專利名稱：一種電阻式觸摸屏的透明導電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為基材的透明導 電材料，它運用于電阻式觸摸屏。
背景技術(shù)：
觸摸屏是一種顯著改善人機操作界面的輸入設備，具有直觀、簡單、快 捷的優(yōu)點。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，觸控屏的使用越來越普遍。過去，各種類 型的觸摸屏不斷出現(xiàn)，包括電阻式、電容式、紅外和表面聲波式觸摸屏。其 中，電阻式觸摸屏是市場主流。電阻式觸摸屏的核心部分為兩層透明導電材 料。這兩層透明導電材料的組合方式存在TCO Film & TCO Film和TCO Film & TCO Glass兩禾中結(jié)構(gòu)(TCO是transparent conductive oxides的簡 稱)。TCO Film和TCO Glass —般是采用在透明基材上沉積In203:Sn(簡 稱ITO)薄膜。ITO薄膜具有透光性好、電阻率低、易刻蝕和易低溫制備等 優(yōu)點。應用于電阻式觸摸屏中的ITO薄膜的方塊電阻具有特定的要求，其 阻值范圍為200~1000Q/::。為了得到所要求的方塊電阻，透明導電膜的厚 度薄，具有高透過特性，但是常導致面阻抗不均勻，環(huán)境穩(wěn)定性差。而且， 市場上普遍使用的ITO膜中，盡管它們的透過率高，但是由于ITO自身的 本征吸收問題，導致其普遍存在透過泛黃問題，這影響了觸摸屏的外觀視覺 效果。
最近，電阻式觸摸屏已經(jīng)發(fā)展具有多點觸控功能，與電容式觸摸屏一樣， 可以通過簡單的動作實現(xiàn)放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等復雜的操作，具有廣泛的市場 前景。其實現(xiàn)原理是將類比式原理的電阻式觸摸屏的ITO薄膜采用矩陣設計，觸摸屏的工作面進行分區(qū)處理，使之可以識別觸摸屏上存在的多點觸摸。
在制備中，ITO薄膜的矩陣單元與矩陣單元之間是被蝕刻而成絕緣的間隙。 因為間隙寬度很窄，以及ITO薄膜的高透過性，在ITO表面進行多重精密 印刷時，定位非常困難。盡管在印刷區(qū)域的四周設計了印刷耙標作為定位標 志，但是隨著印刷時間的延長，印刷機器的刮刀與其網(wǎng)之間的重復作用，引 起網(wǎng)變形，目前存在的ITO膜表面的定位問題在此時尤為明顯，妨礙了多 點觸控電阻式觸摸屏的質(zhì)量控制。在多點觸控電阻式觸摸屏中，為了得到矩 陣形式的ITO薄膜膜結(jié)構(gòu)，是通過印刷方式在ITO薄膜表面印刷了一種耐 酸性保護油墨，覆蓋需要保留的ITO薄膜，裸露需要被蝕刻的ITO薄膜， 然后通過酸液蝕刻而成的。由于這些耐酸性保護油墨屬于油性物質(zhì)，與酸液 非浸潤，如上所述的矩陣單元之間的間隙很窄，因此，耐酸油墨間的間隙也 是非常小，在表面張力的作用下，酸液不容易與裸露的ITO薄膜接觸，常 常出現(xiàn)不能蝕刻成完全絕緣的問題，造成良率很低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前普遍使用的ITO薄膜在觸摸屏的制備中存在的上述問題，本 發(fā)明提供一種用于電阻式觸摸屏的透明導電材料，便于電阻式觸摸屏的制備
和品質(zhì)提升，為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明提供一種透明導電材料
一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，它由柔性透明基材聚對苯二甲
酸乙二醇酯(PET) (6)、以及其表面依次沉積的第一層光學薄膜(7)、 第二層光學薄膜(8)和第三層透明導電薄膜(9)組成。
其中，所述的透明導電材料，在小于490nm的可見波段內(nèi)，尤其是 4Q0 490nm范圍內(nèi)，具有增透作用，其方塊電阻大小范圍為200 600Q/口，優(yōu)選300 500Q/口。
其中，所述的PET (6)，其可以為單層PET也可以為雙層PET的復合體。
其中，所述的第一層光學薄膜(7)為高折射率電介質(zhì)薄膜，折射率范 圍為2.0~2.4，其材質(zhì)可為Ti02、 Nb205、 Ta205、 Zr02等，優(yōu)選Ti02、 Nb205，其厚度范圍為10 30nm。
其中，所述的第二層光學薄膜(8)為低折射率電介質(zhì)薄膜，折射率范 圍為1.38~1.6，其材質(zhì)可為Si02、 MgF2等，優(yōu)選Si02，其厚度范圍為 50 100nm。
其中，所述的第三層透明導電薄膜(9)，其材質(zhì)為ITO，其厚度范圍 為10 20nm。
其中，所述的多層薄膜采用低溫磁控濺射技術(shù)制備。
