CN101465173A - 一种触摸屏透明导电膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能触摸屏透明导电膜及其制备方法。该透明导电膜包括：基材上侧面依次涂布的易粘接层(可选)、防反射层和硬防污涂层，及基材下侧面的易粘接层(可选)和ITO导电层。该透明导电膜有优异的耐药品性，耐摩擦损伤性、耐水性、而且能抑制膨胀而卷曲不易出现牛顿环，能提供具有稳定识别性的透明导电膜及触摸屏。

Description

一种触摸屏透明导电膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及触摸屏透明导电膜及其制备方法，在可见光环境下该导电膜是透明的，具有导电性，适合用于触摸屏、液晶显示、电致发光显示、电磁波屏蔽、以及透明电极。

背景技术

随着触摸屏商品进入千家万户，对触摸质量要求越来越高，竞争越来越激烈，性价比尤其重要。触摸屏的种类有红外光学方式、超声波方式、电容方式和阻抗膜方式等，由于阻抗膜方式的结构简单，价格性能比优异，近年来已经飞速普及，阻抗膜方式的触摸屏在消费产品中大量使用，如触摸屏手机、游戏机、词典、翻译机等，在工控产品中如汽车导航、复印机显示屏、机械设备控制屏、银行自动取款机、公共部门售票机、以及双屏触摸屏电脑已经得到大量应用。

阻抗式触摸屏具有透明性和导电性，适合用于触摸屏和其他显示屏的透明电极，长度方向和宽度方向均匀分布，表面电阻是透明导电性层叠体，与带有透明导电性薄膜的玻璃通过隔片对向配置，电流流过透明导电性层叠体，而测量带有透明导电性薄膜的玻璃上的电压。通过由手指或笔等按压透明导电性层叠体的操作，使其与带有透明导电薄膜的玻璃接触，该接触部分通电就可以感受到该接触部分的位置，所以提高触摸屏的周边部分附近的笔输入耐久性与透明导电性薄膜有关。

透明导电膜基材是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇脂(PEN)，可挠曲性，加工性、耐冲击性能优异，质轻，易表面清洁处理，是透明导电膜优选基材。但是由于这样基材制备透明导电膜，透明薄膜表面的光反射率大，存在透明差，而且擦伤性和耐弯曲性差，划伤后电阻增大或产生断路现象。导电膜是通过隔片相对设置的一对薄膜，彼此通过从其中一方的屏板侧的按压打点进行触摸操作，而且具有强力接触，因而使抵抗耐久特性下降，正因为有打点特性，导电膜就存在着耐久性差和寿命变短的缺陷。

而且，上述透明导电膜还会因膜膨胀和卷曲产生牛顿环，导致识别性差，针对这些问题以及适应环境差、划伤导致电阻增大、产生断线等问题，如日本帝人株式会社CN1729410A设置光散射层与层压体抑制反射光得到高可靠性透明导电膜。日本东洋纺织株式会社CN1531736A，在透明导电膜之间设置无机硬化层，由铟锡复合氧化物或锡锑复合氧化物，抑制电流涡流所产生表面电阻分布不稳定。日本电工CN101010661A，CN101127255A，CN1947204A采用干法工艺形成SiO₂层，形成高折射率四层双叠2次机构透明导电膜。

发明内容

本发明是为了提供一种高性能触摸屏透明导电膜，所述透明导电膜有着优异耐化学药品性，耐磨擦损伤性，耐水性，而且能抑制由膨胀引起的卷曲，不易出现牛顿环，能提供具有稳定识别透明导电膜的触摸屏。

本发明透明导电膜包括：基材上侧面依次涂布的防反射层和硬防污涂层，及基材下侧面的ITO导电层。

其中，在基材两个侧面之一或者全部侧面上还可分别设置一层紧靠基材的易粘接层。

优选地，易粘接层弹性模量在10GPa以上，厚度为10-50微米，采用聚酯接枝共聚物水分散体和缓冲物丙烯酸橡胶体制备而成，其中丙烯酸橡胶体的密度0.48±0.1g/cc，挥发性<1.0％，Tg-30℃，溶液粘度(mpa S 25℃ 5000-10000)，占接枝共聚物3-5％(重量比)。

优选地，易粘接层形成过程包括：共聚酯的合成、共聚酯接枝共聚物水分散体的合成、易粘接涂布液的制备。其中：

共聚酯合成：

将对苯二甲酸二甲酯300份，间苯二甲酸二甲酯112份，乙二醇300份，丙二醇200份，新成二醇150份，在200℃高压釜中进行酯交换反应5小时，再加入富马酸10份，癸二酸50份，在230℃酯化反应1.5小时，温度升到250℃，反应时间2小时，减压到0.22mmHg柱，得到疏水共聚酯树脂。

