TWI712934B - 透明電極及包括其之電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種透明電極。透明電極包括形成於預定區域中的網狀圖案，且符合式1，因此藉由根據橫向長度對於縱向長度之比例將電阻之差異最小化而具有降低的滯留。藉此，能夠改善延遲時間、增加透明電極的尺寸、操作包括透明電極的電子裝置、以及高速操作安裝有此透明電極的電子裝置。
Description
本發明是有關於一種透明電極及包括其之電子裝置。
近來，隨著資訊化社會的發展，不同類型之顯示領域的需求係增加。有鑑於此，對於不同種類(例如是具備厚度及重量減少、功耗降低之特性)之平板顯示器(例如是液晶顯示器(liquid crystal display device)、電漿顯示器(plasma display panel device)、電場發光顯示器(electro luminescent display device)及類似物)的研究係積極地進行著。
此外，觸控面板(黏附於顯示器上讓使用者藉由使用者的手指或物體(例如是觸控筆或觸筆)選擇顯示於螢幕上的指令來輸入其命令)是為眾所矚目。觸控面板設置於顯示器的正面上，並用於將使用者的手指或物體直接接觸所施加於接觸位置的力轉變為電訊號。
因此，對應於所選之接觸位置的指令是作為電訊號所產生的輸入訊號。由於分開的輸入裝置(例如是連接於影像顯示器以輸入操作命令的鍵盤及滑鼠)已由上述觸控螢幕所取代，近來的趨勢為逐漸擴大觸控面板之應用領域。
此類觸控面板的電極需形成於顯示器的正面上，如此銦摻雜氧化錫(Indium-doped Tin Oxide,ITO)一般作為已知的透明電極。然而，在ITO電極情況中具有許多如下的問題。第一，ITO電極呈現高電阻的特性。由於此種高電阻，ITO電極具有尺寸增加上的限制，並會發生電阻(R)及電容(C)所影響的電阻電容延遲時間(RC delay time)。
此外，由於電極之間的邊界的反射率差異，ITO電極具有圖案在視覺上可被辨識出的問題。又，由於ITO電極是硬質材料，當施加至包括在顯示器之構型中維持穩定彎曲的彎曲面板、以及藉由使用可撓性材料(例如是塑膠)所形成的可撓性顯示器時係困難的。再者，由於構成ITO之銦材料的缺乏以及真空製程(例如是塗佈ITO時不可缺少的濺鍍或化學氣相沉積)，製造成本係相對高。
韓國專利公開號2013-0116597揭露一種觸控螢幕面板，然而並未建議解決上述問題的替代想法。
因此，本發明之目的是提供能夠藉由降低電阻且增加尺寸以改善延遲時間的透明電極。
本發明之另一目的是提供包括上述透明電極的電子裝置。
本發明之上列目標將藉由下列特徵所達成：
(1)一透明電極，包括：一網狀圖案，網狀圖案是形成於一預定區域中，且符合下列式1：
(其中，X是預定區域的橫向長度/縱向長度，且Y是網狀圖案中的單位網(unit mesh)的橫向長度/縱向長度)。
(2)如上列(1)所述之透明電極，其中網狀圖案符合下列式2：
(其中，X是預定區域的橫向長度/縱向長度，且Y是網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度)。
(3)如上列(1)所述之透明電極，其中單位網的橫向長度是100微米(μm)至700微米，且單位網的縱向長度是100微米至700微米。
(4)如上列(1)所述之透明電極，其中單位網的線寬是1微米至10微米。
(5)如上列(1)所述之透明電極，其中網狀圖案是由鉬(molybdenum)、銀(silver)、鋁(aluminum)、銅(copper)、鈀(palladium)、金(gold)、鉑(platinum)、鋅(zinc)、錫(tin)、鈦(titanium)、鉻(chromium)、鎳(nickel)、鎢(tungsten)、其2者的合金、或其大於2者的合金所製成。
(6)如上列(1)所述之透明電極，其中網狀圖案包括一第一網狀圖案及一第二網狀圖案。第一網狀圖案是透過一連接部將第一
網狀圖案的網狀圖案單元在一第一方向中彼此連接所形成。第二網狀圖案是藉由將第二網狀圖案的網狀圖案單元在一第二方向中彼此分開所形成。
(7)如上列(6)所述之透明電極，更包括一橋接圖案，橋接圖案連接第二網狀圖案之分開的網狀圖案單元。
(8)一電子裝置，包括如上列(1)至(7)之任一項所述之透明電極。
