透明導電薄膜的制備方法及透明導電薄膜與流程
本發明涉及顯示技術領域，尤其是涉及一種透明導電薄膜的制備方法及透明導電薄膜。
背景技術：
現有電子設備如手機、電腦、電子手表等智能顯示設備均具備觸控功能。觸控屏由透明導電薄膜在顯示設備上蝕刻成不同圖案組合成觸控單元并電連接觸控芯片實現觸控功能，其中，透明導電薄膜最常用的為氧化銦錫(ITO)導電薄膜，ITO導電膜的制備工藝影響著ITO導電薄膜的阻抗值、透過率等屬性，從而影響著設備的觸控精度、反應速度、顯示清晰度等特性，在顯示屏的制造過程中具有重要的地位。
現有技術中，ITO導電薄膜的制備方法是直接在基材表面鍍制ITO導電薄膜層，該方法制備的ITO導電薄膜阻抗較高，導電性較差，并且ITO導電薄膜層的結晶性不佳。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種透明導電薄膜的制備方法及透明導電薄膜，用以解決現有技術中制備的ITO導電薄膜阻抗較高，導電性較差，并且ITO導電薄膜層的結晶性不佳的問題。
為解決上述技術問題，一方面，本發明提供一種透明導電薄膜的制備方法，包括：
將基材裝載于卷繞鍍膜機中，并將所述卷繞鍍膜機內部抽真空；
所述基材進入前處理腔室，通過所述前處理腔室內的前處理裝置使氣體輝光放電產生等離子體，以去除所述基材表面的水汽；
在所述基材的表面依次鍍介質層和導電層。
進一步，所述“所述基材進入前處理腔室，通過所述前處理腔室內的前處理裝置使氣體輝光放電產生等離子體，以去除所述基材表面的水汽”步驟包括：所述前處理裝置利用氧氣和氬氣輝光放電產生等離子體去除所述基材表面的水汽。
進一步，其特征在于，所述前處理腔室的真空度為1×10-4mbar～9×10-3mbar。
進一步，所述“將基材裝載于卷繞鍍膜機中，并將所述卷繞鍍膜機內部抽真空”之前，所述方法還包括：在所述基材表面涂覆亞克力樹脂層。
進一步，所述介質層為二氧化硅材料。
進一步，所述導電層使用In2O3-SnO2陶瓷靶材以磁控濺射的方式制成，并且SnO2的質量占In2O3-SnO2陶瓷靶材質量的0.3％～20％。
進一步，所述In2O3-SnO2陶瓷靶材中，SnO2的質量占In2O3-SnO2陶瓷靶材質量的8％～10％。
進一步，所述導電層使用In-Sn金屬靶材以磁控濺射的方式制成。
進一步，所述“所述基材進入前處理腔室，通過所述前處理腔室內的前處理裝置使氣體輝光放電產生等離子體，以去除所述基材表面的水汽”之前，所述方法還包括：啟動所述卷繞鍍膜機的鍍膜鼓的紅外升溫裝置，加熱所述基材至20℃-250℃，以提高前處理、鍍制介質層、鍍制導電層的效果。
進一步，鍍制導電層時使用的濺射電壓為400V～500V。
進一步，鍍制導電層時磁控濺射陰極采用磁力強度為200G～1000G。
另一方面，本發明還提供一種透明導電薄膜，所述透明導電薄膜包括依次層疊設置的基材、介質層及導電層，所述基材為聚酯樹脂類的塑料材料，所述介質層為無機物或折射率在1.3～1.65之間的有機物，用于阻止所述基材上的鈉離子向顯示設備的液晶盒內擴散，所述導電層為氧化銦錫。
進一步，所述透明導電薄膜還包括亞克力樹脂層，所述亞克力樹脂層位于所述基材與所述介質層之間，用于降低所述基材表面的粗糙度。
本發明的有益效果如下：前處理除去基材表面的水汽，有利于ITO結晶，提高了ITO導電薄膜層的結晶性；基材表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜阻抗低，導電性能較佳。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的明顯變形方式。
圖1為本發明實施例一提供的透明導電薄膜的制備方法的流程圖。
圖2為卷繞鍍膜機的結構示意圖。
圖3為透明導電薄膜的層疊結構圖。
圖4為本發明實施例二提供的透明導電薄膜的制備方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
圖1為本發明實施例一提供的透明導電薄膜的制備方法的流程圖，如圖所示，該制備方法的步驟如下：
步驟1、將基材裝載于卷繞鍍膜機中，并將卷繞鍍膜機內部抽真空。
請結合圖2，卷繞鍍膜機包括依次連通的放卷端10、處理部分20及收卷端30，放卷端10設有放卷棍軸102、收卷端30設有收卷棍軸302，處理部分20設有鍍膜鼓200，為加工的基材11環繞在放卷棍軸102上，從放卷棍軸102伸出的基材11從鍍膜鼓200的一端環繞在鍍膜鼓200表面上，基材11在鍍膜鼓200表面環繞一周后從鍍膜鼓200的另一端離開鍍膜鼓200，離開鍍膜鼓200的基材11環繞在收卷棍軸302上。當收卷棍軸302沿一個方向轉動時，收卷棍軸302將基材11環繞在收卷棍軸302上，并帶動放卷棍軸102轉動，離開放卷棍軸102的基材11繞鍍膜鼓200環繞一周后收容于收卷棍軸302上。
本實施方式中，處理部分20包括至少兩個貼合棍軸22，貼合棍軸22位于基材11貼合鍍膜鼓200的位置和基材11離開鍍膜鼓200的位置，用于降低基材11的張力，并且使基材11更緊密的貼合在鍍膜鼓200的表面上。進一步的，處理部分20還包括多個導向棍軸24，導向棍軸24位于放卷棍軸102與鍍膜鼓200之間、收卷棍軸302與鍍膜鼓200之間，用于拉伸基材11并引導基材11沿預設的方向從放卷端10進入處理部分20及從處理部分20進入收卷端30，導向棍軸24也可以降低基材11的張力。
處理部分20按照基材11進入的次序包括前處理腔室202、介質層鍍膜腔室204及導電層鍍膜腔室206，分別用于在基材11表面進行前處理、鍍制介質層及鍍制導電層。前處理腔室202、介質層鍍膜腔室204及導電層鍍膜腔室206均為獨立工作的加工腔室，并且各腔室之間具有一定的隔離度以保證基材11在各腔室內獨立的完成加工工序而不受其他工序的影響，本實施例中介質層鍍膜腔室204與導電層鍍膜腔室206的隔離度大于200。進一步的，本實施例中，為提高鍍膜效率，處理部分20依次包括4個介質層鍍膜腔室204和2個導電層鍍膜腔室206。
本實施方式中，卷繞鍍膜機內部抽真空至1×10-6mbar以下，其中前處理腔室202抽真空至1×10-4mbar～9×10-3mbar，介質層鍍膜腔室204和導電層鍍膜腔室206抽真空至9×10-4mbar～9×10-3mbar。
基材11裝載于卷繞鍍膜機中，使用放卷棍軸102向處理部分20輸出未加工的基材11，使用收卷棍軸302從處理部分20回收加工完畢的基材11，提高了鍍膜過程的工作效率；卷繞鍍膜機抽真空，為前處理及鍍膜過程提供必要的加工環境，為后續工作做準備。
步驟2、基材11進入前處理腔室202，通過前處理腔室202內的前處理裝置使氣體輝光放電產生等離子體，以去除基材11表面的水汽。
鍍制介質層和導電層之前，基材11進入前處理腔室202利用前處理裝置清潔基材11表面，為后續鍍制介質層和導電層提供更易鍍制的清潔、干燥基材11。具體的，前處理腔室202填充前處理工作氣體，對前處理工作氣體施加電壓使其輝光放電產生等離子體，當基材11經過等離子體時，等離子體去除基材11表面的水汽，達到活化基材11表面、增加ITO導電膜在基材11表面附著力的目的，為后續鍍制介質層和導電層提供易于ITO結晶的清潔表面。一種優選的實施方式中，前處理氣體使用氬氣和氧氣的混合氣體，前處理腔室202抽真空至1×10-4mbar～9×10-3mbar。
本實施例中，在進行前處理之前，卷繞鍍膜機啟動鍍膜鼓200的升溫裝置，加熱鍍膜鼓200的溫度，具體的，鍍膜鼓200的升溫裝置為紅外升溫裝置，并將基材11加熱至20℃～250℃，一種較佳的實施方式中，鍍膜鼓200將基材11加熱至80℃～150℃。加熱基材11，利于基材11進行前處理、鍍制介質層、鍍制導電層等工序，可以提高ITO導電膜鍍制效果。
步驟3、基材11進入介質層鍍膜腔室204，采用磁控濺射的方式在基材11上鍍制介質層。
介質層采用磁控濺射的方式鍍制在基材11上，介質層的材料可以是無機物，例如MgF2、CaF2、SiO2等，也可以是折射率在1.3～1.65之間的有機物，例如亞克力樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂等，亦或是上述有機物與所述無機物的混合物。
本實施例中，介質層材料使用SiO2，介質層鍍膜腔室204與導電層鍍膜腔室206之間需保持較大隔離度，以保證介質層鍍膜腔室204內的氧氣不會影響ITO導電層的形成，具體的，介質層鍍膜腔室204與導電層鍍膜腔室206的隔離度大于200。一種較佳實施例中，介質層鍍膜腔室204抽真空至9×10-4mbar～9×10-3mbar，靶材表面到基材11表面的距離為30mm～50mm，工作氣體使用氬氣和氧氣的混合氣體，磁控濺射陰極的磁力強度為100G～1500G。基材11表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜阻抗低，導電性能較佳。
步驟4、基材11進入導電層鍍膜腔室206，采用磁控濺射的方式在介質層上鍍制導電層。
導電層鍍膜腔室206中，采用磁控濺射的方式在以鍍有介質層的基材11上鍍制ITO導電薄膜，鍍制ITO導電薄膜的使用的靶材為In2O3-SnO2陶瓷靶材或者In-Sn金屬靶材。本實施例中，鍍制ITO導電薄膜的使用In2O3-SnO2陶瓷靶材，其中SnO2的質量占In2O3-SnO2陶瓷靶材質量的0.3％～20％，一種較佳的實施方式中，SnO2的質量占In2O3-SnO2陶瓷靶材質量的8％～10％。本步驟中使用的工作氣體采用純度為5N的氬氣和氧氣的混合氣體，利于形成均勻的導電膜層。并且，磁控濺射采用的濺射電壓為400V～500V，導電膜鍍膜腔室真空度為9×10-4mbar～9×10-3mbar，基材11溫度為80℃-150℃。磁控濺射陰極采用磁力強度為200G～1000G，其中，500G～800G效果最佳。本方法與工藝鍍制的導電層的ITO導電薄膜結晶性能好，阻抗低，導電性能較佳。
前處理除去基材11表面的水汽，有利于ITO結晶，提高了ITO導電薄膜層的結晶性；基材11表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜透過率高，并且阻抗低，導電性能較佳，ITO導電薄膜層的阻抗約為100Ω/□，比現有技術制備的ITO導電薄膜層的阻抗小約為50Ω/□。
圖3所示為本發明實施例一提供的透明導電薄膜的制備方法制備的透明導電薄膜的層疊結構示意圖。透明導電薄膜包括三層，依次為基材11、介質層12及導電層13。本實施例中，基材11選用聚酯樹脂類的塑料材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)塑料或環烯烴類共聚物(COC)塑料，聚酯樹脂類的塑料具有良好的透明性、耐熱性及機械特性。優選的，基材11厚度選擇2mm～100mm。介質層12為無機物或折射率在1.3～1.65之間的有機物，用于阻止基材11上的鈉離子向顯示設備的液晶盒內擴散，導電層13為氧化銦錫。
本實施例中，透明導電薄膜還包括亞克力樹脂層，亞克力樹脂層位于基材11與介質層12之間，用于降低基材11表面的粗糙度。
前處理除去基材11表面的水汽，有利于ITO結晶，提高了ITO導電薄膜層的結晶性；基材11表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜透過率高，并且阻抗低，導電性能較佳，ITO導電薄膜層的阻抗約為100Ω/□，比現有技術制備的ITO導電薄膜層的阻抗小約為50Ω/□。
圖4為本發明實施例二提供的透明導電薄膜的制備方法的流程圖，如圖所示，該制備方法的步驟如下：
步驟1、提供基材，并在基材表面涂覆亞克力樹脂層。
基材表面涂覆亞克力樹脂層，亞克力樹脂層降低基材表面粗糙度，利于后續鍍制介質層和導電層，同時可以匹配光學性能，降低透明導電薄膜反射率，提高透明導電薄膜的透過率。
步驟2、將基材裝載于卷繞鍍膜機中，并將卷繞鍍膜機內部抽真空。
請參閱圖2，卷繞鍍膜機包括依次連通的放卷端10、處理部分20及收卷端30，放卷端10設有放卷棍軸102、收卷端30設有收卷棍軸302，處理部分20設有鍍膜鼓200，為加工的基材11環繞在放卷棍軸102上，從放卷棍軸102伸出的基材11從鍍膜鼓200的一端環繞在鍍膜鼓200表面上，基材11在鍍膜鼓200表面環繞一周后從鍍膜鼓200的另一端離開鍍膜鼓200，離開鍍膜鼓200的基材11環繞在收卷棍軸302上。當收卷棍軸302沿一個方向轉動時，收卷棍軸302將基材11環繞在收卷棍軸302上，并帶動放卷棍軸102轉動，離開放卷棍軸102的基材11繞鍍膜鼓200環繞一周后收容于收卷棍軸302上。
本實施方式中，處理部分20包括至少兩個貼合棍軸22，貼合棍軸22位于基材11貼合鍍膜鼓200的位置和基材11離開鍍膜鼓200的位置，用于降低基材11的張力，并且使基材11更緊密的貼合在鍍膜鼓200的表面上。進一步的，處理部分20還包括多個導向棍軸24，導向棍軸24位于放卷棍軸102與鍍膜鼓200之間、收卷棍軸302與鍍膜鼓200之間，用于拉伸基材11并引導基材11沿預設的方向從放卷端10進入處理部分20及從處理部分20進入收卷端30，導向棍軸24也可以降低基材11的張力。
處理部分20按照基材11進入的次序包括前處理腔室202、介質層鍍膜腔室204及導電層鍍膜腔室206，分別用于在基材11表面進行前處理、鍍制介質層及鍍制導電層。前處理腔室202、介質層鍍膜腔室204及導電層鍍膜腔室206均為獨立工作的加工腔室，并且各腔室之間具有一定的隔離度以保證基材11在各腔室內獨立的完成加工工序而不受其他工序的影響，本實施例中介質層鍍膜腔室204與導電層鍍膜腔室206的隔離度大于200。進一步的，本實施例中，為提高鍍膜效率，處理部分20依次包括4個介質層鍍膜腔室204和2個導電層鍍膜腔室206。
本實施方式中，卷繞鍍膜機內部抽真空至1×10-6mbar以下，其中前處理腔室202抽真空至1×10-4mbar～9×10-3mbar，介質層鍍膜腔室204和導電層鍍膜腔室206抽真空至9×10-4mbar～9×10-3mbar。
基材11裝載于卷繞鍍膜機中，使用放卷棍軸102向處理部分20輸出未加工的基材11，使用收卷棍軸302從處理部分20回收加工完畢的基材11，提高了鍍膜過程的工作效率；卷繞鍍膜機抽真空，為前處理及鍍膜過程提供必要的加工環境，為后續工作做準備。
步驟3、基材11進入前處理腔室202，通過前處理腔室202內的前處理裝置使氣體輝光放電產生等離子體，以去除亞克力樹脂層表面的水汽。
鍍制介質層和導電層之前，基材11進入前處理腔室202利用前處理裝置清潔亞克力樹脂層表面，為后續鍍制介質層和導電層提供更易鍍制的清潔、干燥基材11。具體的，前處理腔室202填充前處理工作氣體，對前處理工作氣體施加電壓使其輝光放電產生等離子體，當基材11經過等離子體時，等離子體去除亞克力樹脂層表面的水汽，達到活化基材11表面、增加ITO導電膜在亞克力樹脂層表面附著力的目的，為后續鍍制介質層和導電層提供易于ITO結晶的清潔表面。一種優選的實施方式中，前處理氣體使用氬氣和氧氣的混合氣體，前處理腔室202抽真空至1×10-4mbar～9×10-3mbar。
本實施例中，在進行前處理之前，卷繞鍍膜機啟動鍍膜鼓200的升溫裝置，加熱鍍膜鼓200的溫度，具體的，鍍膜鼓200的升溫裝置為紅外升溫裝置，并將基材11加熱至20℃～250℃，一種較佳的實施方式中，鍍膜鼓200將基材11加熱至80℃～150℃。加熱基材11，利于基材11進行前處理、鍍制介質層、鍍制導電層等工序，可以提高ITO導電膜鍍制效果。
步驟4、基材11進入介質層鍍膜腔室204，采用磁控濺射的方式在基材11的亞克力樹脂層上鍍制介質層。
介質層采用磁控濺射的方式鍍制在亞克力樹脂層上，介質層的材料可以是無機物，例如MgF2、CaF2、SiO2等，也可以是折射率在1.3～1.65之間的有機物，例如亞克力樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂等，亦或是上述有機物與所述無機物的混合物。
本實施例中，介質層材料使用SiO2，介質層鍍膜腔室204與導電層鍍膜腔室206之間需保持較大隔離度，以保證介質層鍍膜腔室204內的氧氣不會影響ITO導電層的形成，具體的，介質層鍍膜腔室204與導電層鍍膜腔室206的隔離度大于200。一種較佳實施例中，介質層鍍膜腔室204抽真空至9×10-4mbar～9×10-3mbar，靶材表面到基材11表面的距離為30mm～50mm，工作氣體使用氬氣和氧氣的混合氣體，磁控濺射陰極的磁力強度為100G～1500G。亞克力樹脂層表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜阻抗低，導電性能較佳。
步驟5、基材11進入導電層鍍膜腔室206，采用磁控濺射的方式在介質層上鍍制導電層。
導電層鍍膜腔室206中，采用磁控濺射的方式在以鍍有介質層的基材11上鍍制ITO導電薄膜，鍍制ITO導電薄膜的使用的靶材為In2O3-SnO2陶瓷靶材或者In-Sn金屬靶材。本實施例中，鍍制ITO導電薄膜的使用In2O3-SnO2陶瓷靶材，其中SnO2的質量占In2O3-SnO2陶瓷靶材質量的0.3％～20％，一種較佳的實施方式中，SnO2的質量占In2O3-SnO2陶瓷靶材質量的8％～10％。本步驟中使用的工作氣體采用純度為5N的氬氣和氧氣的混合氣體，利于形成均勻的導電膜層。并且，磁控濺射采用的濺射電壓為400V～500V，導電膜鍍膜腔室真空度為9×10-4mbar～9×10-3mbar，基材11溫度為80℃～150℃。磁控濺射陰極采用磁力強度為200G～1000G，其中，500G～800G效果最佳。本方法與工藝鍍制的導電層的ITO導電薄膜結晶性能好，阻抗低，導電性能較佳。
前處理除去基材11表面的水汽，有利于ITO結晶，提高了ITO導電薄膜層的結晶性；基材11表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜透過率高，并且阻抗低，導電性能較佳，ITO導電薄膜層的阻抗約為100Ω/□，比現有技術制備的ITO導電薄膜層的阻抗小約為50Ω/□。
本實施例中，基材11選用聚酯樹脂類的塑料材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)塑料或環烯烴類共聚物(COC)塑料，聚酯樹脂類的塑料具有良好的透明性、耐熱性及機械特性。優選的，基材11厚度選擇2mm～100mm。
前處理除去亞克力樹脂層表面的水汽，有利于ITO結晶，提高了ITO導電薄膜層的結晶性；基材11上的亞克力樹脂層表面先鍍制介質層再鍍制導電層，制備的ITO導電薄膜透過率高，并且阻抗低，導電性能較佳，ITO導電薄膜層的阻抗約為100Ω/□，比現有技術制備的ITO導電薄膜層的阻抗小約為50Ω/□。
以上所揭露的僅為本發明幾種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。
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