CN205069151U

CN205069151U - 透明导电薄膜及触摸屏

Info

Publication number: CN205069151U
Application number: CN201520521873.7U
Authority: CN
Inventors: 张玉春
Original assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2025-07-17

Abstract

本实用新型提供了一种透明导电薄膜及触摸屏。该透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，第一抗氧化层为氧化物层，第二抗氧化层为金属层。上述透明导电薄膜具有高透过率，低阻值；颜色可调；耐候性极强的技术效果。其中，透明绝缘氧化物层(属于光学层)的作用为提高光学性能，改变色系；第一抗氧化层的作用为抗氧化，阻隔水汽氧气，同时可以微调膜系的颜色；银合金层用于降低阻值，抗氧化；第二抗氧化层用于抗氧化，阻隔水汽氧气；透明导电氧化物层(属于光学层)用于提高光学性能，改变色系，降低阻值。

Description

透明导电薄膜及触摸屏

技术领域

本实用新型涉及薄膜技术领域，具体而言，涉及一种透明导电薄膜及触摸屏。

背景技术

在大尺寸触摸屏使用的高透低阻导电膜中(尺寸≥10.4英寸)，要求其表面电阻在5～10欧姆之间，光学透过率在85％以上。若使用传统的ITO作为主要导电材料，至少需要300纳米厚的ITO薄膜才能达到10欧姆的电阻，不仅成本高，而且光学和机械特性变差。

为了解决上述问题，技术人员尝试利用专有的减反光学膜层结构和低阻技术，把增透膜和透明导电膜的功能合二为一，保持高透和低阻的同时，把原来透明导电层的厚度由几百纳米降至几十纳米，并使用其他便宜的氧化物材料代替ITO，以大幅地降低材料成本。其制程工艺基于主流的ITO工艺和设备，易于大规模产业化，易于推广和适用于整个产业链，为国内触摸屏厂商能够使用现有ITO生产设备大规模低成本来生产大尺寸低阻导电膜提供新的选择，摆脱国内公司在触摸屏新材料和新工艺研发方面落后于美日韩的窘境，开辟新的蓝海。

为了实现上述方案，中国专利CN03116461.7公开了一种透明导电薄膜，从下到上依次由衬底，第一氧化物层、金属层和第二氧化物层组成，还包括抑制层，所述的抑制层直接插在金属层与氧化物层之间，厚度为0.1-3nm；所述的透明导电薄膜的结构从下到上依次为衬底，第一氧化物层、第一抑制层、金属层、第二抑制层和第二氧化物层。该膜层结构的阻值<10ohm

然而，上述技术方案的结构均在玻璃以及Si片上实验，其具有以下缺陷：(1)工艺制程复杂，制备周转过程较多，不利于柔性基材PET实现量产化；(2)在高折射率的基材Si片上较容易实现高透；在低射率的透明基材(如玻璃、PET)上难实现高透；(3)三明治结构电介质/Ag/电介质，膜厚过厚在柔性基材PET上易脱落，附着性差；(4)三明治结构电介质/Ag/电介质，暴露在空中，阻值不稳定，偏差大；(4)三明治结构电介质/Ag/电介质，抗氧化能力差以及耐候性测试500h差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种透明导电薄膜及触摸屏，以提供一种具有可见光增透效果的非氧化物经济型材料。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种透明导电薄膜，该透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，第一抗氧化层为氧化物层，第二抗氧化层为金属层。

进一步地，柔性透明基材的厚度为50～125μm。

进一步地，透明绝缘氧化物层的厚度为20～25nm。

进一步地，第一抗氧化层的厚度为2～3nm。

进一步地，银合金层的厚度为8～10nm。

进一步地，银合金层中Ag的重量比大于98％，其余为其他金属；其他金属选自Zn、Cu、In、Pt、Pd和Au中的任一种或多种。

进一步地，第二抗氧化层的厚度为0.1～0.3nm。

进一步地，透明导电氧化物层的厚度为40～45nm。

进一步地，柔性透明基材为PET；透明绝缘氧化物层的材料为Nb₂O₅或TiO₂；第一抗氧化层的材料为AZO或SnO₂；第二抗氧化层的材料为Ti或NiCr；透明导电氧化物层为ITO。

进一步地，透明导电薄膜在可见光范围内的透射率大于87％，透明导电薄膜的阻值小于10Ω/□。

根据本发明的另一方面，提供了一种触摸屏，包括透明导电薄膜，其中透明导电薄膜为本发明提供的透明导电薄膜。

本实用新型提供的透明导电薄膜具有高透过率，低阻值；颜色可调；耐候性极强的技术效果。其中，透明绝缘氧化物层(属于光学层)的作用为提高光学性能，改变色系；第一抗氧化层的作用为抗氧化，阻隔水汽氧气，同时可以微调膜系的颜色；银合金层用于降低阻值，抗氧化；第二抗氧化层用于抗氧化，阻隔水汽氧气；透明导电氧化物层(属于光学层)用于提高光学性能，改变色系，降低阻值。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施方式所提供的透明导电薄膜的剖面结构示意图。