(9)如上列(8)所述之電子裝置，其中電子裝置是選自於由天線、觸控感測器、電池、影像顯示器(image display device)、發光裝置、及影像裝置(imaging device)所組成之群組。
本發明之透明電極依據橫向長度對於縱向長度的比值將電阻的差異最小化而能具有降低的滯留(residence)。因此，有可能改善延遲時間並增加透明電極的尺寸。
本發明之透明電極不具有延遲時間，如此安裝有此透明電極的電子裝置可以高速進行操作。
為了對本發明之上述及其他目的、特徵、及其他優點有更清楚的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
1:基板
10:第一網狀圖案
11、21:單位網
12:連接部
20:第二網狀圖案
30:橋接圖案
40:絕緣層
第1圖繪示根據本發明之實施例的透明電極的透視圖。
第2圖繪示根據本發明之實施例的透明電極的平面圖。
第3圖繪示根據本發明之實施例的部分透明電極的透視圖。
第4圖繪示範例1至3的透明電極的示例性透視圖。
第5至7圖繪示範例1至3的透明電極中的通道電阻的評估結果。
第8至10圖繪示範例1至3的透明電極中的整體電阻的評估結果。
第11圖繪示範例1至3的透明電極中對於各個方向的表面電阻的評估結果。
第12圖繪示範例1至3之透明電極中根據通道電阻及整體電阻的評估結果所得的表面電阻比例以及單位網之橫向長度對於縱向長度之比例之間的相關性。
本發明提供一種透明電極，透明電極包括形成於預定區域中且符合式1的網狀圖案，藉由依據橫向長度對於縱向長度的比例將電阻的差異最小化，因而具有降低的滯留(residence)。藉此，能夠改善延遲時間並增加透明電極的尺寸，可對於包括此透明電極的電子裝置以及安裝有此透明電極的電子裝置進行高速操作。
下文中，將參照所附圖式詳細描述本發明。
<透明電極>
本發明的透明電極包括形成於一預定區域中的網狀圖案。
在本發明中，「透明電極」指的並非僅有實際由透明導電材料(例如是ITO)所製成的透明電極，亦指即便電極是由不透明的材
料所製成，由於電極之線寬是窄至無法被使用者辨識的程度，而對於使用者而言實質上是為透明的透明電極。
網狀圖案是類似網狀物的圖案，個別的網狀物表示一單位網。
網狀圖案作為一電極，且形成於本發明之透明電極所需安裝於一裝置的預定區域中。例如，當透明電極是安裝於欲被使用於一顯示器中的觸控感測器時，觸控操作是進行於顯示影像的顯示單元上，如此預定區域可以是顯示單元的區域。
一般而言，在包括網狀圖案的透明電極的情況中，根據單位網之橫向長度對於縱向長度之比例，產生透明電極的縱向方向中的表面電阻(「縱向表面電阻」)及橫向方向中的表面電阻(「橫向表面電阻」)之間之差異(雙軸方向)。藉此，產生連接於網狀圖案之各個端的通道之間的電阻差異。
本案之發明人已確認此類透明電極的縱向表面電阻對於橫向表面電阻之比例以及單位網之橫向長度對於縱向長度之比例之間的相關性，並發現可將透明電極之最大電阻最小化的單位網的橫向長度對於縱向長度的光學比例(橫向通道電阻及縱向通道電阻的總和)，如下列式3所示：[式3]Y=0.3736ln(X)+1
(其中，X是透明電極的縱向表面電阻/橫向表面電阻，Y是網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度)。
由於X是透明電極的縱向表面電阻/橫向表面電阻，電極的電阻是成比例於長度，可等同於網狀圖案所形成的區域中的橫向長度/縱向長度。亦即，若確認網狀圖案所形成的區域中的橫向長度/縱向長度，根據長度比例可將透明電極之最大電阻最小化的單位網之橫向長度對於縱向長度的比例可藉由下列式3所確定。
若電極的金屬材料、線寬、厚度等等產生變化，由於此變化，電阻將發生改變，這將同樣地適用於上列關係式中的分子(numerator)與分母(denominator)。因此，上列關係式可在沒有任何更動之下使用。
本發明的透明電極符合下列式1：
(其中，X是預定區域的橫向長度/縱向長度，Y是網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度)。
X是網狀圖案所形成的預定區域中的橫向長度/縱向長度，若定義出透明電極所安裝的產品標準，X值係依據所定義的產品標準所確定。例如，當本發明之透明電極是安裝於觸控感測器以作為觸控電極的時，網狀圖案所形成的區域對應於觸控感測器的觸控感測部分(顯示單元)之區域。亦即，當定義出觸控感測器的產品標準時，X值係確定，並藉此根據所確定的X值確認出能夠將電阻最小化的單位網的橫向長度/縱向長度。
