CN108292541B - 导电透明膜 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及导电透明膜。所述导电透明膜包括底涂层、防裂缓冲层和导电层。所述导电透明膜不仅具有优异的机械强度，而且在所述膜应用于触摸面板时还可具有快的响应速度。

Description

导电透明膜
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求基于2016年5月9日提交的韩国专利申请第2016-0056329号和2017年5月2日提交的韩国专利申请第2017-0056216号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请涉及导电透明膜。
背景技术
导电透明膜一般被配置成包括透明基材和ITO薄膜(层)。由此配置的膜可以用于例如显示器、触摸面板等成像装置。就此而言，由于近来的趋势是显示器或触摸面板面积的扩大，所以降低导电透明膜和其中使用的各组件的比电阻是重要的。
另一方面，已经尝试通过ITO层和透明基材之间的折射率匹配来改善导电透明膜的光学特性。例如，为了使折射率匹配，可以在ITO层和透明基材之间放置所谓的底涂层。然而，在形成ITO层的沉积过程中，由有机物质形成的底涂层可能受损，并且源自底涂层的有机物质可能污染ITO层，因此存在ITO层的比电阻增加的问题。这样的比电阻增加可能导致导电透明膜的反应时间进一步延迟，以及由于显示器或触摸面板面积的扩大而无法满足技术需求。此外，受损的底涂层和经污染的ITO层之间的粘合性不足引起导电透明膜的机械特性劣化。
发明内容
技术问题
本申请的一个目的是提供具有改善的界面粘合性和机械特性的导电透明膜。
本申请的另一个目的是提供具有低的比电阻和改善的电特性例如响应速度的导电透明膜。
本申请的又一个目的是提供具有优异的光学特性的导电透明膜。
本申请的上述目的和其他目的都可以通过下面详细描述的本申请来解决。
技术方案
在本申请的一个实例中，本申请涉及导电透明膜。所述膜可以具有75％或更大的透光率。更具体地，所述膜可以具有80％或更大、85％或更大，或者90％或更大的透光率。除非另外特别地定义，否则术语“光”在本申请中可以意指波长为380nm至780nm的可见光，更具体地，波长为550nm的可见光。
导电透明膜可以包括导电层、底涂层和防裂缓冲层。
在一个实例中，导电层可以包含透明导电氧化物。作为透明导电氧化物，例如，可以使用ITO(氧化铟锡)、In2O3(氧化铟)、IGO(氧化铟镓)、FTO(氟掺杂的氧化锡)、AZO(铝掺杂的氧化锌)、GZO(镓掺杂的氧化锌)、ATO(锑掺杂的氧化锡)、IZO(铟掺杂的氧化锌)、NTO(铌掺杂的氧化钛)、ZnO(氧化锌)或CTO(氧化铯钨)等。
在另一个实例中，导电层可以包含氧化铟作为透明导电氧化物。更具体地，导电层可以包含含有氧化铟和四价金属氧化物的基于铟的复合氧化物。所述四价金属氧化物可以由下式1表示。
[式1]
AO2
在上式1中，A可以为选自Sn、Zr、Ge、Ti、Ce、Nb、Ta、Mb和W的四价金属。
在一个实例中，相对于100重量份的构成导电层的全部的基于铟的复合氧化物，可以包含1至20重量份的量的由上式1表示的四价金属氧化物。在本申请中，术语重量份可以意指组分之间的含量比。如果不满足上述范围的下限，则导电层的电特性(例如，薄层电阻和导电性)较差。另外，当不满足上述范围的上限时，结晶温度升高并因此用于形成导电层的工艺能量效率较差。
在一个实例中，导电层的厚度可以为100nm或更小。更具体地，导电层的厚度可以为80nm或更小，或者50nm或更小，并且为5nm或更大，或者10nm或更大。当满足该厚度范围时，可以提供具有均匀优异的机械特性、透射率和薄层电阻的导电层。
没有特别限制地，导电层可以具有1.7至2.3的光学折射率。
