具有低可見性圖案的導(dǎo)電膜及其制備方法
【專利說明】具有低可見性圖案的導(dǎo)電膜及其制備方法
【背景技術(shù)】
[0001] 透明導(dǎo)體是指涂覆在高透光率的表面或襯底上的導(dǎo)電薄膜。透明導(dǎo)體可被制造成 具有表面導(dǎo)電性，同時保持適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)透明度。這種表面導(dǎo)電的透明導(dǎo)體廣泛地用作平面 液晶顯示器、觸摸面板、電致發(fā)光裝置和薄膜光伏電池中的透明電極；用作防靜電層；以及 用作電磁波屏蔽層。
[0002] 目前，真空沉積的金屬氧化物，諸如氧化銦錫（ITO)，是用于向諸如玻璃和聚合物 膜的介電表面提供光學(xué)透明度和導(dǎo)電性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)材料。然而，金屬氧化膜在彎曲或以其 他方式受到物理應(yīng)力時容易破碎和損毀。其還需要昂貴的制造工藝和專用的制造設(shè)備。金 屬氧化膜通常在真空室內(nèi)以升高的沉積溫度和高退火溫度沉積，以獲得所需的導(dǎo)電性。此 外，真空沉積不利于直接形成圖案和電路，其需要專業(yè)的圖案化方法，例如光刻法。
[0003] 用于制造金屬氧化膜的專用方法對襯底有嚴(yán)格的限制。通常，諸如玻璃的剛性襯 底是唯一可行的選擇。在另一方面，柔性襯底（例如塑料），由于襯底的吸收性往往不能粘 附至金屬氧化物上。
[0004] 導(dǎo)電聚合物也被用作光學(xué)透明的電導(dǎo)體。然而，與金屬氧化膜相比，其通常具有更 低的導(dǎo)電率和更高的光吸收率（尤其是在可見光波長中），并且缺乏化學(xué)穩(wěn)定性和長期穩(wěn) 定性。
[0005] 因此，在本領(lǐng)域中仍然需要提供具有所期望的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能的透明導(dǎo)體； 特別地，可適合任何襯底并且可以以低成本、高產(chǎn)量的方法來進(jìn)行制造和圖案化的透明導(dǎo) 體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明描述了包括涂覆在襯底上的導(dǎo)電層的圖案化透明導(dǎo)體。更具體地，該圖案 化透明導(dǎo)體包括：非導(dǎo)電襯底；非導(dǎo)電襯底上的第一導(dǎo)電線，第一導(dǎo)電線包括第一導(dǎo)電納 米結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀物并且具有第一縱向方向；非導(dǎo)電襯底之上的第二導(dǎo)電線，第二導(dǎo)電線包括第 二導(dǎo)電納米結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀物并且具有第二縱向方向；以及使第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線電隔離的 絕緣區(qū)，所述絕緣區(qū)具有沿第一縱向方向側(cè)向鄰接第一導(dǎo)電線的第一非導(dǎo)電邊界，以及沿 第二縱向方向側(cè)向鄰接第二導(dǎo)電線的第二非導(dǎo)電邊界，其中，絕緣區(qū)包括設(shè)置在非導(dǎo)電襯 底上并且通過非導(dǎo)電間隙彼此電隔離的多個導(dǎo)電材料島狀物，每個導(dǎo)電材料島狀物包括相 應(yīng)的多個導(dǎo)電納米結(jié)構(gòu)。
[0007] 更具體地，非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界不具有金屬納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電網(wǎng)狀 物。
[0008] 在另一實施方式中，圖案化透明導(dǎo)體中的第一縱向方向和第二縱向方向基本互相 平行。
