CN104766647B - Ito透明导电薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种ITO透明导电薄膜，所述ITO透明导电薄膜包括IM基材，所述IM基材由一层PET基材以及涂布于所述PET基材的第一侧面上且折射率大于1.6的IM层所构成，其中，所述IM基材的所述IM层的上方依次镀有一层第一低折射层、一层第二高折射层、一层第三低折射层以及一层ITO透明电极层。本发明的上述ITO透明导电薄膜，通过将现有HC基材替换成IM基材并加以成本和结构优化改造，不但获得了更薄的厚度，更好的显示器亮度和色彩表现，还获得了一种出人意料的远优于现有技术的消影效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于诸如电容触摸面板之类的显示器配件上的光学导电膜片，尤其涉及一种可用于上述用途的ITO透明导电薄膜。
背景技术
掺锡氧化铟(Indium Tin Oxide，ITO)作为一种用半导体材料制备而成的ITO透明导电薄膜，已经被广泛地应用于太阳能电池、显示器件(例如触摸面板)等许多方面。以往通过在玻璃上形成ITO电极层的所谓导电玻璃，由于基材为玻璃，其挠性和加工性方面较差。近年来由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基材的ITO透明导电薄膜由其挠性好、加工性能优异、重量轻等优点，尤其在触摸面板领域等到了广泛应用。
ITO透明导电薄膜需要在PET基材上方的ITO电极层上形成电极图案，由于ITO电极层的蚀刻部位和未蚀刻部位以及作为基材的PET层在反射率和透射率上都存在差异，有时能从外部清楚地看到电极图案，通常的解决方案是设置多层结构的光学调整层以减小反射率差值以及透射率差值来消除电极图案的影像，制备所谓的ITO消影膜。
有关ITO透明导电薄膜消除电极图案的影像的现有技术很多，例如CN203455798U，CN 102779570A，CN 104240799A，CN 103745766A以及CN 104360765A中都提及了多层结构形式的ITO透明导电薄膜，对于消影的原理，效果参数的定义等做了广泛的说明，并且均很详细地提及了ITO透明导电薄膜的现有工艺情况，此处全文引用作为参考，本领域技术人员可以借由上述现有技术的描述理解本发明的内容，因此不再一一赘述其中的背景常识。
但是上述现有技术文件中，所用到的原料基材基本上都是带有硬化层(HardCoating layer，HC层)的PET基材。如图1所示，其显示了一种现有典型结构的基于带有双HC层的PET基材的ITO透明导电薄膜的结构示意图，以下将这种带有HC层的PET基材称作HC基材，该HC基材可以通过市售的方式购买获得。如图所示，所述HC基材10由一层PET基材1以及在PET基材1的单面或两面通过湿式涂布的方式涂布的一层HC层2所构成。
这种现有ITO透明导电薄膜的基本消影结构是，在上述HC基材10的HC层2的上方依次镀上一层高折射层A1以及一层低折射层A2，最后在上述低折射层A2的上方镀上ITO透明电极层30，以形成三层镀层(高折射层A1、低折射层A2、ITO透明电极层30)的形式，最后对最上层的ITO透明电极层30进行蚀刻，去除部分结构形成蚀刻区32，剩下的非蚀刻区31形成电路，从而获得最终具导电线路的ITO透明导电薄膜，这是基于HC基材10的最基本的一种消影方案，也是厚度最薄的一种方案。
其它类型的改进方案大体上都是如此，无非是在HC基材10上，调整光学层厚度及折射率，以此最大限度地减小蚀刻区32和非蚀刻区31以及其它各层结构的反射率差值以及透射率差值，尽量实现电极图案视觉上的不可见。
