透明导电膜及触摸屏的制作方法

本发明涉及透明导电膜及触摸屏。

背景技术：

透明导电膜是电容式触摸屏的核心元件，一般包括基材及依次层叠的硬涂层、导电层及金属层。以往的透明导电膜使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)薄膜形成的基材。pet薄膜为结晶性聚合物薄膜，其双折射率大，根据部位的不同而双折射率也不同。因此以往的透明导电膜产生彩虹色的颜色不均匀，即颜色浓淡不一。pet薄膜的双折射率为通常0.01左右。

目前，由于非晶性聚合物薄膜与结晶性聚合物薄膜相比，具有双折射率较小并且均匀的优点，故以非晶型聚合薄膜作为基材的透明导电薄膜日益增多。非晶性聚合物薄膜比结晶性聚合物薄膜质地更脆，其表面更容易被刮伤，并且在输送过程诸如辊对辊工艺中容易断膜。

技术实现要素：

为解决现有技术的导电膜易擦伤、易断膜的问题，本发明提供一种透明导电膜及触摸屏。

本发明第一方面提供一种透明导电膜，包括：

基材，包括相对设置的第一表面及第二表面；

第一硬涂层，形成于所述第一表面；

第二硬涂层，形成于所述第二表面；

光学调整层，形成于所述第一硬涂层远离所述基材的表面；

透明导电层，形成于所述光学调整层远离所述第一硬涂层的表面；

金属层，形成于所述透明导电层远离所述光学调整层的表面；

其中，所述第一硬涂层和所述第二硬涂层的硬度小于所述光学调整层的硬度，且所述第一硬涂层和所述第二硬涂层的模量小于所述光学调整层的模量。

模量是指材料在受力状态下应力与应变之比，模量越大，在一定应力作用下，发生弹性变形越小。在本发明中，基材两侧的硬涂层具有较低的硬度，柔韧性好；而硬度较高的光学调整层位于硬涂层和透明导电层之间，不易发生形变，二者共同作用，使得整个层叠结构达到柔韧性及强度之间的平衡，既能防止基材被刮伤，也能抑制薄膜在卷绕过程中发生断裂。也即，相对较硬的光学调整层主要是为了防止制程中基材被刮伤，同时光学调整层上形成导电层后，由于其硬度大卷绕时形变小，附着在其表面的导电层也不易产生裂纹；相对较软的硬涂层主要是为了改善柔韧性，防止后续辊对辊工艺过程中基材出现断膜，同时也起到耐刮擦作用。

优选地，所述第一硬涂层和所述第二硬涂层的硬度为0.30-0.55gpa，所述光学调整层的硬度为0.55-0.70gpa。

调节硬度在上述范围内，导电膜兼具优异的耐擦伤性和耐弯曲性，硬度太大则易断膜，太小则耐刮伤性能差。

优选地，所述第一硬涂层和所述第二硬涂层的模量为5.00-7.00gpa，所述光学调整层的模量为7.00-9.00gpa。

调节模量在上述范围内，导电膜具有相对平衡的强度及柔韧度，能防止刮伤及断膜。光学调整层的模量较大，在一定应力作用下，发生弹性变形较小，防止由于尺寸变化大引起导电层破裂，进而抑制电阻增大，耐久性良好。

优选地，所述第一硬涂层和所述第二硬涂层的厚度为0.5-5μm。

当两个硬涂层的厚度在上述范围内时，可以适当地平衡层叠结构的耐刮擦性和抗裂性。如果硬涂层太薄，则不能表现出作为硬涂层的功能，并且不能获得耐刮擦性和抗裂性。另一方面，如果硬涂层太厚，则硬涂层的柔韧性降低，并且不能获得足够的抗裂性。

优选地，所述第一硬涂层和所述第二硬涂层的厚度相同。

二者厚度相同，则硬度及柔韧性相当，卷曲时形变具有一致性，防止薄膜断裂。

优选地，所述光学调整层的厚度为50-500nm。

光学调整层一方面提高层叠结构强度，防止卷曲形变大引起导电层破裂并提高耐刮擦作用，另一方面调节匹配折射率，使层叠结构达到高透性。如果光学调整层太薄则不能达到足够的硬度，无法实现耐刮擦和防破裂作用；如果光学调整层太厚则透过率较低、雾度高。光学调整层的厚度在上述范围内时，可满足上述要求。

优选地，所述基材材质为聚环烯烃或聚碳酸酯。

二者为新型的非晶性聚合物材料，与传统的pet、pe等相比，双折射率较小并且均匀，形成的薄膜颜色均匀。且具有较高的硬度、优异的透光性和较低的断裂拉伸强度。

优选地，所述第一硬涂层含有多个颗粒，所述金属层的表面形成多个凸起；或者，所述第二硬涂层含有多个颗粒，所述第二硬涂层表面形成多个凸起。

在卷曲透明导电膜使其为筒状时，会存在相邻的透明导电薄膜的金属层彼此产生粘连及压接的问题。在硬涂层中添加颗粒，使金属层表面形成凸起，凸起可使相邻的金属层形成点接触，从而避免发生粘连及压接。

优选地，所述凸起的分布密度为100-3000个/mm²。

凸起的分布密度过大时，会导致透明导电膜的雾度值过大、光透过率降低，进而严重影响透明导电膜的外观和光学效果。而如果凸起的分布密度过小，则抗粘连的效果有限。在上述密度范围内，透明导电膜能较好的兼顾抗粘连及光学效果。

本发明第二方面提供一种触摸屏，所述触摸屏包括两个上述第一方面任一项所述的透明导电膜，所述两透明导电膜相贴合，所述触摸屏设有触摸区及引线区，所述金属层位于所述引线区；所述触摸区包括由所述透明导电层蚀刻而成的电极；所述引线区包括由所述金属层及位于所述引线区的透明导电层被蚀刻形成的引线。

在上述触摸屏中，由金属层及透明导电层直接蚀刻得到引线。因此，无需再通过丝印方式形成与电极电连接的引线。与传统的触摸屏相比，由于无需丝印，直接由黄光制程形成的电极引线的宽度可进一步缩小，因此有效触摸区进一步增大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明较佳实施例中一种透明导电膜的层叠结构示意图；

图2是本发明较佳实施例中另一种透明导电膜的层叠结构示意图；

图3是本发明较佳实施例中又一种透明导电膜的层叠结构示意图；

图4是本发明较佳实施例中一种触摸屏的层叠结构示意图；

图5是本发明较佳实施例中另一种触摸屏的层叠结构示意图；

其中，10、透明导电膜；11、基材；12、第一硬涂层；13、光学调整层；14、透明导电层；15、金属层；16、第二硬涂层；17、颗粒；18、凸起；19、光学透明胶；200、触摸屏；210、触摸区；220、引线区；211、电极；221、引线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明较佳实施例中的透明导电膜10包括基材11、第一硬涂层12、第二硬涂层16、光学调整层13、透明导电层14及金属层15。

基材11包括相对设置的第一表面(图1所示上表面)及第二表面(图1所示下表面)。其中，第一表面及第二表面只是为了对基材11的两个表面进行区分，第一表面及第二表面的位置可互换。基材11由非晶性聚合物薄膜形成。由于非晶性聚合物薄膜比结晶聚合物薄膜双折射率小并且均匀，可消除本发明的透明导电膜10中的颜色不均匀。用于本发明的非晶性聚合物薄膜的面内的双折射率优选为0-0.001，进一步优选为0-0.0005。用于本发明的非晶性聚合物薄膜的面内的双折射率的偏差优选为0.0005以下，进一步优选为0.0003以下。

前述双折射率和其偏差可通过选择适宜的种类的非晶性聚合物薄膜而达成。具体在本实施例中，基材11为聚环烯烃或聚碳酸酯。由非晶性聚合物薄膜形成的基材11的厚度为20μm-200μm。

第一硬涂层12、光学调整层13、透明导电层14及金属层15依次形成于基材11的第一表面。第二硬涂层16形成于基材11的第二表面。其中：

第一硬涂层12对基材11的第一表面起到保护作用。第一硬涂层12包含粘结剂树脂。该粘结剂树脂包含例如基于紫外线、电子射线的固化性树脂组合物。固化性树脂组合物优选包含丙烯酸缩水甘油酯系聚合物与丙烯酸进行加成反应而得到的聚合物。或者，固化性树脂组合物优选包含多官能丙烯酸酯聚合物(季戊四醇、二季戊四醇等)。固化性树脂组合物还包含聚合引发剂。第二硬涂层15与第一硬涂层12功能及材料成分相同，故在此不再赘述。

第一硬涂层12和第二硬涂层16的厚度为0.5-5μm，且厚度相同。当两个硬涂层的厚度在上述范围内时，可以适当地平衡层叠结构的耐刮擦性和抗裂性。如果硬涂层太薄，则不能表现出作为硬涂层的功能，并且不能获得耐刮擦性和抗裂性。另一方面，如果硬涂层太厚，则硬涂层的柔韧性降低，并且不能获得足够的抗裂性。二者厚度相同，则硬度及柔韧性相当，卷曲时形变具有一致性，防止薄膜断裂。

光学调整层13用于改善透明导电膜11的光学效果及强度。具体而言，在后工序中将透明导电层14图案化后，使有透明导电层14的部分和没有其的部分的反射率之差减小，使透明导电层14的图案难以辨认。形成光学调整层13的材料例如为氨基甲酸酯系聚合物。光学调整层13的厚度优选为50nm-500nm。光学调整层13一方面提高层叠结构强度，防止卷曲形变大引起导电层破裂并提高耐刮擦作用，另一方面调节匹配折射率，使层叠结构达到高透性。如果光学调整层13太薄则不能达到足够的硬度，无法实现耐刮擦和防破裂作用；如果光学调整层13太厚则透过率较低、雾度高。光学调整层13的厚度在上述范围内时，可满足上述要求。光学调整层13的折射率优选设定为在第一硬涂层12的折射率与透明导电层14的折射率之间的数值。因此，可在光线的传播路径上起到过渡作用。

透明导电层14形成于光学调整层13的表面。透明导电层14由在可见光区域(380nm-780nm)中透射率高(80％以上)、且每单位面积的表面电阻值(单位：ω/m²)为500ω/m²以下的层形成。透明导电层14的厚度优选15nm-100nm，更优选的为15nm-80nm，进一步优选的为20nm-50nm。透明导电层14例如由铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物、或者氧化铟-氧化锌复合物的任一种形成。也可以由纳米材料例如金属纳米线、石墨烯或者碳纳米管的任一种或两种以上形成。

金属层15形成在透明导电层14的表面上。金属层15在本发明的透明导电膜用于例如触摸面板时，用于在触摸输入区域的外侧形成布线。关于形成金属层15的材料，有代表性的是铜、银或铜镍合金，也可使用除此以外的导电性优异的任意的金属。金属层15的厚度优选为20nm-500nm、更优选为100nm-300nm。

此外，通过纳米压痕试验，第一硬涂层12和第二硬涂层16的硬度小于光学调整层13的硬度，且第一硬涂层12和第二硬涂层16的模量小于光学调整层13的模量。

纳米压痕试验是通过计算机控制载荷连续变化，并在线监测压入深度。一个完整的压痕过程包括两个步骤，即所谓的加载过程与卸载过程。在加载过程中，给压头施加外载荷，使之压入样品表面，随着载荷的增大，压头压入样品的深度也随之增加，当载荷达到最大值时，移除外载，样品表面存在残留的压痕痕迹。硬度指材料抵抗外物压入其表面的能力，可以表征材料的坚硬程度，反应材料抵抗局部变形的能力。纳米硬度的计算公式与传统的硬度公式一致：h＝p/a，其中，h为硬度，p为最大载荷，a为压痕面积。模量是指材料在受力状态下应力与应变之比，模量越大，在一定应力作用下，发生弹性变形越小。

在本发明中，基材两侧的硬涂层(12、16)具有较低的硬度，柔韧性好；而硬度较高的光学调整层13位于硬涂层(12、16)和透明导电层14之间，不易发生形变，二者共同作用，使得整个层叠结构达到柔韧性及强度之间的平衡，既能防止基材11被刮伤，也能抑制薄膜在卷绕过程中发生断裂。也即，相对较硬的光学调整层13主要是为了防止制程中基材11被刮伤，同时光学调整层13上形成导电层14后，由于其硬度大卷绕时形变小，附着在其表面的导电层也不易产生裂纹；相对较软的硬涂层(12、16)主要是为了改善柔韧性，防止后续辊对辊工艺过程中基材出现断膜，同时也起到耐刮擦作用。

本实施例中，第一硬涂层12和第二硬涂层16的硬度为0.30-0.55gpa，优选为0.35-0.40gpa。光学调整层13的硬度为0.55-0.70gpa，优选为0.6-0.65gpa。调节硬度在上述范围内，导电膜10兼具优异的耐擦伤性和耐弯曲性，硬度太大则易断膜，太小则耐刮伤性能差。第一硬涂层12和第二硬涂层16的模量为5.00-7.00gpa，优选为5.5-6.5gpa。光学调整层13的模量为7.00-9.00gpa，优选为7.5-8.5gpa。调节模量在上述范围内，导电膜10具有相对平衡的强度及柔韧度，能防止刮伤及断膜。光学调整层13的模量较大，在一定应力作用下，发生弹性变形较小，防止由于尺寸变化大引起导电层破裂，进而抑制电阻增大，耐久性良好。

进一步地，第一硬涂层12和/或第二硬涂层16含有多个颗粒17，以在导电膜的表面形成多个凸起18。具体的，颗粒17可以无规则地、也可以预设规则(如均匀地)分布于第一硬涂层12和/或第二硬涂层16内。颗粒17可以为球形颗粒、椭球形或其他合适形状，也可为不定形颗粒。在本实施例中，颗粒17呈球形。

请继续参阅图1至图3，颗粒17可仅包含于第一硬涂层12或第二硬涂层16内，也可既包含于第一硬涂层12内，也包含于第二硬涂层16内，从而得到双面形成有凸起18的透明导电膜10。当第一硬涂层12包含颗粒17时，金属层15的表面形成多个凸起18。

以第一硬涂层12为例进行说明：

颗粒17突出于第一硬涂层12的表面，从而使第一硬涂层12的表面形成外凸的区域，而第一硬涂层12未设有颗粒17的区域则形成平坦区域。由于光学调整层13、透明导电层14及金属层15依次层叠设置与第一硬涂层12的表面，故三者的表面形状与第一硬涂层12的表面形状相同。因此，在金属层13与颗粒17对应的区域，会形成多个凸起18。

同理，第二硬涂层16内含有颗粒17时，其表面同样形成外凸的区域。

在利用卷对卷工艺来制造长条的透明导电薄膜10时，由于颗粒17使金属层15的表面形成多个凸起18。因此，在卷曲透明导电膜10时，多个凸起16可使相邻两个金属层之间形成点接触，从而防止其相互粘连、压接。

颗粒17在垂直于基材11表面的方向上的尺寸既可以大于平坦区域的厚度；也可以小于等于平坦区域的厚度，此时，使颗粒17与基材11的表面之间存在间隙以在表面形成外凸的区域(图中未示出)。也就是说，相当于使颗粒17悬浮于第一硬涂层12和/或第二硬涂层16内，因而，颗粒17不会与基材11的表面直接接触。因此，即使颗粒17的表面存在不规则的突出结构，也不会对基材11造成损伤。