[0009] 在各種實施方式中，第一非導(dǎo)電邊界可為平直的或不規(guī)則的。第二非導(dǎo)電邊界可 為平直的或不規(guī)則的。
[0010] 在其他實施方式中，導(dǎo)電材料島狀物可以是平行四邊形，或者可以是不規(guī)則形狀。
[0011] 在另一實施方式中，導(dǎo)電材料島狀物具有o. 1-10平方毫米或o. 5-2平方毫米范圍 內(nèi)的表面積。
[0012] 在各種實施方式中，非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界中不存在金屬納米結(jié)構(gòu)。
[0013] 在其他實施方式中，非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界具有帶結(jié)構(gòu)缺陷的金屬 納米結(jié)構(gòu)，使得金屬納米結(jié)構(gòu)無法形成導(dǎo)電網(wǎng)狀物。
[0014] 另一實施方式提供了制備具有低可見性圖案的透明導(dǎo)體的方法，該方法包括：根 據(jù)圖案在非導(dǎo)電襯底上直接印刷涂料組合物，該涂料組合物具有揮發(fā)性液態(tài)載體和多個金 屬納米結(jié)構(gòu)；以及去除揮發(fā)性液態(tài)載體，其中，圖案限定了非導(dǎo)電襯底上的具有第一縱向方 向的第一導(dǎo)電線；非導(dǎo)電襯底上的具有第二縱向方向的第二導(dǎo)電線，以及使第一導(dǎo)電線和 第二導(dǎo)電線電隔離的絕緣區(qū)，該絕緣區(qū)具有沿第一縱向方向側(cè)向鄰接第一導(dǎo)電線的第一非 導(dǎo)電邊界和沿第二縱向方向側(cè)向鄰接第二導(dǎo)電線的第二非導(dǎo)電邊界，其中，絕緣區(qū)包括設(shè) 置在非導(dǎo)電襯底上并通過非導(dǎo)電間隙彼此電隔離的多個導(dǎo)電材料島狀物，每個導(dǎo)電材料島 狀物包括多個相應(yīng)的導(dǎo)電納米結(jié)構(gòu)，以及其中非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界不具有 任何金屬納米結(jié)構(gòu)。
[0015] 又一種實施方式提供了制造具有低可見性圖案的透明導(dǎo)體的方法，該方法包括： 在非導(dǎo)電襯底上涂覆涂料組合物，該涂料組合物具有揮發(fā)性液態(tài)載體和多個金屬納米結(jié) 構(gòu)；去除揮發(fā)性液態(tài)載體從而提供金屬納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電網(wǎng)狀物；以及根據(jù)圖案蝕刻導(dǎo)電網(wǎng) 狀物，其中，該圖案限定了非導(dǎo)電襯底上的具有第一縱向方向的第一導(dǎo)電線；非導(dǎo)電襯底上 的具有第二縱向方向的第二導(dǎo)電線，以及使第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線電隔離的絕緣區(qū)，絕 緣區(qū)具有沿第一縱向方向側(cè)向鄰接第一導(dǎo)電線的第一非導(dǎo)電邊界和沿第二縱向方向側(cè)向 鄰接第二導(dǎo)電線的第二非導(dǎo)電邊界，其中，絕緣區(qū)包括設(shè)置在非導(dǎo)電襯底上并且通過非導(dǎo) 電間隙彼此電隔離的多個導(dǎo)電材料島狀物，每個導(dǎo)電材料島狀物包括相應(yīng)的多個導(dǎo)電納米 結(jié)構(gòu)。更具體地，非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界不具有金屬納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電網(wǎng)狀物。
[0016] 在一個實施方式中，蝕刻完全去除非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界中的所有 的金屬納米結(jié)構(gòu)。在另一實施方式中，蝕刻局部蝕刻非導(dǎo)電間隙、第一和第二非導(dǎo)電邊界之 內(nèi)的金屬納米結(jié)構(gòu)，從而造成結(jié)構(gòu)缺陷。
【附圖說明】
[0017] 在附圖中，相同的參考編號指示相似的元件或行為。附圖中元件的尺寸和相對位 置不必按比例繪制。例如，各種元件的形狀和角度并未按比例繪制，并且這些元件中的一些 被任意地放大和定位以提高附圖的可讀性。此外，所繪制的元件的特定形狀并非旨在傳遞 關(guān)于特定元件的實際形狀的任何信息，而僅是為了便于在附圖中便于識別而進(jìn)行的選擇。
[0018] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的透明導(dǎo)體，其中導(dǎo)電線的圖案是可見的。
[0019] 圖2-圖4示出了根據(jù)本公開的各種實施方式的具有不可見或低能見度的圖案的 透明導(dǎo)體。
【具體實施方式】
[0020] 透明導(dǎo)電膜是諸如觸摸屏或液晶顯示器（LCD)的平板顯示器中的基本元件。它們 不僅決定這些裝置的電學(xué)性能，還對這些元件的光學(xué)性能和耐用度有著直接影響。
[0021] 對于觸摸屏傳感器，無論其是電容性還是電阻性的，一個或兩個透明導(dǎo)電膜被用 于承載觸摸面板下的電流。透明導(dǎo)電膜圖案化成導(dǎo)電線，以檢測觸摸輸入位置的坐標(biāo)。當(dāng) 觸摸面板被觸摸時，在觸摸輸入位置處檢測到小的電壓變化（在電阻式觸摸傳感器中）。
[0022] 通常，透明導(dǎo)體可以通過蝕刻或直接印刷來進(jìn)行圖案化。進(jìn)行圖案化從而創(chuàng)建不 存在導(dǎo)電材料的、已通過蝕刻或不印刷而去除的電絕緣區(qū)。圖案化透明導(dǎo)體中的導(dǎo)電區(qū)和 絕緣區(qū)與裝置的環(huán)境光或背光的相互作用通常不同。因此，圖案變得可見。
[0023] 因此，當(dāng)在用于平板顯示器的膜上創(chuàng)建導(dǎo)電線的圖案時，期望的是最小化圖案的 可見性。對于基于ITO的透明導(dǎo)體，由于ITO與蝕刻區(qū)、絕緣區(qū)的折射率的差異，圖案是可 見的。因此，作為對策，ITO的刻蝕圖案通常需要折射率相匹配的涂層。
[0024] 對于包括金屬納米線網(wǎng)狀物的導(dǎo)電膜，反射金屬表面的光散射也有助于圖案的可 見性。圖1示出了圖案化透明導(dǎo)體（10)的、包括具有Imm線寬的導(dǎo)電線（20)的部分。每 兩個相鄰的導(dǎo)電線通過3毫米寬的不具有金屬納米結(jié)構(gòu)的絕緣區(qū)（30)進(jìn)行電絕緣。在這 些方面，當(dāng)與絕緣區(qū)（30)相比時，由于在導(dǎo)電區(qū)（20)中散射的光量存在差異，因此圖案通 常可見。
[0025] 一種使圖案的可見性最小化的方法是使導(dǎo)電區(qū)與絕緣區(qū)之間的光學(xué)差異最小化。 第8018569號美國專利和第2008/0143906號美國公開申請描述了具有通過部分地蝕刻納 米線而創(chuàng)建的低可見性圖案的透明導(dǎo)體，以提供絕緣區(qū)。部分蝕刻未完全去除納米線。更 確切地說，其在納米結(jié)構(gòu)中破壞或創(chuàng)建刻痕，使得其不導(dǎo)電而基本上不改變其光散射性能。
[0026] 本文所公開的是使導(dǎo)電區(qū)與絕緣區(qū)之間的光學(xué)差異最小化的替代的方法。具體 地，低可見性或不可見的圖案通過"島狀物的低能見度或不可見性"來創(chuàng)建。在各種實施方 式中，導(dǎo)電線（由金屬納米結(jié)構(gòu)組成）通過絕緣區(qū)彼此電絕緣。絕緣區(qū)并非沒有導(dǎo)電材料。 相反，絕緣區(qū)主要填充有導(dǎo)電材料島狀物（即也由金屬納米線組成），導(dǎo)電材料島狀物通過 非導(dǎo)電間隙彼此電絕