專利名稱：：高透光導電膜系的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及具有高透過率和高耐久性的高透光導電膜系，涉及應用該膜的各種觸摸屏。技術背景傳統的觸摸屏用的導電薄膜通常是直接在柔性基材上直接濺鍍或者涂布導電層而成。這種方式的導電膜的透過率不高，所以設置在觸摸屏下的畫面通常偏暗。經過使用者的多次觸摸后，導電層容易斷裂引起電阻值變化，從而導致觸電計算的位置漂移或操作無反應。另外，IT0導電膜在300'C左右形成的膜層電阻值最理想，但由于大多數柔性樹脂基材的耐溫性只有150'C左右，造成ITO導電膜方阻降低，所以必須要增加ITO的厚度，才能達到滿足的薄膜方阻。在厚度增加的時候，膜層透過率必然降低，則需要引入優化的光學設計。如申請號為02803118.0，名稱為透明導電性層疊體及使用該層疊體的透明觸摸面板的專利申請，公開了一種得到高透光的導電性層疊體膜，在有機高分子膜的至少一個面上依次疊層光學干涉層，透明導電層，光學干涉層由高折射率層和低折射率層構成、且低折射率層與透明導電層連接，光學干涉層由交聯聚合物構成的透明導電性疊層體中，前述光學干涉層含有由金屬氧化物及/或金屬氟化物構成的一次粒徑在lOOrni以下的超微粒子A、以及/或者在高折射率層和低折射率層的至少其中之一內含有平均一次粒徑在光學干涉層的膜厚1.1倍以上、并且在1.2ym以下的超微粒子B，其含量在交聯聚合物的0.5重量％以下。該專利申請公開了用精密涂布的方式在導電膜層和柔性基層之間形成光學干涉層的方法，但事實上，精密涂布的方式設備門檻高，穩定性差，且容易形成微觀島狀表面，造成至少數百nm乃至um級別的表面起伏，同時疊加的層數越多則不平度越無規律或越嚴重，造成基于其上的透明導電層的厚度也不均勻，嚴重干擾電阻值的均勻度。其次，涂布方式的膜層本身實際上大多是宏觀非晶態，形成的晶體顆粒都過于小，細小的晶體粒子間的結合力弱，在外力的作用下會發生形變，不利于觸摸屏的性能穩定。另外考慮到用精密涂布方式的膜層楊氏模量最高也只有3幾GPa，且多數為百MPa，而如果此時IT0薄膜為濺射制備的，楊氏模量在幾十甚至上百GPa，就像玻璃放在沙灘上，受壓時斷裂的幾率大大增加；如果導電層也為涂布方式制備的，如上所述，其本身的耐久性也不高，在強外力的作用下會發生形變導致光學性質及電阻變化。其次，精密涂布方式的可控性很差，很難做到膜厚的微調，并且要制造50nm以下的均勻薄膜幾乎是不可能的，而在這些方面，磁控濺射體現出了極大的優勢。再次，如該申請所述的在光學干涉層摻雜有超微粒子，這樣做會增加觸摸屏的霧度，降低圖像的清晰度。又如申請號200580012780.0，名稱為透明導電性層疊體及觸摸屏的申請，該申請公開了一種透明導電性層疊體，在厚度為2120um的透明薄膜基材的一側表面，按照透明的第一電介質薄膜、透明的第二電介質薄膜和透明導電性薄膜的順序依次層疊，在所述薄膜基材的另一表面，通過透明的粘合劑層貼合透明基體而成，第二電介質薄膜是無機物或有機物和無機物的混合物，形成上述導電性薄膜的混合物，形成上述導電性薄膜材料的結晶中，最大粒徑為300nm或更小的結晶含量超過50面積％。所述透明導電性層疊體高度地滿足用作觸摸屏的彎曲筆輸入耐久性，但也同樣的面臨涂布方式的眾多問題(如前面所述)。同時涂布方式的薄膜為非晶態，磁控濺射為均勻結晶形態。已知導電晶粒的尺寸越大，晶粒粒徑分布越均勻，薄膜整體導電性越好越穩定，所以涂布方式的膜層導電性及均勻性不如磁控濺射的膜層，如果要達到相同的表面電阻值，涂布導電膜的厚度要大于濺射導電膜的厚度，較高的厚度無疑增加了材料的光吸收并降低了整體透過率，而且降低了薄膜強度。