CN103797445B

CN103797445B - 触摸屏和用于电极的方法

Info

Publication number: CN103797445B
Application number: CN201280044343.7A
Authority: CN
Inventors: 金泫贞; 柳永先; 蔡京勳
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: TWI492108B; CN103797445A; EP2732360A2; US20140293164A1; JP2014523047A; KR101305705B1; EP2732360A4; WO2013009030A2; TW201312414A; WO2013009030A3; JP6215820B2; KR20130008406A

Abstract

公开了触摸屏和用于制造电极的方法。所述触摸屏包括基板和在所述基板上设置的用于检测接触位置的透明电极。所述透明电极包括具有30微米至50微米的长度的金属纳米线。所述方法包括：制备纳米线；将所述纳米线涂覆在基板上；以及，将所述基板固化。

Description

触摸屏和用于电极的方法

技术领域

实施例涉及触摸屏及其制造方法。

背景技术

近来，在各种电子产品中已经应用了触摸屏，其通过经由诸如手写笔或手的输入装置对在显示装置上显示的图像进行触摸来执行输入功能。

触摸屏可主要分为电阻型触摸屏和电容型触摸屏。在电阻型触摸屏中，由于输入装置的压力，使得电极与玻璃短接，使得触摸点被检测到。在电容型触摸屏中，当用户的手指触摸电容型触摸屏时，会检测到在电极之间的电容变化，使得触摸点被检测到。

铟锡氧化物（ITO）已经非常普遍地用作触摸屏的电极，但是价格高，并且需要高温沉积工艺和真空工艺。另外，由于基板的弯折或弯曲，导致ITO容易断裂，使得用于电极的ITO的特性变差。因此，ITO不适合于柔性装置。

为了解决该问题，已经积极地进行了对于替代电极的研发工作。

发明内容

技术问题

实施例能够提供包括表现出高透射率和低电阻的电极的触摸屏。

实施例能够提供表现出高透射率和低电阻的电极。

技术解决方案

根据实施例，提供了一种触摸屏。所述触摸屏包括基板和在所述基板上设置的用于检测接触位置的透明电极。所述透明电极包括具有30微米至50微米的长度的金属纳米线。根据实施例，提供了一种用于制造所述电极的方法。所述方法包括：制备纳米线；将纳米线涂覆在基板上；以及，将所述基板固化。

有益效果

构成根据所述实施例的所述触摸屏的所述透明电极使用具有30nm至60nm的直径和30微米至50微米的长度的金属纳米线。因此，可以表现出高的光学特性和电学特性。换句话说，所述金属纳米线可以在形成网络结构的同时构成所述电极。在该情况下，所述金属纳米线被形成为薄的厚度和长的长度，使得可以增大透射率和透明度，并且可以减小电阻。

通过根据所述实施例的用于制造所述电极的方法所制造的电极可以保持高的透射率。另外，所述电极表现出低反射率、高的导电率、高的透光率和低雾度。另外，所述电极表现出低的薄层电阻，使得可以改善具有所述电极的所述触摸屏的性能。

附图说明

图1是示意地示出根据第一实施例的触摸屏的透视图；

图2是示意地示出根据第二实施例的触摸屏的透视图；

图3是示出根据所述实施例的用于制造电极的方法的流程图；以及

图4是示出在根据所述实施例的用于制造所述电极的方法中的、制备纳米线的步骤的流程图。

具体实施方式

在实施例的描述中，应理解，当层（或膜）、区域、图案或结构被称为在另一个基板、另一个层（或膜）、另一个区域、另一个焊盘或另一个图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在该另一个基板、层（或膜）、区域、焊盘或图案上，或者也可以存在一个或多个介入层。为了方便或清楚，可能夸大、省略或示意地示出在附图中所示的每一个层（或膜）、每一个区域、每一个图案或每一个结构的厚度和大小。另外，元件的大小并非完全反映实际大小。

以下，将参考图1来详细描述根据第一实施例的触摸屏100。

根据第一实施例的触摸屏100包括电阻型触摸屏。触摸屏100通过在两个基板10和12上形成的透明电极22和24之间的接触来运行。

详细而言，根据第一实施例的触摸屏100包括第一基板10、与第一基板10间隔开的第二基板12、在第一基板10上形成的第一透明电极22、在第二基板12上形成的第二透明电极24以及在第一基板10和第二基板12之间的空间内插入的电路板50。

第一透明电极22和第二透明电极24分别形成在第一基板10和第二基板12上，并且被点隔离器30彼此间隔开，该点隔离器包括绝缘体并且具有球形形状。如果在上部和下部形成的第一透明电极22和第二透明电极24彼此接触，则在第一透明电极22和第二透明电极24之间的薄层电阻的电阻值根据其接触位置而变化。触摸屏100的电流和电压可以随着所变化的电阻而变化，使得可以检测到输入位置。另外在触摸屏100中设置了粘结剂40，以将第一基板10和第二基板12彼此接合。

第一透明电极22和第二透明电极24可以包括金属纳米线。详细而言，第一透明电极22和第二透明电极24可以包括银纳米线。

该金属纳米线可以具有大约30微米或30微米以上的长度。详细而言，该金属纳米线可以具有30微米至50微米的长度。

该金属纳米线可以具有大约60微米或60微米以下的直径。更详细而言，该金属纳米线可以具有30nm至60nm的直径。

当该金属纳米线用于第一透明电极22和第二透明电极24时，金属纳米线可以表现出较高的光学和电学特性。换句话说，金属纳米线可以在形成网络结构的同时构成电极。在该情况下，因为形成了长且薄的金属纳米线，所以可以增大透射率和透明度，并且可以减小电阻。

虽然在附图中未示出，但是另外在触摸屏100的下端上布置了液晶板。液晶板是作为液晶显示器的显示部分。液晶板通过调整向两个玻璃基板注入的液晶单元的透光率来显示图像。该等液晶单元响应于视频信号即对应的像素信号来调整发射的光的量。触摸屏100和该液晶板彼此接合以构成液晶显示器。

以下，将参考图2来详细描述根据第二实施例的触摸屏200。在下面的说明中，为了清楚和简单的说明，将省略与第一实施例的结构和组件相同或与第一实施例的结构和组件极其类似的结构和组件的细节，但是与第一实施例的结构和组件构成差别的结构和组件除外。

根据第二实施例的触摸屏200是电容型触摸屏。如果诸如人的手指的输入装置与触摸屏200接触，则产生电容差。产生电容差的点可以被检测为接触位置。

详细而言，根据第二实施例的触摸屏200包括第一基板110、与第一基板110间隔开的第二基板112、在第一基板110上形成的第一透明电极122、在第二基板112上形成的第二透明电极124以及在第一基板110和第二基板112之间的空间内插入的电路板150。

在第一基板110和第二基板112之间形成的光透明粘结剂（OCA）130可以稳定地将两层彼此接合，而不降低透光率。

保护层140可以位于第二基板112的下端处。保护层140可以包括散开防止层，以防止当因为撞击导致触摸屏200破裂时碎片散开。然而，该实施例不限于此。因此，保护层140可以包括防反射层，用于降低可见频带光的反射，以便防止由反射引起的眩光，或防止看不到屏幕图像的现象。

第一透明电极122和第二透明电极124可以包括金属纳米线。该金属纳米线可以与构成根据如上所述的第一实施例的触摸屏的金属纳米线类似或相同。

以下，将参考图3和图4来描述根据实施例的用于制造电极的方法。

图3是示出根据实施例的用于制造电极的方法的流程图。图4是示出在根据实施例的用于制造电极的方法中的制备纳米线的步骤ST100的流程图。

参见图3，根据实施例的用于制造电极的方法包括制备纳米线的步骤（步骤ST100）、涂覆步骤（步骤ST200）和固化步骤（步骤ST300）。

在制备纳米线的步骤中（步骤ST100），可以制备具有30nm至60nm的直径和30微米至50微米的长度的纳米线。

详细而言，参见图4，根据实施例的用于制造纳米线的方法可以包括：加热溶剂的步骤（步骤ST110）；向溶剂添加封端剂的步骤（步骤ST120）；向溶剂添加催化剂的步骤（步骤ST130）；向溶剂添加金属化合物的步骤（步骤ST140）；向溶剂添加室温溶剂的步骤（步骤ST150）；以及，精制纳米线的步骤（步骤ST160）。这些步骤不是必要步骤，可以根据制造方法而不执行某些步骤，并且可以改变这些步骤的顺序。以下，将更详细地描述每一个步骤。

