專利名稱：一種透明導電膜及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種透明導電膜及其制作方法，尤其是一種嵌入式的透明導電膜及其 制作方法。
背景技術：
透明導電膜被廣泛用于觸控液晶面板、有機放光二極體(OLED)以及電磁屏蔽等 領域。目前，比較常見的透明導電膜有ITO膜和金屬膜兩種，前者是在透明的玻璃或者塑料 基板表面，通過蒸鍍或濺射的方法形成一層銦-錫氧化物膜(ITO)等的透明導電性材料，后 者是在透明的玻璃或者塑料基板表面，通過金屬鍍或蒸鍍的方法，在整個表面形成金屬薄 膜，然后通過光刻對其加工，將金屬層刻蝕成微細的金屬網格。但是，ITO膜雖然透光性優(yōu)異，其導電性能卻一般，不適用于電氣、航空等要求較高 的領域。而金屬膜雖然具有較佳的導電性，但是在加工金屬膜的時候，需要除去大部分的金 屬薄膜，所以存在著浪費多、生產成本高的缺點。近年來，一些科學家提出了直接在透明基底表面一次成型網格狀金屬導線的方 法。其中一種是是將銀奈米粒子、有機溶劑、介面活性劑與水性溶劑等原料摻合并乳化，當 這種墨水被涂布在透明基板表面時，因為溶劑的極性、表面能及揮發(fā)度的差異，得以在基板 表面自動形成任意形狀的銀網狀構造，經過燒結之后便成為透明導電膜。這個技術目前所 發(fā)表的透明導電膜其表面電阻值約4 270 Ω/Sq，可見光透光率約75 86%。但是由這種方法得到的網狀金屬銀線，其形狀大小和位置分布完全依賴溶劑本身 的特性，可控性非常差，容易造成某些區(qū)域過度密集，而有些地方則非常稀疏，使得透明導 電膜的透光均勻度和導電均勻度都受到影響。另外所有將導電金屬線制作在薄膜表面之上 的透明導電膜，其金屬層都容易氧化并掉落，大大影響了透明導電膜的使用壽命。

發(fā)明內容
針對以上問題，本發(fā)明提出了一種透明導電膜及其制作方法。該透明導電膜利用 納米壓印的方法，在表面形成規(guī)則的亞微米圖形，將導電金屬填設在這些亞微米圖形中形 成導電金屬線，從而達到嚴格控制金屬線的配置位置和尺寸，使得該透明導電膜導電性和 透光性在顯著提高的同時，還能按照運用場合的不同進行可控的設計。另外，由于金屬導線 被鑲嵌在薄膜內部，其穩(wěn)定性和抗氧化的能力也得以改善。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜，包括透明基底和導電金屬，該透明基 底包括導電區(qū)和透光區(qū)，該導電區(qū)為相互連通的網線狀凹槽，該透光區(qū)為該網線狀凹槽圍 成的網格；該導電金屬填設于該導電區(qū)的網線狀凹槽內，其中該凹槽的面積與該網格的面 積之比小于5%。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜，其中所述透光區(qū)的網格為正多邊形網 格，其邊長尺度小于200um。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜，其中所述透明基底為柔性透明材料，其透光率大于85%。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜，其中所述導電區(qū)的凹槽深寬比大于
1 1。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，包括如下步驟壓印工藝使用金屬凸模在一透明基底上壓印出網格圖案，其中該網格的邊線為 凹槽，且該凹槽的面積與該網格的面積之比小于5% ；金屬化工藝對該透明基底進行金屬化，使凹槽內充滿導電金屬；拋光工藝去除透明基底表面多余的導電金屬，只保留凹槽中的導電金屬，從而形 成透明導電膜。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，其中所述金屬化工藝為濕 法涂布工藝，包括采用連續(xù)式涂布方法，在透明基底表面涂布摻有疏水溶劑的納米銀漿；根據自流平效應使銀漿沉積于凹槽中；加熱烘烤，使銀漿凝結，在凹槽中形成金屬線柵。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，其中在透明基底上涂布一 層疏水層，以加快納米銀漿往凹槽中聚集。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，其中所述金屬化工藝為電 鑄工藝或濺射工藝，通過電鑄或濺射，在透明基底的凹槽中生長出導電金屬。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，其中還包括金屬凸膜的制 備工藝，該制備工藝包括光刻工藝采用掃描光刻或平鋪光刻，在光刻膠表面刻蝕出網格圖案，該網格的邊 線為凹槽，且該凹槽的深寬比大于1 1;鍍電極通過真空濺射或者化學鍍的方法，對具有凹槽圖形的光刻膠進行金屬化， 使整個光刻膠表面，包括凹槽部分，形成電極層；電鑄母板帶有導電層的光刻膠干板置入電鑄槽中，進行金屬離子的電沉積，在電 極層上逐步沉積形成一定厚度金屬薄板；脫膠將金屬薄板從光刻膠干板上分離，并去除光刻膠，在金屬板上形成凸型的網 格圖形結構。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，其中所述壓印工藝為卷對 卷輥筒壓印。根據本發(fā)明的目的提出的一種透明導電膜的制作方法，其中所述拋光工藝為機械 拋光、化學電解或化學腐蝕中的一種。上述的透明導電膜及其制作方法，利用納米壓印技術在透明基底表面壓制出供導 電金屬埋設的凹槽，通過設計凹槽的線寬和深度以及占整個透明導電膜的比重，得到了一 種透光率高且導電性好的透明導電膜。同時，由于導電金屬部分被鑲嵌在透明基底內部，不 易脫落和氧化，并且可以采用柔性材料作為透明基底，開發(fā)出能在更多場合下應用的透明 導電膜。下面結合附圖以具體實施例對本發(fā)明做詳細說明。


圖1是本發(fā)明的透明導電膜示意圖；圖2是圖1中透明基底的示意圖；圖3是圖1中A-A方向上的剖視圖；圖4是本發(fā)明的凸膜制備流程圖；圖5是本發(fā)明的透明導電膜的制作流程圖。
具體實施例方式請一并參見圖1、圖2，圖1是本發(fā)明的透明導電膜示意圖，圖2是圖1中透明基底 的示意圖。如圖所示，該透明導電膜100包括透明基底110和導電金屬120。透明基底110 包括導電區(qū)111和透光區(qū)112，導電區(qū)111為相互連通的網狀凹槽，導電金屬120填設在導 電區(qū)111中，透光區(qū)112為網狀凹槽圍成的網格。該導電金屬120可以是由銀漿燒結而成 的銀粒子線，也可以是其他比如銅、鎳、鋁等金屬通過電鑄或者濺射的方法沉積在該導電區(qū) 111中形成的導電線。下面將分別對透明導電膜100的透光性和導電性做分析。對于透光性通常情況下，該導電區(qū)111填設導電金屬120后不透光，所以該透明 導電膜100的實際透光率由導電區(qū)111的面積大小和透明基底110自身的透光率決定。即 導電區(qū)111的面積占透光區(qū)面積的比值越小，透明導電膜100的透光率越高。通常，導電區(qū) 111與透光區(qū)112的面積比為5%，透明基底110本身的透光率為90%時，透明導電膜100 的透光率可達85%以上。為了獲得較高的透光率，我們選擇導電區(qū)111的凹槽的面積與整 個網格的面積之比小于5%，且透明基底110的透光率大于90%。特別的，當透光區(qū)112的 網格為正多邊形時，導電區(qū)111和透光區(qū)112的面積之比可由如下公式計算P = l-a2/(a+L*tanl80/n)2 (1)式(1)中a為正多邊形的邊長，L為導電區(qū)111的寬度，η為正變形的邊數。以正六邊形網格為例，當網格邊長為35um，透光率為90%時，金屬導電線的線寬 為3um左右。對于導電性該透明導電膜的導電性主要依賴導電金屬120的電特性以及橫截 面，請參見圖3，圖3是圖1中A-A方向上的剖視圖。如圖所示，導電金屬120的橫截面由導 電區(qū)111的寬度和深度決定。由于寬度受透光率的影響，不可能做的很寬，因此，需要將導 電區(qū)111的深度設計的比較深，以提高導電金屬120的橫截面。