一種透明導電薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種透明導電薄膜，包括：沿第一方向有序排列的一維納米導線組、沿第二方向有序排列的一維納米導線組和粘聯(lián)膠，所述的粘聯(lián)膠位于所述的兩組一維納米導線組中的一維納米導線的相互連接處，所述的粘聯(lián)膠具有導電性能。本發(fā)明使用膠體對填料連接點處進行固定處理，尤其是經(jīng)過預處理降低接觸電阻，然后在兩方向?qū)Ь€的相互連接處用粘聯(lián)膠粘合，降低薄膜片電阻。另外，在降低電阻值的同時，由于連接處粘聯(lián)膠的存在，透明導電薄膜的穩(wěn)定性能也獲得大大的提高。
【專利說明】一種透明導電薄膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及膜導電領(lǐng)域，更具體地，涉及一種透明導電薄膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 透明導電薄膜是一種既能導電又在可見光范圍內(nèi)具有高透明率的一種薄膜，主要 有金屬膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、復合膜系等。金屬膜系導電性能 好，但是透明率差。半導體薄膜系列剛好相反，導電性差，透明率高。當前研究和應用最為 廣泛的是金屬膜系和氧化物膜系。透明導電薄膜主要用于光電器件(如LED，薄膜太陽能電 池等）的窗口材料。常見的透明導電薄膜為ΙΤ0 (錫摻雜三氧化銦)、ΑΖ0(鋁摻雜氧化鋅） 等，它們的禁帶寬度大，只吸收紫外光，不吸收可見光，因此稱之為"透明"。
[0003] 透明導電薄膜存在一個問題，電阻值比較高，目前想要獲得較低電阻值的透明導 電薄膜的工藝比較復雜，主要是從低溫沉積技術(shù)、薄膜生長機理和薄膜表面改性等方面進 行研究。如何提供一種簡單有效的方法來降低透明導電薄膜的電阻值，提高透明導電薄膜 的透明度，是目前急需克服的一個問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是為了降低透明導電薄膜的電阻。
[0005] 根據(jù)以上發(fā)明目的，本發(fā)明首先提供一個納米導線結(jié)構(gòu)，包括：沿第一方向有序排 列的一維納米導線組、沿第二方向有序排列的一維納米導線組和粘聯(lián)膠，所述的粘聯(lián)膠位 于所述的兩組一維納米導線組中的一維納米導線的相互連接處，所述的粘聯(lián)膠具有導電性 能。
[0006] 所述的沿第一方向有序排列的一維納米導線中的一維納米導線和第一方向的偏 差可以為(Γι〇°，所述的沿第二方向有序排列的一維納米導線中的一維納米導線和第二方 向的可以為〇~1〇°。所述的第一方向和第二方向的夾角可以是(Γ90°，包含0°和90°。
[0007] 還包括其他的有序分布或無序分布的一維納米導線。
[0008] 所述的一維納米導線的長寬比為ΚΓ2000。
[0009] 所述的一維納米導線為金屬納米線、碳基納米線、硅基納米線、金屬化合物納米線 或?qū)щ姼叻肿蛹{米線中的一種或幾種。
[0010] 所述的粘聯(lián)膠為導電高分子、丙烯酸酯類樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂、聚氨酯、環(huán) 氧樹脂、聚酯、氟聚合物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚乙烯醇、改性淀粉、改性纖維素、殼聚糖、淀 粉、纖維素、植物膠、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯酮中的一種或幾種。
[0011] 更具需求再提供一種透明導電膜，包括襯底和導電層，所述導電層包含上述的納 米導線結(jié)構(gòu)和基質(zhì)，所述透明導電膜的光透射率大于85%，且表面電阻率在1至1000 Ω / sp之間。
[0012] 所述的納米導線結(jié)構(gòu)中的一維納米導線經(jīng)過表面預處理，所述的預處理為表面加 壓、光照、電場、磁場和加熱中的一種或多種。
[0013] 所述的襯底為玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對 苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、含氟聚合物、聚酰胺、聚酰亞胺、有機硅樹脂、聚醚酮、聚醚酮酮、 聚降冰片烯、聚酯，聚苯乙烯或三醋酸纖維素中的一種或幾種。
[0014] 所述的基質(zhì)為聚氨酯、丙烯酸酯類樹脂、硅酮、聚硅烷、聚氯乙烯、聚苯乙烯、環(huán)氧 樹脂、氟聚合物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚降冰片烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯 醇，改性淀粉，改性纖維素，殼聚糖，淀粉，纖維素，植物膠，聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯酮中的 一種或幾種。
