TW201401303A - 具有耐彎曲性的透明導電膜及其製備方法 - Google Patents

具有耐彎曲性的透明導電膜及其製備方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種透明導電膜，該透明導電膜包括：透明基材，硬塗層，分別形成於該透明基材的雙面；以及至少一個透明導電層，形成於該硬塗層上；該硬塗層的厚度相同。並且，本發明提供一種透明導電膜的製備方法，該透明導電膜的製備方法包括如下步驟：在透明基材的雙面分別形成硬塗層的步驟，以及在該硬塗層上，透過濺射方法來形成透明導電層的步驟；該硬塗層的厚度相同。

Description

具有耐彎曲性的透明導電膜及其製備方法
本發明涉及一種具有耐彎曲性的透明導電膜，更具體地，涉及為了確保透明導電膜的耐彎曲性，限定硬塗層的厚度的透明導電膜及其製備方法。
目前使用於觸控式螢幕面板產業的透明導電膜大部分以靜電容量方式進行製備，通常主要考慮透明導電膜的電特性和光學特性。但是，為了實現未來將要使用的柔性顯示器，所使用的所有元件應具備對於耐彎曲性的耐用性，透明導電膜也一樣。
但是，目前為止幾乎沒有進行有關為了製備用於提高透明導電性的耐彎曲性的透明導電膜而使用的基材膜及硬塗層的結構的具體的研究。並且，日本專利公開公報第1998-114159號中雖記載了包括基材膜及硬塗層的透明導電膜的結構，但這只是為了確保透明導電膜的規定的硬度及耐用性，並且沒有記載用於確保耐彎曲性的任何結構，仍顯露著對於彎曲呈現較大的電阻變化幅度的以往透明導電膜的問題。
為瞭解決該問題，本發明的一實施例提供一種能夠使用於柔性顯示器的、耐彎曲性得到提高的透明導電膜。
在本發明的一實施例中，提供一種透明導電膜，該透明導電膜包括：透明基材；硬塗層，形成於該透明基材的雙面；以及透明導電層，其形成於該硬塗層上。
該硬塗層的厚度可以是2μm至4μm。
該硬塗層的厚度可以是3μm至4μm。
該硬塗層的硬度可以是1H至2H。
在該透明導電層的該透明基材一側的單面，還可包括1層以上的底塗層。
該底塗層可包含矽氧化物。
該透明導電膜的極限曲率半徑可以是1cm至3cm。
在本發明的另一實施例中，提供一種透明導電膜的製備方法，該透明導電膜的製備方法包括如下步驟：在透明基材的雙面形成硬塗層的步驟；以及在該硬塗層上，通過濺射方法來形成透明導電層的步驟。
該透明導電膜的製備方法可包括在該透明導電層的該透明基材一側的單面，還形成1層以上的底塗層的步驟。
本發明確保該透明導電膜的優秀的耐彎曲性，能夠作為柔性顯示器用透明電極元件來使用。
並且，能夠將該透明導電膜的電阻變化差縮小到10%以內。
100‧‧‧透明導電膜
10‧‧‧透明導電層
20‧‧‧硬塗層
30‧‧‧透明基材
40‧‧‧底塗層
R‧‧‧曲率半徑
第1圖表示透明導電膜的結構的剖視圖。
第2圖表示包括底塗層的透明導電膜的結構的剖視圖。
第3圖表示透明導電膜的曲率半徑的剖視圖。
第4圖的(a)部分是表示透明導電膜的凸形彎曲(positive bending)的剖視圖。
第4圖的(b)部分是表示透明導電膜的凹形彎曲(negative bending)的剖視圖。
第5圖表示隨著彎曲次數而改變的電阻變化差的實驗結果的曲線圖。
以下，參照附圖對本發明的實施例進行詳細的說明，以使本發明所屬技術領域的普遍技術人員能夠容易地實施。本發明通過多種相互不同的方式加以體現，並不局限於在此說明的實施例。
為了能夠明確說明本發明，省略了與本發明無關的部分，通過說明書全文對相同或類似的結構部件使用相同的附圖標記。
圖中為了明確表示多個層及區域，將厚度放大來顯示。並且，圖中為了便於說明，將部分層及區域的厚度放大來顯示。當層、膜、區域及板等的部分位於其他部分的“上面”或“上”時，這不僅表示位於其他部分的“緊上面”，還包含其中間還有另一個其他部分。相反，當某一部分位於其他部分的“緊上面”時，則表示中間沒有其他部分。
以下，對本發明進行詳細的說明。
透明導電膜
本發明的一實施例提供一種透明導電膜，該透明導電膜包括：透明基材；硬塗層，其形成於該透明基材的雙面；以及至少一個透明導電層，形成於該硬塗層上。
參照第1圖，透明導電膜100自上而下包括透明導電層10、硬塗層20、透明基材30及硬塗層20。
為了製備以往透明導電膜，塗敷於基材膜上的硬塗層的各種厚度為約1μm至約30μm。但是，目前為止的硬塗層的厚度，沒有考慮到透明導電膜的耐彎曲性特性，僅為了調整硬塗層的硬度而得到調節。
