CN107977103A - 透明电极膜和包括该透明电极膜的触摸面板 - Google Patents

透明电极膜和包括该透明电极膜的触摸面板 Download PDF

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Abstract

根据示例性实施方式的透明电极包括透明基底层；设置在透明基底层上的金属纳米丝层；和设置在金属纳米丝层上的金属氧化物层。在透明基底层的上表面或下表面上设置硬涂层。

Description

透明电极膜和包括该透明电极膜的触摸面板
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0138362号的优先权和权益，其全部内容引入本文以供参考。
技术领域
本发明公开了透明电极膜和包括该透明电极膜的触摸面板。更具体地，本发明公开了具有低反射率而无需应用单独的抗反射涂层的透明电极膜和包括该透明电极膜的触摸面板。
背景技术
车辆是用于将比如人、物品、动物等物体从起点运输到目的地的装置，并且被设计成在道路或铁路上行驶期间通过转动至少一个车轮而沿预定方向行驶。例如，车辆可以包括三轮或四轮车；比如摩托车、自行车等的两轮的车辆；施工机械和在铁路上运行的火车等。
能够向驾驶者或乘客提供各种信息的触摸显示器可安装在车辆中或车辆上。触摸显示器可用于各种目的。例如，触摸显示器可再现音乐、图片或电影，或者接受并显示地波广播、卫星广播等，以在车辆内提供各种娱乐。此外，触摸显示器可显示比如车辆状态、天气、新闻等的信息作为预定的图像，为用户提供方便。此外，触摸显示器可提供导航功能。触摸显示器可安装在车辆的仪表板上，但是其被最佳地安置在驾驶者座椅附近，以便于操作。
当触摸显示器具有高反射时，其在运行期间可能导致影响驾驶者眼睛的眩光，从而妨碍驾驶者的视野并引起安全问题。因此，希望有一个具有防眩光、抗反射功能的触摸屏。
通常，在制造之后在触摸面板的表面上形成抗反射(AR)多层薄膜。例如，在触摸面板的两个表面上形成由氧化物比如氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)等形成的多于一层薄膜。然而，这种常规方法增加了触摸面板的厚度并且使制造工艺复杂化。
发明内容
根据本公开的示例性实施方式提供一种能够在不添加单独的抗反射膜的情况下使光反射最小化的透明电极膜和包括该透明电极膜的触摸面板。此外，提供一种使用该抗反射触摸面板的用于车辆的显示器。
根据示例性实施方式的透明电极包括：透明基底层；设置在透明基底层上的金属纳米丝层；和设置在金属纳米丝层上的金属氧化物层。可以在透明基底层的上表面或下表面上设置硬涂层。
可以在透明基底层的上表面上设置上硬涂层，并且在透明基底层的下表面上设置下硬涂层。
透明基底层可以由选自玻璃、聚乙烯、聚碳酸酯、聚邻苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酮、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚乙烯醇中的一种或多种材料组成。
金属纳米丝层可以包括银纳米丝或铜纳米丝。金属纳米丝层可以包括直径为约10nm至约50nm且长度为约5μm至约10μm的金属纳米丝。金属纳米丝层的厚度可以在约50nm至约100nm的范围内。金属纳米丝层每1m2可以包括约2g至约5g的金属纳米丝。
金属氧化物层可以包括氧化铟锡、含氟氧化锡、氧化铟锌、掺铝氧化锌和氧化铝锡中的一种或多种。金属氧化物层的厚度可以在约0.01μm至约0.1μm的范围内。
硬涂层可以包括丙烯酸类、聚氨酯类、环氧类和硅氧烷类聚合物材料中的一种或多种。硬涂层的厚度可以在约0.5μm至约5μm的范围内。
在示例性实施方式中，当550nm波长的光以约20度的角度照射时，透明电极可以具有小于或等于约8.0％的反射率。
触摸面板包括：包括透明电极的下电极层；设置在下电极层上并且包括透明电极的上电极层；和设置在上电极层上的覆盖层。
使用光学粘合剂层(optical adhesive layer)将下电极层粘合至上电极层；类似地，使用光学粘合剂层将上电极层粘合至覆盖层。
抗反射触摸面板还可以包括设置在覆盖层上的防眩光层，并且覆盖层和防眩光层可以通过光学粘合剂层彼此粘合。
