CN104380394A - 具有耐弯曲性的透明导电膜及其制备方法 - Google Patents

具有耐弯曲性的透明导电膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种透明导电膜，上述透明导电膜包括：透明基材，硬涂层，分别形成于上述透明基材的双面；以及至少一个透明导电层，形成于上述硬涂层上。并且，本发明提供一种透明导电膜的制备方法，上述透明导电膜的制备方法包括如下步骤：在透明基材的双面分别形成硬涂层的步骤，以及在上述硬涂层上，通过溅射方法来形成透明导电层的步骤。

Description

具有耐弯曲性的透明导电膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有耐弯曲性的透明导电膜，更具体地，涉及为了确保透明导电膜的耐弯曲性，限定硬涂层的厚度的透明导电膜及其制备方法。
背景技术
目前使用于触摸屏面板产业的透明导电膜大部分以静电容量方式进行制备，通常主要考虑透明导电膜的电特性和光学特性。但是，为了实现未来将要使用的柔性显示器，所使用的所有组件应具备对于耐弯曲性的耐用性，透明导电膜也一样。
但是，目前为止几乎没有进行有关为了制备用于提高透明导电性的耐弯曲性的透明导电膜而使用的基材膜及硬涂层的结构的具体的研究。并且，日本专利公开公报第1998-114159号中虽记载了包括基材膜及硬涂层的透明导电膜的结构，但这只是为了确保透明导电膜的规定的硬度及耐用性，并没有记载用于确保耐弯曲性的任何结构，仍显露着对于弯曲呈现较大的电阻变化幅度的以往透明导电膜的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明的一实例提供一种能够使用于柔性显示器的、耐弯曲性得到提高的透明导电膜。
技术方案
在本发明的一实例中，提供一种透明导电膜，上述透明导电膜包括：透明基材；硬涂层，形成于上述透明基材的双面；以及透明导电层，其形成于上述硬涂层上。
上述硬涂层的厚度可以是约2μm至约4μm。
上述硬涂层的厚度可以是约3μm至约4μm。
上述硬涂层的硬度可以是约1H至约2H。
在上述透明导电层的上述透明基材一侧的单面，还可包括1层以上的底涂层。
上述底涂层可包含硅氧化物。
上述透明导电膜的极限曲率半径可以是约1cm至约3cm。
在本发明的另一实例中，提供一种透明导电膜的制备方法，上述透明导电膜的制备方法包括如下步骤：在透明基材的双面形成硬涂层的步骤；以及在上述硬涂层上，通过溅射方法来形成透明导电层的步骤。
上述透明导电膜的制备方法可包括在上述透明导电层的上述透明基材一侧的单面，还形成1层以上的底涂层的步骤。
有益效果
本发明确保上述透明导电膜的优秀的耐弯曲性，能够作为柔性显示器用透明电极组件来使用。
并且，能够将上述透明导电膜的电阻变化差缩小到10％以内。
附图说明
图1是简要表示透明导电膜的结构的剖视图。
图2是简要表示包括底涂层的透明导电膜的结构的剖视图。
图3是简要表示透明导电膜的曲率半径的剖视图。
图4的(a)部分是表示透明导电膜的凸形弯曲(positive bending)的剖视图，图4的(b)部分是表示透明导电膜的凹形弯曲(negative bending)的剖视图。
图5是表示随着弯曲次数而改变的电阻变化差的实验结果的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，以使本发明所属技术领域的普遍技术人员能够容易地实施。本发明通过多种相互不同的方式加以体现，并不局限于在此说明的实施例。
为了能够明确说明本发明，省略了与本发明无关的部分，通过说明书全文对相同或类似的结构部件使用相同的附图标记。
图中为了明确表示多个层及区域，将厚度放大来显示。并且，图中为了便于说明，将部分层及区域的厚度放大来显示。当层、膜、区域及板等的部分位于其他部分的“上面”或“上”时，这不仅表示位于其他部分的“紧上面”，还包含其中间还有另一个其他部分。相反，当某一部分位于其他部分的“紧上面”时，则表示中间没有其他部分。
以下，对本发明进行详细的说明。
透明导电膜
本发明的一实例提供一种透明导电膜，该透明导电膜包括：透明基材；硬涂层，其形成于上述透明基材的双面；以及至少一个透明导电层，形成于上述硬涂层上。
参照图1，透明导电膜100自上而下包括透明导电层10、硬涂层20、透明基材30及硬涂层20。