但是上述基于HC基材10的消影工艺的缺陷是镀层厚度很大，三层基本形式的镀层总厚度接近90nm，这还是厚度最薄的方案。由于镀层效率受到镀层厚度的影响最大，因而整个方案的生产速度相对偏低，其消影效果是；于360～740nm波长范围内的透射率差值ΔT只能够达到1.3％左右，反射率差值ΔR只能够达到1.0％左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种ITO透明导电薄膜，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种ITO透明导电薄膜，所述ITO透明导电薄膜包括IM基材，所述IM基材由一层PET基材以及涂布于所述PET基材的第一侧面上折射率大于1.6的IM层所构成，其中，所述IM基材的所述IM层的上方依次镀有一层第一低折射层、一层第二高折射层、一层第三低折射层以及一层ITO透明电极层。
优选地，所述PET基材具有与所述第一侧面相对的第二侧面，所述第二侧面镀有一层硬化层。
优选地，所述第一低折射层的折射率为1.45-1.49。
优选地，所述第二高折射层的折射率为2.2-2.4。
优选地，所述第三低折射层的折射率为1.45-1.49。
优选地，所述第一低折射层的厚度为8-15nm。
优选地，所述第二高折射层的厚度为6-11nm。
优选地，所述第三低折射层的厚度为30-35nm。
优选地，所述第一低折射层、第二高折射层、第三低折射层以及ITO透明电极层的总厚度为66-76nm。
本发明的上述ITO透明导电薄膜，通过将现有HC基材替换成IM基材并加以成本和结构优化改造，不但获得了更薄的厚度，更好的显示器亮度和色彩表现，还获得了一种出人意料的远优于现有技术的消影效果。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1显示了一种现有典型结构的基于带有双HC层的PET基材的ITO透明导电薄膜的结构示意图；
图2显示的是一种改进的基于带有IM层的PET基材的ITO透明导电薄膜的结构示意图；
图3显示的是在图1所示基础上提出的验证实施例的结构示意图；
图4显示的是在图2所示基础上提出的验证实施例的结构示意图；
图5显示的是根据本发明的一个具体实施例的基于带有IM层的PET基材的ITO透明导电薄膜的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
基于图1现有技术中采用双HC基材10获得的ITO透明导电薄膜的缺陷，一种改进的方案针对上述不足而提出，该改进的方案可以使用原料基材是涂布有折射率匹配层(IndexMatching layer，IM层)的PET基材。如图2所示，其显示的是上述改进的基于带有IM层的PET基材的ITO透明导电薄膜的结构示意图，以下将这种带有IM层的PET基材称作IM基材，该IM基材可以通过市售的方式购买获得。如图所示，市场上销售的IM基材20通常由一层PET基材1以及采用诸如湿式涂布的方式涂布于PET基材1的一个侧面上的IM层3所构成，所述IM层3为一种具折射率较高的涂层(折射率愈高愈好)，PET基材1上与IM层3相对的另一面可以通过诸如湿式涂布的方式涂布一层HC层2。
由于上述这种IM基材20本身已经具备一层高折射率的IM层3，因而在后续加工工艺中，仅仅只需要在IM层3的上方镀上一层低折射层B1，最后在上述低折射层B1的上方镀上ITO透明电极层30，以形成二层镀层(低折射层B1和ITO透明电极层30)的形式，最后对最上层的ITO透明电极层30进行蚀刻，去除部分结构形成蚀刻区32，剩下的非蚀刻区31形成电路，从而获得最终具导电线路的ITO透明导电薄膜。
图2这种采用IM基材20的改进方案，相较于使用背景技术部分中提及的HC基材10的方案，具有镀层厚度小(二层镀层总厚度约为45nm)，生产速度快的优点，但是其消影效果略差：于360～740nm波长范围内的透射率差值ΔT只能达到2％，反射率差值ΔR只能达到2％。
