CN103632752A

CN103632752A - 金属纳米线膜及其制造方法

Info

Publication number: CN103632752A
Application number: CN201310363160.8A
Authority: CN
Inventors: 李龙勋; 宋甲得; 河丞镐
Original assignee: E & H Co Ltd
Current assignee: E & H Co Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: CN103632752B; KR101310864B1

Abstract

本发明提供了一种金属纳米线膜，包括：透明衬底；第一涂层，形成在透明衬底上，并且包括多个金属纳米线；以及第二涂层，涂覆在第一涂层上，以覆盖从第一涂层突出的所有金属纳米线。该膜配置有在其上执行部分蚀刻的结构。因此第一涂层的一部分保留在蚀刻图样区中，以及金属纳米线从蚀刻图样区中的第一涂层的保留部分中被去除。

Description

金属纳米线膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及透明导电膜及其制造方法，以及更具体地涉及金属纳米膜及其制造方法，其中包括多个形成在透明衬底上的金属纳米线的双涂层通过湿蚀刻被部分蚀刻，从而可视性变得更优越，并且生产成本可以被降低。

背景技术

通常，透明导电膜（TCF）被广泛应用于例如平板液晶显示器、触摸屏等类似物中，并且近来已经被开发成为能够代替铟锡氧化物（ITO）膜的用于透明电极的元件材料。

将ITO膜应用至大尺寸触摸屏是困难的，这是因为难以为所需的光学特性来降低电阻。相反，在透明导电膜的情况下，容易实现15英寸或更大的大尺寸电容触摸屏中所需的100ohms或更低的片电阻。因此，透明膜被注意到作为替代ITO膜的材料。

图1是示出了传统透明导电膜的截面图。

参考图1，传统透明导电膜以这样的方式形成：使用包括多个金属纳米线25的第一涂层溶液在透明衬底10上形成第一涂层20，然后，使用第二涂层形成第二涂层30，覆盖从第一涂层20的表面突出的金属纳米线25。

此时，配置有形成在透明衬底10上的第一涂层20和第二涂层30的双涂层的厚度通常是几十至几百纳米，并且其片电阻由金属纳米线25的密度以及第一涂层20的覆盖度来决定。

此外，其透过率是由不存在纳米线25的开放区域的面积和涂覆液的特性决定的。其片电阻和光学特性由金属纳米线25的紧凑性决定的。

同时，在过去，当形成电容触摸屏的电极图样时，进行激光蚀刻，当这样的激光蚀刻如图1所示被执行时，配置有第一涂层20和第二涂层30的双涂层被整体蚀刻，从而难以保证电容式触摸屏所需的可视性。

即，在电容式触摸屏的情况下，根据图样化电极的方法，存在可视性的不同，保留图样的部分的反射率R1和不保留图样的部分的反射率R2之间的不同导致光学特性不同的发生。

发明内容

为了解决上述问题，提出了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种纳米线膜及其制造方法，其中包括多个形成在透明衬底上的多个金属纳米线的双涂层部分通过湿蚀刻被部分蚀刻，从而可视性变得更优越，并且生产成本可以被降低。

根据本发明的第一方面，提供了一种金属纳米线膜，包括：透明衬底；第一涂层，形成在透明衬底上并包括多个金属纳米线；以及第二涂层，涂覆在第一涂层上以覆盖从第一涂层突出的所有金属纳米线，其中第一涂层和第二涂层通过在第二涂层上形成预定图样形成掩模和湿蚀刻来图样化，以及第一涂层的一部分保留在蚀刻图样区中，其中纳米线被从蚀刻图样区中的第一涂层的保留部分中去除。

在一些实施例中，控制在蚀刻图样区中的第一涂层的保留部分的厚度（图2中的D2）可以是本发明的典型特征之一，因为第一涂层的保留部分的厚度对可视性产生重要影响。因此，优选地实现蚀刻图样区中的第一涂层的保留部分的厚度（图2中的D2）为整个厚度D1的1/5或更多至4/5或更少。在其他情况下，第一涂层和第二涂层都保留为剩余厚度的情况是可以的，但是优选地仅保留第一涂层的一部分。

在另一实施例中，如上所述的范围，在D2是D1的1/5或更多至4/5或更少的情况下，金属纳米线也可以从蚀刻图样区中的第一涂层的保留部分中被全部去除。这是因为，如果金属纳米线保留，则绝缘性能可能产生问题。因此，如果根据需要使用了仅蚀刻第一涂层中存在的金属纳米线（当作为第一涂层剩余物的一部分时）的方式，则可以更容易控制D2的厚度。

在另一实施例中，另一方面，上述范围的限定是改进可视性并且用于选择适当厚度的机制，其原因在于没有执行蚀刻的涂层的D1和被蚀刻至预定厚度之后保留的剩余涂层的D2之间的折射率差。即，在D2配置为小于D1的1/5的情况下，没有执行蚀刻的涂层的D1和涂层的D2之间的折射率差过度发生，并因此存在降低可视性的问题，以及在D2被配置为超过D1的4/5的情况下，导电性可能发生问题。

在另一实施例中，根据本发明的第二方面，提供了一种制造金属纳米线膜的方法，该方法包括：在透明衬底上形成包括多个金属纳米线的第一涂层；涂覆形成第二涂层，以覆盖从第一涂层的表面突出的所有金属纳米线；以及执行部分蚀刻，从而第一涂层和第二涂层通过在第二涂层上形成预定图样形成掩模和湿蚀刻来进行图样化，其中第一涂层的一部分保留在蚀刻图样区中，以及金属纳米线被从蚀刻图样区中的第一涂层的保留部分去除。

在另一实施例中，第一元件和第二元件可以包括不同的导电材料。

在另一实施例中，根据金属纳米线膜及其制造方法，通过湿蚀刻被提供有形成在透明衬底上的多个金属纳米线的双涂层可以被部分蚀刻，从而可视性是优越的，并且生产成本也可以被有效降低。

在另一实施例中，根据本发明，部分蚀刻可以通过湿蚀刻来完成，从而涂层的一部分保留在蚀刻图样区中，进而由于不存在涂层的一部分被保留的区域（蚀刻区）和所有涂层都被保留的其他区域（非蚀刻区）之间的反射率之差，所以作为整体不会发生光特性中的差别，甚至不需要在传统的双涂层下方设置独立的折射率匹配层，这样的优点在于可视性可以呈现优越的效果，并且因此金属纳米线膜的制造成本可以被有效降低。

附图说明

通过参考附图具体描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他目的、特征和优点对于本领域技术人员来说将变得更显而易见，附图中：

图1是示出了传统透明导电膜的截面图；

图2是示出了根据本发明的一个实施例的金属纳米线膜的截面图；

图3是示出了根据本发明的一个实施例的制造金属纳米线膜的方法的截面图；

图4是示出了图3的湿蚀刻之后的图样的实际显微镜图片的视图。

具体实施方式

下面将参考附图具体描述本发明的示例性实施例。尽管结合本发明的示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员显而易见在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。

图2是示出了根据本发明的一个实施例的金属纳米线膜的截面图。

参考图2，根据本发明的一个实施例的金属纳米线膜通常配置有透明衬底100、包括多个金属纳米线250的第一涂层200、以及作为涂覆层的第二涂层300。

在此，透明衬底100优选地由金属构成，其在被施加触摸输入时具有能够弯曲的弹性，并且在触摸输入被释放时能够返回至其原始位置。

此外，由于透明衬底100接收来自例如用户的身体或触笔的特定物体的触摸输入，所以透明衬底100优选地由具有足够耐用性的材料构成，以保护触摸屏的其他结构不受外力影响。

此外，透明衬底优选地由透明材料构成，从而来自安装在触摸屏下方的显示器（未示出）的图像可以被清晰地传递至用户。作为这样的材料，透明衬底100可以由例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PolyethyleneTerephthalate:PET），聚碳酸酯（polycarbonate:PC），聚酰亚胺（polyimide:PI），环烯烃聚合物（cyclic olefin polymer:COP），聚甲基丙烯酸甲酯（PolyMethyl Methacrylate:PMMA），聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylenenaphthalate:PEN），聚醚砜（polyethersulfone:PES），环烯烃共聚物（cyclicolefin copolymer:COC）等等构成。此外，通常使用的玻璃或强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。

此外，在透明衬底100的一个表面上，第一涂层200和第二涂层300被形成，以及在另一表面上可以耦接，例如，诸如液晶显示器（LCD）、等离子显示面板（PDP）以及电致发光（electroluminescence:EL）。此时，透明衬底100和显示器（未示出）例如可以通过双面粘合带（double-sidedadhesive tape:DAT）或光学透明的粘合剂（optical transparentadhesive:OCA）耦接。

第一涂层200由首先涂覆有包括多个金属纳米线250的溶液的导电层形成在透明衬底100的顶部。此时，多个金属纳米线250形成导电网络。

此外，多个金属纳米线250表示金属元素，金属合金或金属的混合物（包括金属氧化物）。多个金属纳米线之一的截面的大小是至少小于大约500nm，优选为200nm，以及更优选地为100nm。此外，每个金属纳米线250具有大于10的纵横比（长度:直径），优选地为50，以及更优选地为100。适当的金属纳米线250可以基于金属，例如镀金的银、银、金、铜、铝、钼、钛、镍，或含有它们的合金，但并不限于此。

金属纳米线250可以通过本领域已知的方法制造。具体地，银纳米线可以通过存在多元醇（例如，乙二醇）和聚（乙烯基吡咯烷酮）的情况下的银盐（例如，硝酸盐）的液相还原过程合成。大规模制造具有相同大小的银纳米线可以根据在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中描述的方法来进行。

同时，作为另一示例，尽管没有在图中示出，但是第一涂层200可以包括嵌入在基质中的多个纳米线。此时，基质表示固态材料，其中嵌入或分散有金属纳米线。一部分纳米线可以从基质材料中突出来提供至导电网络的连接。基质防止金属纳米线受到不好环境因素的影响，例如腐蚀或磨损。具体地，基质使得在诸如潮湿以及非常少量酸、氧和硫的环境下的腐蚀成分的透过率变得相当低。

此外，基质为导电层，即第一涂层200，提供了有利的物理和机械特性。例如，基质使得能够在衬底上粘结。此外，与金属氧化膜不同，嵌入有金属纳米线的聚合物基质或有机基质是鲁棒且柔性的。在此，尽管这将在后面更具体地描述，但是软基质使得透明导体能够以低成本和高吞吐量的过程来制造。

此外，导体层的光学特性可以通过选择适当基质材料来控制。例如，反射损失和不期望的发光可以通过使用具有优选折射率、结构和厚度的基质来有效降低。

通常，基质是光学透明材料。如果在400nm至700nm的可视范围内，透光率至少为80%，则该材料被认为是“光学清晰”或“光学透明”的。然而，即使没有明确指出，优选地，在此描述的透明导体，即金属纳米线膜中的所有层（包括透明衬底和纳米线网络层），都为光学透明的。

此外，光学透明度通常是由多个因素确定的，例如折射率（RI）、厚度、在整个厚度中RI的一致性、表面（包括接口）反射以及雾度（由于表面粗糙度和/或嵌入的颗粒导致的散射损失），但是不限于此。

第二涂层300由涂覆的保护层形成，以覆盖从第一涂层200的表面突出的所有金属纳米线250。

第二涂层300通常为柔性的，并且可以由与柔性衬底或透明衬底相同的材料构成。即，第二涂层300包括但不限于例如，聚酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate：PET），聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚甲基丙烯酸甲酯（poly methyl methacrylate：PMMA），丙烯酸树脂，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，聚乙烯醇缩丁醛，金属离子交联乙烯-甲基丙烯酸共聚物，聚氨酯，玻璃纸，聚烯烃以及类似物，PET、PC、PMMA或TAC尤其是优选的，因为其强度高。