共聚酯接枝共聚物水分散体的合成：将上述制得的共聚酯70份，和丁酮50份，异丙醇30份，在60℃搅拌溶解加入马来酸酐10份，乙烯10份，滴加异丁晴2份，溶解15份丁酮溶液中，然后加入5份甲醇，300份水与三乙胺15份搅拌，加温通过100℃温度蒸出丁酮、异丙醇、过剩的三乙胺，得到易粘接层聚脂接枝水分散体。

易粘接涂布液的制备：将上述制得的易粘接层聚脂接枝水分散体和重量3-5％的丙烯酸橡胶搅拌，得到易粘接涂布液。

采用上述方法制得的易粘接层与基材有好粘接性，可起缓冲垫效果，它能提高基材下侧面和上侧面耐磨擦损伤性，也可提升触摸屏的打点特性。

优选地，本发明防反射层折射率1.65-1.95，优选为1.7，粒子平均粒径为10-80nm，优选20-50nm，防反射层厚度为60-150，优选80-100nm，控制折射率值、粒径及防反射厚度均能提高反射功能和导电膜的透明性。通过反射层涂布液涂布而成。

优选地，本发明防反射层涂布液包括分散液、丙烯酸酯混合溶液、UV固化剂、光聚合引发剂和光敏剂。

优选地，本发明防反射层的分散液可通过分散剂分散复合氧化物颗粒来制备，复合氧化物无机填料粒子优选钛和锆复合物，最优选钛和锆复合物掺杂3％(重量)钴离子，树脂采用UV固化丙烯酸树脂。

更优选地，

分散液的制备方法是：将218份掺杂钴Co和含量3％钛Ti和锆(Ir)组成复合氧化物，钛和锆重量比为1：0.8，加入丁酮38份，甲基异丁酮700份，叔丁基氢醌聚合抑制剂0.5份，制备得到分散溶液；

丙烯酸酯混合溶液的制备方法是：将二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯重量比1:1配制成混合丙烯酸酯溶液；

UV固化剂采用UV固化丙烯酸酯，优选聚酯二醇丙烯酸酯树脂；

光聚合引发剂优选苯偶姻或907光聚合引发剂(2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮)。采用高压汞灯照射固化，高压汞灯优选160W/cm，累计光量优选450mJ/cm²。

优选地，本发明防反射层涂布液中上述各成份的重量份数为：

丙烯酸混合物：43份

光聚合引发剂(907或苯偶姻)：3份

光敏剂：1份

丁酮/丙酮混合溶剂1:4计2400份

分散液固体含量：3份

聚酯二醇丙烯酸43份。

利用上述方法制得的透明导电膜的防反射层具有如下特征：防反射层与硬涂层折射率差大，使可见光区域的光反射几乎消除。

优选地，本发明硬涂层采用聚合反应形成：含有聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和多官能单体——含有可水解的官能团的有机金属化合物，组成涂布组合物。

优选地，本发明所述可水解的官能团的有机金属化合物，优选是有机烷氧甲基硅烷化合物，或优选二氧化硅。

优选地，本发明甲基硅烷化合物或二氧化硅，平均粒径为300nm，可以更小，优选无机细粒20-100nm，平均粒径是指重均粒径，具有无受损于透明度的硬涂层。

优选地，本发明硬涂层厚度为20-200nm，优选50-100nm，若厚度偏簿，难以稳定连续成膜，张力控制无法抑制膨胀和卷曲，若厚度偏厚，硬涂层容易产生裂纹、稳定差等。

优选地，本发明硬涂层制备方法如下：

将二氧化硅450份配制成30％固体含量丁酮溶液，配丁酮和丙酮(1：1重量)220份，和光聚合引发剂(Irgacwre907)重量16份，加入到315份含有聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的混合物(重量1:1)，制备成涂布硬涂层组合物溶液。

利用上述方法制得的透明导电膜硬涂层具有足够的物理强度，高挠曲性，耐裂纹，电阻值高，硬度3GPa以上。

优选地，本发明ITO导电层采用真空溅射法将氧化铟/氧化锡(重量比7:3)的ITO靶在真空形成ITO导电层，厚度为20nm，电阻330Ω。制备过程中采用如下通用溅射参数形成ITO导电层：

