專利名稱：導電性涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導電涂料組合物，其可涂覆于基材上，使基材表面具有電磁波遮蔽效果。本發(fā)明還涉及具有由該導電涂料組合物所形成的導電薄膜。
背景技術(shù)：
由于所有電子設(shè)備在操作時均會產(chǎn)生一定程度的電磁場，而設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場可能會相互干擾、阻隔或是破壞鄰近設(shè)備的正常運作，于是電路流動產(chǎn)生的電磁場，若不將其適當?shù)钠琳希舜舜艌鲩g會干擾、破壞訊號傳輸?shù)钠焚|(zhì)，導致設(shè)備無法正常運作。電子設(shè)備抗電磁干擾的方式，主要是利用電磁干擾遮蔽材料(ElectromagneticInterference (EMI) Shielding Material),來作為防電磁干擾的遮蔽罩。電磁干擾遮蔽的原理是采用低電阻(表面電阻率小于105 Ω/sq)的導電材料，因為導體材料對電磁波具有反射 與導引作用，根據(jù)金屬材料的電磁波遮蔽理論，金屬材料的電磁屏蔽效果為電磁波的反射損耗、電磁波的吸收損耗與電磁波在遮蔽材料中的損耗三者的總和。最普遍是采用導電膠帶或?qū)щ娕菥d形成的完整金屬防護網(wǎng)，使得電子線路處于一完全隔絕的空間，不受外界電磁波干擾，也不會去干擾其他的電子元件。市面上常見的產(chǎn)品有導電招箔膠帶(Aluminum Tape)、導電銅箔膠帶(Copper FoilTape)、導電布膠帶(EMIConductive Tape)、導電泡綿(EMI Gasket)、鈹銅彈片(Becufinger)、導電雙面膠等，其簡單操作，易撕易貼，在液晶電視、筆記電腦、手機、電腦等都常常見到。在觸摸顯示器領(lǐng)域，為了避免顯示器與觸摸面板的電磁場相互干擾而影響正常的顯示功能，一般會在顯示器與觸摸面板之間加入電磁波遮蔽材料。如附圖I所示，一般觸摸顯示器包括觸摸面板(10)、電磁干擾遮蔽材料(11)及顯示器(12)，其中電磁干擾遮蔽材料是位于觸摸面板與顯示器之間。由于觸摸面板是設(shè)置于顯示器的前端面，故電磁波遮蔽材料必需具有良好的全光線透過率，技術(shù)領(lǐng)域中常用氧化銦錫(Indium Tin Oxide，簡稱ITO)作為電磁干擾遮蔽材料，其為透明導電材料，然而此種材料昂貴，需要在真空下以濺鍍(sputtering)或蒸鍍(deposition)的方式進行,制成費用高,此外，ITO材料亦非具可撓曲性，在部分電子產(chǎn)品的應用上有所限制。臺灣專利公告號1353471揭示利用金屬網(wǎng)作為觸摸顯示器電磁干擾遮蔽材料，以不影響肉眼視覺的線寬的金屬線材編織而成，其具有電磁遮蔽效果，然而，此種材料需以黃光蝕刻制程制備，制程費用昂貴。另有臺灣專利公開號TW 201035996采用納米碳管作為觸摸顯示器電磁干擾遮蔽材料的方式，然而，納米碳管的合成步驟復雜，成本高昂，且外觀為黑色，在為了不影響穿透度的情況下，無法整面涂布，電磁遮蔽效果有限制。因此，尋求一種能有效進行電磁波的隔離，并同時具可撓曲性、抗化性的透明材料，并且具有制備成本低，可應用在各式各樣的電子產(chǎn)品的功能，仍為現(xiàn)今工業(yè)所期盼的目標。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種可解決上述問題的導電性涂料組合物。本發(fā)明主要目的為提供一種導電性涂料組合物，其包含導電性有機高分子、非導電性有機化合物、溶劑及可選的硬化劑；其中該導電性有機高分子的含量以固含量總重量計為10%至50%O
本發(fā)明的另一目的，是提供一種導電薄膜，其包含基材及導電層；其中該導電層是由上述的導電性涂料組合物經(jīng)干燥固化而得，且其中該導電薄膜具有低于ΙΟΟΟΩ/sq的表面電阻率及大于80%的全光線透過率。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的導電性涂料組合物可用于制備電磁干擾遮蔽材料，其可有效克服上述先前技術(shù)材料所述的缺點及限制，具有低表面電阻率、高全光線透過率、可撓曲性、穩(wěn)定性及耐化性等優(yōu)點，此外，其制作成本低廉，適合應用于各種電子設(shè)備中。再者，將本發(fā)明的導電性涂料組合物透過一般的涂布方式，涂覆于基材上以供利用，其制作過程相對于公知技術(shù)更為簡易、便宜。


圖I為觸摸顯示器中電磁干擾遮蔽材料位置示意圖。圖2為一種具電磁干擾遮蔽材料的觸摸面板示意圖。圖3為一種具電磁干擾遮蔽材料的觸摸面板示意圖。圖中，10為觸摸面板、11為電磁干擾遮蔽材料、12為顯示器、20為透明基材、21為抗電磁干擾層、22為粘著層、23為導電薄膜、30為透明基材、31為抗電磁干擾層。