根据加热溶剂的步骤ST10，在适合于形成金属纳米线的反应温度下加热溶剂。

该溶剂可以包括多元醇。该多元醇在作为混合不同物质的溶剂的同时还充当温和的还原剂。因此，该溶剂可以通过还原金属化合物来形成金属纳米线。

该溶剂可以包括至少两种物质的混合物。例如，该溶剂可以包括第一溶剂和第二溶剂。更详细地，该溶剂可以包括第一溶剂与第二溶剂的混合物。

第一溶剂具有表现出较弱的还原能力的第一还原能力。更详细地，第一溶剂具有比第二溶剂的还原能力更弱的还原能力。例如，第一溶剂可以包括乙二醇。

第二溶剂具有表现出更强的还原能力的第二还原能力。更详细地，第二溶剂具有比第一溶剂的还原能力强的还原能力。换句话说，第二还原能力大于第一还原能力。第二还原能力较之于第一还原能力，表现出相对较强的还原能力，并且第一还原能力和第二还原能力两者可能实际上很弱。

例如，第二溶剂可包括丙二醇。此外，第一溶剂和第二溶剂可以包括甘油、丙三醇或葡萄糖。

第一溶剂与第二溶剂的比率可以根据反应温度与金属化合物的类型和特性而变化。第一溶剂与第二溶剂的体积比可以在大约1:2至大约1:4的范围中。例如，为了形成银纳米线，当乙二醇和丙二醇的混合物被用作溶剂时，乙二醇与丙二醇的体积比可以在约1:2至约1:4的范围内。更详细地，在整个混合溶剂中，乙二醇可以具有大约20体积%至大约30体积%的体积百分比，并且丙二醇可以具有大约70体积%至大约80体积%的体积百分比。

可以根据溶剂和金属化合物的类型和特性来不同地调整反应温度。具体地说，可以根据所使用的溶剂来改变反应温度。例如，如果溶剂包括乙二醇和丙二醇的混合物，则反应温度可以在大约120℃至大约126℃的范围中。

其后，在向溶剂添加封端剂的步骤（步骤ST120）中，向溶剂添加封端剂，该封端剂引发纳米线的形成。如果用于纳米线的形成的还原迅速地进行，那么金属会积聚，导致无法形成线形状。因此，通过对在溶剂中包含的物质进行适当的分散，封端剂防止金属积聚。

封端剂可以包括各种物质。例如，封端剂可以包括选自由下述物质构成的组的物质：聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）和聚丙烯酰胺（PAA）。

其后，在向溶剂添加催化剂的步骤（步骤ST130）中，添加粗盐或精盐来作为催化剂。除NaCl以外，该粗盐或精盐还包括各种金属或卤族元素，以形成用于形成金属纳米线或加速形成金属纳米线的反应的种子。各种金属或卤族元素可包括Mg、K、Zn、Fe、Se、Mn、P、Br和I。

例如，该粗盐可以进一步包括80～90重量%的NaCl、3～12重量%的H₂O、0.2～1.2重量%的Mg、0.05～0.5重量%的K和1～8重量%的其他元素。所述其他元素可以包括Zn、Fe、Se、Mn、P、Br和I。优选的是，提供4～8重量%的所述其他元素。

