包含金属纳米线的透明导体及其形成方法技术

披露了透明导体以及其形成方法，该透明导体包括基板和在该基板上形成的导电层，其中该导电层包括包含多个金属纳米线的第一导电介质、以及包含多个导电纳米颗粒的第二导电介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含金属纳米线的透明导体及其形成方法本申请要求于2014年12月16日提交的欧洲专利申请号14198268.6的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引方式并入本申请。
本专利技术涉及一种包含导电金属纳米线网络的透明导体及其形成方法。本专利技术还涉及一种包括此类透明导体的电子装置。
技术介绍
透明导体是光学透明的、薄的导电材料。此类材料具有各种各样的应用，如在显示器(如液晶显示器(LCD)、等离子显示器和有机发光二极管(OLED))中的透明电极、触控面板、光伏电池、电致变色装置、以及智能窗，作为抗静电层以及作为电磁干扰屏蔽层。常规的透明导体包括金属氧化物膜，特别是铟锡氧化物(ITO)膜(由于其在高电导率下较高的透明度)。然而，ITO具有几个缺点，如高成本，因为在其制造期间需要使用涉及高温和真空室的溅射将其进行沉积。金属氧化物膜甚至当经受小的物理应力如弯曲时也是易碎且易于损坏的，并且因为如此，在使用柔性基板(该金属氧化物膜有待沉积到其上)时通常是不适用的。PCT国际专利申请公开号WO2008/131304A1披露了由至少两种类型的透明导电介质形成的复合透明导体，特别是包括银纳米线作为主要导电介质、以及耦合到该主要导电介质的次要导电介质构成的复合透明导体，该次要导电介质典型地是第二种类型的导电纳米结构的导电网络、或者由导电聚合物或金属氧化物形成的连续导电膜。在本领域中需要满足在迅速变化的电子应用中、特别对于显示器系统的日益增长的需求的高性能的基于纳米结构的透明导体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种包括金属纳米线网络的高性能透明导体，该透明导体可以适当地用作电子装置应用中的透明导电材料。本专利技术的另一个目的是提供一种包括金属纳米线网络的透明导体，该透明导体展示了优异的表面形貌。本专利技术的另外的目的是提供一种包括金属纳米线网络的透明导体，该透明导体展示了均匀的薄层电阻。本专利技术的还另外的目的是提供一种包含金属纳米网络的透明导体，该透明导体在至表面的竖直电流循环方面显示了良好的传导性。本专利技术的又另外的目的是提供一种包括金属纳米线网络的透明导体，该透明导体展示了良好的横向载流子收集。本专利技术涉及透明导体，该透明导体包括基板；以及在该基板上形成的导电层，其中该导电层包括包含多个特定的金属纳米线的第一导电介质和包含多个特定的导电纳米颗粒的第二导电介质。具体地，本专利技术涉及一种透明导体，该透明导体包括基板；以及在该基板上形成的导电层，其中导电层包括包含多个金属纳米线的第一导电介质和包含多个导电纳米颗粒的第二导电介质，该透明导体的特征在于，金属纳米线的平均直径为从20nm至50nm，并且导电纳米颗粒的平均粒径是如用透射电子显微镜(TEM)测量的从10nm至30nm。确实，本专利技术的诸位专利技术人已发现可以由根据本专利技术所述的导体获得作为透明导体的优异性能。已发现本专利技术的透明导体可以达到一个或多个上述目的。而且，已发现在根据本专利技术的透明导体中形成的特定导电层可以满足本领域所要求的一种或多种特性，包括优异的透明度、要求的薄层电阻和优异的雾度、或者尤其所有这些。本专利技术的诸位专利技术人的另一个出人意料的发现包括透明导体对长期老化的优异抵抗性，这经常是其商业用途所必需的。在本专利技术中还已发现由本专利技术的透明导体可以获得优异的表面形貌。已发现在本专利技术的透明导体中可以实现均匀的薄层电阻。已发现通过本专利技术的透明导体可以获得在至表面的竖直电流循环和/或良好的横向载流子收集方面的良好传导性。此外，本专利技术提供了包含根据本专利技术的透明导体的电子装置、特别是触控面板。专利技术详细说明本专利技术的透明导体包括基板、以及导电层。在本专利技术中，术语“基板”应理解为具体地表示实体，尤其是透明实体，即根据本专利技术的透明导体层可以沉积在其上的基板的光透射率在可见光区域内(400nm至700nm)为至少70％(优选地至少85％、更优选地至少90％、仍更优选地至少95％、特别优选地至少98％)。此类基板的实例包括玻璃基板、以及透明固体聚合物，例如聚碳酸酯(PC)，聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，丙烯酸树脂，聚乙烯基树脂，如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、和聚乙烯醇缩醛，芳香族聚酰胺树脂，聚酰胺酰亚胺，聚萘二甲酸乙二酯，聚砜如聚醚砜(PES)，聚酰亚胺(PI)，环烯烃共聚物(COC)，苯乙烯共聚物，聚乙烯，聚丙烯，纤维素酯基质，如三乙酸纤维素和乙酸纤维素，以及它们的任何组合。优选地，该基板呈薄片的形式。在本专利技术中，该基板可以是刚性的或柔性的。柔性基板的实例包括但不限于那些透明的固体聚合物，包括聚碳酸酯、聚酯、聚烯烃、聚乙烯、纤维素酯基质、聚砜、聚酰亚胺和其他常规的聚合物膜。