具體實施例方式本發(fā)明組合物所使用的導電性有機高分子是選自由以下所組成的群組聚噻吩類化合物、聚苯胺類化合物、聚吡咯類化合物及其組合；其較佳是聚噻吩類化合物，上述聚噻吩類化合物為聚(3-己基噻吩)(Poly(3-hexylthiophene))、聚二氧乙基噻吩(Poly(3，4_ethylenedioxythiophene, PEDOT)、以聚陰離子摻雜的聚二氧乙基噻吩衍生物(例如聚二氧乙基噻吩聚苯乙烯磺酸(簡稱PEDOT PSS)或聚二氧乙基噻吩聚乙烯磺酸(簡稱PEDOT PVS))或其組合。根據(jù)本發(fā)明，該導電性有機高分子的含量以組合物固形份總重量計為10重量％至50重量％，優(yōu)選為25重量％至45%。市售聚噻吩類化合物的實例包含Clevios P、Clevios PH500、Clevios PH1000、Clevios P HCV4 (Heraeus公司制)或Orgacon ICP 1050 (Agfa公司制)；市售聚苯胺類化合物的實例包含650013 (Aldrich公司制);市售聚吡咯類化合物的實例包含482552 (Aldrich公司制)。本發(fā)明組合物所使用的非導電性有機化合物，一般是為單體、寡聚物、高分子或其組合，主要是作為粘著劑(binder)，幫助導電性有機高分子均勻分散與之后的成膜，上述非導電性有機化合物是選自由以下所組成的群組聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、硅氧烷樹脂、聚醚多元醇樹脂、多元醇樹脂及其組合；其優(yōu)選為選自聚酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、硅氧烷樹脂或多元醇樹脂所組成的群組。
根據(jù)本發(fā)明，該非導電性有機化合物的含量以組合物固形份總重量計為10重量％至90重量％，優(yōu)選為15重量％至75%。本發(fā)明非導電性有機化合物的高分子的重量平均分子量，其介于7000至25000之間，優(yōu)選為介于10000至20000之間。市售聚酯的實例包含ETERKYD 5032-W25、ETERKYD 5035-W33 或 ETERKYD5036-W33(長興化學公司制)；市售環(huán)氧樹脂的實例包含1030CP(虹牌公司制)或EPR-401 (慶泰樹脂公司制);市售聚氨酯的實例包含ETERCUREDR-W401、ETERCURE DR-W402或ETERCURE DR-W403等(長興化學公司制)或L-3935 (產(chǎn)協(xié)公司制)；市售聚丙烯酸酯的 實例包含 CN2716、CN2717、CN132 或 SB500K60 等(Sartomer 公司制)、P_60(產(chǎn)協(xié)公司制)或ETERSOL 1122-2B (長興化學公司制)。本發(fā)明組合物所使用的溶劑優(yōu)選為極性溶劑，例如但不限于水、醇類、醇醚類、酮類或其組合等極性溶劑。適用于本發(fā)明的醇類溶劑例如但不限于甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、第三丁醇、異戊醇或其混合物。適用于本發(fā)明的醇醚類溶劑例如但不限于乙二醇丁醚(BCS)、乙二醇乙醚乙酸酯(CAC)、乙二醇乙醚(ECS)、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)、丙二醇單甲醚丙酸酯(PMP)、丁二醇甲醚(DBE)或其混合物。適用于本發(fā)明的酮類溶劑例如但不限于甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮或其混合物。適用于本發(fā)明的極性溶劑也可使用非質(zhì)子性溶劑例如但不限于N-甲基吡咯酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)或其混合物。根據(jù)本發(fā)明，該溶劑的含量以組合物總重量計為80重量％至99. 5重量％，優(yōu)選為90重量％至99%，更優(yōu)選為95重量％至99%。為使分子與分子間產(chǎn)生化學接合而形成交聯(lián)(crosslinking)，可選的，本發(fā)明的組合物可進一步包含硬化劑，上述的硬化劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如可選自由以下所組成的群組三聚氰胺類、異氰酸酯類及環(huán)氧類硬化劑；較佳為三聚氰胺類或異氰酸酯類硬化劑。本發(fā)明的三聚氰胺類硬化劑例如但不限于三聚氰胺或經(jīng)醚化的三聚氰胺衍生物；本發(fā)明的異氰酸酯類硬化劑例如但不限于二異氰酸酯(diisocyanate)或聚異氰酸酉旨(polyisocyanate)。根據(jù)本發(fā)明，該硬化劑的含量以本發(fā)明組合物固形份總重量計為O重量％至60重量％，較優(yōu)選為20重量％至50%，更優(yōu)選為30重量％至40%。此外，可選的，亦可通過添加其他添加劑來獲得所欲的導電涂料組合物的特性。適用于本發(fā)明的添加劑可選自例如但不限于以下所組成的群分散劑、整平劑、濕潤劑、安定劑、密著促進劑、紫外線吸收劑及其混合物?？捎糜诒景l(fā)明的分散劑可以選自含不飽和聚胺酸、胺類、高分子量不飽和聚羧酸類或離子型或非離子型有機表面活性劑。此外，當存在時，所添加分散劑用量以組合物固形份總重量計為1%至15%，優(yōu)選為3%至10%。此外，在元件制造過程中可能需要經(jīng)過紫外線照射制程，而紫外線的照射會破壞導電性有機高分子的H鍵結(jié)構(gòu)，使導電性及光穿透度下降；再者，當基材為塑料基材時，紫外線的照射也會使塑料基材黃化；為避免導電性及光穿透度下降，以及塑料基材黃化等問題，可視需要在導電涂料組合物中添加紫外線吸收劑或具吸收紫外線能力的無機微?；蚱浣M合?？捎糜诒景l(fā)明的紫外線吸收劑，是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的，其例如可為苯并三唑類(benzotriazoles)、苯并三嚷類(benzotriazines)、二苯甲麗類(benzophenones)、水楊酸衍生物(salicylic acid derivatives) 可用于本發(fā)明的具吸收紫外線能力的無機微粒，是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的，例如但不限于氧化鋅、氧化錯、氧化招、鈦酸銀、二氧化鈦或其混合物，較佳為二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化鋅或其混合物。上述無機微粒的粒徑一般為I至100納米(nanometer, nm),優(yōu)選為20納米至50納米。此外，當存在時，所添加紫外線吸收劑或/及無機微粒用量，以組合物的固形份總重量計為1%至10%，優(yōu)選為3%至8%。 根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實施例，本發(fā)明導電性涂料組合物的制造方法，包含以下步驟(a)將導電性有機高分子、非導電性有機化合物、可選的分散劑及溶劑混合，以高功率分散設(shè)備，如超聲波震蕩器震蕩均勻，形成一均勻混合液；(b)在步驟(a)所得的組合物中加入硬化劑及其可選的添加劑，混合攪拌均勻。上述步驟所述的導電性有機高分子、非導電性有機化合物、溶劑及添加劑，其組分的選用如前所述。本發(fā)明另提供一種導電薄膜，其包含一基材，且該基材的至少一面具有至少一層導電層；其中該導電層是由本發(fā)明導電性涂料組合物經(jīng)干燥固化而得；本發(fā)明的導電薄膜具有低于1000 Ω /sq ( Ω /sq代表歐姆/米平方)的表面電阻率及大于80%的全光線透過率，優(yōu)選為具有低于400Q/Sq的表面電阻率及大于85%的全光線透過率。本發(fā)明導電薄膜的基材，選擇上并無特殊限制，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，視所應用的電子產(chǎn)品的設(shè)計而定，其例如而不限于玻璃、金屬、塑料、碳纖、玻纖或上述所形成的復合材料。適用于本發(fā)明的塑料基材例如但不限于聚酯樹脂(polyester resin),如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenenaphthalate, PEN);聚丙烯酸酯樹脂(polyacrylate resin),如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA);聚烯經(jīng)樹脂(polyolefin resin),如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP);聚環(huán)烯烴樹脂(polycycloolefin resin);聚酰胺樹脂,如尼龍6、尼龍66或MXD尼龍(間二甲苯二胺/己二酸共聚物)；聚酰亞胺樹脂(polyimide resin);聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin);聚氨酯樹脂(polyurethaneresin);聚氯乙烯(PVC);三醋酸纖維素(triacetyl cellulose, TAC);聚乳酸(polylacticacid);或有取代基的烯烴類聚合物，如聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇。優(yōu)選為聚酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂或其組合；更優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺樹脂或聚碳酸酯樹脂?