CN104321831A - 具有混合底涂层的透明导电膜及其制备方法,利用该透明导电膜的触摸板 - Google Patents

具有混合底涂层的透明导电膜及其制备方法,利用该透明导电膜的触摸板 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种能够利用单层的混合底涂层来实现折射率匹配，且阻隔性能优秀的触摸板用透明导电膜。本发明的透明导电膜，包括：透明基材；混合底涂层，形成于上述透明基材的上部，由无机网状物和有机网状物的共聚物形成，折射率为1.55～1.7，厚度为10nm～1.5μm；以及透明导电层，形成于上述混合底涂层的上部；与现有的透明导电膜相比，生产性显著优秀，并且具有优秀的阻隔性能的同时，具有能够表现出稳定的折射率匹配的优点。

Description

具有混合底涂层的透明导电膜及其制备方法,利用该透明导电膜的触摸板
技术领域
本发明涉及一种触摸板用透明导电膜，更为详细地涉及通过单层的混合底涂层能够实现折射率匹配(index matching)，且阻隔性能优秀的触摸板用透明导电膜。
背景技术
透明导电膜是制备触摸板时最重要的部件之一。到目前为止，作为这种透明导电膜，最广为使用的是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide:ITO)膜。
与此相关的技术公开在韩国公开专利公报10-2001-0030578号等的文献。
一般的透明导电膜为了在高分子膜具有表面平坦性和耐热性，而将在进行底涂(primer coating)处理后，经过硬涂处理的膜用作基材膜(base film)。
在这基材膜上，用湿法涂敷(wetcoating)或者真空溅射方法，形成透明的底涂(undercoating)层后，用溅射方式形成如铟锡氧化物(ITO)的透明导电层。
另一方面，随着最近静电容量方式的触摸板的使用增加，就要求体现低电阻和改善导电层图案的能见度。
为了体现低电阻，透明导电层的厚度要变厚，但透明导电层的厚度变厚，就产生透射度降低的缺点。并且，透明导电层的厚度变厚，会由于使其图案化后透明导电层和底涂层之间的折射率之差，使得能见度的问题更加严重。结果，为了降低电阻值，铟锡氧化物(ITO)层的厚度变为规定厚度是当然的，用于使这种层之间的折射率的差最小化的就是折射率匹配。为了实现折射率匹配，在透明导电层和透明基材膜之间形成折射率互不相同的多个底涂层，以抵消折射率之差。
只是，如果形成多层的底涂层，则会产生膜的投入产出比率显著下降的问题，因而实际情况是，需要开发通过单层的底涂层也能够实现折射率匹配的透明导电膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明用于解决上述问题，目的在于，提供一种能够通过单层的混合底涂层来实现折射率匹配，且阻隔性能优秀的触摸板用透明导电膜。
并且，本发明的目的在于，提供一种关于能够通过单层的混合底涂层来实现折射率匹配，且阻隔性能优秀的触摸板用透明导电膜的制备方法的技术。
技术方案
用于实现上述目的的本发明实施例的透明导电膜，其特征在于，包括：透明基材；混合底涂层，其形成于上述透明基材的上部，由无机网状物(Inorganic network)和有机网状物(Organic network)的共聚物形成，折射率为1.55～1.7，厚度为10nm～1.5μm；以及透明导电层，其形成于上述混合底涂层的上部。
用于实现上述另一目的的本发明实施例的透明导电膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(a)，使金属醇化物(Metal alkoxide)和硅(si)醇化物进行水解以及聚合反应，并赋予交联剂来制备无机网状物；步骤(b)，制备包含聚合性化合物的有机网状物；步骤(c)，混合上述无机网状物和有机网状物来制备混合底涂层形成用组合物；步骤(d)，在透明基材的上部涂敷上述组合物并进行硬化，来形成折射率为1.55～1.7、厚度为10nm～1.5μm的混合底涂层；以及步骤(e)，在混合底涂层的上部形成透明导电层。
有益效果
本发明的透明导电膜利用单层的混合底涂层，从而与已有的透明导电膜相比，生产性显著优秀，并且在具有优秀的阻隔性能的同时，能够表现出稳定的折射率匹配，具有在蚀刻透明导电层时对酸性或者碱性溶液非常稳定的优点。
附图说明
图1是表示本发明一实施例的透明导电膜的结构的剖视图。
图2是表示根据以往技术的透明导电膜的结构的剖视图。
具体实施方式
参照以下附图详细说明的实施例，能够明确本发明的优点及特征及其实现方法。但是，本发明并不局限于下面所公开的一些实施例，而能够通过互不相同的各种方式来实施，本实施例仅仅是为了使本发明的公开内容更加完整并向本发明所属技术领域的普通技术人员准确告知本发明的范畴而提供的，本发明仅根据发明要求保护范围而进行定义。在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构部件。
