一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光學(xué)薄膜領(lǐng)域，涉及一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜。導(dǎo)電薄膜包含：柔性透明薄膜襯底；一個(gè)減反增透層；以及一個(gè)銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層；且所述減反增透層被布置在所述柔性透明薄膜襯底和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層之間。所述減反增透層由至少一層低折射率薄膜層和一層高折射率薄膜層交替疊加組成，所述銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層由菱形或方形或六邊形的銅線條和至少一層氧化銅薄膜層構(gòu)成。本實(shí)用新型的柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜可以作為ITO導(dǎo)電薄膜的替代品，被廣泛應(yīng)用于觸摸屏、柔性顯示、電磁屏蔽等領(lǐng)域，相比傳統(tǒng)的ITO導(dǎo)電薄膜，其生產(chǎn)成本更低，透過率更高，耐氧化性能更好，并且表面方阻至少高1個(gè)數(shù)量級，尤其適于大面積、高分辨率觸摸屏的制備。
【專利說明】
一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及光學(xué)薄膜領(lǐng)域，涉及一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 透明導(dǎo)電薄膜是平板電視、觸摸屏、智能窗玻璃、發(fā)光二極管以及光伏電池等器件 制造的必要組成部分。近年來，隨著信息（如觸摸顯示）、能源(如光伏、智能窗玻璃)等產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展，人們對透明導(dǎo)電薄膜的需求量急劇增大，而在透明導(dǎo)電薄膜中，應(yīng)用最廣的一類是 錫摻雜氧化銦薄膜，即俗稱的ΙΤ0薄膜。眾所周知，銦元素在地殼中的含量稀少（約為 0.05ppm)，且難于提純，隨著ΙΤ0薄膜的用量顯著增大，其含量越來越稀少，導(dǎo)致價(jià)格驟增， 從而增加觸摸屏、薄膜太陽能電池等產(chǎn)業(yè)的制造成本。同時(shí)，由于ΙΤ0薄膜是一種陶瓷薄膜， 其抗彎折性差，經(jīng)過多次形變之后薄膜易開裂，從而使電阻顯著增大，導(dǎo)致器件失效。另一 方面，為了制造大型顯示器、大面積固態(tài)發(fā)光板等器件，要求所用的透明導(dǎo)電薄膜的方塊電 阻必須小于5 Ω/□。雖然通過增加 ΙΤ0薄膜的厚度可以滿足此要求，但是，其成本顯著增加， 這種成本的增加是因?yàn)殡S著薄膜厚度增加，ΙΤ0的沉積速率減小，導(dǎo)致大部分ΙΤ0原料被浪 費(fèi)。因此，必須尋找一種抗彎折性能好、方塊電阻可調(diào)且成本低廉的新型透明導(dǎo)電薄膜。
[0003] 為了減少對ΙΤ0的依賴度，研究人員開發(fā)出了具有低電阻特性的銅金屬網(wǎng)柵透明 導(dǎo)電薄膜。銅金屬網(wǎng)柵透明導(dǎo)電薄膜由于其電阻率和透過率可調(diào)、抗彎折性能優(yōu)異、價(jià)格低 廉且與半導(dǎo)體工藝兼容，因此，在產(chǎn)業(yè)龐大的柔性觸摸屏、太陽能電池等方面的制備中，受 到越來越多的青睞，成為重點(diǎn)研究的一類可行的新型ΙΤ0替代薄膜。但是，由于一般透明襯 底PET本身的可見光區(qū)透過率低于92%，因此，在這種PET透明襯底上制備銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層之 后，其復(fù)合透過率更低，很難獲得高透過率和低電阻的透明導(dǎo)電薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對上述導(dǎo)電薄膜存在的不足，提出一種柔性銅網(wǎng)柵基透明 導(dǎo)電薄膜。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，導(dǎo)電薄膜包含:柔性透明襯底;一個(gè)減反增透層； 以及一個(gè)銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層;所述減反增透層被布置在所述柔性透明薄膜襯底和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層 之間。其中，柔性透明襯底包含:聚對苯二甲酸乙二醇酯和雙面加硬透明涂層，所述雙面加 硬透明涂層為紫外固化的聚丙烯酸酯涂層;減反增透層包含:低折射率薄膜層和高折射率 薄膜層;銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層包含銅網(wǎng)柵層和銅氧化物層。