底涂层可以是包括以用于改善导电透明膜的光学特性(即，用于增加膜的可见光透射率)的层。例如，当导电透明膜除了上述导电层之外还包括基材层时，底涂层的光学折射率可以具有与基材层的光学折射率和/或导电层的光学折射率不同的值。更具体地，在与基材层的光学折射率和/或导电层的光学折射率不同的前提下，底涂层可以具有在1.5至2.0的范围内的光学折射率。当满足上述范围和关系时，可以增加导电透明膜的可见光透射率。
底涂层可以包含有机物质、无机物质或其混合物。
在一个实例中，底涂层可以包含能够热固化或光固化的树脂作为有机物质。没有特别限制地，例如，可以使用选自以下的至少一者作为有机物质：丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、硫代聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、硅氧烷聚合物和由下式2表示的有机硅烷化合物：
[式2]
(R1)m-Si-X(4-m)
在上式2中，R1可以彼此相同或不同并且为具有1至12个碳原子的烷基；烯基；炔基；芳基；芳基烷基；烷基芳基；芳基烯基；烯基芳基；芳基炔基；炔基芳基；卤素；经取代的氨基；酰胺；醛；酮；烷基羰基；羧基；巯基；氰基；羟基；具有1至12个碳原子的烷氧基；具有1至12个碳原子的烷氧基羰基；磺酸；磷酸；丙烯酰氧基；甲基丙烯酰氧基；环氧基或乙烯基，X可以彼此相同或不同并且为氢、卤素、具有1至12个碳原子的烷氧基、酰氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、或-N(R2)2(其中R2为H或具有1至12个碳原子的烷基)，其中在基团R1和Si之间也可以插入有氧或-NR2(其中R2为H或具有1至12个碳原子的烷基)以形成(R1)m-O-Si-X(4-m)或(R1)m-NR2-Si-X(4-m)，以及m为1至3的整数。
当在底涂层中使用如上的有机硅烷化合物时，有机硅烷化合物可以为可交联的，并且可以与高折射率颗粒混合以控制折射率。高折射率颗粒的类型没有特别限制。
有机硅烷化合物的种类没有特别限制。例如，可以使用以下化合物作为有机硅烷化合物：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、二苯基甲基甲氧基硅烷、二苯基甲基乙氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、二苯基甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、对氨基苯基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二异丙基乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷等。
底涂层可以包含无机物质。例如，底涂层中可以包含例如以下的无机物质：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、Sb2O5、ZrO2、ZnO、ZnS或由下式3表示的金属醇盐化合物。
[式3]
M-(R3)z
其中，M表示选自铝、锆、钛和硅的金属，R3可以彼此相同或不同并且为卤素、具有1至12个碳原子的烷基、烷氧基、酰氧基、或羟基，Z为2或4的整数。
当底涂层包含有机物质和无机物质的混合物时，相对于100重量份的全部混合物，可以包含0.001重量份至100重量份的量的有机物质。
在一个实例中，底涂层的厚度可以为150nm或更小。具体地，底涂层的厚度可以为130nm或更小、110nm或更小、或者100nm或更小。当底涂层的厚度大于150nm时，导电透明膜的透射率和色差指数可得以降低。底涂层的厚度下限没有特别限制，但考虑到底涂层的可加工性或功能可以为1nm或更大。
