TWI509632B - 採用超材料高通濾波器之透明導電電極 - Google Patents

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Description

採用超材料高通濾波器之透明導電電極
本發明是有關一種導電電極，特別是一種採用超材料高通濾波器之透明導電電極。
目前許多電子應用領域需要使用透明導電電極，例如太陽能電池之電極、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)之驅動電極及顯示器之驅動電極等。一種習知之透明導電電極是採用金屬氧化物，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)，氧化銦鎵(Indium Gallium Oxide，IGO)或氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)等。然而，舉例而言，形成銦錫氧化物於基板上之製程需要在高溫下(例如攝氏200度以上)形成結晶薄膜，因此，基板需具備相當程度的耐熱性。傳統上，大多是將銦錫氧化物形成於玻璃基板上，且銦錫氧化物之機械強度韌性較差而導致電子元件不可撓曲。此外，銦錫氧化物之透光率約為80%，電阻值約為50歐姆/面積，其仍有改善的空間。
綜上所述，提供一種可形成於耐熱性較低之基板之透明導電電極便是目前極需努力的目標。
本發明提供一種採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其是將金屬層製成網目狀之超材料結構，藉由調整超材料結構之參數，使金屬層具備透光性而可作為透明導電電極。
本發明一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極包含一基板以及一金屬層。金屬層設置於基板之表面，且具有多個周期性圖案，其中多個周期性圖案彼此連接，以形成具有網目之超材料結構，且周期性圖案之網目尺寸小於可見光之平均波長。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
請參照圖1以及圖2，本發明之一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極包含一基板10以及一金屬層20。於一實施例中，基板10可為透明之高分子聚合物或玻璃。舉例而言，基板10可為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。金屬層20設置於基板10之表面，且具有多個周期性圖案21。此外，多個周期性圖案21彼此連接以形成具有網目22之超材料(metamaterial)結構。周期性圖案21之網目22可為正方形(如圖1所示)、圓形(如圖3所示)或正多角形，例如正三角形或正六角形)。此外，周期性圖案21之網目22可為陣列排列(如圖1以及圖3所示)或錯位排列(如圖4所示)。於一實施例中，金屬層20可為金、銀、銅或鋁。金屬層20能夠以較低製程溫度如奈米壓印(nano-imprint)及電子槍蒸鍍(e-gun evaporation)的方式形成於基板10之表面。如此，基板10可選用耐熱性較低之材料，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等高分子聚合物。
不同金屬具有不同的電漿頻率。藉由調整超材料之週期性結構，亦即金屬層20之周期性圖案21，即可降低金屬本質之電漿頻率(通常位於紫外光的頻率範圍)，以使頻率高於此調降後電漿頻率之特定波長之光波，穿透原本不透明的金屬層20。舉例而言，金屬層20之周期性圖案21之網目尺寸H小於可見光之平均波長，即可使可見光穿透金屬層20，而不受限於金屬層20之材料性質。於一實施例中，周期性圖案21之網目尺寸H小於580nm。依據此結構，波長範圍低於780nm之可見光即可穿透金屬層20而擁有較高之穿透率。由於金屬層20本質上具有高導電性，因此，具有超材料結構之金屬層20即可作為一透明導電電極。
周期性圖案21之周期為調控金屬層20透光度之主要參數，但不限於此。周期性圖案21之線寬W以及金屬層20之厚度D亦可調控金屬層20之透光 度。舉例而言，在相同周期之條件下，增加線寬W(即降低網目尺寸H)可能導致透光度降低。而在相同周期以及線寬W之條件下，增加金屬層20之厚度D亦可能導致透光度降低。於一實施例中，周期性圖案21之網目尺寸H以及線寬W之比值大於等於8。於一實施例中，金屬層20之厚度D小於150nm。
請參照圖5，其為本發明之一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極於可見光波長範圍之透光率。此實施例之基板10為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，金屬層20為鋁，周期性圖案21如圖1所示，周期性圖案21之網目尺寸H為580nm，線寬W為72.5nm，金屬層20之厚度為50nm。由圖5之結果可知，本發明之採用超材料高通濾波器之透明導電電極在可見光波長範圍(380nm至780nm)之平均透光率可達80.76%，優於習知之ITO電極之透光率(80%)。需注意者，本發明之採用超材料高通濾波器之透明導電電極是由金屬所構成，因此其電阻值約為5歐姆/面積，亦遠優於習知之ITO電極之電阻值(50歐姆/面積)。又，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)具備可撓性，且金屬層20具有延展性，因此，本發明之採用超材料高通濾波器之透明導電電極可應用於可撓曲之電子元件。
綜合上述，本發明之採用超材料高通濾波器之透明導電電極是將金屬層製成網目狀之超材料結構，藉由調整超材料結構之參數，使金屬層具備透光性而可作為透明導電電極。相較於習知之透明導電電極，例如ITO電極，本發明之透明導電電極具備較佳透光性、高導電率、製程溫度低、基板選擇性較多、可撓曲、避免波紋效應(moire effect)以及成本低等諸多優點。
以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
10        基板 20        金屬層 21        周期性圖案 22        網目 D          厚度 H          網目尺寸 W         線寬
圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極。 圖2為一剖面圖，顯示本發明一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極沿圖1之AA線之剖面結構。 圖3為一示意圖，顯示本發明另一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極。 圖4為一示意圖，顯示本發明又一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極。 圖5為一曲線圖，顯示本發明一實施例之採用超材料高通濾波器之透明導電電極於可見光波長範圍之透光率。
10‧‧‧基板
20‧‧‧金屬層
21‧‧‧周期性圖案
22‧‧‧網目
H‧‧‧網目尺寸
W‧‧‧線寬

Claims (10)

  1. 一種採用超材料高通濾波器之透明導電電極，包含： 一基板；以及 一金屬層，其設置於該基板之表面，且具有多個周期性圖案，其中該多個周期性圖案彼此連接，以形成具有網目之超材料結構，且該周期性圖案之網目尺寸小於可見光之平均波長。
  2. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該周期性圖案之網目尺寸小於580nm。
  3. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該周期性圖案之網目尺寸以及線寬之比值大於等於8。
  4. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該周期性圖案之該網目為正方形、圓形或正多角形。
  5. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該周期性圖案之該網目呈陣列排列。
  6. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該周期性圖案之該網目呈錯位排列。
  7. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該金屬層包含金、銀、銅或鋁。
  8. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該金屬層之厚度小於150nm。
  9. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該基板包含透明之高分子聚合物或玻璃。
  10. 如請求項1所述之採用超材料高通濾波器之透明導電電極，其中該基板包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。
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