透明导体和包括该透明导体的显示装置的制作方法

本发明涉及透明导体和包括该透明导体的显示装置。

背景技术：

包括触摸屏面板的显示器包括透明导体。包括氧化铟锡(ito)膜的透明导体可包括设置在其下侧的折射率匹配层，以便改善图案可见度。

含金属纳米线的膜可用作透明导体。金属纳米线具有良好的柔韧性以确保透明导体的柔韧性。然而，这种透明导体可能由于光散射、雾度等而导致图案可见度的劣化，这是金属纳米线的固有光学性质。具体而言，当减小透明导体的面电阻以确保良好的电特性时，透明导体的光学性能也进一步降低，从而导致图案可见度的劣化。因此，需要一种用于改善含有金属纳米线的透明导体的图案可见度的技术。

在韩国专利公开no.2012-0053724等中公开了本发明的背景技术。

技术实现要素：

技术问题

本发明的一个方面是提供一种含有金属纳米线并具有良好图案可见度的透明导体。

本发明的另一方面是提供一种透明导体，其具有低的面电阻和在雾度、透射率等方面的良好光学性质。

技术问题的解决方案

本发明的一个方面涉及透明导体。透明导体包括：基材层；形成于基材层上的透明导电图案层，其中，透明导电图案层包括多个导电区域和设置在相邻导电区域之间的非导电区域，且非导电区域的偏差大于约1至约1.25，如式1所计算的，最小线宽约为40μm或更小，

<式1>

非导电区域的偏差＝a/b，

其中，a和b分别表示包括在透明导电图案层的1mm²的单位面积中的非导电区域的面积的最大值和最小值。

在一个实施例中，非导电区域可具有约10μm至约40μm的最小线宽。

在一个实施例中，一些导电区域可形成虚拟图案。

在一个实施例中，多个导电区域可形成驱动图案和虚拟图案，并且可连续地形成非导电区域。

在一个实施例中，非导电区域可形成在驱动图案和虚拟图案之间。

在一个实施例中，非导电区域可形成在相邻的虚拟图案之间。

在一个实施例中，透明导电图案层可包括多个单元，每个单元包括形成在相邻虚拟图案之间的非导电区域。

在一个实施例中，导电区域可包括金属纳米线和其中浸渍金属纳米线的基质。

在一个实施例中，金属纳米线可包括银纳米线。

在一个实施例中，基质可由基质组合物形成，所述基质组合物包括五官能至十官能(甲基)丙烯酸化合物、三官能(甲基)丙烯酸化合物、引发剂、粘合增强剂和抗氧化剂。

本发明的另一方面涉及一种包括根据本发明的透明导体的显示装置。

发明的效果

本发明提供一种透明导体，其包含金属纳米线并且具有良好的图案可见度、低面电阻并且在雾度和透射率方面具有良好的光学性质。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的透明导体的局部剖视图。

图2是根据本发明的实施例的透明导体的上表面的局部放大图。

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的实施例，以向本领域技术人员提供对本发明的透彻理解。应当理解，本发明可以以不同方式实施，并且不限于以下实施例。在附图中，为了清楚起见，将省略与描述无关的部分。在整个说明书中，相同的部件将由相同的附图标记表示。

如本文所使用的，参考附图定义诸如“上”和“下”的空间相对术语。因此，应理解术语“上表面”可与术语“下表面”互换使用。应当理解，当诸如层、膜、区域或基材的元件被称为放置在另一元件“上”时，它可直接放置在另一元件上，或者也可存在中间层。相反，当一个元件被称为“直接(directlyon)”放置在另一个元件“上”时，不存在中间层。

如本文所用，术语“纵横比(aspectratio)”是指在截面图中金属纳米线的最大长度l与金属纳米线的平均直径d的比率(l/d)。

此外，术语“(甲基)丙烯酰基”可指丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基。

如本文所用，“良好的图案可见度”意味着当在阳光下、荧光灯下或三波长灯下用肉眼观察透明导体时，难以识别图案。当具有良好图案可见度的透明导体安装在显示器上时，透明导体的图案可能是不可见的。

