔的厚度为16微米；
(2)提供透明基板，透明基板为厚度为100微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基板，用卷对卷的方式将烫印箔与聚对苯二甲酸乙二醇酯基板压合，使烫印箔与聚对苯二甲酸乙二醇酯基板形成压合体，其中，透明胶片层叠于聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上；
(3)用转印模板向压合体施加压力并传递热量，使透明胶片与转印模板的导电图案对应的部分粘附于聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上，且铜箔片与转印模板的导电图案对应的部分粘接在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上。其中，转印模板的温度为140℃，所施加的压力为4kg/cm2，作用时间为15秒；
(4)剥离未粘接到聚对苯二甲酸乙二醇酯基板的部分铜箔片，在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上形成透明胶层及层叠于透明胶层上的导电层，透明胶层覆盖透明基板表面的部分区域，导电层为厚度为2微米的铜箔形成的导电网，该导电网由多条铜箔导线交联形成，每条铜箔导线的宽度为3微米，相邻且平行的两条铜箔导线之间的距离为300微米；
(5)在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜及导电层上涂覆聚甲基丙烯酸甲脂UV固化树脂，聚甲基丙烯酸甲脂UV固化树脂的粘度为600cps，然后进行UV光照射，UV光的波长为365纳米，累计照射能量达到600mj/cm2固化形成透明绝缘层，得到透明导电体。透明绝缘层覆盖导电层的表面及透明基板表面的未被透明胶层覆盖的区域，透明绝缘层与导电层的远离聚对苯二甲酸乙二醇酯基板的表面的距离为2微米，透明绝缘层表面的表面平面度为0.2μm/mm2。
实施例2
(1)提供烫印箔，烫印箔包括依次层叠的基膜层、离型层、金属箔片和透明胶片。其中，透明胶片为厚度为5微米的热固型环氧树脂，金属箔片为厚度为3微米的铝箔片，离型层由石蜡形成，基膜层由聚碳酸酯形成。该烫印箔的厚度为12微米；
(2)提供透明基板，透明基板为厚度为400微米的聚碳酸酯(PC)基板，用卷对平的方式将烫印箔与聚碳酸酯基板压合，使烫印箔与聚碳酸酯基板形成压合体，其中，透明胶片层叠于聚碳酸酯基板上；
(3)用转印模板向压合体施加压力并传递热量，使铝箔片与转印模板上的导电图案对应的部分粘接在聚碳酸酯基板上。其中，转印模板的温度为120℃，所施加的压力为6kg/cm2，作用时间为12秒；
(4)剥离未粘接到聚碳酸酯基板的部分金箔片，在聚碳酸酯基板上形成透明胶层及层叠于透明胶层上的导电层，透明胶层覆盖透明基板表面的部分区域，导电层为厚度为3微米的铝箔导线形成的导电网，该导电网由多条铝箔导线交联形成，每条铝箔导线的宽度为5微米，相邻且平行的两条铝箔导线之间的距离为800微米；
(5)在聚碳酸酯基板及导电层上涂覆热固型环氧树脂，热固型环氧树脂的粘度为600cps，加热至80℃使热固型环氧树脂固化形成透明绝缘层，得到透明导电体。透明绝缘层覆盖导电层的表面及透明基板表面的未被透明胶层覆盖的区域，透明绝缘层与导电层的远离聚碳酸酯基板的表面的距离为3微米，透明绝缘层表面的表面平面度为0.5μm/mm2。
实施例3
(1)提供烫印箔，烫印箔包括依次层叠的基膜层、离型层、金属箔片和透明胶片。其中，透明胶片为厚度为5微米的热固型环氧树脂，金属箔片为厚度为1微米的银箔片，离型层由石蜡形成，基膜层由聚亚酰胺树脂形成。该烫印箔的厚度为12微米；
(2)提供透明基板，透明基板为厚度为700微米的玻璃基板，用平对平的方式将烫印箔与玻璃基板压合，使烫印箔与玻璃基板形成压合体，其中，透明胶片层叠于玻璃基板上；
(3)用转印模板向压合体施加压力，使银箔片与转印模板上的导电图案对应的部分粘接在玻璃基板上。其中，转印模板的温度为150℃，所施加的压力为6kg/cm2，作用时间为12秒；
(4)剥离未粘接到玻璃基板的部分银箔片，在玻璃基板上形成透明胶层及层叠于透明胶层上的导电层，透明胶层覆盖透明基板表面的部分区域，导电层为厚度为1微米的银箔导线形成的导电网，该导电网由多条银箔导线交联形成，每条银箔导线的宽度为2微米，相邻且平行的两条银箔导线之间的距离为200微米；
