複合導電膜及使用該膜的觸控螢幕的製作方法

2023-10-04 21:46:39 3

專利名稱：：複合導電膜及使用該膜的觸控螢幕的製作方法
技術領域：
：本發明涉及具有高透過率和高耐久性的複合導電膜，涉及應用該膜的各種觸控螢幕。
背景技術：
：傳統的觸控螢幕用的導電薄膜通常是直接在柔性基材上濺鍍或者塗布導電層而成。這種方式的導電膜的透過率不高，所以設置在觸控螢幕下的畫面通常偏暗。經過使用者的多次觸摸後，導電層容易斷裂引起電阻值變化，從而導致觸電計算的位置漂移或操作無反應。如申請號為02803118.0,名稱為透明導電性層疊體及使用該層疊體的透明觸摸面板的專利申請，公開了一種得到高透光的導電性層疊體膜，在有機高分子膜的至少一個面上依次疊層光學幹涉層，透朋導電層，光學幹涉層由高折射率層和低折射率層構成、且低折射率層與透明導電層連接，光學幹涉層由交聯聚合物構成的透明導電性疊層體中，前述光學幹涉層含有由金屬氧化物及/或金屬氟化物構成的一次粒徑在100nm以下的超微粒子A、以及/或者在高折射率層和低折射率層的至少其中之一內含有平均一次粒徑在光學幹涉層的膜厚1.1倍以上、並且在1.2um以下的超微粒子B,其含量在交聯聚合物的0.5重量％以下。該專利申請公開了用精密塗布的方式在導電膜層和柔性基層之間形成光學幹涉層的方法，但事實上，精密塗布的方式設備門檻高，穩定性差，且容易形成微觀島狀表面，造成至少數百nm乃至ym級別的表面起伏，同時疊加的層數越多則不平度越無規律或越嚴重，造成基於其上的透明導電層的厚度也不均勻，嚴重幹擾電阻值的均勻度。其次，塗布方式的膜層本身實際上大多是宏觀非晶態，形成的晶體顆粒都過於小，細小的晶體粒子間的結合力弱，在外力的作用下會發生形變，不利於觸控螢幕的性能穩定。另外考慮到用精密塗布方式的膜層楊氏模量最高也只有幾GPa，且多數為百MPa，而如果此時IT0薄膜為濺射製備的，楊氏模量在幾十甚至上百GPa，就像玻璃放在沙灘上，受壓時斷裂的機率大大增加；如果導電層也為塗布方式製備的，如上所述，其本身的耐久性也不高，在強外力的作用下會發生形變導致光學性質及電阻變化。其次，精密塗布方式的可控性很差，很難做到膜厚的微調，並且要製造50nm以下的均勻薄膜幾乎是不可能的，而在這些方面，磁控濺射體現出了極大的優勢。再次，如該申請所述的在光學幹涉層摻雜有超微粒子，這樣做會增加觸控螢幕的霧度，降低圖像的清晰度。又如申請號200580012780.0，名稱為透明導電性層疊體及觸控螢幕的申請，該申請公開了一種透明導電性層疊體，在厚度為2120ym的透明薄膜基材的一側表面，按照透明的第一電介質薄膜、透明的第二電介質薄膜和透明導電性薄膜的順序依次層疊，在所述薄膜基材的另一表面，通過透明的粘合劑層貼合透明基體而成，第二電介質薄膜是無機物或有機物和無機物的混合物，形成上述導電性薄膜的混合物，形成上述導電性薄膜材料的結晶中，最大粒徑為300nm或更小的結晶含量超過50面積％。所述透明導電性層疊體高度地滿足用作觸控螢幕的彎曲筆輸入耐久性，但也同樣的面臨塗布方式的眾多問題(如前面所述)。同時塗布方式的薄膜為非晶態，磁控濺射為均勻結晶形態。己知導電晶粒的尺寸越大，晶粒粒徑分布越均勻，薄膜整體導電性越好越穩定，所以塗布方式的膜層導電性及均勻性不如磁控濺射的膜層，如果要達到相同的表面電阻值，塗布導電膜的厚度要大於濺射導電膜的厚度，較高的厚度無疑增加了材料的光吸收並降低了整體透過率，而且降低了薄膜強度。值得一提的是，該申請最後的部分實施例也捨棄塗布方式，轉用PVD的電子束蒸發鍍膜方法，但是電子束蒸發鍍膜方法形成的膜層附著力不如磁控濺射形成的膜層牢度高、緻密性好、均勻性好，另外電子束蒸發鍍膜方法蒸發到基材上的材料不是離子化，所以無法實現反應鍍膜，而磁控濺射方法可以實現反應濺射，如濺射Ti金屬或Nb與氧氣反應得到折射率高的金屬氧化物材料，又如濺射Si與氮氣反應生成Si3N4，或與氧氣反應生成SiO"以及這樣形成的高折射率與低折射率搭配的高透光學膜系。
