透明導(dǎo)體和裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】透明導(dǎo)體和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的相交引用
[0002]本申請(qǐng)基于2014年3月5日提交的日本專利申請(qǐng)2014-042574號(hào)并且要求其優(yōu)先權(quán)的權(quán)益；所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文所描述的實(shí)施例總體涉及一種透明導(dǎo)體和使用所述透明導(dǎo)體的裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)地，已經(jīng)研發(fā)了使用透明導(dǎo)電膜的裝置。這種裝置的示例包括液晶顯示裝置、太陽(yáng)能電池、有機(jī)EL裝置、光學(xué)裝置(諸如無(wú)機(jī)發(fā)光二極管(無(wú)機(jī)LED))和稱為觸摸面板的坐標(biāo)面板(coordinate panels)。氧化銦錫(ITO)膜通常用作這些裝置中的透明電極或透明布線。透明布線通常具有非常長(zhǎng)的總長(zhǎng)度并且因此需要柔性。然而，ITO通常是易脆裂并且易于由彎曲或其他應(yīng)力導(dǎo)致破裂。ITO膜的破裂導(dǎo)致電阻增大。
[0005]使用碳材料(碳纖維、碳納米管、石墨烯或類似物)作為導(dǎo)電材料能夠顯著減少要使用的稀有金屬或類似物的量。在一些情況下，使用碳材料甚至使得能夠不使用金屬或類似物。碳材料具有高的柔性和高的機(jī)械強(qiáng)度，另外在化學(xué)上是穩(wěn)定的。盡管碳材料的單個(gè)分子具有相對(duì)高的導(dǎo)電率，然而分子間導(dǎo)電的電阻是高的。為此，當(dāng)碳材料用作具有大面積的透明電極時(shí)，與具有相同透光率的ITO膜相比電阻更高。當(dāng)碳材料用于具有長(zhǎng)的總長(zhǎng)度的布線時(shí)，電阻比當(dāng)使用金屬導(dǎo)電材料(諸如銅(Cu))時(shí)的電阻高得多。
[0006]由于金屬納米材料具有高的導(dǎo)電率，用于通過(guò)使用碳材料和金屬納米材料的復(fù)合材料提高碳材料的導(dǎo)電率的研發(fā)正在進(jìn)行。然而，即使當(dāng)使用所述復(fù)合材料時(shí)，也難以獲得具有高的透明度的、具有優(yōu)良的抗彎曲、剝離和雜質(zhì)性能且能以低成本獲得的透明導(dǎo)體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種低電阻、具有高透明度、具有優(yōu)良的抗彎曲、剝離和雜質(zhì)性能且能夠以低成本獲得的透明導(dǎo)體。
[0008]根據(jù)一實(shí)施例，透明導(dǎo)體包括透明基體；布置在所述透明基體上并且包括多個(gè)金屬納米線的金屬納米線層；覆蓋所述金屬納米線層的氧化石墨烯層；和布置為接觸所述氧化石墨烯層的電絕緣樹(shù)脂層。
[0009]根據(jù)上述實(shí)施例，能夠獲得低電阻、具有高透明度、具有優(yōu)良的抗彎曲、剝離和雜質(zhì)性能且能夠以低成本獲得的透明導(dǎo)體。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的透明導(dǎo)體的橫截面的示意圖；
[0011]圖2A和圖2B是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例由于透明導(dǎo)體中的氧化石墨烯層導(dǎo)致的金屬納米線的融合的示意圖；
[0012]圖3是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意性橫截面圖；
[0013]圖4是示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光裝置的示意性橫截面圖；
[0014]圖5A是示出根據(jù)另一實(shí)施例的坐標(biāo)面板的平面的示意圖；
[0015]圖5B和圖5C是圖5A所示的坐標(biāo)面板的布線板的示意性平面圖；
[0016]圖6A和圖6B是圖5A所示的坐標(biāo)面板的示意性橫截面圖；和
[0017]圖7A和圖7B是示例的透明導(dǎo)體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0018]將在下文中參考附圖描述實(shí)施例。
[0019]在透明的ITO膜上配置無(wú)機(jī)LED和丙烯酸樹(shù)脂層的發(fā)光裝置中進(jìn)一步增加透明度和抗彎曲性以及進(jìn)一步降低發(fā)光裝置的電阻很困難。已知一種裝置，其中所述裝置通過(guò)將無(wú)機(jī)LED夾在聚對(duì)苯二甲酸(PET)膜之間而獲得，其中PET膜具有通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)產(chǎn)生并且包括石墨烯的層以及包括層壓到其上的銀納米線的層。這種裝置具有低的透射率并且需要高的成本。使用銀納米線的觸摸面板具有差的抗剝離性。因此，在這樣的觸摸面板中，難以確?？闺s質(zhì)(特別是硫)性。
[0020]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)低電阻并且能夠以低成本提供的透明導(dǎo)體，所述透明導(dǎo)體具有高的透明度并且在抗彎曲、剝離和雜質(zhì)方面是優(yōu)異的。
[0021]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的透明導(dǎo)體10的示意性橫截面圖。包括金屬納米線12a的骨料(aggregate)的金屬納米線層12以及氧化石墨稀層13布置在透明基體11上。金屬納米線層12包括多個(gè)金屬納米線12a。在金屬納米線12a中，可以在彼此間隔開(kāi)的相鄰的金屬納米線之間產(chǎn)生間隙。在這個(gè)間隙中，氧化石墨烯層13接觸基體11。此外，電絕緣樹(shù)脂層14布置為接觸氧化石墨烯層13。
[0022]在透明導(dǎo)體10中，多個(gè)金屬納米線12a部分彼此接觸或彼此融合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，諸如網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)或晶格狀結(jié)構(gòu)。因此，形成多個(gè)導(dǎo)電路徑并且形成跨越整個(gè)透明導(dǎo)體的導(dǎo)電集群(逾滲理論(percolat1n theory))。為了形成導(dǎo)電集群，金屬納米線需要一定量的數(shù)量密度。通常，更長(zhǎng)的金屬納米線更易于形成導(dǎo)電集群，并且具有更大直徑的金屬納米線具有更高的導(dǎo)電率。由于使用金屬納米線的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如此形成，盡管金屬的量較小，導(dǎo)電集群作為整體顯示出高的導(dǎo)電率。此外，獲得的金屬納米線層12是柔性的。
[0023]氧化石墨烯能夠由廉價(jià)的石墨制成，并且氧化石墨烯層13是柔性并且透明的。氧化石墨稀由于氫鍵而具有高的結(jié)合性能(bonding properties)和粘接性能(adhesiveproperties)。因此，氧化石墨稀用來(lái)使金屬納米線12a融合到彼此，從而增強(qiáng)金屬納米線層12的導(dǎo)電率，并且同時(shí)提高熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。參考圖2A和圖2B，將描述由氧化石墨烯所導(dǎo)致的金屬納米線12a的融合。圖2A是從上方觀察的在所述實(shí)施例的透明導(dǎo)體中的金屬納米線12a和石墨稀13a的示意圖。圖2B是示意性橫截面圖。氧化石墨稀13a的一部分接觸基體11并且標(biāo)記為氧化石墨烯13a’。在本文中，金屬納米線12a夾在氧化石墨烯13a和13a’之間。金屬納米線12a的融合由氧化石墨烯之間的強(qiáng)的結(jié)合力23導(dǎo)致。
[0024]此外，氧化石墨烯13a具有各種效果。例如，氧化石墨烯13a是層狀物質(zhì)并且具有防止來(lái)自外部的雜質(zhì)擴(kuò)散的效果。特別地，盡管銀納米線可能被硫和硫的化合物腐蝕，但是能夠通過(guò)氧化石墨烯的效果防止所述腐蝕。
[0025]氧化石墨稀13a本身具有絕緣性質(zhì)。然而，當(dāng)氧化石墨稀被施加電壓以通過(guò)電流時(shí)，氧化石墨烯的一部分變?yōu)槭⑶覐亩试S電阻的值減小。為此，獲得氧化石墨烯層與電元件之間的良好接觸。氧化石墨稀13a還能夠溶解金屬納米線12a的一部分以促進(jìn)金屬納米線12a的融合并且能夠?qū)⒎纸獾慕饘俪恋頌榧{米顆粒。氧化石墨烯與電絕緣樹(shù)脂之間的粘接也是良好的，并且氧化石墨烯與具有極性基團(tuán)的樹(shù)脂的粘附是特別優(yōu)異的。
[0026]在本實(shí)施例的透明導(dǎo)體中，當(dāng)包括金屬納米線層12、氧化石墨烯層13和絕緣樹(shù)脂層14的堆疊被圖案化時(shí)，透明導(dǎo)體能夠用于電布線(electric wiring)。通過(guò)使本實(shí)施例的透明導(dǎo)電膜圖案化獲得的電布線具有高的透明度并且在抗彎曲、剝離和雜質(zhì)方面是優(yōu)異的并且能夠以低成本獲得并且具有低的電阻。因此，具有這種電布線的裝置具有高的透明度并且在抗彎曲、剝離和雜質(zhì)方面是優(yōu)異的。此外，所述裝置在所述裝置是低電阻并且能夠以低成本制造方面也是有利的。
[0027]通常，具有大約10至500nm的直徑和大約0.1至50 μ m的平均長(zhǎng)度的金屬線稱為金屬納米線。金屬納米線的直徑能夠通過(guò)例如掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)量。金屬納米線的平均長(zhǎng)度能夠通過(guò)例如分析SEM圖像而確定。
[0028]在本實(shí)施例中，金屬納米線12a的直徑優(yōu)選20至150nm，并且更優(yōu)選30至120nm。當(dāng)金屬納米線的平均長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，不會(huì)形成充足的導(dǎo)電集群，這導(dǎo)致電阻變高。同時(shí)，當(dāng)金屬納米線的平均長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，在電極的制造過(guò)程中金屬納米線在溶劑中的分散變得不穩(wěn)定。金屬納米線的平均長(zhǎng)度優(yōu)選I至100 μ m，并且更優(yōu)選5至40 μ m。
[0029]金屬納米線12a優(yōu)選銀納米線。銀具有最小的電阻并且甚至對(duì)氧或水相對(duì)穩(wěn)定。從金屬納米線的價(jià)格方面，銅納米線也是優(yōu)選的。金屬納米線可以由合金制成并且可以具有使用鎳等鍍過(guò)的表面。
[0030]金屬納米線12a能夠通過(guò)使用各種還原劑在水溶液中還原金屬離子而制造。通過(guò)選擇在制造過(guò)程中所使用的還原劑的類型、保護(hù)性聚合物和共存離子，能夠控制金屬納米線的