CN103425349B - 透明导电体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种透明导电体及制备方法。其中，所述透明导电体包括：透明基材及设置于所述透明基材表面的触摸感应导电层，所述触摸感应导电层包括至少两个导电单元，所述导电单元为导电材料形成的网格状图案，两相邻导电单元之间具有预设间隙。本发明实施例通过在透明基材上设置由导电材料形成的网格状触摸感应导电层，来代替现有技术中的ITO导电膜，能有效的降低导电层的电阻率，提高透明导电体的导线性，适于在大尺寸触摸屏中使用。另外，本发明实施例提供的透明导电体的制备方法，其制备工艺简单，可实现大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及触控技术，尤其涉及一种透明导电体及制备方法。
背景技术
触摸屏是一种可接收触摸输入信号的感应式装置。现有触摸屏大体分为电阻式触摸屏和电容式触摸屏。现有电阻式触摸屏和电容式触摸屏的透明导电体都采用纳米铟锡金属氧化物（Indium Tin Oxides，简称ITO）透明导电膜。
现有的透明导电体一般是通过真空离子溅射工艺在透明基材上镀一层ITO导电膜。ITO是一种半导体材料，电阻率较大，因此造成ITO导电膜的导电性差，限制了ITO导电膜应用在尺寸较大的触摸屏中，例如掌上电脑（PAD），一体机（All in one，简称AIO）或笔记本电脑（NoteBook）上使用的触摸屏中。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种透明导电体及制备方法，以提高导电性，适用于大尺寸触摸屏。
本发明第一个方面提供一种透明导电体，透明基材及设置于所述透明基材表面的触摸感应导电层，所述触摸感应导电层包括至少两个导电单元，所述导电单元为导电材料形成的网格状图案，两相邻导电单元之间具有预设间隙。
在其中一个实施例中，所述导电材料为混合油墨，所述混合油墨包括：导电颗粒或导电线，以及感光树脂。
在其中一个实施例中，所述导电颗粒或导电线为金、银、铜、铝、锰、钼、锌和碳中的一种或任意多种组合形成的导电颗粒或导电线；
所述感光树脂包括：成膜树脂、感光剂、溶剂、稳定剂、流平剂和消泡剂。
在其中一个实施例中，所述感光树脂中，各组分占总重量的百分比分别为：30～50%的成膜树脂、1～10%的感光剂、10～40%的溶剂、0.1～5%的稳定剂、0.1～5%的流平剂和0.1～5%的消泡剂。
在其中一个实施例中，所述透明基材的厚度为0.02mm～1.2mm，所述触摸感应导电层的厚度为0.5μm～10μm。
在其中一个实施例中，所述网格状图案的导电单元的网格线宽度为0.2μm～5μm，所述网格状图案的导电单元中两相邻网格交点之间的距离为50μm～500μm。
在其中一个实施例中，所述透明导电体还包括光学调节层，所述光学调节层设置于所述透明基材设有触摸感应导电层的一侧，所述光学调节层覆盖所述触摸感应导电层的网格状图案的网格线以及所述透明基材表面未被所述网格线覆盖的区域，用于减小所述透明导电体被所述网格线覆盖的区域与未被所述网格线覆盖的区域的反射率差异。
在其中一个实施例中，所述光学调节层的折射率为1.6～2.8，厚度为20nm～2000nm。
在其中一个实施例中，所述触摸感应导电层上还设有绝缘保护层。
在其中一个实施例中，所述绝缘保护层的上表面到所述触摸感应导电层的上表面之间的距离为0.5μm～5μm。
本发明第二个方面提供一种透明导电体的制备方法，包括：
在透明基材上涂覆一层导电材料，形成导电材料层；
对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案，其中，所述触摸感应导电层包括至少两个导电单元，所述导电单元为导电材料形成的网格状图案，两相邻导电单元之间具有预设间隙。
在其中一个实施例中，所述导电材料包括感光材料，则对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案包括：
采用紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理；
对曝光处理后的所述导电材料层进行显影处理。
在其中一个实施例中，所述紫外灯的波长为300～400nm，功率为800～1200W，曝光能量为50～1000mj/cm2。
在其中一个实施例中，所述导电材料为混合油墨，所述混合油墨包括：导电颗粒或导电线，以及感光树脂；
相应地，所述采用紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理之前，还包括：
对涂覆有所述导电材料层的透明基材进行预烘烤处理；
所述对曝光处理后的所述导电材料层进行显影处理之后，还包括：
对显影处理后的所述导电材料层进行固定烘烤处理。
在其中一个实施例中，所述预烘烤处理的温度为60～120℃；所述固定烘烤处理的温度为100～150℃。
在其中一个实施例中，所述对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案之后，还包括：
