透明导电层、包含该层的膜及其生产方法技术

本发明专利技术涉及包括非导电区域和导电区域的透明导电层，其中导电区域包括导电纳米物的互连网，并且在非导电区域中，纳米物被转化为颗粒，并且其中导电区域和非导电区域的厚度差小于10nm。本发明专利技术还涉及一种用于制造图案化透明导电膜的方法，所述膜包括基质和透明导电层，以及制造图案化透明导电膜的方法。

Transparent conductive layer, film containing the layer and production method thereof

The present invention relates to a transparent conductive layer non conductive region and a conductive region, the conductive region includes a conductive nano material and the Internet, in non conducting regions, has been transformed into nano particles, and the conductive region and non conductive region thickness is less than 10nm. The invention also relates to a method for manufacturing patterned transparent conductive films, which include substrates and transparent conductive layers, and methods for producing patterned transparent conductive films.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透明导电层、包含该层的膜及其生产方法本专利技术涉及一种包含非导电区域和导电区域的透明导电层。本专利技术还涉及包含该层的图案化透明导电膜和用于制造这种膜的方法。包含透明导电层的图案化透明导电膜例如用于平面液晶显示器、触摸屏、电致发光器件、薄膜光伏电池、抗静电层以及电磁波屏蔽层中。透明导电层通常是复合材料，其包括光学透明的连续固相和导电纳米物的导电网，其延伸贯穿整个固相。固相也称为基体，由一种或多种光学透明聚合物形成。基体结合层内的导电纳米物，填充导电纳米物之间的空隙，为层提供机械完整性和稳定性，并将层结合到基质表面。导电纳米物的导电网允许电流在层内相邻和重叠的导电纳米物之间流动。由于纳米物的尺寸小，它们对复合材料的光学行为的影响非常小，从而允许形成光学透明的复合材料，即根据ASTMD1003测量在可见光区域(400至700nm)具有80％或更多透光性的复合材料。透明导电层及其生产方法例如在WO-A2013/095971中公开。为了制造透明电导体，将导电层设置在透明基质上。导电层包括多个互连金属纳米线和聚合物外涂层。在导电层中形成图案，其中图案包括由电绝缘迹线分隔的导电区域。通过用激光照射产生迹线，其中去除导电层的材料。因此，迹线在导电层中作为谷形成。谷的深度在10至100nm的范围内，横截面宽度在10至1000μm的范围内。谷还包括深度在50至100nm范围内的多个缝隙。在US-A2007/0074316或US-B8,018,568中公开了包含聚合物基体和导电纳米线的其它透明导电层。在导电区域中，纳米线互连。非导电区域通过使用光固化基体材料的蚀刻或光图案化形成。然而，蚀刻非导电区域具有必须使用多步湿化学的缺点。此外，以及在光图案化中，图案可以是可见的。WO-A2013/095971中公开的方法的缺点在于纳米线的金属蒸发并再沉积在由激光照射的点的边缘上，形成数十微米大小的高反射点或圆。因此，照射区域的浊度、透明度和反射度可能存在显著变化，这意味着该图案也是可见的。所有已知方法的另一个缺点是不可能由于生产过程而产生光滑的表面。因此，本专利技术的目的是提供一种透明导电层，其中图案不可见，并且还具有光滑的表面。本专利技术的另一个目的是提供一种图案化的透明膜和这种透明导电膜的制造方法。该目的通过包括非导电区域和导电区域的透明导电层来实现，其中导电区域包括导电纳米物的互连网，并且在非导电区域中，纳米物被转化成颗粒，并且其中导电区域和非导电区域的厚度差小于10nm。关于本专利技术，术语“颗粒”是指纳米线已被转化到其中的纳米线的球体或短段。本专利技术还涉及一种图案化的透明导电膜，其包括基质和基质上的导电层。为了实现透明导电膜，其上施用了油墨的基质是光学透明的。基质优选由玻璃、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环烯烃聚合物、聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯制成。根据本专利技术，在非导电区域中已经转化为颗粒的纳米物保留在该层中，其中在转化期间产生的颗粒保持在纳米线已经存在的相同位置。这样做的优点在于不需要从形成非导电区域的透明导电层的那些部分去除材料。因此，导电区域和非导电区域的光学特性在很大程度上是相似的。导电区域和非导电区域由其薄层电阻限定。薄层电阻是厚度均匀的片材的电阻的量度。术语“薄层电阻”意味着电流是沿着薄片的平面而不是垂直于它。对于具有厚度t，长度L和宽度W的薄片，电阻R为其中Rsh是薄层电阻。因此，薄层电阻Rsh是在上述公式中，体积电阻R乘以无量纲(W/L)以获得薄层电阻Rsh，因此薄层电阻单位为欧姆。