金屬納米線膜及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬納米線膜，包括：透明襯底；第一涂層，形成在透明襯底上，并且包括多個(gè)金屬納米線；以及第二涂層，涂覆在第一涂層上，以覆蓋從第一涂層突出的所有金屬納米線。該膜配置有在其上執(zhí)行部分蝕刻的結(jié)構(gòu)。因此第一涂層的一部分保留在蝕刻圖樣區(qū)中，以及金屬納米線從蝕刻圖樣區(qū)中的第一涂層的保留部分中被去除。
【專利說明】金屬納米線膜及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電膜及其制造方法，以及更具體地涉及金屬納米膜及其制造方法，其中包括多個(gè)形成在透明襯底上的金屬納米線的雙涂層通過濕蝕刻被部分蝕刻，從而可視性變得更優(yōu)越，并且生產(chǎn)成本可以被降低。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，透明導(dǎo)電膜(TCF)被廣泛應(yīng)用于例如平板液晶顯示器、觸摸屏等類似物中，并且近來已經(jīng)被開發(fā)成為能夠代替銦錫氧化物(ITO)膜的用于透明電極的元件材料。
[0003]將ITO膜應(yīng)用至大尺寸觸摸屏是困難的，這是因?yàn)殡y以為所需的光學(xué)特性來降低電阻。相反，在透明導(dǎo)電膜的情況下，容易實(shí)現(xiàn)15英寸或更大的大尺寸電容觸摸屏中所需的IOOohms或更低的片電阻。因此，透明膜被注意到作為替代ITO膜的材料。
[0004]圖1是示出了傳統(tǒng)透明導(dǎo)電膜的截面圖。
[0005]參考圖1，傳統(tǒng)透明導(dǎo)電膜以這樣的方式形成:使用包括多個(gè)金屬納米線25的第一涂層溶液在透明襯底10上形成第一涂層20，然后，使用第二涂層形成第二涂層30，覆蓋從第一涂層20的表面突出的金屬納米線25。
[0006]此時(shí)，配置有形成在透明襯底10上的第一涂層20和第二涂層30的雙涂層的厚度通常是幾十至幾百納米，并且其片電阻由金屬納米線25的密度以及第一涂層20的覆蓋度來決定。
[0007]此外，其透過率是由不存在納米線25的開放區(qū)域的面積和涂覆液的特性決定的。其片電阻和光學(xué)特性由金屬納米線25的緊湊性決定的。
[0008]同時(shí)，在過去，當(dāng)形成電容觸摸屏的電極圖樣時(shí)，進(jìn)行激光蝕刻，當(dāng)這樣的激光蝕刻如圖1所示被執(zhí)行時(shí)，配置有第一涂層20和第二涂層30的雙涂層被整體蝕刻，從而難以保證電容式觸摸屏所需的可視性。
[0009]S卩，在電容式觸摸屏的情況下，根據(jù)圖樣化電極的方法，存在可視性的不同，保留圖樣的部分的反射率Rl和不保留圖樣的部分的反射率R2之間的不同導(dǎo)致光學(xué)特性不同的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述問題，提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種納米線膜及其制造方法，其中包括多個(gè)形成在透明襯底上的多個(gè)金屬納米線的雙涂層部分通過濕蝕刻被部分蝕刻，從而可視性變得更優(yōu)越，并且生產(chǎn)成本可以被降低。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種金屬納米線膜，包括:透明襯底；第一涂層，形成在透明襯底上并包括多個(gè)金屬納米線；以及第二涂層，涂覆在第一涂層上以覆蓋從第一涂層突出的所有金屬納米線，其中第一涂層和第二涂層通過在第二涂層上形成預(yù)定圖樣形成掩模和濕蝕刻來圖樣化，以及第一涂層的一部分保留在蝕刻圖樣區(qū)中，其中納米線被從蝕刻圖樣區(qū)中的第一涂層的保留部分中去除。[0012]在一些實(shí)施例中，控制在蝕刻圖樣區(qū)中的第一涂層的保留部分的厚度(圖2中的D2)可以是本發(fā)明的典型特征之一，因?yàn)榈谝煌繉拥谋Ａ舨糠值暮穸葘梢曅援a(chǎn)生重要影響。因此，優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)蝕刻圖樣區(qū)中的第一涂層的保留部分的厚度(圖2中的D2)為整個(gè)厚度Dl的1/5或更多至4/5或更少。在其他情況下，第一涂層和第二涂層都保留為剩余厚度的情況是可以的，但是優(yōu)選地僅保留第一涂層的一部分。
[0013]在另一實(shí)施例中，如上所述的范圍，在D2是Dl的1/5或更多至4/5或更少的情況下，金屬納米線也可以從蝕刻圖樣區(qū)中的第一涂層的保留部分中被全部去除。這是因?yàn)?，如果金屬納米線保留，則絕緣性能可能產(chǎn)生問題。因此，如果根據(jù)需要使用了僅蝕刻第一涂層中存在的金屬納米線(當(dāng)作為第一涂層剩余物的一部分時(shí))的方式，則可以更容易控制D2的厚度。
[0014]在另一實(shí)施例中，另一方面，上述范圍的限定是改進(jìn)可視性并且用于選擇適當(dāng)厚度的機(jī)制，其原因在于沒有執(zhí)行蝕刻的涂層的Dl和被蝕刻至預(yù)定厚度之后保留的剩余涂層的D2之間的折射率差。S卩，在D2配置為小于Dl的1/5的情況下，沒有執(zhí)行蝕刻的涂層的Dl和涂層的D2之間的折射率差過度發(fā)生，并因此存在降低可視性的問題，以及在D2被配置為超過Dl的4/5的情況下，導(dǎo)電性可能發(fā)生問題。