[0005] 所述低折射率薄膜層和高折射率薄膜層交替堆疊，厚度為30~llOnm和10~ 140nm〇
[0006] 所述銅氧化物層覆蓋在銅金屬層上或者銅氧化物層覆蓋在銅金屬上下面。
[0007] 所述的銅網(wǎng)柵層是由菱形或方形或六方形的銅線條組成，線條的線寬為2~10微 米，金屬化率為1.25~2%。
[0008] 所述的銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層的厚度為200~500nm。
[0009]所述銅氧化物層的厚度為20~60nm。
[0010] 本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本實(shí)用新型采用在PET襯底上濺鍍一個(gè)減反 增透層，來提高襯底的透過率，然后再濺鍍銅金屬導(dǎo)電復(fù)合層，來制備高透過率低電阻的透 明導(dǎo)電薄膜。所述復(fù)合薄膜可見光透過率高于96%，表面方阻低于10 Ω/□，色度值(b*)小 于0.5,銅膜表面的反射率低于5%，銅膜背面(PET膜未鍍膜測）的反射率低于5%。
[0011] 本實(shí)用新型所述透明導(dǎo)電薄膜具有高透過率低電阻的特性，并且具有很強(qiáng)的環(huán)境 耐受性能。
[0012] 所述導(dǎo)電薄膜核心功能層在保證高的可見光透過率、低反射率的同時(shí)，具有很低 的表面電阻。在加工成觸摸屏等產(chǎn)品之后，線條的可視度極低，能顯著提高屏幕的清晰度。 另一方面，在濕熱環(huán)境下，能夠防止銅金屬導(dǎo)電層被氧化而失效，保持良好的電學(xué)性能。
[0013] 本實(shí)用新型涉及一種具有高透過率、低電阻的柔性透明導(dǎo)電薄膜，其核心功能層 包括減反增透層和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層。所述銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層主要依靠銅線條互連而具有高透過率 和極低表面電阻的光電特性。由于Cu的抗氧化能力弱，在使用過程中，與空氣接觸，容易被 氧化成CuOx，而CuOx不具備良好的導(dǎo)電性能，并且會使銅線條形狀發(fā)生改變，從而影響所述 導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能和光電性能。采用在銅表面濺鍍氧化物，能保護(hù)銅網(wǎng)柵在使用過程中 被氧化，保持良好的光電特性。本實(shí)用新型采用一種特殊的防氧化措施，即在銅金屬膜的表 面濺鍍銅的氧化物(CuOx)，從而隔絕銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層與空氣接觸，防止Cu金屬被氧化。同時(shí)， 由于銅的氧化物(CuOx)層的存在，其在銅金屬層表面起減反作用，能夠顯著降低Cu金屬的 反射率，從而使銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層的線條可視度極低。
[0014] 由于一般透明襯底PET本身的可見光區(qū)透過率低于92%，因此，在這種PET透明襯 底上制備銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層之后，其復(fù)合透過率更低，很難獲得高透過率和低電阻的透明導(dǎo)電 薄膜。為了在保持低的表面方阻條件下提高薄膜總的透過率，本實(shí)用新型采用在PET襯底上 濺鍍一個(gè)減反增透層，來提高襯底的透過率，然后再濺鍍銅金屬導(dǎo)電復(fù)合層，來制備高透過 率低電阻的透明導(dǎo)電薄膜。
[0015] 本實(shí)用新型的柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜可以作為ΙΤ0導(dǎo)電薄膜的替代品，被廣 泛應(yīng)用于觸摸屏、柔性顯示、電磁屏蔽等領(lǐng)域，相比傳統(tǒng)的ΙΤ0導(dǎo)電薄膜，其生產(chǎn)成本更低， 透過率更高，耐氧化性能更好，并且表面方阻至少高1個(gè)數(shù)量級，尤其適于大面積、高分辨率 觸摸屏的制備。
【附圖說明】

[0016] 圖1 一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的剖面圖，圖中，減反增透層為2層，銅網(wǎng)柵導(dǎo) 電層為2層；
[0017] 圖2-種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的剖面圖，圖中，減反增透層為4層，銅網(wǎng)柵導(dǎo) 電層為2層；
