[发明专利]以金属纳米线为基底的透明导电涂层

说明书

本申请涉及以金属纳米线为基底的透明导电涂层。已发现聚合物粘合剂(例如交联的聚合物粘合剂)在形成包含金属纳米结构化网络的高质量透明导电涂层或膜中为有效膜组分。所述金属纳米线膜可有效地图案化且所述图案化可以不同图案化区之间具有高度光学相似性进行。金属纳米结构化网络经由熔合(fusing)所述金属纳米线以形成导电网络来形成。用于图案化的方法包括例如使用交联辐射来使所述聚合物粘合剂进行图案交联。将熔合溶液施加到所述图案化膜可产生低电阻区和电阻区。熔合之后，所述网络可提供所要的低薄片电阻，同时保持良好光学透明度和低混浊度。聚合物外涂层可进一步使导电膜稳定且提供所要的光学作用。

本申请是申请日为2014年11月14日、申请号为201480071606.2、发明名称为“以金属纳米线为基底的透明导电涂层”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用熔合金属纳米结构化网络形成的透明导电膜。本发明进一步涉及前体墨水、处理方法和图案化技术。

背景技术

功能性膜可在众多情形中提供重要功能。举例来说，当静电可能为非所要的或有危险时，导电膜对于消除静电很重要。光学膜可用于提供各种功能，如偏振、抗反射、移相、增亮或其它功能。高质量显示器可包含一或多个光学涂层。

透明导体可用于若干光电应用，包括例如触摸屏、液晶显示器(LCD)、平板显示器、有机发光二极管(OLED)、太阳电池和智能窗。历史上，氧化铟锡(ITO)因其在高电导率下的相对较高透明度而成为精选材料。然而，ITO存在若干缺点。举例来说，ITO为脆性陶瓷，其需要使用溅镀来沉积，溅镀为涉及高温和高真空的制造工艺，且因此相对缓慢且不具有成本效益。此外，已知ITO在柔性衬底上容易开裂。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种经涂布的衬底，所述衬底在其至少一部分上包含导电涂层。导电涂层可包含纳米结构化金属网络和经交联的聚合物粘合剂，且可具有不超过约270欧姆/平方的薄片电阻、至少约90％的光学透射率以及不超过约1％的混浊度。在一些实施例中，所述衬底进一步包括含绝缘涂层的衬底表面的另一部分。绝缘涂层包含聚合物粘合剂和金属纳米线，且具有至少约20,000欧姆/平方的薄片电阻、至少约90％的光学透射率以及不超过约1％的混浊度。

在另一方面中，本发明涉及一种金属纳米线墨水，其包含溶剂、约0.01重量％(wt％)到约2重量％的金属纳米线、约0.02重量％到约5重量％的可交联有机聚合物，以及约0.05重量％到约2重量％的湿润剂、聚合物分散剂、增稠剂或其混合物。

在其它方面中，本发明涉及一种导电膜处理系统，其包含金属纳米线墨水和熔合溶液。在一些实施例中，所述金属纳米线墨水包含溶剂、约0.01重量％到约2重量％的金属纳米线、约0.02重量％到约5重量％的可交联有机聚合物以及约0.05重量％到约2重量％的处理添加剂，且所述熔合溶液包含溶剂和助熔剂。

在另一方面中，本发明涉及一种形成图案化导电透明涂层的方法，所述方法包含将金属纳米线熔合溶液施加到衬底上的图案化初始涂层以形成图案化的差异导电涂层，所述图案化的差异导电涂层具有薄片电阻不超过约270欧姆/平方的区域和薄片电阻为至少约20,000欧姆/平方的区域。熔合溶液可包含助熔剂，且所述图案化的初始涂层可包含具有金属纳米线和未交联的可辐射固化聚合物的区域以及具有金属纳米线和经交联聚合物的其它区域。

在其它方面中，本发明涉及一种形成熔合金属纳米结构化网络的方法，所述方法包含将熔合溶液沉积到金属纳米线层上以使金属纳米线熔合，所述熔合溶液具有氢氧根阴离子浓度为至少约3×10^-5M或pH为至少约9.5个pH单位的碱性组合物。所述熔合溶液可进一步包含金属盐。