值得一提的是，該申請最后的部分實施例也舍棄涂布方式，轉用PVD的電子束蒸發鍍膜方法，但是電子束蒸發鍍膜方法形成的膜層附著力不如磁控濺射形成的膜層牢度高、致密性好、均勻性好，另外電子束蒸發鍍膜方法蒸發到基材上的材料不是離子化，所以無法實現反應鍍膜，而磁控濺射方法可以實現反應濺射，如濺射Ti金屬或Nb與氧氣反應得到折射率高的金屬氧化物材料，又如濺射Si與氮氣反應生成Si孔，或與氧氣反應生成Si02，以及這樣形成的高折射率與低折射率搭配的高透光學膜系。再如申請號200820052006.3，名稱為柔性高阻多層透明導電膜，該專利申請公開了在基材上先用磁控濺射技術形成有減反射功能的Ti02層和Si02，在此減反射層上沉積銦錫氧化物層(no層)，在no層上再沉積對no層的保護層鋅鋁氧化物層或鋅鎵氧化物層(ZA0層或ZG0層)為頂層，該技術方案強調的是在柔性基材上沉積ITO層，不易得到穩定性高、耐久性好、高溫穩定性好的ITO導電膜，加之若在柔性基材上直接沉積ITO層，由于基材如PET膜很容易吸附水汽、氧氣，加之膜表面比較粗糙，膜表面吸附的水汽、氧氣很容易向沉積在PET膜上的IT0膜層擴散，滲透擴散極易使ITO穩定性發生變化。所以此方案著眼對ITO膜進行保護，從IT0膜兩面對其加強保護，在與PET膜之間，增加了Ti02與Si02兩層增透和隔離層，在ITO最外層增加頂層即ZAO或GZO層，此頂層為摻鋁氧化鋅或摻鎵氧化鋅，也是為了從外保護ITO層的高溫穩定性，雖然談到了Ti02和Si02層在這里的增透作用，但并沒有將至少兩層TiOz和Si02與ITO層從光學設計上進行搭配和設計，所公開的膜層厚度比如Ti02層為120nm，Si02層為95nm,也僅從隔離保護上給予方案設計，并沒有光學設計，并因有頂層ZAO或GZO膜層，使光學設計變得復雜，并沒有明顯增透結果，從Ti02和Si02膜厚公開信息計算，也并沒從光學增透上提出更好的增透方案，而觸摸屏除了對ITO導電性及穩定性有較高要求外，對于高透光性及耐劃傷性、防污性也有很高要求，這涉及LCD屏幕的節電性和亮度值、耐劃傷性這些重要性能，因此需要將至少兩層Ti02和Si02與ITO從增透的光學膜厚及搭配上進行方案設計并優化，需在這個方案基礎上作改進性的設計和創造，并需從基材另一面去提高和完善增透減反射及提高表面硬度及抗劃傷、防污等性能。
發明內容本實用新型的目的是為了克服以上不足，提供一種具有高透過率及高耐久性的導電膜系。本實用新型的目的這樣來實現的本實用新型高透光導電膜系，包括透明基層，在透明基層的一表面依次復合的由高折射率無機介質膜、低折射率無機介質膜依次交錯排列形成的至少兩層無機介質膜的無機介質膜層，復合于無機介質膜層最外層的透明導電膜層，透明導電膜層的厚度為滿足方塊電阻需要的厚度860nm，高透光導電膜系在380nm780nm光波長范圍內整體透過率達到85%以上。至少兩層的由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜構成的無機介質膜層和透明導電膜層都采用真空磁控濺射的方法沉積，從而形成在380nm780nm光波長范圍內整體透過率達到585%以上的高透光導電膜系，即光學干涉膜系。由于磁控濺射得到的透明導電膜層為納米厚度，把濺射的透明導電膜層也考慮進入光學設計內，可以得到近似減反射增透射(AR)膜系的效果。