[發明專利]制備透明的基于納米材料的導電膜的方法

有效

• 申請號: 201210385813.8
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103730206A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 傅麗;孫彩明;蘇文浩;李凱;李秋石;林德熙
• 申請（專利權）人: 納米及先進材料研發院有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/14
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;遲姍

技術領域

本發明涉及制備基于納米材料，尤其是銀納米線的透明導電膜的方法。本發明包括使用高能閃光燈在不需要后處理的情況下使得導電膜退火和圖案化的單個步驟，以提高導電性并在用于觸摸面板或顯示器制備業的膜上產生基本不可見的圖案。

背景技術

制備銀納米線的常規方法是通過溶液工藝，并且通過各種涂布方法將納米線涂布在基材上(公開號為2011/0192633的美國專利申請)。通過常規方法制備的基于銀納米線的膜需要經過后處理或后退火工藝以獲得較高的導電性。典型的后處理是將膜加熱至高溫，例如100-150℃之間，使得能夠除去銀納米線表面上的非導電材料，并且納米線本身相互之間具有較近的接觸。使用這樣的高溫進行后處理的第一個問題是可能損壞膜基材和導電區域。使用高溫后處理也需要相對較長的時間和較高的成本。所述方法還需要隨后的蝕刻工藝以除去部分材料的步驟。高溫還不利于膜的任何圖案化。通常需要使用折射率匹配材料，例如，當使用銦錫氧化物(ITO)作為透明導電膜時，在蝕刻膜之后，需要具有與ITO的折射率相匹配的材料以使得所述圖案不可見。用于涂布的墨水中的光敏材料在高溫下被熱降解，這破壞銀納米線網絡，由此降低被破壞區的導電性。如果所述被破壞區經過UV光處理，那些光敏材料被進一步降解，從而導電更差。另一方面，銀納米線在UV暴露下不降解，由此導電更好。使用通過限定導電較好和導電較差區域的常規方法的圖案化導致低的光學性能差異，由此在透明導電膜中不會產生不可見的圖案。

鑒于上述問題，需要利用較少工藝步驟并有助于膜的圖案化的制備透明導電膜的新方法，尤其是在制備觸摸面板和其他具有圖案的顯示器方面。

發明內容

本發明的第一個方面涉及制備基于納米材料的導電膜的方法，其特征在于通過使用高能閃光燈采用一步退火和圖案化工藝。本發明的方法包括：用至少3種不同的溶劑清潔基材；在第一溫度下干燥所述基材第一時間段；將所述基材浸沒在沸騰的異丙醇(IPA)中第二時間段；在高溫下進一步干燥所述基材第三時間段；以及將含有納米材料的墨水涂布在基材上形成涂布基材，其中所述納米材料溶解在有機溶劑中。在使用顯微鏡觀察所述涂布基材后，當所述涂布基材暴露于高能閃光燈下時，通過物理掩模將涂布基材掩蔽。在所述方法中使用的納米材料是銀納米線。所用的高能閃光燈能夠產生波長從240nm到1000nm的高脈沖的光。在各脈沖期間的峰值功率密度能夠高達至其平均功率密度的約1000倍。本發明的方法制備的導電膜不需要溫度固化，而是使用高能閃光燈在一步退火和圖案化工藝期間在涂布基材上進行光固化。具有圖案的物理掩模被用于放在涂布基材和高能閃光燈之間，以在一步退火和圖案化工藝期間在導電膜上產生圖案。在存在物理掩模的情況下，經高能閃光燈曝光后，在所述涂布基材上形成相應的圖案。那些曝光的區域變得導電，而被物理掩模掩蔽的其它區域變得不導電。通過本發明的一步退火和圖案化工藝能夠形成基本上不可見的圖案，避免了在本領域已知的那些常規方法中蝕刻引起的導電膜上的任何熱破壞或化學破壞。

本發明的第二個方面涉及由本發明的方法制備的導電膜。本發明的導電膜主要包括基材和含有多個納米材料的涂層。本發明的納米材料是銀納米線。本發明的納米線可以是線性的、顆粒狀的、球形的或圓柱形的。示例性的實施方案是線性的，并且長度為約10-15μm且直徑約70nm，或長徑比大于150。更優選地，長徑比大于200。

附圖說明

圖1：在光學顯微鏡下拍攝的照片，描繪了根據正方形網格被切割成12塊以進一步經高能閃光燈曝光的涂布基材。

圖2：在高能閃光燈下光固化前和后的導電膜的透射率(％)。

圖3：示意圖描述了如何在所述導電膜上使用高能閃光燈實現一步退火和圖案化工藝：3a(左圖)顯示了將物理掩模302置于高能閃光燈301和導電膜303之間的實例；3b(右圖)顯示了通過一步退火和圖案化工藝在導電膜上制備的圖案304的尺寸。

圖4：通過導電原子力顯微鏡(c-AFM)測量的越過掩模邊界的導電率變化。

圖5：利用4點探針測量的在導電膜的暴露區域和非暴露區域之間的薄層電阻(Rs)。

圖6：沒有經過光固化的銀納米線的傾斜的SEM圖像(上圖)與在高能閃光燈的曝光下經過光固化的銀納米線的傾斜的SEM圖像(下圖)。

具體實施方式

(A)涂布前基材的清潔