CN104064257A

CN104064257A - 一种低电阻ito透明导电膜

Info

Publication number: CN104064257A
Application number: CN201410331465.5A
Authority: CN
Inventors: 于甄; 胡坤
Original assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: CN104064257B

Abstract

本发明公开了一种低电阻ITO透明导电膜，所述ITO透明导电膜依次包括：柔性基材、第一过渡层、高折射率层、第二过渡层、金属层、及ITO透明导电层，所述高折射率层的折射率范围在2.0至2.4之间，所述第一过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与柔性基材的结合力，所述第二过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与金属层之间的结合力。本发明利用层间掺杂，极大地提高了膜系的导电性，使其达到了相同厚度ITO膜系所不能达到的低电阻，可以应用于大面积触控屏、电磁脉冲屏蔽膜等领域。

Description

一种低电阻ITO透明导电膜

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种低电阻ITO透明导电膜。

背景技术

近年来，随着半导体制造技术及光伏技术突飞猛进的发展，诸如平面显示器、触控屏、窗膜、聚合物分散液晶(PDLC)、太阳能电池等技术迅速发展和完善，这些新技术都需要用到透明导电膜作为电极、受光面或者电磁脉冲屏蔽膜。以触控屏为例，触控屏中常用的几种类型如电阻式触控屏、表面电容式触控屏、感应电容式触控屏都需要利用透明导电膜作为电极材料。

透明导电膜公认的定义为在可见光范围(波长范围在380nm到780nm之间)为透明的，并且具有较低的电阻率。透明导电膜有ITO膜(氧化铟锡薄膜)、AZO膜(掺铝氧化锌膜)，三氧化二铝这类半导体类透明导电膜，另外还有纳米碳管、石墨烯、纳米银浆等形成的透明导电膜。然而，对于诸如纳米碳管、石墨烯、纳米银浆等形成的透明导电膜而言，如果需要提高其导电性，必然需要增加厚度，这样不可避免地增加了材料对光的反射率和吸收率，降低了透过率。因此在目前的生产中通过欠氧技术制备出来的半导体类透明导电膜越来越受到欢迎，这主要是由于半导体类透明导电膜可以同时得到极佳的导电性和透过性。在这类材料中，ITO膜是最常用也是性能最好的一种。ITO膜不仅导电性和透明型优于其他薄膜材料，而且还具有其他透明导电膜所不具备的高硬度与高化学稳定性。

提高ITO膜的导电性是光电材料工程师追求的目标之一，通常通过增加ITO膜的厚度或者退火处理来提高导电性，然而，这可能会导致对可见光的透过性下降。有很多关于低电阻高透光率ITO膜的设计和报道。例如，上海理工大学设计了一种复合折射率ITO膜，通过不同厚度设置以及折射率的差异，适应不同工作状态下对光学电学性能的要求。通过控制薄膜生长时氩气和氧气比值，使上ITO膜层与下ITO膜层具有不同的折射率，最终得到了较低的方块电阻和反射率(申请号：201220623869.8)。上海冠旗电子新材料股份有限公司则设计了一种基材/SiO₂/ITO三层结构，首先对透明薄膜基材进行清洁，再镀一层SiO₂，然后进行抛光，再在表面镀一层ITO膜，最后进行退火处理，由于在前期进行了清洁和抛光以及后期的退火处理，方块电阻值为100Ω/□左右，大大地提高了薄膜的透光率和降低了电阻率(申请号：201310306744)。深圳市海森应用材料有限公司研发的通过在ITO膜里面掺杂Zr，得到了ITO-Zr导电膜，相比与常规的ITO膜，电阻率降低了65％以上，可见光透过率提高了约2％，且热稳定性和耐化学性都有了明显的提高。还有很多关于低电阻ITO膜的设计与制备的专利，如：一种低电阻ITO玻璃应用的大尺寸电容屏(申请号：201320582157.0)；一种具有高导电性能ITO膜的制备方法(申请号：200810063399.2)；ITO薄膜及其制造方法(申请号：200480024772.3)等。