發明內容'本發明的目的是為了克服以上不足，提供一種具有高透過率及高耐久性的複合導電膜。本發明的另一目的是為了提供一種使用該複合導電膜的觸膜屏。本發明的目的這樣來實現的-本發明複合導電膜，包括具有上表面及下表面的第一柔性透光基層L1，具有上表面及下表面的第二柔性透光基層L2，第一柔性透光基層L1的下表面和第二柔性透光基層L2的上表面間有將二者粘接為一體的彈性粘接劑層，在第二柔性透光基層L2的下表面依次沉積有由高折射率無機介質膜、低折射率無機介質依次交錯排列形成的有至少兩層無機介質膜的無機介質膜系及位於該無機介質膜系最外層的透明導電膜層，其特徵是透明導電膜層的厚度為滿足方塊電阻1001000Q/口需要的厚度3100nm，至少兩層的由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質構成的5無機介質膜系和透明導電膜層都採用真空磁控濺射的方法沉積、從而形成在380mn780nm光波長範圍內整體透過率達到80%以上的光學幹涉膜系，由於磁控濺射得到的透明導電膜層為納米厚度，把濺射的透明導電膜層也考慮進入光學設計內，可以得到近似減反射增透射(AR)膜系的效果。利用磁控濺射方法，可以做到更加符合理論光學設計的膜系，因為其製備的膜層緻密、穩定，材料的折射率與機械性能是穩定可重現的，鍍膜精度也可以控制在lnm以下，薄膜厚度範圍也由幾nm到幾百nm，所以成品率高，性能產品性能穩定。使用磁控濺射方法得到的透明導電膜，比較塗布方式和蒸發鍍方式來說，具有更高的粒子離化率，更高的薄膜結晶化均勻程度，可以得到更優良的薄膜導電率、表面電阻、強度和穩定性，優選第一柔性透光基層Ll為75175um的PET薄膜，第二柔性透光基層L2為4075"m的PET薄膜，上述的第一柔性透光基層L1的上表面有至少具有防汙、潤滑、防劃、抗眩光、增硬、增透減反功能之一的塗層和/或鍍膜層。上述的第一柔性透光基層Ll的上表面有含氟有機物薄膜或有機矽薄膜，薄膜表面能夠具有疏水防油的功能。上述的高折射率無機介質是氧化鈦(Ti02)或者氧化鈮(Nb2Os)。上述的高折射率無機介質膜厚度範圍在1080nm，低折射率無機介質膜厚度範圍在20150nm。高折射率介質優選為氧化鈦(Ti02)，厚度為1070nm，彈性粘接劑層厚度為1020um，低折射率介質優選為氧化矽(Si02)，厚度為30130nm，透明導電膜層優選為摻銦氧化錫(ITO)，厚度為1040nm，通過調整，整體透過率可以達到87%91%，如果在柔性透光基層Ll的上表面鍍有增透膜系，透過率可以達到90%95%。上述彈性粘接劑層具有比第二柔性透光基層L2低的楊氏模量。上述彈性粘接劑層的楊氏模量優選在1S10Spa範圍內。上述至少兩層的由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜構成的無機介質膜系和透明導電膜層的楊氏模量大於15GPa，由於選用了高楊氏模量的無機介質膜層作為透明導電膜層的基礎層，可以利用各無機介質膜層的硬度和強度來保護透明導電膜層，使透明導電膜層的強度和壽命進一步提高。上述彈性粘接劑層的彈性變形功在60%以上，優選80%以上，本發明中所述的彈性變形功是按照記載於IS014577:2002(E)的A.8Plasticandelasticpartsoftheindentationrelaxation(凹面功的塑性部分和彈性部分)的方法測量的值，有關該方法，在DIN50359—1:1997—10中還有記載。以及專利申請號為200480003368.8名稱為透明導電性膜、透明導電板和觸摸面板中也對該部分進行了詳細說明，且說明了優選的材料範圍。這樣的結構可以充分吸收使用者觸壓後由第一柔性透光基層Ll發生的彈性形變，從而降低第二柔性透光基層L2的向觸壓方向的形變量。上述透明導電膜層由氧化銦、氧化錫、氧化鋅、摻銦的氧化錫(ITO)、摻銻的氧化錫(ATO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)中的至少一種組成。上述複合導電膜中，當柔性透光基層L2的折射率為nl、高折射率無機介質膜的折射率為n2、低折射率無機介質膜的折射率為n3、透明導電膜層的折射率為n4時，滿足n2〉nl、或n2〉n3、或n4>nl或n4〉n3。上述柔性透光基層Ll和柔性透光基層L2之間有霧度在5%以下的光散射層，用於防止產生牛頓環。上述第一柔性透光基層Ll和/或第二柔性透光基層L2為相位差薄膜，並且該複合導電膜整體賦予入/4的相位差，用於液晶顯示器使用的觸控螢幕，可以降低反射光。本發明複合導電膜作為觸控螢幕的中的至少一種導電基材。目前用巻繞(RolltoRoll)真空磁控濺射設備製備薄膜已經十分成熟，生產效率高，穩定性高，具有很強的可控性。濺射的薄膜己經是市場上普遍存在的薄膜類型，薄膜的楊氏模量在幾十甚至上百GPa，濺射方式的膜層多數為緻密堅固的結晶態，比塗布方式接近晶體的理論導電率和折射率，物理和化學性能都更優。