但是，本發明的一實施例為了在柔性顯示器中適用及使用具有耐彎曲性的透明導電膜，對硬塗層的厚度進行了最優化。通過調整形成於透明基材的雙面的硬塗層，即，蒸敷於透明導電層的種子層(Seed layer)的厚度，從而能夠調節在通常適用於柔性顯示器的彎曲環境內施加於透明導電層的強度。具體地，該兩個硬塗層20的厚度可以相同。
更加具體地，施加於該的透明導電層的強度，會起因於電阻的上升，也會給使用於柔性顯示器的觸控面板模組造成影響。此時，通過調整硬塗層的厚度來減少因施加於透明導電層的強度而引起的電阻的上升，使得分別形成於透明基材的雙面的硬塗層的厚度相同，由此具有可防止捲曲(Curling)的優點。
該透明基材30可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,polyethylen terephthalate)、聚醚碸(PES,polyether sulfone)、聚碳酸酯 (PC,polycarbonate)及聚醯亞胺(PI,polyimide)等，在使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為該透明基材30的材質的情況下，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的厚度是約20μm至約100μm，更具體為約20μm至100μm以內。如果透明基材30的厚度小於約20μm，則透明基材30的機械強度會不足，將該透明基材30捲曲成輥狀，從而會導致難以進行連續形成硬塗層20、透明導電層10的操作。另一方面，如果厚度大於約100μm，會導致不能促進透明導電層10的耐擦傷性或作為觸控面板用的觸擊特性的提高。
事先對該透明基材30的表面實施濺射、電暈放電、火焰、紫外線照射、電子束照射、成形及氧化等的蝕刻處理或底塗處理，以提高形成於透明基材30的上面的硬塗層20對於該透明基材30的緊貼性。並且，在形成硬塗層20之前，也可根據需要通過溶劑清洗或超聲波清洗等來進行除塵及清潔化。
該透明導電層10的結構材料沒有特別的限定，使用選自包含銦、錫、鋅、鎵、銻、鈦、矽、鋯、鎂、鋁、金、銀、銅、鈀、鎢及它們的組合的組中的至少一個金屬的金屬氧化物。該金屬氧化物根據需要還可包含該組中出現的金屬原子。例如，可以使用含有氧化錫的氧化銦、含有銻的氧化錫等。
透明導電層10的厚度沒有特別的限定，優選的厚度為約10nm以上。如果透明導電層10的厚度過於厚，會造成透明性的下降等問題，所以，具體為約15nm至約35nm，更具體為約20nm至約30nm的範圍之內。如果厚度小於約15nm，則表面電阻會升高，且難以形成連續膜。並且，如果大於約35nm，則會造成透明性的下降等問題。
構成該透明導電膜的硬塗層20可以包含光固化性樹脂組合物及交聯劑。作為該光固化性樹脂組合物，只要是具有可借助一般使用的光照射來進行交聯的感光性官能團的光固化性樹脂組合物就沒有特別的限制。作為此類樹脂組合物的例，可以包含帶有至少1個乙烯性不飽和雙鍵的化合物的單體及預聚物、二聚物、三聚物等的低聚物、它們的混合物及它們的共聚物等。
該交聯劑的種類沒有特別的限定，例如，可以使用如異氰酸酯類化合物、環氧類化合物、氮丙啶類化合物及金屬螯合物類化合物的普通的交聯劑。
該硬塗層20的厚度可以為約2μm至約4μm，通過維持該的厚度，在彎曲試驗後能夠將透明導電膜的電阻變化差減少到10%以內。當具有該範圍的厚度的硬塗層20的彎曲變形時，具有減少施加於透明導電膜的強度(Stress)的優點。具體地，考慮到彎曲變形時施加於透明導電膜的強度(Stress)為最小化的方面，該硬塗層20的厚度可以為約3μm至約4μm。
該硬塗層20的硬度可以是約1H至約2H。該硬塗層20形成於透明基材30的雙面，並且使厚度相同，由此以確保耐彎曲性作為目的，但同時起到加強透明基材30的硬度，並賦予耐汙性的作用，所以要確保規定水準以上的硬度。
即，在該硬塗層20的硬度維持該範圍的情況下，作為柔性觸控面板用具有提高觸擊特性的優點。
參照第2圖，作為本發明的一實施例，該透明導電膜100自上而下包括透明導電層10、底塗層40、硬塗層20、透明基材30及硬塗層20。 即，可以提供在該透明導電層的該透明基材一側的單面還包括1層以上的底塗層的透明導電膜。