優(yōu)選地，我們將深寬比設計 成大于1 1，以金屬銀為例，在寬度為3um時，該透明導電膜100的表面阻抗可達到大于 3. δΩ/sq的范圍。實際應用中，我們可以根據透明導電膜的導電性和透光性上的平衡需要，以及所 使用的場合的限致，靈活的設計網線的寬度和深度。另外，對于一些對透明導光膜表面整體 導電性要求較高的應用領域，比如在觸點內置式觸空屏幕中，或者一些電磁屏蔽應用中，需 要設計高密度的導電網線，因此將網格的尺寸設計在200um以下。下面將具體介紹本發(fā)明的透明導電膜的制作方法。本發(fā)明在制作上述的透明導電膜時，選擇以納米壓印的方法形成該透明導電膜表 面的網狀凹槽。特別地，當透明基底為柔性材料時，可以通過卷對卷的輥筒壓印的方法高速 的生產該透明導電膜。因而在制膜之前，首先需要進行凸膜的制備。
請參見圖4，圖4是本發(fā)明的凸膜制備流程圖。如圖所示，該凸膜的制備包括采 用掃描光刻或平鋪光刻，在光刻膠表面刻蝕出網格圖案，該網格的邊線為凹槽，且該凹槽的 深寬比大于1:1;通過真空濺射或者化學鍍的方法，對具有凹槽圖形的光刻膠進行金屬化，使整個 光刻膠表面，包括凹槽部分，形成電極層；帶有導電層的光刻膠干板置入電鑄槽中，進行金屬離子的電沉積，在導電層上逐 步沉積形成一定厚度金屬薄板；將金屬薄板從光刻膠干板上分離，并去除光刻膠，在金屬板上形成凸型的網格圖 形結構。其中，當網格為正四邊形時，采用掃描光刻的方法，選擇0. 5um的梳妝光點對光刻 膠表面進行縱向和橫向的兩次曝光，該種刻蝕方法優(yōu)點是刻蝕速度快，且容易刻蝕出深紋 圖案。當網格為其他多邊形時，采用平鋪投影曝光的方法，現在光闌上預先設置曝光圖 形，然后以該圖形對光刻膠表面進行曝光，直接形成具有正多邊形圖樣的網格，并通過機械 輔助，將單次曝光的圖形拼接成整體，實現網格的刻蝕。該種刻蝕方法的優(yōu)點是曝光圖形可 控，但機械精度要求較高。請再參見圖5，圖5是本發(fā)明的透明導電膜的制作流程圖。如圖所示，該方法主 要包括三大工藝首先是壓印工藝，通過一表面有網格圖樣的金屬凸模，對透明基底表面施 壓，在施壓的同時，可以采用加熱或者紫外固化等手段，將凸模表面的圖案轉移到透明基底 上，以形成網線為凹槽的網格圖案。其中該網格圖案的邊線為凹槽，且該凹槽的面積與該網 格的面積之比小于5%。其次是金屬化工藝，該工藝的目的是在導電區(qū)的凹槽中填設導電金屬，使其充滿 或者溢出凹槽。具體地，該金屬化工藝可以由以下幾種方法進行第一種方法可以為濕法涂布工藝。該方法包括采用連續(xù)式涂布方法，在透明基底表面涂布摻有疏水溶劑的納米銀漿，該納米銀 漿中的銀粒子直徑在50nm-70nm左右，其疏水溶劑比重為10% -20%之間；根據自流平效應，銀漿會自動沉積于凹槽中，或者可以在透明基底表面增涂一層 10%的疏水層，該疏水層的厚度控制在200nm以內，使其遠小于凹槽的深度，則配合銀漿中 本身含有的疏水劑成分，可以加快銀粒子往凹槽處聚集，在連續(xù)式涂布后，確保銀粒子充滿 于凹槽中；加熱烘烤，使銀漿凝結，最終在凹槽中形成金屬線柵。這種方法的優(yōu)點是工藝簡單，操作方便，能夠配合卷對卷(Roll to Roll)的連續(xù) 式涂布方法，高速化大尺寸的進行生產。但缺點是銀漿的附著力不佳，容易脫落，且涂布的 均勻性效果不佳，容易使一些地方銀漿聚集的比較多，而一些地方則比較稀疏。第二種方法為電鑄工藝或濺射工藝。在透明基底上，通過電鑄工藝、或者真空濺 射工藝沉積金屬導電層，由于凹槽的內部兩側表面同時沉積，因此，在凹槽中的金屬填充速 度，比圖形表面的金屬沉積的速度快兩倍。例如，對于凹槽線寬為2um，則槽填充完成時，表 面金屬厚度約為lum。這種方法的優(yōu)點是工藝相對成熟，金屬沉積均勻，可以選擇多種金屬如銅、鎳、鋁等作為導電金屬進行沉積，且附著力強不易脫落。缺點是表面全部都附有金屬，容易造成浪 費，且耗時長不適用大尺寸的制作。最后為拋光工藝，該步驟主要為了去除在表面多余的金屬層，保留導電區(qū)凹槽中 的導電金屬，以提高透明導光膜整體的透光性。該拋光工藝可以采用機械拋光、化學電解或 化學腐蝕中的一種。