[发明专利]一种金属栅格型透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜及其制备方法，特别涉及一种金属栅格型透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜是一种具有良好导电性和在可见光波长段具有高透光率的薄膜。它是触摸屏、OLED显示、OLED照明、薄膜太阳能电池、电子书、透明电磁波屏蔽等不可缺少的重要功能性材料，具有极其广阔的市场空间。

ITO（Indium tin oxide氧化铟锡）透明导电薄膜优良的透光性和导电性，使ITO透明导电薄膜一直主导着透明导电薄膜的市场。

目前制备透明导电膜的技术有传统的蒸镀技术，但是采用这种方法制备的透明导电膜，只能沉积在ITO表面，基材为硬质基材，并且对环境有很大污染。蒸镀技术制作这种透明导电薄膜，无法实现大面积制备，生效效率低，设备成本高。

ITO透明导电薄膜暴露出几个缺点。首先，ITO透明导电薄膜的费用昂贵，这主要是因为ITO透明导电薄膜所需的气相沉积设备成本相对较高，且生产工艺复杂；再者，铟为稀有元素，铟矿资源是有限的；第三，ITO透明导电薄膜的抗挠折性能相对较差，导致ITO透明导电薄膜难以实现卷对卷的大面积生产。

近年来已开发出多种新的透明导电薄膜材料以取代ITO，如导电高分子PEDOT:PSS、银纳米透明导电薄膜、碳纳米管透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜等。然而，相对于ITO透明导电薄膜，此类透明导电薄膜的透光率相对较低、表面电阻相对较高，这限制了此类透明导电薄膜的部分应用，如作为薄膜太阳能电池和薄膜晶体管的透明电极。

以纳米金属材料为基础的图形化透明导电薄膜成为上述背景下的最佳解决方案。由于采用了金属材料作为导电介质，并可以通过图案的设计灵活的调整薄膜的光电性能，且可实现大规模的工业化生产，因此被认为是最有发展前途的一类透明导电薄膜。

日本富士胶片在2009年4月举行的“第19届FPD研发及制造技术展览会暨研讨会（FINETECH JAPAN）”上，首次展出了该公司采用银盐曝光法制备的网格型透明导电薄膜，其表面电阻可在0.2～3000Ω/□范围内改变，可见光透光率可达到80％以上。中国乐凯胶片集团公司邹竞院士（现天津大学）带领的研究团队，也通过银盐法制备了透明导电薄膜，主要用于电磁屏蔽。中国科学院苏州纳米研究所崔铮教授的研究团队则采用了纳米压印的方式制备了栅格型透明导电薄膜，得到的透明导电薄膜表面电阻为10Ω/□，透光率超过85%。

采用印刷方式直接制备金属栅格的方法也在最近出现了报道。大日本印刷（DIC）采用印刷法开发出以替代ITO膜为目标的透明导电薄膜，其特点是通过导电性银粒子形成微细网状图案，并以卷到卷方式进行连续生产。日本郡是（GUNZE）开发出了采用印刷纳米银丝制造的透明导电薄膜，并在“Nano Tech2010国际纳米科技综合展及技术会议”上展出，这种薄膜的特点是采用改进了的丝网印刷技术形成图案。

总而言之，金属栅格型透明导电膜可以通过图案的设计灵活的调整薄膜的光电性能，使其成为ITO的最佳替代品。然而，金属栅格型透明导电薄膜主要通过蚀刻法、银盐法或者是纳米压印的方法制备，用传统的印刷方式制备的方法已有少量报道。但是，这些传统印刷方式都有这样或那样的缺点，如，凹版印刷得到的印刷最大精度目前为50μm左右，膜层厚度为5μm；丝网印刷最大精度为100μm左右，膜层厚度为几十个μm。在同等导电效果下，墨层越薄、线条精度越高，越节省墨量，成本越低。

因此，提供一种墨层薄、线条精度高以及表面平整度好的金属栅格型透明导电薄膜及其制备方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种墨层薄、线条精度高以及表面平整度好的金属栅格型透明导电薄膜。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种金属栅格型透明导电薄膜，包括基底和金属层；其中所述的金属层为图形化的金属导电栅格。

一种优选技术方案，其特征在于：所述基底为柔性透明的PET薄膜。

一种优选技术方案，其特征在于：所述金属层中，金属导电栅格以外的面积之和占薄膜全部面积的80%以上。

一种优选技术方案，其特征在于：所述金属导电栅格为纳米银或纳米铜。

一种优选技术方案，其特征在于：所述的金属导电栅格的图形为正方形、长方形、菱形、圆形、等边六边形或等边三角形中的一种或几种的组合。

一种优选技术方案，其特征在于：所述金属导电栅格的线条精度为10-15μm，金属层的厚度为100nm-1μm。