利用磁控濺射方法，可以做到更加符合理論光學設計的膜系，因為其制備的膜層致密、穩定，材料的折射率與機械性能是穩定可重現的，鍍膜精度也可以控制在lnm以下，薄膜厚度范圍也由幾nm到幾百nm，所以成品率高，性能產品性能穩定。使用磁控濺射方法得到的透明導電膜，比較涂布方式和蒸發鍍方式來說，具有更高的粒子離化率，更高的薄膜結晶化均勻程度，可以得到更優良的薄膜導電率、表面電阻、強度和穩定性。上述的高透光導電膜系，透明基層為玻璃板或樹脂板。上述的高透光導電膜系，透明基層為柔性樹脂膜。上述高折射率無機介質膜是氧化鈦(Ti02)或者氧化鈮(Nb20s)。上述高折射率無機介質膜厚度范圍在6至50nm、折射率大于2.0，低折射率無機介質膜厚度在20至150nm、折射率小于1.55，透明導電膜層厚度為8至60nm、折射率1.7至2.0，高折射率介質優選為氧化鈦(Ti02)或氧化鈮(Nb205)，厚度為730nm,低折射率介質優選為氧化硅(Si02)，厚度為30130nm,透明導電膜層為8至60nm，優選為摻銦氧化錫(ITO)，厚度為1040mn，通過調整，整體透過率可以達到87%91%，如果在柔性透明基層的另一表面鍍有增透膜系，透過率可以達到90%95%。上述至少兩層的由高折射率和低折射率透光介質構成的無機介質膜層和透光導電膜層的楊氏模量大于15GPa，由于選用了高楊氏模量的無機介質膜層作為透明導電膜層的基礎層，可以利用各無機介質膜層的硬度和強度來保護透明導電膜層，使透明導電膜層的強度和壽命進一步提高。上述透光導電膜層是氧化銦、氧化錫、氧化鋅、摻雜了銦的氧化錫(ITO)、摻雜了銻的氧化錫(ATO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)中的至少一種組成的膜層。上述的高透光導電膜系，當透明基層的折射率為nl，高折射率的無機介質膜折射率為n2、低折射率的無機介質膜折射率為n3、透明導電膜層的折射率為n4時，滿足n2〉nl、或n2〉n3、或n4〉nl、或n4〉n3。上述的高透光導電膜系，在透明基層的另一表面沉積至少兩層TiCb與Si02、或Nb205與Si02形成的增透減反射膜層。上述的高透光導電膜系，在透明基層的另一表面復合的增透減反射膜層最外層，利用低溫等離子體技術復合有一層防劃傷、防污的有機硅薄膜。此防劃傷、防污的有機硅薄膜增加了減反射層的耐劃性和潤滑性，一般為不影響其光學設計此膜厚為3至20nm，由于此材料折射率在1.4至1.5之間，與&02折射率相同，也可以在光學設計上將此膜厚計算入Si02總厚度中，此有機硅薄膜用射頻輝光或微波輝光放電的高密度低溫等離子體化學氣相沉積方法沉積，比如用六甲基二硅氧垸的單體來沉積，已有公開成熟的技術，不僅生產成本經濟，沉積的膜有很好的耐劃和潤滑性。上述的高透光導電膜系，在透明基層的另一表面與增透減反射膜層之間有一層與透明基層牢固覆合的有機增硬涂層。此有機增硬層使增透減反射膜層有大于3H鉛筆劃傷硬度，增加該膜的耐劃性能，該涂層使用丙烯酸的樹脂，采用雙組份聚氨酯粘結和/或光固化方法生產，已有成熟方法公開。目前用巻繞(RolltoRoll)真空磁控濺射設備制備薄膜已經十分成熟，生產效率高，穩定性高，具有很強的可控性。濺射的薄膜已經是市場上普遍存在的薄膜類型，薄膜的楊氏模量在幾十甚至上百GPa，濺射方式的膜層多數為致密堅固的結晶態，比涂布方式接近晶體的理論導電率和折射率，物理和化學性能都更優。因此，本實用新型采用真空磁控濺射技術，特別是用巻繞(RolltoRoll)真空磁控濺射技術來沉積導電薄膜及與其配合的無機介質膜層形成的光學膜系來制造一種高透光的導電膜。