[0015]在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造金屬納米線膜的方法，該方法包括:在透明襯底上形成包括多個(gè)金屬納米線的第一涂層；涂覆形成第二涂層，以覆蓋從第一涂層的表面突出的所有金屬納米線；以及執(zhí)行部分蝕刻，從而第一涂層和第二涂層通過在第二涂層上形成預(yù)定圖樣形成掩模和濕蝕刻來進(jìn)行圖樣化，其中第一涂層的一部分保留在蝕刻圖樣區(qū)中，以及金屬納米線被從蝕刻圖樣區(qū)中的第一涂層的保留部分去除。
[0016]在另一實(shí)施例中，第一兀件和第二兀件可以包括不同的導(dǎo)電材料。
[0017]在另一實(shí)施例中，根據(jù)金屬納米線膜及其制造方法，通過濕蝕刻被提供有形成在透明襯底上的多個(gè)金屬納米線的雙涂層可以被部分蝕刻，從而可視性是優(yōu)越的，并且生產(chǎn)成本也可以被有效降低。
[0018]在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明，部分蝕刻可以通過濕蝕刻來完成，從而涂層的一部分保留在蝕刻圖樣區(qū)中，進(jìn)而由于不存在涂層的一部分被保留的區(qū)域(蝕刻區(qū))和所有涂層都被保留的其他區(qū)域(非蝕刻區(qū))之間的反射率之差，所以作為整體不會發(fā)生光特性中的差另O，甚至不需要在傳統(tǒng)的雙涂層下方設(shè)置獨(dú)立的折射率匹配層，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可視性可以呈現(xiàn)優(yōu)越的效果，并且因此金屬納米線膜的制造成本可以被有效降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過參考附圖具體描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得更顯而易見，附圖中:
[0020]圖1是示出了傳統(tǒng)透明導(dǎo)電膜的截面圖；
[0021]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的金屬納米線膜的截面圖；
[0022]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造金屬納米線膜的方法的截面圖；
[0023]圖4是示出了圖3的濕蝕刻之后的圖樣的實(shí)際顯微鏡圖片的視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]下面將參考附圖具體描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。盡管結(jié)合本發(fā)明的示例性實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。
[0025]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的金屬納米線膜的截面圖。
[0026]參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的金屬納米線膜通常配置有透明襯底100、包括多個(gè)金屬納米線250的第一涂層200、以及作為涂覆層的第二涂層300。
[0027]在此，透明襯底100優(yōu)選地由金屬構(gòu)成，其在被施加觸摸輸入時(shí)具有能夠彎曲的彈性，并且在觸摸輸入被釋放時(shí)能夠返回至其原始位置。
[0028]此外，由于透明襯底100接收來自例如用戶的身體或觸筆的特定物體的觸摸輸入，所以透明襯底100優(yōu)選地由具有足夠耐用性的材料構(gòu)成，以保護(hù)觸摸屏的其他結(jié)構(gòu)不受外力影響。
[0029]此外，透明襯底優(yōu)選地由透明材料構(gòu)成，從而來自安裝在觸摸屏下方的顯示器(未示出)的圖像可以被清晰地傳遞至用戶。作為這樣的材料，透明襯底100可以由例如:聚對苯二 甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate:PET),聚碳酸酯(polycarbonate:PC),聚酰亞胺(polyimide:PI),環(huán)烯烴聚合物(cyclic olefin polymer:COP),聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Methacrylate: PMMA),聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate:PEN),聚醚諷(polyethersulfone:PES),環(huán)烯經(jīng)共聚物(cyclic olefincopolymer:C0C)等等構(gòu)成。此外,通常使用的玻璃或強(qiáng)化玻璃也可以被使用。在此“透明”既表示100%透明，也表示其具有高透光率。
