CN108475557A - 透明电极及包括其的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透明电极以及包括其的电子装置，尤其是涉及包括以预定面积形成的网状图案且符合式1的一种透明电极以及包括其的电子装置，因此该透明电极使得取决于横向长度与纵向长度的比例的电阻差异最小化而具有降低的电阻，从而改善信号延迟，能够增加透明电极的尺寸，并且能够高速驱动采用了此透明电极的电子装置。

Description

透明电极及包括其的电子装置
技术领域
本发明涉及一种透明电极及包括其的电子装置。
背景技术
近来，随着信息化社会的发展，不同类型的对显示领域的需求也在增加。有鉴于此，对于各种(例如是具备厚度及重量减少且功耗降低的特性)的平板显示器(例如是液晶显示器(liquid crystal display device)、等离子显示器(plasma display paneldevice)、电场发光显示器(electro luminescent display device)及类似物)的研究在积极地进行着。
此外，触控面板(贴附于显示器上以允许用户通过用户的手指或物体选择显示于屏幕上的指令来输入其命令的输入装置)备受瞩目。触控面板设置于显示器的正面上，并用于将用户的手指或物体所直接接触的接触位置转变为电信号。
因此，在接触位置所选的指令作为输入信号被接收。由于分开的输入设备(例如是连接于图像显示器以输入操作命令的键盘及鼠标)已由上述触控屏幕所取代，近来的趋势为逐渐扩大触控面板的应用领域。
此类触控面板的电极需形成于显示器的正面上，因此作为已知的透明电极一般使用掺铟氧化锡(Indium-doped Tin Oxide,ITO)。然而，ITO电极具有许多如下的问题。第一，ITO电极呈现高电阻的特性。由于这种高电阻，ITO电极具有尺寸增加上的限制，并会发生受电阻(R)及电容(C)的影响的电阻电容延迟时间(RC delay time)。
此外，由于电极之间的边界的反射率差异，ITO电极具有在视觉上可辨识出图案的问题。另外，由于ITO电极是硬质材料，因此难以应用于包括在显示器的构型中维持稳定曲率的曲面面板的显示器以及通过使用柔性材料(例如是塑料)所形成的柔性显示器。另外，由于构成ITO的铟材料稀缺且真空工艺(例如是溅镀或化学气相沉积)对于ITO涂布不可或缺，因此制造成本相对较高。
韩国专利公开号2013-0116597公开了一种触控屏幕面板。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的是提供能够通过降低电阻以改善信号延迟且增加尺寸的透明电极。
本发明的另一目的是提供包括上述透明电极的电子装置。
技术方案
1.透明电极，包括：网状图案，网状图案以预定面积形成，且符合下列式1：
[式1]
0.7(0.3736ln(X)+1)≤Y≤1.3(0.3736ln(X)+1)
(其中，X是预定面积的横向长度/纵向长度，且Y是网状图案中的单位网(unitmesh)的横向长度/纵向长度)。
2.如上述第1项所述的透明电极，其中网状图案符合下列式2：
[式2]
0.85(0.3736ln(X)+1)≤Y≤1.15(0.3736ln(X)+1)
(其中，X是预定面积的横向长度/纵向长度，且Y是网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度)。
3.如上述第1项所述的透明电极，其中单位网的横向长度是100微米(μm)至700微米，且单位网的纵向长度是100微米至700微米。
4.如上述第1项所述的透明电极，其中单位网的线宽是1微米至10微米。
5.如上述第1项所述的透明电极，其中网状图案是由钼(molybdenum)、银(silver)、铝(aluminum)、铜(copper)、钯(palladium)、金(gold)、铂(platinum)、锌(zinc)、锡(tin)、钛(titanium)、铬(chromium)、镍(nickel)、钨(tungsten)、或它们中的2者以上的合金所制成。