[0015] 所述的透明導電膜還包括配向膜層，所述的配向膜層位于導電層之上、之下或之 中。
[0016] 所述的配向膜層由多個不同方向的配向膜組成。
[0017] 根據(jù)需求再提供一種上述的納米導線結(jié)構(gòu)在器件中的應用，所述的器件為顯示 屏、觸摸屏、傳感器、太陽能電池或?qū)岚濉?br> [0018] 根據(jù)需求再提供一種上述的透明導電膜在器件中的應用，所述的器件為顯示屏、 觸摸屏、傳感器、太陽能電池或?qū)岚濉?br> [0019] 更進一步提供一種透明導電薄膜的制備方法，所述的制備方法為通過涂布的方法 將納米導線涂覆在基板表面，形成導電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將粘聯(lián)膠均勻加入到基板表面。
[0020] 所述的加入的時間為先于、后于或同時與導電填料涂覆在基板表面。無論在哪個 時間加入膠體都不影響本發(fā)明的導電性能，都會在導電填料之間的連接點處形成包覆體。
[0021] 本發(fā)明還提出另一種技術(shù)方案：一種應用有序?qū)щ姳∧さ钠骷?，包括基板、在該?板上具有一定圖形結(jié)構(gòu)的導電薄膜。
[0022] 進一步，該器件包括傳感器層以及透明覆蓋層，以形成觸控面板；該傳感器層由設(shè) 置在該基板上的有序?qū)щ姳∧ば纬桑撏该鞲采w層設(shè)置于傳感器層之上。該導電薄膜應用 于單層觸控面板，通過有序分布的透明導電薄膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ΙΤ0制作觸控面板，既能夠有 效的降低制作成本，同時可以用于制作柔性觸控屏。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點在于： 1.本發(fā)明的透明導電薄膜具有更好的導電性能，平均導電性在2(Γ100 Ω /sq，且本發(fā) 明的透明度在94?95%。
[0024] 2.本發(fā)明的透明導電薄膜的物理性能更好，由于每個結(jié)點都包覆有膠體，不會因 為一點點形變就使得透明導電薄膜的性能發(fā)生改變。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為應用本發(fā)明的透明導電薄膜制作觸控面板的結(jié)構(gòu)剖面圖。

【具體實施方式】
[0026] 實施例1 制備方法 如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該透明導電薄膜包含襯底1，納米導線2,粘聯(lián)膠 3。將濃度10mg/ml的納米銀溶液和濃度0. 5wt%的光固化型環(huán)氧樹脂乙醇溶液按照1:6的 質(zhì)量比混合，納米銀線平均直徑35nm，長度lOum。將所得的懸浮液在漩渦混勻器上混合 10分鐘，從而得到分散均勻的懸浮液。將該懸浮液涂覆到玻璃基板上。隨后將玻璃基板迅 速轉(zhuǎn)移至90°C熱板上預烘2分鐘。去除溶劑后將該基板進行紫外曝光處理，曝光時間45s。 完成曝光后，將基板移至120°C熱板烘烤lOmin，使環(huán)氧樹脂固化完全。測試樣品表面電阻 率，透光率。在扣除玻璃基板透光率損失后，導電層薄膜在550納米波長的透光率為94. 2%， 四探針法測得的方塊電阻值為150 Ω/sq。 實施例2 制備 如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該透明導電薄膜包含襯底1，納米導線2,粘聯(lián)膠 3。將濃度10mg/ml的納米銀溶液和濃度0. 5wt%的光固化型環(huán)氧樹脂乙醇溶液按照1:6的 質(zhì)量比混合，納米銀線平均直徑35nm，長度lOum。將所得的懸浮液在漩渦混勻器上混合10 分鐘，從而得到分散均勻的懸浮液。將該懸浮液分兩次涂覆到玻璃基板上，且兩次方向互相 垂直。隨后將玻璃基板迅速轉(zhuǎn)移至90°C熱板上預烘2分鐘。去除溶劑后將該基板進行紫外 曝光處理，曝光時間45s。完成曝光后，將基板移至120°C熱板并在其表面施加 lOMPa壓力， 使納米銀線之間接觸更加緊密，烘烤lOmin。測試樣品表面電阻率，透光率。在扣除玻璃基 板透光率損失后，導電層薄膜在550納米波長的透光率為94. 3%，四探針法測得的方塊電阻 值為 60Q/sq。
[0027] 實施例3 制備 如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該透明導電薄膜包含襯底1，納米導線2,粘聯(lián)膠 3。將濃度10mg/ml的納米銀溶液和濃度0. 5wt%的熱固化型環(huán)氧樹脂乙醇溶液按照1:6的 質(zhì)量比混合，納米銀線平均直徑35nm，長度lOum。將所得的懸浮液在漩渦混勻器上混合 10分鐘，從而得到分散均勻的懸浮液。將該懸浮液沿相互垂直兩個方向涂覆到玻璃基板上。 隨后將玻璃基板迅速轉(zhuǎn)移至50°C熱板上預烘2分鐘。去除溶劑后在薄膜兩端沉積銀或銅金 屬觸點，并施加一電壓。由于銀線接觸點之間電阻值較大，發(fā)生放熱效應，使銀線接觸點溫 度高于單獨銀線處的溫度。從而使銀線接觸點處發(fā)生熔融焊接現(xiàn)象，并且銀線接觸點附近 的環(huán)氧樹脂也由于溫度升高進行固化反應，進一步增強銀線接觸點之間連接強度。測試樣 品表面電阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率損失后，導電層薄膜在550納米波長的透光 率為94. 7%，四探針法測得的方塊電阻值為50 Ω /Sq。