以下，参照附图，对本发明的透明导电膜及其制备方法进行详细说明。
透明导电膜
图1是简要表示本发明的透明导电膜100的截面的图。
参照图1，本发明的透明导电膜100包括透明基材10、混合底涂层20、透明导电层30。如图1所示，位于混合底涂层20的上部的透明导电层30被图案化，形成有以蚀刻等的过程除去导电膜的非图案部31。
首先，可将透明性和强度优秀的膜用作透明基材10。作为这种透明基材10的材质，可提出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，polyethylenenaphthalate)、聚醚砜(PES，polyethersulfone)、聚碳酸酯(PC，Poly carbonate)、聚丙烯(PP，poly propylene)、降莰烷(Norbornane)类树脂等，可将这些单独使用或者混合两种以上来使用。并且，透明基材10可以是单层膜的形态或者层叠膜的形态。
在上述透明基材10的上部形成混合底涂层20。上述混合底涂层20可直接形成于上述透明基材10的上部面，也可以在上述透明基材的上部面形成硬涂层(未图示)，并在该硬涂层上形成。
混合底涂层20起到提高透明基材10和透明导电层30之间的绝缘特性以及透射度的作用。
图2简要表示现有的透明导电膜200的截面，现有的透明导电膜200形成有：第一底涂层21，形成于透明基材10的上部，具有高折射率；第二底涂层22，形成于第一底涂层21上，具有低折射率。即，以往的透明导电膜200为了使与图案化的透明导电层30之间的折射率之差最小化，利用了两个以上的底涂层。
与此不同，本发明的透明导电膜的技术特征在于，具有单层的混合底涂层20。其特征在于，上述混合底涂层20由无机网状物和有机网状物的共聚物形成，折射率为1.55～1.7，厚度为10nm～1.5μm。
由于上述混合底涂层20由有机网状物和无机网状物的共聚物形成，因而阻隔性能优秀，不阻碍透明导电层的导电性。并且，虽然上述混合底涂层20以单层形成，但折射率的范围满足1.55～1.7，并且厚度满足10nm～1.5μm的范围，因而折射率匹配非常稳定。更为优选地，折射率的范围为1.6～1.67，厚度范围为20nm～200nm。
如果上述折射率小于1.55，则由于与基材之间的折射率之差大，因而存在折射率匹配不理想的问题，并且，如果上述折射率大于1.7，也因折射率之差，在折射率匹配方面存在问题。而且，如果上述混合底涂层20的厚度小于10nm，则由于涂敷工序的平坦性及弯曲度的问题而存在降低生产性的问题，如果大于1.5μm，则存在透明性的问题和折射率匹配的问题。
本发明的混合底涂层20由包含无机网状物和有机网状物的组合物形成。上述混合底涂层20，在透明基材10的上部涂敷上述组合物，用溶胶-凝胶工法来形成。
上述无机网状物可含有金属醇化物和硅(si)醇化物。上述金属醇化物可使用锆(Zr)醇化物以及钛(Ti)醇化物中的一种以上，上述硅醇化物可利用如烷氧基硅烷等的物质。上述无机网状物可包含硅烷偶联剂，以能够与有机网状物参与光聚合以及热固化。
上述有机网状物可含有聚合性化合物，具体地，可含有聚合性化合物和聚合引发剂、添加剂以及溶剂。上述聚合性化合物是能够进行光聚合或者热固化的单官能性或者多管能性单体、低聚物以及聚合物的总称，可举出聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。优选地，可使用包含苯基的至少两官能以上的环氧丙烯酸酯。
虽然上述有机网状物自身的折射率为1.5～1.59，但是由于混合有机网状物和无机网状物的组合物的折射率为1.55～1.7，因而表现出高折射率。
由于本发明利用单层的底涂层，因而与现有的具有两层以上的底涂层的透明导电膜相比，生产性优秀。并且，本发明的混合底涂层虽然是单层，但由于由有机网状物和无机网状物混合而成，因而具有阻隔性能优秀的优点。尤其，本发明的混合底涂层基于有机网状物和无机网状物的混合而具有1.55～1.7的高折射率，并且在厚度满足10nm～1.5μm的范围时，存在具有稳定的折射率匹配效果的优点。并且，由于上述混合底涂层由有机网状物和无机网状物混合而成，因而在进行用于形成透明导电层的图案的蚀刻工序时，与现有的底涂层相比较，具有对酸性或者碱性溶液非常稳定的优点。
为了提高表面硬度，本发明的透明导电膜，还可在透明基材10的一面或者两面，用丙烯酸类化合物形成硬涂层(未图示)。
硬涂层可形成于未形成混合底涂层20的透明基材10的一面或者两面，在形成有混合底涂层20的状态下，只能形成于透明膜10的下部面。
透明导电膜的制备方法