；牡暮穸炔o特殊限制，通常取決于所欲制得的產(chǎn)品的需求，一般為15微米(μ m)至 300 微米(μ m)。舉例而言，可將本發(fā)明的導電性涂料組合物披覆于基材至少一表面上以形成至少一涂層，再經(jīng)加熱干燥后形成一導電薄膜；根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，本發(fā)明的導電性涂料組合物披覆于塑料基材或玻璃基材。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，亦可以電子元件為基材將本發(fā)明的導電性涂料組合物直接披覆于電子元件上；根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，本發(fā)明的導電性涂料組合物披覆于觸摸面板上。上述披覆方法可為任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所習知的施工方法，如涂布(coating)、噴灑(spray)、絲網(wǎng)印刷(screenprinting)、印刷(printing)或含浸(dipping)等方式。上述涂布方法例如但不限于刮刀式涂布(knife coating)、滾輪涂布(rollercoating)、柔版涂覆(f lexographic coating)、熱傳遞涂覆(thermal transfercoat)、微凹版印刷涂布(micro gravure coating)、流涂(flow coating)、簾涂(curtaincoating)、旋涂(spin coating)、噴霧式涂布(spray coating)、線桿涂布(bar coating)、狹縫式模壓涂布(slot die coating)、凸版印刷涂布(gravure coating)、斜板式涂布(slide coating)或其它習知方法、或上述方法的組合。上述印刷方法例如但不限于凹版印刷(graure printing)、微凹版印刷(microgravure printing)、凸片反￡口屈1」(letterpress printing)、噴墨式￡口屈1」(ink-jetprinting) 或上述方法的組合。本發(fā)明的導電性涂料組合物在用于制作導電薄膜時，可涂布5微米至30微米的涂層，經(jīng)干燥固化后可形成100至600納米，優(yōu)選為150至400納米的均質(zhì)導電層。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實施例，本發(fā)明導電薄膜的制造方法，包含以下步驟(I)將本發(fā)明導電性涂料組合物涂布于玻璃或塑料基材上，涂層厚度為5微米至30微米；(II)加熱以使其干燥固化，形成一導電層。若需要，可重復進行上述各步驟，以獲得復數(shù)層的導電層。上述步驟(II)的加熱條件并無特殊限制，可為任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的，例如可在約100°C至約150°C下加熱約30秒至約10分鐘。另外，在紫外線照射或溫度高于70°C的有氧環(huán)境下，導電性有機高分子將會被氧化進而使導電薄膜的導電性逐漸下降。為求將導電層與氧氣隔離，以維持長時間良好的導電性，可視需要在本發(fā)明的導電薄膜的導電層表面涂一保護層，或是利用披覆方法在導電薄膜的導電層上形成一穩(wěn)定層，防止導電性有機高分子氧化，上述披覆方法如前所述。本發(fā)明的導電薄膜具良好的導電率及光穿透效果，并且與基材密著性佳、又有良好的抗化性，可作為電磁干擾遮蔽材料(EMI Shielding Material)、導電性材料、空穴傳導層材料或電極材料，尤其是電磁干擾遮蔽材料。電磁干擾遮蔽效果是指電磁波的反射損耗、電磁波的吸收損耗與電磁波在遮蔽材料中的損耗三者的總和，整體而言，本發(fā)明的導電薄膜為低電阻的導電材料，對電磁波具有反射與導引作用，且有優(yōu)異的導電性，所以EMI遮蔽效果佳。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施例，本發(fā)明的導電薄膜可取代傳統(tǒng)ITO或金屬網(wǎng)，作為觸摸面板的電磁干擾遮蔽材料。本發(fā)明另提供一種抗電磁干擾(anti-electromagnetic interference)的觸摸面板，其包含一透明基材；及一抗電磁干擾層。本發(fā)明的抗電磁干擾層可藉由粘著層，將本發(fā)明的導電薄膜貼合至透明基材表面而形成，根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，該粘著層為一光學膠所構(gòu)成；本發(fā)明的抗電磁干擾層也可藉由將本發(fā)明的導電性涂料組合物披覆于透明基材表面，利用加熱或照光方式固化而得。