[发明专利]光敏墨组合物和透明导体以及它们的使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(e)要求2010年2月5日提交的第61/302,013号美国临时申请的权益，该申请通过引用的方式将其全部内容并入本文。

背景

技术领域

本公开涉及包含导电纳米结构的光敏墨组合物以及使用或图案化所述光敏墨组合物的方法。

相关技术描述

透明导体是光学透明的导电性膜。它们广泛用于显示器、触摸屏、光伏(PV)、各种类型的电子纸、静电屏蔽、加热或抗反射涂层(例如，窗户)等领域。多种技术已经制造了基于一种或多种导电介质的透明导体，该导电介质例如金属纳米结构、透明导电氧化物(例如，通过溶胶-凝胶法)、导电聚合物和/或碳纳米管。

为了制备基于纳米结构的导电膜，将墨组合物、即导电纳米结构在悬浮流体中的悬浮液沉积在透明基板上。通常，透明导体还包括在其上沉积或涂覆导电膜的透明基板。

取决于最终用途，能制造具有预定电性质和光学性质以及预定图案的透明导体。亟需直接图案化基于纳米结构的导电膜。

简述

本文描述了适于形成基于纳米结构的导电膜的光敏墨组合物以及直接光-图案化所述光敏墨组合物的方法。

一个实施方案提供了墨组合物，其包含：多个导电纳米结构；粘结材料；光敏化合物和极性溶剂。在更具体的实施方案中，可交联聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮或羟丙基甲基纤维素。

其它实施方案提供了方法，其包括：在基板上沉积墨组合物，其中所述墨组合物包含多个导电纳米结构、可交联聚合物、光敏引发剂和极性溶剂；通过除去极性溶剂形成互连的纳米线的薄膜；以及将一部分所述薄膜暴露于UV光源以导致在薄膜的暴露部分中的可交联聚合物交联。

另外的实施方案提供了导电膜，其包含：多个互连的导电纳米结构；粘结材料，其中所述互连的导电纳米结构被嵌入在所述粘结材料中；以及光敏化合物。

另外的实施方案提供了方法，其包括：通过在基板上沉积墨组合物而在基板上形成互连的导电纳米结构的薄膜，其中所述墨组合物包含多个导电纳米结构、粘结材料、热可激活的光敏化合物和极性溶剂；并除去所述极性溶剂；在所述薄膜的上方放置掩模，其中所述掩模包含开口并将所述薄膜定义为掩盖区域和未掩盖区域，所述未掩盖区域对应于所述开口；在第一温度下通过所述掩模的开口将所述薄膜暴露于UV光源以导致在所述未掩盖区域中的光敏化合物光降解；以及在第二温度下在黑暗中将所述薄膜暴露于热源以导致在所述掩盖区域中的光敏化合物热降解。

附图的几个视图的简述

在附图中，相同的参考数字表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不必按规定比例绘制。例如，各个元件的形状和角度并非按规定比例绘制，并且这些元件中的一些被任意放大并放置以提高附图易读性。此外，所绘制元件的特定形状不旨在传递关于特定元件的实际形状的任何信息，并且仅为了便于在附图中识别而被选择。

图1A显示在根据一个实施方案制备的导电膜上方放置的掩模。

图1B显示直接光-图案化之后的图案化的导电膜。

图2显示本公开的实施方案，其中在具有热可激活的光敏化合物的透明导体中形成不可见的或低可见性的图案。

图3A显示不含任何光敏化合物的标准透明导体。

图3B显示在黑暗中热处理后包含热可激活的光敏化合物的透明导体中破碎的或损坏的纳米线。

图3C显示在光-照射后包含光敏化合物的透明导体中的完整纳米线。

详述

在多个实施方案中，本文描述的透明导体为由导电纳米结构的液体悬浮液浇铸成的薄膜，该导电纳米结构的液体悬浮液也称为“墨组合物”或“墨”。除了导电纳米结构之外，该墨组合物包含粘结材料(例如，可交联聚合物)、光敏化合物(例如，光敏引发剂)和极性溶剂。如本文更详细描述的，该墨组合物和由所述墨组合物形成的透明导体(导电膜)由于光敏化合物的存在而为光敏的，其吸收光子并经历化学或物理转变。取决于墨和所产生的透明导体中光敏化合物的类型，能采取多种方法以显影透明导体中的光图像。

纳米结构

本文使用的“导电纳米结构”或“纳米结构”通常是指导电性纳米级结构，其至少一个尺寸(即，宽度或直径)小于500nm，更通常小于100nm或50nm。在各个实施方案中，该纳米结构的宽度或直径为10nm至40nm、20nm至40nm、5nm至20nm、10nm至30nm、40nm至60nm、50nm至70nm。