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。

本实用新型提供了一种透明导电薄膜。如图1所示，该透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，第一抗氧化层为氧化物层，第二抗氧化层为金属层。

与现有技术(中国专利CN03116461.7、CN201410649258.4和中国专利CN201210036794.8)相比，本实用新型提供的透明导电薄膜最大的差异在于耐候性的差异，耐候性的差异可理解为质保期以及使用寿命。以上3个专利的产品虽然在光电物理特性上相差不大，其相应的结构产品耐候性全部不合格(NG)，致使其没有大规模的生产。目前，透明导电薄膜的耐候性的行业规格时间是240h，而本实用新型提供的透明导电薄膜的耐候性达到500h以上。也就是说，本实用新型正是通过对现有材料进行阻隔搭配以及使用特殊材料，使得本实用新型提供的透明导电薄膜具有优异的耐候性。

同时，经测试得到，本实用新型提供的透明导电薄膜在可见光范围内的透射率大于87％，透明导电薄膜的阻值小于10ohm。可见，本实用新型提供的透明导电薄膜具有良好的透明性，且具有良好的导电性。

需要注意的是，图1中柔性透明基材的面积大于透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层的面积。但本实用新型并不仅限于此，也就是说各层的面积可以根据实际需求进行设定。

本实用新型提供的透明导电薄膜中，柔性透明基材可以为PET等。优选地，柔性透明基材的厚度为50～125μm。

透明绝缘氧化物层的材料可以为本领域中常见的透明绝缘氧化物材料，例如Nb₂O₅或TiO₂等。透明绝缘氧化物层的厚度可以根据实际需求进行设定，本实用新型经过大量实验研究后发现，当透明绝缘氧化物层的厚度为20～25nm时，透明导电薄膜具有更好的耐候性等性能

第一抗氧化层用于进行抗氧性的第一次保护。第一抗氧化层的材料可以为本领域中常见的具有抗氧化性的氧化物材料(即阻隔材料)，例如AZO或SnO₂等。透明绝缘氧化物层的厚度可以根据实际需求进行设定，本实用新型经过大量实验研究后发现，当第一抗氧化层的厚度为2～3nm，第一抗氧化层与其他层之间具有更好的协同作用，使得透明导电薄膜具有更好的耐候性等性能。

银合金层可以增加其抗氧化能力。优选地，银合金层中Ag的重量比大于98％，其余为其他金属；其他金属选自Zn、Cu、In、Pt、Pd和Au中的任一种或多种。为了降低透明导电薄膜的厚度，优选地，银合金层的厚度为8～10nm。

第二抗氧化层的材料为可以为本领域中常见的具有抗氧化性的金属材料，例如Ti或NiCr。由于铝合金较薄，第二抗氧化层能够对应进行抗氧性的二次保护，同时因其厚度较薄，不会影响光学。优选地，第二抗氧化层的厚度为0.1～0.3nm。

透明导电氧化物层可以为ITO，当然还可以为本领域中常见的其他透明氧化物材料。透明导电氧化物层的厚度可以根据实际需求进行设定。优选地，透明导电氧化物层的厚度为40～45nm。

本实用新型经过大量实验研究后还发现，通过控制透明导电薄膜的各层的厚度，能够使得透明导电薄膜产生预料不到的技术效果。在一种优选的实施方式中，透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材10、透明绝缘氧化物层20、第一抗氧化层30、银合金层40、第二抗氧化层50和透明导电氧化物层60，第一抗氧化层30为氧化物层，第二抗氧化层50为金属层，其中柔性透明基材10的厚度为50～125μm，透明绝缘氧化物层20的厚度为20～25nm；第一抗氧化层30的厚度为2～3nm；银合金层40的厚度为8～10nm；第二抗氧化层50的厚度为0.1～0.3nm；透明导电氧化物层60的厚度为40～45nm。研究结果表明，此时透明导电薄膜具有最佳的性能(包括耐候性、透明度、附着性等)。

本实用新型还提供了一种上述透明导电薄膜的制备方法，该制备方法包括：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透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层。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，本实用新型提供的透明导电薄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。

本实用新型还提供了一种触摸屏，包括透明导电薄膜，该透明导电薄膜即为本实用新型提供的上述透明导电薄膜。

下面将结合实施例进一步说明本实用新型提供的透明导电薄膜。

实施例1

本实施例提供的透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，其中，柔性透明基材的材料为PET，其厚度为110μm；透明绝缘氧化物层的材料为Nb₂O₅，其厚度为25nm；第一抗氧化层的材料为AZO，其厚度为2nm；银合金层中，Ag的含量为98％，其厚度为10nm；第二抗氧化层的材料为Ti，其厚度为0.2nm；透明导电氧化物层为ITO，其厚度为40nm。

