TWI540598B - 具有各向異性導電之透明導電膜 - Google Patents

Description

具有各向異性導電之透明導電膜

本發明涉及透明導電膜領域，特別係涉及一種具有各向異性導電之透明導電膜。

透明導電膜係一種具有良好導電性且於可見光波段具有高透光率之薄膜。目前透明導電膜已廣泛應用於平板顯示、光伏器件、觸控面板與電磁遮罩等領域，具有極其廣闊之市場空間。

ITO一直主導著透明導電膜之市場。惟，於諸如觸控式螢幕等大多數實際應用中，往往需要曝光、顯像、蝕刻及清洗等多道工序對透明導電膜進行圖形化，即根據圖形設計於基片表面形成固定之導電區域與絕緣區域。相較而言，使用印刷法直接於基材之指定區域形成金屬網格，可省去圖形化之工藝過程，具有低污染、低成本等諸多優點。

隨著技術之發展行動電話之應用亦隨之變得普遍，習知觸控式螢幕行動電話於整個行動電話市場中占著很大之比重。觸控式螢幕技術主要有電阻式觸控式螢幕、電容式觸控式螢幕等等。於保證導電性能之基礎上，其透光率皆不甚理想，最佳之透光率亦僅能於80%左右。為保證觸控式螢幕之整個亮度與色彩之保真度，就必然要求觸控式螢幕之透光率需足夠好。

習知行動電話觸控式螢幕中，為減輕行動電話之厚度與重量，用之大多係柔性之圖形化透明導電膜；惟，習知觸控螢幕皆需要採用兩片透明導電膜組成上下電極以完成觸控功能。惟，當兩片透明導電膜上下組合時，其透光率勢必進一步減小。眾所週知，圖形化透明導電膜之透光率與網格之面積以及金屬線之線寬有關，網格面積越大，金屬線線寬越 小，透過率就越高；而網格之面積與金屬線之線寬同樣係導電性之重要影響因素，網格面積越小，金屬線線寬越大，導電性就越好。如是導致透過率與導電性該二性能參數之間之相互矛盾與制約。

日本公司大日本印刷、富士膠片與郡士，德國公司PolyIC以及美國公司Atmel皆分別使用印刷方法獲得性能優異之圖形化透明導電薄膜。其中PolyIC所獲得之網格金屬線之線寬為15μm，表面方阻為0.4-1Ω/sq，惟，透光率僅大於80%。Atmel獲得之網格金屬線之線寬為5μm，表面方阻10Ω/sq，惟，透光率亦僅大於86%。

一種基於埋入式圖形化金屬網格類之透明導電膜，其採用之PET或玻璃基底之透明導電膜方阻均小於10Ω/sq，金屬線之線寬小於3μm，惟，PET基底之透明導電膜透光率大於85%，玻璃基底之透明導電膜透光率大於85%。

請參見圖2A-2C，圖2A-2C係習知之觸控式螢幕中之導電膜模組之示意圖。如圖所示，透明導電膜21與透明導電膜31之網格22與網格32係菱形，其中透明導電膜21與透明導電膜31菱形網格22與32之排列係互補之，網格22與32均勻之分佈於整個透明導電膜中，透明導電膜21與透明導電膜31之可見光透過率大於82.7%。於觸控式螢幕中需要透明導電膜21與透明導電膜31疊加使用，疊加後，形成之透明導電膜模組之透光部分進一步減小，使得此時兩層透明導電膜21與31疊加起來之透光率僅為81.3%。如是，為提高透光率，惟，將網格22與32之分佈密度減小，即增加網格之面積，減少格線之數量。惟，藉由這種方法獲得之透明導電膜，雖然透光率增加，惟，由於任意一塊透明導電膜21與31於X、Y方向上之格線數量皆減小，使得這兩塊透明導電膜之導電性能減小。如是導致透光率與導電性能這一對參數之間之矛盾。

綜上，為實現發展之需求，於導電性能不變之基礎上提高可見光之透光率成為亟待解決之問題。

有鑑於此，有必要提供一種能夠於提高透光率之同時，保持 原有之導電性能不變之各向異性導電之透明導電膜。

一種具有各向異性導電之透明導電膜，包括第一透明導電膜與第二透明導電膜，該第一透明導電膜與第二透明導電膜為埋入式金屬網格型透明導電膜，該第一透明導電膜與第二透明導電膜具有由溝槽結構圍成之網格，導電材質均勻之填充於溝槽之中；該第一透明導電膜中網格金屬線斜率沿橫向分佈之概率密度大於縱向分佈概率密度，該第二透明導電膜中網格金屬線斜率沿縱向分佈之概率密度大於橫向分佈概率密度。

於一實施方式中，該之矩形網格導電膜，第一透明導電膜網格金屬線之斜率分佈於(-1~1)範圍內之概率密度大於網格金屬線之斜率分佈於其他範圍內之概率密度；第二透明導電膜網格金屬線之斜率分佈於(-∞~-1)與(1~+∞)範圍內之概率密度大於網格金屬線之斜率分佈於其他範圍內之概率密度。

於一實施方式中，該第一透明導電膜與第二透明導電膜上下疊加。

於一實施方式中，該透明導電膜還包括一基底，該基底包括一正面和一反面，該第一透明導電膜與第二透明導電膜分別設置於該基底之正面與反面上。

上述透明導電膜中，藉由將透明導電膜模組中之第一透明導電膜與第二透明導電膜中網格分別於X、Y方向上做拉伸截取，保證網格面積即透光區域之增加，使得整個透明導電膜之透光率增加，同時又因單方向之拉伸與截取能夠確保於該方向上於導電性有貢獻之金屬線分佈密度與長度基本不變，故該透明導電膜之導電性能能夠保持不變。

21,31,91,101,111,121‧‧‧透明導電膜

22,32,42,52,92,102,142,72,72’‧‧‧網格

41,71‧‧‧第一透明導電膜

51,71’‧‧‧第二透明導電膜

11‧‧‧基底PET

12‧‧‧增黏層

13‧‧‧丙烯酸酯類UV膠

14‧‧‧金屬銀

141,151‧‧‧導電膜

70‧‧‧基底

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式說明如下。

圖1係一種習知透明導電膜之結構示意圖；圖2A-2C分別係習知之觸控顯示幕之導電膜之示意圖；圖3A-3B分別係第一實施方式下之透明導電膜之示意圖；圖4係圖3A中透明導電膜之製作流程圖； 圖5係圖3B中透明導電膜之製作流程圖；圖6A-6B分別係第二實施方式之透明導電膜之示意圖；圖7A-7B分別為對應圖6A-6B中之透明導電膜之製作原圖；圖8係第三實施方式之透明導電膜之示意圖；圖9係第三實施方式中之透明導電膜之立體圖；圖10係第四實施方式之透明導電膜之立體圖；及圖11A-11B係第四實施方式之透明導電膜示意圖。

為解決上述問題，結合觸控式螢幕上下兩層導電膜注重單向導電之特性，本發明提出之透明導電膜，於單塊透明導電膜中，斜率沿X方向或Y方向之網格金屬線之分佈密度不變之前提下，增加每塊透明導電膜之網格面積，從而於兩塊透明導電膜疊加形成之透明導電膜模組中，既提高透光率，又保證導電性能之不變。

以下配合圖式及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟悉該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

實施方式一

請結合圖1參見圖3A-3B，圖3A-3B係本發明之第一實施方式下之透明導電膜模組示意圖。該透明導電膜模組包括第一透明導電膜41與第二透明導電膜51，第一透明導電膜41與第二透明導電膜51皆係金屬埋入型透明導電膜，結合圖1所示，透明導電膜自下而上依次係基底PET11，厚度為188μm；具有溝槽結構網格狀圖形之丙烯酸酯類UV膠13，溝槽深度為3μm，寬度2.2為μm；溝槽中填充金屬銀14，其厚度小於溝槽之深度，約為2μm，使用刮塗技術於溝槽中均填充納米銀墨水並燒結。銀墨水固含量為35%，燒結溫度為150℃。於丙烯酸酯類UV膠13與基底PET11之間可設置一增黏層12，以增加丙烯酸酯類UV膠13與基底PET11之結合牢固度。

圖3A所示，第一透明導電膜41之網格42係由金屬線組成之菱形，其中第一透明導電膜41中網格42金屬線斜率沿橫向分佈之概率 密度大於沿縱向分佈之概率密度，即：斜率靠近X軸方向之金屬線數量大於斜率靠近Y軸方向之金屬線；第一透明導電膜41可見光透過率大於83.6%；圖3B所示，第二透明導電膜51之網格52係由金屬線組成之菱形，其中第二透明導電膜51中網格52金屬線斜率沿縱向分佈之概率密度大於沿橫向分佈之概率密度，即：斜率靠近Y軸方向之金屬線數量大於斜率靠近X軸方向之金屬線；第二透明導電膜51可見光透過率大於83.6%；兩層透明導電膜疊加起來之可見光透過率大於82.4%。相比較圖2C中之透明導電膜之疊加模組，本實施方式中之透光率優於習知之透明導電膜模組之透光率。

請參見圖4與圖5，圖4與圖5係圖3A-3B中兩塊透明導電膜網格之設計過程。如圖所示，設計圖3A中之網格時，首先繪製表面分佈均勻之菱形網格圖形，然後將圖形沿X方向拉伸，使得圖形於X方向上之長度增加一倍，最後將拉伸後之圖形於X方向上截取一半，獲得如圖3A中透明導電膜之網格。由於該網格圖形係於原有之圖形上做X方向上拉伸獲得，故其於X方向上之網格分佈密度變小，網格面積變大，透光率增加。另，網格金屬線斜率更偏向X方向，即對X方向上之導電性有貢獻之金屬線分佈密度不變，故，第一透明導電膜41於X方向上之導電性能幾乎不變。

製作圖3B中之金屬網格時，則藉由於Y方向上拉伸原有透明導電膜之網格圖形，然後做截取獲得第二透明導電膜51之網格，具體之步驟與上述第一透明導電膜41之步驟相同，此處不再贅述。由於該金屬網格係於原有之圖形上做Y方向上拉伸獲得，故其於Y方向上之網格分佈密度變小，網格面積變大，而網格金屬線斜率更偏向Y方向，即對Y方向上之導電性有貢獻之金屬線分佈密度不變，故可保證第二透明導電膜51於Y方向上導電性能不變之前提下，實現透光率之提高。

最後將上述兩塊透明導電膜疊加後，由於兩塊透明導電膜之網格皆經過拉伸處理，因是相比較原有之網格均勻分佈之透明導電膜，其透光率勢必增加。又因為單塊透明導電膜同時保持了X或Y方向上之導電性能不變，使得疊加後之透明導電膜模組總之導電性能不變。因是本發明 之透明導電膜模組很好之解決透光性與導電性之間之矛盾問題。

實施方式二

請參見圖6A-6B，圖6A-6B係本發明之第二實施方式之透明導電膜模組之示意圖，如圖6A-6B所示，透明導電膜91之網格92係由金屬線組成之多邊形隨機網格，其中網格之金屬線斜率沿橫向之分佈概率密度大於沿縱向之分佈概率密度，即：斜率靠近X軸方向之金屬線數量大於斜率靠近Y軸之金屬線；透明導電膜91可見光透過率大於88.6%；透明導電膜101之網格102亦係由金屬線組成之多邊形隨機網格，其中網格金屬線之斜率沿縱向之分佈概率密度大於沿橫向之分佈概率密度，即：斜率靠近Y軸方向之金屬線數量大於斜率靠近X軸之金屬線；透明導電膜101可見光透過率大於88.6%；透明導電膜91與101這兩層單面透明導電膜疊加之可見光透過率大於86.3%。

圖7A-7B分別對應圖6A-6B中透明導電膜之網格設計原圖。如圖7A所示，透明導電膜111之圖形為多邊形隨機網格，透明導電膜111可見光透過率大於86.4%；透明導電膜111之整片網格圖形長度為a，寬度為b；於保持寬度b不變之基礎上，沿X方向拉伸透明導電膜111網格圖形之長度，使之變為2a，然後於X方向上截取一半，得到如圖6A所示之網格92圖形，由於該網格圖形相較於原始網格，於X方向上之網格分佈密度變小，網格面積變大，透光率增加至88.6%；另，網格金屬線斜率更偏向X方向，即對X方向上之導電性有貢獻之金屬線分佈密度不變，是以，透明導電膜91於X方向上之導電性能幾乎不變，所得到之導電膜於導電性能幾乎沒有變化之基礎上增加導電膜之可見光透過率；對於圖7B採用同樣之方法來實現，透明導電膜121可見光透過率大於86.4%；於透明導電膜121網格圖形之長度不變之基礎上沿Y方向拉伸寬度至原來之2倍，然後於Y方向上截取一半，此時透明導電膜之透光率變為88.6%，所得到之導電膜於導電性能幾乎沒有變化之基礎上增加了導電膜之可見光透過率；於行動電話觸控式螢幕中，將這兩種互補之透明導電膜疊加組合應用。

實施方式三

圖8、圖9係本發明第三實施方式之透明導電膜模組示意圖。如圖所示，於本實施方式中，網格圖形採用由金屬線組成之矩形網格圖形。如圖8所示，導電膜141之表面網格形狀為矩形網格142，該矩形網格142之金屬線沿X、Y軸之分佈密度不相同。導電膜141於X軸方向上之導電性能優於Y軸方向，網格142中大部分金屬線之斜率分佈於(-1,1)，當這個斜率範圍內分佈之金屬線越多時，X軸方向上之導電性能就會越好。而導電膜151中大部分網格金屬線斜率之分佈範圍係(1,+∞)與(-∞,-1)(圖中未示出)，此時Y軸方向上之導電性能會更好。導電膜141與151之可見光透過率為89.86%，對應之X與Y軸方向上之電阻為58歐姆，兩層導電膜疊加之可見光透過率為87.6%；如圖9所示，為表面係斜長方形網格組成之導電膜之部分立體圖。