上列式3表示網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度是在能夠將最大電阻最小化的數值的±30%之範圍中。若網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度是小於-30%或超過+30%，透明電極的電阻係增加，導致以低功耗高速驅動裝置上的困難。
在降低電阻方面，較佳地，本發明之透明電極可符合下列式2：
(其中，X是預定區域的橫向長度/縱向長度，Y是網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度)。
例如，單位網的橫向長度可以是100微米至700微米，且單位網的縱向長度可以是100微米至700微米。
例如，單位網的線寬可以是1至10微米。若單位網的線寬是小於或超過上述範圍，例如是電阻增加、觸控敏感度降低、感測圖案之可見程度變差、及類似情況的問題可能發生。
網狀圖案的厚度並沒有特別限定，且可例如是10至350奈米(nm)。若網狀圖案的厚度是小於10奈米，電阻係增加。若網狀圖案的厚度是超過350奈米，反射率可能增加，而造成所需可見度及圖案化製程上的問題。
根據本發明的網狀圖案可使用任何的材料，而不需特別的限制，只要是導電材料即可，且例如是可包括鉬(molybdenum)、銀(silver)、鋁(aluminum)、銅(copper)、鈀(palladium)、金(gold)、鉑
(platinum)、鋅(zinc)、錫(tin)、鈦(titanium)、鉻(chromium)、鎳(nickel)、鎢(tungsten)、其2者的合金、或其大於2者的合金。
除了上述材料之外，可使用相關領域中已知的任何的透明電極材料作為透明電極。例如，可使用氧化銦錫(Indium-Tin Oxide,ITO)、氧化銦鋅(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化鋅(zinc oxide,ZnO)、氧化銦鋅錫(Indium-Zinc-Tin Oxide,IZTO)、氧化鎘錫(cadmium-tin oxide,CTO)、氧化銅(copper oxide,CO)、聚二氧乙烯噻吩(poly(3,4-ethylenedioxythiopene),PEDOT)、奈米碳管(carbon nanotube,CNT)、石墨烯(graphene)等等。
形成網狀圖案的方法並不特別限定，但可藉由例如是不同的薄膜沉積法所形成，例如是物理氣相沉積法(physical vapor deposition,PVD)、化學氣相沉積法(chemical vapor deposition,CVD)或類似方法。例如，網狀圖案可藉由反應性濺鍍法(reactive sputtering)(物理氣相沉積法的一範例)所形成。
此外，網狀圖案可藉由印刷製程(printing process)所形成。在印刷製程期間可使用不同的印刷方法(例如是凹版轉印技術(gravure off set printing)、反轉印技術(reverse off set printing)、噴墨印刷(inkjet printing)、網印(screen printing)、凹版印刷(gravure printing)、或類似方法)以形成網狀圖案。網狀圖案亦可使用上述方法之外的光刻法(photolithography)所形成。
根據本發明更特定的實施例，網狀圖案可包括一第一網狀圖案及一第二網狀圖案。第一網狀圖案是透過一連接部將網狀圖案
單元在一第一方向中彼此連接所形成。第二網狀圖案是藉由將網狀圖案單元在一第二方向中彼此分開所形成。
第一網狀圖案及第二網狀圖案是配置於彼此不同的方向。例如，第一方向可以是X軸方向，第二方向可以是正交於第一方向的Y軸方向，但並不限定於此。
第一及第二網狀圖案提供觸碰點之X及Y座標上的訊號。特定地，當使用者的手指或物體觸碰一覆蓋窗基板(cover window substrate)，依據接觸位置的電容變化受到偵測，並透過第一及第二網狀圖案傳送至驅動電路以及位置偵測線。接著，此電容變化是藉由X及Y輸入處理電路(未繪示)被轉換為電訊號，以確認接觸位置。
