CN104575698A - 透明导电膜结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种透明导电膜结构，包括一基板与一透明导电层，透明导电层设置在基板的表面，所述基板可为玻璃基板或塑料基板。本发明的透明导电层内部分散有多个纳米银线与多个导电高分子粒子，各该纳米银线的长度在10微米至70微米之间且沿平面方向交错排列，该导电高分子粒子为PEDOT:PSS。本发明的透明导电膜结构具有低于100Ω/□的面电阻与高于87%的光穿透率，可解决现有技术因在制造工序上必须有两道上膜的工艺而造成的透光率的下降和制造时间的延长的问题。

Description

透明导电膜结构

技术领域

本发明涉及一种透明导电薄膜结构，特别是一种应用于触控面板的透明导电薄膜结构。

背景技术

科学发展一日千里，许多携带式电子设备不仅日益轻薄短小，且具有的功能也愈来愈复杂，因而对电池的续航力要求也愈来愈高。尤其近年来智能型手机与平板计算机已在3C消费电子市场刮起一阵销售旋风，几乎已成为现代人生活中不可或缺的电子产品。

为了追求轻薄短小，许多电子装置均舍弃键盘而改采用触控接口，以减少因使用键盘所造成的体积增加。而使用触控接口最常见的方式便是使用触控面板，特别是采用投射电容式触控面板。

对于投射电容式触控面板而言，其必须使用透明导电薄膜来形成电极，而透明电导薄膜最常使用的材料是ITO（Indium Tin Oxide，氧化铟锡）。

传统ITO薄膜的面电阻值并无法在可挠曲底材上做到低于100Ω/□而仍保有87%以上透光率，如果为了让ITO的面电阻值低于100Ω/□而增加其厚度，此时的ITO层除了透光率会将低外，更容易发生龟裂而不实用。

目前业界研发ITO的各种替代材料中，以纳米银粒或铜粒所制作成的金属网格(Metal Mesh)、纳米碳管层或纳米银线等为主。其中在导电率与光穿透率的双重考虑下，金属网格与纳米银线是目前替代材料中的研发主流。

请参照图1，其公开一种使用金属网格或纳米银线的现有技术的导电膜9，其包含基板91、金属网格或纳米银线层92以及保护层93。使用金属网格或纳米银线层92作为触控面板的其中一个特色就是必须进一步形成保护层93来保护金属网格或纳米银线层92。该保护层93由对酸或碱性物质钝感的化学物,例压克力,所构成,通常不具导电性.因此要量测金属网格或纳米银线层92的面电阻就不太容易,非一般现有的四点探针可轻易量测,需改用较特殊仪器才行(探针头需较粗大特别).。此外金属网格法的问题是雾度（haze）过高,常大于2.5%,较不适合触控面板对雾度的需求,因此应用上就往太阳能电池领域发展。

采用纳米银线层的方式虽然可达到低于100Ω/□，甚至低于50Ω/□，但该种材料法必须在该层之上进一步设置一层保护层，导致在制造工序上必须有两道上膜的工艺，不仅造成透光率的下降也造成制造时间的延长，成本增加。