例如，精盐可以包括至少99重量%的NaCl、0.2～1.0重量%的H₂O、0.02～0.04重量%的Mg、0.03～0.08重量%的K和至多0.4重量%的其他元素。所述其他元素可以包括Zn、Fe、Se、Mn、P、Br和I。在该情况下，可以提供0.02～0.4重量%的其他元素。如上所述，虽然精盐中的诸如Mg、K和Br的其他元素的含量小于粗盐中的诸如Mg、K和Br的其他元素的含量，但是因为精盐包含预定比率或预定比率以上的其他元素，所以精盐可以加速金属纳米线的形成。

如上所述，因为除NaCl以外，粗盐或精盐还包含预定比率的Mg、K、Zn、Fe、Se、Mn、P、Br和I，所以可以容易地执行形成金属纳米线的反应。具体地说，卤族元素中的Cl、Br和I可以作为用于形成纳米线的主要元素。另外，Mg可以作为用于还原金属化合物中的金属（例如，Ag）的重要促进剂。该构成应使得这些元素能够合适地起到催化剂的功能。

另外，如上所述，如果使用了精盐或粗盐，则可以不必添加上面的金属或卤族元素。因此，仅添加精盐或粗盐，使得可以简化制造工艺。

其后，在向溶剂添加金属化合物的步骤（步骤ST140）中，通过向溶剂添加金属化合物来形成反应溶液。

在该情况下，可以将溶解在独立溶剂中的金属化合物添加到具有封端剂和催化剂的溶剂中。该独立溶剂可以包括与在初始阶段中使用的溶剂中的物质相同或不同的物质。可以在从添加催化剂的时间起过去预定时间后的时间添加金属化合物。因此，可以稳定在期望的反应温度。

在该情况下，金属化合物包括含有用于制造期望的金属纳米线的金属的化合物。为了形成银纳米线，金属化合物可以包括AgCl、AgNO₃或KAg(CN)₂。

如上所述，如果向具有封端剂和催化剂的溶剂添加金属化合物，则反应发生，使得金属纳米线的形成开始。

根据本实施例，以诸如AgCl、AgNO₃或KAg(CN)₂的金属化合物为100重量份，可以添加60重量份至330重量份的含量的封端剂。如果添加了含量小于60重量份的封端剂，则无法充分地防止积聚。如果添加含量大于330重量份的封端剂，则可以以球形或立方体形状形成金属纳米颗粒，并且封端剂保留在金属纳米线中，使得导电率可能变差。

另外，以金属化合物为100重量份，可以添加含量为0.005重量份至0.5重量份的催化剂。如果添加含量小于0.005重量份的催化剂，则可能无法充分加速反应。另外，如果添加含量大于0.5重量份的催化剂，则可以迅速地执行银的还原，使得可以生成银纳米颗粒，或可以增大纳米线的直径，以及可以缩短纳米线的长度。另外，催化剂保留在所制造的金属纳米线中，使得导电率可能变差。

其后，在向反应溶液添加室温溶剂的步骤（步骤ST150）中，向开始反应的溶剂添加室温溶剂。该室温溶剂可以包括与在初始阶段中使用的溶剂中包含的物质相同或不同的物质。例如，该室温溶剂可以包括诸如乙二醇和丙二醇的多元醇。

当对开始反应的溶剂进行连续加热以便保持恒定的反应温度时，温度可能在反应的过程中增大。如上所述，可以通过下述方式来更恒定地保持反应温度：通过向开始反应的溶剂添加室温溶剂来临时性地使得溶剂的温度降低。

可以通过考虑反应时间和反应溶液的温度来一次或多次地执行添加室温溶剂的步骤（步骤ST150）。

其后，在精制纳米线的步骤（步骤ST160）中，在反应溶液中精制并收集金属纳米线。

更详细地，如果向反应溶液添加作为非极性溶剂的丙酮而不是添加水，则由于在金属纳米线的表面上残留的封端剂而导致金属纳米线沉淀在溶液的下部。这是因为虽然封端剂充分溶解在溶剂中，但是封端剂未溶解在丙酮中，而是积聚和沉淀。其后，当丢弃溶液的上部时，丢弃封端剂和纳米颗粒的一部分。