(5)在玻璃基板及导电层上涂覆聚甲基丙烯酸甲脂UV固化树脂，甲基丙烯酸甲脂UV固化树脂的粘度为600cps，然后进行UV光照射，UV光的波长为365纳米，累计照射能量达到600mj/cm2固化形成透明绝缘层，得到透明导电体。透明绝缘层覆盖导电层的表面及透明基板表面的未被透明胶层覆盖的区域，透明绝缘层与导电层的远离聚碳酸酯基板的表面的距离为2微米，透明绝缘层表面的表面平面度为0.2μm/mm2。
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 (9)
1.一种透明导电体，其特征在于，包括透明基板、透明胶层、导电层及透明绝缘层，所述透明胶层层叠于所述透明基板上，并覆盖所述透明基板表面的部分区域，所述导电层层叠于所述透明胶层上，所述透明绝缘层覆盖所述导电层的表面及所述透明基板表面未被所述透明胶层覆盖的区域，所述导电层为由厚度为0.5微米～5微米的金属箔导线形成的导电网；
所述导电层为由多条金属箔导线排布形成的导电网，每一条金属箔导线的宽度为0.2微米～5微米，相邻且平行的两条金属箔导线之间的距离为50微米～800微米；
所述透明胶层为由热固型环氧树脂形成的呈网络状的薄膜。
2.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述金属箔导线的材质选自金、银、铜及铝中的一种。
3.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述透明绝缘层由环氧树脂或亚克力树脂形成。
4.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述透明绝缘层的表面至所述导电层的远离所述透明基板的表面的距离小于10微米。
5.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述透明绝缘层的远离所述透明基板的表面的平面度为0.1μm/mm2～2μm/mm2。
6.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述透明基板由玻璃、亚克力树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯形成。
7.一种透明导电体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供包括层叠的金属箔片和透明胶片的烫印箔，将所述烫印箔具有所述透明胶片的一面压合在透明基板上，得到压合体；
用具有导电图案的转印模板向所述压合体施加压力并传递热量，使所述金属箔片的与所述转印模板上的导电图案对应的部分粘接在所述透明基板上；
剥离未粘接到所述透明基板上的部分金属箔片，在所述透明基板上形成透明胶层及层叠于所述透明胶层上的导电层，所述透明胶层覆盖所述透明基板表面的部分区域，所述导电层为由厚度为0.5微米～5微米的金属箔导线形成的导电网；及
在所述透明基板及所述导电层上涂覆透明绝缘材料形成透明绝缘层，得到透明导电体；
所述导电层为由多条金属箔导线排布形成的导电网，每一条金属箔导线的宽度为0.2微米～5微米，相邻且平行的两条金属箔导线之间的距离为50微米～800微米；
所述透明胶层为由热固型环氧树脂形成的呈网络状的薄膜。
8.根据权利要求7所述的透明导电体的制备方法，其特征在于，所述用转印模板向所述压合体施加压力，使所述金属箔片的与所述转印模板上的导电图案对应的部分粘接在所述透明基板上的步骤中，所述转印模板的温度为100℃～220℃，所述压力为4kg/cm2～10kg/cm2，所述压力的作用时间为1秒～25秒。
9.根据权利要求7所述的透明导电体的制备方法，其特征在于，所述烫印箔还包括离型层和基膜层，所述透明胶片、金属箔片、离型层和基膜层依次层叠，所述离型层由有机硅树脂或石蜡形成，所述基膜层由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚亚酰胺树脂形成。
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