本申请的导电透明膜还可以包括防裂缓冲层。在一个实例中，防裂缓冲层可以位于底涂层和导电层之间。防裂缓冲层可以有助于降低导电层的表面电阻和提高层之间的界面粘合性。另外，即使在包括防裂缓冲层时，本申请的膜也可以保持对应于上述范围的高水平透射率。
例如，在底涂层的一个表面被配置成与导电层的一个表面直接接触(即，导电层直接形成在底涂层的一个表面上)的现有技术中，导电层经常被底涂层中的有机物质污染，并因此，导电透明膜通常使用电阻值为至少100Ω/□或更大，通常为150Ω/□或更大或者250Ω/□或更大的导电层。在这种情况下，难以期望通过导电透明膜来提高响应速度。另一方面，考虑到导电透明膜通常使用的构造，降低导电层的电阻值并不容易。例如，即使试图降低电阻值，也很难将导电层的电阻值降低5Ω/□的大小。导电层的电阻越接近150Ω/□或更小，特别是100Ω/□，就越是如此。然而，本申请的导电透明膜可以包括在底涂层和导电层之间的防裂缓冲层，由此防止底涂层中使用的有机物质污染导电层的界面并且降低导电层的电阻值。因此，可以提高响应速度。例如，本申请的导电透明膜中包括的导电层的表面电阻可以为300Ω/□或更小、200Ω/□或更小、100Ω/□或更小、或者95Ω/□或更小。表面电阻值越低，可以实现越快的响应速度，并因此导电层的表面电阻值的下限没有特别限制，但可以为例如10Ω/□或更大或者20Ω/□或更大。此外，在本申请中，由于使用满足以下构成的防裂缓冲层，所以即使添加了层结构，膜的光学特性例如透明度也不会劣化。
在一个实例中，防裂缓冲层可以包含金属氧化物。更具体地，防裂缓冲层可以包含NbOx。在此，X作为元素之间的含量比可以具有在1至2.5的范围内的值。在上述范围内，可以提供预定的效果，例如，薄膜可靠性、高的透射率和优异的机械特性。相反地，当不满足上述范围时，透射率降低，并且难以将其与其他层层合。X可以使用已知的方法例如XPS(X射线光电子能谱)等来测量。
防裂缓冲层的厚度可以在0.1nm至20nm的范围内。如果防裂缓冲层的厚度小于0.1nm，则难以获得诸如通过缓冲层降低表面电阻或增加界面粘合性的效果，而如果厚度超过20nm，则光学特性和机械特性可能劣化。在一个实例中，考虑到光学特性例如透光率和机械特性例如防止裂纹，防裂缓冲层可以形成为厚度在0.1nm至5nm或者0.5nm至3nm的范围内。
由于防裂缓冲层对底涂层和导电层具有优异的界面粘合性，所以可以抑制导电透明膜中的裂纹出现并且改善其机械特性。例如，由于防裂缓冲层具有优异的界面粘合性，所以当向导电透明膜施加外部压力例如弯曲时，可以降低导电层中产生的裂纹的出现程度。
更具体地，本申请的导电透明膜可以包括裂纹密度值为80个裂纹/mm2或更小的导电层。裂纹密度可以是如下测量的值：用游标卡尺将其中导电透明膜被裁制成1mm×1mm尺寸的样品弯曲，然后将导电层中产生的全部裂纹的组合长度值除以100μm。由于裂纹密度值随着界面粘合性越好而变小，所以裂纹密度值的下限没有特别限制。在一个实例中，裂纹密度值的下限可以为1个裂纹/mm2或更大、5个裂纹/mm2或更大、或者10个裂纹/mm2或更大。
在一个实例中，导电透明膜还可以包括基材(基底层)。在这种情况下，导电透明膜可以依次包括基材、底涂层、防裂缓冲层和导电层。
在一个实例中，基材层可以包括具有透射率的柔性塑料膜。如果其是光学透明的且柔性的，则用于基材层的膜的种类没有特别限制。在一个实例中，可以使用聚酯膜例如PC(聚碳酸酯)膜或PEN(聚(萘二甲酸乙二醇酯))膜或PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))膜、丙烯酸类膜例如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))膜、PA(聚酰胺)膜、PVC(聚(氯乙烯))膜、PS(聚苯乙烯)膜、PES(聚(醚砜))膜、PEI(聚(醚酰亚胺))膜、或者聚烯烃膜例如PE(聚乙烯)膜或PP(聚丙烯)膜等作为基材层，但不限于此。