上述透明基材相對于抗電磁干擾層的另一表面包含至少一感測電路層，上述感測電路層的材料可為任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的，例如ITO。上述的透明基材，可為任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的，例如玻璃或塑料。上述塑料基材并無特殊限制，透明度高及可抗刮者為佳。透明基材的厚度通常取決于所欲得光學產(chǎn)品的需求，其優(yōu)選介于25 μ m至2000 μ m之間。圖2及圖3分別為該抗電磁干擾的觸摸面板的實施態(tài)樣之一。如圖2所示，圖2為一種抗電磁干擾的觸摸面板，包含—透明基材(20);及一抗電磁干擾層(21)；其中該抗電磁干擾層是藉由粘著層(22)，將本發(fā)明的導電薄膜(23)貼合至透明基材的表面而形成； 如圖3所示，圖3亦為一種抗電磁干擾的觸摸面板，包含—透明基材(30);及一抗電磁干擾層(31)；其中該抗電磁干擾層是由本發(fā)明導電性涂料組合物經(jīng)干燥固化而得。本發(fā)明的觸摸面板可使用任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的方法與顯不器貼合，形成一觸摸顯不器。以下將以具體實施例以進一步說明本發(fā)明，惟需說明的是，以下實施例僅用于例示本發(fā)明，非用以限制本發(fā)明的范圍。任何在此領(lǐng)域中具有通常知識者可輕易達成的修飾及改變均包括在本案說明書揭示內(nèi)容及所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。實施例f 10及比較例f 2根據(jù)以下描述的方式制備實施例I至10及比較例I至2的導電涂料組合物的膠液，其組成如表I所列。首先，將(a)、(b)、(c)、(d)及(f)組份以表I所列的固形份重量(%)與溶劑混合，在超聲波震蕩機中震蕩10分鐘，接著加入(e)、(g)及(h)進行攪拌至混合均勻，并以溶劑稀釋固形份至固形份為導電涂料組合物的2重量％。上述的溶劑以水異丙醇乙二醇二甲基亞砜為15 1 1 :1的重量比配制。表I
權(quán)利要求
1.一種導電性涂料組合物，其特征在于，包含 (a)導電性有機高分子； (b)非導電性有機化合物； (C)溶劑 '及 (d)可選的硬化劑； 其中該導電性有機高分子的含量以組合物固形份總重量計，為10%至50%。
2.如權(quán)利要求I所述的導電性涂料組合物，其特征在于，其中該導電性有機高分子的含量以組合物固形份總重量計，為25%至45%。
3.如權(quán)利要求I所述的導電性涂料組合物，其特征在于，其中該導電性有機高分子是選自由聚噻吩類化合物、聚苯胺類化合物、聚吡咯類化合物及其組合所組成的群組。
4.如權(quán)利要求3所述的導電性涂料組合物，其特征在于，其中該導電性有機高分子為聚(3-己基噻吩)、聚二氧乙基噻吩、以聚陰離子摻雜的聚二氧乙基噻吩衍生物或其組合。
5.如權(quán)利要求I所述的導電性涂料組合物，其特征在于，其中該非導電性有機化合物是選自由聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、硅氧烷樹脂、聚醚多元醇樹月旨、多元醇樹脂及其組合所組成的群組。
6.如權(quán)利要求I所述的導電性涂料組合物，其特征在于，其中該溶劑為極性溶劑。
7.如權(quán)利要求I所述的導電性涂料組合物，其特征在于，其中該硬化劑包含三聚氰胺類、異氰酸酯或環(huán)氧類硬化劑。
8.一種導電薄膜，其包含一基材，且該基材的至少一面具有至少一層由如權(quán)利要求I的導電性涂料組合物所形成的導電層；且其中該導電薄膜具有低于ΙΟΟΟΩ/sq的表面電阻率及大于80%的全光線透過率。
9.如權(quán)利要求8所述的導電薄膜，其特征在于，其中該導電薄膜具有低于400Ω/sq的表面電阻率及大于85%的全光線透過率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種導電性涂料組合物，其包含導電性有機高分子、非導電性有機化合物、溶劑及視需要的硬化劑；其中該導電性有機高分子的用量以組合物固含量總重量計為10%至50%。本發(fā)明亦提供一種導電膜，其為上述導電性涂料組合物干燥后所形成的膜，該膜具有低于1000Ω/sq的表面電阻率及大于80%的全光線透過率。本發(fā)明的導電性涂料組合物可作為電磁干擾遮蔽材料或電極材料，可應用于不同的電子產(chǎn)品。
文檔編號C09D7/12GK102876102SQ201210392679
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月30日
發(fā)明者陳威凱, 吳督宜, 張鐘仁, 陳孟佐 申請人:長興化學工業(yè)股份有限公司