在所述触摸感应导电层上涂覆一层树脂，并进行固化，形成光学调节层，所述树脂的折射率为1.6～2.8。
在其中一个实施例中，所述对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案之后，还包括：
在所述触摸感应导电层上涂覆一层热固化树脂或UV固化树脂，并进行固化，形成绝缘保护层。
由上述技术方案可知，本发明实施例通过在透明基材上设置由导电材料形成的网格状触摸感应导电层，来代替现有技术中的ITO导电膜，能有效的降低触摸感应导电层的电阻率，提高透明导电体的导线性，适于在大尺寸触摸屏中使用。另外，本发明实施例提供的透明导电体的制备方法，其制备工艺简单，可实现大批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的透明导电体的截面示意图；
图2为本发明实施例一提供的透明导电体的轴测示图；
图3为本发明实施例一提供的透明导电体中导电单元的网格状图案的网格为正方形的示意图；
图4为本发明实施例一提供的透明导电体中导电单元的网格状图案的网格为菱形的示意图；
图5为本发明实施例一提供的透明导电体中导电单元的网格状图案的网格为正六边形的示意图；
图6为本发明实施例一提供的透明导电体中导电单元的网格状图案的网格为无规则的任意多边形的示意图；
图7为本发明实施例一提供的透明导电体中导电单元的网格状图案的网格线宽度d和相邻两网格交点之间的距离w的示意图；
图8为本发明实施例二提供的透明导电体的一种可能实现的结构示意图；
图9为本发明实施例二提供的透明导电体的另一种可能实现的结构示意图；
图10为本发明实施例三提供的透明导电体的结构示意图；
图11为本发明实施例四提供的透明导电体的制备方法的流程图；
图12为本发明实施例五提供的透明导电体的制备方法的流程图；
图13为本发明实施例六提供的透明导电体的制备方法的流程图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明实施例一提供的透明导电体的结构示意图。如图1所示，本实施例一所述的透明导电体包括：透明基材1及设置于所述透明基材1表面的触摸感应导电层2。如图2所示，所述触摸感应导电层2包括至少两个导电单元21。所述导电单元21为导电材料形成的网格状图案，两相邻导电单元21之间具有预设间隙。
本实施例通过在透明基材上设置由导电材料形成的网格状触摸感应导电层，来代替现有技术中的ITO导电膜，能有效的降低触摸感应导电层的电阻率，提高透明导电体的导线性，适于在大尺寸触摸屏中使用。
具体地，本实施例一所述的透明导电体中透明基材的材质可以为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等光学透明材料。透明基材的厚度可选为0.02mm-1.2mm，优选为0.05mm-0.5mm。
触摸感应导电层的厚度可选为0.5μm～10μm，优选为2μm～5μm。触摸感应导电层由一种混合油墨固化而成。所述混合油墨的粘度可选为1000cps～50000cps。所述混合油墨包括：导电颗粒或导电线，以及感光树脂。具体地，所述导电颗粒或导电线为金、银、铜、铝、锰、钼、锌和碳中的一种或任意组合形成的导电颗粒或导电线。当为导电颗粒时，该导电颗粒的外轮廓最大尺寸可以为100nm～1000nm；当为导电线时，该导电线的直径可以为20nm-200nm，长度可以为100nm-10um。所述感光树脂包括：成膜树脂、感光剂、溶剂、稳定剂、流平剂和消泡剂，其中，各组分占总重量的百分比分别为：30～50%的成膜树脂、1～10%的感光剂、10～40%的溶剂、0.1～5%的稳定剂、0.1～5%的流平剂和0.1～5%的消泡剂。其中，所述成膜树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、线性酚醛树脂感光树脂、环氧树脂感光树脂、巴豆酸、丙烯酸酯、乙烯基醚与丁烯酸甲酯中的一种或任意多种的组合。所述感光剂为重氮苯醌、重氮萘醌酯、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚肉桂叉丙二酸乙二醇酯聚酯、芳香重氮盐、芳香硫鎓盐、芳香碘鎓盐与二茂铁盐中的一种或任意多种的组合。所述溶剂为四氢呋喃、甲基乙基酮、环己酮、丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇***乙酸酯、乙酸乙酯与乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚二季戊四醇六丙烯酸酯、1，6-己二醇甲氧基单丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇甲氧基单丙烯酸酯中的一种或任意多种的组合。所述稳定剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、2,6一二叔丁基甲苯酚、酚噻嗪与蒽醌中的一种或任意多种的组合。所述流平剂为聚丙烯酸酯、醋酸丁酸纤维、硝化纤维素与聚乙烯醇缩丁醛中的一种或任意多种的组合。所述消泡剂为磷酸酯、脂肪酸酯与有机硅中的一种或任意多种的组合。所述混合油墨兼具导电功能和光刻胶的功能。