因此，倘若需要将触控面板的导电薄膜的面电阻降低至低于100Ω/□，同时透光率又必须达到87%以上，并且在导电膜的制造过程中不需要两道上膜工序，现有技术并无法满足其需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种透明导电薄膜结构，解决现有技术因在制造工序上必须有两道上膜的工艺而造成的透光率的下降和制造时间的延长的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种透明导电薄膜结构，包括一基板与一透明导电层，其中基板可以是塑料基板或玻璃基板，透明导电层设置于基板的表面，透明导电层内包含有载体、多个纳米银线与多个导电高分子粒子。所述纳米银线的长度在10微米至70微米之间且沿平面方向交错排列，所述导电高分子粒子为PEDOT:PSS粒子（聚3,4-二氧乙基噻吩／聚苯乙烯磺酸粒子），所述纳米银线与所述导电高分子粒子均匀分布于载体中。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，透明导电层的纳米银线与导电高分子粒子二者的重量比在1:1至7:1的范围间。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，以透明导电层的总重量为基础，纳米银线的含量在0.5重量百分比至3.0重量百分比的范围间。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，基板为PET基板（聚对苯二甲酸乙二酯基板），厚度在25微米至200微米之间。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，基板为玻璃基板，厚度在50微米至4000微米之间。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，该透明导电层的厚度在0.02微米至0.5微米之间。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，更包含一导电保护层，设置于该透明导电层的表面。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，所述导电保护层包含PEDOT:PSS导电高分子粒子（聚3,4-二氧乙基噻吩／聚苯乙烯磺酸导电高分子粒子）、纳米碳管或石墨烯，即该导电保护层可以包含有PEDOT:PSS导电高分子粒子、纳米碳管或石墨烯等任一种材料，且所述材料分散于该导电保护层中。

于本发明的透明导电薄膜结构的其中一个概念中，所述透明导电层更包含纳米碳管或石墨烯，即透明导电层更可以包含有纳米碳管或石墨烯等任一种材料，且所述材料分散于该透明导电层中。

综上，借由将导电高分子粒子与纳米银线结合，本发明所提出的透明导电薄膜结构的透明导电层的面电阻可降低至低于100Ω/□，同时透光率可以达到87%以上，雾度可在2.5%以下，解决现有技术所具有的种种问题。此外，仅需一道上膜的工序即可完成透明导电薄膜结构的制造。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的剖面结构示意图。

图2为本发明的第一实施例的剖面结构示意图。

图3为本发明的第二实施例的剖面结构示意图。

其中，附图标记：

1    透明导电薄膜结构

11   基板

12   透明导电层

121  载体

122  纳米银线

123  导电高分子粒子

13   导电保护层

2    透明导电薄膜结构

9    导电膜

91   基板

92   金属网层

93   保护层

具体实施方式

请参照图2，为本发明的一具体实施例的剖面结构示意图，揭露一透明导电薄膜结构1，其主要包括一基板11与一透明导电层12。在本实施例中，基板11为PET材质，透明导电层12设置于基板11的表面，透明导电层12内包含有载体121、多个纳米银线122与多个导电高分子粒子123。

在本实施例中，所使用的为Cambrios公司所生产的纳米银线122，其长度在10微米至70微米之间，直径在10纳米至60纳米之间，且于基板11的表面上沿水平方向交错排列。

具导电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。然而在触控面板领域，尚须考虑透光率及高导电度的特性，因而目前市面上最广为使用的导电高分子材料为聚吩系的Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-PEDOT（聚3,4-二氧乙基噻吩），产品多以混和Polystyrenesulfonic acid-PSS（聚苯乙烯磺酸）的水溶液的方式存在。本实施例所使用的导电高分子粒子123即为Heraeus公司所生产的PEDOT:PSS导电高分子材料，其导电率可达1000S．cm。

本实施例的导电层同时包含纳米银线122与导电高分子粒子123的复合物，只需一道上膜的工序便可在基板11上形成面电阻低于100Ω/□，雾度低于2.5%以下且透光率高于87%的透明导电膜层12。且本实施例可适用于Roll to Roll的生产流程（卷对卷的生产流程），有助于大量生产。

以下进一步说明本发明的透明导电薄膜结构的制造方法。

一、基板的选择

基板可以是玻璃基板或者是塑料基板，塑料基板可以选择使用PET材质。PET基材须考虑涂布过程中能避免PET膜面刮伤，故PET较易刮伤面有Hard-coat膜（硬化膜）保护者较佳。

再者，须考虑与导电高分子涂布液的密着，故选用有底漆（primer）的PET者较佳。

另外，尚须考虑涂布导电高分子PET膜其光的穿透性可否达到>87％。

远东新世纪公司的PET基材（型号为FE-PET,RHPA0）经光穿透性(Transmittance)量测有91%，另外还有三菱公司的PET基材，皆可满足上述特性。