为了避免与体电阻R的混淆，薄层电阻的值通常表示为“欧姆每平方”，因为在特定情况下，方形薄片应用W＝L和Rsh＝R。薄层电阻例如通过四点探针测量。在优选实施方案中，非导电区域和导电区域中的薄层电阻的比大于1000。在特别优选的实施方案中，非导电区域和导电区域中的薄层电阻的比大于10000。非导电区域的薄层电阻优选大于100,000欧姆每平方(OPS)，更优选大于1,000,000OPS，特别是大于10,000,000OPS。导电区域的薄层电阻优选小于1000OPS，更优选在5至500OPS的范围内，特别是在10至100OPS的范围内。在优选实施方案中，非导电区域和导电区域的透光率差小于5％。特别优选的是，非导电区域和导电区域的透光率差小于0.5％。透光率是指透过介质的入射光的百分数。根据本专利技术的导电区域的透光率至少为80％，根据ASTMD1003测量(程序A)。更优选地，透光率在每种情况下根据ASTMD1003(程序A)测量为至少85％，进一步优选至少90％，特别优选至少95％。非导电区域和导电区域的浊度差优选小于0.5％。特别优选浊度差小于0.01％。透明导电层的导电区域的浊度优选为2％或更低，更优选为1.8％或更低，进一步优选为1.5％或更低，特别优选为1.2％，每种情况下根据ASTMD1003(程序A)测量。通过浊度计测量浊度和透光率(在ASTMD1003中称为光透射比，其是透过物体的光通量与入射到其上的光通量的比)在ASTMD1003中被定义为“程序A–浊度计”。在本专利技术上下文中给出的浊度和透光率值(对应于ASTMD1003中定义的光透射比)是指该程序。通常，浊度是光扩散的指标。它是指从入射光分离出来的且在传播过程中分散的光量的百分数。它通常是由表面粗糙度和介质中的嵌入颗粒或组成不均匀性导致的。根据ASTMD1003，在透射中，浊度是相比于通过所述试样观察的物体降低的样品的光的散射，即散射使得其方向偏离入射光束方向大于指定角度(2.5°)的透射光的百分数。关于本专利技术的纳米物是具有一个、两个或三个纳米级外部尺寸的物体，即在大约1nm到100nm的尺寸范围内的物体。用于本专利技术的导电纳米物是具有1nm至100nm范围内的两个外部尺寸和1μm至100μm范围内的第三外部尺寸的导电纳米物。通常，在1nm至100nm范围内的所述两个外部尺寸相似，即它们的尺寸相差小于三倍。导电纳米物的第三尺寸显著更大，即，与其它两个外部尺寸相差大于三倍。这样的纳米物也称为纳米纤维。本专利技术中使用的导电纳米物优选为纳米线或纳米管。纳米线是导电纳米纤维，纳米管是空心纳米纤维。用于本专利技术的导电纳米物通常具有接近圆形的横截面。所述横截面垂直于在1μm至100μm范围内的所述外部尺寸延伸。因此，纳米级的所述两个外部尺寸被所述圆形横截面的直径所抵消。垂直于所述直径延伸的所述第三外部尺寸被称为长度。优选导电纳米物的长度为1μm-100μm，更优选为3μm-50μm，特别优选为10μm-50μm。导电纳米物的直径优选为1nm-100nm，更优选为2nm-50nm，特别优选为3nm-30nm。为了提供足够的导电性，导电纳米物由金属或碳制成。优选地，导电纳米物由银、铜、金、铂、钯、镍或碳制成。在导电纳米物由金属，优选为银、铜、金、铂、钯或镍制成的情况下，纳米物优选为纳米线。在导电纳米物由碳制成的情况下，纳米物优选为纳米管。特别优选地，纳米物是银纳米线、金纳米线或铜纳米线，特别是银纳米线。在透明导电层的导电区域中，纳米物互连。纳米物的量使得互连纳米物接触。由于纳米物的接触，电流可以在导电区域中流动。另一方面，在非导电区域中，纳米物转化成颗粒。颗粒彼此不接触，因此没有电流可流动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导电层，其包括非导电区域和导电区域，其中导电区域包括导电纳米物的互连网，并且在非导电区域中，纳米物被转化为颗粒，并且其中导电区域和非导电区域的厚度差小于10nm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.22 US 62/053,2721.一种透明导电层，其包括非导电区域和导电区域，其中导电区域包括导电纳米物的互连网，并且在非导电区域中，纳米物被转化为颗粒，并且其中导电区域和非导电区域的厚度差小于10nm。2.根据权利要求1的透明导电层，其中非导电区域和导电区域中的薄层电阻的比大于1000。3.根据权利要求1或2的透明导电层，其中非导电区域和导电区域的透光率差小于5％。4.根据权利要求1至3中任一项的透明导电层，其中非导电区域和导电区域的浊度差小于0.5％。5.根据权利要求1至4中任一项的透明导电层，其中导电纳米物为纳米线或纳米管。6.根据权利要求1至5中任一项的透明导电层，其中导电纳米物由银、铜、金、铂、钯、镍或碳制成。7.根据权利要求1至6中任一项的透明导电层，其中导电纳米物的直径在1至100nm的范围内，长度在1至100μm的范围内。8.根据权利要求1至7中任一项的透明导电层，其中在转化期间产生的颗粒保持在已经存在纳米线的相同位置。9.一种图案化透明导电膜，其包括基质和在基质上的根据权利要求1至8中任一项的导电层。10.根据权利要求9的图案化透明导电膜，其中基质是光学透明的。11.根据权利要求9或10的图案化透明导电膜，其中基质由玻璃、聚碳酸酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·张，G·卡纳莱恩，H·迪奇，A·屈纳，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE