CN104599745A - 一种透明导电膜聚合物层结构及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于透明导电膜技术领域；该透明导电膜聚合物层结构包括基底（1）和带有沟槽结构的压印胶（2），所述压印胶（2）的沟槽内，从下到上依次填充活性聚合物（4）和导电金属材料（5），其制作方法首先在压印胶（2）的沟槽内，添加活性聚合物（4），然后在活性聚合物（4）上方，化学镀导电金属材料（5），最后将导电金属材料（5）表面作发黑处理；本发明将现有技术中的种子层替换为活性聚合物（4），不仅有利于降低透明导电膜的材料成本及制作成本，而且具有提高透明导电膜产品可视效果的潜质。

Description

一种透明导电膜聚合物层结构及制作方法

技术领域

本发明属于透明导电膜技术领域。

背景技术

透明导电膜是一种工作在可见光波段，且具有良好导电性和高透光率的薄膜，在触摸屏、光电产品的结构件、具有特殊光学效果的标签或包装、高分辨率电路板、有机薄膜太阳能器件OPV、有机发光二极管OLED、电致变色薄膜等领域均有广泛应用。

在触摸屏领域，透明导电膜用于制作触摸屏的信号发生层及信号感应层。

在光电产品结构件中，例如手机后盖、手机面板、笔记本电脑外壳等，透明导电膜用于在结构件表面制作精细的凹凸结构层，形成宏观上具有特殊光学效果的图纹和字符，该图纹和字符具有鲜明的外观特点，不仅便于识别，而且能够提升产品档次和品牌形象。

在标签或包装领域，透明导电膜用于制备标签和包装上的图文层，可以使标签或包装具有更精细的印刷效果或图文可动态变换的特殊光学效果。

在高分辨率电路板以及柔性电路板领域，透明导电膜用于形成微细导电线路层，传输电信号。

在机薄膜太阳能器件OPV领域，将透明导电膜用于制备柔性透明电极，可以迅速有效传导电流，减少载流子的复合过程。

在有机发光二极管OLED领域，将透明导电膜用于制备柔性透明衬底电极，不仅可以提高电流传递速度，而且使OLED具有可绕着性。

在电致变色薄膜领域，将透明导电膜用于制备面电场发生透明电极，不仅提高了充放电速度，而且使电致变色薄膜具有可绕折性。

通过以上论述可知，透明导电膜在多个领域均有着广泛的应用，因此成为现阶段光电产品的主要研究热点方向之一。

透明导电膜分为图形化透明导电膜和非图形化透明导电膜，其中，图形化透明导电膜由于无需曝光、显像、蚀刻等工序，因此生产效率高、成产成本低，该技术优势使得图形化透明导电膜成为透明导电膜的发展方向。

传统的图形化透明导电膜是在压印胶的沟槽内添加金属银，然而，沟槽内添加银的技术方案还存在以下缺点：

第一、银属于贵金属，使得透明导电膜的成本居高不下；

第二、由于受制作工艺的限制，沟槽内的银表面一定会低于压印胶表面，这就导致透明导电膜在与柔性电路板键合搭接的时候，ACF胶易出现气泡，降低了产品的可视效果；

第三、由于在沟槽内加入银的工作需要在高温下完成，为了避免透明导电膜在高温下变形，需要对其进行老化处理，不仅老化设备增加了透明导电膜的制作成本，而且老化工艺也增加了导电膜的制作周期；

针对上述问题，申请号为201420263750.3的实用新型《一种微纳铜线结构》，将传统银材料替换为铜，可以降低透明导电膜的材料成本，同时，采用化学镀和电镀的方式制备导电铜线，可以使铜表面与压印胶表面位于同一水平面，避免了透明导电膜与柔性电路板键合搭接过程中，ACF胶易出现气泡的问题，提高了透明导电膜产品的可视效果；此外，采用化学镀和电镀的方式制备导电铜线，还可以省去老化处理，进一步降低透明导电膜的制作成本，缩短透明导电膜的制作周期。

然而，该专利中提及的“种子层”，指的是铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银，这些材料的运用，会使该专利所涉及的结构遇到新的问题：

首先，采用铜作为种子层，目前技术不够成熟，其制作成本甚至高于压印胶沟槽内添加金属银的传统结构制作成本；

其次，金属催化油墨是一种以金属为基材的油墨，仍然为价格昂贵的材料，使得透明导电膜的材料成本降低有限；

最后，银浆或可被光还原的溴化银也都涉及到价格昂贵的银材料，同样使透明导电膜的材料成本降低有限。

综上所述，虽然该专利通过铜替换银的方式，降低了透明导电膜的材料成本，但是由于“种子层”使用了价格同样昂贵的材料，因此使透明导电膜成本的降低有限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种透明导电膜聚合物层结构及制作方法，本发明不仅有利于降低透明导电膜的材料成本及制作成本，而且具有提高透明导电膜产品可视效果的潜质。

