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透明电极构件、层叠透明电极构件及静电电容式传感器


技术摘要:
能够在适当具有抗绝缘击穿性的同时提高透明电极的图案的不可见性的透明电极构件(100)具有:基材(101),其具有透光性;以及相互电连接的多个第一透明电极(4B),其沿第一方向排列配置于基材(101)的第一面(S1),且具有透光性,第一透明电极(4B)具备分散层(DL),该分散层(D  全部
背景技术:
为了在不降低画面中显示的影像的视觉辨认性的情况下感知操作体所接触的部 分的位置,静电电容式传感器具备具有透明电极的透明电极构件。作为该透明电极构件,通 常使用铟-锡氧化物(ITO)等金属氧化物系的材料。 近年来,以提高具备静电电容式传感器的设备(例如智能手机)的设计性等为目 的,对提高静电电容式传感器的挠性(提高弯曲抗性)的要求提高。为了应对这样的要求,代 替以往使用的金属氧化物系的材料,提出了具有使银纳米线等导电性纳米线分散于基质树 脂的结构的透明电极构件。 当在这种结构的透明电极构件中存在设置有透明电极的图案部和未设置透明电 极的非图案部(绝缘部)的情况下,在视觉上区分出图案部与非图案部。并且,当图案部的反 射率与非图案部的反射率之间的差增大时,图案部与非图案部之间的差异在视觉上变得明 显。这样一来,存在作为显示影像的显示元件的外观的视觉辨认性降低这样的问题。 从克服这样的外观的视觉辨认性降低的问题、即提高透明电极构件的不可见性的 观点出发,专利文献1中记载了一种透光性导电构件,所述透光性导电构件在透光性的基材 的表面形成有通过将银纳米线埋设于外涂层而得到的导电层,所述透光性导电构件的特征 在于,所述导电层区分为导电区域和表面电阻率比所述导电区域高的非导电区域,在所述 非导电区域内,埋设于所述外涂层的银纳米线的至少一部分被碘化,且在所述非导电区域 内,银碘化物不从所述外涂层的表面露出、或者所述非导电区域内的从所述外涂层的表面 露出的银碘化物的量少于在所述导电区域内从所述外涂层的表面露出的银纳米线的量。 专利文献2中公开了一种导电性纳米纤维片,其具备:基体片;导电图案层,其形成 在所述基体片上,且包含导电性纳米纤维,能够经由该导电性纳米纤维进行导通,并具有无 法通过目视进行识别的大小的多个微小针孔;以及绝缘图案层,其形成于所述基体片上的 未形成所述导电图案层的部分,包含所述导电性纳米纤维,且与所述导电图案层绝缘。专利 文献2所记载的导电性纳米纤维片中的所述绝缘图案层具有无法通过目视进行识别的宽度 的狭小槽,所述绝缘图案层通过该狭小槽与所述导电图案层绝缘并且形成为多个岛状。在 专利文献3中也对一种透明导电性元件进行了记载,该透明导电性元件具备:基材,其具有 表面;以及在上述表面平面性地交替排列的透明导电部及透明绝缘部,上述透明绝缘部是 由多个岛部构成的透明导电层,且上述透明导电部及上述透明绝缘部的平均边界线长度为 20mm/mm2以下。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:国际公开WO2015/019805号 4 CN 111742286 A 说 明 书 2/30 页 专利文献2:日本特开2010-157400号公报 专利文献3:日本特开2013-152578号公报
技术实现要素:
发明所要解决的课题 在上述那样的具备导电性纳米线分散于基质树脂的结构的透明电极构件中,由分 散于基质树脂的多个导电性纳米线的缠绕而构成的构件(导电性交织体)是直接承担导电 性的表达的构件。换言之,在透明电极构件中,导电性交织体成为导电通路。相对于此,在以 往的具有由金属氧化物系的材料构成的透明电极的透明导电构件中,构成透明电极的金属 氧化物系的材料整体为导电通路。因此,对于将导电性交织体作为导电通路的透明导电构 件,其绝缘击穿的机制可能与以往的具有由金属氧化物系的材料构成的电极的透明导电构 件不同。因此,在如上述那样研究使不可见性提高这样的课题的解决方案时,需要充分考虑 要适当具有对绝缘击穿的抗性(抗绝缘击穿性)。 