测试：对实施例1得到的透明导电薄膜进行了阻值、透过率(VLT％)、附着力和耐候性测试，测试结果见表1和表2。其中，高温高湿:85℃,85％RH；高温存储：80℃；低温储存：-40℃；冷热冲击：-40℃(60min)to80℃(60min)，20个循环。

表1

表2

实施例2

本实施例提供的透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，其中，柔性透明基材的材料为PET，其厚度为125μm；透明绝缘氧化物层的材料为TiO₂，其厚度为23nm；第一抗氧化层的材料为SnO₂，其厚度为3nm；银合金层中，Ag的含量为99％，其厚度为9nm；第二抗氧化层的材料为NiCr，其厚度为0.3nm；透明导电氧化物层为ITO，其厚度为42nm。

测试：对实施例2得到的透明导电薄膜进行了阻值、附着力、透过率和耐候性测试，测试结果见表3和表4。其中，高温高湿:85℃,85％RH；高温存储：80℃；低温储存：-40℃；冷热冲击：-40℃(60min)to80℃(60min)，20个循环。

表3

表4

实施例3

本实施例提供的透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，其中，柔性透明基材的材料为PET，其厚度为50μm；透明绝缘氧化物层的材料为Nb₂O₅，其厚度为20nm；第一抗氧化层的材料为AZO，其厚度为2nm；银合金层中，Ag的含量为98.4％，其厚度为8nm；第二抗氧化层的材料为Ti，其厚度为0.1nm；透明导电氧化物层为ITO，其厚度为45nm。

测试：对实施例3得到的透明导电薄膜进行了阻值、透过率、附着力和耐候性测试，测试结果见表5和表6。其中，高温高湿:85℃,85％RH；高温存储：80℃；低温储存：-40℃；冷热冲击：-40℃(60min)to80℃(60min)，20个循环。

表5

表6

实施例4

本实施例提供的透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材、透明绝缘氧化物层、第一抗氧化层、银合金层、第二抗氧化层和透明导电氧化物层，其中，柔性透明基材的材料为PET，其厚度为130μm；透明绝缘氧化物层的材料为Nb₂O₅，其厚度为27nm；第一抗氧化层的材料为AZO，其厚度为4nm；银合金层中，Ag的含量为96％，其厚度为13nm；第二抗氧化层的材料为Ti，其厚度为0.5nm；透明导电氧化物层为ITO，其厚度为35nm。

测试：对实施例4得到的透明导电薄膜进行了阻值、透过率、附着力和耐候性测试，测试结果见表7和表8。其中，高温高湿:85℃,85％RH；高温存储：80℃；低温储存：-40℃；冷热冲击：-40℃(60min)to80℃(60min)，20个循环。

表7

表8

从以上实施例可以看出，本实用新型上述的实例实现了如下技术效果：本实用新型提供的透明导电薄膜具有高透过率，低阻值；颜色可调；耐候性极强的技术效果。其中，透明绝缘氧化物层(属于光学层)的作用为提高光学性能，改变色系；第一抗氧化层的作用为抗氧化，阻隔水汽氧气，同时可以微调膜系的颜色；银合金层用于降低阻值，抗氧化；第二抗氧化层用于抗氧化，阻隔水汽氧气；透明导电氧化物层(属于光学层)用于提高光学性能，改变色系，降低阻值。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜包括由下往上层叠设置的柔性透明基材(10)、透明绝缘氧化物层(20)、第一抗氧化层(30)、银合金层(40)、第二抗氧化层(50)和透明导电氧化物层(60)，所述第一抗氧化层(30)为氧化物层，所述第二抗氧化层(50)为金属层。

2.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述柔性透明基材(10)的厚度为50～125μm。

3.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述透明绝缘氧化物层(20)的厚度为20～25nm。

4.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述第一抗氧化层(30)的厚度为2～3nm。

5.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述银合金层(40)的厚度为8～10nm。

6.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述银合金层(40)中Ag的重量比大于98％。

7.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述第二抗氧化层(50)的厚度为0.1～0.3nm。

8.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电氧化物层(60)的厚度为40～45nm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述柔性透明基材(10)为PET；所述透明绝缘氧化物层(20)的材料为Nb₂O₅或TiO₂；第一抗氧化层(30)的材料为AZO或SnO₂；第二抗氧化层(50)的材料为Ti或NiCr；所述透明导电氧化物层(60)为ITO。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜在可见光范围内的透射率大于87％，所述透明导电薄膜的阻值小于10Ω/□。

11.一种触摸屏，包括透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜为权利要求1至10中任一项所述的透明导电薄膜。