[发明专利]复合透明导体及其形成方法

说明书

技术领域

本公开涉及基于传导纳米结构的复合透明导体及其形成方法。 

背景技术

透明导体指的是光学透明的薄传导膜。它们被广泛用作平板电色显示——例如液晶显示器、等离子显示器、触摸屏、电致发光器件以及薄膜太阳能电池——的透明电极，成为防静电层以及电磁波屏蔽层。 

常规的透明导体包括真空沉积的金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)。然而，由于它们需要真空腔、较高的沉积温度和/或高退火温度以获得高传导性，因此金属氧化物薄膜的造价高昂。金属氧化物膜也是脆弱的，即使在遇到例如弯曲的较小物理应力时也易于受到破坏。 

传导聚合物也被用作光学透明导电体。不过，与金属氧化膜相比，它们一般具有较低的传导值和较高的光吸收(特别是在可见光波长)，并且缺乏化学和长期稳定性。 

传导纳米结构由于其亚微米尺寸而能够形成光学透明传导薄膜。同时待审并且共有的第11/504,822、11/871,767以及11/871,721号美国专利申请描述了由例如金属纳米线的网状各向异性传导纳米结构形成的透明导体。与ITO薄膜类似，基于透明导体的纳米结构特别适于作为能够耦合到在例如平板显示器以及触摸屏的电色显示器中的薄膜晶体管的电极。此外，基于纳米结构的透明导体也适用于用作彩色滤光片和偏光器(如偏光片)等上的覆层。上述同时待审的申请也通过引用而全部并入本文。 

需要提供低成本和高性能的基于纳米结构的透明导体，以满足对高性能显示系统的不断增长的需求。 

发明内容

本文描述了复合透明导体及其应用。 

一个实施例描述了一种复合透明导体，包括：含有多个金属纳米线或者多个金属纳米管的第一传导介质；以及耦合到所述第一传导介质的第二传导介质，所述第二传导介质包括第二类型纳米结构的传导网络。 

另一个实施例描述了一种器件，包括复合透明导体，其含有：包括多个金属纳米线或多个纳米管的第一传导介质；和耦合到第一传导介质的第二传导介质，第二传导介质是连续传导膜。 

进一步的实施例描述了一种液晶显示单元，包括：第一电极；和第二电极，其中第一电极和第二电极之间的垂直距离定义了单元间隙；其中第一电极是包括第一传导介质和第二传导介质的复合透明导体，并且其中，第一传导介质包括具有单元间隙级别的筛孔尺寸的金属纳米线或金属纳米管；并且其中，第二传导介质是连续传导膜或者具有单元间隙大约1/5至1/100筛孔尺寸的纳米结构的传导网络。 

附图简要描述 

在附图中，相同的标号表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置未必按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度并未按比例绘制，并且有些元件被任意地放大和放置以提高附图的易读性。此外，所绘制的元件的具体形状并非旨在传达关于该具体元件的实际形状的任何信息，选择其仅为了在图中易于辨别。 

图1显示了处于上述电渗透水平的金属纳米线膜。 

图2A显示了低于电渗透水平的金属纳米线膜。 

图2B显示了一种复合透明导体，其包括低于电渗透水平并且与连续传导膜相结合的金属纳米线。 

图2C显示了一种复合透明导体，其包括低于电渗透水平并且与第二类各向异性纳米结构形成的传导膜相结合的金属纳米线。 

图3A显示了位于相邻金属纳米线之间的非均匀电场。 

图3B显示了存在连续传导膜时的均匀电场。 

 图4A-4C显示了基于金属纳米线和碳纳米管的复合透明导体的 实施例。 

图5显示了一种复合透明导体，其具有尺寸上不同的两种类型的金属纳米线。 

图6A-6B显示了基于金属纳米线和金属氧化膜的复合透明导体的实施例。 

图6C示意性地显示了一对并联电阻。 

图7A-7B显示了基于金属纳米线和传导聚合物膜的复合透明导体的实施例。 

图8示意性地示出了位于两个透明电极之间的液晶材料； 

图9显示了结合有复合透明导体的器件。 

具体实施方式

一般来说，复合透明导体是由至少两种透明传导介质形成的传导膜。更具体地说，复合透明导体包括作为第一传导介质的各向异性金属纳米结构(如本文所述)，和耦合到第一传导介质的第二传导介质。第二传导介质通常是一种具有第二类型传导纳米结构的传导网络，或者是由传导聚合物或者金属氧化物形成的连续传导膜。