因此，本發明採用真空磁控濺射技術來沉積導電薄膜及與其配合的無機介質膜系形成的光學膜系來製造一種高透光的複合導電膜。本發明更精確地提高了複合導電膜的透光性能。同時利用真空磁控濺射方法得到的膜層強度和穩定性提高了透明導電膜層的性能和均勻度，高度地滿足觸控螢幕筆輸入耐久性、光學穩定性以及使用壽命。圖1為複合導電膜結構示意圖。圖2為幾個不同膜厚的膜系透過率曲線圖。圖3為筆尖按壓時的變形示意圖。圖4為複合導電膜另一結構示意圖。圖5為觸控螢幕膜組結構示意圖。具體實施例方式實施例1:圖1給出了本實施例1的複合導電膜結構圖，參見圖1，具有上、下表面的第7一柔性透光基層L1為125um的PET薄膜，具有上、下表面的第二柔性透光基層L2為75um的PET薄膜，位於第一柔性透光基層Ll下表面和第二柔性透光基層L2上表面間的彈性粘接劑層4可以採用熱融膠或樹脂，厚度為15um。由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜形成的無機介質膜系和透明導電膜層利用真空磁控濺射沉積從而形成在380nm780nm光波長範圍內整體透過率達到8(^以上的光學幹涉膜系。在第二柔性透光基層下表面上的一層高折射率介質膜3為Ti02，一層低折射率介質膜2為Si02，透明導電膜層1為摻銦氧化錫(ITO)膜層。這三層鍍膜層的厚度如表1所示。第一柔性透光基層Ll的上表面採用真空磁控濺射方法鍍有四層介質的高透光(AR)膜系5。使用分光光度計測量其的透過率曲線如圖2所示。表l編號Ti02厚度(nm)Si02厚度(nm)ITO厚度(nm)30.254.320b34.554.815c34.568.515L)30.275.420從圖2中可以看出，調整各個膜層的厚度具有對透過率曲線控制的能力，如果ITO厚度根據需要的表面電阻值而確定了，Ti02和Si02膜層的厚度是可以根據需要進行調整，得到一組最優化的厚度值，並且可以具有很高的透過率。第一柔性透光基層L1的上表面也可印刷抗眩光(AG)塗層。圖3為用筆按壓時薄膜的變形示意圖。從圖3中可以看出，通過彈性粘接劑層4的緩衝，把按壓方向的變形量向水平方向擴展，透明導電膜層1的變形曲率就可以降低，同時具有相似硬度的介質層2和3能夠對其進行保護。對該複合導電膜進行測試，結果如表2。測量方法如下(一)測量表面電阻用四探針表面電阻測試儀器測定若干點，用平均值表示。(二)測量打點特性先測量由複合導電膜構成的觸控螢幕上基板與下導電基板接觸時的初始電阻Ro，再在複合導電膜構成的觸控螢幕上基板側，使用硬度為40度的含有聚氨酯橡膠的棒(尖端7mm)，用負荷100g進行IOO萬次的中心打點，然後測量兩導電膜接觸時的電阻Rd，求出變化率(Rd/Ro)*100%，評價打點特性，用平均值表示。(三)測量高負荷筆輸入耐久性8①使用含有聚縮醛的筆(筆尖0.8mm)，以負荷500g進行30萬次的滑動，滑動後測定線性變化。線性的測定在複合導電膜上施加5V的電壓，測定複合導電膜中A、B兩點的電壓，分別為Ea、Eb，A、B兩點距離為AB，在A、B間任意的測定點X的輸出電壓設為Ex，理論值設為Ep，AX之間的距離為x，由下面的公式可得線性變化formulaseeoriginaldocumentpage9②使用含有聚縮醛的筆(筆尖0.8mm)，以各種負荷進行IO萬次的滑動，求出線性變化為1.5%的最大負荷。tableseeoriginaldocumentpage9可以發現，這樣的複合導電膜具有優良的可見光透過能力，同時也具有很強的筆輸入耐久性。實施例2:圖4給出了本實施例2複合導電膜結構圖。參見圖4，本實施例基本與實施例1同，與實施例l不同的是，可以由多層高折射率的無機介質膜3和低折射率的無機介質膜2交錯排列構成膜系，也可以達到很高的透過率。多層膜系的優點是，可以降低鍍膜對透過光線顏色的幹擾程度。實施例3:圖5給出了本實施例3觸控螢幕膜組結構示意圖。參見圖5，根據本發明複合導電膜，作為觸控螢幕模組的上基片P1，與另一被隔片和隔點6隔開的下基片P2對置，下基片P2可以是導電玻璃、其他導電膜或者本發明複合導電膜。透明導電膜層的邊緣鍍/印刷有電極，由導線引出。根據本發明的複合導電膜也可以作為觸控螢幕模組的下基片P2。上述各實施例是對本發明的上述內容作進一歩的說明，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於上述實施例。凡基於上述內容所實現的技術均屬於本發明的範圍。