通过对比图2的改进方案以及图1的现有方案，可以发现二者其实各有优劣，即，图1所示方案的优点是消影效果好，但是厚度相对较大；图2所示方案的优点是整体厚度小，但是消影效果相对略差。则本领域技术人员可能会想到将图1和图2中两种方案中的HC基材10和IM基材20互换。
基于上述这种思路，发明人在图1所示现有技术以及图2所示改进技术的基础上，提出了两个验证实施例，即将其中的HC基材10和IM基材20互换，分别形成一种与图1一样的三层方案以及一种与图2一样的二层方案，如图3、4所示，其分别显示的是在图1和图2所示基础上提出的验证实施例的结构示意图。
但是图3中这种验证实施例的结果并不理想：由于IM基材20的各层之间已经存在预先设定的折射率匹配关系，在IM基材20的IM层3上方增加的高折射层A1和低折射层A2无法使ITO透明电极层30与IM层3形成良好的匹配，毕竟IM层3的折射率也很高，其与高折射层A1很难实现良好的匹配关系。另外，发明人也进行了进一步的实验，将图3中的高折射层A1和低折射层A2的上下排列顺序互换，同样也未能获得理想的消影效果。
当然，图4中的验证实施例的消影效果更差是完全可以预料的事情，由于HC基材10的HC层2通常由丙烯酸树脂之类的材料涂布而成，其折射率通常为相对较低的1.4-1.5，在其上方仅仅镀一层通常由诸如SiO2之类的材料所构成的低折射层B1(其折射率通常为1.45-1.49，折射率甚至比HC层还要高)肯定是没有任何效果的。
基于上述两个验证实施例可见，本领域技术人员通过简单的互换图1和图2中的原料基材是不可能获得可以预料的技术效果的。
基于上述改进方案以及验证实施例的不足，本发明提供了另一种优化的技术解决方案，该技术解决方案综合了图2以及图1所示方案，获得了一种厚度折中但是消影效果远超上述两种方案的ITO透明导电薄膜，具体如图5所示。
图5显示的是根据本发明的一个具体实施例的基于带有IM层的PET基材的ITO透明导电薄膜的结构示意图，图中可见，本发明的ITO透明导电薄膜包括IM基材20，IM基材20由一层PET基材1以及采用诸如湿式涂布的方式涂布于所述PET基材1的第一侧面上且折射率大于1.6的IM层3所构成。在一个优选实施例中，所述PET基材1具有与所述第一侧面相对的第二侧面，所述第二侧面可以通过诸如湿式涂布的方式涂布有一层HC层2。
具体的，IM基材20上涂布的IM层3可以是含有具备较高折射率的丙烯酸树脂的透明涂层，其折射率通常选择为1.6以上，优选为约1.65；HC层2可以是含有折射率为1.4-1.5的丙烯酸树脂之类材料的透明涂层。同样的，IM基材20可以通过购买市场上现有销售的产品而获得，市售的IM基材20可以是一面涂布折射率较高的IM层3，另一面可涂(或不涂)HC层2的产品。其中不同厂家提供的IM基材20所采用的PET基材1和IM层3的折射率是经过筛选不同折射率的材料事先匹配好了的，其理论特性是IM层3的折射率越高越好，当然不同厂家的产品存在一定的差异，基本上现有市场上所销售的IM基材应用于本发明均可以到达本发明所记载的效果。
在图5所示具体实施例中，IM层3的上方依次镀有一层第一低折射层C1、一层第二高折射层C2、一层第三低折射层C3以及一层ITO透明电极层30，从而形成了四层镀层的形式。
具体的，第一低折射层C1可以是由诸如SiO2之类的材料通过真空溅射的方式形成的折射率为1.45-1.49的透明涂层；第二高折射层C2可以是由诸如Nb2O5或TiO2之类的材料通过真空溅射的方式形成的折射率为2.2-2.4的透明涂层；第三低折射层C3可以是由诸如SiO2之类的材料通过真空溅射的方式形成的折射率为1.45-1.49的透明涂层；ITO透明电极层30的折射率范围为2.0-2.2。
本发明的图5所示的这种四层镀层的方案，乃是通过创造性劳动获得的一种在图1和图2方案的基础上改进后获得的优化方案，具体为：
