CN108010606A - 一种透明导电膜及其电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透明导电膜，所述透明导电膜包括由下往上层叠设置的透明基材、第一透明电介质层、水汽阻隔层、金属合金层和第二透明电介质层，所述水汽阻隔层的材料为金属、金属氮化物、金属氧化物中的至少一种。本发明提供的透明导电膜层在原三明治结构基础上在电介质层与金属合金层之间增加了以金属、金属氮化物、金属氧化物中的至少一种构成的水汽阻隔层，具有较好的水汽阻隔效果，使产品具有很好的抗氧化性，提高产品的使用寿命。

Description

一种透明导电膜及其电子装置

技术领域

本发明涉及透明膜领域，尤其涉及一种透明导电膜及其电子装置。

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、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为透明的，并且具有较低的电阻率。目前常用的透明导电膜有ITO(氧化铟锡)膜、AZO(掺铝氧化锌)膜以及三氧化二铝等。

经文献检索发现，1998年M.Bender和W.Seelig等人在《Thin SolidFilms》第326(1998)67-71上撰文“Dependence of film composition and thickness on optical andelectrical properties of ITO-metal-ITO multilayers(ITO-金属-ITO多层膜光电性能与其膜厚及组成的关系)”，该问题出ITO/AG/ITO(I/M/I)多层膜取代单一的ITO膜，企图获得更好的导电性能和更低的成本。但这种三明治结构的光电性能没能达到人们的期望值。之后上海交通大学的一个课题组提出了电介质层/金属层/电介质层的三明治结构，具有良好的导电性和较低的电阻。但这种结构的膜仍具有较厚的膜厚，在柔性基才PET上易脱落，附着性差，且暴露在空气中，组织不稳定，抗氧化能力差且耐候性测试500h差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种透明导电膜及基于其的电子装置，以解决上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一方面公开一种透明导电膜，所述透明导电膜包括由下往上层叠设置的透明基材、第一透明电介质层、水汽阻隔层、金属合金层和第二透明电介质层，所述水汽阻隔层的材料为金属、金属氮化物、金属氧化物中的至少一种。

优选的，所述水汽阻隔层的材料为Ti、Ni、Cr、NiCr、TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4中的至少一种。

优选的，所述第一透明电介质层与所述第二透明电介质层各自独立的选自如下材料：

金属氧化物、氮化物、硫化物中的至少一种或所述金属氧化物、氮化物、硫化物中至少一种的掺杂物。

优选的，所述金属合金层为Ag合金层或Cu合金层，所述Ag合金层中Ag的比例不小于80％，所述Cu合金层中Cu的比例不小于80％。

优选的，所述透明基材的厚度为0.01～1mm，所述第一透明电介质层与所述第二透明电介质层的厚度各自独立的选自10～100nm，所述金属合金层的厚度为5～20nm，所述水汽阻隔层的厚度为0.1～20nm。

优选的，所述透明导电膜在可见光范围内的透射率大于70％且阻值小于300Ω。

优选的，所述透明导电膜在可见光范围内的透射率不小于80％，所述透明导电膜的方阻不大于15Ω且在240h温度85℃，湿度85％RH条件下耐候性测试满足阻值与透过率变化率比值不大于1.2。

优选的，所述透明导电膜包括由下往上层叠设置的Nb2O5层、AZO层、Ag合金层和ITO层。

优选的，所述Nb2O5层、AZO层、Ag合金层和ITO层的厚度分别为50nm、6nm、10nm和60nm。

本发明另一方面还提供了一种电子装置，包括如上任一项所述的透明导电膜

有益效果：

本发明提供的透明导电膜层在原三明治结构基础上在电介质层与金属合金层之间增加了以金属、金属氮化物、金属氧化物中的至少一种构成的水汽阻隔层，具有较好的水汽阻隔效果，使产品具有很好的抗氧化性，提高产品的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明具体实施例结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明提供了一种透明导电膜。如图1所示，该透明导电膜包括由下往上层叠设置的透明基材11、第一透明电介质层12、水汽阻隔层13、金属合金层14和第二透明电介质层15，所述水汽阻隔层13为金属层、金属氮化物层或金属氧化物层。

其中，第一透明电介质层12和第二透明电介质层15的作用为提高光学性能，降低电阻；水汽阻隔层13用于阻隔水汽及进行抗氧化保护；金属合金层14用于降低阻值。

本发明中，水汽阻隔层为与金属合金层接触的一层或多层，用于阻隔水汽及进行抗氧性保护。采用的材料为金属、金属氮化物或金属氧化物，如Ti、Ni、Cr、NiCr、TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4等。水汽阻隔层具有较好水汽阻隔效果，可以使产品具有很好的抗氧化性，提高产品的使用寿命。水汽阻隔层的厚度可以根据实际需求进行设定，本发明经研究发现，当水汽阻隔层的厚度为0.1～20nm，优选的在1～10nm时，水汽阻隔层与其他层之间具有更好的协同作用，使得透明导电膜具有更好的耐候性等性能。

本发明提供的透明导电膜中，基材可以采用多种能透射可见光的载体，如玻璃或柔性透明材料等；其中柔性透明材料可以为PET等。优选地，透明基材的厚度为0.01～1mm。

第一透明电介质层的材料可以为本领域中常见的透明电介质材料，一般为金属氧化物、氮化物、硫化物、或其掺杂物(掺杂材料包含Al、Ga、Zr、B、Y、Mo等一种或多种材料掺杂)，如TiO2、SnO2、ZnO、SiO2、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4、ZnS，掺杂物包括AZO、GZO、YZO、ITO等。透该层的厚度可以根据实际需求进行设定，本发明经研究后发现，当第一透明电介质层的厚度为10～100nm更优选地在20～25nm时，透明导电膜具有更好的耐候性等性能。

