基于纳米线的透明导体及其应用制造技术

本发明专利技术描述了一种透明导体，其包括涂覆在衬底上的传导层。更具体地，传导层包括可嵌在基质中的纳米线的网络。该传导层是光学透明的、是可构图的、并适于作为可视显示装置中的透明电极，例如，触摸屏、液晶显示器、等离子体显示板等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及透明导体、对其进行制备和构图的方法、以及透明导体的应用。
技术介绍
透明导体是指涂覆在高透射率的表面或衬底上的传导薄膜。透明导体可被制造为具有表面传导性，同时保持较好的光学透明度。这种表面传导的透明导体被广泛地用作平面液晶显示器、触摸面板、电致发光器件以及薄膜光电池中的透明电极，并且用作防静电层及电磁波屏蔽层。目前，例如铟锡氧化物(ITO)的真空沉积金属氧化物，是向电介质表面(例如玻璃和聚合物膜)提供光学透明性和导电性的行业标准材料。然而，金属氧化物膜在弯曲或受到其它物理应力时较脆弱且易于损坏。金属氧化物膜还需要较高的沉积温度和/或高退火温度，以达到高传导率水平。当金属氧化物膜粘合到易于吸收水分的衬底(例如塑料和例如聚碳酸酯的有机衬底)上时，也会存在问题。因此，金属氧化物膜在柔性衬底上的应用受到严重限制。此外，真空沉积是昂贵的工艺并需要专门的设备。此外，真空沉积工艺不利于形成构图和电路。这通常导致需要昂贵的构图工艺，如光刻。传导聚合物也已经被用作光学透明导电体。然而，与金属氧化物膜相比，传导聚合物通常具有较低的传导率值和较高的光学吸收(尤其是在可见光波长)，并且缺乏化学稳定性和长期稳定性。因此，在本领域中仍存在提供具有理想的电学、光学和力学性质的透明导体的需要，尤其是适于任何衬底并可在低成本、高产量的工艺中制造及构图的透明导体。
技术实现思路
本申请描述了基于光学透明基质中的导电纳米线的透明导体。该透明导体是可构图的，并适于作为多种装置中的透明电极，上述多种装置包括但不限于显示装置(例如， 触摸屏、液晶显示器、等离子体显示板等)、电致发光装置以及光电池。一个实施方案描述了一种方法，包括在衬底上形成纳米线网络，所述纳米线网络包括多根纳米线；根据图案在所述纳米线网络上形成基质，所述图案限定出所述纳米线网络的第一区域和第二区域，其中在所述第一区域中的所述纳米线网络包括基质保护的纳米线，在所述第二区域中的所述纳米线网络包括未保护的纳米线；对所述纳米线网络进行蚀刻，从而将所述未保护的纳米线溶解；以及除去所述未保护的纳米线。3另一实施方案描述了一种用于对传导层进行构图的方法，包括在衬底上形成所述传导层，所述传导层包括基质和嵌在所述基质中的多根导电纳米线；在所述传导层上放置掩模，以限定掩模的区域和未掩模的区域；以及对所述未掩模的区域进行蚀刻。又一实施方案描述了一种透明导体，包括衬底；以及在所述衬底上的传导层，所述传导层包括多根金属纳米线以及基质，其中所述基质包括部分固化的聚合材料。又一实施方案描述了一种开关装置，包括透明电极；以及薄膜晶体管，其包括衬底、栅电极、半导体活性层、源极以及漏极，其中所述透明电极包括多根导电纳米线。又一实施方案描述了一种滤色器，包括透明衬底；多个有色像素，设置在所述透明衬底上；传导层，处于所述多个有色像素之上，其中所述传导层包括多根导电纳米线。又一实施方案描述了一种液晶显示器，包括底板，包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管均连接至像素电极；上板，包括多个彩色像素，所述多个彩色像素连接至公用电极；以及液晶层，设置在第一板和第二板之间，其中所述像素电极和所述公用电极中的至少一个包括多根导电纳米线。又一实施方案描述了一种等离子体显示板，包括底板，包括寻址电极；上板，包括显示电极；多个等离子体放电单元，位于所述底板和所述上板之间，其中所述显示电极包括多根导电纳米线。又一实施方案描述了一种单结太阳能电池结构，包括底部触点；半导体二极管， 位于所述底部触点上；以及顶部触点，位于所述半导体二极管上，其中所述底部触点和所述顶部触点中的至少一个包括多根导电纳米线。又一实施方案描述了一种多结太阳能电池，包括底部触点；第一单元，位于所述底部触点上，所述第一单元包括第一半导体二极管；隧道二极管，位于所述第一单元上；第二单元，位于所述隧道二极管上，所述第二单元包括第二半导体二极管；以及顶部触点，其中所述底部触点和所述顶部触点中的至少一个包括多根导电纳米线，并且所述第一半导体二极管的带隙小于所述第二半导体二极管的带隙。