所述导电单元的网格状图案的网格可以是正多边形，例如，图3所示的正方形，图4所示的菱形，图5所示的正六边形，还可以是如图6所示的无规则的任意多边形。两相邻导电单元之间设置的间隙，用于绝缘两相邻导电单元，以将触控区分为多个区域。
由于上述实施例一种触摸感应导电层的网格线不透光，因此减小网格线宽度d和增加相邻两网格交点之间的距离w可增大透光面积，可提高透明导电体的透光率，具体地，如图7所示，为了满足视觉上的透明，所述网格状图案的导电单元的网格线宽度d为0.2μm～5μm，优选为0.5um～2um。所述网格状图案的导电单元中两相邻网格交点之间的距离W为50μm～500μm。
如图8所示，本发明实施例二提供的透明导电体的结构示意图。如图8所示，本实施例二所述的透明导电体，基于上述实施例一，在上述实施例一的基础上进一步在透明基材1设有触控感应导电层2的一侧设置光学调节层3。所述学调节层3覆盖所述触控感应导电层2的网格状图案的网格线以及透明基材1表面未被所述网格线覆盖的区域。所述光学调节层3用于减小所述透明导电体被所述网格线覆盖的区域与未被所述网格线覆盖的区域的反射率差异。
其中，所述光学调节层的材质为高折射率透明绝缘材质，具体可以是二氧化钛（TiO2）、五氧化二铌（Nb2O5）等无机物，也可以是1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺类化合物等有机材料。所述光学调节层的折射率可选为1.6～2.8，厚度为20nm～2000nm。
由于上述实施例一中触摸感应导电层为不透光的导电材料形成的网格状图案，即导电材料在透明基材上仅覆盖部分区域，当导电材料的反射率与透明基材的折射率差异较大时，光线照射在导电材料表面和透明基材表面反射回来的光线的光学效果会产生较大差异，使人容易看到导电层的网格；因此，本实施例二通过在触摸感应导电层的网格线上及透明基材表面未被网格线覆盖的区域设置一层光学调节层，以减小网格线覆盖的区域与未被网格线覆盖的区域的反射率差异，进而降低触摸感应导电层的网格的视觉可见性。
进一步地，为了防止导电层和光学调节层在生产和使用过程中刮伤和掉落，如图9所示，可以在所述光学调节层3上设置一绝缘保护层4，具体地，该绝缘保护层的材质可以是热固化树脂或UV固化树脂。所述绝缘保护层的上表面到所述导电层的上表面之间的距离为0.5μm～5μm。
如图10所示，本发明实施例三提供的透明导电体的结构示意图。如图所示，本实施例三所述透明导电体，基于上述实施例一，在实施例一的基础上，所述触摸感应导电层2上还设有绝缘保护层4。所述绝缘保护层4覆盖所述触控感应导电层2的网格状图案的网格线以及透明基材1表面未被所述网格线覆盖的区域。在所述触摸感应导电层2上设置绝缘保护层4可防止触摸感应导电层2在生产和使用过程中刮伤和掉落。具体地，所述绝缘保护层的材质可以是热固化树脂或UV固化树脂。所述绝缘保护层的上表面到所述导电层的上表面之间的距离为0.5μm～5μm。
如图11所示，本发明实施例四提供的透明导电体的制备方法的流程图。如图11所示，本实施例所述的制备方法，包括：
步骤101、在透明基材上涂覆一层导电材料，形成导电材料层。
步骤102、对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案，其中，所述触摸感应导电层包括至少两个导电单元，所述导电单元为导电材料形成的网格状图案，两相邻导电单元之间具有预设间隙。
具体地，若所述导电材料包括感光材料，则本步骤，对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案，可采用如下步骤实现：
首先，采用紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理。
具体地，可采用主波长为300～400nm，功率为800～1200W的紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理。曝光能量可以为为50～1000mj/cm2。实际操作中，可采用主波长为365nm、功率为1000W的紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理，曝光能量可以为200mj/cm2。
然后，对曝光处理后的所述导电材料层进行显影处理。
其中，显影液可以为弱碱盐溶液，如：碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠，碳酸氢钾，磷酸钠，磷酸氢纳等，所述弱碱盐的溶液的质量浓度为0.1%–3%。
若所述导电材料为混合油墨，所述混合油墨兼具导电功能和光刻胶功能。即所述混合油墨为上述实施例一中所述的混合油墨，则本步骤，对所述导电材料层进行刻蚀，形成触摸感应导电层的图案，可采用如下步骤实现：
首先，对涂覆有所述导电材料层的透明基材进行预烘烤处理。