6.如上述第1项所述的透明电极，其中网状图案包括第一网状图案及第二网状图案。第一网状图案通过利用连接部将单位网状图案在第一方向中彼此连接来形成。第二网状图案通过使单位网状图案在第二方向中彼此分开来形成。
7.如上述第6项所述的透明电极，还包括桥接图案，桥接图案连接第二网状图案的分开的单位网状图案。
8.一种电子装置，包括如上列(1)至(7)中的任一项所述的透明电极。
9.如上述第8项所述的电子装置，其中电子装置选自于由天线、触控传感器、电池、图像显示器(image display device)、发光元件、及成像元件(imaging device)所组成的群组。
有益效果
本发明的透明电极使得取决于横向长度与纵向长度的比值的电阻差异最小化而能具有降低的电阻。因此，能改善信号延迟并增加透明电极的尺寸。
本发明的透明电极不具有取决于信号延迟的延迟时间，因此能够高速驱动采用了此透明电极的电子装置。
附图说明
图1示出根据本发明的实施方式的透明电极的示意性立体图。
图2示出根据本发明的实施方式的透明电极的示意性平面图。
图3示出根据本发明的实施方式的部分透明电极的示意性立体图。
图4示出实施例1至3的透明电极的示意性立体图。
图5至图7示出实施例1至3的透明电极中的通道电阻的评估结果。
图8至图10示出实施例1至3的透明电极中的整体电阻的评估结果。
图11示出实施例1至3的透明电极中对于各个方向的表面电阻的评估结果。
图12示出根据实施例1至3的透明电极中的通道电阻及整体电阻的评估结果所得的表面电阻比例以及单位网的横向长度与纵向长度的比例之间的相关性。
具体实施方式
本发明提供一种透明电极，透明电极包括以预定面积形成的网状图案且符合式1，由此使得取决于横向长度与纵向长度的比例的电阻差异最小化，因而具有降低的电阻。因此，能够改善信号延迟并增加透明电极的尺寸，且能够高速驱动采用了此透明电极的电子装置。
下文中，将参照附图详细描述本发明。
<透明电极>
本发明的透明电极包括以预定面积形成的网状图案。
在本发明中，「透明电极」不仅指由透明导电材料(例如是ITO)所制成而实质上透明的电极，还指即便电极是由不透明的材料所制成，但是由于电极的线宽是窄至无法被用户辨识的程度，因而实际上对于用户而言是显得透明的电极。
网状图案是类似网状物的图案，个别的网眼表示单位网。
网状图案作为电极，且以本发明的透明电极待应用的装置所需的预定面积形成。例如，当透明电极是应用于触控传感器而欲被使用于显示器时，触控操作是在显示图像的显示单元上进行，因此预定面积可以是显示单元的面积。
一般而言，在包括网状图案的透明电极中，根据单位网的横向长度与纵向长度的比例，产生透明电极的纵向方向中的表面电阻及横向方向中的表面电阻之间的差异(双轴方向)。因此，产生连接于网状图案的各个端的通道之间的电阻差异。
本案的发明人已确认此类透明电极的纵向表面电阻与横向表面电阻的比例以及单位网的横向长度与纵向长度的比例之间的相关性，并发现可使透明电极的最大电阻(横向信道电阻及纵向信道电阻的总和)最小化的单位网的横向长度与纵向长度的比例，如下列式3所示：
[式3]
Y＝0.3736ln(X)+1
(其中，X是透明电极的纵向表面电阻/横向表面电阻，Y是网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度)。
由于X是透明电极的纵向表面电阻/横向表面电阻，电极的电阻是成比例于长度，可等同于网状图案所形成的面积的横向长度/纵向长度。即，若确认网状图案所形成的面积的横向长度/纵向长度，根据长度比例可通过上述式确定使透明电极的最大电阻最小化的单位网的横向长度与纵向长度的比例。
若电极的金属材料、线宽、厚度等等产生变化，由于此变化，电阻将发生改变，这将同样地适用于上列关系式中的分子(numerator)与分母(denominator)。因此，上列关系式没有任何变动，可依旧使用。
本发明的透明电极符合下列式1：
[式1]
0.7(0.3736ln(X)+1)≤Y≤1.3(0.3736ln(X)+1)
(其中，X是预定面积的横向长度/纵向长度，Y是网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度)。