本发明的目的在于,提供能够在适当具有抗绝缘击穿性的同时提高透明电极的图 案的不可见性的透明电极构件、具备多个该透明电极构件的层叠透明电极构件及具备上述 的透明电极构件的静电电容式传感器。 用于解决课题的方案 在一个方案中,本发明的透明电极构件具备:基材,其具有透光性;透明电极,其在 所述基材的一个面即第一面配置有多个,且具有透光性;以及绝缘层,其配置于绝缘区域, 在从所述第一面的法线方向观察时,所述绝缘区域位于配置有所述透明电极的区域的周围 的至少一部分,所述透明电极构件的特征在于,所述透明电极具备分散层,所述分散层包括 由绝缘材料构成的基质和分散在所述基质内的导电性纳米线,在从所述第一面的法线方向 观察时,所述透明电极具有:导电区域,其由导电部构成;以及光学调整区域,其具有光学调 整部,所述导电部与所述光学调整部相比导电性更高,所述光学调整部与所述导电部相比, 所述分散层中的所述导电性纳米线的分散密度更低,所述透明电极具有沿所述第一面的面 内方向之一即第一方向排列配置且相互电连接的多个第一透明电极,在所述第一方向上相 邻的两个所述第一透明电极通过第一透明布线而相互电连接,所述第一透明布线位于两个 所述第一透明电极之间且由所述导电区域构成,在从所述第一面的法线方向观察时,所述 第一透明电极具有以包含所述第一透明电极与所述第一透明布线的边界线的方式配置的 周边区域、以及包含所述第一透明电极的重心在内的中心区域,且所述周边区域内的所述 导电区域的存在密度比所述中心区域内的所述导电区域的存在密度高。 使用了导电性纳米线的透明电极与以往的使用了金属氧化物系材料的透明电极 相比,存在电阻较低而电流容易流动这样的不同点。这带来了透明电极构件中的电阻损失 较少这样的优点。另一方面,由于透明电极的导电通路由较细的导电性纳米线的交织体构 成,因此在由于静电释放(ESD)等而使得大电流流过时,与构成透明电极的材料整体构成导 电通路的情况相比,可能以相对较少的电流产生绝缘击穿。于是,如上所述,在透明电极中 设置有导电性纳米线的分散密度较低的光学调整区域,该光学调整区域在透明电极中构成 导电通路,并且也是反射率较高从而提高透明电极的视觉辨认性的原因,其结果是,降低透 明电极的反射率并且提高透明电极的电阻,从而即使在向透明电极施加较高的电压的情况 5 CN 111742286 A 说 明 书 3/30 页 下,也降低在每个导电性纳米线中流动的电流,由此能够在适当具有透明电极构件的抗绝 缘击穿性的同时提高透明电极的图案的不可见性。 在此,在沿第一方向排列相邻的两个第一透明电极流动的电流在第一方向的端部 的附近以朝向在该端部延伸设置的第一透明布线聚集的方式流动。另外,由于光学调整区 域的导电性比导电区域低,因此在第一透明电极流动的电流避开光学调整区域而优先在导 电区域流动。换言之,光学调整区域是使第一透明电极的导电通路减少的因素。于是,通过 使得在第一透明电极中以包含与第一透明布线的边界线的方式配置的周边区域的光学调 整区域的存在密度比第一透明电极的其他区域、具体而言为中心区域低(使周边区域内的 导电区域的存在密度高于中心区域内的导电区域的存在密度),能够增加周边区域内的导 电通路(由导电区域的导电性交织体构成。)的存在密度。其结果是,即使在大电流沿第一方 向流过在第一方向上排列相邻的两个第一透明电极的情况下,也能够减少在位于周边区域 的导电区域内产生过度的电流集中的可能性。如果在导电区域内产生了过度的电流集中, 则构成位于导电区域且作为导电通路发挥功能的导电性交织体的导电性纳米线发生熔断, 其结果是,在周边区域产生绝缘击穿。这样,通过预先提高周边区域内的导电通路的存在密 度,能够在大电流流过透明电极构件时,减少比本来最容易产生绝缘击穿的位置即第一透 明布线先在透明电极中产生绝缘击穿的可能性。 优选地,在上述的透明电极构件中,所述周边区域由所述导电区域构成。在该情况 下,能够使周边区域的导电通路的存在密度最高。 