CN103700430A - 一种有序分布的导电薄膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种有序分布的导电薄膜，包括基板与设置在基板上的导电层；所述导电层由导电填料有序分布形成。利用这种工艺，仅使用少量的线性导电填料形成有序分布的网络结构，就可以制作高透光率、低表面电阻的透明导电薄膜。导电层薄膜的透光率可以达到95%以上，其方块电阻值低至45Ω/口以下，可以同时实现优良的透光性与导电性。
Description
技术领域
本发明属于一种导电薄膜，具体是一种有序分布的导电薄膜。
背景技术
透明导电薄膜是指具有优异导电性能的同时，在可见光波段具有较高的透光率的薄膜。常应用于触控面板，太阳能薄膜电池的透明电极，平板显示器，可致发光器件等。并随着各种器件朝向轻薄化、可弯曲化发展，柔性透明导电薄膜由于具有柔性可弯曲，轻薄等优点而得到各界的广泛关注。
目前制作透明导电薄膜一般采用金属氧化物薄膜做导电层结构，应用最多的是ITO即铟锌金属氧化物，通过蒸镀或者溅射的方法在透明的玻璃或者塑料衬底表明形成一层可导电的铟锌氧化物薄膜。然而整个镀膜过程需要在高真空度下进行，并且镀膜温度及后退火都要在高温下进行，对设备要求很高。而且金属氧化物在受到外界应力作用或者弯曲时，很容易受到损坏，限制了其在柔性器件领域的发展。
现在用于制作透明导电薄膜的导电材料主要有：金属纳米线、金属纳米颗粒、导电高分子聚合物、石墨烯、碳纳米管等。其中采用线性导电填料制作的透明导电薄膜具有优异的导电性能和透光率,在经过多次弯折后仍然能够保持较低的表面电阻值。因此最具有潜力替代ITO用于制作透明导电薄膜。
传统的透明导电薄膜中，线性导电填料通过无规分布形成网络结构而实现导电性能，因此导电层需要有达到一定量的线性导电填料以保证其具有较低的表面电阻。然而线性导电填料含量的增多，会引起薄膜透光率下降、雾度提高，影响应用价值。因此需要一种新的制成工艺，仅使用少量的线性导电填料形成有序分布的网络结构，制作高透光率、低表面电阻的透明导电薄膜。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高透光率、低表面电阻的导电薄膜。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种有序分布的导电薄膜，包括基板与设置在基板上的导电层；所述导电层由导电填料有序分布形成。相比于现有技术，本发明的一种有序分布的导电薄膜，其导电层是由导电填料有序分布形成的，从而形成有序分布的结构。利用这种工艺，仅使用少量的线性导电填料形成有序分布的网络结构，就可以制作高透光率、低表面电阻的透明导电薄膜。导电层薄膜的透光率可以达到95%以上，其方块电阻值低至45Ω/口以下，可以同时实现优良的透光性与导电性。
进一步，所述导电填料有序分布为沿同一方向一维取向分布。
进一步，所述导电填料有序分布为沿0°到90°的二维交叉取向分布。
进一步，所述导电填料有序分布为二维垂直交叉取向分布。
进一步，所述的导电填料为金属纳米线、碳纳米管、金属纳米颗粒、石墨烯、导电聚合物或氧化金属。
本发明的另一个技术方案如下：一种有序分布的导电薄膜，包括基板与设置在基板上的导电层，还包括一用于取向的配向膜层；所述导电层由导电填料涂覆在配向膜上形成，以形成有序分布的结构。配向膜层具有在光学各向异性层内排列导电填料的作用。
进一步，所述导电填料有序分布为沿同一方向一维取向分布。
进一步，所述导电填料有序分布为沿0°到90°的二维交叉取向分布。
进一步，所述导电层设置在该配向膜的顶部或者底部或者和配向膜是一体的。
本发明的另一个目的在于提供一种制备工艺简单快捷，能够制作出高导电、高透光率薄膜的制造方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：将导电墨水经过1次或者多次涂布的方法涂覆在基板上,经过干燥固化后形成导电薄膜；所述涂覆方法为取向型涂布。
进一步，每层导电填料分布取向方向与前一次平行。
进一步，每层导电填料分布向方向与前一次呈一定角度；该角度的范围在0°到90°之间。