本发明的透明导电膜的制备方法包括以下步骤：步骤(a)，制备有机网状物；步骤(b)，制备无机网状物；步骤(c)，混合上述无机网状物和有机网状物来制备混合底涂层形成用组合物；步骤(d)，利用上述组合物来形成混合底涂层；以及步骤(e)，在上述混合底涂层的上部形成透明导电层。
在上述步骤(a)中，使金属醇化物和硅(si)醇化物进行水解以及聚合反应，并赋予交联剂来制备无机网状物。优选地，为了有效进行水解以及聚合，可以在经过利用乙酸等物质配位金属醇化物(coordinate)的步骤后，与硅(si)醇化物一同进行水解以及聚合反应。而且，通过赋予如硅烷偶联剂等的交联剂的表面改质步骤，来最终制备无机网状物，以能够使无机网状物参与光聚合以及热固化。
在上述步骤(b)中，制备能够实现光聚合或者热固化的单官能性或者多官能性单体(monomer)、低聚物(oligomer)以及聚合物(polymer)等的聚合性化合物的有机网状物。
上述步骤(a)和步骤(b)在顺序上并不相关。
在上述步骤(c)中，混合通过步骤(a)而制备的无机网状物和通过步骤(b)制备的有机网状物来制备混合底涂层形成用组合物。
而且，在步骤(d)中，在透明基材的上部涂敷上述组合物，并进行固化，来形成折射率为1.55～1.7、厚度为10nm～1.5μm的混合底涂层。在此，用溶胶-凝胶工法形成上述混合底涂层。
在步骤(e)中，在上述混合底涂层的上部形成透明导电层。上述透明导电层能够以溅射方式等公知的方法来形成。
能够以如上所述的一连的工序来制备本发明的透明导电膜。
优选地，本发明的透明导电膜能够作为触摸板用来使用。
以下，借助实施例以及比较例，对本发明进行更详细的说明，但是本发明并不局限于下述的实施例。
[实施例1]
对混合锆醇化物和乙醇类溶剂的混合物赋予乙酸，来配位锆醇化物。将上述锆醇化物和烷氧基硅烷一同进行水解，并进行聚合反应后，用硅烷偶联剂对其进行表面改质来制备无机网状物。
利用具有苯基的环氧丙烯酸酯预聚物和包含光引发剂的组合物来制备出有机网状物。
混合如上所制备的无机网状物和有机网状物来制备出混合底涂层形成用组合物。
在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜的一面上涂敷上述组合物后，照射紫外线(UV)进行固化来形成混合底涂层。以500nm的厚度来形成混合底涂层，所测定的折射率为1.63。
在上述混合底涂层的上部，用溅射方式成膜20nm的铟锡氧化物(ITO)层，使上述铟锡氧化物(ITO)层图案化，来制备出实施例1的透明导电膜。
[实施例2]
除在上述实施例1中，使用钛醇化物来代替锆醇化物，制备了无机网状物，并且按150nm的厚度形成混合底涂层之外，相同地制备了透明导电膜。在实施例2中测定的混合底涂层的折射率为1.66。
[实施例3]
利用作为热引发剂的自由基引发剂，聚合如同苯乙烯单体的苯基和包含丙烯酸酯硅烷单体的共聚物来制备了有机网状物。
对上述有机网状物混合锆醇化物和乙醇类溶剂的混合物赋予乙酸，来配位锆醇化物。将上述锆醇化物和烷氧基硅烷一同水解并进行聚合反应后，并利用硅烷偶联剂进行表面改质，来制备出无机网状物。
混合如上制备的无机网状物和有机网状物，制备出混合底涂层形成用组合物。
在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜的一面上涂敷上述组合物后，照射紫外线(UV)进行固化来形成混合底涂层。使混合底涂层的厚度为1μm，所测定的折射率为1.60。
在上述混合底涂层的上部，用溅射方式成膜20nm的铟锡氧化物(ITO)层，使上述铟锡氧化物(ITO)层图案化，来制备出实施例1的透明导电膜。
[比较例1]
除在实施例1中按5nm的厚度形成混合底涂层外，相同地制备出透明导电膜。所测定的比较例1的混合底涂层的折射率为1.63。
[比较例2]
除在实施例1中按2μm的厚度形成混合底涂层外，相同地制备出透明导电膜。所测定的比较例2的混合底涂层的折射率为1.63。
[比较例3]
在比较例3中，形成厚度为50nm的二氧化硅(SiO2)膜来代替实施例1的混合底涂层。所测定的由二氧化硅(SiO2)形成的底涂层的折射率为1.47。
<评价>
下表1表示对实施例以及比较例的透明导电膜，评价铟锡氧化物(ITO)层蚀刻图案的折射率匹配与否的结果。
折射率匹配与否以对于铟锡氧化物(ITO)层的蚀刻图案的光特性评价及是否能够用肉眼确认铟锡氧化物(ITO)层的蚀刻图案来进行了评价，并以折射率匹配优秀为O，折射率匹配甚微为X进行了标示。
表1
评价结果 底涂层 底涂层厚度 底涂层折射率 △T △R 折射率匹配
实施例1 混合底涂层 500nm 1.63 0.2 0.5 O
实施例2 混合底涂层 150nm 1.66 0.4 0.6 O
实施例3 混合底涂层 1μm 1.60 0.3 0.5 O