在本实施例中，第一硬涂层12及第二硬涂层16内均含有颗粒17，以使透明导电膜10的双面均形成有多个凸起区域。因此，在卷曲透明导电膜10时，相邻的两个金属层之间点接触的点位增多，故其抗粘连、抗压接的效果更好。

颗粒17的材料为二氧化硅、氧化锆、有机硅聚合物、丙烯酸类聚合物或苯乙烯聚合物或上述材料的复合物，也可为其他合适材料。在本实施例中，颗粒17与第一硬涂层12及第二硬涂层16的材质相同。

由于颗粒17与第一硬涂层12及第二硬涂层16的材质相同，故其光学参数也相同。因此，在颗粒17与硬涂层的连接界面，光线传播所受影响较小，颗粒17与硬涂层更接近为一个整体。当光线穿过含有颗粒17的第一硬涂层12及第二硬涂层16时，其传播路线产生的扭曲较小。因此，透明导电膜10在达到抗粘连、抗压接的目的同时，还能避免其光学性能受到不利影响。

为了实现更佳的抗粘连以及抗压接效果，对于透明导电膜10的表面粗糙度及凸起18的密集程度有着相应的要求。

在本实施例中，凸起18的分布密度为100-3000个/mm²。

凸起18的分布密度过大时，会导致透明导电膜10的雾度值过大、光透过率降低，进而严重影响透明导电膜10的外观和光学效果。而如果凸起18的分布密度过小，则抗粘连的效果有限。在上述密度范围内，透明导电膜10能较好的兼顾抗粘连及光学效果。

其中，凸起18的分布密度可通过调整颗粒17形状、尺寸以及含量来改变。

进一步的，在本实施例中，在沿垂直于金属层15表面的方向上，多个凸起18的高度为0.1-0.5μm。

凸起18的高度，指的是凸起18突出于金属层15表面的高度。由于颗粒17尺寸较小，故难以对每个凸起18的高度进行精确的控制。因此，将凸起18的高度控制在上述高度范围内即可。需要指出的是，在实际生产中，由于难以对每个颗粒17的进行准确的控制，故难以避免的会有极少部分颗粒17所形成的凸起18的高度位于上述范围外。但是，该部分凸起18所产生的影响可忽略不计。而凸起18的高度，也可指的是预设范围内的一定数量的凸起18高度的算术平均值。

在一般情况下，凸起18的高度越高，则抗粘连效果越好。但是，随着高度的升高，颗粒17的尺寸相应需要增大，从而导致透明导电膜10的雾度值也会随之增大，且达到一定程度后将会严重影响透明导电膜10的光学效果。而在上述高度范围内，透明导电膜10能较好的兼顾抗粘连及光学效果。

此外，本发明还提供一种触摸屏。请参阅图4和图5，本发明较佳实施例中的触摸屏200由上述实施例中的透明导电膜10所制成。其中：

触摸屏200包括触摸区210及引线区220。具体的，触摸区210位于触摸屏200的中部，而引线区220则围绕触摸区210的周向设置。金属层15位于引线区220。触摸区210中透明导电层14蚀刻形成电极211。多个电极211形成电极图案。引线区220中金属层15及位于引线区220的透明导电层14蚀刻形成引线221，即引线221为双层结构。然后，两个蚀刻后的透明导电膜10通过光学透明胶19相贴合形成触摸屏200。其中，两个透明导电膜10的电极在空间上相互交叉，构成电容结构的驱动电极和感应电极。

在本实施例中，两个蚀刻后的透明导电膜10的第二硬涂层16相贴合形成触摸屏200。在另外的实施例中，也可由第二硬涂层16与触摸区210及引线区220贴合形成触摸屏200。

在上述触摸屏中，由金属层15及透明导电层14直接蚀刻得到引线221，由于无需丝印，直接由黄光制程形成的电极引线的宽度可进一步缩小，因此触摸屏有效触摸空间进一步增大。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。