当550nm波长的光以约20度的角度照射时，组装的触摸面板可以具有小于或等于约1.5％的反射率。
用于车辆的抗反射触摸显示器包括：光源；设置在光源上的光学粘结层(opticalbonding layer)；包括设置在光学粘结层上的透明电极的下电极层；包括设置在下电极层上的透明电极的上电极层；和设置在上电极层上的覆盖层。
根据示例性实施方式，透明电极和使用该透明电极的抗反射触摸面板在不添加单独的抗反射层的情况下提供了抗反射功能，从而允许减小厚度的抗反射触摸面板以及较不复杂和较不昂贵的制造工艺。
附图说明
图1是示出透明电极的示例性实施方式的层的示意图。
图2是示出根据另一个示例性实施方式的透明电极的层的示意图。
图3是示出使用透明电极的抗反射触摸面板的示例性实施方式的层的示意图。
图4是示出使用透明电极的抗反射触摸面板的另一个示例性实施方式的层的示意图。
图5是示出使用透明电极的用于车辆的抗反射触摸显示器的示例性实施方式的层的示意图。
附图标记说明
100：透明电极， 10：透明基底层，
20：金属纳米丝层， 30：金属氧化物层，
40：硬涂层， 200：触摸面板，
110：下电极， 120：上电极，
130：覆盖层， 140：光学粘合剂层，
150：防眩光层， 300：触摸屏，
160：光学粘结层， 170：光源。
具体实施方式
本公开的优点和特征以及用于实现该优点和特征的方法将从下文参照附图描述的示例性实施方式中变得明显。然而，本发明并不限于下文描述的示例性实施方式，而是可以以许多不同的形式实施。提供以下示例性实施方式是为了使本发明的公开内容完整并且使本领域技术人员清楚地理解本发明的范围，并且本发明仅由其权利要求的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
应当理解，当元件被称为在另一元件“上”时，其可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”时，不存在中间元件。
在一些示例性实施方式中，将省略对公知技术的详细描述，以防止本发明的公开内容被不明确地理解。除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，在整个说明书中，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”及其变体比如“包含”或“含有”将被理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其它元件。此外，如本文所使用的，单数形式也意在包括复数形式，除非上下文另外清楚指明。
图1是示出透明电极100的示例性实施方式的层的示意图。
如图1所示，透明电极100包括透明基底层10；设置在透明基底层10上的金属纳米丝层20；和设置在金属纳米丝层20上的金属氧化物层30。在透明基底层10的上表面或下表面上可形成硬涂层40。在图1中，在透明基底层10的下表面上形成硬涂层40。
如上所述，在示例性实施方式中，透明电极100包括透明基底层10、金属纳米丝层20、金属氧化物层30和硬涂层40。因为透明电极100的各个层分别重复地具有高折射率和低折射率，所以透明电极100表现出反射的减少。此外，透明电极100的示例性实施方式的结构提供了比如耐久性、耐高温/高湿性、耐静电性、耐黄变性和高透射率等特性。
图1仅示出根据示例性实施方式的透明电极100的基本结构，但是透明电极100还可根据应用包括附加层。下面详细描述透明电极100的每个部件。
透明基底层10为透明电极100提供物理的、结构的支撑。
透明基底层10可由玻璃或聚合物树脂组成。聚合物树脂可以包括聚乙烯、聚碳酸酯、聚邻苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酮、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚乙烯醇中的一种或多种。
透明基底层10的厚度可以在约10μm至约150μm的范围内。
金属纳米丝层20设置在透明基底层10上。在其中在透明基底层10的上表面上形成硬涂层40的实施方式中，在硬涂层40上形成金属纳米丝层20。金属纳米丝层20可起到补充金属氧化物层30(在下文描述)的导电性并引起光散射的作用，从而增加减少反射的效果。