綜上所述，本發(fā)明提供了一種透明導電膜，該透明導電膜利用納米壓印技術在透 明基底表面壓制出供導電金屬埋設的凹槽，通過設計凹槽的線寬和深度以及占整個透明導 電膜的比重，得到了一種透光率高且導電性好的透明導電膜。同時，由于導電金屬部分被鑲 嵌在透明基底內部，不易脫落和氧化，并且可以采用柔性材料作為透明基底，開發(fā)出能在更 多場合下應用的透明導電膜。由以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并 非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的權利要求范圍加以限制。相反地，其目的 是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種透明導電膜，包括透明基底和導電金屬，其特征在于所述透明基底包括導電 區(qū)和透光區(qū)，該導電區(qū)為相互連通的網線狀凹槽，該透光區(qū)為該網線狀凹槽圍成的網格；所 述導電金屬填沒于該導電區(qū)的網線狀凹槽內，其中該凹槽的面積與該網格的面積之比小于5%。
2.如權利要求1所述的透明導電膜，其特征在于所述透光區(qū)的網格為正多邊形網格， 其邊長尺度小于200um。
3.如權利要求1所述的透明導電膜，其特征在于所述透明基底為柔性透明材料，其透 光率大于85%。
4.如權利要求1所述的透明導電膜，其特征在于所述導電區(qū)的凹槽深寬比大于 1 I0
5.一種透明導電膜的制作方法，其特征在于，包括如下步驟壓印工藝使用金屬凸模在一透明基底上壓印出網格圖案，其中該網格的邊線為凹槽， 且該凹槽的面積與該網格的面積之比小于5% ；金屬化工藝對該透明基底進行金屬化，使凹槽內充滿導電金屬； 拋光工藝去除透明基底表面多余的導電金屬，只保留凹槽中的導電金屬，從而形成透 明導電膜。
6.如權利要求5所述的透明導電膜的制作方法，其特征在于所述金屬化工藝為濕法 涂布工藝，包括采用連續(xù)式涂布方法，在透明基底表面涂布摻有疏水溶劑的納米銀漿； 根據自流平效應使銀漿沉積于凹槽中； 加熱烘烤，使銀漿凝結，在凹槽中形成金屬線柵。
7.如權利要求6所述的透明導電膜的制作方法，其特征在于在透明基底上涂布一層 疏水層，以加快納米銀漿往凹槽中聚集。
8.如權利要求5所述的透明導電膜的制作方法，其特征在于所述金屬化工藝為電鑄 工藝或濺射工藝，通過電鑄或濺射，在透明基底的凹槽中生長出導電金屬。
9.如權利要求5所述的透明導電膜的制作方法，其特征在于還包括凸膜的制備工藝， 該制備工藝包括采用掃描光刻或平鋪投影光刻，在光刻膠表面刻蝕出網格圖案，該網格的邊線為凹槽， 且該凹槽的深寬比大于11;通過真空濺射或者化學鍍的方法，對具有凹槽圖形的光刻膠進行金屬化，使整個光刻 膠表面，包括凹槽部分，形成電極層；帶有導電層的光刻膠干板置入電鑄槽中，進行金屬離子的電沉積，在導電層上逐步沉 積形成一定厚度金屬薄板；將金屬薄板從光刻膠干板上分離，并去除光刻膠，在金屬板上形成凸型的網格圖形結構。
10.如權利要求5所述的透明導電膜的制作方法，其特征在于所述壓印工藝為平面壓 印或者卷對卷輥筒壓印。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透明導電膜，該透明導電膜包括透明基底和導電金屬，其中在透明基底上利用納米壓印技術壓制出用于埋設導電金屬顆粒的凹槽以及用于透光的網格，通過設計凹槽的線寬和深度以及占整個透明導電膜的比重，得到了一種透光率高且導電性好的透明導電膜。同時，由于導電金屬部分被鑲嵌在透明基底內部，不易脫落和氧化，并且可以采用柔性材料作為透明基底，開發(fā)出能在更多場合下應用的透明導電膜。同時本發(fā)明還提供了該透明導電膜的制作方法。
文檔編號H01B5/14GK102063951SQ201010533228
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者吳智華, 周小紅, 朱鵬飛, 浦東林, 陳林森 申請人:蘇州大學, 蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司