本實用新型更精確地提高了導電膜的透光性能，同時利用真空磁控濺射方法得到的膜層提高了其強度和穩定性，提高了透明導電膜層的性能和均勻度，高度地滿足觸摸屏筆輸入耐久性、光學穩定性以及使用壽命。圖1為高透光導電膜系結構示意圖。圖2為高透光導電膜系透過率曲線圖1。圖3為高透光導電膜系透過率曲線圖2。圖4高透光導電膜系透過率曲線圖3。圖5高透光導電膜系透過率曲線圖4。圖6為筆尖按壓時的變形示意圖。圖7為高透光導電膜系另一結構示意圖。具體實施方式實施例1:圖l給出了本實施例l的高透光導電膜系結構圖，參見圖l，柔性透明基層L為125um的PET薄膜L，由高折射率無機介質膜和低折射率無機介質膜形成的無機介質膜層和透明導電膜層利用真空磁控濺射沉積從而形成在380nm780nm光波長范圍內整體透過率達到85%以上的光學干涉膜系。在125ym的PET薄膜的一表面上的一層高折射率介質膜3為Ti02，一層低折射率介質膜2為Si02,透明導電膜層1為摻銦氧化錫(ITO)膜層。這三層鍍膜層的厚度如表1所示。125Hm的PET薄膜L的上表面采用真空磁控濺射方法鍍有四層介質的高透光(AR)膜系5，它們是Ti02(厚8nm)/Si02(厚30nm)/Ti02(厚30nm)/Si02(厚90nm)，在膜系5上面還利用低溫等離子體化學氣相沉積技術沉積了一層有機硅膜層6,厚度為10mn，此膜有極高的潤滑性和耐劃性。在膜層5與基材L之間，有一層有機增硬涂層4，該層膜采用涂布方式在基材上沉積，為丙烯酸系樹脂，采用光固化方法成膜，以使膜層5和6有更高的抗劃性及硬度，可使表面達到3H鉛筆劃傷硬度。使用分光光度計測量高透光導電膜系的透過率曲線如圖2圖5所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從圖2圖5中可以看出，調整各個膜層的厚度具有對透過率曲線控制的能力，如果ITO厚度根據需要的表面電阻值而確定了，Ti02和Si02膜層的厚度是可以根據需要進行調整，得到一組最優化的厚度值，并且可以具有很高的透過率。當然，柔性透光基層的上表面也可印刷耐劃性高的抗眩光(AG)涂層，而不采用有機硅層。圖6為用筆按壓時薄膜的變形示意圖。從圖6中可以看出，具有相似硬度的介質層2和3能夠對其進行保護。對該導電膜進行測試，結果如表2。測量方法如下(一)測量表面電阻用四探針表面電阻測試儀器測定若干點，用平均值表示。(二)測量打點特性-先測量由復合導電膜構成的觸摸屏上基板與下導電基板接觸時的初始電阻Ro,再在復合導電膜構成的觸摸屏上基板側，使用硬度為40度的含有聚氨酯橡膠的棒(尖端7mm)，用負荷100g進行100萬次的中心打點，然后測量兩導電膜接觸時的電阻Rd，求出變化率(Rd/Ro)*100%,評價打點特性，用平均值表示。(三)測量高負荷筆輸入耐久性①使用含有聚縮醛的筆(筆尖0.8min)，以負荷500g進行30萬次的滑動，滑動后測定線性變化。線性的測定在復合導電膜上施加5V的電壓，測定復合導電膜中A、B兩點的電壓，分別為Ea、Eb,A、B兩點距離為AB，在A、B間任意的測定點X的輸出電壓設為Ex，理論值設為Ep，AX之間的距離為x，由下面的公式可得線性變化Ep=[x+(Ea-Eb)/AB]+Ea線性變化(％)二[(Ep-Ex)/(Eb-Ea)]*100%②使用含有聚縮醛的筆(筆尖0.8mm)，以各種負荷進行10萬次的滑動，求出線性變化為1.5%的最大負荷。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>可以發現，這樣的復合導電膜具有優良的可見光透過能力，同時也具有很強的筆輸入耐久性。實施例2:圖7給出了本實施例2復合導電膜結構圖。參見圖7，本實施例2基本與實施例1同，與實施例1不同的是，可以由多層高折射率的無機介質膜3和低折射率的無機介質膜2交錯排列構成膜系，其各層膜厚度為PET(厚175陶)/Ti02(厚9nm)/Si02(厚36nm)/Ti02(厚30nm)/Si02(厚110nm)/ITO(厚20nm)，表面電阻450Q/口，也可以達到很高的透過率，可達到93%透光率。多層膜系的優點是，可以降低鍍膜對透過光線顏色的干擾程度。上述各實施例是對本實用新型的上述內容作進一步的說明，但不應將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內容所實現的技術均屬于本實用新型的范圍。權利要求1.一種高透光導電膜系，其特征在于包括透明基層，在透明基層的一表面依次復合的由高折射率無機介質膜、低折射率無機介質膜依次交錯排列形成的至少兩層無機介質膜的無機介質膜層，復合于無機介質膜層最外層的透明導電膜層，透明導電膜層的厚度為滿足方塊電阻需要的厚度8～60nm，高透光導電膜系在380nm～780nm光波長范圍內整體透過率達到85％以上。2.如權利要求1所述的高透光導電膜系，其特征在于透明基層為玻璃板或樹脂板。3.如權利要求1所述的高透光導電膜系，其特征在于透明基層為柔性樹脂膜。4.如權利要求l所述的高透光導電膜系，其特征在于高折射率無機介質膜是氧化鈦層或氧化鈮層。5.如權利要求14之一所述的高透光導電膜系，其特征在于高折射率無機介質膜厚度在10至80nm、折射率大于2.0，低折射率無機介質膜厚度在20至150nm、折射率小于1.55、透明導電膜層厚度為8至60nm、折射率1.7至2.0。6.如權利要求14之一所述的高透光導電膜系，其特征在于透明導電膜層是氧化銦、氧化錫、氧化鋅、ITO、ATO、AZO中的至少一種組成的膜層。7.如權利要求14之一所述的高透光導電膜系，其特征在于當透明基層的折射率為nl，高折射率的無機介質膜折射率為n2、低折射率的無機介質膜折射率為n3、透明導電膜層的折射率為n4時，滿足n2〉nl、或n2〉n3、或n4〉nl、或n4〉n3。8.如權利要求14之一所述的高透光導電膜系，其特征在于在透明基層的另一表面復合至少兩層Ti02與Si02或Nb20s與Si02形成的增透減反射膜層。9.如權利要求8所述的高透光導電膜系，其特征在于在透明基層的另一表面復合的增透減反射膜層最外層有一層防劃傷、防污的有機硅薄膜。10.如權利要求8或9所述的高透光導電膜系，其特征在于在透明基層的另一表面與增透減反射膜層之間有一層與透明基層牢固覆合的有機增硬涂層。專利摘要本實用新型公開了一種高透光導電膜系，包括透明基層，在透明基層的一表面依次復合的由高折射率無機介質膜、低折射率無機介質膜依次交錯排列形成的至少兩層無機介質膜的無機介質膜層，復合于無機介質膜層最外層的透明導電膜層，透明導電膜層的厚度為滿足方塊電阻需要的厚度8～60nm，高透光導電膜系在380nm～780nm光波長范圍內整體透過率達到85％以上。本實用新型具有高電阻穩定性和高透光性，適用于制造高透光導電材料，特別適用于耐溫能力在200℃以下的基材制成的導電材料。文檔編號G02B1/11GK201266244SQ200820140579公開日2009年7月1日申請日期2008年10月7日優先權日2008年10月7日發明者甘國工申請人:甘國工