比较例1 混合底涂层 5nm 1.63 1.0 1.1 X
比较例2 混合底涂层 2μm 1.63 0.9 1.2 X
比较例3 SiO2 50nm 1.47 2.1 2.0 X
△T＝蒸敷铟锡氧化物(ITO)层后，脱去铟锡氧化物(ITO)层的部分的透光率与未脱去铟锡氧化物(ITO)层的部分的透光率之间的差值
△R＝蒸敷铟锡氧化物(ITO)层后，脱去铟锡氧化物(ITO)层的部分的透光率与未脱去铟锡氧化物(ITO)层的部分的反光率之间的差值
利用柯尼卡美能达公司(Konica Minolta Holdings,Inc.)的CM-5来测定了光特性。
观察上述表1的结果，实施例1至实施例3中，蒸敷铟锡氧化物(ITO)后，脱去铟锡氧化物(ITO)层的部分的透光率与未脱去铟锡氧化物(ITO)层的部分之间的透光率及反光率的差值小至0.5以下，因而评价为折射率匹配优秀。同时，可以确认到，这些实施例中，难以用肉眼识别铟锡氧化物蚀刻图案，因而确认出折射率匹配优秀。相反，比较例中，透光率及反光率的差值大于实施例，用肉眼观察也可发现折射率匹配有些不足。
可知，虽然实施例1至实施例3的透明导电膜在透明导电膜和透明基材之间具有单层的底涂层，但是上述底涂层由无机网状物和有机网状物形成，满足特定厚度范围和折射率，同时具有优秀的折射率匹配结果。
虽然比较例1及比较例2是关于利用混合底涂层的透明导电膜，但是由于厚度太薄或者厚，因而确认出折射率匹配甚微。
比较例3是关于具有由二氧化硅(SiO2)形成的单层的底涂层的透明导电膜，可确认出仅用二氧化硅(SiO2)单层，折射率匹配甚微。
以上，以本发明的实施例为中心进行了说明，但这仅仅是示例性的，在本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，可根据上述实施例进行各种变形及实施等同的其他实施列。因此，应根据发明要求保护范围来判断本发明真正要求保护的技术范围。

Claims (10)

1.一种透明导电膜，其特征在于，
包括：
透明基材；
混合底涂层，其形成于所述透明基材的上部，由无机网状物和有机网状物的共聚物形成，折射率为1.55～1.7，厚度为10nm～1.5μm；以及
透明导电层，其形成于所述混合底涂层的上部。
2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述无机网状物包含金属醇化物以及硅(si)醇化物。
3.根据权利要求2所述的透明导电膜，其特征在于，所述金属醇化物包含锆(Zr)醇化物以及钛(Ti)醇化物中的一种以上的物质。
4.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述有机网状物含有聚合性化合物。
5.根据权利要求4所述的透明导电膜，其特征在于，所述聚合性化合物包含具有至少一个官能团的热或者光聚合性单体、低聚物以及聚合物中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明基材为由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，polyethylenenaphthalate)、聚醚砜(PES，polyethersulfone)、聚碳酸酯(PC，Poly carbonate)、聚丙烯(PP，poly propylene)、降莰烷(Norbornane)类树脂中的一种以上而形成的单层膜或者层叠膜。
7.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电层包含铟锡氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)或者氟掺杂氧化锡(FTO，Fluorine-doped TinOxide)。
8.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，在所述透明基材的一面或者两面还形成有硬涂层。
9.一种透明导电膜的制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤(a)，使金属醇化物和硅(si)醇化物进行水解以及缩合反应，并赋予交联剂来制备无机网状物；
步骤(b)，制备包含聚合性化合物的有机网状物；
步骤(c)，混合所述无机网状物和有机网状物来制备混合底涂层形成用组合物；
步骤(d)，在透明基材的上部涂敷所述组合物并进行固化，来形成折射率为1.55～1.7、厚度为10nm～1.5μm的混合底涂层；以及
步骤(e)，在所述混合底涂层的上部形成透明导电层。
10.一种触摸板，其特征在于，包含权利要求1至8所述的透明导电膜。
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