[0018] 圖3-種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的剖面圖，圖中，減反增透層為5層，銅網(wǎng)柵導(dǎo) 電層為3層。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如圖所示，所述復(fù)合薄膜包含柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底薄膜，減 反增透層和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層。
[0020] 透明薄膜襯底是由柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯及其在雙面涂覆紫外固化的 聚丙烯酸酯硬化涂層構(gòu)成。柔性透明襯底的厚度為50微米-125微米。所述紫外固化的聚丙 烯酸酯硬化涂層，采用傳統(tǒng)的卷繞式涂布法均勻涂覆在柔性透明PET襯底的兩側(cè)，以改善柔 性透明襯底的強(qiáng)度、硬度以及耐久性等。
[0021] 所述減反增透層是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋柔性透明PET襯底的表層。所述堆疊結(jié)構(gòu)由 選自高折射率薄膜層和低折射率薄膜層構(gòu)成。所述高折射率薄膜層包括但不限于選自五氧 化二鈮(Nb 205)或二氧化鈦(Ti02)所組成的材料。所述低折射率薄膜層包括但不限于選自二 氧化硅(Si0 2)或氟化鎂(MgF2)所組成的材料。減反增透層中的每一層是由卷繞式磁控濺射 鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。
[0022] 所述銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋減反增透層的上層。所述堆疊結(jié)構(gòu)由銅 金屬薄膜層和銅氧化物薄膜層組成。銅金屬薄膜層和銅氧化物薄膜層是由卷繞式磁控濺射 鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。在薄膜沉積之后，采用半導(dǎo)體加 工工藝，把銅金屬薄膜層和銅氧化物層加工成菱形或方形或六邊形的網(wǎng)柵，其金屬化率為 1.25%〇
[0023] 實(shí)施例一
[0024]如圖1所示，該圖示出一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的一個(gè)實(shí)施方案，所述復(fù)合 薄膜包含柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底薄膜1，減反增透層2和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層 3〇
[0025]透明薄膜襯底1是由柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯及其在雙面涂覆紫外固化的 聚丙烯酸酯硬化涂層構(gòu)成。優(yōu)選地，柔性透明襯底1的厚度為50微米，也可以是125微米。所 述紫外固化的聚丙烯酸酯硬化涂層，采用傳統(tǒng)的卷繞式涂布法均勻涂覆在柔性透明PET襯 底的兩側(cè)，以改善柔性透明襯底1的強(qiáng)度、硬度以及耐久性等。
[0026] 所述減反增透層2是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋柔性透明PET襯底1的表層。所述堆疊結(jié)構(gòu) 由選自高折射率薄膜層21和低折射率薄膜層22構(gòu)成。所述高折射率薄膜層21包括但不限于 選自五氧化二鈮(Nb 2〇5)或二氧化鈦(Ti02)所組成的材料。所述低折射率薄膜層22包括但不 限于選自二氧化硅(Si0 2)或氟化鎂(MgF2)所組成的材料。在優(yōu)選實(shí)施方案中，高折射率薄膜 層21都為五氧化二鈮(Nb 2〇5)，低折射率薄膜層22都為二氧化硅(Si02)。層(21和22)是由卷 繞式磁控濺射鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。首先沉積五氧化二 鈮21，其厚度約為107nm，然后在其上覆蓋二氧化硅層22,其厚度約為89nm〇
[0027] 所述銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層3是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋減反增透層2的上層。所述堆疊結(jié)構(gòu)由 銅金屬薄膜層31和銅氧化物薄膜層32組成。銅金屬薄膜層31和銅氧化物薄膜層32是由卷繞 式磁控濺射鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。首先沉積銅金屬薄膜 層31，其厚度約為300nm，然后在其上覆蓋銅氧化物薄膜層32,其厚度約為35nm。在薄膜沉積 之后，采用半導(dǎo)體加工工藝，把銅金屬薄膜層31和銅氧化物層32加工成菱形或方形或六邊 形的網(wǎng)柵，其金屬化率為1.25%。所述復(fù)合薄膜可見光透過率高于93%，表面方阻低于10 Ω/□，色度值(b*)小于0.5,銅膜表面的反射率低于5%，銅膜背面(PET膜未鍍膜測）的反射 率低于60 %。