在一个实例中，可以对基材层的表面进行单独的处理，例如电晕放电处理、紫外线照射处理或等离子体处理，以提高与相邻层的界面粘合性。
在一个实例中，基材层的厚度可以在5μm至150μm的范围内。如果厚度小于5μm，则机械强度可能较差，而如果厚度超过150μm，则触摸面板的灵敏度可能较差。
没有特别限制地，基材层可以具有在1.4至1.7的范围内的光学折射率。
在本申请的一个实例中，本申请涉及用于制造导电透明膜的方法。该制造方法可以包括在底涂层上依次提供防裂缓冲层和导电层的步骤。底涂层、防裂缓冲层和导电层的具体组分和特性如上所述。
在一个实例中，底涂层可以通过将底涂层前体组合物施加至基材层上然后使其固化来形成。所述组合物可以包含如上所述的有机物质、无机物质或其混合物。固化条件没有特别限制，并且可以使用已知的热或光固化方法。
在一个实例中，防裂缓冲层和导电层可以通过气相沉积来形成。沉积方法没有特别限制，并且可以使用物理气相沉积(PVD)法，例如溅射法或电子束蒸发法。
例如，防裂缓冲层可以通过溅射沉积来制备。没有特别限制地，x值(形成防裂缓冲层的氧化铌(NbOx)的含量比)可以通过控制沉积过程调整为1至2.5。当控制沉积过程以满足范围x时，提供具有优异的工艺效率和高的薄膜稳定性的防裂缓冲层。
导电层也可以通过溅射沉积来制备。例如，导电层可以通过在1毫托至30毫托的工艺压力和100℃至500℃的温度下使氩离子撞击包含氧化铟和四价金属氧化物的氧化物复合靶来形成。
在本申请的另一个实例中，本申请涉及包括所述导电透明膜的装置。所述装置可以为显示器、照明装置、触摸面板等。
发明效果
根据本申请的一个实例，可以提供不仅具有优异的透射率并且还同时具有改善的机械特性和响应速度的导电透明膜。
附图说明
图1示意性地示出了根据本申请的一个实例的导电透明膜的截面。附图标记1表示基材层，2表示底涂层，3表示防裂缓冲层，4表示导电层。
图2是实验样品的表面上产生的裂纹的拍摄图像。具体地，图2a是实施例1的表面的拍摄图像；图2b是实施例2的表面的拍摄图像；图2c是比较例1的表面的拍摄图像。
具体实施方式
在下文中，将通过实施例详细描述本申请。然而，本申请的保护范围不受下述实施例限制。
以下实施例和比较例的物理特性各自以以下方式进行评估。
物理特性评估方法
<表面电阻>在130℃的温度条件下热处理实施例和比较例中制备的导电透明膜1小时之后，通过4探针测量法(Loresta EP MCP-T360)测量ITO导电层的表面电阻(Ω/□)。
<透射率>在130℃的温度条件下热处理实施例和比较例中制备的导电透明膜1小时之后，使用雾度计(HM-150,Murakami Color Research Loboratory)和UV-VIS-NIR分光光度计(UV-3600,SHIMADZU)测量透射率。
<机械特性>
-裂纹出现时的弯曲长度
将防护膜贴附至实施例和比较例中制备的膜形式的导电透明膜，并且通过热处理使ITO层结晶。然后，将膜切割成1mm×1mm的尺寸以制备样品。当用游标卡尺使样品处于弯曲状态以使结晶的ITO层位于内侧上并且保持30秒时，测量当在ITO层中产生裂纹时的弯曲长度。
-裂纹密度
在产生裂纹的ITO层中，将100μm的长度视作一个裂纹，并且将样品中产生的全部裂纹的长度进行组合，然后将组合值除以100μm。结果，具有不同长度和数量的裂纹得以量化。
实施例1
将包含可缩合的有机硅烷化合物(甲基三甲氧基硅烷)的溶液涂覆在厚度为50μm的透明PET基材上并进行热固化以形成厚度为40nm的底涂层。在以铌(Nb)作为靶并向沉积设备供应氩和氧的混合气体的同时，使用溅射技术在底涂层上沉积包含氧化铌(NbOx)的防裂缓冲层至1nm的厚度。类似地，使用溅射技术在防裂缓冲层上形成包含SnO2的氧化铟层至21.3nm的厚度以制备导电透明膜。所制备的膜的构成和物理特性分别如表1和表2所示。