在下文中，将参考图1和2描述根据本发明的一个实施例的透明导体。图1是根据本发明的一个实施例的透明导体的局部剖视图。图2是根据本发明的实施例的透明导体的上表面的局部放大图。

参照图1，根据本发明的一个实施例的透明导体100可包括基材层110和透明导电图案层120。

透明导体100可在可见区域中具有透明度。例如，透明导体100可具有约400nm至约700nm波长的透明度。具体地，透明导体100在可见光区域中可具有约1.3％或更低的雾度。例如，透明导体100可具有约0.01％至约1.3％的雾度。在此范围内，透明导体可显示出良好的透明度。

在一个实施例中，透明导体100可具有约90％至约100％的总透光率。具体地，透明导体100可具有约90％至约99％的总透光率。在此范围内，透明导体可显示出良好的透明度。

使用4-探针(probe)或非接触面电阻计测量，透明导体100可具有约100ω/□或更小的面电阻。例如，透明导体100可具有约30ω/□至约100ω/□的面电阻。在此范围内，透明导体可用作触摸板的电极膜。

透明导体100可具有约10μm至约250μm的厚度。例如，透明导体100可具有约20μm至约200μm的厚度。在该厚度范围内，透明导体可用作包括用于触摸板的膜的透明电极膜，并且还可用作用于柔性触摸板的透明电极膜。

基材层110可支撑透明导电图案层120，并且可包括透明树脂膜。具体地，基材层110可在550nm的波长下具有约80％至约100％的透光率。更具体地，基材层110可在550nm的波长下具有约85％至约99％的透光率。在此范围内，透明导体可具有改善的光学性质。具体地，树脂可包括选自聚碳酸酯、环烯烃聚合物、聚酯(包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚烯烃、聚砜、聚酰亚胺、硅酮、聚苯乙烯、聚丙烯酸和聚氯乙烯树脂中的至少一种，但不限于此。

基材层110可具有约10μm至约250μm的厚度。具体地，基材层110可具有约15μm至约200μm的厚度，更具体地约20μm至约100μm。在此范围内，基材层可用于透明导体中。

在图1中，透明导体的基材层110显示为具有单层结构。然而，应该理解，根据本发明的透明导体可包括具有多层结构的基材层。另外，尽管未在图1中示出，功能层可进一步堆叠在基材层110的一个或两个表面上。功能层的实例可包括硬涂层、防腐层、防眩涂层、粘附促进(adhesionpromoting)层和低聚物释放防止层，但不限于此。

透明导电图案层120可直接形成在基材层110上。这里，“直接形成在”意味着在基材层110和透明导电图案层120之间没有诸如粘合剂层、粘合层等的其他光学层。

透明导电图案层120可包括导电区域120a和非导电区域120b。多个导电区域120a形成第一区域，非导电区域120b形成第二区域。接下来，将参考图2详细描述第一区域和第二区域。

参照图2，透明导电图案层120可包括由多个导电区域120a组成的第一区域和由非导电区域120b组成的第二区域。

导电区域120a包括金属纳米线和浸渍(impregnate)金属纳米线的基质(matrix)。非导电区域120b不包括金属纳米线并且由基质组成。非导电区域120b形成在相邻的导电区域120a之间，以在透明导电图案层120上形成图案。非导电区域是指通过蚀刻不包括金属纳米线的区域。