[0030]此外，在透明襯底100的一個(gè)表面上，第一涂層200和第二涂層300被形成，以及在另一表面上可以耦接，例如，諸如液晶顯示器(IXD)、等離子顯示面板(PDP)以及電致發(fā)光(electroluminescence:EL)。此時(shí),透明襯底100和顯示器(未示出)例如可以通過雙面粘合帶(double-sided adhesive tape:DAT)或光學(xué)透明的粘合劑(optical transparentadhesive: OCA) f禹接。
[0031]第一涂層200由首先涂覆有包括多個(gè)金屬納米線250的溶液的導(dǎo)電層形成在透明襯底100的頂部。此時(shí)，多個(gè)金屬納米線250形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
[0032]此外，多個(gè)金屬納米線250表不金屬兀素,金屬合金或金屬的混合物(包括金屬氧化物)。多個(gè)金屬納米線之一的截面的大小是至少小于大約500nm，優(yōu)選為200nm，以及更優(yōu)選地為100nm。此外，每個(gè)金屬納米線250具有大于10的縱橫比(長度:直徑)，優(yōu)選地為50，以及更優(yōu)選地為100。適當(dāng)?shù)慕饘偌{米線250可以基于金屬，例如鍍金的銀、銀、金、銅、鋁、鑰、鈦、鎳，或含有它們的合金，但并不限于此。
[0033]金屬納米線250可以通過本領(lǐng)域已知的方法制造。具體地，銀納米線可以通過存在多元醇(例如，乙二醇)和聚(乙烯基吡咯烷酮)的情況下的銀鹽(例如，硝酸鹽)的液相還原過程合成。大規(guī)模制造具有相同大小的銀納米線可以根據(jù)在Xia和Y.等人的Chem.Mater.(2002)，14，4736-4745.，以及 Xia 和 Y.等人的 Nanoletters (2003) 3 (7)，955-960 中描述的方法來進(jìn)行。
[0034]同時(shí)，作為另一示例，盡管沒有在圖中示出，但是第一涂層200可以包括嵌入在基質(zhì)中的多個(gè)納米線。此時(shí)，基質(zhì)表示固態(tài)材料，其中嵌入或分散有金屬納米線。一部分納米線可以從基質(zhì)材料中突出來提供至導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的連接?；|(zhì)防止金屬納米線受到不好環(huán)境因素的影響，例如腐蝕或磨損。具體地，基質(zhì)使得在諸如潮濕以及非常少量酸、氧和硫的環(huán)境下的腐蝕成分的透過率變得相當(dāng)?shù)汀?br> [0035]此外，基質(zhì)為導(dǎo)電層，即第一涂層200，提供了有利的物理和機(jī)械特性。例如，基質(zhì)使得能夠在襯底上粘結(jié)。此外，與金屬氧化膜不同，嵌入有金屬納米線的聚合物基質(zhì)或有機(jī)基質(zhì)是魯棒且柔性的。在此，盡管這將在后面更具體地描述，但是軟基質(zhì)使得透明導(dǎo)體能夠以低成本和高吞吐量的過程來制造。
[0036]此外，導(dǎo)體層的光學(xué)特性可以通過選擇適當(dāng)基質(zhì)材料來控制。例如，反射損失和不期望的發(fā)光可以通過使用具有優(yōu)選折射率、結(jié)構(gòu)和厚度的基質(zhì)來有效降低。
[0037]通常，基質(zhì)是光學(xué)透明材料。如果在400nm至700nm的可視范圍內(nèi)，透光率至少為80%，則該材料被認(rèn)為是“光學(xué)清晰”或“光學(xué)透明”的。然而，即使沒有明確指出，優(yōu)選地，在此描述的透明導(dǎo)體，即金屬納米線膜中的所有層(包括透明襯底和納米線網(wǎng)絡(luò)層)，都為光學(xué)透明的。
[0038]此外，光學(xué)透明度通常是由多個(gè)因素確定的，例如折射率(RI)、厚度、在整個(gè)厚度中RI的一致性、表面(包括接口)反射以及霧度(由于表面粗糙度和/或嵌入的顆粒導(dǎo)致的散射損失)，但是不限于此。
[0039]第二涂層300由涂覆的保護(hù)層形成，以覆蓋從第一涂層200的表面突出的所有金屬納米線250。
[0040]第二涂層300通常為柔性的，并且可以由與柔性襯底或透明襯底相同的材料構(gòu)成。S卩，第二涂層300包括但不限于例如，聚酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate:PET),聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚甲基丙烯酸甲酯(poly methylmethacrylate:PMMA),丙烯酸樹脂，聚碳酸酯(polycarbonate:PC),聚苯乙烯，三醋酸酯(triacetate: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-甲基丙烯酸共聚物，聚氨酯，玻璃紙，聚烯烴以及類似物，PET、PC、PMMA或TAC尤其是優(yōu)選的，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高。