金属纳米丝层20可以包括银纳米丝或铜纳米丝。在优选的实施方式中，使用银纳米丝。
金属纳米丝层20可以包括直径为约10nm至约50nm且长度为约5μm至约10μm的金属纳米丝。当金属纳米丝具有太大的直径或者太长时，金属纳米丝层20上的金属氧化物层30的涂布质量可能劣化。然而相反，直径较小或长度较短的金属纳米丝在导电性等方面没有提供显著的优势。因此，可使用直径和长度在上述范围内的金属纳米丝。
金属纳米丝层20的厚度可以在约50nm至约100nm的范围内。当金属纳米丝层20太厚时，透明电极100可能表现出黄变。当金属纳米丝层20太薄时，其可能无法提供足够的导电性。因此，金属纳米丝层20的示例性实施方式的厚度在上述范围内。
金属纳米丝层20每1m2可以包括约2g至约5g的金属纳米丝。当使用不足量的金属纳米丝时，金属纳米丝层20可能不具有足够的导电性。当使用过量的金属纳米丝时，透明电极100可能变色，或者可能增加薄层电阻(sheet resistance)。因此，透明电极100的示例性实施方式包括在上述范围内的量的金属纳米丝。
金属氧化物层30设置在金属纳米丝层20上。金属氧化物层30可防止金属纳米丝层20的氧化并提供抗高温/高湿特性。
金属氧化物层30可以包括氧化铟锡(“ITO”)、含氟氧化锡(“FTO”)、氧化铟锌(“IZO”)、掺铝氧化锌(“AZO”；氧化铝锌；ZnO:Al)和掺铝氧化锡(“ATO”；氧化铝锡；SnO2:Al)中的一种或多种。在优选的实施方式中，使用FTO。当FTO用于金属氧化物层30时，氟可以以约0.1wt％至约1.5wt％的量掺杂。在该范围内，可提高透明电极100的薄层电阻和透明度特性。在另一个优选的实施方式中，氟可以以约0.5wt％至约1.3wt％的量掺杂。
金属氧化物层30的厚度可以在约0.01μm至约0.1μm的范围内。当金属氧化物层30太薄时，金属纳米丝层20可能被氧化，并且无法充分地提供耐高温/高湿性的特性。当金属氧化物层30太厚时，透明电极100的透射率可能劣化。
硬涂层40设置在透明基底层10的上表面或下表面上。通常，硬涂层40可起到粘结其相邻层的作用。在示例性实施方式中，硬涂层40还由于折射率的差异而起到显著降低透明电极100的反射率的作用。
硬涂层40可以包括丙烯酸类、聚氨酯类、环氧类和硅氧烷类聚合物材料中的一种或多种。在优选的实施方式中，使用丙烯酸类聚合物材料。
硬涂层40的厚度可以在约0.5μm至约5μm的范围内。当硬涂层40太薄时，可能无法表现出上述效果的特性。相反，当硬涂层40太厚时，制造成本增加得比期望的特性增加更快。
如图2所示，可以在透明基底层10的上表面和下表面上形成硬涂层40。将形成在透明基底层10的上表面上的硬涂层指定为上硬涂层41，而将形成在透明基底层10的下表面上的硬涂层指定为下硬涂层42。
上硬涂层41和下硬涂层42可以由上述用于硬涂层40的材料形成，并且具有所述的硬涂层40的厚度。
根据示例性实施方式的透明电极100可用作低反射率膜。具体地，当550nm波长的光以约20度的角度照射时，透明电极100的反射率可以小于或等于约8.0％。
图3是示出触摸面板200的另一个示例性实施方式的层的示意图。
如图3所示，根据示例性实施方式的触摸面板200包括：包括上述透明电极100的下电极层110；形成在下电极层110上并且包括上述透明电极100的上电极层120；和形成在上电极层120上的覆盖层130。同时包括具有低反射率透明电极100的下电极层110和上电极层120使得触摸面板200表现出下电极层和上电极层的低反射率特性。
可以使用光学粘合剂层140将下电极层110粘合至上电极层120；类似地，可以使用光学粘合剂层140将上电极层120粘合至覆盖层130。
光学粘合剂层140可以通过涂布固体光学透明粘合剂(“OCA”)或液体光学树脂(光学透明树脂，“OCR”)而形成。
覆盖层130可以是二维平坦或三维弯曲的。覆盖层130可以由比如玻璃、聚碳酸酯(“PC”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)或环烯烃共聚物(“COC”)等的高透射绝缘材料组成，但并不限于此。
如图4的示例性实施方式所示，触摸面板200还可以包括形成在覆盖层130上的防眩光层150。可以使用光学粘合剂层140将覆盖层130和防眩光层150彼此粘合。防眩光层150起到进一步减少表面反射率的作用。