为了制备以往透明导电膜，涂敷于基材膜上的硬涂层的各种厚度为约1μm至约30μm。但是，目前为止的硬涂层的厚度，没有考虑到透明导电膜的耐弯曲性特性，仅为了调整硬涂层的硬度而得到调节。
但是，本发明的一实例为了在柔性显示器中适用及使用具有耐弯曲性的透明导电膜，对硬涂层的厚度进行了最优化。通过调整形成于透明基材的双面的硬涂层，即蒸镀于透明导电层的种子层(Seed layer)的厚度，从而能够调节在通常适用于柔性显示器的弯曲环境内施加于透明导电层的强度。具体地，上述两个硬涂层20的厚度可以相同。
更加具体地，施加于上述的透明导电层的强度，会起因于电阻的上升，也会给使用于柔性显示器的触控面板模块造成影响。此时，通过调整硬涂层的厚度来减少因施加于透明导电层的强度而引起的电阻的上升，使得分别形成于透明基材的双面的硬涂层的厚度相同，由此具有可防止卷曲(Curling)的优点。
上述透明基材30可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylenterephthalate)、聚醚砜(PES，polyether sulfone)、聚碳酸酯(PC，polycarbonate)及聚酰亚胺(PI，polyimide)等，在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为上述透明基材30的材质的情况下，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的厚度是约20μm至约100μm，更具体为约20μm至100μm以内。如果透明基材30的厚度小于约20μm，则透明基材30的机械强度会不足，将上述透明基材30卷曲成辊状，从而会导致难以进行连续形成硬涂层20、透明导电层10的操作。另一方面，如果厚度大于约100μm，会导致不能促进透明导电层10的耐擦伤性或作为触控面板用的触击特性的提高。
事先对上述透明基材30的表面实施溅射、电晕放电、火焰、紫外线照射、电子束照射、成形及氧化等的蚀刻处理或底涂处理，以提高形成于透明基材30的上面的硬涂层20对于上述透明基材30的紧贴性。并且，在形成硬涂层20之前，也可根据需要通过溶剂清洗或超声波清洗等来进行除尘及清洁化。
上述透明导电层10的结构材料没有特别的限定，使用选自包含铟、锡、锌、镓、锑、钛、硅、锆、镁、铝、金、银、铜、钯、钨及它们的组合的组中的至少一个金属的金属氧化物。该金属氧化物根据需要还可包含上述组中出现的金属原子。例如，可以使用含有氧化锡的氧化铟、含有锑的氧化锡等。
透明导电层10的厚度没有特别的限定，优选的厚度为约10nm以上。如果透明导电层10的厚度过于厚，会造成透明性的下降等问题，所以，具体为约15nm至约35nm，更具体为约20nm至约30nm的范围之内。如果厚度小于约15nm，则表面电阻会升高，且难以形成连续膜。并且，如果大于约35nm，则会造成透明性的下降等问题。
构成上述透明导电膜的硬涂层20可以包含光固化性树脂组合物及交联剂。作为上述光固化性树脂组合物，只要是具有可借助一般使用的光照射来进行交联的感旋光性官能团的光固化性树脂组合物就没有特别的限制。作为此类树脂组合物的例，可以包含带有至少1个乙烯性不饱和双键的化合物的单体及预聚物、二聚物、三聚物等的低聚物、它们的混合物及它们的共聚物等。
上述交联剂的种类没有特别的限定，例如，可以使用如异氰酸酯类化合物、环氧类化合物、氮丙啶类化合物及金属螯合物类化合物的普通的交联剂。
上述硬涂层20的厚度可以为约2μm至约4μm，通过维持上述的厚度，在弯曲试验后能够将透明导电膜的电阻变化差减少到10％以内。当具有上述范围的厚度的硬涂层20的弯曲变形时，具有减少施加于透明导电膜的强度(Stress)的优点。具体地，考虑到弯曲变形时施加于透明导电膜的强度(Stress)为最小化的方面，上述硬涂层20的厚度可以为约3μm至约4μm。
上述硬涂层20的硬度可以是约1H至约2H。上述硬涂层20形成于透明基材30的双面，并且使厚度相同，由此以确保耐弯曲性作为目的，但同时起到加强透明基材30的硬度，并赋予耐污性的作用，所以要确保规定水平以上的硬度。
即在上述硬涂层20的硬度维持上述范围的情况下，作为柔性触控面板用具有提高触击特性的优点。
参照图2，作为本发明的一实例，上述透明导电膜100自上而下包括透明导电层10、底涂层40、硬涂层20、透明基材30及硬涂层20。即可以提供在上述透明导电层的上述透明基材一侧的单面还包括1层以上的底涂层的透明导电膜。
