[發(fā)明專利]一種用于制備高性能納米銀線透明導電薄膜的卷對卷制程方法

有效

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• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106205863B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 楊柏儒;劉貴師;許鈺旺;陳鵬;謝漢萍
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛(wèi),禹小明

技術領域

本發(fā)明涉及透明導電領域，更具體地，涉及一種用于制備高性能納米銀線透明導電薄膜的卷對卷制程方法。

背景技術

透明導電薄膜是一種兼?zhèn)涓邔щ娂翱梢姽獠ǘ胃咄该魈匦缘幕A光電材料，廣泛應用于顯示器、發(fā)光器件、太陽能電池、傳感器、柔性觸摸屏等光電顯示領域，具有廣泛的商業(yè)應用前景。傳統(tǒng)的透明導電薄膜基于氧化銦錫材料，盡管基于此項材料的顯示光電制造技術已經相當成熟，然而由于氧化銦錫含有稀有材料，造成其成本較高；而且氧化銦錫薄膜的柔韌性很差，不能用于制備柔性顯示器，在應用方面受到極大限制。近年來科學家發(fā)展了可用于柔性透明顯示的導電材料，包括石墨烯、金屬納米線/球、碳納米管以及有機高分子導電材料等，其中納米銀線由于有著透明度高、方阻小、性價比高、可實現大面積印刷及基底材料可選擇范圍廣等諸多優(yōu)勢，成為最有可能替代傳統(tǒng)ITO透明電極的材料。

盡管目前在實驗室已經有多種技術路線能夠用于增強納米銀線薄膜的導電性和穩(wěn)定性，包括引入金屬氧化物、導電高分子，高壓、高溫、激光熔接，引進黏附劑等，由于成本過高或者本身難以兼容卷對卷制程，關于這一系列技術在產業(yè)化上的推進仍處于初級階段；而目前盡管已經有商業(yè)化的納米銀線導電薄膜，其在導電性、透光性和穩(wěn)定性方面與實驗室研發(fā)的納米銀線導電薄膜仍存在較大差距；中國專利CN 205044039發(fā)明了卷對卷浸漬系統(tǒng)，用于實現柔性透明導電膜的鍍膜和清洗，然而未提及如何提升透明導電薄膜特性；中國專利CN 104900302提出一種熱壓工藝使納米銀線鑲嵌于透明高分子薄膜表面增強其導電性；中國專利CN 102522145提出引進增粘層的方式增強納米銀線導電性；但以上兩個專利并未提及如何將這些增強透明導電薄膜特性手段應用于大面積量產技術；總之，目前尚沒有明確的技術或結論表明如何在卷對卷制程上實現高性能柔性透明納米導電薄膜的制備。

發(fā)明內容

鑒于現有技術知識的不足，本發(fā)明提出一種用于制備高性能納米銀線透明導電薄膜的卷對卷制程方法。結合卷對卷制程實現高性能的透明納米導電薄膜的大面積生產，需要在卷對卷制程中引入多個模塊以增強透明導電薄膜性能，包括光電特性、機械特性、穩(wěn)定性等。這些模塊至少應該包含收放卷模塊、表面處理模塊、涂布模塊、導電性增強模塊、復合模塊、固化模塊、剝離模塊（圖1）。

本發(fā)明首先提供一種用于制備高性能納米銀線透明導電薄膜的卷對卷制程方法，所涉及的模塊，依次包括放卷模塊、涂布模塊、復合模塊以及收卷模塊，所述的涂布模塊依次包括表面處理模塊、涂布裝置及導電性增強模塊，所述的符合模塊依次包括固化膠復合模塊、固化模塊及剝離模塊。

所述的放卷模塊和涂布模塊之間設有張力輥，對薄膜的速度和張力進行控制。

所述的表面處理模塊包括UV臭氧處理裝置、電暈處理裝置或提拉浸漬裝置，所述的導電性增強模塊包括機械壓合裝置或光燒結裝置。

所述的固化膠復合模塊依次為氣相沉積裝置或浸漬提拉裝置、固化膠涂布或者固化膠涂布-壓合裝置。

所述的固化模塊為熱固化裝置或紫外固化裝置。

本發(fā)明提供的技術路線分以下幾個步驟進行（圖2）：

s1.放卷方向為襯底的前進方向，首先由表面處理模塊對襯底進行第一次表面改性；以改善薄膜潤濕性，同時為s3所述第二次表面處理提供可接枝的羥基基團；

s1中所述襯底的前進速度由收放卷模塊控制，襯底的張力恒定由張力輥控制；優(yōu)選的，薄膜的運行速度為0-8 m/min，薄膜的張力控制在20-120 N；

s2.對s1所述的襯底進行納米銀線涂布，并對涂布完成后的薄膜進行導電性增強處理，包含機械壓合、脈沖光熔接或者微波熔接等；形成襯底-納米銀線薄膜；優(yōu)選地，本發(fā)明采用涂布方法為邁耶棒涂布，所述邁耶棒的濕膜厚度范圍在4-20 um；涂布速度為0-8 m/min；

所述的襯底為柔性襯底，包含但不僅限于：聚丙烯酸酯類，如聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯腈，聚乙烯醇；聚酯類，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、聚甲醛樹酯；芳香族聚合物，如聚苯乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺酸、聚醚酰亞胺、聚苯醚、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等；

所述的機械壓合，優(yōu)選地，壓合的溫度控制在40-80℃之間，壓合壓力控制在60-100 N之間；壓合的目的在于形成接觸良好的襯底-納米銀線導電薄膜，所述接觸性能良好，其特征在于納米銀線-納米銀線、納米銀線-襯底之間形成緊密的交聯網絡結構；