优选地,上述的透明电极构件的所述光学调整区域具有在所述导电区域内离散地 配置的多个局部区域。通过在导电区域内离散地配置导电性相对较低的光学调整区域,从 而抑制了在透明电极内形成容易目视辨认出的图案、或者透明电极的导电性过度降低。在 该情况下,所述多个局部区域有时优选彼此分离30μm以上。该分离距离即位于离散配置的 光学调整区域之间的导电区域的宽度,因此是透明电极中的每个导电通路的宽度。通过使 得该分离距离为30μm以上,从而稳定地抑制了作为透明电极的导电性过度降低。 在如上述那样具有多个局部区域的情况下,也可以是,在从所述第一面的法线方 向观察时,所述多个第一透明电极分别由所述周边区域和所述中心区域构成。在该情况下, 优选地,对于所述多个第一透明电极中的每一个,位于所述周边区域与所述中心区域的边 界线即区域边界线处的所述导电区域的长度的总和为边界导电宽度∑w,所述边界导电宽 度∑w与所述第一透明布线的最小宽度W具有下述式的关系: ∑w>W。 由于在第一透明布线流动的电流沿着第一方向,因此,在第一透明布线中的第一 面内方向上与第一方向交叉的方向的长度的最小值、即第一透明布线的最小宽度W会对第 一透明布线的抗绝缘击穿性造成影响。具体而言,第一透明布线的最小宽度W越大,则第一 透明布线的绝缘击穿电压越高。 另一方面,在延伸设置于第一透明布线的第一透明电极中也与第一透明布线相 同,电流基本上沿第一方向流动。然而,如上所述,在第一透明电极中,多个导电性相对较低 的光学调整区域(多个局部区域)在导电性相对较高的导电区域中分散配置。因此,在第一 透明电极中,电流避开光学调整区域而优先在导电区域流动。因此,从第一透明布线向第一 透明电极流入的电流分支成通过位于多个局部区域之间的多个导电区域。由于像这样产生 6 CN 111742286 A 说 明 书 4/30 页 了电流分支,因此,即使在第一透明电极中的多个局部区域的各自的分离区域比第一透明 布线的最小宽度W狭窄的情况下,也基本上容易比第一透明电极优先在第一透明布线中产 生绝缘击穿。容易在第一透明电极中优先产生绝缘击穿的情况是:第一透明电极中的电流 分支不充分,从而在分支出的电流所流动的每个导电通路中流动有比第一透明布线多的电 流。 如上所述,在第一透明电极所具有的周边区域(第一周边区域及第二周边区域)内 提高了导电区域的存在密度,因此适当减少了在周边区域内产生绝缘击穿的可能性。因此, 在第一透明电极中产生绝缘击穿的可能性最高的是周边区域(第一周边区域及第二周边区 域)与中心区域的边界线即区域边界线的附近。由于第一透明电极具有多个局部区域(光学 调整区域)分散在导电区域中的结构,因此区域边界线穿过多个局部区域,并且穿过位于局 部区域的周围的导电区域。在第一透明电极流动且通过区域边界线的电流实质上通过该导 电区域,因此,位于区域边界线的导电区域的长度的总和即边界导电宽度∑w是从第一面的 法线方向观察第一透明电极时的区域边界线中的电流所流过的部分的长度。边界导电宽度 ∑w也可以叫作位于区域边界线的多个局部区域(光学调整区域)的分离距离的总和。 如果使得该边界导电宽度∑w大于第一透明布线的最小宽度W,则能够在大电流流 过第一透明电极时,适当减少比第一透明布线先在第一透明电极中产生绝缘击穿的可能 性。即,通过以满足∑w>W的方式将多个局部区域(光学调整区域)配置于第一透明电极,能 够在不降低透明电极构件的抗绝缘击穿性的情况下,更稳定地享受由于配置了光学调整区 域而带来的不可见性提高的利益。 光学调整部通过使分散层中的导电性纳米线的分散密度相比导电部降低,从而使 具有光学调整部的光学调整区域的反射率降低。该光学调整部有时通过优先从具有导电性 纳米线分散于基质树脂的结构的分散层中将导电性纳米线去除而形成。这样一来,在形成 光学调整部的情况下,位于接近光学调整部的导电部的导电性纳米线的一部分会不可避免 地与位于光学调整部的导电性纳米线一起被去除。因此,对于构成从第一面的法线方向观 察时位于由光学调整部构成的光学调整区域的周围的导电区域的导电部,其导电性纳米线 的分散密度相比其他导电区域降低,其结果是,有时位于光学调整区域的周围的导电区域 的导电性低一些。