又一实施方案描述了一种电致发光装置，包括底部电极；电致发光材料层，处于所述底部电极上；以及顶部电极，处于所述电致发光材料层上，其中所述顶部电极是光学透明的并包括多根导电纳米线。又一实施方案提供了一种用于对传导层进行构图的方法，包括在衬底上形成所述传导层，所述传导层包括基质和嵌在所述基质中的导电纳米线的网络；处理所述传导层的区域，以将所述区域中的所述导电纳米线转化为非传导性的纳米线，从而形成经构图的传导层，所述经构图的传导层包括具有第一电阻率的经处理的区域以及具有第二电阻率的未经处理的区域。又一实施方案提供了一种电子器件，包括衬底，具有至少一个表面起伏特征；以及透明传导层，处于所述衬底上，所述透明传导层包括多根导电纳米线，其中，一根或多根纳米线至少部分地沿所述衬底的所述至少一个表面起伏特征的轮廓设置。又一实施方案提供了一种透明导体，包括衬底；以及传导层，位于所述衬底上， 所述传导层包括多根金属纳米线，其中对所述传导层进行构图，以使得所述透明导体的表面的第一区域是传导性的而所述透明导体的所述表面的第二区域是非传导性的，并且传导性的区域和非传导性的区域之间的线宽为5 μ m至50 μ m。又一实施方案提供了一种透明导体，包括衬底；以及传导层，位于所述衬底上， 所述传导层包括多根金属纳米线，其中对所述传导层进行构图，以使得所述透明导体的表面的第一区域是传导性的而所述透明导体的所述表面的第二区域是非传导性的，并且处于所述传导性的区域和非传导性的区域之间的界面处的至少一部分所述纳米线断开。又一实施方案提供了一种触摸屏装置，包括第一透明传导层，包括金属纳米线， 其中所述金属纳米线处于或高于电渗透水平；以及第二透明传导层，设置在所述第一透明传导层之上，并通过间隔器与所述第一透明传导层分隔开，所述第二透明传导层包括金属纳米线，其中所述金属纳米线处于或高于所述电渗透水平；并且所述第一透明传导层和所述第二透明传导层中的至少一个进一步涂覆有透明覆盖层，所述透明覆盖层包括处于低于所述电渗透水平的多个传导粒子。又一实施方案提供了一种多层结构，包括衬底；传导层，形成在所述衬底上，其中所述传导层包括多根第一金属纳米线，所述多根第一金属纳米线达到电渗透水平；以及覆盖层，形成在所述传导层上，所述覆盖层含有多个第二传导粒子，所述多个第二传导粒子低于所述电渗透水平。又一实施方案提供了一种用于提供电磁屏蔽的方法，包括提供包括多根金属纳米线和基质材料的复合物；将所述复合物施加在需要电磁屏蔽的衬底上；以及形成包括分散在所述基质材料中的所述多根金属纳米线的传导层，所述传导层具有不超过108Ω/ □的表面电阻率。附图说明在附图中，相同的标号表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置未必按比例画出。例如，各种元件的形状和角度并未按比例画出，并且有些元件被任意地放大或放置以提高附图的易读性。此外，所画的元件的具体形状并非旨在传达关于该具体元件的实际形状的任何信息，而只是为了便于在附图中的识别而选取。图1是纳米线的示意图；图2示出了银纳米椭球体在多种光波长的预期的光学性质；图3示出了在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底上的银纳米线层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种透明导体，包括：衬底；以及传导层，包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括嵌在基质中的纳米线，所述第二区域包括嵌在所述基质中的经处理的纳米线，其中所述第二区域具有比所述第一区域更高的电阻率，并且所述第一区域和所述第二区域具有基本上相同的光学性质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔马克·阿莱曼德，代海霞，那朔，哈什·帕克巴滋，弗络瑞恩·普舍尼茨卡，希娜·关，加莱那·塞帕，迈克尔·A·斯贝德，
申请(专利权)人：凯博瑞奥斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US