二、水性导电液的配方选择

依照材料特性设计配方一如下：

注：助导剂(DMSO,EG)即助导剂(二甲基亚砜,乙二醇)

将配方一所得到的导电材料溶液涂布在PET基板上，湿膜膜厚为12.31至13.85微米，接着于110℃烘箱烘烤3分钟后，取出冷却，并进行电性与光穿透率的测试。

配方一乃本发明的原始配方，依照配方一所制成的导电薄膜的面电阻值高于200Ω/□。以配方一为基础进行各成分的调整后，面电阻值可降低至100Ω/□以下，但仍具有颜色不均以及膜厚不均等问题，使整体的光穿透率仅能达到82%。

经进一步尝试添加适量的热安定剂Ciba123DW以及UV吸收剂Ciba477DW后，成功得到面电阻值100Ω/□以下且光穿透率87%以上的透明导电膜，以配方一为基础进行改良的配方二如下：

利用配方二所制成的透明导电薄膜结构，当透明导电层12的干膜厚度介于0.2微米至0.6微米之间时，整体的光穿透率可达到87%以上，且导电层的面电阻值可低于100Ω/□。

综上，本实施例的透明导电薄膜结构1借由同时使用导电高分子123与纳米银线122，当透明导电膜12的干膜厚度在0.2微米至0.6微米之间时，具有87%以上的光穿透率以及低于100Ω/□的面电阻。此外，在制造时亦仅需一道上膜工序即可，不仅可符合触控面板的性能要求，也有助于大量生产。

请参照图3，为本发明的第二实施例的剖面结构示意图，揭露一种透明导电薄膜结构2。本实施例与第一实施例的主要差异在于更包含一导电保护层13，设置于透明导电薄膜12的表面，主要用来进一步确保透明导电薄膜12内的纳米银线122不会被后续触控面板模块的蚀刻工艺的酸或碱所腐蚀，导致面电阻值增大。此外，相较于传统触控面板的保护层由绝缘材质做成，本实施例的导电保护层13由于具有电传导性，因此可使用四点探针仪器直接量测到导电薄膜结构2的面电阻值，提高产品测试的方便性。导电保护层13不包含纳米银线，而是包含PEDOT:PSS导电高分子粒子、纳米碳管或石墨烯，或者其它类似的导电材质。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种透明导电薄膜结构，其特征在于，包括：

一基板；以及

一透明导电层，设置于该基板的表面，该透明导电层内包含载体、多个纳米银线与多个导电高分子粒子，该纳米银线的长度在10微米至70微米之间且沿平面方向交错排列，该导电高分子粒子为聚3,4-二氧乙基噻吩／聚苯乙烯磺酸粒子，该纳米银线与该导电高分子粒子均匀分布于该载体中。

2.如权利要求1所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，于该透明导电层中，该纳米银线与该导电高分子粒子的重量比在1:1至7:1的范围间。

3.如权利要求2所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，以该透明导电层的总重量为基础，该纳米银线的含量在0.5重量百分比至3.0重量百分比的范围间。

4.如权利要求3所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，该透明导电层的厚度在0.02微米至0.5微米之间。

5.如权利要求4所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，更包含一导电保护层，设置于该透明导电层的表面。

6.如权利要求5所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，该导电保护层包含聚3,4-二氧乙基噻吩／聚苯乙烯磺酸导电高分子粒子、纳米碳管或石墨烯。

7.如权利要求6所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，该透明导电层更包含纳米碳管或石墨烯。

8.如权利要求1至7任一项所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，该基板为聚对苯二甲酸乙二酯基板，厚度在25微米至200微米的范围间。

9.如权利要求1至7任一项所述的透明导电薄膜结构，其特征在于，该基板为玻璃基板，厚度在50微米至4000微米的范围间。