專利名稱：復(fù)合透明導(dǎo)體及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及基于傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合透明導(dǎo)體及其形成方法。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)體指的是光學(xué)透明的薄傳導(dǎo)膜。它們被廣泛用作平板電色 顯示一一例如液晶顯示器、等離子顯示器、觸摸屏、電致發(fā)光器件以 及薄膜太陽能電池——的透明電極，成為防靜電層以及電磁波屏蔽層。
常規(guī)的透明導(dǎo)體包括真空沉積的金屬氧化物，例如銦錫氧化物
(ITO)。然而，由于它們需要真空腔、較高的沉積溫度和/或高退火溫 度以獲得高傳導(dǎo)性，因此金屬氧化物薄膜的造價(jià)高昂。金屬氧化物膜 也是脆弱的，即使在遇到例如彎曲的較小物理應(yīng)力時(shí)也易于受到破壞。
傳導(dǎo)聚合物也被用作光學(xué)透明導(dǎo)電體。不過，與金屬氧化膜相比， 它們一般具有較低的傳導(dǎo)值和較高的光吸收(特別是在可見光波長)， 并且缺乏化學(xué)和長期穩(wěn)定性。
傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)由于其亞微米尺寸而能夠形成光學(xué)透明傳導(dǎo)薄膜。 同時(shí)待審并且共有的第11/504,822、 11/871,767以及11/871,721號美國 專利申請描述了由例如金屬納米線的網(wǎng)狀各向異性傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)形成 的透明導(dǎo)體。與ITO薄膜類似，基于透明導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)特別適于作 為能夠耦合到在例如平板顯示器以及觸摸屏的電色顯示器中的薄膜晶 體管的電極。此外，基于納米結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)體也適用于用作彩色濾光 片和偏光器(如偏光片)等上的覆層。上述同時(shí)待審的申請也通過引 用而全部并入本文。
需要提供低成本和高性能的基于納米結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)體，以滿足對 高性能顯示系統(tǒng)的不斷增長的需求
發(fā)明內(nèi)容
本文描述了復(fù)合透明導(dǎo)體及其應(yīng)用。
一個實(shí)施例描述了一種復(fù)合透明導(dǎo)體，包括含有多個金屬納米 線或者多個金屬納米管的第一傳導(dǎo)介質(zhì)；以及耦合到第一傳導(dǎo)介質(zhì)的 第二傳導(dǎo)介質(zhì)，第二傳導(dǎo)介質(zhì)包括第二類型的納米結(jié)構(gòu)或者連續(xù)傳導(dǎo)膜。
另一個實(shí)施例描述了一種器件，包括復(fù)合透明導(dǎo)體，其含有包 括多個金屬納米線或多個納米管的第一傳導(dǎo)介質(zhì)；和耦合到第一傳導(dǎo) 介質(zhì)的第二傳導(dǎo)介質(zhì)，第二傳導(dǎo)介質(zhì)是連續(xù)傳導(dǎo)膜。
進(jìn)一步的實(shí)施例描述了一種液晶顯示單元，包括第一電極；和 第二電極，其中第 一電極和第二電極之間的垂直距離定義了單元間隙； 其中第一電極是包括第一傳導(dǎo)介質(zhì)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的復(fù)合透明導(dǎo)體， 并且其中，第 一傳導(dǎo)介質(zhì)包括具有單元間隙級別的篩孔尺寸的金屬納 米線或金屬納米管；并且其中，第二傳導(dǎo)介質(zhì)是連續(xù)傳導(dǎo)膜或者具有 單元間隙大約1/5至1/100篩孔尺寸的納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。
附圖筒要描述
在附圖中，相同的標(biāo)號表示相似的元件或動作。附圖中元件的尺 寸和相對位置未必按比例繪制。例如，各種元件的形狀和角度并未按 比例繪制，并且有些元件被任意地放大和放置以提高附圖的易讀性。 此外，所繪制的元件的具體形狀并非旨在傳達(dá)關(guān)于該具體元件的實(shí)際 形狀的任何信息，選擇其僅為了在圖中易于辨別。


圖1顯示了處于上述電滲透水平的金屬納米線膜。
圖2A顯示了低于電滲透水平的金屬納米線膜。
圖2B顯示了一種復(fù)合透明導(dǎo)體，其包括低于電滲透水平并且與 連續(xù)傳導(dǎo)膜相結(jié)合的金屬納米線。
圖2C顯示了一種復(fù)合透明導(dǎo)體，其包括低于電滲透水平并且與 第二類各向異性納米結(jié)構(gòu)形成的傳導(dǎo)膜相結(jié)合的金屬納米線。
圖3A顯示了位于相鄰金屬納米線之間的非均勻電場。
圖3B顯示了存在連續(xù)傳導(dǎo)膜時(shí)的均勻電場。
圖4A-4C顯示了基于金屬納米線和碳納米管的復(fù)合透明導(dǎo)體的實(shí)施例。
圖5顯示了一種復(fù)合透明導(dǎo)體，其具有尺寸上不同的兩種類型的 金屬納米線。
圖6A-6B顯示了基于金屬納米線和金屬氧化膜的復(fù)合透明導(dǎo)體 的實(shí)施例。
圖6C示意性地顯示了一對并聯(lián)電阻。
圖7A-7B顯示了基于金屬納米線和傳導(dǎo)聚合物膜的復(fù)合透明導(dǎo) 體的實(shí)施例。
圖8示意性地示出了位于兩個透明電極之間的液晶材料； 圖9顯示了結(jié)合有復(fù)合透明導(dǎo)體的器件。
具體實(shí)施例方式
一般來說，復(fù)合透明導(dǎo)體是由至少兩種透明傳導(dǎo)介質(zhì)形成的傳導(dǎo) 膜。更具體地說，復(fù)合透明導(dǎo)體包括作為第一傳導(dǎo)介質(zhì)的各向異性金 屬納米結(jié)構(gòu)(如本文所述)，和耦合到第一傳導(dǎo)介質(zhì)的第二傳導(dǎo)介質(zhì)。 第二傳導(dǎo)介質(zhì)通常是一種具有第二類型傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，或
者是由傳導(dǎo)聚合物或者金屬氧化物形成的連續(xù)傳導(dǎo)膜。
復(fù)合透明導(dǎo)體的電學(xué)和光學(xué)特性取決于例如幾何形狀、電導(dǎo)率、 光學(xué)性質(zhì)、傳導(dǎo)介質(zhì)組成成分的分布與負(fù)荷水平等多種因素。
在某些實(shí)施例中，復(fù)合透明導(dǎo)體是多個離散的傳導(dǎo)膜的疊層結(jié)構(gòu)。 在另外的實(shí)施例中，復(fù)合透明導(dǎo)體是內(nèi)聚結(jié)構(gòu)，其中兩種或多種類型 的傳導(dǎo)介質(zhì)(如兩種或多種類型的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu))完全整合為一體。 無論結(jié)構(gòu)如何配置，復(fù)合透明導(dǎo)體所顯示的性能均超過了傳導(dǎo)介質(zhì)組 成部分的單純相加效應(yīng)，即使傳導(dǎo)介質(zhì)組成部分經(jīng)過了慎重選擇。
傳導(dǎo)的納米結(jié)構(gòu)
在某些實(shí)施例中，復(fù)合透明導(dǎo)體包括至少兩種類型的納米結(jié)構(gòu)， 其中一種為各向異性金屬納米結(jié)構(gòu)。在本文中，"納米結(jié)構(gòu)"或者"傳導(dǎo) 納米結(jié)構(gòu)"通常是指納米尺寸的結(jié)構(gòu)，其至少一個維度小于500nm,更 優(yōu)選小于250nm、 100nm、 50nm或者25nm。納米結(jié)構(gòu)可以是任何形狀或者幾何結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，納米 結(jié)構(gòu)是各向同性形成的(即長寬比=1)。典型的各向同性納米結(jié)構(gòu)包 括納米顆粒。在優(yōu)選的實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)是各項(xiàng)異性形成的(即長 寬比54 )。在本文中，長寬比指的是納米結(jié)構(gòu)的長度和寬度(或者直徑) 之間的比例。各向異性的納米結(jié)構(gòu)通常沿其長度方向具有縱軸。如本 文所定義的，示范性的各向異性納米結(jié)構(gòu)包括納米線和納米管。
納米結(jié)構(gòu)可以是實(shí)心的或者空心的。實(shí)心的納米結(jié)構(gòu)包括，例如 納米顆粒和納米線。"納米線"指的是實(shí)心的各向異性納米結(jié)構(gòu)，如本
文所定義的。典型地，每個納米線具有大于IO,優(yōu)選大于50，更優(yōu)選 大于IOO的長寬比(長度:直徑)。典型地，納米線的長度大于500nm, 或者大于1/rni，或者大于10jLim。
空心的納米結(jié)構(gòu)包括，例如，納米管。"納米管"指的是空心的各 向異性納米結(jié)構(gòu)，如本文所定義的。典型地，納米管具有大于IO,優(yōu) 選大于50,更優(yōu)選大于IOO的長寬比(長度:直徑)。典型地，納米管 的長度大于500nm,或者大于1/mi，或者大于10/mi。
納米結(jié)構(gòu)可以由任何傳導(dǎo)材料形成。最典型地，傳導(dǎo)材料是金屬 性的。金屬性材料可以是金屬單質(zhì)(如過渡金屬)或金屬化合物(如 金屬氧化物)。金屬性材料也可以是金屬合金或者包括兩種或者更多種 金屬的雙金屬材料。適當(dāng)?shù)慕饘侔ǖ幌抻阢y、金、銅、鎳、鍍金 的銀、鉑和鈀。傳導(dǎo)材料也可以是非金屬性的，例如碳或者石墨(碳 的一種同素異形體)。