在本专利技术中，导电层至少包括包含多个金属纳米线的第一导电介质。在沉积在该基板上时，通常存在这些纳米线以使得彼此交叉从而形成具有多个金属纳米线交叉的导电金属纳米线网络。因此，本专利技术中的导电层可以包括包含至少一个金属纳米线网络的第一导电介质。在本专利技术中，这些金属纳米线的平均直径是从20nm至50nm、优选25nm至45nm、更优选30nm至45nm。在本专利技术中，这些金属纳米线的直径可以通过透射电子显微镜(TEM)进行测量。在本专利技术中这些金属纳米线的平均长度经常是在1μm至100μm的范围内。这些金属纳米线的平均长度是优选至少10μm、更优选超过10μm、还更优选至少15μm。这些金属纳米线的平均长度是优选等于或小于50μm、更优选等于或小于30μm、还更优选等于或小于20μm。在本专利技术中，这些金属纳米线的长度可以通过光学显微镜进行测量。在本专利技术中，这些金属纳米线可以是金属、金属合金、镀金属或金属氧化物形成的纳米线。金属纳米线的实例包括，但不限于，银纳米线、金纳米线、铜纳米线、镍纳米线、镀金银纳米线、铂纳米线、和钯纳米线。银纳米线因为其高电导率是在本专利技术中最优选的金属纳米线。当将具有30nm至45nm的平均直径和15至20μm的平均长度的银纳米线用作第一导电介质时，可以获得优异的结果。在本专利技术中，导电层包括，除了第一导电介质外，包含多个导电纳米颗粒的第二导电介质。该多个导电纳米颗粒经常形成金属纳米线网络可以嵌入其中的基质。在本专利技术中，术语“纳米颗粒”旨在特别地表示固体颗粒，其这些固体颗粒中的大多数具有大于或等于1nm但不大于1μm的尺寸，尤其不大于500nm，并且这些固体颗粒的形状为球形或基本上球形，特别地具有大约1.2或更低的平均长径比，更特别地具有约约1.1或更低的平均长径比。在本专利技术中，这些导电纳米颗粒的平均粒径为从10nm至30nm、更优选地10nm至27nm。在本专利技术中，这些导电纳米颗粒的粒径可以通过透射电子显微镜(TEM)进行测量。在本专利技术中，导电纳米颗粒优选地选自下组，该组由以下各项组成：元素周期表第13至16族金属元素(Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi以及Po)、过渡金属、至少两种上述金属元素的混合物、硫属化物、特别是其氧化物、以及它们的任何组合。更优选地，本专利技术中的导电纳米颗粒选自金属氧化物纳米颗粒。在本专利技术中铟锡氧化物(ITO)是特别优选的。可替代地，氧化锌和氧化锡纳米颗粒，比如无掺杂的或掺杂铝的氧化锌和无掺杂的或掺杂锑或氟的氧化锡纳米颗粒，可以用于本专利技术中。在本专利技术中，导电纳米颗粒优选地经由湿法施用于基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导体，包括：基板；以及在该基板上形成的导电层，其中该导电层包括包含多个金属纳米线的第一导电介质、以及包含多个导电纳米颗粒的第二导电介质，其中这些导电纳米颗粒选自金属氧化物纳米颗粒，并且该多个金属纳米线嵌入在这些金属氧化物纳米颗粒的基质中，其特征在于，这些金属纳米线的平均直径是从20nm至50nm，并且这些纳米颗粒的平均粒径是如通过透射电子显微镜(TEM)测量的从10nm至30nm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.16 EP 14198268.61.一种透明导体，包括：基板；以及在该基板上形成的导电层，其中该导电层包括包含多个金属纳米线的第一导电介质、以及包含多个导电纳米颗粒的第二导电介质，其中这些导电纳米颗粒选自金属氧化物纳米颗粒，并且该多个金属纳米线嵌入在这些金属氧化物纳米颗粒的基质中，其特征在于，这些金属纳米线的平均直径是从20nm至50nm，并且这些纳米颗粒的平均粒径是如通过透射电子显微镜(TEM)测量的从10nm至30nm。2.根据权利要求1所述的透明导体，其中这些金属纳米线的平均直径是从25nm至45nm。3.根据权利要求1或2所述的透明导体，其中这些金属纳米线的平均长度是至少10μm、优选大于10μm、更优选至少15μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的透明导体，其中该第二导电介质与该第一导电介质处于直接接触和/或电连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的透明导体，其中该金属纳米线是银纳米线。6.根据权利要求1至5中任一项所述的透明导体，其中这些导电纳米颗粒是铟锡氧化物(ITO)纳米颗粒。7.根据权利要求6所述的透明导体，其中溶液中的这些铟锡氧化物纳米颗粒的次级平均粒径是不超过100nm、优选不超过60nm。8.根据权利要求1至6中任一项所述的透明导体，该基板是柔性基板。9.根据权利要求1至8中任一项所述的透明导体，该导电层具有至少一种、优选两种、更优选所有的以下特征：-对于可见光至少80％、优选地至少85％、更优选地至少90％的透明度-不超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：M拉克鲁瓦，P加西亚胡安，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE