透明导电膜的制作方法

[0001]
本实用新型涉及透明导电膜领域，尤其涉及一种可以加大表面保护层厚度的透明导电膜。


背景技术：

[0002]
纳米银线导电膜是制作纳米银线大尺寸触摸屏、可调光膜、柔性触摸屏等电子产品的基础性材料。
[0003]
纳米银线导电膜的基本结构包含基材、纳米银线导电层和保护层，保护层的主要作用是，提高纳米银线层的结构强度，避免刮伤，并阻隔外界的腐蚀性物质，提高纳米银线材料的稳定性。但现有应用中，纳米银线层的电信号引出是通过从纳米银线导电层的正上方，通过银浆印刷后形成接触导电，因此需要强调纳米银线的表面导电性，且要求银浆的接触电阻约为1平方毫米的面积的接触电阻小于100欧姆。
[0004]
常规实现的方法有两种，一种是保护层足够薄，纳米银线形成的导电网格有露出于保护层的点，印刷银浆后，银浆中的导电填料颗粒可与纳米银线直接接触；另外一种是丝印银浆后，银浆中的溶剂溶解破坏表面保护层后，银浆中的导电填料颗粒和纳米银线近距离接触导电，此处接触包含直接接触和量子隧穿型接触，即在两个导电粒子距离在纳米级时，电子可在两个导体间跃迁导电。
[0005]
以上两种方式的导通都限制了纳米银线表面保护层的厚度，使其难以形成真正有效的保护。
[0006]
有鉴于此，有必要提供一种透明导电膜，以解决上述问题。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的在于提供一种可以加大表面保护层厚度的透明导电膜。
[0008]
为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0009]
一种透明导电膜，包括：
[0010]
透明的基板，所述基板包括可视区、位于所述可视区周围的走线区；
[0011]
位于所述基板上的工作电极，所述工作电极由纳米金属线、或纳米金属棒、或纳米金属膜构成，位于所述走线区的工作电极上具有露出所述工作电极的剖面的搭接槽，所述搭接槽的深度不小于所述工作电极的厚度的三分之二，或所述搭接槽沿厚度方向贯穿所述工作电极；
[0012]
保护层，位于所述工作电极背离所述基板的一侧，所述保护层上具有与所述搭接槽相连通的导电通道；
[0013]
电连接件，位于所述搭接槽与所述导电通道内，所述电连接件为固化的导电浆料；
[0014]
电极引线，位于所述保护层背离所述工作电极的一侧，且所述电极引线通过所述电连接件与相应的工作电极电性连接。
[0015]
进一步地，所述纳米金属线为直径5nm～100nm、长度介于15μm～25μm的纳米银线。
[0016]
进一步地，所述保护层的厚度不低于10nm。
[0017]
进一步地，在所述保护层背离所述工作电极的一侧使用涡流方阻仪测得的方阻在0.1ohm/sq～500ohm/sq，在所述保护层背离所述工作电极的一侧使用四探针方阻仪无法测得电阻。
[0018]
进一步地，所述搭接槽为一个槽，或所述搭接槽包括几个独立的子槽。
[0019]
进一步地，所述导电通道为一个通道或所述导电通道包括几个独立的子通道。
[0020]
进一步地，所述电极引线为漆包线，所述漆包线包括金属线向外暴露的搭接部。
[0021]
进一步地，所述电极引线为由丝网印刷或喷墨打印导电浆料固化形成的电极线；或，所述电极引线为由银浆等导电浆料涂布成导电膜再蚀刻形成的电极线。
[0022]
进一步地，所述透明导电膜还包括位于所述基板上的分离层，所述工作电极位于所述分离层背离所述基板的一侧。
[0023]
进一步地，所述透明导电膜还包括位于所述基板上的分离层、位于所述分离层背离所述基板的一侧的树脂层，所述工作电极位于所述树脂层背离所述分离层的一侧。
[0024]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的透明导电膜，通过在导电电极上开设搭接槽向外露出所述工作电极的剖面，该剖面通过电连接件与电极引线实现电性接触，改变了以往的表面电性连接的方式，从而可以加大所述保护层的厚度，并且扩大了电极引线的适用范围，即使原有的丝印导电浆料后接触电阻偏大的导电材料也能继续使用。