如上所述，各向異性的金屬納米結(jié)構(gòu)在復(fù)合透明導(dǎo)體中用作第一 傳導(dǎo)介質(zhì)。各向異性的金屬納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)選類型包括金屬納米線。金 屬納米線是由金屬、合金、電鍍金屬或金屬氧化物形成的納米線。適 當(dāng)?shù)慕饘偌{米線包括但不限于銀納米線、金納米線，銅納米線、鎳納 米線、鍍金的銀納米線、鉑納米線和鈀納米線。同時(shí)待審并共有的第 11/766,552、 11/504,822、 11/871,767以及11/871,721號美國專利申請 描述了制備金屬納米線(如銀納米線)的方法以及基于金屬納米線的 透明導(dǎo)體的形成和構(gòu)圖方法，其描述通過參考全部并入本文。
另 一種應(yīng)用到第 一傳導(dǎo)介質(zhì)中的各向異性的金屬納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)選類型包括金屬納米管。同時(shí)待審并共有的2008年2月26日提交的第 61/031,643號美國專利申請描述了金屬納米管(如金納米管)的制備 方法以及基于金屬納米管的透明導(dǎo)體的形成和構(gòu)圖方法，其描述通過 參考全部并入本文。
正如本文中將更詳細(xì)描述的，各向異性的金屬納米結(jié)構(gòu)，例如納 米線和納米管能夠與由不同類型的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)所形成的第二傳導(dǎo)介 質(zhì)相結(jié)合。第二傳導(dǎo)介質(zhì)可以是以下任何納米結(jié)構(gòu)，包括但是不限于， 碳納米管、與形成第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線(或納米管)不同的金 屬納米線(或納米管)、傳導(dǎo)納米顆粒和類似物。
在一些特定的實(shí)施例中，形成第二傳導(dǎo)介質(zhì)的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)是碳 納米管。碳納米管也是各向異性的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)。更具體地，"碳納米 管"指的是石墨片巻成的筒或管。每個石墨片包括spZ雜化的碳原子。 碳納米管可以采用單壁或多壁結(jié)構(gòu)，或二者混合的形式。單壁碳納米 管(SWNT)由單個巻起的石墨片形成。多壁碳納米管(MWNT)是 兩個或更多個同軸排列的彼此嵌套的SWNT。眾所周知，SWNT和 MWNT二者都顯示出金屬和傳導(dǎo)特性。
碳納米管通常是具有高長寬比的剛性結(jié)構(gòu)。SWNT和MWNT的 長度通常完全超過lMm并且直徑范圍為lnm左右(對于SWNT )到 50nm左右(對于MWNT)。典型地，石友納米管的長寬比范圍是10-100,000左右。更典型地，長寬比范圍是1,000- 10,000左右。SWNT 可從Sigma - Aldrich ( St. Louis, MO )商用獲取。
碳納米管可選擇地進(jìn)行表面處理以防止聚合。例如，可在表面上 結(jié)合親水的功能基團(tuán)以實(shí)現(xiàn)在水性介質(zhì)中的較好分散。Peng H.等人的 Sidewall Carboxylic Acid Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes (單壁碳納米管的側(cè)壁羧酸功能化)，J.Am. Chem. Soc. 125, 15174-15182, 2003以及Liu J.等人的Fullerene Pipes (富勒烯管), Science, 280, 1253-1256, 1998中描述了多種表面處理方法。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)是包括金屬性納米顆粒的傳 導(dǎo)納米顆粒，例如4艮、金、銅和鎳納米顆粒，以及金屬氧化物納米顆 粒，例如氧化銦錫和摻雜的氧化鋅納米顆粒。非金屬傳導(dǎo)納米顆粒包括炭黑、石墨片和類似物。這些傳導(dǎo)納米顆粒在本領(lǐng)域是公知的。
傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)能夠從一個納米結(jié)構(gòu)到另一個通過連續(xù)的物理接觸以及電荷隧穿來實(shí)現(xiàn)電傳導(dǎo)性。
第一傳導(dǎo)介質(zhì)
金屬納米線或者金屬納米管形成第一傳導(dǎo)介質(zhì)。適當(dāng)?shù)慕饘偌{米線是由金屬、合金、電鍍金屬或金屬氧化物形成的納米線。適當(dāng)?shù)慕饘偌{米線包括但不限于銀納米線、金納米線、銅納米線、鎳納米線，鍍金的銀納米線、柏納米線和鈀納米線。適當(dāng)?shù)慕饘偌{米管包括金納
米管以及在同時(shí)待審的第61/031,643號美國臨時(shí)申請中所描述的納米管。
在不同的實(shí)施例中，金屬納米線長約5-100/mi并且直徑(或截面)約5 - 100nm。在某些實(shí)施例中，金屬納米線長約5 - 30/mi并且直徑約20- 80nm。在優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬納米線(如銀納米線)長約20/xm并且直徑約50nm。
適當(dāng)?shù)慕饘偌{米管具有與金屬納米線相似的尺寸。對于納米管來說，直徑指的是納米管的外徑。
納米結(jié)構(gòu)通過滲透過程來形成傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)通過互聯(lián)的納米結(jié)構(gòu)形成傳導(dǎo)路徑時(shí)，就建立起了滲透傳導(dǎo)。必須存在足夠的納米結(jié)構(gòu)以達(dá)到電滲透閾值并實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)。因此，電滲透閾值是與納米結(jié)構(gòu)的載荷密度或者濃度相關(guān)聯(lián)的一個臨界值，處于閾值之上可獲得長程連接。典型地，載荷密度指的是每單位面積的納米結(jié)構(gòu)的數(shù)量，其可使用"數(shù)量// 112"來表征。
正如同時(shí)在審的第11/504,822號美國專利申請所述，納米結(jié)構(gòu)的長寬比(長度:直徑)越高，那么獲得滲透傳導(dǎo)所需要的納米結(jié)構(gòu)就越少。對于各向異性的納米結(jié)構(gòu)，例如納米線，電滲透閾值或者載荷密度與納米線的長度2是反向相關(guān)的。同時(shí)待審且共有的申請11/871053，其全文通過引用并入本文，詳細(xì)描述了納米線的尺寸/形狀與滲透閾值處的表面載荷密度之間的理論和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。
圖l示意性示出了在高于電滲透閾值時(shí)由納米線20所形成的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)IO。傳導(dǎo)路徑由互聯(lián)的納米線形成(例如路徑可通過相連的納米線從網(wǎng)絡(luò)的一端追蹤到另一端)。因此，可穿過納米線網(wǎng)絡(luò)IO承載電流。
在本文中，"傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)"或者"網(wǎng)絡(luò)"是指由超過電滲透閾值的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)所形成的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。典型地，傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的表面電阻(或者"薄
層電阻")不高于108歐姆/平方(也稱為"Q/口")。優(yōu)選地，表面電阻不高于1()4q/口、 3000q/口、 1000q/口或者100q/口。典型地，由金屬納米線形成的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的表面電阻的范圍為/人10Q/口到1000Q/口、從100Q/口到750Q/口、 50Q/口到200Q/口、從100Q/口到500Q/口、或從100Q/口到250飾、或IO飾到200飾、從腦/口到50飾、或從l飾到憩/口。
同樣如圖1中所示，成網(wǎng)絡(luò)的納米線定出了線間的空間30。在高于上述滲透閾值時(shí)，線間空間的尺寸(也稱為"網(wǎng)篩尺寸")網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)性相關(guān)聯(lián)。典型地，較小的網(wǎng)篩尺寸意味著納米線的分布更為密集，從而對應(yīng)于更高的傳導(dǎo)性。
網(wǎng)篩尺寸還可被用作表面載荷水平的指示器。例如，對于給定長度的納米線，表面載荷越低，網(wǎng)篩尺寸越大。當(dāng)網(wǎng)篩尺寸大于某一閾值時(shí)，納米線會彼此相隔過遠(yuǎn)，以致于不可能形成滲透并且線間的空間將成為有效的絕緣體。圖2A顯示了薄膜12,其中納米線20以不飽和密度形成完整的網(wǎng)絡(luò)。線間的空間30成為絕緣體。換言之，由于與圖1中相比納米線的密度較低，所以網(wǎng)篩尺寸擴(kuò)大并破壞納米線之間的傳導(dǎo)性。
作為填料的第二傳導(dǎo)介質(zhì)
在復(fù)合透明導(dǎo)體中，即使金屬納米線的載荷水平低于電滲透閾值，在存在第二傳導(dǎo)介質(zhì)的情況下也能夠獲得傳導(dǎo)性。雖然在多個實(shí)施例中第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線能夠滲透或者不滲透，第二傳導(dǎo)介質(zhì)的存在在復(fù)合透明導(dǎo)體中提供了意料之外的或者增加效果的性質(zhì)。