在透明导电图案层120中，非导电区域120b可具有大于约1至约1.25的偏差，如通过式1计算的，并且最小线宽为约40μm或更小。

<式1>

非导电区域的偏差＝a/b，

其中a和b分别表示包括在透明导电图案层的1mm²的单位面积中的非导电区域的面积的最大值和最小值。

例如，非导电区域120b可具有约40μm或更小的最小线宽。在另一实例中，非导电区域120b可具有约10μm至约40μm的最小线宽。在此范围内，透明导体可具有良好的图案可见度。例如，非导电区域120b可具有约0.01μm、约0.1μm、约0.5μm、约1μm、约2μm、约3μm、约4μm、约5μm、约6μm、约7μm、约8μm、约9μm、约10μm、约11μm、约12μm、约13μm、约14μm、约15μm、约16μm、约17μm、约18μm、约19μm、约20μm、约21μm、约22μm、约23μm、约24μm、约25μm、约26μm、约27μm、约28μm、约29μm、约30μm、约31μm、约32μm、约33μm、约34μm、约35μm、约36μm、约37μm、约38μm、约39μm或约40μm的最小线宽。

也就是说，非导电区域的偏差可通过式1基于包括在透明导电图案层的1mm²的单位面积中的非导电区域的面积中的最大面积a和最小面积b来计算。非导电区域的偏差和线宽可通过在形成透明导电层之后和在基材层上形成透明导电层图案之前调整蚀刻时图案的线宽的形状来实现，如下面所描述的。

具体而言，当非导电区域120b满足偏差和线宽在上述范围内时，透明导体可具有良好的图案可见度，而不管图案化之前透明导体的面电阻、透射率和雾度。

第一区域可由导电区域120a组成，其中一些可包括虚拟图案140。例如，导电区域120a可包括驱动图案130和虚拟图案(dummypattern)140。第二区域由非导电区域120b组成。第二区域连续形成并且指的是除了驱动图案130和虚拟图案140之外的透明导电图案层120的剩余区域。

驱动图案130包括在导电区域中并且通过感测显示装置的触摸面板上的触摸而参与信号的发送和接收。尽管未在图2中示出，驱动图案130连接到显示装置的驱动元件。非导电区域形成在相邻的驱动图案130之间。虚拟图案140也包括在导电区域中。然而，虚拟图案140不参与感测显示装置的触摸面板上的触摸，并且形成为提供通过式1计算的非导电区域的偏差。虚拟图案140的形状和位置没有特别限制，只要虚拟图案140的形状和位置可提供由式1计算的非导电区域的偏差和其线宽在上述范围内。

虚拟图案140的位置在透明导电图案层120上没有特别限制。参见图2，非导电区域可形成在驱动图案130和虚拟图案140之间。另外，非导电区域120b可形成在相邻的虚拟图案140之间。此外，透明导电图案层可包括多个单元，每个单元包括设置在相邻虚拟图案140之间的非导电区域。

再次参见图1，导电区域120a包括金属纳米线121和金属纳米线121浸渍在其中的基质122。尽管金属纳米线121显示为浸渍在图1中的基质122中，但是，在其他实施例中，一些金属纳米线121可从基质122突出。

金属纳米线121可具有约10至约5,000的纵横比。具体地，金属纳米线121可具有约100至约2,000的纵横比。更具体地，金属纳米线121可具有约500至约1,500的纵横比。在该范围内，即使金属纳米线的密度低，透明导体也可实现高导电性网络，同时降低其面电阻。金属纳米线121的横截面图中的粒径可大于约0nm至约100nm。具体地，金属纳米线121可具有约10nm至约100nm的粒径。更具体地，金属纳米线121可具有约10nm至约30nm的粒径，并且约20μm或更大的最大长度，具体地约20μm至约50μm。在该范围内，金属纳米线具有高纵横比，以提高透明导体的导电性，同时降低其面电阻。在一个实施例中，金属纳米线121在透明导电图案层120中的存在量可为约7wt％或更多。具体地，金属纳米线121的存在量可为约8wt％至约30wt％。在此范围内，金属纳米线121形成足够数量的导电网络以改善透明导体的导电性。金属纳米线121可包括选自银、铜、铝、镍、金及其组合中的至少一种金属。具体地，金属纳米线121可由银纳米线或包括银纳米线的混合物形成。