該矩形網格之透明導電膜之製作方法與實施方式一與實施方式二相同，此處不再贅述。製作矩形網格時，採用之原圖可係均勻分佈之矩形，亦可係均勻分佈之正方形。

實施方式4

圖10係本發明第四實施方式之透明導電膜模組示意圖。於該實施方式中，透明導電膜模組之兩層透明導電膜不係以簡單疊加之方式形成，而係將兩塊透明導電膜集成於一基底上。如圖10所示，該透明導電膜模組包括位於中間層之基底，位於基底正面之第一透明導電膜71與位於基底反面之第二透明導電膜71’。第一透明導電膜71與第二透明導電膜71’係於熱塑性聚合物層上進行溝槽之壓印，然後往溝槽中填充導電材質形成透明導電膜結構，最後將製成之透明導電膜製作到基底70之正反面上形成該透明導電膜模組。

如圖11A所示，第一透明導電膜71之網格72係多邊形隨機網格，其中第一透明導電膜71中網格72之金屬線斜率沿橫向之概率密度大於縱向之概率密度，即：斜率靠近X軸方向之金屬線數量大於斜率靠近Y軸之金屬線；第一透明導電膜71可見光透過率大於86.4%；如圖11B所示，第二透明導電膜71’之網格72’亦為多邊形隨機網格，其中第二透明 導電膜71’中網格72’之金屬線斜率沿縱向之概率密度大於橫向之概率密度，即：斜率靠近Y軸方向之金屬線數量大於斜率靠近X軸之金屬線；第二透明導電膜71’可見光透過率大於86.4%；第一透明導電膜71與第二透明導電膜71’共用同一基底70，且分別位於該基底70之正面與反面。該組合而成之透明導電膜模組可見光透過率大於84.1%，導電膜X或Y方向上之導電電阻為102歐姆，本實施方式中涉及之透過率與電阻皆於金屬線線寬為2.5μm之情況下測得。

該實施方式中之網格圖形亦可用實施方式一中之菱形與實施方式三中之矩形代替，本實施方式4導電膜之結構同樣可應用於實施方式1到實施方式3中任意一個導電膜結構。

以上實施方式中，該基於行動電話觸控式螢幕之圖形化透明導電膜之基底材質並不局限於實施方式中所說之材質，其還可為玻璃、石英、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等；本文中所說之導電材質並不局限於銀，亦可為石墨、高分子導電材質等。

綜上，藉由將透明導電膜模組中之第一透明導電膜之網格圖形與第二透明導電膜之網格圖形分別於X、Y方向上做拉伸截取，保證了網格面積即透光區域之增加，使得整個透明導電膜之透光率增加，同時又因為單方向之拉伸與截取能夠確保斜率偏向該方向上之金屬線之概率密度不變，因是透明導電膜於該方向上之導電性能能夠保持基本不變。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

41‧‧‧第一透明導電膜

42‧‧‧網格

Claims (3)

1. 一種具有各向異性導電之透明導電膜，包括：第一透明導電膜；與第二透明導電膜，該第一透明導電膜與該第二透明導電膜上下疊加；其中，該第一透明導電膜與第二透明導電膜為埋入式金屬網格型透明導電膜，該第一透明導電膜與第二透明導電膜具有由溝槽結構圍成之網格，導電材質均勻之填充於溝槽之中，且厚度小於溝槽之深度；該第一透明導電膜中網格金屬線之斜率沿橫向之概率密度大於沿縱向之概率密度，該第二透明導電膜中網格金屬線之斜率沿縱向之概率密度大於沿橫向之概率密度。
2. 如請求項1所述之透明導電膜，其中該第一透明導電膜網格金屬線之斜率分佈於(-1~1)範圍內之概率密度大於該網格金屬線之斜率分佈於其他範圍內之概率密度；該第二透明導電膜網格金屬線之斜率分佈於(-∞~-1)與(1~+∞)範圍內之概率密度大於該網格金屬線之斜率分佈於其他範圍內之概率密度。
3. 如請求項1所述之透明導電膜，還包括一基底，該基底包括一正面和一反面，該第一透明導電膜與該第二透明導電膜分別設置於該基底之該正面與該反面上。