在一些實(shí)施例中，第二傳導(dǎo)介質(zhì)包括與形成第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線的材料、尺寸、幾何形狀或者結(jié)構(gòu)不同的納米結(jié)構(gòu)。例如，第二傳導(dǎo)介質(zhì)可包括但不限于碳納米管、金屬納米管、納米顆粒以及不 同尺寸或者材料的金屬納米線。
在另一些實(shí)施例中，第二傳導(dǎo)介質(zhì)可以是連續(xù)的傳導(dǎo)膜。在本文 中，"連續(xù)的傳導(dǎo)"是指穿過一個薄層(如穿過表面或者在平面內(nèi))的 不間斷并且均勻的傳導(dǎo)路徑，其中通過傳導(dǎo)介質(zhì)的連續(xù)物理接觸來建 立電傳導(dǎo)。連續(xù)傳導(dǎo)膜的例子包括但是不限于濺射或者沉積的金屬氧 化物膜、傳導(dǎo)聚合物膜以及類似物。
在一個方面，第二傳導(dǎo)介質(zhì)用于填充到納米線膜的線間的空間中。
圖2B顯示了復(fù)合透明導(dǎo)體34,其中連續(xù)導(dǎo)體膜40加入到圖2A的納 米線20中。連續(xù)傳導(dǎo)膜填充了絕緣的空間30并且有效消除了網(wǎng)篩尺 寸。
圖2C顯示了另一個復(fù)合透明導(dǎo)體44，其中也存在多個第二類型 的各向異性納米結(jié)構(gòu)48。各向異性納米結(jié)構(gòu)48被顯示為具有比納米 線20高得多的長寬比。正如所示，由于較長的納米結(jié)構(gòu)48而產(chǎn)生的 更有效的傳導(dǎo)性，所以有效減小了線間的空間30。
如圖2B和2C所示，即使第 一傳導(dǎo)介質(zhì)并非必須達(dá)到電滲透閾值， 納米線和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的綜合效果也實(shí)現(xiàn)了傳導(dǎo)。
在進(jìn)一步的方面，填補(bǔ)了線間的空間的第二傳導(dǎo)介質(zhì)也適于在所 給的透明導(dǎo)體中平衡電勢的分布。另外，當(dāng)兩個電極相互分開并被施 加電勢時(shí)，在兩個電極之間的空間中就建立了電場。使用復(fù)合透明導(dǎo) 體作為電極適于增強(qiáng)電場的均勻性。圖3A示出了在頂部傳導(dǎo)膜50和 底部傳導(dǎo)膜54之間的電場線。傳導(dǎo)膜50和54二者都僅基于納米線。 頂部傳導(dǎo)膜50包括分布在頂部襯底50b上的納米線50a (示于截面圖 中)。類似地，底部傳導(dǎo)膜54包括分布在底部襯底54b上的納米線54a (示于截面圖中)。電場(示意性地由線58表示)，例如，從納米線 50a開始到54a結(jié)束。由于每個電極中納米線之間存在線間空間(如 62和66),因此線58在相反的線附近聚集。圖3B示出了第二傳導(dǎo)介 質(zhì)，例如，連續(xù)膜70和74分別填充到線間的空間62和66中。因此， 由線78所表示的電場更加均勻地分布。
高傳導(dǎo)金屬納米線作為第一傳導(dǎo)介質(zhì)通常承受復(fù)合透明導(dǎo)體中大部分的電流。第二傳導(dǎo)介質(zhì)，雖然沒有載流的負(fù)擔(dān)，但是可形成填充 在金屬納米線之間的空間中的傳導(dǎo)層。為了實(shí)現(xiàn)本說明書的目的，第
二傳導(dǎo)介質(zhì)形成了具有不高于108歐姆/平方(也稱為"Q/口")的表面 電阻(或者"薄層電阻")的傳導(dǎo)層。優(yōu)選地，表面電阻不高于1040/口、 3000Q/口、 1000Q/口或者100Q/口。典型地，連續(xù)導(dǎo)體膜的薄層電阻的 范圍為從IO飾到IOOO飾、從IOO飾到750飾、50飾到200Q/口、 從100Q/口到500Q/口、或從100Q/口到250Q/口、或10f2/口到200Q/口、 從lOQ/口到50Q/口、或從lQ/口到10Q/口。
在多個實(shí)施例中，由第二傳導(dǎo)介質(zhì)形成的傳導(dǎo)層是光學(xué)透明的， 如本文所定義的。進(jìn)一步，第二傳導(dǎo)介質(zhì)的存在可導(dǎo)致光散射的全面 減少。金屬納米線是反射結(jié)構(gòu)，其能夠由于光的散射和反射而導(dǎo)致去 極化。去極化是降低透明傳導(dǎo)膜中對比度的主要因素之一，該透明傳 導(dǎo)膜典型地處于顯示器件(如平板顯示器)的光路中。較低的對比度 傾向于對顯示器件的成像質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。請參見，例如同時(shí)待審 的第61/031,643號美國臨時(shí)申請。在僅由納米線形成的透明傳導(dǎo)膜中， 納米線的數(shù)量減少可能會導(dǎo)致光散射的降低，但是可能是以傳導(dǎo)的損 失為代價(jià)的。根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)合膜，由于第二傳導(dǎo)介質(zhì)所提供的輔 助傳導(dǎo)性，允許在使用較少納米線的情況下獲得降低的反射，而無需
引起傳導(dǎo)率的降低。
此外，通過選擇適當(dāng)材料(如較小反射或者非反射)、特定尺寸(如 具有更小的直徑或產(chǎn)生較低的光散射的截面的納米結(jié)構(gòu))、特定幾何結(jié) 構(gòu)(如比相同外徑的納米線散射光更少的納米管)的納米結(jié)構(gòu)，可能 能夠自定義具有優(yōu)化光學(xué)特性的復(fù)合透明導(dǎo)體。
典型地，在多個實(shí)施例中，由第二傳導(dǎo)介質(zhì)形成的傳導(dǎo)層大約 100nm到200nm厚，或者50nm到100nm厚，或者150nm到200nm 厚。
復(fù)合透明導(dǎo)體
因此，復(fù)合透明導(dǎo)體包括作為第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線和耦合 到第一傳導(dǎo)介質(zhì)的第二傳導(dǎo)介質(zhì)。在本文中，"耦合"是指兩個傳導(dǎo)介質(zhì)之間的緊鄰聯(lián)接，且包括物理接觸、電接觸等等。
復(fù)合物中相結(jié)合的傳導(dǎo)介質(zhì)提供了意料不到的貢獻(xiàn)或者提供了比 單個傳導(dǎo)介質(zhì)之和更好的性質(zhì)。正如在此將更加細(xì)致描述的，復(fù)合透 明導(dǎo)體的協(xié)同改進(jìn)包括，但是不限于，在復(fù)合透明導(dǎo)體中更平衡的電 勢，復(fù)合透明導(dǎo)體所形成的兩個電極之間更均勻的電場，更高的傳導(dǎo) 性、更好的耐用性、更高的對比度等等。另外，在將納米線與慎重選 擇的第二傳導(dǎo)介質(zhì)相結(jié)合時(shí)，會降低整體的制造成本而不影響復(fù)合透 明導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)性能。
下面的具體實(shí)施例描述了基于金屬納米線作為第一傳導(dǎo)介質(zhì)和多 種第二傳導(dǎo)介質(zhì)的復(fù)合透明導(dǎo)體。
1.碳納米管膜作為第二傳導(dǎo)介質(zhì)
在另一個實(shí)施例中，復(fù)合透明導(dǎo)體包括多個結(jié)合了第二傳導(dǎo)介質(zhì)
的金屬納米線，其中第二傳導(dǎo)介質(zhì)是由碳納米管(CNT)形成的連續(xù) 傳導(dǎo)膜。
圖4A顯示了包括在襯底152上形成的納米線層144和下面的CNT 層148的復(fù)合透明導(dǎo)體140。 CNT形成了納米線層下面的傳導(dǎo)膜。圖 4B顯示了具有組成膜(constituent film)的相反排布的復(fù)合透明導(dǎo)體 150，其中納米線層144在CNT層148下面。在圖4A和4B二者中， 多個組成膜可以順序沉積?？蛇x地，納米線和CNT也可以同時(shí)共同沉 積并且形成完全整合為一體的傳導(dǎo)膜。圖4C顯示了具有傳導(dǎo)層164 的復(fù)合透明導(dǎo)體160，傳導(dǎo)層164中納米線168和CNT 172完全整合 為 一體以^是供凝結(jié)結(jié)構(gòu)(cohesive structure )。
圖4A-4C中所示的復(fù)合膜提供了長程連接，其依賴于高傳導(dǎo)性 金屬納米線的互補(bǔ)性質(zhì)來承載電流，以及傳導(dǎo)CNT膜的填充效應(yīng)。因 為在給定的負(fù)載水平下，與金屬納米線(對于銀納米線，比重約為 10.5g/cm3)相比，CNT具有低得多的比重(約1.7-1.9g/cm3)，因此 CNT能夠形成具有與金屬納米線相比較小的網(wǎng)篩尺寸的傳導(dǎo)膜。因 此，當(dāng)連接到電源時(shí)，具有CNT層的復(fù)合透明導(dǎo)體能夠提高復(fù)合膜的 電勢均勻性此外，CNT是黑色的并且具有非常狹窄的尺寸(即，它們的直徑 或截面區(qū)域通常小于2nm),這是減少光散射和改善對比度所需的條 件。因此，基于CNT和金屬納米線的組合傳導(dǎo)介質(zhì)降低了在給定電導(dǎo) 率下的整體反射。
另外，基于CNT和納米線的復(fù)合膜特別適合作為通道接觸。在本 文中，"通道"是指在兩個導(dǎo)體之間的連接，通常穿過介電層。如前所 述，由于碳納米管比金屬納米管的比重低得多，因此CNT比相同重量 的金屬納米線的每單位面積的載荷密度大得多。這可以有利地應(yīng)用到 通道接觸，其在限定的面積(約5-IO微米)內(nèi)負(fù)責(zé)支撐高電流密度。 較大密度的CNT能夠有效承載額外的電流并且防止對金屬納米線的 潛在損壞。
在一些實(shí)施例中，第三傳導(dǎo)介質(zhì)可以進(jìn)一步結(jié)合到復(fù)合透明導(dǎo)體 中。在本文中，"第二類型的納米結(jié)構(gòu)"以及"第三類型的納米結(jié)構(gòu)"具 體是指彼此不同、以及與形成第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線或者金屬納 米管至少在一個方面不同的納米結(jié)構(gòu)，例如在納米結(jié)構(gòu)的材料、尺寸、 形狀、幾何結(jié)構(gòu)等方面。