目前ITO所存在的技术问题还有很多，首先，ITO价格昂贵，ITO中的铟是一种不可再生的材料，随着ITO的大量使用会匮乏，应该尽可能减少铟的使用以便节约资源。第二，ITO膜的方块电阻一般为100-150Ω/□之间，这已经是透光性良好的单层ITO膜电阻值的极限值了，如果再通过增加厚度来降低电阻，将会导致透光率的降低和铟材料的大量使用。因此，需要设计出一种在保持较高的透光率的前提条件下，同时保持低电阻和较少的ITO。而根据之前的调研可以看出当前市场上的ITO透明导电膜的电阻往往较高，或者是膜系结构中全部为ITO膜，无法满足在保持少用ITO材料的条件下还具有低电阻高透过的要求。因此，研究出资源节约型的低电阻ITO膜是目前亟需解决的重大课题。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种低电阻ITO透明导电膜。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低电阻ITO透明导电膜。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种低电阻ITO透明导电膜，所述ITO透明导电膜依次包括：柔性基材、第一过渡层、高折射率层、第二过渡层、金属层、及ITO透明导电层，所述高折射率层的折射率范围在2.0至2.4之间，所述第一过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与柔性基材的结合力，所述第二过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与金属层之间的结合力。

作为本发明的进一步改进，所述第一过渡层的厚度为1～5nm，第一过渡层的材料为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者AZO金属氧化物层。

作为本发明的进一步改进，所述第二过渡层的厚度为1～5nm，第二过渡层的材料为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者AZO金属氧化物层。

作为本发明的进一步改进，所述金属层的厚度为1～10nm，金属层的材料为Ag或Au。

作为本发明的进一步改进，所述高折射率层的厚度为半个光学厚度，高折射率层为NbO_x、Si₃N₄、TiO₂、LaTiO₃介质层。

作为本发明的进一步改进，所述柔性基底另一侧还包括保护层，所述保护层为光学双面胶。

作为本发明的进一步改进，所述保护层的厚度为10～100μm。

本发明具有以下有益效果：

只有一层为ITO导电层，极大地降低了ITO靶材的消耗，取而代之的为金属氧化物、金属等，可以减少铟的使用以节约资源；

两层过渡层可以增加层与层之间的结合强度，加强了整个膜系的稳固程度；

利用层间掺杂，极大地提高了膜系的导电性，使其达到了相同厚度ITO膜系所不能达到的低电阻，可以应用于大面积触控屏、电磁脉冲屏蔽膜等领域；

保护层不仅可以保护膜系结构，还起到粘合剂作用，方便简捷；

通过卷绕式磁控溅射镀膜进行一体化生产，极大地降低了生产成本，可以实现大规模产业化。

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中记载的一些实施例，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为本发明ITO透明导电膜的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中ITO透明导电膜的反射率曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明提供了一种在不影响光学性能的基础上，通过巧妙的膜系设计和膜层间的再掺杂方法，采用卷绕式镀膜方法制备低电阻ITO透明导电膜，有效地得到了在保持少用ITO材料的条件下制备出低电阻ITO透明导电膜，并且利用卷对卷技术可进行大面积产业化生产。

参图1所示，本发明公开了一种低电阻ITO透明导电膜，其包括：柔性基材10、第一过渡层20、高折射率层30、第二过渡层40、金属层50、、ITO透明导电层60及保护层70。

其中：

柔性基材10为透明有机聚合物，优选地，选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。

第一过渡层20为过渡金属层或过渡金属氧化物层，厚度为1～5nm，其材料为Ti、Ta、Cr、Ru等金属层或者AZO(掺铝氧化锌)等金属氧化物层等。第一过渡层20用于增加高折射率层与柔性基材的结合力。