該底塗層40起到提高透明基材30與透明導電層10之間的絕緣特性及透射度的作用，具體地，可以在透明導電層10的透明基材30一側的單面形成1層以上。該底塗層40可以選擇折射率為1.0~2.O的物質，可以由其中折射率為約1.4的矽氧化物(SiO2)形成。
並且，該底塗層40可形成為約10nm至約100nm的厚度。
如果底塗層40的厚度約大於100nm，則膜的應力會加大，從而會發生裂縫，光學特性會下降，如果厚度過於薄，且約小於10nm，則透射率及可見性會出現問題。
該透明導電膜的極限曲率半徑可以為約1cm至約3cm。該曲率半徑是指僅切除彎曲的部分來做圓形時，該圓的半徑；“曲率半徑大”是指彎曲的程度舒緩；“曲率半徑小”是指彎曲的程度急劇。
即，該極限曲率半徑是指透明導電膜的彎曲程度最急劇時的曲率半徑，第3圖是簡要表示透明導電膜的曲率半徑的剖視圖。
該透明導電膜的極限曲率半徑可以為約1cm至約3cm，優選地，將極限曲率半徑維持在該範圍，當適用在用於柔性觸控面板的多種元件時，不受彎曲變形等限制，最具體地，約1cm至約1.2cm的該極限曲率半徑，是使用柔性觸控面板時不受彎曲的限制的最大的極限曲率半徑，所以優秀。
透明導電膜的製備方法
本發明的一實施例提供一種透明導電膜的製備方法，該透明 導電膜的製備方法包括如下步驟：在透明基材的雙面分別形成硬塗層的步驟；以及在該硬塗層上，通過濺射方法來形成透明導電層的步驟。
在該透明基材的雙面分別形成硬塗層的步驟中，硬塗層的形成方法可以通過通常的塗敷方法來實現，例如，可以是棒塗(bar coating)、刮塗(blade coating)、旋塗(spin coating)、凹版塗敷(gravure coating)及噴塗(spray coating)等的塗敷(coating)。
在該硬塗層上形成透明導電層的步驟中，透明導電層的形成方法沒有特別的限定，可以選擇以往公知的方法。具體地，可以例示真空蒸敷法、濺射方法及離子鍍法。並且，也可以根據需要的透明導電層的厚度來採用適當的方法。
並且，形成透明導電層後，可根據需要在約100℃至約150℃的範圍內實施退火處理來進行結晶化。因此，透明基材可具有約100℃以上、進而為約150℃以上的耐熱性。
並且，本發明的再一實施例可以包括在該透明導電層的該透明基材一側的單面還形成1層以上的底塗層的步驟。該底塗層為無機氧化物層，可以通過射頻磁控濺射、粒子束蒸敷法及直流磁控濺射等多種方法來形成。
以下提出本發明的具體實施例。但是下面記載的實施例只是為了具體地例示或說明本發明，而本發明不應局限於此。
實施例及比較例 實施例1
作為硬塗層的形成材料，相對於100重量份的丙烯酸‧聚氨酯 類樹脂(由日本油墨化學(株)製備的尤妮迪(UNIDIC)17-806)，添加5重量份的作為光聚合引發劑的羥基環己基苯基酮(由千葉縣特種化學品公司製備的豔佳固(IRGACURE)184)，製備出以30重量%的濃度稀釋的甲苯溶液。將該硬塗層的形成材料塗敷於由厚度為125μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜形成的透明基材的雙面，並在100℃下乾燥3分鐘。之後，立即用臭氧型高壓汞燈(能量密度為80/cm2，15cm聚光型)2燈來實施紫外線照射，從而形成厚度為2.5μm硬塗層。
然後，在由98%氬氣和2%氧氣形成的0.4Pa的氣氛下，通過使用97重量%的氧化銦、3重量%的氧化錫的燒結體材料的反應性濺射方法，在該硬塗層的單面形成厚度為22nm的氧化銦錫(ITO)膜(光的折射率為2.00)，從而製備出透明導電膜。
實施例2至實施例4
在實施例2至實施例4中，除了形成於聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的上部及下部的該硬塗層的厚度分別為3.1μm、5.3μm及7.2μm之外，使用與實施例1相同的方法來製備了透明導電膜。
比較例1
在比較例1中，除了形成於聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的上部的硬塗層的厚度為4μm，形成於聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的下部的硬塗層的厚度為2μm之外，使用與實施例1相同的方法來製備了透明導電膜。
比較例2