根据示例性实施方式的抗反射触摸面板200在不添加单独的抗反射涂层的情况下具有低反射率。具体地，当550nm波长的光以约20度的角度照射时，反射率可以小于或等于约1.5％。
根据示例性实施方式的抗反射触摸面板200可用于各种领域。例如，当将比如LCD、LED等的光源设置在抗反射触摸面板200下方时，其可用作AVN(音频、视频、导航)系统。
如图5所示，用于车辆的抗反射触摸显示器300的示例性实施方式包括：光源170；设置在光源170上的光学粘结层160；包括形成在光学粘结层上的透明电极100的下电极层110；包括形成在下电极层110上的透明电极100的上电极层120；和形成在上电极层120上的覆盖层130。
以下，对本发明的实施例和比较例进行说明。然而，这些实施例不应在任何意义上解释为限制本发明的范围。
实验例1：透明电极的制造
实施例1
通过依次层压下硬涂层、透明基底层、上硬涂层、金属纳米丝层和金属氧化物层来制造透明电极。
各层的具体材料和厚度以及金属纳米丝的直径、厚度和含量示于表1中。
实施例2
在不包括下硬涂层的情况下，根据与实施例1相同的方法制造透明电极。在实施例2中，将透明基底层、上硬涂层、金属纳米丝层和金属氧化物层层压在一起。
各层的具体材料和厚度以及金属纳米丝的直径、厚度和含量示于表1中。
实施例3～8
根据与实施例1相同的方法制造各个透明电极3～8。各层的具体材料和厚度以及金属纳米丝的直径、厚度和含量示于表1中。
比较例1～3
通过依次层压透明基底层和金属氧化物层来制造透明电极。各层的具体材料和厚度示于表1中。
比较例4
通过依次层压透明基底层和金属纳米丝层来制造透明电极。各层的具体材料和厚度以及金属纳米丝的直径、厚度和含量示于表1中。
表1
根据以下方法评价所制造的透明电极的各种性质，结果示于表2中。
耐热性：将它们在固定温度为95℃的腔室中放置168小时后，检查透射率、黄变性和触摸可操作性。当透射率、黄变性和触摸可操作性在整个测试过程中保持相同时，认为结果是令人满意的；否则，如果透射率、黄变性和触摸可操作性降低，则认为结果是不令人满意的。
表面反射率：通过使用表面反射率计以550nm波长以20度测定。
薄层电阻：使用沿一个方向以1mm间隔布置的四点探针。使用四点探针测量电流和电压以获得电阻，并且使用电阻通过对其应用校正因子(“CF”)，获得欧姆/平方的薄层电阻单位。
高温/高湿性效果：在85℃和85％湿度的固定温度环境下的腔室中放置168小时后，检查透射率、黄变度和触摸可操作性。当透射率、黄变度和触摸可操作性在整个测试过程中保持相同时，认为结果是令人满意的；否则，如果透射率、黄变度和触摸可操作性降低，则认为结果是不令人满意的。
透射率：通过使用透射率计测量透射率。在可见光区域(380～770nm的波长区域)检查透射率。
黄变性：使用色差计测量b*。检查相对于初始颜色的黄变度。
表2
如表2所示，实施例1～6表现出小于或等于11.1％的优异的表面反射率，并且同时表现出优异的比如耐热性、薄层电阻、耐高温/高湿性、透射率、黄变度等特性。另一方面，比较例1～4显示出较高的表面反射率。此外，比较例1～3的薄层电阻不令人满意。
实验例2：触摸面板的制造
实施例9
将根据实施例6的透明电极堆叠两次，并且在上透明电极上形成覆盖层。
实施例10
将根据实施例6的透明电极堆叠两次，在上透明电极上形成覆盖层，并且在覆盖层上形成防眩光层。
比较例5
将根据比较例3的透明电极堆叠两次。
比较例6
将根据比较例3的透明电极堆叠两次，在上透明电极上形成覆盖层，并且在覆盖层上形成防眩光层。
比较例7
将根据比较例3的透明电极堆叠两次，在上透明电极上形成覆盖层，并且在覆盖层上形成防眩光层。然后，在其下表面上，形成由Al2O3、TiO2、SiO2、TiO2、SiO2、TiO2和SiO2层组成的抗反射层(AR层)。AR层总共约350nm厚。
比较例8
将根据比较例3的透明电极堆叠两次，在上透明电极上形成覆盖层，并且在覆盖层上形成防眩光层。在上表面和下表面上，分别形成由Al2O3、TiO2、SiO2、TiO2、SiO2、TiO2和SiO2层组成的抗反射层(AR层)。AR层总共约350nm厚。
表3
使用上述测试方法以及另外的以下测试方法评价制造的触摸面板的特性，结果示于表4中。
抗静电性：在触摸面板中分别指定9个测量区域之后，通过施加8kV的冲击10次来检查触摸面板的触摸操作性能。
触摸均匀性：制造并测试触摸驱动板，以评估是否可以在没有断开的情况下绘制预定图案(圆形等)。
表4
如表4所示，实施例9和10显示出小于或等于1.3％的优异的表面反射率，并且同时显示出优异的比如耐热性、抗静电性、耐高温/高湿性、触摸均匀性、透射率、黄变性等特性。另一方面，只有在上表面和下表面具有AR层的比较例8显示出与实施例相同的表面反射率，而比较例5～7显示出较高的表面反射率。
实验例3：触摸显示器的制造
实施例11
通过光学粘结将LCD固定于根据实施例10的触摸面板的下表面。
比较例9～12
通过光学粘结将LCD固定于根据比较例7～10的触摸面板的下表面。
使用前述测试方法评价触摸显示器，结果示于表5中。
表5
如表5所示，实施例11显示出小于或等于0.6％的优异的表面反射率，并且同时显示出优异的比如耐热性、抗静电性、耐高温/高湿性、触摸均匀性等特性。另一方面，比较例9～12显示出较高的表面反射率。
虽然已经结合实际的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明意在涵盖包括在其权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。因此，上述实施方式应当理解为示例性的，而不以任何方式限制本发明。

Claims (17)

1.一种透明电极，包括：
透明基底层；
设置在所述透明基底层上的金属纳米丝层；
设置在所述金属纳米丝层上的金属氧化物层；和
设置在所述透明基底层的上表面或下表面上的硬涂层。
2.如权利要求1所述的透明电极，其中在所述透明基底层的上表面上设置上硬涂层，并且在所述透明基底层的下表面上设置下硬涂层。
3.如权利要求1所述的透明电极，其中所述透明基底层由选自玻璃、聚乙烯、聚碳酸酯、聚邻苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酮、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚乙烯醇中的材料组成。
4.如权利要求1所述的透明电极，其中所述金属纳米丝层包括银纳米丝或铜纳米丝。
5.如权利要求1所述的透明电极，其中所述金属纳米丝层包括直径为10nm至50nm且长度为5μm至10μm的金属纳米丝。
6.如权利要求1所述的透明电极，其中所述金属纳米丝层的厚度为50nm至100nm。
7.如权利要求1所述的透明电极，其中所述金属纳米丝层每1m2包括2g至5g的金属纳米丝。
8.如权利要求1所述的透明电极，其中所述金属氧化物层由选自氧化铟锡、含氟氧化锡、氧化铟锌、掺铝氧化锌和掺铝氧化锡中的材料组成。
9.如权利要求1所述的透明电极，其中所述金属氧化物层的厚度为0.01μm至0.1μm。
10.如权利要求1所述的透明电极，其中所述硬涂层由选自丙烯酸类、聚氨酯类、环氧类和硅氧烷类聚合物材料中的材料组成。
11.如权利要求1所述的透明电极，其中所述硬涂层的厚度为0.5μm至5μm。
12.如权利要求1所述的透明电极，其中当550nm波长的光以约20度的角度照射时，所述透明电极具有小于或等于约8.0％的反射率。
13.一种触摸面板，包括：
包括如权利要求1所述的透明电极的下电极层；
设置在所述下电极层上并且包括如权利要求1所述的透明电极的上电极层；和
设置在所述上电极上的覆盖层。
14.如权利要求13所述的触摸面板，其中使用光学粘合剂层将所述下电极粘合至所述上电极；并且使用光学粘合剂层将所述上电极粘合至所述覆盖层。
15.如权利要求13所述的触摸面板，其中所述触摸面板还包括设置在所述覆盖层上的防眩光层，并且
其中使用光学粘合剂层将所述覆盖层和所述防眩光层彼此粘合。
16.如权利要求13所述的触摸面板，其中当550nm波长的光以约20度的角度照射时，所述触摸面板具有小于或等于约1.5％的反射率。
17.一种用于车辆的触摸显示器，包括：
光源；
设置在所述光源上的光学粘结层；
设置在所述光学粘结层上并且包括如权利要求1所述的透明电极的下电极层；
设置在所述下电极层上并且包括如权利要求1所述的透明电极的上电极层，和
设置在所述上电极上的覆盖层。
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