在這方面，第一及第二網狀圖案可形成於相同的層中，且個別的網狀圖案必須彼此電性連接，以偵測觸碰的位置。然而，請參照第1及2圖，第一網狀圖案10的網狀圖案單元係透過連接部12彼此連接，而第二網狀圖案20是以孤島(island)的形式彼此分開，從而需要另外的橋接電極以將第二網狀圖案20的網狀圖案單元彼此電性連接。橋接圖案30將描述於下文中。
本發明的透明電極可進一步包括將第二網狀圖案20之分開的網狀圖案單元進行連接的橋接圖案30。
橋接圖案30將第二網狀圖案20之分開的網狀圖案單元彼此連接。在這情況下，橋接圖案30必須要與網狀圖案的第一網狀圖案10彼此絕緣，為此絕緣層40可形成於橋接圖案30與第一網狀圖案10之間。橋接圖案30將描述於下文中。
可使用相關領域中已知的任何的透明電極材料作為橋接圖案，而不特別限定。例如，可單獨使用氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅、氧化銦鋅錫、氧化鎘錫、氧化銅、聚二氧乙烯噻吩、奈米碳管、石墨烯等等、或使用上述2者材料的組合、或大於上述2者材料的組合。這些材料可單獨使用、以上述2者材料的組合進行使用、以大於上述2者材料的組合進行使用。較佳地，較佳是使用銦錫氧化物。這些材料可單獨使用、以上述2者材料的組合進行使用、以大於上述2者材料的組合進行使用。
除了上述材料之外，可使用具有優異的導電性及低電阻的材料作為橋接電極，且可例如是包括鉬、銀、鋁、銅、鈀、金、鉑、鋅、錫、鈦、鉻、鎳、鎢、其2者的合金、或其大於2者的合金。
橋接圖案的尺寸並不特別限定。例如，橋接圖案可以具有在長邊上2至500微米的長度，且較佳是2至300微米，但並不限定於此。若橋接圖案具有在長邊上2至500微米的長度，橋接圖案可在可見度降低的情況下具有合適的電阻。
例如，橋接圖案的厚度可以是5至2000奈米。若橋接圖案的厚度是在上述範圍中，可將穿透度之減少最小化，且同時改善電阻。
形成橋接圖案的方法並不特別限定，但例如是可使用示例性作為形成上述網狀圖案之方法的方法。
本發明之透明電極可更包括絕緣層。
絕緣層是配置於網狀圖案及橋接圖案之間，且功用為將第一網狀圖案與第二網狀圖案彼此絕緣。
如第1圖至第3圖所繪示，絕緣層可以孤島的形式僅配置於網狀圖案與橋接圖案的交叉部分，可以層之形式配置於整個網狀圖案(未繪示)。
當絕緣層係以孤島的形式進行配置時，第二網狀圖案之網狀圖案單元是直接連接於橋接圖案，然當絕緣層是以層之形式進行配置時，第二網狀圖案的網狀圖案單元是透過形成於絕緣層中的接觸孔(未繪示)連接於橋接圖案。
絕緣層可藉由使用任何的材料及相關領域中所使用的方法所形成，但並非特別限定。
在包括本發明之透明電極的觸控感測器中，網狀圖案及橋接圖案的層疊順序並不特別限定。例如，如第1及2圖所繪示，網狀圖案及橋接圖案可以此種順序進行層疊。在這情況之下，網狀圖案、絕緣層及橋接圖案可以此種順序進行層疊。
此外，如第3圖所示，橋接圖案及網狀圖案可以此種順序進行層疊。在這情況之下，橋接圖案、絕緣圖案及網狀圖案可以此種順序進行層疊。
本發明的觸控感測器可形成在基板1上。
可使用相關領域中已知的任何材料作為基板1，而不需特別限定。例如，可使用玻璃、聚醚碸(polyethersulfone,PES)、聚丙烯酸酯(polyacrylate,PAR)、聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)、聚
萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene napthalate,PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚苯硫(polyphenylene sulfide,PPS)、聚芳酯(polyallylate)、聚醯亞胺(polyimide)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、纖維素三乙酸酯(cellulose triacetate(TAC)、醋酸丙酸纖維素(cellulose acetate propionate,CAP)、或類似物。
<電子裝置>
本發明可更提供包括上述透明電極的電子裝置。