本发明的目的是这样实现的：

一种透明导电膜聚合物层结构，包括基底和带有沟槽结构的压印胶，所述压印胶的沟槽内，从下到上依次填充活性聚合物和导电金属材料。

上述透明导电膜聚合物层结构，还包括聚合物附着层，所述的聚合物附着层填充于压印胶的沟槽内，位于活性聚合物的下方。

所述的聚合物附着层添加有色素元素或/和折射率被调制。

上述透明导电膜聚合物层结构，所述的活性聚合物能够与导电金属材料的金属离子络合和交换。

所述的活性聚合物的分子结构中含有一种或几种含氧、含氮、含硫等能够与金属离子发生交换作用的活性官能团。

所述的活性聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物等导电聚合物，或为改性丙烯酸酯、改性环氧树脂、改性聚氨酯等非导电聚合物。

上述透明导电膜聚合物层结构，所述的导电金属材料为铜、镍和锡中的至少一种。

上述透明导电膜聚合物层结构，所述的导电金属材料表面发黑处理。

一种上述透明导电膜聚合物层结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤a、在压印胶的沟槽内，添加活性聚合物；

步骤b、在活性聚合物上方，化学镀导电金属材料；

步骤c、将导电金属材料表面作发黑处理。

上述透明导电膜聚合物层结构的制作方法，在步骤a之间还包括在压印胶的沟槽内，添加聚合物附着层的步骤。

有益效果：

本发明同申请号为201420263750.3的实用新型《一种微纳铜线结构》相比，将种子层替换成活性聚合物，具有以下两方面技术优势：

第一、种子层由于铜、银等的微观结构差别，金属铜的引发、沉积效果不一致，较难获得均匀性一致的导电层，易于引起功能缺陷；而本发明利用活性聚合物自发与金属离子之间发生离子交换、诱导金属沉积的特性，可以获得一致的金属镀层结构，从而提升了沉积效果；

第二、可以节约透明导电膜的材料成本及制作成本。

附图说明

图1是本发明透明导电膜聚合物层结构具体实施例一的结构示意图。

图2是本发明透明导电膜聚合物层结构具体实施例二的结构示意图。

图中：1基底、2压印胶、3聚合物附着层、4活性聚合物、5导电金属材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例为透明导电膜聚合物层结构实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构，包括基底1和带有沟槽结构的压印胶2，所述压印胶2的沟槽内，从下到上依次填充活性聚合物4和导电金属材料5，如图1所示。

具体实施例二

本实施例为透明导电膜聚合物层结构实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构，在具体实施例一的基础上，还包括聚合物附着层3，所述的聚合物附着层3填充于压印胶2的沟槽内，位于活性聚合物4的下方，如图2所示。

同具体实施例一相比，本实施例增加了聚合物附着层3，可以增加压印胶2与活性聚合物4之间的附着力，有效避免活性聚合物4从压印胶2结构上脱落，提高产品的可靠性。

具体实施例三

本实施例为透明导电膜聚合物层结构实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构，在具体实施例二的基础上，进一步限定聚合物附着层3添加有色素元素，这种处理方式，可以降低金属自身光泽所带来的反射作用，从而提高产品的可视效果。

具体实施例四

本实施例为透明导电膜聚合物层结构实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构，在具体实施例二的基础上，进一步限定聚合物附着层3的折射率被调制，这种处理方式，同样通过调整不同层间的透过率的变化，达到增加透射、减少反射的目的，从而提高产品的可视效果。

具体实施例四

本实施例为透明导电膜聚合物层结构实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构，在具体实施例二的基础上，进一步限定聚合物附着层3不仅添加有色素元素，而且折射率被调制，将这两种处理方式相结合，共同实现增加透射、减少反射的技术目的，从而提高产品的可视效果。

以上实施例的透明导电膜聚合物层结构，所述的活性聚合物4能够与导电金属材料5的金属离子络合和交换，可以保证活性聚合物4与导电金属材料5之间的牢固连接，提高产品的可靠性。

实现活性聚合物4与导电金属材料5的金属离子络合和交换，需要将活性聚合物4选择为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物等导电聚合物，或选择为改性丙烯酸酯、改性环氧树脂、改性聚氨酯等非导电聚合物，此时，活性聚合物4的分子结构中含有一种或几种含氧、含氮、含硫等能够与金属离子发生交换作用的活性官能团。