实施例2至5
如下表1所示，以与实施例1中相同的方式制备膜，不同之处在于防裂缓冲层的厚度和表面电阻值。所制备的膜的物理特性如表2所示。
比较例1
如下表1所示，以与实施例1中相同的方式制备膜，不同之处在于在底涂层上直接形成ITO层而没有制备防裂缓冲层。所制备的膜的物理特性如表2所示。
[表1]
ITO厚度(nm) 防裂缓冲层的组成 防裂缓冲层的厚度(nm)
实施例1 21.3 NbO<sub>1.5</sub> 1
实施例2 21.3 NbO<sub>1.5</sub> 1.5
实施例3 21.3 NbO<sub>1.5</sub> 2
实施例4 21.3 NbO<sub>1.5</sub> 3
实施例5 21.3 NbO<sub>1.5</sub> 5
比较例1 21.3 - -
[表2]
Figure BDA0001670105300000091

Claims (11)

1.一种导电透明膜，包括导电层；底涂层；和防裂缓冲层，
其中所述底涂层是用于增加所述膜的可见光透射率的层，其包含有机物质，
其中所述防裂缓冲层位于所述导电层和所述底涂层之间，
其中所述防裂缓冲层由NbOx组成，且1≤X≤2.5；以及
其中所述防裂缓冲层的厚度为0.1nm至20nm。
2.根据权利要求1所述的导电透明膜，其中所述导电层包含透明导电氧化物。
3.根据权利要求2所述的导电透明膜，其中所述导电层的厚度为100nm或更小。
4.根据权利要求2所述的导电透明膜，其中所述导电层的表面电阻值在20Ω/□至300Ω/□的范围内。
5.根据权利要求3所述的导电透明膜，其中所述导电层的表面电阻值在20Ω/□至95Ω/□的范围内。
6.根据权利要求1所述的导电透明膜，其中所述底涂层中包含的所述有机物质包括选自以下的至少一者：丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、硫代聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、硅氧烷聚合物和由下式2表示的有机硅烷化合物：
[式2]
(R1)m-Si-X(4-m)
在上式2中，R1能够彼此相同或不同并且为具有1至12个碳原子的烷基；烯基；炔基；芳基；芳基烷基；烷基芳基；芳基烯基；烯基芳基；芳基炔基；炔基芳基；卤素；经取代的氨基；酰胺；醛；酮；烷基羰基；羧基；巯基；氰基；羟基；具有1至12个碳原子的烷氧基；具有1至12个碳原子的烷氧基羰基；磺酸；磷酸；丙烯酰氧基；甲基丙烯酰氧基；环氧基或乙烯基，X能够彼此相同或不同并且为氢；卤素；具有1至12个碳原子的烷氧基；酰氧基；烷基羰基；烷氧基羰基或-N(R2)2，其中R2为H或具有1至12个碳原子的烷基，其中在基团R1和Si之间也能够插入有氧或-NR2以形成(R1)m-O-Si-X(4-m)或(R1)m-NR2-Si-X(4-m)，其中R2为H或具有1至12个碳原子的烷基，m为1至3的整数。
7.根据权利要求6所述的导电透明膜，其中所述底涂层的厚度为150nm或更小。
8.根据权利要求1所述的导电透明膜，具有75％或更大的透光率。
9.根据权利要求1所述的导电透明膜，其中在用游标卡尺将尺寸为1mm×1mm的所述导电透明膜弯曲之后，裂纹密度的值为80个裂纹/mm2或更小，所述裂纹密度的值通过将在所述导电层中产生的全部裂纹的组合长度值除以100μm来测得。
10.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的导电透明膜的方法，
包括在底涂层上依次设置防裂缓冲层和导电层的步骤。
11.一种触摸面板，包括根据权利要求1至9中任一项所述的导电透明膜。
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