高折射率层30的折射率为2.2～2.4，其厚度为半个光学厚度，高折射率层的材料为NbO_x、Si₃N₄、TiO₂、LaTiO₃等介质层。

第二过渡层40为过渡金属层或过渡金属氧化物层，厚度为1～5nm，材料为Ti、Ta、Cr、Ru等金属层或者AZO等金属氧化物层等。第二过渡层40用于增加高折射率层与金属层之间的结合力。

金属层50厚度为10nm以下，其材料为Ag或Au等。

ITO透明导电层60的厚度为半个光学厚度，以550nm波长为中心波长，则厚度的范围在114.6nm与137.5nm之间。

保护层70为光学双面胶，其厚度为10～100μm，优选地，厚度为50μm。

本发明通过卷对卷磁控溅射技术在柔性基材10的一面一次性溅射第一过渡层20、高折射率层30、第二过渡层40、金属层50、ITO透明导电层60。之后在柔性基材10的另一面通过覆膜技术贴上一层保护层70，使用过程中，揭去保护层表面的保护膜，直接贴合到器件上即可进行器件的组装，方便快捷。

为了不影响透光性，第一过渡层和第二过渡层的厚度均为1～5nm范围，第一过渡层的作用是增加高折射率层与柔性基材的结合力，第二过渡层的作用是增加高折射率层与金属层之间的结合力，两层过渡层的作用都是为了使整个膜系结构更稳固，高折射率层与ITO透明导电膜的厚度均为半个光学厚度。可以看出整个ITO透明导电膜的厚度与传统ITO透明导电膜的厚度一样，而通过实验测试发现导电性得到了较大的提升。

本发明利用层间掺杂，极大地提高了ITO透明导电膜的导电性，使其达到了相同厚度ITO透明导电膜所不能达到的低电阻。

在本发明的一具体实施例中，ITO透明导电膜为PET/Ti/NbO_x/AZO/Ag/ITO膜系结构，参图2所示为该ITO透明导电膜的反射率曲线，可以看出，在可见光范围内，该ITO透明导电膜的反射率曲线都在6％以下，且反射率曲线近似呈“W型”曲线，表明其具有优秀的光学透过性能。

参表一所示为通过四探针测电阻方法得到的不同位置的ITO透明导电膜的方块电阻值(其中B.A.为面向操作界面，A.A.为面向设备后面)，其中宽幅为1250mm，左右内缩40mm。可以看出，该ITO透明导电膜电阻分布均匀，且平均方块电阻均在10Ω/□以下，相比于相同厚度的纯ITO膜的100-150Ω/□的电阻界限，导电性有了非常大的提升。

表一.不同位置的ITO透明导电膜的方块电阻

参表二所示为水煮实验前后的电阻值变化(100℃水煮30min)，其中R₀和R₁分别是水煮实验前和水煮实验后的方块电阻，可以看出，电阻值有稍微的降低，而附着力测试依然为5B，表明具有很好的耐候性，可以进行大规模生产使用。

表二.耐候性测试

综上所述，本发明具有以下有益效果：

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述ITO透明导电膜依次包括：柔性基材、第一过渡层、高折射率层、第二过渡层、金属层、及ITO透明导电层，所述高折射率层的折射率范围在2.0至2.4之间，所述第一过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与柔性基材的结合力，所述第二过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与金属层之间的结合力。

2.根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述第一过渡层的厚度为1～5nm，第一过渡层的材料为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者AZO金属氧化物层。

3.根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述第二过渡层的厚度为1～5nm，第二过渡层的材料为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者AZO金属氧化物层。

4.根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述金属层的厚度为1～10nm，金属层的材料为Ag或Au。

5.根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述高折射率层的厚度为半个光学厚度，高折射率层为NbO_x、Si₃N₄、TiO₂、LaTiO₃介质层。

6.根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述柔性基底另一侧还包括保护层，所述保护层为光学双面胶。

7.根据权利要求6所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述保护层的厚度为10～100μm。