也考虑到这样的情况,从而通过对边界导电宽度∑w乘以0.9倍并将该值 设定为第一透明布线的最小宽度W以上,即满足下述式,能够在大电流流过第一透明电极时 特别稳定地减少比第一透明布线优先在第一透明电极中产生绝缘击穿的可能性: 0.9×∑w≥W。 更优选地,所述边界导电宽度∑w与所述第一透明布线的最小宽度W具有下述式的 关系: 1.3≤∑w/W≤2.5。 另外,优选地,在从所述第一面的法线方向观察时,所述区域边界线与最靠近所述 区域边界线的所述第一透明布线之间的分离距离为50μm以上且300μm以下。通过使得该分 离距离为50μm以上,能够进一步稳定地减少边界导电宽度∑w为第一透明布线的最小宽度W 的同等以下的可能性。另外,通过使得上述的分离距离为300μm以下,能够更稳定地降低由 第一透明布线和周边区域构成的区域的视觉辨认性。 在所述绝缘区域的反射率比所述导电区域的反射率低的情况下,通过设置光学调 7 CN 111742286 A 说 明 书 5/30 页 整区域,从而绝缘区域与透明电极的反射率之差减少,因此从提高透明电极构件的不可见 性的观点出发是优选的。 所述透明电极中的所述光学调整区域的面积比例(以下,也叫作“调整率”。)为 40%以下,有时从提高透明电极构件的抗绝缘击穿性的观点出发是优选的。 在上述的透明电极构件中也可以是,所述透明电极具有沿所述第一面的面内方向 中的与所述第一方向不同的第二方向排列配置且相互电连接的多个第二透明电极。在该情 况下也可以是,在所述第二方向上相邻的两个所述多个第二透明电极由第二透明布线电连 接,所述第一透明布线与所述第二透明布线具有在所述第一面的法线方向上隔着绝缘物而 重叠的部分。所述第二透明布线如果由电阻比所述第二透明电极高的材料构成,则在第二 透明布线中产生绝缘击穿的可能性相比第一透明布线降低,因此是优选的。所述第二透明 布线具有层叠于所述第二透明电极的部分,且所述第二透明电极中的与所述第二透明布线 接触的部分由所述导电区域构成,从而减少了在第二透明电极与第二透明布线的界面附近 产生绝缘击穿的可能性,因此是优选的。 上述的透明电极构件中,所述基材也可以是片状。在该情况下也可以是,所述第一 面是所述基材所具有的两个主面之一,在两个所述主面的另一面即第二面具有沿所述主面 的面内方向中的与所述第一方向不同的第二方向排列配置且相互电连接的多个第二透明 电极。 作为另一方案,本发明提供一种层叠透明电极构件,其通过两个上述的透明电极 构件在所述第一面的法线方向上层叠而成,所述层叠透明电极构件的特征在于,两个所述 透明电极构件的所述第一透明电极分别配置为使得两个所述透明电极构件的所述第一方 向成为互不相同的方向。 作为又一方案,本发明提供一种静电电容式传感器,其具备上述的透明电极构件 和感知部,所述感知部感知在操作者的手指等操作体与透明电极之间产生的静电电容的变 化。在该静电电容式传感器中,透明电极的不可见性较高,因此能够提高透过静电电容式传 感器而被使用者观察到的图像的视觉辨认性,还能够提高显示均匀性。 发明效果 本发明提供了能够在适当具有抗绝缘击穿性的同时提高透明电极的图案的不可 见性的透明电极构件。另外,本发明还提供了具备多个该透明电极构件的层叠透明电极构 件及具备上述的透明电极构件的静电电容式传感器。 附图说明 图1是概念性地示出本发明的一个实施方式的透明电极构件的结构的俯视图。 图2是图1的V1-V1剖视图。 图3是概念性地示出本发明的一个实施方式的透明电极构件的透明电极的具体结 构的一例的局部剖视图。 图4是概念性地示出本发明的一个实施方式的透明电极构件的透明电极的具体结 构的另一例的局部剖视图。 图5是概念性地示出具有多个透明电极的透明电极构件的一例的结构的俯视图。 图6是概念性地示出具有多个透明电极的透明电极构件的另一例且为本发明的一 8 CN 111742286 A 说 明 书 6/30 页 个实施方式的透明电极构件的一例的结构的俯视图。 图7是第一结构的透明电极构件的制造方法的流程图。 