[發明專利]圖案化碳納米管透明導電薄膜的生產方法及系統

有效

• 申請號: 201310204888.6
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103272747A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 陳新江;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州漢納材料科技有限公司
• 主分類號: B05D1/32
• 分類號: B05D1/32
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

技術領域

本發明涉及一種柔性透明導電薄膜的生產方法，尤其涉及一種可實現圖案化碳納米管透明導電薄膜的全印刷工業化制備方法。

背景技術

透明導電薄膜(TCF)是一種重要的光電材料，在觸摸屏、太陽能電池、平面顯示器及發光二極管等領域有著廣泛的應用。目前使用最廣、最成熟的是氧化銦錫(ITO)薄膜。雖然ITO仍然在透明導電膜市場占主導地位，但銦礦資源的有限性，尤其是近年來平板顯示行業對ITO的大量需求，使銦的價格波動較大。同時ITO薄膜還存在ITO層脆弱而缺乏柔韌性以及制備工藝帶來的高成本等眾多問題，使其發展受到很大的限制，從而引發了對各種替代材料的研究開發。

在各種替代材料中，碳納米管因具有極好的導電性、穩定性和柔性，在透明導電材料的領域具有較好的應用前景。碳納米管薄膜是由碳納米管的網絡所組成，網絡中的孔洞賦予薄膜較好的透光性，連續的網絡則保證了薄膜的導電性。碳納米管薄膜的應用主要是基于圖案化的碳納米管透明導電電極基礎上的，目前圖案化碳納米管透明導電薄膜的制備方法主要有以下兩種途徑：一是使用掩膜等方法在碳納米管成膜的過程中直接圖案化形成碳納米管透明導電電極。該途徑雖然可將傳統觸摸屏工藝中的鍍膜、刻蝕工序合二為一，大大降低生產成本并提高生產效率，但存在尺寸受限、良率低等缺陷，使其在工業化生產中受到限制；二是先制得整片的碳納米管透明導電薄膜，再經圖案化處理形成碳納米管透明導電電極。該圖案化方法主要是通過激光燒灼和等離子刻蝕的方式在碳納米管膜表面刻蝕圖案，該方法清潔無污染，但生產效率低，尤其是在大面積、大線寬蝕刻的情況下，現階段的蝕刻工藝還無法滿足使用要求。

鑒于現有技術在制備圖案化碳納米管透明導電薄膜，特別是大面積、大線寬圖案化碳納米管透明導電薄膜上的不足，業界亟待發展出一種能夠制備大面積、大線寬的圖案化碳納米管透明導電薄膜，且成本低廉、工藝簡單、效率高、條件寬松并于現代生產工藝相匹配的方法。

發明內容

本發明的目的主要在于提供一種大面積、大線寬圖案化碳納米管透明導電薄膜的生產方法及系統，以克服現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種圖案化碳納米管透明導電薄膜的生產方法，包括如下步驟：

(1)在基材表面的覆設具有設定圖案結構的高分子圖案層；

(2)至少在基材表面高分子圖案層以外區域覆設主要由碳納米管形成的透明導電層；

(3)以能夠溶解所述高分子圖案層的溶劑至少除去所述高分子圖案層，或直接機械剝離所述高分子圖案層或高分子圖案層及其表面的透明導電層，而保留與設定圖案結構互補的透明導電層，制得圖案化碳納米管透明導電薄膜。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(1)包括：采用印刷工藝將高分子溶液印刷至基材表面并經固化后形成具有設定圖案結構的高分子圖案層。

優選的，所述設定圖案結構的最小線寬≥1mm。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(1)中所述的印刷工藝包括柔版印刷工藝或絲網印刷工藝。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(1)中所述高分子材料包括可被溶解去除的線性高分子材料或者可被剝離去除的分子量較大的線性高分子材料或交聯高分子材料。

優選的，所述可被溶解去除的線性高分子材料可選自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等。所述可被剝離的線性高分子材料可選自聚乙烯、聚氯乙烯等，所述可被剝離的交聯高分子材料可選自環氧樹脂、聚乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂、氯醋樹脂或聚氯乙烯樹脂，但均不限于此。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(2)包括：將碳納米管分散液印刷或涂布到基材表面并且至少除去其中的溶劑，從而至少在基材表面的高分子圖案層以外的區域形成主要由碳納米管組成的透明導電層。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(2)中的印刷工藝包括凹版印刷工藝或柔版印刷工藝，而涂布工藝包括微凹涂布、狹縫涂布或刮刀涂布等工藝，且不限于此。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(2)具體包括：使用印刷的方法在基材表面的高分子圖案層以外區域覆設主要由碳納米管形成的透明導電層，或者采用涂布的方法在基材表面整版涂布主要由碳納米管形成的透明導電層。

所述碳納米管分散液包含0.01-5wt％碳納米管、0.1-20wt％分散劑，其余部分包含水。

作為較為優選的實施方案之一，步驟(3)還包括：在除去所述高分子圖案層或高分子圖案層及其表面的透明導電層之后，對保留在基材表面的透明導電層依次進行干燥、酸洗、水洗和再干燥處理，制得圖案化碳納米管透明導電薄膜；