TWM478896U - 透明導電薄膜結構 - Google Patents

Description

透明導電薄膜結構

本創作係關於一種透明導電薄膜結構，特別是一種應用於觸控面板的透明導電薄膜結構。

科學發展一日千里，許多攜帶式電子設備不僅日益輕薄短小，且具有的功能也愈來愈複雜，因而對電池的續航力要求也愈來愈高。尤其近年來智慧型手機與平板電腦已在3C消費電子市場颳起一陣銷售旋風，幾乎已成為現代人生活中不可或缺的電子產品。

為了追求輕薄短小，許多電子裝置均捨棄鍵盤而改採用觸控介面，以減少因使用鍵盤所造成的體積增加。而使用觸控介面最常見的方式便是使用觸控面板，特別是採用投射電容式觸控面板。

對於投射電容式觸控面板而言，其必須使用透明導電薄膜來形成電極，而透明電導薄膜最常使用的材料是ITO(Indium Tin Oxide)。

傳統ITO薄膜的面電阻值並無法在可撓曲底材上做到低於100Ω/□而仍保有87%以上透光率，如果為了讓ITO的面電阻值低於100Ω/□而增加其厚度，此時的ITO層除了透光率會將低外，更容易發生龜裂而不實用。

目前業界研發ITO的各種替代材料中，以奈米銀粒或銅粒所製作成之金屬網格(Metal Mesh)、奈米碳管層或奈米銀線等為主。其中在導電率與光穿透率的雙重考量下，金屬網格與奈米銀線是目前替代材料中的研發主流。

請參照第1圖，其揭露一種使用金屬網格或奈米銀線之習知技術的導電膜9，其包含基板91、金屬網格或奈米銀線層92以及保護層93。使用金屬網格或奈米銀線層92作為觸控面板的其中一個特色就是必須進一步形成保護層93來保護金屬網格或奈米銀線層92。該保護層93係由對酸或鹼性物質鈍感之化學物，例壓克力，所構成，通常不具導電性.因此要量測金屬網格或奈米銀線層92之面電阻就不太容易，非一般習用之四點探針可輕易量測，需改用較特殊儀器才行(探針頭需較粗大特別).此外金屬網格法的問題是霧度(haze)過高，常大於2.5%，較不適合觸控面板對霧度之需求，因此應用上就往太陽能電池領域發展.

採用奈米銀線層的方式雖然可達到低於100Ω/□，甚至低於50Ω/□，但該種材料法必須在該層之上進一步設置一層保護層，導致在製造工序上必須有兩道上膜的製程，不僅造成透光率的下降也造成製造時間的延長，成本增加。

因此，倘若需要將觸控面板之導電薄膜的面電阻降低至低於100Ω/□，同時透光率又必須達到87%以上，並且在導電膜的製造過程中不需要兩道上膜工序，習知技術並無法滿足其需求。

有鑑於此，本創作提出一種透明導電薄膜結構，包括一基板與一透明導電層，其中基板可以是塑膠基板或玻璃基板，透明導電層係設置於基板之表面，透明導電層內包含有載體、複數奈米銀線與複數導電高分子粒子。所述奈米銀線之長度係在10微米至70微米之間且沿平面方向交錯排列，所述導電高分子粒子係為PEDOT：PSS粒子，所述奈米銀線與所述導電高分子粒子係均勻分布於載體中。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，透明導電層之奈米銀線與導電高分子粒子二者的重量比係在1：1至7：1之範圍間。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，以透明導電層之總重量為基礎，奈米銀線之含量係在0.5重量百分比至3.0重量百分比之範圍間。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，基板係為PET基板，厚度係在25微米至200微米之間。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，基板係為玻璃基板，厚度係在50微米至4000微米之間。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，該透明導電層之厚度係在0.02微米至0.5微米之間。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，更包含一導電保護層，設置於該透明導電層之表面。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概 念中，所述導電保護層包含PEDOT：PSS導電高分子粒子、奈米碳管或石墨烯。

於本創作之透明導電薄膜結構的其中一個概念中，所述透明導電層更包含奈米碳管或石墨烯。

綜上，藉由將導電高分子粒子與奈米銀線結合，本創作所提出之透明導電薄膜結構之透明導電層的面電阻可降低至低於100Ω/□，同時透光率可以達到87%以上，霧度可在2.5%以下，解決習知技術所具有的種種問題。此外，僅需一道上膜的工序即可完成透明導電薄膜結構的製造。

1‧‧‧透明導電薄膜結構

11‧‧‧基板

12‧‧‧透明導電層

121‧‧‧載體

122‧‧‧奈米銀線

123‧‧‧導電高分子粒子

13‧‧‧導電保護層

2‧‧‧透明導電薄膜結構

9‧‧‧導電膜

91‧‧‧基板

92‧‧‧金屬網層

93‧‧‧保護

第1圖為習知技術之剖面結構示意圖。

第2圖為本創作之第一實施例的剖面結構示意圖。

第3圖為本創作之第二實施例的剖面結構示意圖。

請參照第2圖，為本創作之一具體實施例之剖面結構示意圖，揭露一透明導電薄膜結構1，其主要包括一基板11與一透明導電層12。在本實施例中，基板11係為PET材質，透明導電層12係設置於基板11之表面，透明導電層12內包含有載體121、複數奈米銀線122與複數導電高分子粒子123。

在本實施例中，所使用的係Cambrios公司所生產的奈米銀線122，其長度係在10微米至70微米之間，直徑係在10奈米至60奈米之間，且於基板11之表面上沿水平方向交錯排列。