[0028] 實施例4 如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該透明導電薄膜包含襯底1，納米導線2,粘聯(lián)膠 3。將取向用的高分子聚合物溶于有機溶劑中，通過濕法成膜的方式將該懸浮液涂覆在基板 表面，制備配向膜。使用的取向型高分子聚合物為鏈式高分子聚合物，在側(cè)鏈上以一定長度 的碳鏈段鏈接具有光敏特性的香豆素或者其他光敏官能團。利用高壓疝燈通過濾光片和偏 振器得到光敏基團敏感波長下一定強度的UV偏振光，并將該UV偏振光垂直射向基板表面， 照射一定時長，光敏基團將在UV光偏振方向上發(fā)生交聯(lián)反應，形成取向結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整UV 偏振光方向，使配向膜沿相互垂直的兩個方向取向。將濃度l〇mg/ml的納米銀溶液和乙醇 溶液按照1:6的質(zhì)量比混合，納米銀線平均直徑35nm，長度lOum。將所得的懸浮液在漩渦 混勻器上混合10分鐘，從而得到分散均勻的懸浮液。將該懸浮液涂覆到配向膜上。隨后將 薄膜整體迅速轉(zhuǎn)移至90°C熱板上烘烤2分鐘。去除溶劑形成交叉網(wǎng)絡(luò)型導電結(jié)構(gòu)。測試樣 品表面電阻率，透光率。在扣除基板透光率損失后，導電層薄膜在550納米波長的透光率為 94. 8%，四探針法測得的方塊電阻值為75 Ω /sq。
[0029] 實施例5 如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該透明導電薄膜包含襯底1，納米導線2,粘聯(lián) 膠3。首先將配向液涂布于基板表面，使用毛刷沿一定方向進行摩擦制成配向膜，配向膜表 面會因配向滾軸上之摩擦布之毛羽摩擦而被刷出沿一定方向排列的溝槽，在配向膜表面涂 覆納米導電填料，配向膜上的導電填料會因分子間作用力而達到定向取向效果。隨后在薄 膜兩端沉積銀或銅金屬觸點，并施加一電壓。由于銀線接觸點之間電阻值較大，發(fā)生放熱效 應，使銀線接觸點溫度高于單獨銀線處的溫度。從而使銀線接觸點處發(fā)生熔融焊接現(xiàn)象，并 且銀線接觸點附近的環(huán)氧樹脂也由于溫度升高進行固化反應，進一步增強銀線接觸點之間 連接強度。測試樣品表面電阻率，透光率。在扣除基板透光率損失后，導電層薄膜在550納 米波長的透光率為94. 7%，四探針法測得的方塊電阻值為30 Ω/Sq。
[0030] 實施例6 如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該透明導電薄膜包含襯底1，納米導線2,粘聯(lián)膠 3。首先將配向液涂布于基板表面，使用毛刷沿一定方向進行摩擦制成配向膜，配向膜表面 會因配向滾軸上之摩擦布之毛羽摩擦而被刷出沿一定方向排列的溝槽，改變摩擦方向，使 配向膜形成的溝槽相互垂直。隨后將濃度l〇mg/ml的納米銀溶液和濃度0. 5wt%的光固化 型環(huán)氧樹脂乙醇溶液按照1:6的質(zhì)量比混合，納米銀線平均直徑35nm，長度lOum。將所得 的懸浮液在漩渦混勻器上混合10分鐘，從而得到分散均勻的懸浮液。將該懸浮液涂覆到配 向膜表面。隨后將透明導電薄膜迅速轉(zhuǎn)移至90°C熱板上預烘2分鐘。去除溶劑后進行紫外 曝光處理，曝光時間45s。完成曝光后，將其移至120°C熱板并在其表面施加 lOMPa壓力，使 納米銀線之間接觸更加緊密，烘烤lOmin。測試樣品表面電阻率，透光率。在扣除玻璃基板 透光率損失后，導電層薄膜在550納米波長的透光率為94. 3%，四探針法測得的方塊電阻值 為 25Q/sq。
[0031] 實施例7 對比例 將濃度l〇mg/ml的納米銀溶液和乙醇溶液按照1:6的質(zhì)量比混合，納米銀線平均直徑 35nm，長度10um。將所得的懸浮液在漩渦混勻器上混合10分鐘，從而得到分散均勻的懸浮 液。將該懸浮液涂覆到玻璃基板上。隨后將玻璃基板迅速轉(zhuǎn)移至90°C熱板上烘烤2分鐘。 去除溶劑。測試樣品表面電阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率損失后，導電層薄膜在 550納米波長的透光率為94. 8%，四探針法測得的方塊電阻值為350 Ω /sq。
[0032] 將實施例1-6和對比例所制得的透明導電薄膜，測得透光率、抗拉伸強度以及電 阻值，結(jié)果如表1所示

【權(quán)利要求】