在比較例2中，除了形成於聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) 膜的上部的硬塗層的厚度為2μm，形成於聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的下部的硬塗層的厚度為4μm之外，使用與實施例1相同的方法來製備了透明導電膜。
實驗例──透明導電膜的耐彎曲性
為了掌握該實施例及比較例的透明導電膜的耐彎曲性，測定了曲率半徑(cm)、電阻變化差(%)及彎曲後恢復率(%)。
該曲率半徑是指，當使透明導電膜彎曲時，由所彎曲的部分形成的圓的半徑，利用彎曲設備(彎曲工具(bending tool)，觸控面板的可靠性測量系統(Touch Screen Panel Reliability Measure System)，(株)威川公司(Vitron))來使透明導電膜彎曲，由此測定了曲率半徑。第4圖的(a)部分 是表示透明導電膜的凸形彎曲(positive bending)的剖視圖，第4圖的(b)部分是表示透明導電膜的凹形彎曲(negative bending)的剖視圖，本實驗例中基於凸形彎曲(positive bending)做實驗。
可以通過(彎曲測試後的電阻值/彎曲測試前的初期電阻值)×100來獲取該電阻變化差(%)，經過彎曲測試(Bending Test)(5萬次)後，測定了該實施例及比較例的透明導電膜的電阻變化差。
可以通過(恢復後的曲率半徑-彎曲後的曲率半徑)/(初期曲率半徑-彎曲後的曲率半徑)×100來獲取該彎曲後的恢復率(%)，經過彎曲測試(Bending Test)(5萬次)後，測定了該實施例及比較例的透明導電膜的彎曲後的恢復率。該恢復率是指標對壓力、負荷及彎曲等的變形，試圖恢復的材料的功能。
該表2中記載了對實施例及比較例的透明導電膜所測定的曲率半徑、電阻變化差及彎曲後恢復率。一般來講，如果維持規定硬度的硬 塗層的厚度較薄，則施加於透明導電膜的壓力會小，因此預料到隨著彎曲而發生的電阻變化會小，但是，由該的實驗結果可知，只有在維持適當水準的硬塗層的厚度的情況下，才能夠給透明導電膜施加更小的壓力，且能夠適應於彎曲的變形。
更具體地，形成於透明基材的雙面的硬塗層的厚度相同的實施例1至實施例4，比形成於透明基材的雙面的硬塗層的厚度不同的比較例1及2，所測定出的曲率半徑大。從實施例1至實施例4的所測定的曲率半徑大的這一點上，儘管有了更多的彎曲的變形，彎曲後的恢復率反而更高，由此可知具有規定水準以上的彈性。由此確認到在確保耐彎曲性方面，硬塗層的厚度起到最重要的變數的作用。
並且，第5圖是表示根據實施例1至實施例4的彎曲次數的電阻變化差的實驗結果，硬塗層的厚度為4μm~8μm的實施例3及實施例4中，也測定出10%左右的低電阻變化差，特別是，實施例1及實施例2中，呈現小於10%的電阻變化差，其中，可以知道，硬塗層的厚度為3μm~4μm的實施例2最優選地降低電阻變化差。
10‧‧‧透明導電層
20‧‧‧硬塗層
30‧‧‧透明基材

Claims (7)

  1. 一種透明導電膜，其特徵在於，包括：透明基材；硬塗層，分別形成於該透明基材的雙面；以及至少一個透明導電層，形成於該硬塗層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的透明導電膜，其特徵在於，該硬塗層的厚度為2μm至4μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的透明導電膜，其特徵在於，該硬塗層的厚度為3μm至4μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的透明導電膜，其特徵在於，該硬塗層的硬度為1H至2H。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的透明導電膜，其特徵在於，在該透明導電層的該透明基材一側的單面還包括1層以上的底塗層。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的透明導電膜，其特徵在於，該底塗層包含矽氧化物。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的透明導電膜，其特徵在於，該透明導電膜的極限曲率半徑為1cm至3cm。
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