具体地，可在60～120℃的预烘温度下，对涂覆有所述导电材料层的透明基材进行预烘烤处理，烘烤时间可以为10～60min。在实际操作中，可选择在80℃的预烘温度下，对涂覆有所述导电材料层的透明基材进行预烘烤处理，预烘10min。
然后，采用紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理。
具体地，可采用主波长为300～400nm，功率为800～1200W的紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理。曝光能量可以为为50～1000mj/cm2。实际操作中，可采用主波长为365nm、功率为1000W的紫外灯对所述导电材料层进行曝光处理，曝光能量可以为200mj/cm2。
随后，对曝光处理后的所述导电材料层进行显影处理。
其中，显影液可以为弱碱盐溶液，如：碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠，碳酸氢钾，磷酸钠，磷酸氢纳等，所述弱碱盐的溶液的质量浓度为0.1%–3%。
最后，对显影处理后的所述导电材料层进行固定烘烤处理。
具体地，在100～150℃的环境下，对显影处理后的所述导电材料层进行固定烘烤处理，烘烤时间可以为10～60min。在实际操作中，可选择在130℃的环境下，对显影处理后的所述导电材料层进行固定烘烤处理，烘烤时间可以为30min。
本发明实施例提供了上述实施例一提供的透明导电体的制备方法，其制备工艺简单，可实现大批量生产。
如图12所示，本发明实施例五提供的透明导电体的制备方法的流程图。如图12所示，本实施例五的制备方法，基于上述实施例四，除包括上述实施例四所述的步骤101和102之外，在所述步骤102之后，还包括：
步骤203、在所述触摸感应导电层上涂覆一层树脂，并进行固化，形成光学调节层。
其中，所述树脂的折射率为1.6～2.8，厚度为20nm～2000nm。该树脂可以是二氧化钛（TiO2）、五氧化二铌（Nb2O5）等无机物，也可以是1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺类化合物等有机材料
进一步地，所述在所述触摸感应导电层上涂覆一层树脂，并进行固化，形成光学调节层之后，还包括：
在所述光学调节层上涂覆一层热固化树脂或UV固化树脂，并进行固化，形成绝缘保护层。
如图13所示，本发明实施例六提供的透明导电体的制备方法的流程图。如图13所示，本实施例六的制备方法，基于上述实施例四，除包括上述实施例四所述的步骤101和102外，在所述步骤102之后，还包括：
步骤303、在所述触摸感应导电层上涂覆一层热固化树脂或UV固化树脂，并进行固化，形成绝缘保护层。
具体地，所述绝缘保护层的上表面到所述触摸感应导电层的上表面之间的距离为0.5μm～5μm。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种透明导电体，其特征在于，包括：透明基材及设置于所述透明基材表面的触摸感应导电层，所述触摸感应导电层包括至少两个导电单元，所述导电单元为导电材料形成的网格状图案，两相邻导电单元之间具有预设间隙；
所述导电材料为混合油墨，所述混合油墨包括：导电颗粒或导电线，以及感光树脂；
所述导电颗粒或导电线为金、银、铜、铝、锰、钼、锌和碳中的一种或任意多种组合形成的导电颗粒或导电线；
所述感光树脂包括：成膜树脂、感光剂、溶剂、稳定剂、流平剂和消泡剂；
所述感光树脂中，各组分占总重量的百分比分别为：30～50％的成膜树脂、1～10％的感光剂、10～40％的溶剂、0.1～5％的稳定剂、0.1～5％的流平剂和0.1～5％的消泡剂。
2.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述透明基材的厚度为0.02mm～1.2mm，所述触摸感应导电层的厚度为0.5μm～10μm。
3.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述网格状图案的导电单元的网格线宽度为0.2μm～5μm，所述网格状图案的导电单元中两相邻网格交点之间的距离为50μm～500μm。
4.根据权利要求1所述的透明导电体，其特征在于，所述透明导电体还包括光学调节层，所述光学调节层设置于所述透明基材设有触摸感应导电层的一侧，所述光学调节层覆盖所述触摸感应导电层的网格状图案的网格线以及所述透明基材表面未被所述网格线覆盖的区域，用于减小所述透明导电体被所述网格线覆盖的区域与未被所述网格线覆盖的区域的反射率差异。
5.根据权利要求4所述的透明导电体，其特征在于，所述光学调节层的折射率为1.6～2.8，厚度为20nm～2000nm。
6.根据权利要求1或4所述的透明导电体，其特征在于，所述触摸感应导电层上还设有绝缘保护层。
7.根据权利要求6所述的透明导电体，其特征在于，所述绝缘保护层的上表面到所述触摸感应导电层的上表面之间的距离为0.5μm～5μm。
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