进一步，每层导电填料分布取向方向与前一次垂直。
进一步，实现取向的方式为力学取向、光配向取向或化学取向。
进一步，涂布方法为毛刷涂布、辊棒涂布、丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨打印。
附图说明
图1为现有技术中的导电材料分布图
图2为本发明中的导电材料沿同一方向的一维取向分布图
图3为本发明中的导电材料的二维垂直交叉取向分布图
图4为本发明中的导电材料沿不同方向的二维交叉取向分布图
下面参见附图及具体实施例，对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
将浓度10mg/ml的纳米银溶液和浓度1wt%的HPMC水溶液按照1:6的质量比混合,纳米银线平均直径35nm,长度10um。将所得的悬浮液在漩涡混匀器上混合10分钟，从而得到分散均匀的悬浮液。使用2号Mayer棒将该悬浮液涂覆到玻璃基板上。随后将玻璃基板迅速转移至90℃热板上干燥固化2分钟，制得纳米银透明导电薄膜。
测试样品表面电阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率损失后，导电层薄膜在550纳米波长的透光率为95.2%，四探针法测得的方块电阻值为75Ω/口。
实施例2
将浓度10mg/ml的纳米银溶液和浓度1wt%的HPMC水溶液按照1:6的质量比混合,纳米银线平均直径35nm,长度10um。将所得的悬浮液在漩涡混匀器上混合10分钟，从而得到分散均匀的悬浮液。使用1号Mayer棒将该悬浮液涂覆到玻璃基板上，将玻璃基板迅速转移至90℃热板上干燥固化2分钟，然后再次使用Mayer棒沿平行第一次涂覆方向将该悬浮液涂覆到经过干燥固化后的导电薄膜上，并再次转移至90℃热板上干燥固化2分钟，制得纳米银透明导电薄膜。如图2所示，其是本发明中的导电材料沿同一方向的一维取向分布图。
测试样品表面电阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率损失后，导电层薄膜在550纳米波长的透光率为95.53%，四探针法测得的方块电阻值为78Ω/口。
实施例3
将浓度10mg/ml的纳米银溶液和浓度1wt%的HPMC水溶液按照1:6的质量比混合,纳米银线平均直径35nm,长度10um。将所得的悬浮液在漩涡混匀器上混合10分钟，从而得到分散均匀的悬浮液。使用1号Mayer棒将该悬浮液涂覆到玻璃基板上，将玻璃基板迅速转移至90℃热板上干燥固化2分钟，然后再次使用Mayer棒沿垂直第一次涂覆方向将该悬浮液涂覆到经过干燥固化后的导电薄膜上，并再次转移至90℃热板上干燥固化2分钟，制得纳米银透明导电薄膜。如图3所示，其是本发明中的导电材料的二维垂直交叉取向分布图。
测试样品表面电阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率损失后，导电层薄膜在550纳米波长的透光率为96.37%，四探针法测得的方块电阻值为70Ω/口。
实施例4
将浓度10mg/ml的纳米银溶液和浓度1wt%的HPMC水溶液按照1:6的质量比混合,纳米银线平均直径35nm,长度10um。将所得的悬浮液在漩涡混匀器上混合10分钟，从而得到分散均匀的悬浮液。使用0号Mayer棒将该悬浮液涂覆到玻璃基板上，将玻璃基板迅速转移至90℃热板上干燥固化2分钟，然后再次使用Mayer棒沿平行第一次涂覆方向将该悬浮液涂覆到经过干燥固化后的导电薄膜上，并再次转移至90℃热板上干燥固化2分钟，再次重复上一步骤后，制得纳米银透明导电薄膜。图2为本发明中的导电材料沿同一方向的一维取向分布图。
测试样品表面电阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率损失后，导电层薄膜在550纳米波长的透光率为94.54%，四探针法测得的方块电阻值为90Ω/口。
实施例5
