[發明專利]一種用于電容式觸摸屏的透明導電膜層

在審

• 申請號: 201210490570.4
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102982861A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 劉志斌;黃海東;吳勇;熊維龍;趙斌
• 申請（專利權）人: 無錫力合光電石墨烯應用研發中心有限公司;無錫力合光電傳感技術有限公司
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B1/04;H01B13/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及一種透明導電膜層，具體涉及一種用于電容式觸摸屏的透明導電膜層，特別涉及一種用于觸摸屏產品的基于石墨烯導電材料及其透明導電保護膜層的制備方法及工藝，屬于觸摸屏技術領域。

背景技術

透明導電薄膜是生產液晶顯示器、OLED顯示器、薄膜太陽能電池、觸摸屏、電磁屏蔽等產品所必需的部件。近年來，隨著信息技術和產品的發展，透明導電薄膜的市場需求越來越大。所述透明導電薄膜是指：①對可見光（波長λ在380～760nm范圍內）的透射率高，可見光的平均透光率Tavg＞80%；②電導率高，電阻率在10^-3Ω·cm以下。能同時滿足這兩種條件的材料才能使用在透明導電膜上。

觸摸屏是一種輸入設備，能夠方便實現人與計算機及其它便攜式移動設備的交互作用。近年來，基于氧化銦錫（ITO）透明導電薄膜的電容觸摸屏被廣泛應用于移動互聯設備，如智能手機，便攜式平板電腦。

目前廣為流行的電容式觸摸屏結構包含（玻璃）基板100、透明導電電極層101、邊緣電極引線層102等組成（圖1為現有技術中單片電容式觸摸屏的結構示意圖）。透明導電電極層101所需要的透明導電層為TCO，其需要具備10^-4Ω·cm數量級的電阻率。通常，基板100以及附著在基板上的透明導電電極層101合稱為透明導電膜層。

現有的電容式觸摸屏中透明導電電極層101為透明導電氧化物（TCO）膜層，其可以使光線透過，且本身可作為導電電極層使用。透明導電氧化物（Transparent?Conductive?Oxide，簡稱TCO）薄膜主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其復合多元氧化物薄膜材料，具有禁帶寬（＞3.0eV）、可見光譜區光透射率高和電阻率低（n型達到10^-410^-5Ω·cm）等共同光電特性，廣泛地應用于太陽能電池、平面顯示、特殊功能窗口涂層及其他光電器件領域。

透明導電薄膜以摻錫氧化銦（Indium?Tin?Oxides，簡稱ITO）為代表，研究與應用較為廣泛、成熟。它是氧化銦（90%In₂O₃）和氧化錫（10%SnO₂）的合成物鍍制在硬（玻璃）或軟（塑膠）基板上生產的。工業當中采用物理氣相沉積（Physical?Vapor?Deposition，簡稱PVD）方式鍍制ITO（氧化銦錫）膜層。所述的PVD的基本方法有真空蒸發、濺射、離子鍍等，所述離子鍍包括空心陰極離子鍍、熱陰極離子鍍、電弧離子鍍、活性反應離子鍍、射頻離子鍍、直流放電離子鍍等。其中最常用的PVD方法為濺射鍍膜方式。

雖然由現有的工藝生產的ITO薄膜具有高導電性和透明度，能基本滿足部分電子產品對該兩項技術指標的需要，但是仍存在很多難以克服的困難：

（1）ITO很脆易碎，因此應用時容易被磨損或者在彎曲時出現裂紋、脫落而影響使用壽命。

（2）ITO成膜后需要高溫處理才能達到高導電性，當使用塑膠基板時，由于處理溫度受限，薄膜導電性和透明度均較低。

（3）受原材料和生產設備、工藝的影響，ITO薄膜將會越來越昂貴。這是因為一方面，ITO的主要成分是銦，其儲量非常有限，目前的全球年產約為500噸；另一方面，ITO的成膜工藝必須使用高質量的ITO靶材，成膜所需的高質量ITO靶材生產技術又主要控制在日本、美國、歐洲等國家。

以上技術缺陷和未來市場走向使發展新材料來取代ITO成為工業界急需解決的課題。對ITO的替代材料的可行性研究已經進行了很多年，潛在的候選材料包括導電聚合物、氧化鋅或其他氧化物、碳納米管以及最近的石墨烯等。

AZO（鋁摻雜的氧化鋅透明導薄膜）是一種透明導電膜，在可見光范圍內，具有較高的透射率，在高溫條件下，不易與氫發生互擴散，因此在活性氫和氫等離子體環境中化學穩定性高，不易使太陽能電池材料活性降低；材料來源豐富、價格便宜。因而AZO膜在太陽能電池、液晶顯示、防靜電等領域中，有廣泛的應用前景。但是PVD鍍制的AZO導電率往往在10^-3Ω·cm數量級，無法達到透明導電電極層101所需要的10^-4Ω·cm數量級，因此在顯示行業沒有得到廣泛的應用。