[0041]在透明襯底100的頂部，形成預(yù)定圖樣，其配置有部分蝕刻的結(jié)構(gòu)，從而多個(gè)金屬納米線250通過濕蝕刻，使用形成在第二涂層300的頂部上的預(yù)定圖樣形成掩模(400，參考圖3C)，被完全從圖樣區(qū)A蝕刻去除以被電絕緣，并因此留下第一涂層200的預(yù)定厚度D2。
[0042]如上所述，通過部分蝕刻，部分涂層，即第一涂層200的一部分被保留，在所有涂層都保留的部分B (未蝕刻部分)的反射率R3和部分涂層保留的部分A (蝕刻部分)的反射率R4之間沒有差別，因此根本不會發(fā)生光學(xué)特性的差別。因此，即使沒有配置設(shè)置在傳統(tǒng)雙涂層下方的獨(dú)立反射率匹配層，也可以呈現(xiàn)良好的可視性，從而存在能夠降低金屬納米線膜的生產(chǎn)成本的效果。
[0043]以下，將具體描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的金屬納米線膜的制造方法。
[0044]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造金屬納米線膜的方法的截面圖，以及圖4是示出了在濕蝕刻之后的圖樣的實(shí)際顯微鏡圖像的視圖。
[0045]參考圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造金屬納米線膜的方法包括首先在透明襯底的頂部上形成包括多個(gè)金屬納米線250的第一涂層200，如圖3A中所示。
[0046]然后，如圖3B所示，進(jìn)行涂覆，以覆蓋從第一涂層200的表面突出的所有金屬納米線250，從而形成第二涂層300。
[0047]然后，如圖3C所示，預(yù)定圖樣形成掩模400形成在第二涂層300上，然后，如圖3D所示，通過濕蝕刻進(jìn)行部分蝕刻，以在圖樣區(qū)A中留下第一涂層200的預(yù)定厚度D2，以及從圖樣區(qū)A完全去除多個(gè)金屬納米線250以形成為電絕緣。
[0048]因此，為了有效執(zhí)行蝕刻，第二涂層300的最上層應(yīng)被有效蝕刻，以及包括多個(gè)金屬納米線250的第一涂層200也應(yīng)被部分蝕刻。當(dāng)執(zhí)行濕蝕刻時(shí)，可以通過浸潰蝕刻或噴淋蝕刻，使用例如鹽酸、硝酸、或類似物的有效成分來適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制。
[0049]盡管上面已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的金屬納米線膜及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于此，在權(quán)利要求的范圍和上面具體描述和附圖的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行多種修改，所有這樣的修改也都屬于本發(fā)明。
[0050]本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明的上述示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改。因此，本發(fā)明旨在覆蓋所有落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的這些修改。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬納米線膜，包括: 透明襯底； 第一涂層，形成在所述透明襯底上，并且包括多個(gè)金屬納米線；以及 第二涂層，涂覆在所述第一涂層上，以覆蓋從所述第一涂層突出的所有所述金屬納米線， 其中，所述第一涂層和所述第二涂層被圖樣化，以及所述第一涂層的一部分保留在蝕刻圖樣區(qū)中，其中所述納米線從所述蝕刻圖樣區(qū)中的所述第一涂層的保留部分中被去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬納米線膜， 其中，在所述蝕刻圖樣區(qū)中的所述第一涂層的所述保留部分的厚度為所述第一涂層和所述第二涂層之和的總厚度的1/5或更多至4/5或更少。
3.—種制造金屬納米線膜的方法，包括: 在透明襯底上形成包括多個(gè)金屬納米線的第一涂層； 形成涂覆的第二涂層，以覆蓋從所述第一涂層的表面突出的所有所述金屬納米線；以及 執(zhí)行部分蝕刻，從而所述第一涂層和所述第二涂層通過在所述第二涂層上形成預(yù)定圖樣形成掩模和濕蝕刻來被圖樣化，其中所述第一涂層的一部分保留在被蝕刻的圖樣區(qū)中，以及所述金屬納米線被從所述蝕刻圖樣區(qū)中的所述第一涂層的保留部分中去除。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中，在所述蝕刻圖樣區(qū)中的所述第一涂層的保留部分的厚度為所述第一涂層和所述第二涂層之和的總厚度的1/5或更多至4/5或更少。
【文檔編號】G06F3/044GK103632752SQ201310363160
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】李龍勛, 宋甲得, 河丞鎬 申請人:E和H有限公司