附图说明
[0025]
图1是基板、工作电极与保护层的结构示意图；
[0026]
图2是在图1的保护层上丝印多个银浆块后的示意图；
[0027]
图3是在图1的保护层上先形成多个破坏点再丝印银浆块后的示意图；
[0028]
图4是在图1的基础上形成一个导电通道和搭接槽后的示意图；
[0029]
图5是向图4的导电通道和搭接槽内添加导电浆料的示意图；
[0030]
图6是向图5的保护层上布设电极引线后形成透明导电膜的示意图。
[0031]
100-透明导电膜，1-基板，2-工作电极，21-搭接槽，3-保护层，31-导电通道，4-电连接件，5-电极引线，6-银浆块，7-破坏点。
具体实施方式
[0032]
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，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申请的保护范围内。
[0033]
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
[0034]
请参阅图1、图4～图6所示，本实用新型的透明导电膜100，包括基板1、位于所述基板1上的工作电极2、位于所述工作电极2背离所述基板1的一侧的保护层3、位于所述保护层3背离所述工作电极2的一侧的电极引线5。
[0035]
所述基板1可以是制作工艺用到的基材，也可以是应用该透明导电电极100的产品
的一部分。以制作工艺中应用的基材为例，所述基板1是透明的，包括但不限于玻璃、塑料板、透明薄膜，所述透明薄膜包括但不限于pet薄膜等。
[0036]
另，所述基板1包括可视区、位于所述可视区周围用以排布所述电极引线5的走线区。所述可视区也可以理解为工作区，例如该透明导电膜100应用于触控屏上，则所述可视区为触控区；例如该透明导电膜100应用于调光膜、调光玻璃等电致变色器上，则所述可视区为调光显示区。
[0037]
所述工作电极2的厚度一般在30nm～100nm，所述工作电极2由纳米金属线、或纳米金属棒、或纳米金属膜构成的图案化的导电结构，不同的工作电极2之间绝缘，具体可通过间隔设置或中间设置绝缘结构实现绝缘。本领域技术人员可以理解的是，所述工作电极2通常覆盖所述可视区，且所述工作电极2的端部位于所述走线区，便于与电极引线5实现电性连接。
[0038]
其中，纳米金属线、或纳米金属棒，可以溶液的形式涂覆于所述基板1的表面形成连续的导电膜层，优选地，所述纳米金属线为直径为5nm～100nm、长度介于15μm～25μm的纳米银线，具有较高的导电性，且透明度高。或，所述工作电极2为通过磁控溅射、真空蒸镀等方式形成的纳米金属膜，其也具有可靠的导电性。
[0039]
位于所述走线区的所述工作电极2上具有露出所述工作电极2的剖面的搭接槽21，所述剖面形成所述搭接槽21的至少部分槽壁，所述搭接槽21背向所述基板1开放。
[0040]
所述剖面自所述工作电极2背离所述基板1的一侧向所述基板1所在侧延伸，且所述剖面在垂直于所述工作电极2的面上的投影为直线、弧线或其他不规则线，只要能让纳米金属线、或纳米金属棒、或纳米金属膜自所述剖面处暴露或凸伸入所述搭接槽21内即可。
[0041]
进一步地，所述搭接槽21的深度不小于所述工作电极的厚度的三分之二以形成有效的导电面；优选地，所述搭接槽21沿厚度方向贯穿所述工作电极，剖面面积较大，能与电极引线5形成有效且稳定的电性连接。
[0042]
另，所述搭接槽21可以为一个槽，或，所述搭接槽21包括几个独立的子槽。
[0043]
所述搭接槽21位于所述工作电极2的中间位置处，为内部槽，从透明导电薄膜100的俯视图来看，通常为一个封闭的图形，例如圆形；或所述搭接槽21开设于所述工作电极2的边缘处，为边缘槽，从透明导电薄膜100的俯视图来看，通常为开放的图形，例如半圆弧。
[0044]
所述保护层3通常为透明树脂层，能够提高所述工作电极2的结构强度、避免刮伤、阻隔外界的腐蚀性物质，提高纳米金属线、或纳米金属棒、或纳米金属膜的稳定性。在所述保护层3背离所述工作电极2的一侧使用涡流方阻仪测得的方阻在0.1ohm/sq～500ohm/sq，使用四探针方阻仪无法测得电阻。
[0045]
具体地，所述保护层3为所述工作电极2背离所述基板1的一侧的一整面，或所述保护层3为图案化的保护层3，仅保护工作电极2。
[0046]
所述保护层3上具有与所述搭接槽21相连通的导电通道31，优选地，所述导电通道31与所述搭接槽21位于同一直线上，便于同步形成，也便于填充导电填料。
[0047]
另，所述导电通道31为一个通道，或，所述导电通道31包括几个独立的子通道。任意形式的所述搭接槽21可以与任意形式的导电通道31连通；优选地，所述搭接槽21为一个槽时，所述导电通道31为一个通道；所述搭接槽21由几个子槽构成时，所述导电通道31由几个子通道构成，且所述子通道与所述子槽一一对应。
[0048]
向所述导电通道31与所述搭接槽21内填充导电浆料并将其固化形成电连接件4，所述电连接件4与暴露于所述搭接槽21内的所述工作电极2的剖面直接接触并实现电性连接，以将所述工作电极2的剖面的电信号引出至所述保护层3背离所述工作电极2的一侧；改变了以往的表面电性连接的方式，从而可以加大所述保护层3的厚度，例如，所述保护层3的厚度不低于10nm，优选地，不低于1μm；并且扩大了电极引线5的适用范围，即使原有的丝印导电浆料后接触电阻偏大的导电材料也能继续使用。
[0049]
所述电连接件4与所述剖面的导电机理包括：部分所述纳米金属线、或纳米金属棒的端部从所述剖面上伸出至所述搭接槽21内，与所述电连接件4实现电性连接；或形成所述搭接槽21后，包括纳米金属线或纳米金属棒等在内的金属纳米材料构成的导电膜层或所述纳米金属膜于所述搭接槽21处外翻形成微米级的导电面，与所述电连接件4实现电性连接；或所述导电浆料填入所述搭接槽21后，在所述剖面处有更好的侧面入侵性，使得所述电连接件4与所述工作电极2实现电性连接。
[0050]
所述导电浆料包括但不限于导电炭浆、导电银浆、在所述纳米金属线采用纳米银线时，优选使用导电银浆，接触电阻小。
[0051]
所述电极引线5位于所述走线区处的保护层3上，且所述电极引线5通过所述电连接件4与相应的所述工作电极2电性连接，每一电极引线5对应一个工作电极2。
[0052]
一具体实施例中，所述电极引线5为漆包线，所述漆包线包括金属线、包覆于所述金属线外的绝缘层，不需要额外涂布绝缘胶层也能实现金属线与金属线之间的绝缘，形成线间距较小的漆包线组，甚至可以将所述漆包线直接交叠在一起，也即漆包线之间的间距可以缩小到0，能够减小所述走线区的宽度。本实用新型中，所述漆包线包括所述金属线向外暴露的搭接部，所述搭接部通过所述电连接件4与所述工作电极2电性连接。
[0053]
另一具体实施例中，所述电极引线5为由丝网印刷或喷墨打印的银浆等导电浆料固化形成的电极线；或者，所述电极引线5为由银浆等导电浆料涂布成导电膜再蚀刻形成的电极线。并且，该方法降低了对银浆的要求，即使形成的电极引线5的接触电阻大于100欧姆每平方毫米也可以使用。
[0054]
进一步地，所述透明导电膜100还包括位于所述基板1上的分离层，所述工作电极2位于所述分离层背离所述基板1的一侧，使得所述工作电极2可以在所述基板1上剥离并被转移至需要的器件上。
[0055]
优选地，所述透明导电膜100还包括位于所述基板1上的分离层、位于所述分离层背离所述基板1的一侧的树脂层，所述工作电极2位于所述树脂层背离所述分离层的一侧，所述树脂层与所述分离层直接接触，避免分离过程中破坏工作电极2中的纳米金属线、或纳米金属棒、或纳米金属膜。
[0056]
本实用新型还提供一透明导电膜的制备方法，包括如下步骤：
[0057]
s1在基板1上形成工作电极2，所述工作电极2为由纳米金属线、或纳米金属棒、或纳米金属膜构成的导电结构；
[0058]
s2在位于所述基板1的走线区的所述工作电极上开设搭接槽21露出所述工作电极2的剖面，所述搭接槽21的深度不小于所述工作电极的厚度的三分之二，或所述搭接槽21沿厚度方向贯穿所述工作电极2；
[0059]
s3在所述工作电极2背离所述基板1的一侧形成保护层3；
[0060]
s4在位于所述基板1的走线区的所述保护层3上开设导电通道31；
[0061]
s5向一一对应连通的所述导电通道31与所述搭接槽21内填充导电浆料，固化所述导电浆料形成电连接件4；
[0062]
s6在所述保护层3背离所述工作电极2的一侧布设电极引线5，所述电极引线5通过所述电连接件4与对应的工作电极2电性连接。
[0063]
其中，s1～s6仅仅是为了描述方便，并不代表步骤顺序；根据选用的具体工艺不同，步骤s1与s2的顺序关系为：可以在形成所述工作电极2的同时形成所述搭接槽21，也可以在形成所述工作电极2后再形成所述导电通道31；步骤s3与步骤s4的顺序关系为：可以在形成所述保护层3的同时形成所述导电通道31，也可以在形成所述保护层3后再形成所述导电通道31；步骤s2与步骤s4可以单独实施，也可以在步骤s3后同步实施；步骤s5与步骤s6也可以互换。
[0064]
并且，该方法中重点描述工艺及其步骤顺序，所用到的所述基板1、所述工作电极2、所述搭接槽21、所述保护层3、所述导电通道31、所述电连接件4、所述电极引线5的位置、形态、构成等与上述透明导电膜100中的描述相同，不再一一赘述。
[0065]
具体地，步骤s1包括：s11采用纳米金属线、或纳米金属棒等纳米材料在基板1上涂布一层导电膜，涂布工艺包括但不限于采用高精度狭缝挤出涂布设备；s12刻蚀所述导电膜形成图案化的电极，刻蚀工艺包括但不限于激光薄膜蚀刻、气体蚀刻、放电刻蚀、化学刻蚀、物理刻蚀、机械刻蚀法。
[0066]
视具体工艺而定，步骤s12的蚀刻工艺与形成所述搭接槽21的步骤s2采用相同工艺时，两者可以同时进行；当然两者也可以分两步进行，且先后顺序可互换。并且，还可以在步骤s3形成保护层3后，再进行步骤s12的蚀刻工艺，形成与所述工作电极2相对应的图案化的保护层3；当然，也可以在步骤s12后再进行步骤s3形成一整面的保护层3。
[0067]
或者步骤s1包括：按照预定的图案，直接在基板1上丝网印刷或喷涂纳米金属线、或纳米金属棒形成图案化的工作电极2。基于该方法，步骤s3位于步骤s1后，能形成一整面的保护层3，或通过掩膜法形成图案化的保护层3。
[0068]
上述步骤s1中用到的纳米金属线、或纳米金属棒材料通常为溶液。
[0069]
一优选的实施例中，所述纳米金属线为直径为5nm～100nm、长度介于15μm～25μm的纳米银线，各种工艺涂布的湿膜的厚度介于2μm～10微米，以保证连续的稳定的导电性能。
[0070]
或，步骤s1也可以采用磁控溅射或真空蒸镀的方式，借助掩膜版直接形成图案化的纳米金属膜，构成所述工作电极2；或采用磁控溅射或真空蒸镀的方式先在所述基板2上形成纳米金属膜，再蚀刻形成图案化的所述工作电极2。
[0071]
本实用新型中，所述搭接槽21与所述导电通道31可分别独立形成。
[0072]
优选地，在形成所述工作电极2后，同时形成所述导电通道31与所述搭接槽21；工艺简介，且使得所述导电通道31与所述搭接槽21对位连通，便于后续灌入导电浆料。此处同时形成的意思是采用相同的工艺一步完成。
[0073]
进一步地，实用新型人在研究中发现，所述工作电极2的为纳米级别，不得当的开槽工艺会导致剖面不导电，经过多方思考和改进后，形成所述搭接槽21过程中温度不高于300℃，和/或，形成所述导电通道31过程中温度不高于300℃，以避免因为热效应造成所述
工作电极2的剖面不导电的现象。优选地，不高于180℃，可保证所述纳米金属线、或所述纳米金属棒、或所述纳米金属膜不会断裂，保证导电稳定性。
[0074]
形成所述导电通道31和/或所述搭接槽21的方法包括机械性破坏、超声波、激光刻蚀、等离子体剥蚀、冲击波、预留孔、化学蚀刻，所述机械性破坏包括划伤、刮、钻、切、磨、振动，所述激光刻蚀工艺优选飞秒激光，以保证所述剖面的导电性。
[0075]
步骤s6中，布设所述电极引线5的方法可以采用现有技术中任意一种，也可以设计新的电极引线5布设工艺。
[0076]
例如，可采用漆包线作为电极引线5，所述漆包线包括金属线向外暴露的搭接部，布设工艺为在所述保护层3背离所述工作电极2的一侧布设漆包线，并使得所述搭接部与所述电连接件4电性连接。
[0077]
还可采用银浆等导电浆料制作电极引线5，对导电浆料的导电性能要求大大降低，布设方法包括但不限于：在所述保护层3背离所述工作电极2的一侧，丝网印刷或喷墨打印导电浆料固化形成电极引线5。或，在所述保护层3背离所述工作电极2的一侧，涂布导电浆料形成导电膜层，然后刻蚀形成电极引线5。
[0078]
进一步地，所述透明导电膜的制备方法还包括：先在所述基板1上依次形成分离层，然后在所述分离层上形成所述工作电极2，使得所述工作电极2可以在所述基板1上剥离并被转移至需要的器件上。
[0079]
优选地，所述透明导电膜的制备方法还包括：在所述分离层上形成树脂层，然后在所述树脂层上形成所述工作电极2。所述树脂层与所述分离层直接接触，避免分离过程中破坏工作电极2中的纳米金属线或纳米金属棒。
[0080]
以下将通过详细的实施例对本实用新型的透明导电膜100及其制备方法进行说明。
[0081]
对比实施例1
[0082]
在透明pet薄膜表面，使用高精度狭缝挤出涂布设备涂布含有纳米银线的涂布液，涂布液中纳米银线的直径约为5nm～100nm，长度15μm～25um，固含量为0.5％；涂布后的湿膜厚度2μm～10um，形成含纳米银线的金属网格层，烘干后方阻为50ohm/sq，可见光透过率不低于85％。
[0083]
使用高精度狭缝挤出涂布设备涂布透明uv固化树脂溶液以制备保护层3，涂层厚度1um，此时四探针方阻仪无法测得电阻，使用涡流方阻仪可测得电阻为50ohm/sq。
[0084]
在保护层3上丝网印刷导电银浆，形成厚度约为5μm～10um、大小为2mm*2mm的银浆块6，银浆块6各个边与相邻银浆块6的间隔均为5mm，烘干固化后，测量各银浆块6间的电阻，显示为断路，各个银浆块6之间不导电。
[0085]
实施例1，与对比实施例1的区别在于：
[0086]
形成保护层3后，在设定的丝印银浆区内，使用钨针冲击破坏所述保护层3与所述金属网格层，形成深度约1μm～50um、直径为0.2mm的多个破坏点7，多个破坏点7均匀分布于搭接区内，如图4所示，本实施例中形成10个破坏点7，并且，每个破坏点7均在所述保护层3上形成一个所述子通道和一个所述子槽，且根据破坏点7的深度，所述子槽破坏了靠近保护层3的一部分金属网格层，或所述子槽贯穿所述金属网格层。
[0087]
在设定的丝印银浆区内丝网印刷导电银浆，形成厚度为5μm～10um、大小为1mm*
1mm的银浆块6，银浆块6各个边与相邻银浆块6的间隔均为2mm，由于银浆的粘附性和流动性，银浆填入所述子通道与所述子槽内。
[0088]
烘干固化后，测量各个银浆块6之间的电阻，测量值小于50欧姆，说明银浆块6与纳米银线形成的金属网格层形成了导通。
[0089]
将对比例1和实施例1进行比较可知，在纳米银线导电膜上开设搭接槽21后，其剖面具有导电性能，流入所述搭接槽21内的银浆与金属网格层的剖面能够实现有效且稳定的电性连接。
[0090]
综上所述，本实用新型的透明导电膜100，通过在导电电极2上开设搭接槽21向外露出工作电极2的剖面，该剖面通过电连接件4与电极引线5实现电性接触，改变了以往的表面电性连接的方式，从而可以加大所述保护层3的厚度，并且扩大了电极引线5的适用范围，即使原有的丝印导电浆料后接触电阻偏大的导电材料也能继续使用。
[0091]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0092]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。