上述底涂层40起到提高透明基材30与透明导电层10之间的绝缘特性及透射度的作用，具体地，可以在透明导电层10的透明基材30一侧的单面形成1层以上。上述底涂层40可以选择折射率为1.0～2.0的物质，可以由其中折射率为约1.4的硅氧化物(SiO2)形成。
并且，上述底涂层120可形成为约10nm至约100nm的厚度。
如果底涂层120的厚度约大于100nm，则膜的应力会加大，从而会发生裂缝，光学特性会下降，如果厚度过于薄，且约小于10nm，则透射率及可见性会出现问题。
上述透明导电膜的极限曲率半径可以为约1cm至约3cm。上述曲率半径是指仅切除弯曲的部分来做圆形时，该圆的半径；“曲率半径大”是指弯曲的程度舒缓；“曲率半径小”是指弯曲的程度急剧。
即上述极限曲率半径是指透明导电膜的弯曲程度最急剧时的曲率半径，图3是简要表示透明导电膜的曲率半径的剖视图。
上述透明导电膜的极限曲率半径可以为约1cm至约3cm，优选地，将极限曲率半径维持在上述范围，当适用在用于柔性触控面板的多种组件时，不受弯曲变形等限制，最具体地，约1cm至约1.2cm的上述极限曲率半径，是使用柔性触控面板时不受弯曲的限制的最大的极限曲率半径，所以优秀。
透明导电膜的制备方法
本发明的一实例提供一种透明导电膜的制备方法，该透明导电膜的制备方法包括如下步骤：在透明基材的双面分别形成硬涂层的步骤；以及在上述硬涂层上，通过溅射方法来形成透明导电层的步骤。
在上述透明基材的双面分别形成硬涂层的步骤中，硬涂层的形成方法可以通过通常的涂敷方法来实现，例如，可以是棒涂(bar coating)、刮涂(blade coating)、旋涂(spin coating)、凹版涂敷(gravure coating)及喷涂(spray coating)等的涂敷(coating)。
在上述硬涂层上形成透明导电层的步骤中，透明导电层的形成方法没有特别的限定，可以选择以往公知的方法。具体地，可以例示真空蒸镀法、溅射方法及离子镀法。并且，也可以根据需要的透明导电层的厚度来采用适当的方法。
并且，形成透明导电层后，可根据需要在约100℃至约150℃的范围内实施退火处理来进行结晶化。因此，透明基材可具有约100℃以上、进而为约150℃以上的耐热性。
并且，本发明的再一实例可以包括在上述透明导电层的上述透明基材一侧的单面还形成1层以上的底涂层的步骤。上述底涂层为无机氧化物层，可以通过射频磁控溅射、粒子束蒸镀法及直流磁控溅射等多种方法来形成。
以下提出本发明的具体实施例。但是下面记载的实施例只是为了具体地例示或说明本发明，而本发明不应局限于此。
实施例及比较例
<实施例1>
作为硬涂层的形成材料，相对于100重量份的丙烯酸·聚氨酯类树脂(由日本油墨化学(株)制备的尤妮迪(UNIDIC)17-806)，添加5重量份的作为光聚合引发剂的羟基环己基苯基酮(由千叶县特种化学品公司制备的艳佳固(IRGACURE)184)，制备出以30重量％的浓度稀释的甲苯溶液。
将该硬涂层的形成材料涂敷于由厚度为125μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜形成的透明基材的双面，并在100℃下干燥3分钟。之后，立即用臭氧型高压汞灯(能量密度为80W/cm2，15cm聚光型)2灯来实施紫外线照射，从而形成硬涂层。
然后，在由98％氩气和2％氧气形成的0.4Pa的气氛下，通过使用97重量％的氧化铟、3重量％的氧化锡的烧结体材料的反应性溅射方法，在上述硬涂层的单面形成厚度为22nm的氧化铟锡(ITO)膜(光的折射率为2.00)，从而制备出透明导电膜。
<实施例2至实施例4>
在实施例2至实施例4中，除了形成于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的上部及下部的上述硬涂层的厚度分别为2.5μm、3.1μm、5.3μm及7.2μm之外，使用与实施例1相同的方法来制备了透明导电膜。
<比较例1>
在比较例1中，除了形成于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的上部的硬涂层的厚度为4μm，形成于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的下部的硬涂层的厚度为2μm之外，使用与实施例1相同的方法来制备了透明导电膜。
<比较例2>