適當(dāng)?shù)牡谌齻鲗?dǎo)介質(zhì)包括諸如傳導(dǎo)顆粒的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)，材料、 尺寸、或幾何結(jié)構(gòu)與第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線不同的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)。 例如，傳導(dǎo)納米顆粒可以是金屬性納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、 炭黑以及它們的組合。傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)可以是不同金屬的納米線、納米 管、或者具有較高長寬比或較小截面的納米線。分布在整個復(fù)合透明 導(dǎo)體的第三類型的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)可以補(bǔ)充CNT的填充效應(yīng)，并有助于 在復(fù)合透明導(dǎo)體中提供更平衡的電勢。
典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)和CNT膜的結(jié)合的復(fù)合 透明導(dǎo)體具有至少50%、至少60%、至少70%、或者至少80%、或者 至少90%、或者至少95% (使用空氣作為參考)的透光率。
典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)和CNT膜的結(jié)合的復(fù)合 透明導(dǎo)體具有1-1080/口范圍內(nèi)的薄層電阻，取決于復(fù)合透明導(dǎo)體的 最終應(yīng)用。更典型地，薄層電阻的范圍從10Q/口到1000Q/口、從100Q/口 到750Q/口、 50Q/口到200Q/口、從100Q/口到500Q/口、或從100f2/口到250Q/口、或10Q/口到200Q/口、乂人10Q/口到50Q/口、或/人1Q/口到10Q/口。 在優(yōu)選的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和CNT膜的 結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于85 %的透光率以及低于1000Q/口的薄層 電阻。在其它實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和CNT膜的 結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于95%的透光率以及低于500Q/口的薄層 電阻。在其它的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和CNT膜 的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于90%的透光率以及低于100Q/口的薄 層電阻。在其它的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和CNT 膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于85 %的透光率以及低于5012/口的薄 層電阻。
2. 其它類型的納米結(jié)構(gòu)作為第二傳導(dǎo)介質(zhì)
不同于CNT的納米結(jié)構(gòu)也適于作為第二傳導(dǎo)介質(zhì)。在某些實(shí)施例 中，傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)是與形成第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線不同材料或者 尺寸的金屬納米線。例如，由反射較低的金屬形成的納米線或者具有 反射較低氧化外殼的納米線可用來減少光散射，而不影響復(fù)合透明導(dǎo) 體的整體傳導(dǎo)性。進(jìn)一步，與第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線相比具有較 小直徑(即截面積)的納米線也能夠降低光散射。
圖5顯示了復(fù)合透明導(dǎo)體170，包括作為第一傳導(dǎo)介質(zhì)的第一類 型的納米線174以及第二類型的納米線188。第二類型的納米線188 具有比第一類型的納米線174小得多的直徑。結(jié)果，第二傳導(dǎo)介質(zhì)不 僅通過填充線間的空間182而有利于復(fù)合透明導(dǎo)體的傳導(dǎo)，而且由于 它們的小尺寸而基本不會對光散射產(chǎn)生貢獻(xiàn)。
在多個其它實(shí)施例中，第二類型的納米結(jié)構(gòu)可以是金屬納米管、 傳導(dǎo)納米顆粒(如炭黑以及金屬或者金屬氧化物納米顆粒)等等。
3. 金屬氧化物膜作為第二傳導(dǎo)介質(zhì)
在一個實(shí)施例中，復(fù)合透明導(dǎo)體包括結(jié)合了第二傳導(dǎo)介質(zhì)的多個 金屬納米線，其中第二傳導(dǎo)介質(zhì)是傳導(dǎo)金屬氧化物膜。例如銦錫氧化 物(ITO)的傳導(dǎo)金屬氧化物在本領(lǐng)域是公知的。濺射的ITO薄膜已應(yīng)用于使用透明導(dǎo)體的器件。然而，由于它們的脆性以及對應(yīng)力的低
耐受性，ITO膜的應(yīng)用受到了限制。即使ITO膜中微小的破裂也能導(dǎo) 致電導(dǎo)率的迅速損失。
基于金屬納米線的膜與ITO膜的結(jié)合提供了具有協(xié)同優(yōu)勢的復(fù)合 膜。圖6A示出的復(fù)合膜186包括在襯底110 (如玻璃)上的ITO膜 188、以及在ITO膜188的頂部設(shè)置的納米線膜192、包括納米線194 的納米線膜192。
在一個實(shí)施例中，納米線194的載荷密度低于電滲透閾值。然而， 可以通過納米線與下方ITO膜188的結(jié)合而在復(fù)合膜186中建立表面 傳導(dǎo)率。如前所述，ITO膜能夠填充在納米線之間的任何絕緣空隙中。
圖6B顯示了具有基于納米線的膜和ITO膜的可替換布置的復(fù)合 膜196。正如所示，首先在襯底110上沉積納米線膜192。 ITO膜188 濺射在納米線膜192的頂部。如圖6A中所示，納米線194不必形成 自身的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。然而，通過納米線與上方ITO膜188的結(jié)合，能夠 在復(fù)合膜196中建立面內(nèi)傳導(dǎo)。
正如所示，整個復(fù)合膜的傳導(dǎo)率，包括表面和面內(nèi)傳導(dǎo)率，可優(yōu) 于單獨(dú)任意組成膜(即基于納米線的膜和ITO膜)的電導(dǎo)率。有利地， 組成膜彼此配合以協(xié)同提供比組成膜的簡單附加效應(yīng)更高的性能。例 如，由于存在連續(xù)的ITO膜，因此當(dāng)連接到電壓源時(shí)，復(fù)合膜具有比 僅基于納米線(同樣參見圖2B)的透明導(dǎo)體更均勻的電勢。另一方面， 在復(fù)合膜中納米線允許某些角度的彎曲并且不會導(dǎo)致傳導(dǎo)性的損失。 例如，納米線可以在ITO膜體內(nèi)彌補(bǔ)少量的破裂并且保持傳導(dǎo)性，因 此在復(fù)合膜內(nèi)避免受到物理應(yīng)力時(shí)潛在的失效。
另外，由于納米線的高傳導(dǎo)性，復(fù)合膜的傳導(dǎo)性與相同厚度的純 ITO膜相比高得多。因此可能制造出這樣的復(fù)合膜，其具有比純ITO 膜薄的ITO膜作為組成部分，而能夠達(dá)到與較厚的純ITO膜相同的傳 導(dǎo)水平。ITO膜厚度的降低能夠直接導(dǎo)致制造成本的降低，并且產(chǎn)生 較不容易斷裂的ITO膜。
另外，雖然圖6A和6B的組成膜被排列為類似于兩個平行的電阻， 但是很明顯復(fù)合膜的電阻可低于平行電阻(仍參考實(shí)施例4)的預(yù)期電阻率。圖6C示意性地顯示了兩個平行電阻198 (電阻率為Rl)和 199(電阻率為R2)。正如所知， 一對平行電阻的整體電阻率R是
R = (RlxR2)/(Rl+R2)
實(shí)施例4測量了由電阻率為250Q/口的ITO膜和電阻率約為 250Q/口的基于納米線的膜所形成的復(fù)合膜。如果這兩個組成膜僅是平 行電阻，則整體電阻率可能約為125Q/口。然而，可看到復(fù)合膜的電阻 率范圍是大約50 - 80Q/口，其顯著低于作為平行電阻的ITO膜 (250Q/口)和納米膜(250Q/口)的預(yù)期電阻率。
可選地，在給定的傳導(dǎo)水平下復(fù)合膜比單獨(dú)的基于納米線的膜的 反射低。正如所討論的，在僅由納米線形成的透明傳導(dǎo)膜中，納米線 數(shù)量的降低可導(dǎo)致在透明導(dǎo)體中光散射的降低，但是可能以電導(dǎo)的損 失為代價(jià)。由于ITO膜提供的補(bǔ)償連接性，根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)合膜可 通過使用較少的納米線來減少光散射，而不必引起電阻率的降低。
可使用其它金屬氧化物膜替代圖6A和6B的ITO膜。示例性的金 屬氧化物膜包括摻雜氧化鋅膜、摻氟氧化錫膜、摻鋁氧化鋅膜、 Zn2Sn04、 ZnSn03、 Mgln204、 Galn03、 (Ga2In)203、 Zn2In205、 ln4Sn3012 等等。Crawford, G. P., Flexible Flat Panel Display (柔性平板顯示器， John Wiley and Sons, 2005)。
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的復(fù)合透明導(dǎo)體具有至少50%、至少60%、至少70%、或者至少80%、 或者至少85%、或者至少90%或者至少95% (使用空氣作為參考)的 透光率。
典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)與金屬氧化物膜的結(jié)合 的復(fù)合透明導(dǎo)體具有范圍為1 - 1081]/口的薄層電阻，取決于復(fù)合透明 導(dǎo)體的終端應(yīng)用。更典型地，薄層電阻的范圍為從10Q/口到1000Q/口、 從100Q/口到750Q/口、 50Q/口到200Q/口、從100Q/口到500Q/口、或從 100Q/口到250Q/口、或10Q/D到200Q/口、從10Q/口到50Q/口、或從1Q/口 到腦/口。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)與金屬氧化 物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有高于85%的透光率和低于1000Q/口的薄層電阻。在其它實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)與金屬
氧化物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有高于95%的透光率和低于 500Q/口的薄層電阻。在其它實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線) 與金屬氧化物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有高于90%的透光率和低于 100Q/口的薄層電阻。在其它實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線) 與金屬氧化物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有高于85%的透光率和低于 50Q/口的薄層電阻。
4.傳導(dǎo)聚合物膜作為第二傳導(dǎo)介質(zhì)
在另一個實(shí)施例中，復(fù)合透明導(dǎo)體包括結(jié)合了第二傳導(dǎo)介質(zhì)的多 個金屬納米線，其中第二傳導(dǎo)介質(zhì)是連續(xù)聚合物膜。
由于電子在連續(xù)重疊軌道的整個共軛骨架中離域，所以某些聚合 物是傳導(dǎo)的。例如，由交替的碳-碳單鍵、碳-碳雙鍵形成的聚合物 可提供電子可以占據(jù)的重疊p軌道的連續(xù)路徑。
有機(jī)傳導(dǎo)聚合物普通種類包括，并且限制為，聚(乙炔)、聚(吡 咯)、聚(噻吩)、聚(苯胺)、聚(芴)、聚(3-烷基噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(也稱為PEDOT)、四硫富瓦烯、聚萘、聚對苯撐，聚 (對苯硫醚)和聚(對苯乙炔)。
雖然僅傳導(dǎo)聚合物膜通常是非傳導(dǎo)的，或者物理強(qiáng)度未強(qiáng)大到能 夠在顯示器件中作為透明導(dǎo)體，但是傳導(dǎo)聚合物膜能夠結(jié)合到或者摻 入金屬納米線以形成復(fù)合透明導(dǎo)體。復(fù)合透明導(dǎo)體可依賴金屬納米線 作為主要的載流介質(zhì)并且以傳導(dǎo)聚合物膜作為填料來均衡電場。此外， 金屬納米線也能夠鞏固和加強(qiáng)傳導(dǎo)聚合物膜的機(jī)械性能。
可選地，傳導(dǎo)聚合物膜也可以調(diào)整組成膜的吸收特性。
圖7A顯示了復(fù)合膜200，其包括襯底110 (如玻璃的)上的傳導(dǎo) 聚合物膜204和設(shè)置在傳導(dǎo)聚合物膜204頂部的納米膜220。
圖7B顯示了復(fù)合膜230，其具有基于納米線的膜和傳導(dǎo)聚合物膜 的可選排列。如圖所示，襯底110上首先沉積納米線膜220。傳導(dǎo)聚 合物膜104沉積在納米線膜220的頂部。與圖6A類似，納米線224 不一定形成自身的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。然而，通過納米線和上面的傳導(dǎo)聚合物膜204的結(jié)合，可以在復(fù)合膜230內(nèi)建立面內(nèi)電導(dǎo)率。
在可選的實(shí)施例中，金屬納米線首先在襯底上沉積并形成傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。傳導(dǎo)聚合物膜可以使用金屬納米線網(wǎng)絡(luò)作為電極而原位形成。能夠原位形成的適當(dāng)?shù)膫鲗?dǎo)聚合物的例子是聚吡咯。更具體地說，使用基于納米線的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)作為電極(即陽極)，吡咯單體可以電化學(xué)聚合并在傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)上形成覆層。傳導(dǎo)聚合物膜也可以根據(jù)本領(lǐng)域所公知的技術(shù)在存在氧化劑的情況下以化學(xué)方法形成。所獲得的復(fù)合透明導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是納米線嵌入傳導(dǎo)聚合物膜中。
典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)和傳導(dǎo)聚合物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有至少50%、至少60%、至少70%、或至少80%、或至少85%、或至少90%、或至少95%的透光率(以空氣作為參考)。典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)和傳導(dǎo)聚合物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有1 - 108^/口范圍內(nèi)的薄層電阻，取決于復(fù)合透明導(dǎo)體的終端應(yīng)用。更典型地，薄層電阻的范圍從10Q/口到1000Q/口、從100Q/口到750Q/口、 50Q/口到200Q/口、從100Q/口到500Q/口、或從100Q/口到250Q/口、或腦/口到200Q/口、從固/口到50Q/口、或從1Q/口到固/口。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和傳導(dǎo)聚合物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于85 %的透光率以及低于1000Q/口的薄層電阻。在其它實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和傳導(dǎo)聚合物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于95 %的透光率以及低于500Q/口的薄層電阻。在其它的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如4艮納米線)和傳導(dǎo)聚合物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于90%的透光率以及低于100Q/口的薄層電阻。在其它的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和傳導(dǎo)聚合物膜的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于85%的透光率以及低于50Q/口的薄層電阻。
電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)
如此處所討論的，與單個傳導(dǎo)介質(zhì)之和相比，復(fù)合透明導(dǎo)體中的結(jié)合傳導(dǎo)介質(zhì)提供了意料不到的貢獻(xiàn)或提高的性質(zhì)。復(fù)合透明導(dǎo)體的這些協(xié)同改進(jìn)包括，但不限于，更均勻的電勢(當(dāng)連接到電源時(shí))、更高的傳導(dǎo)性、更好的耐受性、更高的對比度等等。
典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)合
的復(fù)合透明導(dǎo)體具有至少50%、至少60%、至少70%、或至少80%、或至少85% 、或至少90% 、或至少95%的透光率(以空氣作為參考)。霧度是一種光散射指數(shù)。它是指從入射光分離并在傳輸中散射的光量的百分比(即穿透性霧度)。與主要為介質(zhì)特性的透光性不同，霧度通常是生產(chǎn)關(guān)注點(diǎn)，并且通常是由表面粗糙度以及介質(zhì)中嵌入的顆?；蛘叱煞值漠愘|(zhì)所引起的。在多個實(shí)施例中，透明導(dǎo)體的霧度不超過IO%、不超過8%、不超過5%、不超過3%或者不超過1%。
典型地，基于金屬納米線(如銀納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有1 - 108^/口范圍內(nèi)的薄層電阻，取決于復(fù)合透明導(dǎo)體的終端應(yīng)用。更典型地，薄層電阻的范圍從10Q/口到1000Q/口、從100Q/口到750Q/口、 50Q/口到200Q/口、從100Q/口到500Q/口、或從100Q/口到250Q/口、或腦/口到200Q/口、從腦/口到50Q/口、或從1Q/口到10飾。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于85%的透光率以及低于1000Q/口的薄層電阻。在其它實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于95 %的透光率以及低于500Q/口的薄層電阻。在其它的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如4艮納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于90%的透光率以及低于100Q/口的薄層電阻。在其它的實(shí)施例中，基于金屬納米線(如銀納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的結(jié)合的復(fù)合透明導(dǎo)體具有大于85%的透光率以及低于50Q/口的薄層電阻。