金属合金层采用的材料一般为Ag合金或Cu合金。Ag合金层中，Ag的比例大于80％，其余20％可以为Zn、Cu、In、Pt、Pd、Au中的任一种或多种等；Cu合金中，Cu的比例大于80％，其余20％可以为Ag、Zn、In、Pt、Pd、Au中的任一种或多种等。膜厚一般在5～20nm。为了降低透明导电膜的厚度，优选地，金属合金层的厚度为8～10nm。

第二透明电介质层采用的材料一般为金属氧化物、氮化物、硫化物、或其掺杂物(掺杂材料包含Al、Ga、Zr、B、Y、Mo等一种或多种材料掺杂)，如TiO2、SnO2、ZnO、SiO2、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4、ZnS，掺杂物包括AZO、GZO、YZO、ITO等。该层的厚度可以根据实际需求进行设定。优选地，该层厚度为10～100nm。

经测试得到，本发明提供的透明导电膜在可见光范围内的透射率大于70％且方阻小于300Ω。优选的，所述透明导电膜在可见光范围内的透射率不小于80％，所述透明导电膜的方阻不大于15Ω且在240h温度85℃，湿度85％RH条件下耐候性测试满足阻值与透过率变化率比值不大于1.2。可见，本发明提供的透明导电膜具有良好的透明性，具有良好的导电性且具有良好的耐候性。

本发明经研究还发现，通过控制透明导电膜的各层的厚度以及材料，能够使得透明导电膜产生很好的技术效果。

实施例一

如图2所示，透明导电膜包括由下往上层叠设置的Nb2O5层21、AZO层22、Ag合金层23和ITO层24。所述Nb2O5层、AZO层、Ag合金层和ITO层的厚度分别为50nm、6nm、10nm和60nm。此时透明导电膜具有较佳的性能(包括耐候性、透明度、附着性等)。

表1、2为实施例一产品的测试结果

表1

方阻Ω	VLT(％)	附着力
			10.1	87.2％	100/100

耐候性测试条件：高温高湿:85℃,85％RH，高温储存:80℃，低温储存:-40℃，冷热冲击:-40℃(60min)to 80℃(60min),20cycles，结果如表2

表2

实施例二

透明导电膜包括由下往上层叠设置的Nb2O5层、Ti层、Cu合金层和ITO层。所述Nb2O5层、Ti层、Cu合金层和ITO层的厚度分别为30nm、1nm、20nm和50nm。

表3、4为实施例二产品的测试结果

表3

方阻Ω	VLT(％)	附着力
			12.5	88.2％	100/100

耐候性测试条件：高温高湿:85℃,85％RH，高温储存:80℃，低温储存:-40℃，冷热冲击:-40℃(60min)to 80℃(60min),20cycles，结果如表4

表4

实施例三

透明导电膜包括由下往上层叠设置的Nb2O5层、Si3N4层、Ag合金层和ITO层。所述Nb2O5层、Si3N4层、Ag合金层和ITO层的厚度分别为50nm、20nm、8nm和25nm。

表5、6为实施例三产品的测试结果

表5

方阻Ω	VLT(％)	附着力
			22	88.7％	100/100

耐候性测试条件：高温高湿:85℃,85％RH，高温储存:80℃，低温储存:-40℃，冷热冲击:-40℃(60min)to 80℃(60min),20cycles，结果如表6

表6

本发明可采用卷对卷式磁控溅射沉积法，在柔性透明基材上依次制备上述各层。采用卷对卷式磁控溅射沉积法具有溅射多种材料，真空度高，附着力强，膜材致密，可在柔性基材上镀膜。

当然，本发明提供的透明导电膜还可以采用其他工艺方法进行，例如化学气相沉积或物理气相沉积等，其工艺过程及工艺参数可以参照现有技术，在此不再赘述。

本发明还提供了一种电子装置如触摸屏，包括上述公开的透明导电膜。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜包括由下往上层叠设置的透明基材、第一透明电介质层、水汽阻隔层、金属合金层和第二透明电介质层，所述水汽阻隔层的材料为金属、金属氮化物、金属氧化物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述水汽阻隔层的材料为Ti、Ni、Cr、NiCr、TiN、ZnO、TiO2、SnO2、SiO2、Nb2O5、Ta2O5、Si3N4中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述第一透明电介质层与所述第二透明电介质层各自独立的选自如下材料：

金属氧化物、氮化物、硫化物中的至少一种或所述金属氧化物、氮化物、硫化物中至少一种的掺杂物。

4.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述金属合金层为Ag合金层或Cu合金层，所述Ag合金层中Ag的比例不小于80％，所述Cu合金层中Cu的比例不小于80％。

5.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明基材的厚度为0.01～1mm，所述第一透明电介质层与所述第二透明电介质层的厚度各自独立的选自10～100nm，所述金属合金层的厚度为5～20nm，所述水汽阻隔层的厚度为0.1～20nm。

6.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜在可见光范围内的透射率大于70％且阻值小于300Ω。

7.根据权利要求6所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜在可见光范围内的透射率不小于80％，所述透明导电膜的阻值不大于15Ω且在240h温度85℃，湿度85％RH条件下耐候性测试满足阻值与透过率变化率比值不大于1.2。

8.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜包括由下往上层叠设置的Nb2O5层、AZO层、Ag合金层和ITO层。

9.根据权利要求8所述的透明导电膜，其特征在于，所述Nb2O5层、AZO层、Ag合金层和ITO层的厚度分别为50nm、6nm、10nm和60nm。

10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的透明导电膜。