[0028] 實(shí)施例二
[0029]如圖2所示，該圖示出一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的一個(gè)實(shí)施方案，所述復(fù)合 薄膜包含柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯PET襯底薄膜1，減反增透層12和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層 13。
[0030] 透明薄膜襯底1是由柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯及其在雙面涂覆紫外固化的 聚丙烯酸酯硬化涂層構(gòu)成。優(yōu)選地，柔性透明襯底1的厚度為50微米，也可以是125微米。所 述紫外固化的聚丙烯酸酯硬化涂層，采用傳統(tǒng)的卷繞式涂布法均勻涂覆在柔性透明PET襯 底的兩側(cè)，以改善柔性透明襯底1的強(qiáng)度、硬度以及耐久性等。
[0031] 所述減反增透層12是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋柔性透明PET襯底1的表層。所述堆疊結(jié) 構(gòu)由選自高折射率薄膜層121和123及低折射率薄膜層122和124構(gòu)成。所述高折射率薄膜層 121和123包括但不限于選自五氧化二鈮Nb 2〇5或二氧化鈦(Ti02)所組成的材料。所述低折射 率薄膜層122和124包括但不限于選自二氧化硅(Si0 2)或氟化鎂(MgF2)所組成的材料。在優(yōu) 選實(shí)施方案中，高折射率薄膜層（121和123)都為五氧化二鈮(Nb 2〇5)，低折射率薄膜層122和 124都為二氧化娃(Si〇2)。
[0032] 在優(yōu)選實(shí)施方案中，減反增透層12是由沉積在襯底1且厚度約為18nm的第一介質(zhì) 層121、厚度約23nm且覆蓋第一介質(zhì)層121的第二介質(zhì)層122、厚度約為117nm且覆蓋第二介 質(zhì)層122的第三介質(zhì)層123以及厚度約89nm且覆蓋第三介質(zhì)層123的第四介質(zhì)層124組成。第 一介質(zhì)層121至第四介質(zhì)層124是由卷繞式磁控濺射鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次 完成多層膜的沉積。
[0033] 所述銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層13是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋減反增透層12的上層。所述堆疊結(jié)構(gòu) 由銅金屬薄膜層131和銅氧化物薄膜層132組成。銅金屬薄膜層131和132是由卷繞式磁控濺 射鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。首先沉積銅金屬薄膜層131，其 厚度約為300nm，然后在其上覆蓋銅氧化物薄膜層132，其厚度為3nm。在薄膜沉積之后，采用 半導(dǎo)體加工工藝，把銅金屬薄膜層131和銅氧化物層132加工成菱形或方形或六邊形的網(wǎng) 柵，其金屬化率為1.25%。所述復(fù)合薄膜可見光透過率高于96%，表面方阻低于10 Ω /□，色 度值b*小于0.5,銅膜表面的反射率低于5%，銅膜背面（PET膜未鍍膜測）的反射率低于 60% 〇
[0034] 實(shí)施例三
[0035]如圖3所示，該圖示出一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜的一個(gè)實(shí)施方案，所述復(fù)合 薄膜包含柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯PET襯底薄膜1，減反增透層22和銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層 23〇
[0036]透明薄膜襯底1是由柔性透明聚對苯二甲酸乙二醇酯及其在雙面涂覆紫外固化的 聚丙烯酸酯硬化涂層構(gòu)成。優(yōu)選地，柔性透明襯底1的厚度為50微米，也可以是125微米。所 述紫外固化的聚丙烯酸酯硬化涂層，采用傳統(tǒng)的卷繞式涂布法均勻涂覆在柔性透明PET襯 底的兩側(cè)，以改善柔性透明襯底1的強(qiáng)度、硬度以及耐久性等。
[0037]所述減反增透層22是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋柔性透明PET襯底1的表層。所述堆疊結(jié) 構(gòu)由選自高折射率薄膜層222和224及低折射率薄膜層221、223和225構(gòu)成。所述高折射率薄 膜層222和224包括但不限于選自五氧化二鈮(Nb 2〇5)或二氧化鈦(Ti02)所組成的材料。所述 低折射率薄膜221、223和22包括但不限于選自二氧化硅(Si0 2)或氟化鎂(MgF2)所組成的材 料。在優(yōu)選實(shí)施方案中，高折射率薄膜層222和224都為二氧化鈦(Ti0 2)，低折射率薄膜層 221、223和225都為氟化鎂(MgF2)。