X是网状图案所形成的预定面积的横向长度/纵向长度，若定义透明电极所安装的产品规格，X值则由所定义的产品规格决定。例如，当本发明的透明电极是应用于触控传感器以作为触控电极的时，网状图案所形成的面积对应于触控传感器的触控感测部分(显示单元)的面积。即，当定义触控传感器的产品规格时，X值被确定，并因此根据所确定的X值确认出能够使电阻最小化的单位网的横向长度/纵向长度。
上列式3表示网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度是在能够使最大电阻最小化的数值的±30％的范围中。若网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度是小于-30％或超过+30％，透明电极的电阻则增加，导致难以以低功耗高速驱动装置。
在降低电阻方面，优选地，本发明的透明电极可符合下列式2：
[式2]
0.85(0.3736ln(X)+1)≤Y≤1.15(0.3736ln(X)+1)
(其中，X是预定面积的横向长度/纵向长度，Y是网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度)。
例如，单位网的横向长度可以是100微米至700微米，且单位网的纵向长度可以是100微米至700微米。
例如，单位网的线宽可以是1至10微米。若单位网的线宽是小于或超过上述范围，例如电阻增加、触控敏感度降低、感测图案可见及类似情况的问题可能发生。
网状图案的厚度并没有特别限定，且可例如是10至350纳米(nm)。若网状图案的厚度小于10纳米，电阻增加。若网状图案的厚度超过350纳米，反射率可能增加，而造成可见度及图案化工艺上的问题。
根据本发明的网状图案可使用任何材料，而不需特别的限制，只要是导电材料即可，且例如可使用钼(molybdenum)、银(silver)、铝(aluminum)、铜(copper)、钯(palladium)、金(gold)、铂(platinum)、锌(zinc)、锡(tin)、钛(titanium)、铬(chromium)、镍(nickel)、钨(tungsten)、或它们中的2者以上的合金。
除了上述材料之外，可使用相关领域中已知的任何的透明电极材料作为透明电极。例如，可使用氧化铟锡(Indium-Tin Oxide,ITO)、氧化铟锌(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化锌(zinc oxide,ZnO)、氧化铟锌锡(Indium-Zinc-Tin Oxide,IZTO)、氧化镉锡(cadmium-tin oxide,CTO)、氧化铜(copper oxide,CO)、聚二氧乙烯噻吩(poly(3,4-ethylenedioxythiopene),PEDOT)、纳米碳管(carbon nanotube,CNT)、石墨烯(graphene)等等。
形成网状图案的方法并不特别限定，但可通过例如是不同的薄膜沉积法所形成，例如是物理气相沉积法(physical vapor deposition,PVD)、化学气相沉积法(chemicalvapor deposition,CVD)或类似方法。例如，网状图案可通过反应性溅镀法(reactivesputtering)(物理气相沉积法的实施例)所形成。
此外，网状图案可通过印刷工艺(printing process)所形成。在印刷工艺期间可使用不同的印刷方法(例如是凹版转印技术(gravure off set printing)、反转印技术(reverse off set printing)、喷墨印刷(inkjet printing)、网印(screen printing)、凹版印刷(gravure printing)、或类似方法)以形成网状图案。网状图案也可使用上述方法之外的光刻法(photolithography)所形成。
根据本发明更具体的实施方式，网状图案可包括第一网状图案及第二网状图案。第一网状图案通过利用连接部将单位网状图案在第一方向中彼此连接来形成。第二网状图案通过使单位网状图案在第二方向中彼此分开来形成。
第一网状图案及第二网状图案配置成彼此不同的方向。例如，第一方向可以是X轴方向，第二方向可以是正交于第一方向的Y轴方向，但并不限定于此。
