透明导体和装置的制造方法
【专利说明】透明导体和装置
[0001]相关申请的相交引用
[0002]本申请基于2014年3月5日提交的日本专利申请2014-042574号并且要求其优先权的权益；所述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本文所描述的实施例总体涉及一种透明导体和使用所述透明导体的装置。
【背景技术】
[0004]常规地，已经研发了使用透明导电膜的装置。这种装置的示例包括液晶显示装置、太阳能电池、有机EL装置、光学装置(诸如无机发光二极管(无机LED))和称为触摸面板的坐标面板(coordinate panels)。氧化铟锡(ITO)膜通常用作这些装置中的透明电极或透明布线。透明布线通常具有非常长的总长度并且因此需要柔性。然而，ITO通常是易脆裂并且易于由弯曲或其他应力导致破裂。ITO膜的破裂导致电阻增大。
[0005]使用碳材料(碳纤维、碳纳米管、石墨烯或类似物)作为导电材料能够显著减少要使用的稀有金属或类似物的量。在一些情况下，使用碳材料甚至使得能够不使用金属或类似物。碳材料具有高的柔性和高的机械强度，另外在化学上是稳定的。尽管碳材料的单个分子具有相对高的导电率，然而分子间导电的电阻是高的。为此，当碳材料用作具有大面积的透明电极时，与具有相同透光率的ITO膜相比电阻更高。当碳材料用于具有长的总长度的布线时，电阻比当使用金属导电材料(诸如铜(Cu))时的电阻高得多。
[0006]由于金属纳米材料具有高的导电率，用于通过使用碳材料和金属纳米材料的复合材料提高碳材料的导电率的研发正在进行。然而，即使当使用所述复合材料时，也难以获得具有高的透明度的、具有优良的抗弯曲、剥离和杂质性能且能以低成本获得的透明导体。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种低电阻、具有高透明度、具有优良的抗弯曲、剥离和杂质性能且能够以低成本获得的透明导体。
[0008]根据一实施例，透明导体包括透明基体；布置在所述透明基体上并且包括多个金属纳米线的金属纳米线层；覆盖所述金属纳米线层的氧化石墨烯层；和布置为接触所述氧化石墨烯层的电绝缘树脂层。
[0009]根据上述实施例，能够获得低电阻、具有高透明度、具有优良的抗弯曲、剥离和杂质性能且能够以低成本获得的透明导体。
【附图说明】
[0010]图1是示出根据一个实施例的透明导体的横截面的示意图；
[0011]图2A和图2B是示出根据一个实施例由于透明导体中的氧化石墨烯层导致的金属纳米线的融合的示意图；
[0012]图3是示出根据一个实施例的发光装置的示意性横截面图；
[0013]图4是示出根据另一实施例的发光装置的示意性横截面图；
[0014]图5A是示出根据另一实施例的坐标面板的平面的示意图；
[0015]图5B和图5C是图5A所示的坐标面板的布线板的示意性平面图；
[0016]图6A和图6B是图5A所示的坐标面板的示意性横截面图；和
[0017]图7A和图7B是示例的透明导体的扫描电子显微镜(SEM)图像。
【具体实施方式】
[0018]将在下文中参考附图描述实施例。
[0019]在透明的ITO膜上配置无机LED和丙烯酸树脂层的发光装置中进一步增加透明度和抗弯曲性以及进一步降低发光装置的电阻很困难。已知一种装置，其中所述装置通过将无机LED夹在聚对苯二甲酸(PET)膜之间而获得，其中PET膜具有通过化学气相沉积(CVD)产生并且包括石墨烯的层以及包括层压到其上的银纳米线的层。这种装置具有低的透射率并且需要高的成本。使用银纳米线的触摸面板具有差的抗剥离性。因此，在这样的触摸面板中，难以确保抗杂质(特别是硫)性。
[0020]本发明的发明人发现低电阻并且能够以低成本提供的透明导体，所述透明导体具有高的透明度并且在抗弯曲、剥离和杂质方面是优异的。