将浓度10mg/ml的纳米银溶液和浓度1wt%的HPMC水溶液按照1:6的质量比混合,纳米银线平均直径35nm,长度10um。将所得的悬浮液在漩涡混匀器上混合10分钟，从而得到分散均匀的悬浮液。使用0号Mayer棒将该悬浮液涂覆到玻璃基板上，将玻璃基板迅速转移至90℃热板上干燥固化2分钟，然后再次使用Mayer棒沿垂直上一次涂覆方向将该悬浮液涂覆到经过干燥固化后的导电薄膜上，并再次转移至90℃热板上干燥固化2分钟，再次重复上一步骤后，制得纳米银透明导电薄膜。请参阅图3，其是本发明中的导电材料的二维垂直交叉取向分布图。
测试样品表面电阻率，透光率。在扣除玻璃基板透光率损失后，导电层薄膜在550纳米波长的透光率为95.07%，四探针法测得的方块电阻值为45Ω/口。
实施例6
将取向用的高分子聚合物溶于有机溶剂中，并和纳米银线配置成一定浓度的悬浮液。通过湿法成膜的方式将该悬浮液涂覆在基板表面，制备导电层。使用的取向型高分子聚合物为链式高分子聚合物，在侧链上以一定长度的碳链段链接具有光敏特性的香豆素或者其他光敏官能团。利用高压疝灯通过滤光片和偏振器得到光敏基团敏感波长下一定强度的UV偏振光，并将该UV偏振光垂直射向基板表面，照射一定时长，光敏基团将在UV光偏振方向上发生交联反应，形成取向结构。
实施例7
首先将配向液涂布于基板表面，使用毛刷沿一定方向进行摩擦制成配向膜，配向膜表面会因配向滚轴上之摩擦布之毛羽摩擦而被刷出沿一定方向排列的微观有序性结构，在配向膜表面涂覆纳米导电填料，配向膜上的导电填料会因分子间作用力而达到定向取向效果。
作为本发明的变形实施例，本发明的导电材料的有序分布不限于平行分布或垂直交叉分布，可以为沿0°到90°中任一角度的二维交叉取向分布，如图4所示。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种有序分布的导电薄膜，包括基板与设置在基板上的导电层，其特征在于：所述导电层由导电填料有序分布形成。
2.如权利要求1所述的一种有序分布的导电薄膜，其特征在于：所述导电填料有序分布为沿同一方向一维取向分布。
3.如权利要求1所述的一种有序分布的导电薄膜，其特征在于：所述导电填料有序分布为沿0°到90°中任一角度的二维交叉取向分布。
4.如权利要求3所述的一种有序分布的导电薄膜,其特征在于：所述导电填料有序分布为二维垂直交叉取向分布。
5.如权利要求1到4中任一权利要求所述的一种有序分布的导电薄膜,其特征在于：所述的导电填料为金属纳米线、碳纳米管、金属纳米颗粒、石墨烯、导电聚合物或氧化金属。
6.一种有序分布的导电薄膜，包括基板与设置在基板上的导电层，其特征在于：还包括一用于取向的配向膜层；所述导电层由导电填料涂覆在配向膜上形成，以形成有序分布的结构。
7.如权利要求6所述的一种有序分布的导电薄膜，其特征在于：所述导电填料有序分布为沿同一方向一维取向分布。
8.如权利要求6所述的一种有序分布的导电薄膜，其特征在于：所述导电填料有序分布为沿0°到90°中任一角度的二维交叉取向分布。
9.如权利要求6至8中任一权利要求所述的一种有序分布的导电薄膜，其特征在于：所述导电层设置在该配向膜的顶部或者底部或者和配向膜是一体的。
10.一种有序分布的导电薄膜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
将导电墨水经过1次或者多次涂布的方法涂覆在基板上,经过干燥固化后形成导电薄膜；所述涂覆方法为取向型涂布。
11.如权利要求10所述的导电薄膜的制造方法，其特征在于：每层导电填料分布取向方向与前一次平行。
12.如权利要求11所述的导电薄膜的制造方法，其特征在于：每层导电填料分布取向方向与前一次呈一定角度；该角度的范围在0°到90°之间。
13.如权利要求12所述的导电薄膜的制造方法，其特征在于：每层导电填料分布取向方向与前一次垂直。
14.如权利要求10所述的导电薄膜的制造方法,其特征在于：实现取向的方式为力学取向、光配向取向或化学取向。
15.如权利要求10所述的导电薄膜的制造方法，其特征在于：涂布方法为毛刷涂布、辊棒涂布、丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨打印。
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