第一及第二网状图案提供触碰点的X及Y坐标上的信号。具体地，当用户的手指或物体触碰覆盖窗基板(cover window substrate)，依据接触位置的电容变化受到侦测，并通过第一及第二网状图案以及位置侦测线传送至驱动电路。接着，此电容变化通过X及Y输入处理电路(未示出)被转换为电信号，以确认接触位置。
在这方面，第一及第二网状图案可形成于相同的层中，且各自的网状图案必须彼此电性连接，以侦测触碰的位置。然而，第一网状图案的单位网状图案通过连接部彼此连接，而第二网状图案是以孤岛(island)的形式彼此分开，从而需要另外的桥接电极以将第二网状图案电性连接。桥接图案将描述于下文中。
本发明的透明电极可进一步包括将第二网状图案的分开的单位网状图案进行连接的桥接图案。
桥接图案将第二网状图案的分开的单位网状图案彼此连接。其中，桥接图案必须要与网状图案中的第一网状图案彼此绝缘，为此形成有绝缘层。桥接图案将描述于下文中。
可使用相关领域中已知的任何的透明电极材料作为桥接图案，而不特别限定。例如，可使用氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌、氧化铟锌锡、氧化镉锡、氧化铜、聚二氧乙烯噻吩、纳米碳管、石墨烯等等。这些材料可单独使用或以它们中的2者以上材料的组合进行使用。优选地，使用铟锡氧化物。这些材料可单独使用或以它们中的2者以上材料的组合进行使用。
除了上述材料之外，可使用具有优异的导电性及低电阻的材料作为桥接电极，且可例如是包括钼、银、铝、铜、钯、金、铂、锌、锡、钛、铬、镍、钨、或它们中的2者以上的合金。
桥接图案的尺寸并不特别限定。例如，桥接图案可以在长边上具有2至500微米的长度，且优选是2至300微米，但并不限定于此。若桥接图案在长边上具有2至500微米的长度，桥接图案可在可见度降低的情况下具有合适的电阻。
例如，桥接图案的厚度可以是5至2000纳米。若桥接图案的厚度在上述范围中，可使透射率的减少最小化，且同时改善电阻。
形成桥接图案的方法并不特别限定，但例如可使用作为形成上述网状图案的方法示例的方法。
本发明的透明电极还可包括绝缘层。
绝缘层是配置于网状图案及桥接图案之间，且起到将第一网状图案与第二网状图案彼此绝缘的功能。
如图1至图3所示出，绝缘层可以孤岛的形式仅配置于网状图案与桥接图案的交叉部分，可以层的形式配置于整个网状图案(未示出)。
当绝缘层以孤岛的形式进行配置时，第二网状图案的单位网状图案直接连接于桥接图案，当绝缘层以层的形式进行配置时，第二网状图案的单位网状图案通过形成于绝缘层中的接触孔(未示出)连接于桥接图案。
绝缘层可通过使用任何的材料及相关领域中所使用的方法所形成，但并非特别限定。
在包括本发明的透明电极的触控传感器中，网状图案及桥接图案的层叠顺序并不特别限定。例如，如图1及图2所示出，可按网状图案及桥接图案的顺序进行层叠。此时，可按网状图案、绝缘层及桥接图案的顺序进行层叠。
此外，如图3所示，可按桥接图案及网状图案的顺序进行层叠。此时，可按桥接图案、绝缘图案及网状图案的顺序进行层叠。
本发明的触控传感器可形成在基板1上。
可使用相关领域中已知的任何材料作为基板1，而不需特别限定。例如，可使用玻璃、聚醚砜(polyethersulfone,PES)、聚丙烯酸酯(polyacrylate,PAR)、聚醚酰亚胺(polyetherimide,PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene napthalate,PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚苯硫(polyphenylene sulfide,PPS)、聚芳酯(polyallylate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、纤维素三乙酸酯(cellulose triacetate，TAC)、醋酸丙酸纤维素(cellulose acetate propionate,CAP)、或类似物。
<电子装置>