本發(fā)明的透明導電材料在小于490nm的可見波段內(nèi)，尤其是 400 490nm范圍內(nèi)，具有增透作用；其方塊電阻率為200~6000/口，優(yōu)選 300 500Q/口?；目梢詾閱螌覲ET也可以為雙層PET的復合體，其表面 可以存在硬化和防眩等處理。透明導電材料的三層光學薄膜從基材表面開 始，依次是第一層、第二層和第三層。第一層為一高折射率電介質(zhì)薄膜，其 折射率范圍為2.0 2.4，厚度范圍為10 30nm，可選擇材料為Ti02、Nb205、 Ta205等，優(yōu)選Ti02和Nb205;第二層為一低折射率電介質(zhì)薄膜，其折 射率范圍為，厚度范圍為50 100nm，可選擇材料為Si02、 MgF2、 SrF2 等，優(yōu)選Si02;第三層為ITO薄膜，厚度范圍為10~20nm。在本發(fā)明中， 多層光學薄膜的制備采用低溫磁控濺射技術(shù)，其中，ITO薄膜處于結(jié)晶不完 整狀態(tài)。本發(fā)明的透明導電材料制備電阻式觸摸屏，具有以下優(yōu)勢-
1、 ITO薄膜不是直接沉積于PET表面，而是沉積于具有一定厚度的 電介質(zhì)光學薄膜表面，因此，本發(fā)明的透明導電材料的表面ITO薄膜均勻 性好，其面阻抗一致，提高了電阻式觸摸屏的線性度。
2、 透明導電材料在小于490nm的可見波段內(nèi)，尤其是400~490nm 范圍內(nèi)，具有增透作用，可以抵消ITO薄膜由于本征吸收導致的在低波段 的低透過率，使不同波段的光線透過率保持一致，消除ITO薄膜泛黃的問 題，提升了觸摸屏的品質(zhì)。
3、 采用了上述的三層光學薄膜，透明導電材料的反射將微弱呈現(xiàn)一 定的顏色。通過蝕刻后，透明導電材料的反射變成無色。此反射特性的微弱 變化在傳統(tǒng)的電阻式觸摸屏尤其是多點觸控電阻式觸摸屏的制備過程中使 肉眼可以確認ITO薄膜被酸液蝕刻的邊沿及間隙，容易辨別ITO薄膜表面 上印刷質(zhì)量，便于產(chǎn)品的質(zhì)量控制，避免采用專用檢測設備，簡化工藝過程。
4、 由于ITO薄膜的厚度薄，而且采用低溫磁控濺射技術(shù)，ITO薄膜 處于結(jié)晶不完整狀態(tài)，容易與酸液發(fā)生反應而被蝕刻，降低觸摸屏制備中的 蝕刻不良現(xiàn)象。


圖1是電阻式觸摸屏中常用的一種ITO膜的透過率曲線。
圖2是多點觸控電阻式觸摸屏的兩層導電材料，(a)第一導電層；(b)
第二導電層；(c)兩導電層組合圖。
圖3是本發(fā)明的透明導電材料的結(jié)構(gòu)。
圖4是本發(fā)明的透明導電材料的透過率曲線圖。圖5是本發(fā)明的透明導電材料的反射率曲線圖。
具體實施例方式
圖1為電阻式觸摸屏中常用的一種ITO膜的透過率曲線。從圖中可以 看出，ITO膜具有高透過特性，但是其透過率隨波長的減小而降低，在低波 段，尤其是藍光以下波段表現(xiàn)出吸收現(xiàn)象，此吸收現(xiàn)象來自ITO薄膜的本 征吸收。此吸收現(xiàn)象是導致ITO膜呈現(xiàn)微弱泛黃的原因，其影響了ITO使 用的外觀效果。
最近，電阻式觸摸屏發(fā)展具有多點觸控功能，拓展了電阻式觸摸屏的功 能，可以實現(xiàn)電容式觸摸屏各種操作。多點觸控電阻式觸摸屏的實現(xiàn)方式是 將電阻式觸摸屏的一層透明導電材料被蝕刻成橫向?qū)щ姉l(1)，另一層材 料被蝕刻成縱向?qū)щ姉l(2)，它們之間的間隙分為(3)和(4)。在電路 控制中，橫向?qū)щ姉l和縱向?qū)щ姉l分別通過導電線路(5)與觸摸屏控制器 連接。兩層透明導電材料通過組合后，形成矩陣的形式，分別如圖2 (a)-(c)所示。為了提高電阻式觸摸屏的精度以及避免在觸摸屏的工作區(qū)域產(chǎn) 生盲區(qū)，圖2中的間隙(3)和(4)的寬度很窄，~0.1 mm。在觸摸屏的 制備中，此寬度和ITO薄膜的高透過性特性妨礙了觸摸屏制備的質(zhì)量檢測。
圖3是本發(fā)明設計的透明導電材料的結(jié)構(gòu)。包括透明基材(6)、第一 層光學薄膜(7)、第二層光學薄膜(8)和第三層透明導電薄膜(9)。透 明基材(6)的材質(zhì)為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，在具體實施中，其 可以是單層PET也可以是雙層PET的復合體，其表面可以進行硬化處理和 防眩處理。第一層光學薄膜(7)為一高折射率電介質(zhì)薄膜，其折射率范圍 為2.0 2.4，厚度范圍為10 30nm，可選擇材料為Ti02、 Nb2Q5、 Ta205等，優(yōu)選Ti02和Nb205;第二層光學薄膜(8)為一低折射率電介質(zhì)薄膜， 其折射率范圍為1.38~1.6，厚度范圍為50~100nm，可選擇材料為Si02、 MgF2、 SrF2等，優(yōu)選Si02;第三層透明導電薄膜(9)為ITO薄膜，厚 度范圍為10 20nm。