權利要求1、複合導電膜，包括具有上表面及下表面的第一柔性透光基層L1，具有上表面及下表面的第二柔性透光基層L2，第一柔性透光基層L1的下表面和第二柔性透光基層L2的上表面間有將二者粘接為一體的彈性粘接劑層，在第二柔性透光基層L2的下表面依次沉積有由高折射率無機介質膜、低折射率無機介質依次交錯排列形成的有至少兩層無機介質膜的無機介質膜系及位於該無機介質膜系最外層的透明導電膜層，其特徵在於透明導電膜層的厚度為滿足方塊電阻100～1000Ω/□需要的厚度3～100nm，至少兩層的由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜構成的無機介質膜系和透明導電膜層都採用真空磁控濺射的方法沉積、從而形成在380nm～780nm光波長範圍內整體透過率達到80％以上的光學幹涉膜系。2、如權利要求l所述的複合導電膜，其特徵在於第一柔性透光基層L1的上表面有至少具有防汙、潤滑、防劃、抗眩光、增硬、增透減反功能之一的塗層和/或鍍膜層。3、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於第一柔性透光基層L1的上表面有含氟有機物薄膜或有機矽薄膜。4、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於高折射率無機介質是氧化鈦或者氧化鈮。5、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於高折射率無機介質膜厚度範圍在1080nm，低折射率無機介質膜厚度範圍在20150nm。6、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於彈性粘接劑層具有比第二柔性透光基層L2的楊氏模量低的楊氏模量。7、如權利要求6所述的複合導電膜，其特徵在於彈性粘接劑層的楊氏模量在K)5108pa範圍內。8、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於至少兩層的由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜構成的無機介質膜系和透明導電膜層的楊氏模量分別大於15GPa。9、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於彈性粘接劑層的彈性變形功在60%以上。10、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於透明導電膜層由氧化銦、氧化錫、氧化鋅、摻銦的氧化錫、摻銻的氧化錫、摻鋁的氧化鋅中的至少一種組成。11、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於當第二柔性透光基層L2的折射率為nl，高折射率的無機介質折射率為n2、低折射率的無機介質折射率為n3、透明導電膜層的折射率為n4時，滿足n2〉nl、或n2〉n3、或n4〉nl、或n4〉n3。12、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於第一柔性透光基層Ll和第二柔性透光基層L2之間有霧度在5%以下的光散射層。13、如權利要求1或2所述的複合導電膜，其特徵在於第一柔性透光基層Ll和/或第二柔性透光基層L2為相位差薄膜，並且該複合導電膜整體賦予入/4的相位差。14、一種觸控螢幕，其特徵在於權利要求1至13任意一項所述的複合導電膜作為觸控螢幕的中的至少一種導電基材。全文摘要本發明公開了一種複合導電膜，包括具有上表面及下表面的第一柔性透光基層L1和具有上表面及下表面的第二柔性透光基層L2，位於第一柔性透光基層L1和第二柔性透光基層L2之間的彈性粘接劑層，在第二柔性透光基層L2的下表面依次沉積有由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜依次交錯排列而形成的至少兩層無機介質膜的無機介質膜系及位於該膜系最外層的透明導電膜層，透明導電膜層的厚度滿足方塊電阻需要值的厚度3～100mm，至少兩層的由高折射率和低折射率無機介質構成的膜系和透明導電膜層都採用真空磁控濺射的方法沉積從而形成整體透過率達到80％以上的光學幹涉膜系，本發明還提供了使用該複合導電膜的觸控螢幕。文檔編號G02B1/10GK101581800SQ20081004440公開日2009年11月18日申請日期2008年5月15日優先權日2008年5月15日發明者甘國工申請人:甘國工