本发明还可提供包括上述透明电极的电子装置。
电子装置可使用任何传统的电子装置，只要已知是包括透明电极的电子装置即可，并不特别限定。例如，电子装置可以是天线、触控传感器、电池、图像显示装置、成像元件、或类似物。
当电子装置是触控传感器时，触控传感器也可安装于典型的图像显示器。除了典型的图像显示器之外，触控传感器可安装于其他各种图像显示器(例如是电场发光显示器、等离子显示器、场发射显示器(field emission display)、或类似物)。
以下为了有助于理解而提供了较佳的实施例，但是这些实施例仅用于例示本发明，并非用于限定所附的权利要求，在本发明的范畴和技术构思范围内可进行各种变更和修改，这一点对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，而这些变形或修改显然同样属于所附的权利要求的范围。
实施例
制备了具有如图1及图2所示出的结构的透明电极。
网状图案是由锡、钯及铜的合金所制成，厚度为2000埃单位网的线宽是3微米，单位网状图案的横向长度(宽度)是4毫米。桥接图案也可使用如同网状图案的规格所制备。
下列表1及图4中示出这些图案的规格。
[表1]
(1)相关性的推导
对于取决于单位网的横向长度/纵向长度的各个方向的表面电阻进行模拟，并将其结果示出于图11中。基于该评估结果，对于各个横向方向及纵向方向的表面电阻比例以及单位网的横向长度/纵向长度之间的相关性进行了推导，且其结果示出于图12。
图12示出符合下列式3的上列所评估的相关性的图：
[式3]
Y＝0.3736ln(X)+1
(其中，X是透明电极的纵向表面电阻/横向表面电阻，且Y是网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度)。
(2)通道电阻的评估
通过模拟，在改变Y值的同时，评估了实施例1至3中所制备的透明电极的通道电阻。所评估的结果示出于图5至图7。
(3)最大电阻的评估
最大电阻是横向信道电阻及纵向信道电阻的总和。实施例1至3中所制备的透明电极的最大电阻可通过计算来获得。由此，可确认最大电阻值可在式3的关系式的Y值的区域中获得，其结果示出于图8至图10中。
【附图标记的说明】
1：基板 10：第一网状图案
11、21：单位网 12：连接部
20：第二网状图案 30：桥接图案
40：绝缘层。

Claims (9)

1.一种透明电极，包括以预定面积形成的网状图案，且符合下列式1：
[式1]
0.7(0.3736ln(X)+1)≤Y≤1.3(0.3736ln(X)+1)
其中，X是所述预定面积的横向长度/纵向长度，且Y是所述网状图案中的单位网的横向长度/纵向长度。
2.如权利要求1所述的透明电极，其中所述网状图案符合下列式2：
[式2]
0.85(0.3736ln(X)+1)≤Y≤1.15(0.3736ln(X)+1)
其中，X是所述预定面积的横向长度/纵向长度，且Y是所述网状图案中的所述单位网的横向长度/纵向长度。
3.如权利要求1所述的透明电极，其中所述单位网的横向长度是100微米至700微米，且所述单位网的纵向长度是100微米至700微米。
4.如权利要求1所述的透明电极，其中所述单位网的线宽是1微米至10微米。
5.如权利要求1所述的透明电极，其中所述网状图案是由钼、银、铝、铜、钯、金、铂、锌、锡、钛、铬、镍、钨、或它们中的2者以上的合金所制成。
6.如权利要求1所述的透明电极，其中所述网状图案包括第一网状图案及第二网状图案，所述第一网状图案通过利用连接部将单位网状图案在第一方向中彼此连接来形成，且所述第二网状图案通过使单位网状图案在第二方向中彼此分开来形成。
7.如权利要求6所述的透明电极，还包括桥接图案，所述桥接图案连接所述第二网状图案的分开的单位网状图案。
8.一种电子装置，包括如权利要求1至7中的任一项所述的透明电极。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中所述电子装置选自于由天线、触控传感器、电池、发光元件、及成像元件所组成的群组。
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