基质122形成在基材层110上，并且可由基质组合物形成。在一个实施例中，基质组合物可包括五官能至十官能(甲基)丙烯酸化合物、三官能(甲基)丙烯酸化合物和引发剂。五官能至十官能(甲基)丙烯酸化合物可包括五官能至十官能(甲基)丙烯酸单体和五官能至十官能(甲基)丙烯酸低聚物中的至少一种。在一个实施例中，五官能至十官能(甲基)丙烯酸单体可包括c3-c20多元醇的五官能至十官能(甲基)丙烯酸单体。具体地，五官能至十官能(甲基)丙烯酸酯单体可包括二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯和己内酯改性的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。

三官能(甲基)丙烯酸单体可包括c3-c20多元醇的未改性(甲基)丙烯酸单体和用烷氧基改性的c3-c20多元醇的(甲基)丙烯酸单体中的至少一种。它们可单独使用，也可混合使用。c3-c20多元醇的未改性(甲基)丙烯酸单体可包括三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯和二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。用烷氧基改性的c3-c20多元醇的(甲基)丙烯酸单体可进一步改善透明导体的透光率和可靠性，并且在形成良好图案方面比c3-c20多元醇的未改性(甲基)丙烯酸单体更有利。烷氧基可以是c1至c5烷氧基，例如，乙氧基、丙氧基或丁氧基。具体地，用烷氧基改性的c3至c20多元醇的(甲基)丙烯酸单体可包括乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和丙氧基化甘油基三(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。

引发剂是典型的光聚合引发剂，并且可以是α-羟基酮引发剂和α-氨基酮引发剂中的至少一种。例如，1-羟基环己基苯基酮或包含其的混合物可用作引发剂。

在一个实施例中，就固体含量而言，基质组合物可包含约60wt％至约85wt％的五官能至十官能的(甲基)丙烯酸化合物。例如，五官能至十官能的(甲基)丙烯酸化合物在组合物中的含量可为约60wt％至约80wt％。例如，五官能至十官能的(甲基)丙烯酸化合物的存在量可为约60wt％、约61wt％、约62wt％、约63wt％、约64wt％、约65wt％、约66wt％、约67wt％、约68wt％、约69wt％、约70wt％、约71wt％、约72wt％、约73wt％、约74wt％、约75wt％、约76wt％、约77wt％、约78wt％、约79wt％或约80wt％。

在一个实施例中，就固体含量而言，基质组合物中(甲基)丙烯酸类化合物的存在量可为约10wt％至约30wt％。例如，(甲基)丙烯酸类化合物的存在量可为约10wt％、约11wt％、约12wt％、约13wt％、约14wt％、约15wt％、约16wt％、约17wt％、约18wt％、约19wt％、约20wt％、约21wt％、约22wt％、约23wt％、约24wt％、约25wt％、约26wt％、约27wt％、约28wt％、约29wt％或约30wt％。

在一个实施例中，就固体含量而言，引发剂在基质组合物中的存在量可为约1wt％至约15wt％。例如，引发剂的存在量可为约1wt％、约2wt％、约3wt％、约4wt％、约5wt％、约6wt％、约7wt％、约8wt％、约9wt％、约10wt％、约11wt％、约12wt％、约13wt％、约14wt％或约15wt％。

在一个实施例中，基质组合物还可包含粘合增强剂、抗氧化剂、中空二氧化硅和氟树脂中的至少一种。

在一个实施例中，粘合增强剂可包括硅烷偶联剂和单官能或双官能(甲基)丙烯酸单体中的至少一种。它们可单独使用，也可混合使用。硅烷偶联剂可包括以下中的至少一种：含环氧基的硅烷偶联剂，诸如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷；含有聚合性不饱和基团的硅烷偶联剂，诸如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，和(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；含氨基的硅烷偶联剂，诸如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷；和3-氯丙基三甲氧基硅烷。

单官能或双官能(甲基)丙烯酸单体可包括c3至c20多元醇的单官能或双官能(甲基)丙烯酸单体。具体地，单官能或双官能(甲基)丙烯酸单体可包括以下中的至少一种：(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯和环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯。

