具有低可见性图案的导电膜及其制备方法技术

本发明专利技术描述了包括涂覆在衬底上的导电层的图案化透明导体。更具体地，透明导体具有低可见性图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低可见性图案的导电膜及其制备方法
技术介绍
透明导体是指涂覆在高透光率的表面或衬底上的导电薄膜。透明导体可被制造成具有表面导电性，同时保持适当的光学透明度。这种表面导电的透明导体广泛地用作平面液晶显示器、触摸面板、电致发光装置和薄膜光伏电池中的透明电极；用作防静电层；以及用作电磁波屏蔽层。目前，真空沉积的金属氧化物，诸如氧化铟锡(ITO)，是用于向诸如玻璃和聚合物膜的介电表面提供光学透明度和导电性的工业标准材料。然而，金属氧化膜在弯曲或以其他方式受到物理应力时容易破碎和损毁。其还需要昂贵的制造工艺和专用的制造设备。金属氧化膜通常在真空室内以升高的沉积温度和高退火温度沉积，以获得所需的导电性。此外，真空沉积不利于直接形成图案和电路，其需要专业的图案化方法，例如光刻法。用于制造金属氧化膜的专用方法对衬底有严格的限制。通常，诸如玻璃的刚性衬底是唯一可行的选择。在另一方面，柔性衬底(例如塑料)，由于衬底的吸收性往往不能粘附至金属氧化物上。导电聚合物也被用作光学透明的电导体。然而，与金属氧化膜相比，其通常具有更低的导电率和更高的光吸收率(尤其是在可见光波长中)，并且缺乏化学稳定性和长期稳定性。因此，在本领域中仍然需要提供具有所期望的电学、光学和机械性能的透明导体；特别地，可适合任何衬底并且可以以低成本、高产量的方法来进行制造和图案化的透明导体。
技术实现思路
本专利技术描述了包括涂覆在衬底上的导电层的图案化透明导体。更具体地，该图案化透明导体包括：非导电衬底；非导电衬底上的第一导电线，第一导电线包括第一导电纳米结构网状物并且具有第一纵向方向；非导电衬底之上的第二导电线，第二导电线包括第二导电纳米结构网状物并且具有第二纵向方向；以及使第一导电线和第二导电线电隔离的绝缘区，所述绝缘区具有沿第一纵向方向侧向邻接第一导电线的第一非导电边界，以及沿第二纵向方向侧向邻接第二导电线的第二非导电边界，其中，绝缘区包括设置在非导电衬底上并且通过非导电间隙彼此电隔离的多个导电材料岛状物，每个导电材料岛状物包括相应的多个导电纳米结构。更具体地，非导电间隙、第一和第二非导电边界不具有金属纳米结构的导电网状物。在另一实施方式中，图案化透明导体中的第一纵向方向和第二纵向方向基本互相平行。在各种实施方式中，第一非导电边界可为平直的或不规则的。第二非导电边界可为平直的或不规则的。在其他实施方式中，导电材料岛状物可以是平行四边形，或者可以是不规则形状。在另一实施方式中，导电材料岛状物具有0.1-10平方毫米或0.5-2平方毫米范围内的表面积。在各种实施方式中，非导电间隙、第一和第二非导电边界中不存在金属纳米结构。在其他实施方式中，非导电间隙、第一和第二非导电边界具有带结构缺陷的金属纳米结构，使得金属纳米结构无法形成导电网状物。另一实施方式提供了制备具有低可见性图案的透明导体的方法，该方法包括：根据图案在非导电衬底上直接印刷涂料组合物，该涂料组合物具有挥发性液态载体和多个金属纳米结构；以及去除挥发性液态载体，其中，图案限定了非导电衬底上的具有第一纵向方向的第一导电线；非导电衬底上的具有第二纵向方向的第二导电线，以及使第一导电线和第二导电线电隔离的绝缘区，该绝缘区具有沿第一纵向方向侧向邻接第一导电线的第一非导电边界和沿第二纵向方向侧向邻接第二导电线的第二非导电边界，其中，绝缘区包括设置在非导电衬底上并通过非导电间隙彼此电隔离的多个导电材料岛状物，每个导电材料岛状物包括多个相应的导电纳米结构，以及其中非导电间隙、第一和第二非导电边界不具有任何金属纳米结构。又一种实施方式提供了制造具有低可见性图案的透明导体的方法，该方法包括：在非导电衬底上涂覆涂料组合物，该涂料组合物具有挥发性液态载体和多个金属纳米结构；去除挥发性液态载体从而提供金属纳米结构的导电网状物；以及根据图案蚀刻导电网状物，其中，该图案限定了非导电衬底上的具有第一纵向方向的第一导电线；非导电衬底上的具有第二纵向方向的第二导电线，以及使第一导电线和第二导电线电隔离的绝缘区，绝缘区具有沿第一纵向方向侧向邻接第一导电线的第一非导电边界和沿第二纵向方向侧向邻接第二导电线的第二非导电边界，其中，绝缘区包括设置在非导电衬底上并且通过非导电间隙彼此电隔离的多个导电材料岛状物，每个导电材料岛状物包括相应的多个导电纳米结构。更具体地，非导电间隙、第一和第二非导电边界不具有金属纳米结构的导电网状物。在一个实施方式中，蚀刻完全去除非导电间隙、第一和第二非导电边界中的所有的金属纳米结构。在另一实施方式中，蚀刻局部蚀刻非导电间隙、第一和第二非导电边界之内的金属纳米结构，从而造成结构缺陷。附图说明在附图中，相同的参考编号指示相似的元件或行为。附图中元件的尺寸和相对位置不必按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度并未按比例绘制，并且这些元件中的一些被任意地放大和定位以提高附图的可读性。