1. 一個納米導線結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：沿第一方向有序排列的一維納米導線組、沿 第二方向有序排列的一維納米導線組和粘聯(lián)膠，所述的粘聯(lián)膠位于所述的兩組一維納米導 線組中的一維納米導線的相互連接處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米導線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的沿第一方向有序排列的 一維納米導線中的一維納米導線和第一方向的偏差為(TlO°，所述的沿第二方向有序排列 的一維納米導線中的一維納米導線和第二方向的偏差為(Γιο°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米導線結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括其他的有序分布或無序 分布的一維納米導線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米導線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的一維納米導線的長寬比 為 10?2000。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米導線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的一維納米導線為金屬納 米線、碳基納米線、硅基納米線、金屬化合物納米線或?qū)щ姼叻肿蛹{米線中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米導線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的粘聯(lián)膠為導電高分子、丙 烯酸酯類樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚酯、氟聚合物、聚酰胺、聚酰亞 胺、聚乙烯醇、改性淀粉、改性纖維素、殼聚糖、淀粉、纖維素、植物膠、聚丙烯酰胺或聚乙烯 吡咯酮中的一種或幾種。
7. -種透明導電膜，其特征在于，包括襯底和導電層，所述導電層包含權(quán)利要求1所 述的納米導線結(jié)構(gòu)和基質(zhì)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明導電膜，其特征在于，所述的納米導線結(jié)構(gòu)中的一維納 米導線經(jīng)過表面預處理，所述的預處理為表面加壓、光照、電場、磁場和加熱中的一種或多 種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明導電膜，其特征在于，所述的襯底為玻璃、聚甲基丙烯酸 甲酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、含氟聚合物、聚酰胺、 聚酰亞胺、有機硅樹脂、聚醚酮、聚醚酮酮、聚降冰片烯、聚酯，聚苯乙烯或三醋酸纖維素中 的一種或幾種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明導電膜，其特征在于，所述的透明導電膜還包括配向膜 層，所述的配向膜層位于導電層之上、之下或之中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明導電膜，其特征在于，所述的配向膜層由多個不同方向 的配向膜組成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明導電膜，其特征在于，所述的基質(zhì)為聚氨酯、丙烯酸酯 類樹脂、硅酮、聚硅烷、聚氯乙烯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、氟聚合物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚降冰 片烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇，改性淀粉，改性纖維素，殼聚糖，淀粉，纖 維素，植物膠，聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯酮中的一種或幾種。
13. 如權(quán)利要求7所述的透明導電薄膜，進一步包括在襯底與導電層之間有緩沖層。
14. 一種權(quán)利要求1所述的納米導線結(jié)構(gòu)在器件中的應用，其特征在于，所述的器件為 顯示屏、觸摸屏、傳感器、太陽能電池或?qū)岚濉?br> 15. -種權(quán)利要求7所述的透明導電膜在器件中的應用，其特征在于，所述的器件為顯 示屏、觸摸屏、傳感器、太陽能電池或?qū)岚濉?br> 【文檔編號】H01B5/02GK104240797SQ201410445254
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】楊柏儒, 韓宋佳, 謝漢萍 申請人:中山大學