在一个实施例中，就固体含量而言，粘合增强剂在基质组合物中的存在量可为约1wt％至约20wt％，具体而言约5wt％至约15wt％。在该范围内，粘合增强剂可提高透明导体的可靠性和导电性，同时增强透明导电图案层的粘合性。例如，粘合增强剂的存在量可为约1wt％、约2wt％、约3wt％、约4wt％、约5wt％、约6wt％、约7wt％、约8wt％、约9wt％、约10wt％、约11wt％、约12wt％、约13wt％、约14wt％、约15wt％、约16wt％、约17wt％、约18wt％、约19或约20wt％。

抗氧化剂可包括以下中的至少一种：三唑抗氧化剂、三嗪抗氧化剂、磷抗氧化剂如亚磷酸酯抗氧化剂，受阻胺光稳定剂(hals)抗氧化剂、酚抗氧化剂和金属乙酰丙酮抗氧化剂。

在一个实施例中，就固体含量而言，抗氧化剂在基质组合物中的含量可为约0.01wt％至约10wt％。在该范围内，抗氧化剂可防止金属纳米线的氧化，可确保图案化的透明导体的均匀性，并且有利于形成良好图案。具体地，抗氧化剂的存在量可为约0.5wt％至约5wt％。例如，抗氧化剂的存在量可为约0.01wt％、约0.05wt％、约0.1wt％、约0.5wt％、约1wt％、约2wt％、约3wt％、约4wt％、约5wt％、约6wt％、约7wt％、约8wt％、约9wt％或约10wt％。

中空二氧化硅和氟树脂可通过降低透明导电图案层的折射率来改善可见度。

透明导电图案层120可具有约10nm至约1μm的厚度，具体地约10nm至约200nm。具体地，透明导电图案层120可具有约20nm至约150nm的厚度。在该范围内，透明导体可用作触摸板的膜，并且可表现出降低的接触电阻和改善的可蚀刻性和光学性质。

接下来，将描述根据本发明的一个实施例的制造透明导体的方法。

根据一个实施例的制造透明导体的方法可包括通过蚀刻透明导电层来图案化形成在基材层上的透明导电层，以具有其中非导电区域具有预定线宽和预定偏差的图案，如式1计算的。

可通过本领域技术人员已知的典型方法实现在基材层上形成透明导电层。可通过蚀刻透明导电层来执行图案化以具有其中非导电区域具有预定的线宽和预定的偏差的预定图案，如式1计算的。蚀刻可通过典型的蚀刻方法执行，诸如湿法蚀刻等。通过本领域技术人员已知的典型方法设计预定图案。可通过激光图案化而不是蚀刻透明导电层来执行图案化以具有预定图案。

根据本发明的一个实施例的光学显示器可包括根据本发明的实施例的透明导体。

实施发明的方式

接下来，将参考一些实例更详细地描述本发明。然而，应该注意，提供这些实施例仅用于说明，而不应以任何方式解释为限制本发明。

实例1

将37重量份含金属纳米线的溶液(clearohmink,cambriostechnologiescorp.,totalamountofmetalnanowiresandbinder:2.45wt％)与63重量份的超纯水混合以制备金属纳米线分散液。

将包含63重量份二季戊四醇六丙烯酸酯、21重量份丙氧基化甘油基三丙烯酸酯、8重量份粘合增强剂(2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷，kbm-303)、4重量份酚抗氧化剂(irganox1010)和磷抗氧化剂(irgafos168)和4重量份引发剂(irgacure184)的100重量份的混合物中的1.5重量份加入到98.5重量份的甲基异丁基酮，从而在25℃下制备粘度为0.56cp的基质组合物。