此外，所绘制的元件的特定形状并非旨在传递关于特定元件的实际形状的任何信息，而仅是为了便于在附图中便于识别而进行的选择。图1示出了现有技术的透明导体，其中导电线的图案是可见的。图2-图4示出了根据本公开的各种实施方式的具有不可见或低能见度的图案的透明导体。具体实施方式透明导电膜是诸如触摸屏或液晶显示器(LCD)的平板显示器中的基本元件。它们不仅决定这些装置的电学性能，还对这些元件的光学性能和耐用度有着直接影响。对于触摸屏传感器，无论其是电容性还是电阻性的，一个或两个透明导电膜被用于承载触摸面板下的电流。透明导电膜图案化成导电线，以检测触摸输入位置的坐标。当触摸面板被触摸时，在触摸输入位置处检测到小的电压变化(在电阻式触摸传感器中)。通常，透明导体可以通过蚀刻或直接印刷来进行图案化。进行图案化从而创建不存在导电材料的、已通过蚀刻或不印刷而去除的电绝缘区。图案化透明导体中的导电区和绝缘区与装置的环境光或背光的相互作用通常不同。因此，图案变得可见。因此，当在用于平板显示器的膜上创建导电线的图案时，期望的是最小化图案的可见性。对于基于ITO的透明导体，由于ITO与蚀刻区、绝缘区的折射率的差异，图案是可见的。因此，作为对策，ITO的刻蚀图案通常需要折射率相匹配的涂层。对于包括金属纳米线网状物的导电膜，反射金属表面的光散射也有助于图案的可见性。图1示出了图案化透明导体(10)的、包括具有1mm线宽的导电线(20)的部分。每两个相邻的导电线通过3毫米宽的不具有金属纳米结构的绝缘区(30)进行电绝缘。在这些方面，当与绝缘区(30)相比时，由于在导电区(20)中散射的光量存在差异，因此图案通常可见。一种使图案的可见性最小化的方法是使导电区与绝缘区之间的光学差异最小化。第8018569号美国专利和第2008/0143906号美国公开申请描述了具有通过部分地蚀刻纳米线而创建的低可见性图案的透明导体，以提供绝缘区。部分蚀刻未完全去除纳米线。更确切地说，其在纳米结构中破坏或创建刻痕，使得其不导电而基本上不改变其光散射性能。本文所公开的是使导电区与绝缘区之间的光学差异最小化的替代的方法。具体地，低可见性或不可见的图案通过“岛状物的低能见度或不可见性”来创建。在各种实施方式中，导电线(由金属纳米结构组成)通过绝缘区彼此电绝缘。绝缘区并非没有导电材料。相反，绝缘区主要填充有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化透明导体，包括：非导电衬底；第一导电线，位于所述非导电衬底上，所述第一导电线包括第一导电纳米结构网状物并且具有第一纵向方向；第二导电线，位于所述非导电衬底上，所述第二导电线包括第二导电纳米结构网状物并且具有第二纵向方向；以及绝缘区，使所述第一导电线与所述第二导电线电隔离，所述绝缘区具有沿所述第一纵向方向侧向邻接所述第一导电线的第一非导电边界和沿所述第二纵向方向侧向邻接所述第二导电线的第二非导电边界，其中，所述绝缘区包括设置在所述非导电衬底上并通过非导电间隙彼此电隔离的多个导电材料岛状物，每个导电材料岛状物包括相应的多个导电纳米结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.07 US 61/734,811;2013.03.08 US 13/791,0861.一种图案化透明导体，包括：非导电衬底；第一导电线，位于所述非导电衬底上，所述第一导电线包括第一导电纳米结构网状物并且具有第一纵向方向；第二导电线，位于所述非导电衬底上，所述第二导电线包括第二导电纳米结构网状物并且具有第二纵向方向；以及绝缘区，使所述第一导电线与所述第二导电线电隔离，所述绝缘区具有沿所述第一纵向方向侧向邻接所述第一导电线的第一非导电边界和沿所述第二纵向方向侧向邻接所述第二导电线的第二非导电边界，其中，所述绝缘区包括设置在所述非导电衬底上并通过非导电间隙彼此电隔离的多个导电材料岛状物，每个导电材料岛状物包括相应的多个导电纳米结构，所述非导电间隙与所述第一和所述第二非导电边界被部分蚀刻，不形成导电网状物。2.根据权利要求1所述的图案化透明导体，其中，所述第一纵向方向和所述第二纵向方向相互平行。3.根据权利要求1所述的图案化透明导体，其中，所述第一非导电边界是直的。4.根据权利要求1所述的图案化透明导体，其中，所述第二非导电边界是直的。5.根据权利要求1所述的图案化透明导体，其中，所述第一非导电边界是不规则的。6.根据权利要求5所述的图案化透明导体，其中，所述第二非导电边界是直的。7.根据权利要求1所述的图案化透明导体，其中，所述导电材料岛状物为平行四边形。8.根据权利要求1所述的图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗瑞·沃克，迈克尔·R·科纳珀，
申请(专利权)人：凯博瑞奥斯技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US