一种低电阻ito透明导电膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低电阻ITO透明导电膜，所述ITO透明导电膜依次包括：柔性基材、第一过渡层、高折射率层、第二过渡层、金属层、及ITO透明导电层，所述高折射率层的折射率范围在2.0至2.4之间，所述第一过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与柔性基材的结合力，所述第二过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层与金属层之间的结合力。本发明利用层间掺杂，极大地提高了膜系的导电性，使其达到了相同厚度ITO膜系所不能达到的低电阻，可以应用于大面积触控屏、电磁脉冲屏蔽膜等领域。
【专利说明】-种低电阻丨το透明导电膜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学【技术领域】，特别是涉及一种低电阻Ι--透明导电膜。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着半导体制造技术及光伏技术突飞猛进的发展，诸如平面显示器、触控 屏、窗膜、聚合物分散液晶（PDLC)、太阳能电池等技术迅速发展和完善，这些新技术都需要 用到透明导电膜作为电极、受光面或者电磁脉冲屏蔽膜。以触控屏为例，触控屏中常用的几 种类型如电阻式触控屏、表面电容式触控屏、感应电容式触控屏都需要利用透明导电膜作 为电极材料。
[0003] 透明导电膜公认的定义为在可见光范围（波长范围在380nm到780nm之间）为透 明的，并且具有较低的电阻率。透明导电膜有ΙΤ0膜（氧化铟锡薄膜）、ΑΖ0膜（掺铝氧化锌 膜），三氧化二铝这类半导体类透明导电膜，另外还有纳米碳管、石墨烯、纳米银浆等形成的 透明导电膜。然而，对于诸如纳米碳管、石墨烯、纳米银浆等形成的透明导电膜而言，如果需 要提高其导电性，必然需要增加厚度，这样不可避免地增加了材料对光的反射率和吸收率， 降低了透过率。因此在目前的生产中通过欠氧技术制备出来的半导体类透明导电膜越来越 受到欢迎，这主要是由于半导体类透明导电膜可以同时得到极佳的导电性和透过性。在这 类材料中，ΙΤ0膜是最常用也是性能最好的一种。ΙΤ0膜不仅导电性和透明型优于其他薄膜 材料，而且还具有其他透明导电膜所不具备的高硬度与高化学稳定性。
[0004] 提高ΙΤ0膜的导电性是光电材料工程师追求的目标之一，通常通过增加 ΙΤ0膜的 厚度或者退火处理来提高导电性，然而，这可能会导致对可见光的透过性下降。有很多关 于低电阻高透光率ΙΤ0膜的设计和报道。例如，上海理工大学设计了一种复合折射率ΙΤ0 膜，通过不同厚度设置以及折射率的差异，适应不同工作状态下对光学电学性能的要求。通 过控制薄膜生长时氩气和氧气比值，使上ΙΤ0膜层与下ΙΤ0膜层具有不同的折射率，最终 得到了较低的方块电阻和反射率（申请号：201220623869. 8)。上海冠旗电子新材料股份 有限公司则设计了一种基材/Si02/IT0三层结构，首先对透明薄膜基材进行清洁，再镀一 层Si0 2，然后进行抛光，再在表面镀一层ΙΤ0膜，最后进行退火处理，由于在前期进行了清 洁和抛光以及后期的退火处理，方块电阻值为100Ω/ □左右，大大地提高了薄膜的透光率 和降低了电阻率（申请号=201310306744)。深圳市海森应用材料有限公司研发的通过在 1!'0膜里面掺杂21'，得到了11'0-21'导电膜，相比与常规的11'0膜，电阻率降低了65%以上， 可见光透过率提高了约2%，且热稳定性和耐化学性都有了明显的提高。还有很多关于低 电阻ΙΤ0膜的设计与制备的专利，如：一种低电阻ΙΤ0玻璃应用的大尺寸电容屏（申请号： 201320582157. 0);-种具有高导电性能ΙΤ0膜的制备方法（申请号：200810063399.2); ΙΤ0薄膜及其制造方法（申请号：200480024772. 3)等。
[0005] 目前ΙΤ0所存在的技术问题还有很多，首先，ΙΤ0价格昂贵，ΙΤ0中的铟是一种不可 再生的材料，随着ΙΤ0的大量使用会匮乏，应该尽可能减少铟的使用以便节约资源。第二， ΙΤ0膜的方块电阻一般为100-150 Ω/ □之间，这已经是透光性良好的单层ΙΤ0膜电阻值的 极限值了，如果再通过增加厚度来降低电阻，将会导致透光率的降低和铟材料的大量使用。 因此，需要设计出一种在保持较高的透光率的前提条件下，同时保持低电阻和较少的ITO。 而根据之前的调研可以看出当前市场上的ITO透明导电膜的电阻往往较高，或者是膜系结 构中全部为ITO膜，无法满足在保持少用ITO材料的条件下还具有低电阻高透过的要求。因 此，研究出资源节约型的低电阻ITO膜是目前亟需解决的重大课题。
[0006] 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种低电阻ΙΤ0透明导电膜。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低电阻ΙΤ0透明导电膜。
[0008] 为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
[0009] 一种低电阻ΙΤ0透明导电膜，所述ΙΤ0透明导电膜依次包括：柔性基材、第一过渡 层、高折射率层、第二过渡层、金属层、及ΙΤ0透明导电层，所述高折射率层的折射率范围在 2. 0至2. 4之间，所述第一过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折射率层 与柔性基材的结合力，所述第二过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增加高折 射率层与金属层之间的结合力。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述第一过渡层的厚度为1?5nm，第一过渡层的材料 为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者ΑΖ0金属氧化物层。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述第二过渡层的厚度为1?5nm，第二过渡层的材料 为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者ΑΖ0金属氧化物层。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述金属层的厚度为1?10nm，金属层的材料为Ag或 Au。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述高折射率层的厚度为半个光学厚度，高折射率层 为 NbOx、Si3N4、Ti02、LaTi0 3 介质层。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述柔性基底另一侧还包括保护层，所述保护层为光 学双面胶。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述保护层的厚度为10?lOOym。
[0016] 本发明具有以下有益效果：
[0017] 只有一层为ΙΤ0导电层，极大地降低了 ΙΤ0靶材的消耗，取而代之的为金属氧化 物、金属等，可以减少铟的使用以节约资源；
[0018] 两层过渡层可以增加层与层之间的结合强度，加强了整个膜系的稳固程度；
[0019] 利用层间掺杂，极大地提高了膜系的导电性，使其达到了相同厚度ΙΤ0膜系所不 能达到的低电阻，可以应用于大面积触控屏、电磁脉冲屏蔽膜等领域；
[0020] 保护层不仅可以保护膜系结构，还起到粘合剂作用，方便简捷；
[0021] 通过卷绕式磁控溅射镀膜进行一体化生产，极大地降低了生产成本，可以实现大 规模产业化。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本发明ΙΤ0透明导电膜的结构示意图；
[0024] 图2为本发明具体实施例中ΙΤ0透明导电膜的反射率曲线图。
【具体实施方式】
[0025] 以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本发明进行详细描述。但这些实施方式并 不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的 变换均包含在本发明的保护范围内。
[0026] 本发明提供了一种在不影响光学性能的基础上，通过巧妙的膜系设计和膜层间的 再掺杂方法，采用卷绕式镀膜方法制备低电阻ΙΤ0透明导电膜，有效地得到了在保持少用 ΙΤ0材料的条件下制备出低电阻ΙΤ0透明导电膜，并且利用卷对卷技术可进行大面积产业 化生产。
[0027] 参图1所示，本发明公开了一种低电阻ΙΤ0透明导电膜，其包括：柔性基材10、第 一过渡层20、高折射率层30、第二过渡层40、金属层50、、ΙΤ0透明导电层60及保护层70。
[0028] 其中：
[0029] 柔性基材10为透明有机聚合物，优选地，选用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)等。
[0030] 第一过渡层20为过渡金属层或过渡金属氧化物层，厚度为1?5nm，其材料为Ti、 Ta、Cr、Ru等金属层或者ΑΖ0 (掺铝氧化锌）等金属氧化物层等。第一过渡层20用于增加 高折射率层与柔性基材的结合力。