在透明衬底100的顶部，形成预定图样，其配置有部分蚀刻的结构，从而多个金属纳米线250通过湿蚀刻，使用形成在第二涂层300的顶部上的预定图样形成掩模（400，参考图3C），被完全从图样区A蚀刻去除以被电绝缘，并因此留下第一涂层200的预定厚度D2。

如上所述，通过部分蚀刻，部分涂层，即第一涂层200的一部分被保留，在所有涂层都保留的部分B（未蚀刻部分）的反射率R3和部分涂层保留的部分A（蚀刻部分）的反射率R4之间没有差别，因此根本不会发生光学特性的差别。因此，即使没有配置设置在传统双涂层下方的独立反射率匹配层，也可以呈现良好的可视性，从而存在能够降低金属纳米线膜的生产成本的效果。

以下，将具体描述根据本发明的一个实施例的金属纳米线膜的制造方法。

图3是示出了根据本发明的一个实施例的制造金属纳米线膜的方法的截面图，以及图4是示出了在湿蚀刻之后的图样的实际显微镜图像的视图。

参考图3和图4，根据本发明的一个实施例的制造金属纳米线膜的方法包括首先在透明衬底的顶部上形成包括多个金属纳米线250的第一涂层200，如图3A中所示。

然后，如图3B所示，进行涂覆，以覆盖从第一涂层200的表面突出的所有金属纳米线250，从而形成第二涂层300。

然后，如图3C所示，预定图样形成掩模400形成在第二涂层300上，然后，如图3D所示，通过湿蚀刻进行部分蚀刻，以在图样区A中留下第一涂层200的预定厚度D2，以及从图样区A完全去除多个金属纳米线250以形成为电绝缘。

因此，为了有效执行蚀刻，第二涂层300的最上层应被有效蚀刻，以及包括多个金属纳米线250的第一涂层200也应被部分蚀刻。当执行湿蚀刻时，可以通过浸渍蚀刻或喷淋蚀刻，使用例如盐酸、硝酸、或类似物的有效成分来适当地进行控制。

尽管上面已经描述了根据本发明的金属纳米线膜及其制造方法的优选实施例，但是本发明不限于此，在权利要求的范围和上面具体描述和附图的范围内，可以进行多种修改，所有这样的修改也都属于本发明。

本领域技术人员显而易见，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明的上述示例性实施例进行各种修改。因此，本发明旨在覆盖所有落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改。

Claims

1.一种金属纳米线膜，包括：

透明衬底；

第一涂层，形成在所述透明衬底上，并且包括多个金属纳米线；以及

第二涂层，涂覆在所述第一涂层上，以覆盖从所述第一涂层突出的所有所述金属纳米线，

其中，所述第一涂层和所述第二涂层被图样化，以及所述第一涂层的一部分保留在蚀刻图样区中，其中所述纳米线从所述蚀刻图样区中的所述第一涂层的保留部分中被去除。

2.根据权利要求1所述的金属纳米线膜，

其中，在所述蚀刻图样区中的所述第一涂层的所述保留部分的厚度为所述第一涂层和所述第二涂层之和的总厚度的1/5或更多至4/5或更少。

3.一种制造金属纳米线膜的方法，包括：

在透明衬底上形成包括多个金属纳米线的第一涂层；

形成涂覆的第二涂层，以覆盖从所述第一涂层的表面突出的所有所述金属纳米线；以及

执行部分蚀刻，从而所述第一涂层和所述第二涂层通过在所述第二涂层上形成预定图样形成掩模和湿蚀刻来被图样化，其中所述第一涂层的一部分保留在被蚀刻的图样区中，以及所述金属纳米线被从所述蚀刻图样区中的所述第一涂层的保留部分中去除。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中，在所述蚀刻图样区中的所述第一涂层的保留部分的厚度为所述第一涂层和所述第二涂层之和的总厚度的1/5或更多至4/5或更少。