在比较例1中，除了形成于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的上部的硬涂层的厚度为2μm，形成于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的下部的硬涂层的厚度为4μm之外，使用与实施例1相同的方法来制备了透明导电膜。
表1
<实验例>—透明导电膜的耐弯曲性
为了掌握上述实施例及比较例的透明导电膜的耐弯曲性，测定了曲率半径(cm)、电阻变化差(％)及弯曲后恢复率(％)。
上述曲率半径是指，当使透明导电膜弯曲时，由所弯曲的部分形成的圆的半径，利用弯曲设备(弯曲工具(bending tool)，触控面板的可靠性测量***(Touch ScreenPanel Reliability Measure System)，(株)威川公司(Vitron))来使透明导电膜弯曲，由此测定了曲率半径。图4的(a)部分是表示透明导电膜的凸形弯曲(positivebending)的剖视图，图4的(b)部分是表示透明导电膜的凹形弯曲(negativebending)的剖视图，本实验例中基于凸形弯曲(positive bending)做实验。
可以通过(弯曲测试后的电阻值/弯曲测试前的初期电阻值)×100来获取上述电阻变化差(％)，经过弯曲测试(Bending Test)(5万次)后，测定了上述实施例及比较例的透明导电膜的电阻变化差。
可以通过(恢复后的曲率半径-弯曲后的曲率半径)/(初期曲率半径-弯曲后的曲率半径)×100来获取上述弯曲后的恢复率(％)，经过弯曲测试(Bending Test)(5万次)后，测定了上述实施例及比较例的透明导电膜的弯曲后的恢复率。上述恢复率是指标对压力、载荷及弯曲等的变形，试图恢复的材料的功能。
表2
曲率半径(cm) 电阻变化差(％) 弯曲后的恢复率(％)
实施例1 1.1 9 90
实施例2 1 8.5 95
实施例3 1.2 10.5 85
实施例4 1.2 11.5 85
比较例1 0.8 15 60
比较例2 0.5 20 65
上述表2中记载了对实施例及比较例的透明导电膜所测定的曲率半径、电阻变化差及弯曲后恢复率。一般来讲，如果维持规定硬度的硬涂层的厚度较薄，则施加于透明导电膜的压力会小，因此预料到随着弯曲而发生的电阻变化会小，但是，由上述的实验结果可知，只有在维持适当水平的硬涂层的厚度的情况下，才能够给透明导电膜施加更小的压力，且能够适应于弯曲的变形。
更具体地，形成于透明基材的双面的硬涂层的厚度相同的实施例1至实施例4，比形成于透明基材的双面的硬涂层的厚度不同的比较例1及2，所测定出的曲率半径大。从实施例1至实施例4所测定的曲率半径大的这一点上，尽管有了更多的弯曲的变形，弯曲后的恢复率反而更高，由此可知具有规定水平以上的弹性。由此确认到在确保耐弯曲性方面，硬涂层的厚度起到最重要的变量的作用。
并且,图5是表示根据实施例1至实施例4的弯曲次数的电阻变化差的实验结果，硬涂层的厚度为4μm～8μm的实施例3及实施例4中，也测定出10％左右的低电阻变化差，特别是，实施例1及实施例2中，呈现小于10％的电阻变化差，其中，可以知道，硬涂层的厚度为3μm～4μm的实施例2最优选地降低电阻变化差。

Claims (7)

1.一种透明导电膜，其特征在于，包括：
透明基材；
硬涂层，其分别形成于所述透明基材的双面；以及
至少一个透明导电层，其形成于所述硬涂层上。
2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述硬涂层的厚度为2μm至4μm。
3.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述硬涂层的厚度为3μm至4μm。
4.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述硬涂层的硬度为1H至2H。
5.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，在所述透明导电层的所述透明基材一侧的单面还包括1层以上的底涂层。
6.根据权利要求5所述的透明导电膜，其特征在于，所述底涂层包含硅氧化物。
7.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜的极限曲率半径为1cm至3cm。
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