[0021]图1是根据一个实施例的透明导体10的示意性横截面图。包括金属纳米线12a的骨料(aggregate)的金属纳米线层12以及氧化石墨稀层13布置在透明基体11上。金属纳米线层12包括多个金属纳米线12a。在金属纳米线12a中，可以在彼此间隔开的相邻的金属纳米线之间产生间隙。在这个间隙中，氧化石墨烯层13接触基体11。此外，电绝缘树脂层14布置为接触氧化石墨烯层13。
[0022]在透明导体10中，多个金属纳米线12a部分彼此接触或彼此融合，形成网状结构，诸如网眼状结构或晶格状结构。因此，形成多个导电路径并且形成跨越整个透明导体的导电集群(逾渗理论(percolat1n theory))。为了形成导电集群，金属纳米线需要一定量的数量密度。通常，更长的金属纳米线更易于形成导电集群，并且具有更大直径的金属纳米线具有更高的导电率。由于使用金属纳米线的网状结构如此形成，尽管金属的量较小，导电集群作为整体显示出高的导电率。此外，获得的金属纳米线层12是柔性的。
[0023]氧化石墨烯能够由廉价的石墨制成，并且氧化石墨烯层13是柔性并且透明的。氧化石墨稀由于氢键而具有高的结合性能(bonding properties)和粘接性能(adhesiveproperties)。因此，氧化石墨稀用来使金属纳米线12a融合到彼此，从而增强金属纳米线层12的导电率，并且同时提高热稳定性和机械稳定性。参考图2A和图2B，将描述由氧化石墨烯所导致的金属纳米线12a的融合。图2A是从上方观察的在所述实施例的透明导体中的金属纳米线12a和石墨稀13a的示意图。图2B是示意性横截面图。氧化石墨稀13a的一部分接触基体11并且标记为氧化石墨烯13a’。在本文中，金属纳米线12a夹在氧化石墨烯13a和13a’之间。金属纳米线12a的融合由氧化石墨烯之间的强的结合力23导致。
[0024]此外，氧化石墨烯13a具有各种效果。例如，氧化石墨烯13a是层状物质并且具有防止来自外部的杂质扩散的效果。特别地，尽管银纳米线可能被硫和硫的化合物腐蚀，但是能够通过氧化石墨烯的效果防止所述腐蚀。
[0025]氧化石墨稀13a本身具有绝缘性质。然而，当氧化石墨稀被施加电压以通过电流时，氧化石墨烯的一部分变为石墨烯，并且从而允许电阻的值减小。为此，获得氧化石墨烯层与电元件之间的良好接触。氧化石墨稀13a还能够溶解金属纳米线12a的一部分以促进金属纳米线12a的融合并且能够将分解的金属沉淀为纳米颗粒。氧化石墨烯与电绝缘树脂之间的粘接也是良好的，并且氧化石墨烯与具有极性基团的树脂的粘附是特别优异的。
[0026]在本实施例的透明导体中，当包括金属纳米线层12、氧化石墨烯层13和绝缘树脂层14的堆叠被图案化时，透明导体能够用于电布线(electric wiring)。通过使本实施例的透明导电膜图案化获得的电布线具有高的透明度并且在抗弯曲、剥离和杂质方面是优异的并且能够以低成本获得并且具有低的电阻。因此，具有这种电布线的装置具有高的透明度并且在抗弯曲、剥离和杂质方面是优异的。此外，所述装置在所述装置是低电阻并且能够以低成本制造方面也是有利的。
[0027]通常，具有大约10至500nm的直径和大约0.1至50 μ m的平均长度的金属线称为金属纳米线。金属纳米线的直径能够通过例如扫描电子显微镜(SEM)测量。金属纳米线的平均长度能够通过例如分析SEM图像而确定。
[0028]在本实施例中，金属纳米线12a的直径优选20至150nm，并且更优选30至120nm。当金属纳米线的平均长度过短时，不会形成充足的导电集群，这导致电阻变高。同时，当金属纳米线的平均长度过长时，在电极的制造过程中金属纳米线在溶剂中的分散变得不稳定。金属纳米线的平均长度优选I至100 μ m，并且更优选5至40 μ m。
[0029]金属纳米线12a优选银纳米线。银具有最小的电阻并且甚至对氧或水相对稳定。从金属纳米线的价格方面，铜纳米线也是优选的。金属纳米线可以由合金制成并且可以具有使用镍等镀过的表面。
[0030]金属纳米线12a能够通过使用各种还原剂在水溶液中还原金属离子而制造。通过选择在制造过程中所使用的还原剂的类型、保护性聚合物和共存离子，能够控制金属纳米线的