具導電性的高分子材料繁多，例如聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline)以及聚咇咯(Polypyrrole)、聚吩(Polythiophene)等。然而在觸控面板領域，尚須考慮透光率及高導電度的特性，因而目前市面上最廣為使用的導電高分子材料為聚吩系的Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-PEDOT，產品多以混和Polystyrenesulfonic acid-PSS的水溶液的方式存在。本實施例所使用的導電高分子粒子123即為Heraeus公司所生產的PEDOT：PSS導電高分子材料，其導電率可達1000S．cm。

本實施例之導電層同時包含奈米銀線122與導電高分子粒子123之複合物，只需一道上膜的工序便可在基板11上形成面電阻低於100Ω/□，霧度低於2.5%以下且透光率高於87%之透明導電層12。且本實施例可適用於Roll to Roll 的生產流程，有助於大量生產。

以下進一步說明本創作之透明導電薄膜結構的製造方法。

一、基板的選擇

基板可以是玻璃基板或者是塑膠基板，塑膠基板可以選擇使用PET材質。PET基材須考量塗佈過程中能避免PET膜面刮傷，故PET較易刮傷面有Hard-coat膜保護者較佳。

再者，須考量與導電高分子塗佈液之密著，故選用有底漆(primer)之PET者較佳。

另外，尚須考量塗佈導電高分子PET膜其光之穿透性可否達到87%。

遠東新世紀公司之PET基材(型號為FE-PET,RHPA0)經光穿透性(Transmittance)量測有91%，另外還有三菱公司之PET基材，皆可滿足上述特性。

二、水性導電液的配方選擇

依照材料特性設計配方一如下：

將配方一所得到的導電材料溶液塗佈在PET基板上，濕膜膜厚為12.31至13.85微米，接著於110℃烘箱烘烤3分鐘後，取出冷卻，並進行電性與光穿透率的測試。

配方一乃本創作之原始配方，依照配方一所製成的導電薄膜的面電阻值高於200Ω/□。以配方一為基礎進行各成分的調整後，面電阻值可降低至100Ω/□以下，但仍具有顏色不均以及膜厚不均等問題，使整體的光穿透率僅能達到82%。

經進一步嘗試添加適量的熱安定劑Ciba 123DW以及UV吸收劑Ciba 477DW後，成功得到面電阻值100Ω/□以下且光穿透率87%以上的透明導電膜，以配方一為基礎進行改良的配方二如下：

利用配方二所製成的透明導電薄膜結構，當透明導電層12的乾膜厚度介於0.2微米至0.6微米之間時，整體的光穿透率可達到87%以上，且導電層的面電阻值可低於100Ω/□。

綜上，本實施例之透明導電薄膜結構1藉由同時使用導電高分子123與奈米銀線122，當透明導電膜12的乾膜厚度在0.2微米至0.6微米之間時，具有87%以上的光穿透率以及低於100Ω/□之面電阻。此外，在製造時亦僅需一道上膜工序即可，不僅可符合觸控面板的性能要求，也有助於大量生產。

請參照第3圖，為本創作之第二實施例的剖面結 構示意圖，揭露一種透明導電薄膜結構2。本實施例與第一實施例之主要差異在於更包含一導電保護層13，設置於透明導電層12之表面，主要用來進一步確保透明導電層12內之奈米銀線122不會被後續觸控面板模組之蝕刻製程的酸或鹼所腐蝕，導致面電阻值增大。此外，相較於傳統觸控面板的保護層係由絕緣材質做成，本實施例之導電保護層13由於具有電傳導性，因此可使用四點探針儀器直接量測到導電薄膜結構2的面電阻值，提高產品測試的方便性。導電保護層13不包含奈米銀線，而是包含PEDOT：PSS導電高分子粒子、奈米碳管或石墨烯，或者其他類似的導電材質。

綜上，雖然本創作的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本創作的範疇內，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧透明導電薄膜結構

11‧‧‧基板

12‧‧‧透明導電層

121‧‧‧載體

122‧‧‧奈米銀線

123‧‧‧導電高分子粒子

Claims (9)

1. 一種透明導電薄膜結構，包括：一基板；以及一透明導電層，設置於該基板之表面，該透明導電層內包含載體、複數奈米銀線與複數導電高分子粒子，該些奈米銀線之長度係在10微米至70微米之間且沿平面方向交錯排列，該些導電高分子粒子係為PEDOT：PSS，該些奈米銀線與該些導電高分子粒子均勻分布於該載體中。
2. 如請求項1所述之透明導電薄膜結構，其中於該透明導電層中，該些奈米銀線與該些導電高分子粒子的重量比係在1：1至7：1之範圍間。
3. 如請求項2所述之透明導電薄膜結構，其中以該透明導電層之總重量為基礎，該些奈米銀線之含量係在0.5重量百分比至3.0重量百分比之範圍間。
4. 如請求項3所述之透明導電薄膜結構，其中該透明導電層之厚度係在0.02微米至0.5微米之間。
5. 如請求項4所述之透明導電薄膜結構，更包含一導電保護層，設置於該透明導電層之表面。
6. 如請求項5所述之透明導電薄膜結構，其中該導電保護層包含PEDOT：PSS導電高分子粒子、奈米碳管或石墨烯。
7. 如請求項6所述之透明導電薄膜結構，其中該透明導電層更包含奈米碳管或石墨烯。
8. 如請求項1至7任一項所述之透明導電薄膜結構，其中該基板係為PET基板，厚度在25微米至200微米之範圍間。
9. 如請求項1至7任一項所述之透明導電薄膜結構，其中該基板係為玻璃基板，厚度在50微米至4000微米之範圍間。