通过旋涂机将金属纳米线分散液沉积在基材层(聚碳酸酯膜，teijin，厚度：50μm)上，并在140℃的烘箱中干燥90秒。然后，通过旋涂机在其上涂覆基质组合物，并在80℃的烘箱中干燥90秒并在100℃的烘箱中干燥90秒，随后在200mj/cm²下uv固化，从而形成90nm厚的透明导电层。制备的基材层和制备的透明导体叠层的面电阻为50.20ω/□、雾度为0.85％、透光率为91.80％。使用非接触型面电阻计(ec-80p，napsonco.，ltd.)测量面电阻。使用雾度计(ndh-2000，nippondenshokuco.,ltd.)在400nm至700nm的波长下测量雾度，其中透明导电层设置为面向光源。使用分光光度计(cm3600d，konicaminoltaco.,ltd.)在400nm至700nm的波长下测量透光率，其中透明导电层设置为面向光源。

通过旋涂将光致抗蚀剂膜(ss-03a9,dongwoofine-cheminc.)沉积在透明导电层上，在120℃的烘箱中干燥3分钟，并通过图案掩膜(patternmask)暴露于200mj/cm²的uv光下。设计图案掩膜以形成具有30μm的最小线宽的非导电区域(蚀刻部分)，包括虚拟图案，并且偏差为1.25，如式1计算的。

通过暴露于uv光制备的样品在含有5％三甲基氢氧化铵(trimethylammoniumhydroxide)的水溶液中显影10秒，用水洗涤，并在120℃的烘箱中干燥3分钟，从而形成图案化层。在40℃下将具有图案化层的透明导体浸渍在蚀刻剂中(al蚀刻剂(etchant)，75wt％至85wt％的含有85wt％磷酸的水溶液、3wt％至10wt％的含有70wt％硝酸的水溶液和5wt％至20wt％的含有99.7wt％乙酸的水溶液的混合溶液)蚀刻，从而制备包括透明导电图案层的透明导体。

实例2

除了在形成透明导电层时旋涂机的rpm之外，通过与实例1中相同的方法制备基材层和透明导体叠层。制备的基材层和制备的透明导体叠层的面电阻为30.85ω/□、雾度为1.20％、透光率为91.20％。以与实例1相同的方式通过蚀刻制造透明导体。

实例3

以与实例2中相同的方式制造透明导体，不同之处在于图案掩膜被设计为形成具有35μm的最小线宽的非导电区域，包括虚拟图案，并且偏差为1.25，如通过式1计算的。

实例4

以与实例2中相同的方式制造透明导体，不同之处在于图案掩膜被设计为形成具有40μm的最小线宽的非导电区域，包括虚拟图案，并且偏差为1.25，如通过式1计算的。

比较例1

以与实例2中相同的方式制造透明导体，不同之处在于图案掩膜被设计为形成具有50μm的最小线宽的非导电区域，包括虚拟图案，并且偏差为1.25，如通过式1计算的。

比较例2

以与实例2中相同的方式制造透明导体，不同之处在于图案掩膜被设计为形成具有30μm的最小线宽的非导电区域，包括无虚拟图案，并且偏差为5.00，如通过式1计算的。

比较例3

以与实例2中相同的方式制造透明导体，不同之处在于图案掩膜被设计为形成具有30μm的最小线宽的非导电区域，包括虚拟图案，并且偏差为2.50，如通过式1计算的。

比较例4

以与实例2中相同的方式制造透明导体，不同之处在于图案掩膜被设计形成具有30μm的最小线宽的非导电区域，包括虚拟图案，并且偏差为1.67，如通过式1计算的。

对实例和比较例中制备的透明导体评估图案可见度。在图案可见度的评估中，在荧光灯下用肉眼观察每个透明导体的透明导电图案层。当清楚地观察到图案时，透明导体的图案可见度评价为×；当观察到一些图案时，透明导体的图案可见度评估为△；当基本上没有观察到图案时，透明导体的图案可见度评价为○。结果如表1所示。

表1

如表1所示，实例的透明导体可在保持电性能，包括面电阻和光学性质(包括雾度和透光率)在预定范围的同时改善图案可见度。相反，比较例的透明导体，其中由式1计算的非导电区域的偏差和其最小线宽在根据本发明的范围之外，表现出差的图案可见度。

应当理解，本领域技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改、改变、变更和等同实施例。