此處所描述的復(fù)合透明導(dǎo)體可具有適于在平板顯示器中作為電極的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。在平板顯示器中用于透明電極的典型薄層電阻范圍是約10-100Q/口并且層的透光率高于87% (當(dāng)使用玻璃作為參考)或者高于95% (當(dāng)使用空氣作為參考)。
此外，當(dāng)作為電極時(shí)，復(fù)合透明導(dǎo)體提供在液晶顯示器(LCD)像素電極254和計(jì)數(shù)電極260間隔約3 - 5pim，也被稱為"單元間隙"。液晶單元270設(shè)置在兩個電極之間。簡單地說，當(dāng)限制在單元中的液晶分子才艮據(jù)兩個電才及之間所產(chǎn)生的電場而改變它們的形態(tài)時(shí)，LCD工作。
使用僅由納米線形成的透明傳導(dǎo)電極，在期望的傳導(dǎo)性和透光性水平上，納米線之間的空間可能與液晶單元間隙(即"單元間隙")相當(dāng)。因此，可能并非單元中所有的液晶分子都被相同的電場(大小和方向二者)驅(qū)動，從而在單元的光學(xué)特性中產(chǎn)生不期望的局部非均勻性。
然而，采用復(fù)合透明導(dǎo)體作為電極能夠有效降低或消除納米線間的空間。典型地，納米線間的網(wǎng)篩尺寸應(yīng)小于液晶單元間隙的1/5。更典型地，網(wǎng)篩尺寸應(yīng)小于單元間隙的1/10或者1/100。第二傳導(dǎo)介質(zhì)的存在允許在整個液晶單元中提供均勻的電場，導(dǎo)致液晶分子的統(tǒng)一取向以及因此產(chǎn)生 的相同光學(xué)響應(yīng)。
如圖所示，如果LCD單元中的電極僅包括納米線，則提供單元間隙1/5-1/100的網(wǎng)篩尺寸的表面載荷水平將導(dǎo)致較差的光學(xué)性能，包括高霧度以及低對比度。然而，當(dāng)使用復(fù)合透明導(dǎo)體作為電極時(shí)，第
一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線(或金屬納米管)可具有單元間隙量級的網(wǎng)篩尺寸，而第二傳導(dǎo)介質(zhì)將網(wǎng)篩尺寸有效降低到單元間隙的約1/5-1/100,或者消除了網(wǎng)篩尺寸，如連續(xù)傳導(dǎo)膜的情況。當(dāng)電極的光學(xué)性能提高時(shí)，所獲得的LCD單元將具有改善的單元性能。
因此， 一個實(shí)施例為液晶單元提供第一電極；以及第二電極，其中第一電極和第二電極之間的垂直距離限定了單元間隙；其中第一電極是包括第一傳導(dǎo)介質(zhì)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的復(fù)合透明導(dǎo)體，并且其中，第一傳導(dǎo)介質(zhì)包括具有單元間隙量級的網(wǎng)篩尺寸的金屬納米線或者金屬納米管；并且其中第二傳導(dǎo)介質(zhì)是連續(xù)傳導(dǎo)膜或者具有單元間隙約1/5到1/100的網(wǎng)篩尺寸的納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。
典型地，單元間隙約為3 - 5]tmi。在一些實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)具有約1/5到1/10，或者約1/10到1/100的單元間隙的網(wǎng)篩尺寸。以上所述的任何復(fù)合透明導(dǎo)體都可以用來作為液晶單元的第 一 電極。例如，在多個實(shí)施例中，第一傳導(dǎo)介質(zhì)可以是金屬納米線(如銀納米線)或者金屬納米管(如金納米管)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬納
米線或者金屬納米管的直徑(納米管的外徑)為20- 80nm并且長度為5 - 30/rni。
第二傳導(dǎo)介質(zhì)可包括碳納米管、與第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線不同的金屬納米線、或者與第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米管不同的金屬納米管的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。
可選地，第二傳導(dǎo)介質(zhì)可以是例如金屬氧化物膜(如ITO膜)或者傳導(dǎo)聚合物膜(如PEDOT膜)的連續(xù)傳導(dǎo)膜。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，第二電極也可以是如本文所描述的復(fù)合透明導(dǎo)體。
在某些實(shí)施例中，第一電極具有80- 95%的透光率。如前所述，可以設(shè)計(jì)復(fù)合透明導(dǎo)體來降低與金屬納米線典型相關(guān)的散射的不良水平。因?yàn)榈诙鲗?dǎo)介質(zhì)是載流體，因此需要較少的納米線來獲得給定的傳導(dǎo)性。此外，此處描述的第二傳導(dǎo)介質(zhì)典型地是無反射的、低反射的，或者包括具有低散射截面的納米結(jié)構(gòu)；因此，由于存在較少的納米線，整體散射降低。
附加層
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以沉積惰性涂料層來穩(wěn)定和保護(hù)復(fù)合透明導(dǎo)體。涂料層也能提供良好的光學(xué)性質(zhì)，例如防眩光和防反射性能，其有助于進(jìn)一步降低納米顆粒的反射。
因此，涂料層可以是硬涂料層、防反射層、保護(hù)膜和阻擋層等中的一個或多個，同時(shí)待審的第11/871767和11/504822號申請中對其進(jìn)4亍了廣泛討i侖。
適當(dāng)?shù)挠餐苛蠈拥睦影ɡ缇郾┧犷?、環(huán)氧類、聚氨酯類、聚硅烷類、聚硅氧烷類、聚(硅氧烷-丙烯酸)類等的合成聚合物。適用于防眩光的材料在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是公知的，包括但不限于，硅氧烷、聚苯乙烯/PMMA共混物、漆(例如醋酸丁酯/硝化纖維素/蠟/醇酸樹脂)、聚噻吩、聚吡咯、聚氨酯、硝化纖維素和丙烯酸酯，它們所有都 可以包括光散射材料，如膠體和氣相二氧化硅。保護(hù)膜的例子包括但
是不限于聚酯、聚對苯二曱酸乙二酯(PET)、聚對苯二曱酸丁二醇 酯、聚曱基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯(PC)、聚 苯乙烯、三醋酸酯(TAC)、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚 乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇縮丁醛、金屬離子交聯(lián)乙烯 -曱基丙烯酸共聚物、聚氨酯、玻璃紙、聚烯烴或類似物；特別優(yōu)選的 是PET、 PC、 PMMA或者TAC。
構(gòu)圖
本文描述的復(fù)合透明導(dǎo)體可根據(jù)它們的終端應(yīng)用而進(jìn)行構(gòu)圖。本 領(lǐng)域所/>知的任何方法以及在共有并同時(shí)4寺審的美國專利申請 11/504,822， 11/871,767中所描述的構(gòu)圖方法都可以用來對復(fù)合透明導(dǎo) 體進(jìn)行構(gòu)圖。
復(fù)合透明導(dǎo)體的應(yīng)用
本文描述的復(fù)合透明導(dǎo)體可以在多種器件中用作功能膜，例如透 明電極、偏光片、彩色濾光器，所述器件包括目前使用金屬氧化物膜 (如ITO)的所有器件。圖7示意性示出了器件250,其包括外殼258 中的復(fù)合透明導(dǎo)體254。復(fù)合透明導(dǎo)體可以是第一傳導(dǎo)介質(zhì)(即多個 金屬納米線)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)(即連續(xù)傳導(dǎo)膜)的上述配置或者結(jié)合 中的任何一個。
合適的器件的例子包括例如LCD的平板顯示器、等離子顯示器 (PDP)、彩色平板顯示器的彩色濾光器的覆層、觸摸屏、電磁干擾、 電磁屏蔽、功能性玻璃(如用于電致變色窗戶)、包括EL燈和光電池 的光電子器件、以及類似物。另外，本文的透明導(dǎo)體可以用于柔性器 件，例如柔性顯示器和觸摸屏。參見同時(shí)待審的第11/871,767號申請。
示例
27示例1 銀納米線的合成
通過在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的存在下將溶解在乙二醇中的硝 酸4艮還原來合成銀納米線。這種方法例如在Y. Sun， B. Gates, B. Mayers & Y. Xia, "Crystalline silver nanowires by soft solution processing", Nanolett, (2002)， 2(2) 165-168中進(jìn)行了描述。通過離心或者其它公知 的方法能夠選擇性分離均勻的銀納米線。
可選地，能夠通過向上述反應(yīng)混合物中直接加入適當(dāng)?shù)碾x子添加 劑(如四丁基氯化銨)而合成均勻的銀納米線。這樣制備的銀納米線 可直接使用而不需尺寸選擇的單獨(dú)步驟。這種合成在以本申請的受讓 人Cambrios Technologies Corporation的名義申請的第60/815627號美 國臨時(shí)申請中進(jìn)行了更詳細(xì)地描述，其應(yīng)用整體結(jié)合到本文中。
在下面的例子中使用了寬度為70nm到80nm并且長度約8][mi-25/mi的銀納米線。典型地，長寬比較大的線(即較長的和較細(xì)的)能 夠獲得較好的光學(xué)性能(較高透光和較低霧度)。
示例2 復(fù)合透明導(dǎo)體的制備 在沉積在襯底或者例如ITO膜的連續(xù)傳導(dǎo)膜、以及傳導(dǎo)聚合物膜 上之前，能夠?qū)⒔饘偌{米線配制成墨水組合物。
能夠?qū)TO膜直接濺射在襯底上，然后沉積納米線層?？蛇x地， 能夠?qū)⒓{米線層首先沉積在襯底上，然后在納米線層上直接濺射ITO 膜。
如果第二傳導(dǎo)介質(zhì)包括碳納米管，能夠?qū)⑻技{米管與金屬納米線 配制成相同的墨水組合物，用于沉積?？蛇x地，能夠?qū)⑻技{米管配制 為單獨(dú)的墨水組合物，用于在沉積金屬納米線之前或者之后用于進(jìn)行 系列沉積。
典型地，墨水組合物包括有助于使納米結(jié)構(gòu)分散和/或使納米結(jié)構(gòu) 在襯底上固定的試劑。這些試劑包括表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑以及類 似物。配制墨水組合物的詳細(xì)描述可以在同時(shí)待審的第11/504822號美國專利申請中找到，其在此以參考的方式整體并入本文中。
按重量計(jì)算，用于沉積金屬納米線的典型墨水組合物包括從
0.0025 %至0.1 %的表面活性劑(例如，對于Zonyl FSO-100，優(yōu)選范 圍是從0.0025 %到0.05% )、從0.02%至4。/。的粘度調(diào)節(jié)劑(例如，對 于羥丙基曱基纖維素或HPMC，優(yōu)選范圍是從0.02。/。到0.5% )、從94.5 %到99.0 %的溶劑以及從0.05 %至1.4%的金屬納米線。適當(dāng)?shù)谋砻婊?性劑的^表性例子包4舌Zonyl FSN、 Zonyl FSO、 Zonyl FSH、 Triton (xl00， x114, x45), Dynol (604， 607),正十二烷基b-D-麥芽糖苷以及 Novek。合適的粘度調(diào)節(jié)劑的例子包括羥丙基曱基纖維素(HPMC)、 曱基纖維素、黃原膠、聚乙烯醇、羧曱基纖維素、羥乙基纖維素。合 適的溶劑的例子包括水和異丙醇。
能夠基于期望的納米線濃度來制備墨水合成物，該納米線濃度是 形成在襯底上的最終傳導(dǎo)膜的載荷密度的指數(shù)。
襯底可以是其上沉積了納米線的任何材料。村底可以是剛性或者 柔性的。優(yōu)選地，襯底也是光學(xué)透明的，即材料在可見光區(qū)域(400 - 700nm)內(nèi)透光率至少是80%。
剛性襯底的例子包括玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸類樹脂和類似物。 特別是，可以使用例如無堿玻璃(如硼硅酸鹽)、低堿玻璃和零膨脹玻 璃-陶瓷的特種玻璃。特種玻璃特別適用于包括液晶顯示器(LCD)在 內(nèi)的薄面板顯示系統(tǒng)。
柔性襯底的例子包括但不限于聚酯(如聚對苯二曱酸乙二酯 (PET)、聚萘酸酯和聚碳酸酯)、聚烯烴(如直鏈的、支鏈的和環(huán)狀 的聚烯烴)、聚乙烯(如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇縮乙醛、 聚苯乙烯、聚丙烯酸以及類似物)、纖維素酯基底(如三醋酸纖維素、 醋酸纖維素)、如聚醚砜的聚砜、聚酰亞胺、聚硅氧烷以及其它常規(guī)聚 合物膜。
墨水組合物可按照例如在同時(shí)待審的第11/504822號美國專利申 請中描述的方法而沉積在襯底上。
作為特定的例子，首先制備了銀納米線的水分散體，即墨水組合 物。4艮納米線的寬度為約35nm到45nm并且長度為約10/xm。按重量計(jì)算，墨水組合物包括0.2%的銀納米線、0.4M的HPMC、以及0.025 %的TritonxlOO。之后將墨水以500rpm的速度在玻璃上i走涂60秒， 然后在50。C下后烘烤90秒并且在180。下后烘烤90秒。涂覆的膜具有 約20歐姆/平方的電阻率，具有96%的透光率(以玻璃作為對照)以 及3.3%的霧度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以使用其它沉積技術(shù)，如用窄溝道 計(jì)量的沉淀流動、模具流動、在斜面上的流動、縫隙涂覆、照相凹版 式涂覆、微凹版涂覆、涂邊(bead coating)、浸漬涂覆、槽模涂覆(slot die coating)或者類似方法。也可以使用打印技術(shù)將墨水組合物直接打 印到具有或者不具有圖案的襯底上。例如，可以使用噴墨打印、柔版 印刷以及絲網(wǎng)印刷。
還應(yīng)當(dāng)理解，流體的粘度和剪切行為以及納米線之間的相互作用 可能會影響所沉積納米線的分布和互連性。
示例3
透明導(dǎo)體的光學(xué)和電學(xué)性能評價(jià)
對根據(jù)本文描述的方法所制備的復(fù)合透明導(dǎo)體進(jìn)行評估從而確定 它們的光學(xué)和電學(xué)性能。
根據(jù)ASTM D1003中的方法來獲得光傳輸數(shù)據(jù)。使用BYK Gardner Hazeguard Plus來測量霧度。使用Fluke 175 True RMS萬用表 或者非接觸電阻計(jì)，Delcom型717B電導(dǎo)監(jiān)測器，來測量表面電阻。 更典型的設(shè)備是用于測量電阻的4纟笨針測量系統(tǒng)(如Keithley Instruments )。
納米線的互連性以及襯底上的覆蓋區(qū)也能夠在光學(xué)或者掃描電子 顯微鏡中觀察到。
示例4
復(fù)合透明導(dǎo)體的電阻評價(jià) 在玻璃襯底上首先濺射ITO膜。ITO膜約250Q/口。在ITO膜上 涂覆銀納米線。銀納米線是基于墨水合成物的，該墨水合成物制備約
30300-500Q/口薄層電阻的傳導(dǎo)膜。
如果僅僅將復(fù)合透明導(dǎo)體看作 一對并聯(lián)電阻的話，薄層電阻將具 有約135 - 170Q/口的預(yù)期值。然而，所得到的復(fù)合膜顯示出在50-80Q/口范圍內(nèi)的薄層電阻，其比預(yù)期值的傳導(dǎo)性高大約100%。因此， 復(fù)合傳導(dǎo)介質(zhì)表現(xiàn)出比單個傳導(dǎo)介質(zhì)的簡單附加效應(yīng)更好的傳導(dǎo)性。
本說明書所引用的和/或在申請數(shù)據(jù)表中列出的所有上述美國專 利、美國專利申請公開、美國專利申請、外國專利、外國專利申請和 非專利公開通過引用而全部并入本文。
由上述內(nèi)容可知，盡管在此為了達(dá)到說明的目的，本文已對本發(fā) 明的具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下可進(jìn)行各種修改。因此，本發(fā)明僅由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合透明導(dǎo)體，包括包含多個金屬納米線或者多個金屬納米管的第一傳導(dǎo)介質(zhì)；以及耦合到所述第一傳導(dǎo)介質(zhì)的第二傳導(dǎo)介質(zhì)，所述第二傳導(dǎo)介質(zhì)包括第二類型的納米結(jié)構(gòu)或者連續(xù)傳導(dǎo)膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第一傳導(dǎo)介質(zhì) 設(shè)置在所述第二傳導(dǎo)介質(zhì)的頂部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第一傳導(dǎo)介質(zhì) 位于所述第二傳導(dǎo)介質(zhì)之下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第一傳導(dǎo)介質(zhì) 和所述第二傳導(dǎo)介質(zhì)是一體的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第一傳導(dǎo)介質(zhì) 和所述第二傳導(dǎo)介質(zhì)電耦合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，具有高于85%的透光性 以及低于1000Q/口的薄層電阻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米線是 銀納米線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第二傳導(dǎo)介質(zhì) 包括第二類型納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第二類型納米 結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)包括碳納米管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米線 設(shè)置在碳納米管的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的頂部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中碳納米管的傳導(dǎo) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在金屬納米線層的頂部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述碳納米管和 所述金屬納米線在單個傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中整合為一體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，進(jìn)一步包括第三類型 的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第三類型 的傳導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)是金屬納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、金屬納米線、 炭黑或它們的組合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米線 是銀納米線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，具有高于85%的透 光性以及低于1000Q/口的薄層電阻。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第二類型的 納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)包括金屬納米管。
18. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米管 是金納米管。
19. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第二類型的納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)包括納米顆粒。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述納米顆粒 是金屬納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、炭黑、石墨片或它們的組合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述連續(xù)傳導(dǎo)膜 是金屬氧化物膜。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米 線設(shè)置在所述金屬氧化物膜的頂部。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬氧化 物膜設(shè)置在金屬納米線層的頂部。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬氧化 物膜是銦硒氧化物(ITO)膜并且所述金屬納米線是銀納米線。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，具有高于85%的透 光性以及低于1000Q/口的薄層電阻。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述第一傳導(dǎo) 介質(zhì)與所述金屬氧化物膜電耦合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述連續(xù)傳導(dǎo)膜 是傳導(dǎo)聚合物膜。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述傳導(dǎo)聚合 物膜是聚(乙炔)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(苯胺)、聚(芴)、聚(3-烷基噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、四硫富瓦烯、聚萘、聚對苯 撐、聚(對苯硫醚)或聚(對苯乙炔)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米 線設(shè)置在所述傳導(dǎo)聚合物膜的頂部。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述傳導(dǎo)聚合 物膜設(shè)置在金屬納米線層的頂部。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，其中所述金屬納米 線嵌入在所述傳導(dǎo)聚合物膜中。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的復(fù)合透明導(dǎo)體，具有高于85%的透 光性以及低于1000Q/口的薄層電阻。
33. —種器件，包括復(fù)合透明導(dǎo)體，所述復(fù)合透明導(dǎo)體包括 包含多個金屬納米線或者多個金屬納米管的第一傳導(dǎo)介質(zhì)；以及 耦合到所述第一傳導(dǎo)介質(zhì)的第二傳導(dǎo)介質(zhì)，所述第二傳導(dǎo)介質(zhì)是連續(xù)傳導(dǎo)膜。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述金屬納米線是銀納 米線。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述連續(xù)傳導(dǎo)膜是金屬 氧化物膜。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述連續(xù)傳導(dǎo)膜包括碳 納米管。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述連續(xù)傳導(dǎo)膜是傳導(dǎo) 聚合物膜。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述復(fù)合透明導(dǎo)體形成 第一透明電極。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的器件，進(jìn)一步包括第二復(fù)合透明導(dǎo) 體，其形成面對所述第一透明電極的第二透明電極。
40. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述復(fù)合透明導(dǎo)體具有 高于85%的透光性以及低于1000Q/口的薄層電阻。
41. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件是平板顯示器、觸摸屏、電磁 屏蔽器、電磁干擾器件、電致發(fā)光器件或者光伏電池。
42. —種液晶顯示單元，包括 第一電才及；以及第二電極，其中所述第一電極和所述第二電極之間的垂直距離定 出了單元間隙； 其中所述第一電極是包括第一傳導(dǎo)介質(zhì)和第二傳導(dǎo)介質(zhì)的復(fù)合透 明導(dǎo)體，并且其中所述第一傳導(dǎo)介質(zhì)包括金屬納米線或納米金屬管，所述金屬納米線或納米金屬管具有單元間隙級別的網(wǎng)篩尺寸；其中所 述第二傳導(dǎo)介質(zhì)是連續(xù)傳導(dǎo)膜或納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，所述納米結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)具有的網(wǎng)篩尺寸為所述單元間隙的約1/5到1/100。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述納米結(jié)構(gòu) 的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)具有的網(wǎng)篩尺寸為所述單元間隙的約1/5到1/10。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述納米結(jié)構(gòu) 的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)具有的網(wǎng)篩尺寸為所述單元間隙的約1/10到1/100。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述納米結(jié)構(gòu) 的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)為碳納米管。
46. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述納米結(jié)構(gòu) 的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)是不同于所述第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米線的金屬納米線。
47. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述納米結(jié)構(gòu) 的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)是不同于所述第一傳導(dǎo)介質(zhì)的金屬納米管的金屬納米管。
48. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第二傳導(dǎo) 介質(zhì)是金屬氧化物膜。
49. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第二傳導(dǎo) 介質(zhì)是傳導(dǎo)聚合物膜。
50. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第一傳導(dǎo) 介質(zhì)包括銀納米線。
51. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第一傳導(dǎo) 介質(zhì)包括金納米管。
52. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述單元間隙 在約3 - 5jtmi之間。
53. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第二電極 是復(fù)合透明導(dǎo)體。
54. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第一電極 具有80 - 95%的透光率。
55. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的液晶顯示單元，其中所述第一電極 包括直徑為20- 80nm及長度為5 - 30/xm的金屬納米線。
全文摘要
描述了復(fù)合透明導(dǎo)體，其包括基于金屬納米線或者金屬納米管的第一傳導(dǎo)介質(zhì)以及基于不同類型納米結(jié)構(gòu)或連續(xù)傳導(dǎo)膜的第二傳導(dǎo)介質(zhì)。
文檔編號H01L33/00GK101689568SQ200880012842
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者大衛(wèi)·瓊斯, 希娜·關(guān), 弗絡(luò)瑞恩·普舍尼茨卡, 杰弗瑞·沃克, 邁克爾·A·斯貝德 申請人:凱博瑞奧斯技術(shù)公司