多層薄膜材料的制備采用低溫磁控濺射技術(shù)。Si02薄膜可以采用Si 或者Si02作為靶材，Ti02采用Ti、 TiO或Ti02作為靶材、Nb205采用 Nb或Nb205作為耙材，ITO薄膜采用重量比為9: 1的陶瓷靶，沉積溫度 范圍為室溫 150。C。在制備前，將三種耙材以及透明基材(6)裝配于鍍膜 真空室內(nèi)，然后抽取真空，基材表面處理，并鍍膜。薄膜沉積的厚度由于在 線膜厚監(jiān)控檢測。在鍍膜中，通過調(diào)節(jié)合適的鍍膜參數(shù)，開啟三個靶材同時 對透明基材進行鍍膜，節(jié)約時間；也可以每次只開啟一個靶材，鍍完一層后， 再開啟另一個靶材，鍍另一層薄膜，依次鍍完三層薄膜，但消耗時間較多。
本發(fā)明中，ITO薄膜不是直接沉積于PET表面，而是沉積于具有一定 厚度的電介質(zhì)光學薄膜表面，因此，本發(fā)明的透明導電材料的表面ITO薄 膜均勻性好，其面阻抗一致，可以提高電阻式觸摸屏的線性度。圖4為本發(fā) 明設計的透明導電材料的透過率與波長的關(guān)系。從圖中可以看出，其透過率 整體增加，可以增加采用此透明材料作為觸摸屏的清晰度，尤其，在低波段 的透過率明顯增加，這將改善觸摸屏的外觀效果，避免泛黃問題。由于干涉 效應，此透明材料的反射光將呈現(xiàn)微弱的顏色，便于在觸摸屏制備過程中的 質(zhì)量控制，其反射圖譜如圖5所示。而且，本發(fā)明的透明導電材料便于蝕刻， 提高了生產(chǎn)速度和良率。
權(quán)利要求
1、一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征在于，它由柔性透明基材聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(6)、以及其表面依次沉積的第一層光學薄膜(7)、第二層光學薄膜(8)和第三層透明導電薄膜(9)組成。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征 在于，所述的透明導電材料，在小于4卯nm的可見波段內(nèi)，尤其是400 490nm 范圍內(nèi)，具有增透作用，其方塊電阻大小范圍為200 600Q/口，優(yōu)選300 500Q/口。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征 在于，所述的PET (6)，其可以為單層PET也可以為雙層PET的復合體。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征 在于，所述的第一層光學薄膜(7)為高折射率電介質(zhì)薄膜，折射率范圍為2.0 2.4， 其材質(zhì)可為Ti02、 Nb205、 Ta205、 Zr02等，優(yōu)選Ti02、 Nb205，其厚度范圍 為10~30nm。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征 在于，所述的第二層光學薄膜(8)為低折射率電介質(zhì)薄膜，折射率范圍為 1.38 1.6，其材質(zhì)可為Si02、 MgF2等，優(yōu)選Si02，其厚度范圍為50 100nm。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征 在于，所述的第三層透明導電薄膜(9)，其材質(zhì)為ITO，其厚度范圍為10 20nm。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料，其特征 在于，所述的多層薄膜采用低溫磁控濺射技術(shù)制備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適合電阻式觸摸屏的透明導電材料。它包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材和基材表面的三層光學薄膜。從基材表面開始，三層光學薄膜依次是高折射率電介質(zhì)光學薄膜、低折射率電介質(zhì)光學薄膜和透明導電薄膜。通過三層光學薄膜設計，該透明導電材料在小于490nm的可見波段內(nèi)，尤其是400～490nm范圍內(nèi)，具有增透作用。該透明導電材料的方塊電阻率為200～600Ω/□。其物理特性便于電阻式觸摸屏的制備和品質(zhì)提升。
文檔編號B32B9/04GK101599315SQ20091010779
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者唐根初, 蔡榮軍 申請人:深圳歐菲光科技股份有限公司