图2方案中的IM基材20以及ITO透明电极层30的厚度保持不变，保留图2方案中的低折射层B1，将其厚度由15-35nm降低后形成厚度范围为8-15nm的第一低折射层C1；将图1方案中的高、低折射层A1、A2移植到图5中，调整高折射层A1的厚度由6-9nm略增或保持不变后形成厚度范围为6-11nm的第二高折射层C2，并将低折射层A2的厚度由50-65nm大幅降低后形成厚度范围为30-35nm的第三低折射层C3。
这种优化过程的思路是基于成本和结构考虑的一种优选方案，即，IM基材20采用的是市售产品，若加改变，难度和成本都很大；ITO透明电极层30要实现导电功能的最小厚度是确定的，也很难改变。由于图2方案本身具备相当的消影效果，则证明图2中的ITO透明电极层30、低折射层B1与IM基材20的匹配本身并无太大的缺陷，去掉或者改进图2中的低折射层B1可能会花费大量的劳动量进行筛选试验，因此保留图2中的这层低折射层B1是一种可供选择的低成本方案。同时由于本发明的图5中另外还增加了两层镀层，则可以相应的降低这层低折射层B1的厚度以形成第一低折射层C1。从图1方案移植到图5方案中的高折射层A1由于紧邻的第一低折射层C1的厚度相对降低了，再降低其厚度会影响消影效果，因此可以将其厚度范围略微增加或保持不变以形成第二高折射层C2。从图1方案移植到图5方案中的低折射层A2在第一低折射层C1、第二高折射层C2优化之后，经过大幅降低其厚度形成第三低折射层C3，期望以此获得与图1方案类似的消影效果，同时得以使镀层的厚度保持在图1方案和图2方案的镀层厚度之间。
然而，出人意料的是，本发明图5所示的上述优选的方案所获得的消影效果大大超出了本领域技术人员的想象，经过测试，本发明的上述方案所获得的ITO透明导电薄膜，于360～740nm波长范围内的透射率差值ΔT竟然达到了0.3％以下，反射率差值ΔR达到了0.5％，相对于现有技术大大提高了消影效果。
亦即，根据发明人的预期，原本以为可以用本发明的这种优化方案获得一种厚度大于图2中的方案但是小于图1中的方案，消影效果优于图2中的方案但是接近图1中的方案，以获得类似的消影效果但是具备比图1中的方案的显示器亮度和色彩表现好一些的效果。但是测试结果表明，本发明的上述技术方案不但获得了更薄的厚度，更好的显示器亮度和色彩表现，还获得了一种出人意料的远优于现有技术的消影效果。
因此，本发明所提供的这种优化结构的ITO透明导电薄膜相对于现有技术具备突出的实质性特点和显着的进步，具备法律意义上的创造性。
在一个优选实施例中，所述第一低折射层C1、第二高折射层C2、第三低折射层C3以及ITO透明电极层30的总厚度为65-80nm。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
Claims (2)
1.一种ITO透明导电薄膜，所述ITO透明导电薄膜包括IM基材(20)，其特征在于，所述IM基材(20)由一层PET基材(1)以及涂布于所述PET基材(1)的第一侧面上且折射率大于1.6且小于1.65的IM层(3)所构成，所述IM层(3)为丙烯酸树脂的透明涂层，所述IM基材(20)的所述IM层(3)的上方依次镀有一层折射率为1.45-1.49的第一低折射层(C1)、一层折射率为2.2-2.4的第二高折射层(C2)、一层折射率为1.45-1.49的第三低折射层(C3)以及一层ITO透明电极层(30)；所述第一低折射层(C1)的厚度为8-15nm，所述第二高折射层(C2)的厚度为6-11nm，所述第三低折射层(C3)的厚度为30-35nm；所述第一低折射层(C1)、第二高折射层(C2)、第三低折射层(C3)以及ITO透明电极层(30)的总厚度为66-76nm。
2.如权利要求1所述的ITO透明导电薄膜，其特征在于，所述PET基材(1)具有与所述第一侧面相对的第二侧面，所述第二侧面镀有一层硬化层(2)。
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