以上实施例的透明导电膜聚合物层结构，导电金属材料5为铜、镍和锡中的至少一种。

在选择为铜材料时，其线电阻及方块电阻能够达到与银接近的程度，能够很有效的降低成本并保证其高导电性能。另外，由于银在一定温度和湿度下，在电场的作用下易发生银迁移现象，而铜材料的使用可以很好的解决迁移问题，从而获得低成本、高导电且耐迁移的透明导电膜聚合物层结构。

在选择为镍材料时，虽然其线电阻及方块电阻相对比铜有明显下降，但是镀层的耐腐蚀性和耐磨性大大增强，可以针对复杂的结构设计提供解决方案，尤其是在触控层超薄感应层的设计方面。另外，在铜表面进行镀镍处理，可以获得耐腐蚀且电导性优良的透明导电膜聚合物层结构。

在选择为锡材料时，能够提升膜层的钎焊性，进一步整合整体框架结构，可拓展透明导电聚合物层在封装触控上面的使用。

以上实施例的透明导电膜聚合物层结构，优选将导电金属材料5表面发黑处理。在机械加工领域，金属发黑处理起到防止被氧化物进一步腐蚀的作用，用于保护金属。而在本发明所涉及的触摸屏、光电产品的结构件、具有特殊光学效果的标签或包装、高分辨率电路板、有机薄膜太阳能器件OPV、有机发光二极管OLED、电致变色薄膜等领域，由于导电金属材料5先被OCA胶封闭，再由CG遮盖住，因此不会裸露在外。这是这样的结构特点，本领域的常规思路是导电金属材料5完全不必发黑处理，但是在本发明中，发现导电金属材料5经过发黑处理后，会具有更优越的可视效果，因此以上实施例优选将导电金属材料5表面发黑处理。

所述的发黑处理，一般分为两类：

第一类：对金属进行黑化处理，使用化学方法在金属表面产生化学反应，使得金属表面的结构和组成发生变化，比如在铜表面进行硫化反应或者硒化反应。

第二类：在金属表面进行涂层处理，这类方法还能再区分成两种方法，一种是涂膜能够与金属发生相互作用，比如成键（配位键），这种作用使得涂膜能够在金属表面形成相对较为致密的结构；另一种是涂膜与金属表面没有相互作用，尽起到相应的黑化作用，如表面覆盖有色油墨（优选黑色油墨）。

这些处理会使金属的表面组成、结构以及形貌发生变化，从而使得由于金属黑化处理后或者涂层的物理性质的差异，起到对光线的反射作用差异，整体上呈现出反射减少的情况，宏观角度起到了阻止金属自身反射出的光泽，从而具有更优越的可视效果。

具体实施例五

本实施例为透明导电膜聚合物层制作方法实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤a、在压印胶2的沟槽内，添加活性聚合物4；

步骤b、在活性聚合物4上方，化学镀导电金属材料5；

步骤c、将导电金属材料5表面作发黑处理。

具体实施例六

本实施例为透明导电膜聚合物层制作方法实施例。

本实施例的透明导电膜聚合物层结构的制作方法，在具体实施例五所述方法的基础上，进一步限定在步骤a之前还包括在压印胶2的沟槽内，添加聚合物附着层3的步骤。添加聚合物附着层3后的技术优势，请见具体实施例二的解释，在本实施例中不再重复说明。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，包括基底（1）和带有沟槽结构的压印胶（2），所述压印胶（2）的沟槽内，从下到上依次填充活性聚合物（4）和导电金属材料（5）。

2.根据权利要求1所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，还包括聚合物附着层（3），所述的聚合物附着层（3）填充于压印胶（2）的沟槽内，位于活性聚合物（4）的下方。

3.根据权利要求1或2所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，所述的活性聚合物（4）能够与导电金属材料（5）的金属离子络合和交换。

4.根据权利要求3所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，所述的活性聚合物（4）的分子结构中含有一种或几种含氧、含氮、含硫等能够与金属离子发生交换作用的活性官能团。

5.根据权利要求4所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，所述的活性聚合物（4）为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物等导电聚合物，或为改性丙烯酸酯等非导电聚合物。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，所述的导电金属材料（5）为铜、镍和锡中的至少一种。

7.根据权利要求2、4或5所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，所述的聚合物附着层（3）添加有色素元素或/和折射率被调制。

8.根据权利要求1或2所述的透明导电膜聚合物层结构，其特征在于，所述的导电金属材料（5）表面发黑处理。

9.一种权利要求1所述透明导电膜聚合物层结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、在压印胶（2）的沟槽内，添加活性聚合物（4）；

步骤b、在活性聚合物（4）上方，化学镀导电金属材料（5）；

步骤c、将导电金属材料（5）表面作发黑处理。

10.根据权利要求9所述的透明导电膜聚合物层结构的制作方法，其特征在于，在步骤a之间还包括在压印胶（2）的沟槽内，添加聚合物附着层（3）的步骤。