[0038] 在優(yōu)選實(shí)施方案中，減反增透層22是由沉積在襯底1且厚度為45nm的第一介質(zhì)層 221、厚度為17nm且覆蓋第一介質(zhì)層221的第二介質(zhì)層222、厚度為38nm且覆蓋第二介質(zhì)層 222的第三介質(zhì)層223、厚度為105nm且覆蓋第三介質(zhì)層223的第四介質(zhì)層224以及厚度為 80nm且覆蓋第四介質(zhì)層224的第五介質(zhì)層225組成。第一介質(zhì)層221至225是由卷繞式磁控濺 射鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。
[0039] 所述銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層23是多層堆疊結(jié)構(gòu)，覆蓋減反增透層22的上層。所述堆疊結(jié)構(gòu) 由銅金屬薄膜層232和銅氧化物薄膜層231和233組成。銅氧化物薄膜層231和233及銅金屬 薄膜層232是由卷繞式磁控濺射鍍膜形成，通過多腔室同時(shí)濺射，一次完成多層膜的沉積。 首先沉積銅氧化物薄膜層231，其厚度為40nm，然后在其上覆蓋銅金屬薄膜層232,其厚度為 300nm，最后沉積一層銅氧化物薄膜層233,其厚度為35nm。在薄膜沉積之后，采用半導(dǎo)體加 工工藝，把銅金屬薄膜層232和銅氧化物層231和233加工成菱形或方形或六邊形的網(wǎng)柵，其 金屬化率為1.25%。所述復(fù)合薄膜可見光透過率高于96 %，表面方阻低于10 Ω /□，色度值 (b*)小于0.5,銅膜表面的反射率低于5%，銅膜背面(PET膜未鍍膜測）的反射率低于5%。
[0040] 實(shí)施例一至實(shí)施例三的參數(shù)如表1至表3所示。

[0048]本實(shí)用新型所述的優(yōu)選實(shí)施方案，其詳細(xì)描述意圖為說明性的，不應(yīng)理解為是對 本公開范圍的限制。本實(shí)用新型所公開的任何單獨(dú)材料、數(shù)值或特性都可與本公開的任何 其他材料、數(shù)值或特性互換使用，如同本發(fā)明所給出的具體實(shí)施方案一樣。任何人在本實(shí)用 新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其材料、形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化， 凡是具有與本申請相同或相似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜，其特征是，導(dǎo)電薄膜包含:柔性透明襯底;一個(gè)減 反增透層；以及一個(gè)銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層;所述減反增透層被布置在所述柔性透明薄膜襯底和銅 網(wǎng)柵導(dǎo)電層之間，其中，柔性透明襯底包含:聚對苯二甲酸乙二醇酯和雙面加硬透明涂層， 所述雙面加硬透明涂層為紫外固化的聚丙烯酸酯涂層;減反增透層包含:低折射率薄膜層 和高折射率薄膜層;銅網(wǎng)柵導(dǎo)電層包含銅網(wǎng)柵層和銅氧化物層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜，其特征是，所述低折射率薄 膜層和高折射率薄膜層交替堆疊，厚度為30~llOnm和10~140nm〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜，其特征是，所述銅氧化物層 覆蓋在銅金屬層上或者銅氧化物層覆蓋在銅金屬上下面。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜，其特征是，所述的銅網(wǎng)柵層 是由菱形或方形或六方形的銅線條組成，線條的線寬為2~10微米，金屬化率為1.25~2%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜，其特征是，所述的銅網(wǎng)柵導(dǎo) 電層的厚度為200~500nm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性銅網(wǎng)柵基透明導(dǎo)電薄膜，其特征是，所述銅氧化物層 的厚度為20~60nm〇
【文檔編號】H01B5/14GK205722840SQ201620497516
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】劉宏燕, 顏悅, 望詠林, 伍建華, 張官理
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院