专利名称：一种电阻式触摸屏的透明导电材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为基材的透明导 电材料，它运用于电阻式触摸屏。
背景技术：
触摸屏是一种显著改善人机操作界面的输入设备，具有直观、简单、快 捷的优点。随着电子技术的发展，触控屏的使用越来越普遍。过去，各种类 型的触摸屏不断出现，包括电阻式、电容式、红外和表面声波式触摸屏。其 中，电阻式触摸屏是市场主流。电阻式触摸屏的核心部分为两层透明导电材 料。这两层透明导电材料的组合方式存在TCO Film & TCO Film和TCO Film & TCO Glass两禾中结构(TCO是transparent conductive oxides的简 称)。TCO Film和TCO Glass —般是采用在透明基材上沉积In203:Sn(简 称ITO)薄膜。ITO薄膜具有透光性好、电阻率低、易刻蚀和易低温制备等 优点。应用于电阻式触摸屏中的ITO薄膜的方块电阻具有特定的要求，其 阻值范围为200~1000Q/::。为了得到所要求的方块电阻，透明导电膜的厚 度薄，具有高透过特性，但是常导致面阻抗不均匀，环境稳定性差。而且， 市场上普遍使用的ITO膜中，尽管它们的透过率高，但是由于ITO自身的 本征吸收问题，导致其普遍存在透过泛黄问题，这影响了触摸屏的外观视觉 效果。
最近，电阻式触摸屏已经发展具有多点触控功能，与电容式触摸屏一样， 可以通过简单的动作实现放大、縮小、旋转等复杂的操作，具有广泛的市场 前景。其实现原理是将类比式原理的电阻式触摸屏的ITO薄膜采用矩阵设计，触摸屏的工作面进行分区处理，使之可以识别触摸屏上存在的多点触摸。
在制备中，ITO薄膜的矩阵单元与矩阵单元之间是被蚀刻而成绝缘的间隙。 因为间隙宽度很窄，以及ITO薄膜的高透过性，在ITO表面进行多重精密 印刷时，定位非常困难。尽管在印刷区域的四周设计了印刷耙标作为定位标 志，但是随着印刷时间的延长，印刷机器的刮刀与其网之间的重复作用，引 起网变形，目前存在的ITO膜表面的定位问题在此时尤为明显，妨碍了多 点触控电阻式触摸屏的质量控制。在多点触控电阻式触摸屏中，为了得到矩 阵形式的ITO薄膜膜结构，是通过印刷方式在ITO薄膜表面印刷了一种耐 酸性保护油墨，覆盖需要保留的ITO薄膜，裸露需要被蚀刻的ITO薄膜， 然后通过酸液蚀刻而成的。由于这些耐酸性保护油墨属于油性物质，与酸液 非浸润，如上所述的矩阵单元之间的间隙很窄，因此，耐酸油墨间的间隙也 是非常小，在表面张力的作用下，酸液不容易与裸露的ITO薄膜接触，常 常出现不能蚀刻成完全绝缘的问题，造成良率很低。
发明内容
鉴于目前普遍使用的ITO薄膜在触摸屏的制备中存在的上述问题，本 发明提供一种用于电阻式触摸屏的透明导电材料，便于电阻式触摸屏的制备
和品质提升，为实现上述目标，本发明提供一种透明导电材料
一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，它由柔性透明基材聚对苯二甲
酸乙二醇酯(PET) (6)、以及其表面依次沉积的第一层光学薄膜(7)、 第二层光学薄膜(8)和第三层透明导电薄膜(9)组成。
其中，所述的透明导电材料，在小于490nm的可见波段内，尤其是 4Q0 490nm范围内，具有增透作用，其方块电阻大小范围为200 600Q/口，优选300 500Q/口。
其中，所述的PET (6)，其可以为单层PET也可以为双层PET的复合体。
其中，所述的第一层光学薄膜(7)为高折射率电介质薄膜，折射率范 围为2.0~2.4，其材质可为Ti02、 Nb205、 Ta205、 Zr02等，优选Ti02、 Nb205，其厚度范围为10 30nm。
其中，所述的第二层光学薄膜(8)为低折射率电介质薄膜，折射率范 围为1.38~1.6，其材质可为Si02、 MgF2等，优选Si02，其厚度范围为 50 100nm。
其中，所述的第三层透明导电薄膜(9)，其材质为ITO，其厚度范围 为10 20nm。
其中，所述的多层薄膜采用低温磁控溅射技术制备。
本发明的透明导电材料在小于490nm的可见波段内，尤其是 400 490nm范围内，具有增透作用；其方块电阻率为200~6000/口，优选 300 500Q/口。基材可以为单层PET也可以为双层PET的复合体，其表面 可以存在硬化和防眩等处理。透明导电材料的三层光学薄膜从基材表面开 始，依次是第一层、第二层和第三层。第一层为一高折射率电介质薄膜，其 折射率范围为2.0 2.4，厚度范围为10 30nm，可选择材料为Ti02、Nb205、 Ta205等，优选Ti02和Nb205;第二层为一低折射率电介质薄膜，其折 射率范围为，厚度范围为50 100nm，可选择材料为Si02、 MgF2、 SrF2 等，优选Si02;第三层为ITO薄膜，厚度范围为10~20nm。在本发明中， 多层光学薄膜的制备采用低温磁控溅射技术，其中，ITO薄膜处于结晶不完 整状态。本发明的透明导电材料制备电阻式触摸屏，具有以下优势-
1、 ITO薄膜不是直接沉积于PET表面，而是沉积于具有一定厚度的 电介质光学薄膜表面，因此，本发明的透明导电材料的表面ITO薄膜均匀 性好，其面阻抗一致，提高了电阻式触摸屏的线性度。
2、 透明导电材料在小于490nm的可见波段内，尤其是400~490nm 范围内，具有增透作用，可以抵消ITO薄膜由于本征吸收导致的在低波段 的低透过率，使不同波段的光线透过率保持一致，消除ITO薄膜泛黄的问 题，提升了触摸屏的品质。
3、 采用了上述的三层光学薄膜，透明导电材料的反射将微弱呈现一 定的颜色。通过蚀刻后，透明导电材料的反射变成无色。此反射特性的微弱 变化在传统的电阻式触摸屏尤其是多点触控电阻式触摸屏的制备过程中使 肉眼可以确认ITO薄膜被酸液蚀刻的边沿及间隙，容易辨别ITO薄膜表面 上印刷质量，便于产品的质量控制，避免采用专用检测设备，简化工艺过程。
4、 由于ITO薄膜的厚度薄，而且采用低温磁控溅射技术，ITO薄膜 处于结晶不完整状态，容易与酸液发生反应而被蚀刻，降低触摸屏制备中的 蚀刻不良现象。
图1是电阻式触摸屏中常用的一种ITO膜的透过率曲线。
图2是多点触控电阻式触摸屏的两层导电材料，(a)第一导电层；(b)
第二导电层；(c)两导电层组合图。
图3是本发明的透明导电材料的结构。
图4是本发明的透明导电材料的透过率曲线图。图5是本发明的透明导电材料的反射率曲线图。
具体实施例方式
图1为电阻式触摸屏中常用的一种ITO膜的透过率曲线。从图中可以 看出，ITO膜具有高透过特性，但是其透过率随波长的减小而降低，在低波 段，尤其是蓝光以下波段表现出吸收现象，此吸收现象来自ITO薄膜的本 征吸收。此吸收现象是导致ITO膜呈现微弱泛黄的原因，其影响了ITO使 用的外观效果。
最近，电阻式触摸屏发展具有多点触控功能，拓展了电阻式触摸屏的功 能，可以实现电容式触摸屏各种操作。多点触控电阻式触摸屏的实现方式是 将电阻式触摸屏的一层透明导电材料被蚀刻成横向导电条(1)，另一层材 料被蚀刻成纵向导电条(2)，它们之间的间隙分为(3)和(4)。在电路 控制中，横向导电条和纵向导电条分别通过导电线路(5)与触摸屏控制器 连接。两层透明导电材料通过组合后，形成矩阵的形式，分别如图2 (a)-(c)所示。为了提高电阻式触摸屏的精度以及避免在触摸屏的工作区域产 生盲区，图2中的间隙(3)和(4)的宽度很窄，~0.1 mm。在触摸屏的 制备中，此宽度和ITO薄膜的高透过性特性妨碍了触摸屏制备的质量检测。
图3是本发明设计的透明导电材料的结构。包括透明基材(6)、第一 层光学薄膜(7)、第二层光学薄膜(8)和第三层透明导电薄膜(9)。透 明基材(6)的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，在具体实施中，其 可以是单层PET也可以是双层PET的复合体，其表面可以进行硬化处理和 防眩处理。第一层光学薄膜(7)为一高折射率电介质薄膜，其折射率范围 为2.0 2.4，厚度范围为10 30nm，可选择材料为Ti02、 Nb2Q5、 Ta205等，优选Ti02和Nb205;第二层光学薄膜(8)为一低折射率电介质薄膜， 其折射率范围为1.38~1.6，厚度范围为50~100nm，可选择材料为Si02、 MgF2、 SrF2等，优选Si02;第三层透明导电薄膜(9)为ITO薄膜，厚 度范围为10 20nm。
多层薄膜材料的制备采用低温磁控溅射技术。Si02薄膜可以采用Si 或者Si02作为靶材，Ti02采用Ti、 TiO或Ti02作为靶材、Nb205采用 Nb或Nb205作为耙材，ITO薄膜采用重量比为9: 1的陶瓷靶，沉积温度 范围为室温 150。C。在制备前，将三种耙材以及透明基材(6)装配于镀膜 真空室内，然后抽取真空，基材表面处理，并镀膜。薄膜沉积的厚度由于在 线膜厚监控检测。在镀膜中，通过调节合适的镀膜参数，开启三个靶材同时 对透明基材进行镀膜，节约时间；也可以每次只开启一个靶材，镀完一层后， 再开启另一个靶材，镀另一层薄膜，依次镀完三层薄膜，但消耗时间较多。
本发明中，ITO薄膜不是直接沉积于PET表面，而是沉积于具有一定 厚度的电介质光学薄膜表面，因此，本发明的透明导电材料的表面ITO薄 膜均匀性好，其面阻抗一致，可以提高电阻式触摸屏的线性度。图4为本发 明设计的透明导电材料的透过率与波长的关系。从图中可以看出，其透过率 整体增加，可以增加采用此透明材料作为触摸屏的清晰度，尤其，在低波段 的透过率明显增加，这将改善触摸屏的外观效果，避免泛黄问题。由于干涉 效应，此透明材料的反射光将呈现微弱的颜色，便于在触摸屏制备过程中的 质量控制，其反射图谱如图5所示。而且，本发明的透明导电材料便于蚀刻， 提高了生产速度和良率。
权利要求
1、一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征在于，它由柔性透明基材聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(6)、以及其表面依次沉积的第一层光学薄膜(7)、第二层光学薄膜(8)和第三层透明导电薄膜(9)组成。
2、 如权利要求1所述的一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征 在于，所述的透明导电材料，在小于4卯nm的可见波段内，尤其是400 490nm 范围内，具有增透作用，其方块电阻大小范围为200 600Q/口，优选300 500Q/口。
3、 如权利要求1所述的一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征 在于，所述的PET (6)，其可以为单层PET也可以为双层PET的复合体。
4、 如权利要求1所述的一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征 在于，所述的第一层光学薄膜(7)为高折射率电介质薄膜，折射率范围为2.0 2.4， 其材质可为Ti02、 Nb205、 Ta205、 Zr02等，优选Ti02、 Nb205，其厚度范围 为10~30nm。
5、 如权利要求1所述的一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征 在于，所述的第二层光学薄膜(8)为低折射率电介质薄膜，折射率范围为 1.38 1.6，其材质可为Si02、 MgF2等，优选Si02，其厚度范围为50 100nm。
6、 如权利要求1所述的一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征 在于，所述的第三层透明导电薄膜(9)，其材质为ITO，其厚度范围为10 20nm。
7、 如权利要求1所述的一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料，其特征 在于，所述的多层薄膜采用低温磁控溅射技术制备。
全文摘要
本发明公开了一种适合电阻式触摸屏的透明导电材料。它包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材和基材表面的三层光学薄膜。从基材表面开始，三层光学薄膜依次是高折射率电介质光学薄膜、低折射率电介质光学薄膜和透明导电薄膜。通过三层光学薄膜设计，该透明导电材料在小于490nm的可见波段内，尤其是400～490nm范围内，具有增透作用。该透明导电材料的方块电阻率为200～600Ω/□。其物理特性便于电阻式触摸屏的制备和品质提升。
文档编号B32B9/04GK101599315SQ20091010779
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月1日 优先权日2009年6月1日
发明者唐根初, 蔡荣军 申请人:深圳欧菲光科技股份有限公司