本申请涉及用于透明涂层及透明导电膜的性质增强填料。本发明专利技术涉及光学透明膜，其可包括纳米金刚石的涂层以引入所要性质，例如硬度、良好热导率及经提高的介电常数。一般来说，透明导电膜可经形成以具有包含于透明导电层及/或涂层中的所要的性质增强纳米粒子。性质增强纳米粒子可由具有大硬度参数、大热导率及/或大介电常数的材料形成。适合的聚合物作为粘合剂并入具有所述性质增强纳米粒子的层中。可溶液涂布具有性质增强纳米粒子的所述涂层且描述对应溶液。
【技术实现步骤摘要】
用于透明涂层及透明导电膜的性质增强填料本申请是申请日为2015年10月2日、申请号为201580060974.1、专利技术名称为“用于透明涂层及透明导电膜的性质增强填料”的专利技术专利申请的分案申请。对相关申请案的交叉参考本申请案要求2014年12月19日申请的威尔卡(Virkar)等人的题为“用于透明涂层及透明导电膜的性质增强填料(PropertyEnhancingFillersforTransparentCoatingsandTransparentConductiveFilms)”的美国专利申请案第14/577,669号及2014年10月3日申请的威尔卡(Virkar)等人的题为“用于涂层及透明导电膜的性质增强填料(PropertyEnhancingFillersforCoatingsandTransparentConductiveFilms)”的美国临时申请案第62/059,376号的优先权，所述两案以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及装载有性质增强纳米粒子(例如，有助于硬度及耐磨性、热导率及/或高介电常数的纳米粒子)的薄聚合物膜。本专利技术进一步涉及并入有装载有性质增强纳米粒子的薄聚合物层(其可在或可不在提供电导率的层及/或与透明导电层相关联的涂层中)的透明导电膜。本专利技术还涉及包括纳米金刚石的透明的基于聚合物的膜。另外，本专利技术涉及包括经溶解的聚合物、经分散的性质增强纳米粒子、其它可选组合物(例如，加工助剂或稳定组合物)及可选金属纳米线的涂层溶液。
技术介绍
透明聚合物膜用于广泛范围的产品中。虽然所述膜可用于许多用途，但所述膜通常提供对各种机械及/或环境侵袭的某种防护。由膜提供的防护可针对下伏结构以及所述薄膜自身两者，这是由于(例如)膜的有刮痕表面可通过减小透明度且增大模糊或浊度来降级膜的所要性能。表面的保护在最终产品的使用过程中以及形成产品的加工及用于装配到所述产品中的组件的输送期间皆可为重要的。官能性膜可在一系列环境中提供重要的作用。举例来说，当静电可为非所要的或危险的时，导电膜对于耗散静电可为重要的。光学膜可用于提供各种功能，例如偏光、抗反射、相移、增亮或其它功能。高质量显示器可包括一或多个光学涂层。透明导体可用于若干光电应用，包含例如触摸屏、液晶显示器(LCD)、平板显示器、有机发光二极管(OLED)、太阳能电池及智能窗。历史上，氧化铟锡(ITO)归因于其在高导电率下的相对高透明度已成为首选材料。然而，ITO存在若干缺点。举例来说，ITO为需要使用溅射(其为涉及高温及真空且因此可相对缓慢的制造过程)沉积的脆性陶瓷。另外，已知ITO在柔性衬底上容易开裂。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术涉及光学结构，所述光学结构包括透明衬底及包括聚合物粘合剂及纳米金刚石的涂层。在另一方面中，本专利技术涉及透明导电膜，所述透明导电膜包括透明衬底、透明导电层及包括聚合物粘合剂及纳米粒子的保护涂层。在一些实施例中，所述纳米粒子具有不超过约100nm的平均一次粒子直径且由以下材料形成：具有至少约1650HV的块体维氏硬度的材料；高热导率材料，其选自由以下各者组成的群组：金刚石、石墨烯、氮化硅、氮化硼、氮化铝、砷化镓、磷化铟或其混合物；及/或高介电常数材料，其选自由以下各者组成的群组：钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、钛酸铅锆、钛酸铜钙及其混合物。在额外方面中，本专利技术涉及透明导电膜，所述透明导电膜包括透明衬底及包括聚合物粘合剂、稀疏金属导电元件及纳米粒子的透明导电层。在一些实施例中，所述纳米粒子可具有不超过约100nm的平均一次粒径且可由以下材料形成：具有至少约1650HV的块体维氏硬度的材料；高热导率材料，其选自由以下各者组成的群组：金刚石、石墨烯、氮化硅、氮化硼、氮化铝、砷化镓、磷化铟或其混合物；及/或高介电常数材料，其选自由以下各者组成的群组：钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、钛酸铅锆、钛酸铜钙及其混合物。在其它方面中，本专利技术涉及包括透明衬底及透明涂层的光学结构。所述透明涂层可包括聚合物粘合剂及从约0.05重量％到约30重量％的具有不超过约100nm的平均一次粒子直径的纳米粒子，且可具有比不含填料的透明涂层的铅笔硬度大至少约1级的铅笔硬度及不超过约5％的归因于透明硬涂层的可见光的总透射降低。此外，本专利技术涉及包括溶剂、可固化聚合物粘合剂及纳米粒子的溶液。