電子裝置可使用任何傳統的電子裝置，只要已知是包括透明電極的電子裝置即可，並不特別限定。例如，電子裝置可以是天線、觸控感測器、電池、發光裝置、影像裝置、或類似物。
當電子裝置是觸控感測器時，觸控感測器亦可安裝於典型的影像顯示器。除了典型的影像顯示器之外，觸控感測器可安裝於其他不同的影像顯示器(例如是電場發光顯示器、電漿顯示器、場發射顯示器(field emission display)、或類似物)。
範例1至3
具有如第1及2圖所繪示的結構的透明電極是製備於範例1至3中。
網狀圖案是由錫、鈀及銅的合金所製成，厚度為2000埃(angstrom,Å)。在這情況中，網狀圖案之單位網11、21的線寬是3微米，網狀圖案單元的橫向長度(寬度)是4毫米。橋接圖案亦可使用如同網狀圖案之規格所製備。
這些圖案的規格係說明於下列表1及第4圖中。
(1)相關性之計算
對於根據範例1至3所製備的透明電極的單位網的橫向長度/縱向長度之各個方向的表面電阻進行模擬與評估，並將其結果繪示於第11圖中。對於各個橫向方向及縱向方向的表面電阻比例以及單位網之橫向長度/縱向長度之間的相關性係基於上列所評估的結果進行計算，且其之結果係繪示於第12圖。
第12圖繪示符合下列式3之上列所評估的相關性的圖式：[式3]Y=0.3736ln(X)+1
(其中，X是透明電極的縱向表面電阻/橫向表面電阻，且Y是網狀圖案中的單位網的橫向長度/縱向長度)。
(2)通道電阻的評估
範例1至3中所製備的透明電極的通道電阻是隨著Y
值的改變藉由模擬進行計算。所評估的結果繪示於第5至7圖。
(3)最大電阻之評估
最大電阻是橫向通道電阻及縱向通道電阻的總和。範例1至3中所製備之透明電極的最大電阻可藉由計算所獲得。由上列過程，可確認最大電阻值可在式3之關係式的Y值的區域中所獲得，其之結果繪示於第8至10圖中。
雖然本發明已以較佳的實施進行描述，使本發明能夠受到更具體地理解。然本發明所屬技術領域中具有通常知識者顯然能夠理解，這些實施例是提供於說明之目的，而非用以限定後附之申請專利範圍，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。這些更動與潤飾適當地包括在本發明中，如同後附之申請專利範圍所界定。
1:基板
10:第一網狀圖案
12:連接部
20:第二網狀圖案
30:橋接圖案
40:絕緣層
Claims (8)
- 一種透明電極，包括：一網狀圖案，該網狀圖案包括一單位網，其中該網狀圖案所形成的一總區域的一橫向長度對於一縱向長度的一比值以及一縱向長度對於一橫向長度的一比值符合下列式1，其中該單位網的橫向長度是100微米(μm)至700微米，且該單位網的縱向長度是100微米至700微米：
- 如申請專利範圍第1項所述之透明電極，其中該網狀圖案符合下列式2：
- 如申請專利範圍第1項所述之透明電極，其中該單位網的線寬是1微米至10微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明電極，其中該網狀圖案是由鉬(molybdenum)、銀(silver)、鋁(aluminum)、銅 (copper)、鈀(palladium)、金(gold)、鉑(platinum)、鋅(zinc)、錫(tin)、鈦(titanium)、鉻(chromium)、鎳(nickel)、鎢(tungsten)、其2者的合金、或其大於2者的合金所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明電極，其中該網狀圖案包括一第一網狀圖案及一第二網狀圖案，該第一網狀圖案是透過一連接部將該第一網狀圖案的複數個網狀圖案單元在一第一方向中彼此連接所形成，且該第二網狀圖案是藉由將該第二網狀圖案的複數個網狀圖案單元在一第二方向中彼此分開所形成。
- 如申請專利範圍第5項所述之透明電極，更包括一橋接圖案，該橋接圖案連接該第二網狀圖案之分開的該些網狀圖案單元。
- 一種電子裝置，包括如申請專利範圍第1項至第6項之任一項所述之透明電極。
- 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該電子裝置是選自於由天線、觸控感測器、電池、影像顯示器、發光裝置、及影像裝置所組成之群組。
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