如果向剩余的溶液添加蒸馏水，则金属纳米线和金属纳米颗粒会分散。另外，如果添加丙酮较多，则金属纳米线沉淀，并且金属纳米颗粒分散在溶液的上部中。其后，如果丢弃溶液的上部，则丢弃封端剂和积聚的金属纳米颗粒的一部分。在通过反复地执行上面的工艺而收集金属纳米线之后，金属纳米线被储存在蒸馏水中。通过将金属纳米线储存在蒸馏水中，可以防止金属纳米线重新积聚。

如上所述，在制备纳米线的步骤（步骤ST100）中，通过使用具有彼此不同的还原能力的第一溶剂和第二溶剂来还原金属化合物以形成金属纳米线。

具体地说，表现出较强的还原能力的第二溶剂可以形成长的金属纳米线，而表现出较弱的还原能力的第一溶剂可以形成薄的金属纳米线。换句话说，可以通过第一溶剂和第二溶剂来形成长且细的金属纳米线。因此，在制备纳米线的步骤（步骤ST100）中，可以提供具有大的长宽比的金属纳米线。因此，在制备纳米线的步骤（步骤ST100）中，可以提供具有大的长宽比的金属纳米线。换句话说，可以通过制备纳米线的步骤（步骤ST100）来制备具有30nm至60nm的直径和30微米至50微米的长度的纳米线。

其后，在涂覆步骤（步骤ST200）中，可以将纳米线涂覆在基板上。

在执行涂覆步骤（步骤ST200）之前，可以进一步提供制备电极材料的步骤。在制备电极材料的步骤中，可以通过在水或乙醇中分散纳米线来制备电极材料。该电极材料可以另外包括粘度控制剂和表面活性剂。

其后，在涂覆步骤（步骤ST200）中，可以将电极材料涂覆在基板上。因此，可以以均匀地分散纳米线而不使其积聚的状态来将纳米线涂覆在基板上。因此，可以改善包括纳米线的电极的透射率，并且可以减小其电阻。

在该情况下，可以包含相对于电极材料的0.3重量%至0.5重量%的纳米线。如果包含相对于电极材料的0.3重量%或0.3重量%以下的纳米线，则可以降低导电率。如果包含相对于电极材料的0.5重量%或0.5重量%以上的纳米线，则纳米线积聚进而降低透射率。

在涂覆步骤（步骤ST200）中，可以执行浸涂方案。浸涂方案是涂覆方案之一，并且指的是通过下述方式来获得涂覆膜的方案：先将需涂覆的材料浸入到涂覆溶液或浆料中来在需涂覆的材料的表面上形成前驱体层，然后再以期望的温度烘烤所涂覆的材料。

可以以1mm/s至3mm/s的速率来执行所述浸涂方案。详细而言，在将基板浸入到电极材料中之后，可以将浸涂速率增大到1mm/s至3mm/s的范围。

然而，实施例不限于此。因此，可以通过诸如旋涂方案、流涂方案、喷涂方案、狭缝挤压涂覆方案和辊涂方案的各种涂覆方案来执行涂覆步骤ST200。

其后，在固化步骤（ST300）中，可以将经涂覆的基板固化。

其后，在执行涂覆步骤（ST200）后，在空气中对基板进行干燥。然后，可以以2℃/分钟至10℃/分钟的速率来增大固化温度。其后，可以将基板在100℃至150℃的温度下固化10分钟至50分钟。通过所述用于制造电极的方法制造出的电极可以保持高的透射率。另外，该电极表现出低的反射率、高的导电率、高的透光率和低的雾度。另外，该电极表现出低的薄层电阻，使得可以改善具有该电极的触摸屏的性能。

以下，将更详细地描述本公开的实施例。然而，仅出于对本发明的说明性目的而提供该实施例，并且本发明不限于此。

实施例

制备乙二醇和丙二醇以大约1:3的比例彼此混合的溶剂大约200ml。在大约126℃的温度下加热该溶剂。然后，在向该溶剂内添加并溶化6.68g的聚乙烯吡咯烷酮后，添加0.1g的KBr和0.5g的AgCl。其后，大约2.2g的AgNO₃和0.5g的AgCl溶化在100ml的乙二醇和丙二醇的混合溶液（以大约1:3的比例彼此混合）中，并被添加到聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、KBr和溶剂的混合溶液内。其后，通过连续进行反应大约一小时，形成银纳米线。