所述纳米粒子可具有不超过约100nm的平均一次粒子直径且可包括以下材料：具有至少约1650HV的块体维氏硬度的材料；高热导率材料，其具有至少约30W/(m·K)的块体热导率；高介电常数材料，其选自由以下各者组成的群组：钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、钛酸铅锆、钛酸铜钙及其混合物，或其混合物。附图说明图1为具有稀疏金属导电层及在稀疏金属导电层的任一侧上的各种额外透明层的膜的片段侧视图。图2为具有用稀疏金属导电层形成的三个导电路径的代表性示意经图案化结构的俯视图。图3为展示基于电容的触摸传感器的示意图。图4为展示基于电阻的触摸传感器的示意图。图5为在第一放大率下的具有外涂层(其具有10wt％纳米金刚石)的透明导电膜的扫描电子显微图(SEM)。图6为在较高放大率下的图5的透明导电膜的SEM图像。图7为具有外涂层(其具有5wt％纳米金刚石)的透明导电膜的SEM图像。图8为具有外涂层(其具有3wt％纳米金刚石)的透明导电膜的SEM图像。具体实施方式已开发具有聚合物基质的透明涂层，所述聚合物基质具有性质增强纳米粒子填料以在具有良好光学透明度的薄涂层中为涂层提供所要性质，例如经提高的硬度及/或较高热导率。用于聚合物基质的适合的填料包含(例如)纳米金刚石，其可将所要硬度、经提高的介电常数及热导率提供到用纳米金刚石形成的涂层而不使光学透明度降低不当量。其它适当的纳米粒子或其组合可类似地并入到聚合物基质中。用作填料的纳米粒子可由具有高块体硬度值及/或高块体热导率及/或高块体介电常数的材料形成。在一些实施例中，由装载粒子的聚合物形成的涂层可具有不超过约5微米的厚度。增强型涂层可经由溶液涂布工艺(其中基质聚合物溶解于溶剂中且纳米粒子分散于溶液中)形成。所述涂层可适用于保护透明导电层，但其它透明涂层应用可有效利用本文中所描述的增强型涂层。具体来说，透明导电层可由金属纳米线形成。在额外或替代实施例中，所要填料可直接添加到用于形成稀疏金属导电元件的导电墨水，其中在涂布有聚合物外涂层之后具有相应的硬度增加及其它性质改进。保护涂层可用于减小因刮擦、环境侵袭(例如，稀酸及稀碱)的损害；减小热损害；降低因高电压的易损性及/或提供其它有价值的保护。如本文中所描述，可形成增强型装载涂层，其中可见光的总透射适度下降。可为具有相对良好机械强度的涂层引入各种聚合物基质以提供用于进一步增强的良好高透明度基础。大体来说，可形成具有小厚度的涂层，且增强型机械性质可有效地机械稳定即使具有小厚度的涂层。在一些实施例中，由于可经由薄外涂层而维持电导率，因此对于使用相邻透明导电层来说可能需要小厚度。因此，在具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透明导电膜，其包括透明衬底、透明导电层及包括聚合物粘合剂及纳米金刚石的透明保护涂层，所述纳米金刚石具有不超过约50nm的平均一次粒子直径，其中所述透明保护涂层具有从约25nm到约2微米的平均厚度，其中所述光学结构的浊度相对于不具有所述纳米金刚石的等效光学结构增加不超过约1％，并且其中所述聚合物粘合剂包括交联丙烯酸脂，并且其中所述透明导电层包括稀疏金属导电元件和聚合物粘合剂，并且其中所述透明涂层与所述透明导电层直接接触。/n
【技术特征摘要】
20141003 US 62/059,376;20141219 US 14/577,6691.一种透明导电膜，其包括透明衬底、透明导电层及包括聚合物粘合剂及纳米金刚石的透明保护涂层，所述纳米金刚石具有不超过约50nm的平均一次粒子直径，其中所述透明保护涂层具有从约25nm到约2微米的平均厚度，其中所述光学结构的浊度相对于不具有所述纳米金刚石的等效光学结构增加不超过约1％，并且其中所述聚合物粘合剂包括交联丙烯酸脂，并且其中所述透明导电层包括稀疏金属导电元件和聚合物粘合剂，并且其中所述透明涂层与所述透明导电层直接接触。
2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其中所述稀疏金属导电元件包括熔融金属纳米结构网络。
3.根据权利要求1或2所述的透明导电膜，其具有从约0.01重量％到约30重量％的纳米粒子。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的透明导电膜，其中所述聚合物粘合剂进一步包括聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷、聚氨酯、丙烯酸系共聚物、纤维素醚及纤维素酯、硝化纤维素、其它不可溶于水的结构多糖、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、氟聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚硫化物、含有环氧基的聚合物、其共聚物及其混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的透明导电膜，其中所述衬底为具...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿加依·维尔卡，法拉茲·阿札迪·曼佐，杨希强，顾华，
申请(专利权)人：C三奈米有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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