溅镀压力：13-15Pa

溅镀射功率：500W

Ar气流速度：1000sllm

O₂气流速度≥0sllm   ≤5sllm

真空度：≤8×10^-3Pa

RF偏电压：≥-75V≤0V(DC成份)

频率：10mHz

温度：常温

本发明还包括一种触摸屏，该触摸屏的特征是包括上述透明导电膜。

其制造过程如下：

将上述透明导电膜作为一侧的屏板，另一侧屏板则是在玻璃板上形成30nm厚的ITO层，通过10um厚的隔片将两个屏板相对设置，使得两个板上的ITO层彼此相对，隔片上的网点隔离把两层导电层隔开绝缘。

使用时，当手指触摸屏幕时，两层导层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化在X和Y两方向上产生信号，然后发送至触摸屏控制器，控制器侦测到这一接触并计算出X、Y的位置，再根据模拟鼠标的方式运作制成电阻式触摸屏。

本发明的导电膜透明率高，达85％以上，表面稳定无刮伤性，具有良好的多点触控功能，并且成本低。

具体实施方式

本发明实施方式通过透明导电膜制备触摸屏制造方法，通过以下实施例进行说明：

实施例1

在25um厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体薄膜一个侧面涂布易粘接层，涂布固体含量0.1g/m²，通过加温80℃-85℃，涂布速度为每分钟1-10m/min，涂布均匀厚度±0.1um以内，得到易粘接层，透明基体材料在超声波表面处理后进行防反射涂层，厚度80nm，折射粒子20nm，通过分散液丙烯酸酯混合液制备成涂布液，通过加温85℃-95℃干燥，在高压汞灯照射固化，得到防反射层，再经过超声波表面清洁，进行防污硬涂层，涂布温度95℃-100℃干燥得到厚度为100nm，硬度3Gpa防污防涂层，在另面(下侧面)涂布易粘接层，与上侧面粘接层相比，除位置不同外其它按上述不变，最后通过含有80％氩气和20％氧气的4×10³Torr的环境下氧化铟/氧化锡质量比7:3 ITO靶在下粘接层上进行真空溅镀得到透明导电膜。

根据上述制备方法制得的透明导电膜实测得到参数如下：

表面电阻值：>300Ω

透明率：>86％

卷曲平整度：无卷曲，翘曲

水蒸气透过率(g/24小时/天)：0.6

硬度：3GPa

弹性模量：13GPa

周边附近的笔输入耐久性：1.0％

超重笔输入耐久性：1.0％

防反射层折射率(40nm)：1.70

图形识别偏差率％：0.3

实施例2

在50um厚的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基体薄膜一个侧面涂布易粘接层，涂布固体含量0.2g/m²，通过加温85℃，涂布速度为5m/min，涂布均匀厚度±0.12um以内，得到一个侧面易粘接层透明基体，在超声波表面处理后进行涂布防反射涂层，厚度60nm，折射粒子20nm，通过分散液丙烯酸酯混合液制备涂布液，通过加温85℃干燥，在高压汞灯照射固化得到防反射层，再经过超声波表面清洁处理涂布防污硬涂层，涂布温度95℃，干燥得到厚度为100nm，硬度3.2GPa防污硬涂层，最后在另面下侧面通过含有80％氩气和20％氧气的4×10³Torr的环境下氧化铟/氧化锡质量比7:3ITO靶进行真空溅镀得到透明导电膜。

根据上述制备方法制得的透明导电膜。

表面电阻值：>280Ω

透明率：>87％

卷曲平整度：无卷曲，翘曲

水蒸气透过率(g/24小时/天)：0.7

硬度：3Gpa

弹性模量：12Gpa

周边附近的笔输入耐久性：1.2％

超重笔输入耐久性：1.2％

防反射层折射率(40nm)：1.7

图形识别偏差率：0.35％

实施例3

在50um厚的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基体薄膜通过超声波粗化处理，直接在上侧面涂布防反射层，厚度80nm，折射粒子20nm，通过分散液丙烯酸酯混合液制备成涂布液，通过加温85℃干燥，在高压汞灯照射固化，得到防反射层，再经过超声波表面清洁处理涂布防污硬涂层，涂布温度95℃干燥，得到厚度为100nm，硬度3.2Gpa防污硬涂层。在PEN下侧面涂布易粘接层，涂布固含量0.1g/m²，涂布温度85℃，涂布速度为5m/min，涂布均匀厚度±0.1um以内，经干燥得到易粘接涂层，再进行超声波清洁处理，在含有80％氩气和20％氧气的环境装置下溅镀氧化铟/氧化锡质量比7:3ITO靶进行真空溅镀得到透明导电膜。

根据上述制备方法制得的透明导电膜。

表面电阻值：>280Ω

透明率：>87％

卷曲平整度：无卷曲，翘曲

水蒸气透过率(g/24小时/天)：0.7

硬度：3Gpa

弹性模量：12Gpa

周边附近的笔输入耐久性：1.2％

超重笔输入耐久性：1.2％

防反射层折射率(40nm)：1.7

图形识别偏差率：0.35％

实施例4

在25um厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体薄膜一个侧面涂布易粘接层，涂布固体含量0.1g/m²，通过加温85℃，涂布速度为8m/min，涂布均匀厚度±0.1um以内，得到易粘接层，透明基体材料在超声波表面处理后进行另一侧面涂布防反射涂层，防反射层复合氧化物无机填料粒子选用锡，通过分散液丙烯酸酯混合液制备成涂布液，通过加温85℃-95℃干燥，在高压汞灯照射固化，得到防反射层，再进行防污硬涂层，涂布温度95℃干燥得到厚度为100nm，硬度3Gpa防污防涂层，在另面下侧面涂布易粘接层，其它按上述不变，最后通过含有80％氩气和20％氧气的4×10³Torr的环境下氧化铟/氧化锡质量比7:3 ITO靶进行真空溅镀得到透明导电膜。

根据上述制备方法制得的透明导电膜。

表面电阻值：>280Ω

透明率：>85％

卷曲平整度：无卷曲，翘曲

水蒸气透过率(g/24小时/天)：1.2

硬度：3GPa

弹性模量：10GPa

周边附近的笔输入耐久性：1.0％

超重笔输入耐久性：1.6％

防反射层折射率(40nm)：0.8

图形识别偏差率：0.7％

比较例1

在25um厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体薄膜一个侧面涂布易粘接层，涂布固体含量0.1g/m²，通过加温85℃，涂布速度为8m/min，涂布均匀厚度±0.1um以内，得到易粘接层，经过超声波表面清洁，进行防污硬涂层，涂布温度95℃干燥得到厚度为100nm，硬度3Gpa防污防涂层，在另面下侧面涂布易粘接层，其它按上述不变，最后通过含有80％氩气和20％氧气的4×10³Torr的环境下氧化铟/氧化锡质量比7:3 ITO靶进行真空溅镀得到透明导电膜。

根据上述制备方法制得的透明导电膜。

表面电阻值：>280Ω

透明率：>86％

卷曲平整度：无卷曲，翘曲

水蒸气透过率(g/24小时/天)：1.3

硬度：3GPa

弹性模量：13GPa

周边附近的笔输入耐久性：1.0％

超重笔输入耐久性：1.0％

图形识别偏差率：10％

由此可见，由于没有防反射层，造成图形识别偏差率显著增大。

比较例2

在25um厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体薄膜一个侧面涂布易粘接层，涂布固体含量0.1g/m²，通过加温85℃，涂布速度为8m/min，涂布均匀厚度±0.1um以内，得到易粘接层，透明基体材料在超声波表面处理后进行另一侧面防反射涂层，厚度80nm，折射粒子20nm，通过分散液丙烯酸混合液制备成涂布液，通过加温85℃干燥，在高压汞灯照射固化，得到防反射层，再经过超声波表面清洁，在另面下侧面涂布易粘接层，其它按上述不变，最后通过含有80％氩气和20％氧气的4×10³Torr的环境下氧化铟/氧化锡质量比7:3 ITO靶进行真空溅镀得到透明导电膜。

根据上述制备方法制得的透明导电膜。

表面电阻值：>280Ω

透明率：>86％

卷曲平整度：有卷曲，翘曲现象

水蒸气透过率(g/24小时/天)：1.4

硬度：1GPa

弹性模量：9GPa

周边附近的笔输入耐久性：1.0％

超重笔输入耐久性：1.0％

防反射层折射率(40nm)：1.7

图形识别偏差率：1％

由于没有硬涂层，发生了卷曲、翘曲现象。

Claims (15)

1.一种触摸屏透明导电膜，其特征在于，包括：基材上侧面依次涂布的防反射层和硬防污涂层，及基材下侧面的ITO导电层；所述防反射层折射率1.65-1.95，粒子平均粒径为10-80nm，防反射层厚度为60-150nm。

2、如权利要求1所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，在基材两个侧面之一或者全部侧面上还可分别设置一层紧靠基材的易粘接层。

3、如权利要求2所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述易粘接层弹性模量在10GPa以上，厚度为10-50微米。

4、如权利要求2或3所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述易粘接层采用聚酯接枝共聚物水分散体和缓冲物丙烯酸橡胶体制备而成，其中丙烯酸橡胶体的密度0.48±0.1g/cc，挥发性<1.0％，Tg-30℃，溶液粘度(mpa S 25℃ 5000-10000)，占接枝共聚物3-5％(重量)。

5、如权利要求1所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述反射层是通过反射层涂布液涂布而成，所述反射层涂布液包括分散液、丙烯酸酯混合溶液、UV固化剂、光聚合引发剂和光敏剂。

6、如权利要求5所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述分散液是通过分散剂分散复合氧化物颗粒来制备的，复合氧化物无机填料粒子为钛和锆复合物，掺杂3％(重量)钴离子；所述丙烯酸酯混合溶液包括二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯，重量比1∶1。

7、如权利要求5所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，反射层涂布液各成份的重量份数为：

丙烯酸混合物：43份

光聚合引发剂(907或苯偶姻)：3份

光敏剂：1份

丁酮/丙酮混合溶剂 1:4计2400份

分散液固体含量：3份

聚酯二醇丙烯酸 43份。

8、如权利要求1所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述硬涂层含有聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和多官能单体即含有可水解的官能团的有机金属化合物，组成涂布组合物。

9、如权利要求8所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述可水解的官能团的有机金属化合物是有机烷氧甲基硅烷化合物，或二氧化硅，其重均粒径为300nm以下；所述硬涂层厚度为20-200nm。

10、一种触摸屏透明导电膜制造方法，其特征是包括如下步骤：

在基体薄膜一个侧面涂布防反射涂层；

在防反射涂层上涂布防污硬涂层；

在基体薄膜另一个侧面溅镀ITO层；

所述防反射层折射率1.65-1.95，粒子平均粒径为10-80nm，防反射层厚度为60-150nm。。

11、如权利要求10所述的触摸屏透明导电膜制造方法，其特征是：在涂布防反射涂层之前，先在基体薄膜上涂布易粘接层，反射层涂布于该易粘接层上，或者在溅镀ITO层之前，先在基体薄膜上涂布易粘接层，所述ITO层溅镀于该易粘接层上。

12、如权利要求10或所述的触摸屏透明导电膜制造方法，其特征是：硬涂层涂布液制备方法为：将二氧化硅450份配制成30％固体含量丁酮溶液，配丁酮和丙酮(1：1重量)220份，和光聚合引发剂重量16份，加入到315份含有重量比1:1的聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的混合物，制备成涂布硬涂层组合物溶液。

13、如权利要求10或所述的触摸屏透明导电膜制造方法，其特征是：易粘接层形成过程包括：共聚酯的合成、共聚酯接枝共聚物水分散体的合成、易粘接涂布液的制备；其中，共聚酯合成方法是：将对苯二甲酸二甲酯300份，间苯二甲酸二甲酯112份，乙二醇300份，丙二醇200份，新成二醇150份，在200℃高压釜中进行酯交换反应5小时，再加入富马酸10份，癸二酸50份，在230℃酯化反应1.5小时，温度升到250℃，反应时间2小时，减压到0.22mmHg柱，得到疏水共聚酯树脂；共聚酯接枝共聚物水分散体的合成方法是：将上述制得的共聚酯70份，和丁酮50份，异丙醇30份，在60℃搅拌溶解加入马来酸酐10份，乙烯10份，滴加异丁晴2份，溶解15份丁酮溶液中，然后加入5份甲醇，300份水与三乙胺15份搅拌，加温通过100℃温度蒸出丁酮、异丙醇、过剩的三乙胺，得到易粘接层聚脂接枝水分散体；易粘接涂布液的制备方法是：将上述制得的易粘接层聚脂接枝水分散体和重量3-5％的丙烯酸橡胶搅拌，得到易粘接涂布液。

14、如权利要求10所述的触摸屏透明导电膜，其特征在于，所述防反射层分散液的制备方法是：将218份掺杂钴Co和含量3％钛Ti和锆组成复合氧化物，钛和锆重量比为1：0.8，加入丁酮38份，甲基异丁酮700份，叔丁基氢醌聚合抑制剂0.5份，制备得到分散溶液。

15、一种触摸屏，其特征是包括有如权利要求1-9中任一权利要求所述的透明导电膜。