图8是概念性地示出准备了第一层叠体的状态的剖视图。 图9是概念性地示出将抗蚀剂层配置在第一层叠体之上的状态的剖视图。 图10是概念性地示出进行了利用碘液的处理后的状态的剖视图。 图11是概念性地示出进行了利用硫代硫酸盐溶液的处理后的状态的剖视图。 图12是概念性地示出将抗蚀剂层去除后的状态的剖视图。 图13是第二结构的透明电极构件的制造方法的流程图。 图14是概念性地示出准备了第一层叠体的状态的剖视图。 图15是概念性地示出将第一抗蚀剂层配置在第一层叠体之上的状态的剖视图。 图16是概念性地示出进行了利用碘液的处理后的状态的剖视图。 图17是概念性地示出进行了利用硫代硫酸盐溶液的处理后的状态的剖视图。 图18是概念性地示出将第一抗蚀剂层去除后的状态的剖视图。 图19是概念性地示出将第二抗蚀剂层配置在第一层叠体之上的状态的剖视图。 图20是概念性地示出进行了利用碘液的处理后的状态的剖视图。 图21是概念性地示出进行了利用硫代硫酸盐溶液的处理后的状态的剖视图。 图22是概念性地示出将第二抗蚀剂层去除后的状态的剖视图。 图23是表示本实施方式的静电电容式传感器的俯视图。 图24是将图1所表示的区域A1放大后的俯视图。 图25是图2所表示的剖切面C1-C1处的剖视图。 图26是图2所表示的剖切面C2-C2处的剖视图。 图27是表示本实施方式的静电电容式传感器的变形例的第一透明电极及第二透 明电极的俯视图。 图28是例示出调整率与布线电阻的关系的一例的图表。 图29是例示出间隙宽度与调整率的关系的一例的图表。 图30是例示出膜电阻与可确保导通性线宽度的关系的一例的图表。 图31是对在本实施方式的间隙(gap)的附近设置有光学调整部时的视觉辨认性进 行说明的俯视图。 图32是例示出使光学调整部的直径发生变化时的波长与反射率的关系的一例的 图表。 图33是将图32所表示的图表中的一部分放大表示的图表。 图34是例示出使光学调整部的形状发生变化时的波长与反射率的关系的一例的 图表。 图35是将图34所表示的图表中的一部分放大表示的图表。 在图36中,(a)是示出在第一结构的透明电极构件的制造方法的变形例中进行了 利用硫代硫酸盐溶液的处理后的状态的图,(b)是概念性地示出将第一抗蚀剂层去除而得 到了透明电极构件的状态的剖视图。 在图37中,(a)是示出在第二结构的透明电极构件的制造方法的变形例中进行了 用于形成绝缘层的、利用硫代硫酸盐溶液的处理后的状态的图,(b)是概念性地示出将第一 9 CN 111742286 A 说 明 书 7/30 页 抗蚀剂层去除而得到中间构件后的状态的剖视图。 在图38中,(a)是示出在第二结构的透明电极构件的制造方法的变形例中进行了 用于形成光学调整部的、利用硫代硫酸盐溶液的处理后的状态的图,(b)是概念性地示出将 第二抗蚀剂层去除而得到透明电极构件后的状态的剖视图。 图39是表示本实施方式的静电电容式传感器的其他变形例(第二变形例)的检测 区域的一部分的俯视图。 图40是对在周边区域及连结部7中的电流的流动方式(图中的黑箭头)进行说明的 图。 图41是比较例1的检测区域的局部放大图。 图42是比较例2的检测区域的局部放大图。 图43是实施例1的检测区域的局部放大图。 在图44中,(a)是实施例2的检测区域的局部放大图,(b)是使(a)的放大倍率降低 后的图。 在图45中,(a)是实施例3的检测区域的局部放大图,(b)是使(a)的放大倍率降低 后的图。 图46是示出各实施例、比较例的参数的表。 图47是示出各实施例、比较例的绝缘击穿电压的评价结果及视觉辨认性的评价结 果的表。 图48是示出绝缘击穿电压(相对值)与∑w/W的关系的图表。 图49是示出绝缘击穿电压(相对值)与分离距离x的关系的图表。 图50是对本发明的其他实施方式的静电电容式传感器的结构进行说明的图。 图51是对本发明的另一实施方式的静电电容式传感器的结构进行说明的图。
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