在将500ml的丙酮添加到经历了该反应的溶液中之后，将分散有乙二醇、丙二醇和银纳米颗粒的溶液上部丢弃。

通过添加100ml的蒸馏水，将积聚的银纳米线和银纳米颗粒分散。另外，在另外置入500ml的丙酮后，将分散有乙二醇、丙二醇和银纳米颗粒的溶液上部丢弃。在反复三次执行上面的工艺后，将产物储存在10ml的蒸馏水中。

通过将银纳米线分散在乙醇中来制备电极材料。在该情况下，包含相对于电极材料的0.3重量%的银纳米线。在将基板浸入到电极材料中之后，对基板以大约2mm/s的速率来进行浸涂方案。在空气下将经涂覆的基板干燥后，在大约150℃的温度下将该基板固化。

比较例

将铟锡氧化物（ITO）沉积在基板上。

对根据实施例和比较例形成的电极的特性进行测量。在雾度、总透射率、透射率和电阻方面测量实施例和比较例，并且在表1中示出其结果。

表1

[表1]

	比较例	实施例
			雾度（%）	1.16	0.86
总透射率（%）	89.56	90.71
			透射率（%）	89.3	90.2
电阻（Ω）	286	113

参见图1，根据实施例，在400nm至700nm的范围中测量到1.0%或1.0%以下的雾度，说明相对于比较例改善了透射率。另外，根据该实施例，在400nm至700nm的范围中测量到90%或90%以上的总透射率和透射率，说明相对于比较例改善了总透射率和透射率。另外，该实施例的电阻比比较例的电阻低至少100Ω，说明可以实现具有低电阻的电极。

在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“实例实施例”等的任何引用表示结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书各处中此类片语的出现并非一定指代同一实施例。因而，当结合任何实施例来描述特定特征、结构或特性时，应认为，本领域的技术人员能够在其技术范围内结合其他实施例来实现此类特征、结构或特性。

虽然已经参考本发明的数个说明性实施例描述了本发明，但是，应理解，本领域的技术人员可以构思落入本发明原理的精神范围内的众多其他修改和实施例。更具体地讲，在本说明书、附图和所附权利要求书的范围内，对主要组合布置的部件部分和/或布置的各种变化和修改都是可能的。除了对部件部分和/或布置的变化和修改以外，替代使用对于本领域的技术人员也是显然的。

Claims

1.一种触摸屏，包括：

基板；以及

在所述基板上设置的用于检测接触位置的透明电极，

其中，所述透明电极包括具有30微米至50微米的长度的金属纳米线，

其中，所述触摸屏为电容型触摸屏，

其中所述透明电极包括第一透明电极和第二透明电极，所述第一透明电极和所述第二透明电极包括电极材料和分散在所述电极材料中的纳米线，相对于所述电极材料包括0.3重量％至0.5重量％的所述纳米线。

2.根据权利要求1所述的触摸屏，其中，所述金属纳米线具有30nm至60nm的直径。

3.根据权利要求2所述的触摸屏，其中，所述金属包括银。

4.一种用于制造电极的方法，所述方法包括：

制备纳米线；

将所述纳米线涂覆在基板上；以及

将所述基板固化，

其中，所述纳米线具有30微米至50微米的长度，

其中，所述方法进一步包括下述步骤：在所述纳米线的涂覆之前，通过将所述纳米线分散在水或乙醇中来制备溶液，并且相对于所述溶液包含0.3重量％至0.5重量％的所述纳米线。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述纳米线的制备包括下述步骤：通过将金属化合物添加到具有第一还原能力的第一溶剂和具有大于所述第一还原能力的第二还原能力的第二溶剂中来形成金属纳米线；以及，加热所述金属化合物。