[0031] 高折射率层30的折射率为2. 2?2. 4,其厚度为半个光学厚度，高折射率层的材料 为 NbOx、Si3N4、Ti02、LaTi0 3 等介质层。
[0032] 第二过渡层40为过渡金属层或过渡金属氧化物层，厚度为1?5nm，材料为Ti、 Ta、Cr、Ru等金属层或者ΑΖ0等金属氧化物层等。第二过渡层40用于增加高折射率层与金 属层之间的结合力。
[0033] 金属层50厚度为10nm以下，其材料为Ag或Au等。
[0034] IT0透明导电层60的厚度为半个光学厚度，以550nm波长为中心波长，则厚度的范 围在114. 6nm与137. 5nm之间。
[0035] 保护层70为光学双面胶，其厚度为10?100 μ m，优选地，厚度为50 μ m。
[0036] 本发明通过卷对卷磁控溅射技术在柔性基材10的一面一次性溅射第一过渡层 20、高折射率层30、第二过渡层40、金属层50、IT0透明导电层60。之后在柔性基材10的 另一面通过覆膜技术贴上一层保护层70,使用过程中，揭去保护层表面的保护膜，直接贴合 到器件上即可进行器件的组装，方便快捷。
[0037] 为了不影响透光性，第一过渡层和第二过渡层的厚度均为1?5nm范围，第一过渡 层的作用是增加高折射率层与柔性基材的结合力，第二过渡层的作用是增加高折射率层与 金属层之间的结合力，两层过渡层的作用都是为了使整个膜系结构更稳固，高折射率层与 IT0透明导电膜的厚度均为半个光学厚度。可以看出整个IT0透明导电膜的厚度与传统IT0 透明导电膜的厚度一样，而通过实验测试发现导电性得到了较大的提升。
[0038] 本发明利用层间掺杂，极大地提高了 IT0透明导电膜的导电性，使其达到了相同 厚度ITO透明导电膜所不能达到的低电阻。
[0039] 在本发明的一具体实施例中，ΙΤ0透明导电膜为PET/Ti/Nb0x/AZ0/Ag/IT0膜系结 构，参图2所示为该ΙΤ0透明导电膜的反射率曲线，可以看出，在可见光范围内，该ΙΤ0透明 导电膜的反射率曲线都在6%以下，且反射率曲线近似呈"W型"曲线，表明其具有优秀的光 学透过性能。
[0040] 参表一所示为通过四探针测电阻方法得到的不同位置的ΙΤ0透明导电膜的方块 电阻值（其中B.A.为面向操作界面，A.A.为面向设备后面），其中宽幅为1250mm，左右内 缩40mm。可以看出，该ΙΤ0透明导电膜电阻分布均勻，且平均方块电阻均在10 Ω / □以下， 相比于相同厚度的纯ΙΤ0膜的100-150Ω/ □的电阻界限，导电性有了非常大的提升。
[0041] 表一.不同位置的ΙΤ0透明导电膜的方块电阻
[0042]
【权利要求】
1. 一种低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述ITO透明导电膜依次包括：柔性基 材、第一过渡层、高折射率层、第二过渡层、金属层、及ΙΤ0透明导电层，所述高折射率层的 折射率范围在2. 0至2. 4之间，所述第一过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层，用于增 加高折射率层与柔性基材的结合力，所述第二过渡层为过渡金属层或过渡金属氧化物层， 用于增加高折射率层与金属层之间的结合力。
2. 根据权利要求1所述的低电阻ΙΤ0透明导电膜，其特征在于，所述第一过渡层的厚度 为1?5nm，第一过渡层的材料为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者ΑΖ0金属氧化物层。
3. 根据权利要求1所述的低电阻IT0透明导电膜，其特征在于，所述第二过渡层的厚度 为1?5nm，第二过渡层的材料为Ti、Ta、Cr、Ru金属层或者AZ0金属氧化物层。
4. 根据权利要求1所述的低电阻IT0透明导电膜，其特征在于，所述金属层的厚度为 1?10nm，金属层的材料为Ag或Au。
5. 根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述高折射率层的厚度 为半个光学厚度，高折射率层为NbOx、Si 3N4、Ti02、LaTi03介质层。
6. 根据权利要求1所述的低电阻ITO透明导电膜，其特征在于，所述柔性基底另一侧还 包括保护层，所述保护层为光学双面胶。
7. 根据权利要求6所述的低电阻IT0透明导电膜，其特征在于，所述保护层的厚度为 10 ?100 μ m〇
【文档编号】H01B1/02GK104064257SQ201410331465
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】于甄, 胡坤 申请人:张家港康得新光电材料有限公司