用于稀疏金属导电层的稳定化的透明导电膜的涂覆和处理制造技术

将包括稀疏金属导电层的透明导电膜在用外涂层涂覆后进行处理以降低该膜的薄层电阻。稀疏金属导电层可以包括熔合金属纳米结构化网络。涂层(比如聚合物外涂层或聚合物底涂层)可以包含在施加加热和任选的湿度的情况下能够进一步降低薄层电阻的贵金属离子。特别地，证明了涂层中的银离子在施加加热和湿度时无论是否熔合都提供重要的稀疏金属导电层稳定化。涂层还可以包含金属盐稳定化组合物。涂层还可以包含金属盐稳定化组合物。涂层还可以包含金属盐稳定化组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于稀疏金属导电层的稳定化的透明导电膜的涂覆和处理
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求Yang等人于2019年11月18日提交的名称为“利用熔合银纳米线形成的透明导电膜的涂覆后处理”的共同待审的临时专利申请62/936,681的优先权，该临时专利申请通过引用结合于此。

技术介绍

[0003]功能性膜在多种情况下可以提供重要的功能。例如，导电膜对于在静电可能不适宜或危险时的静电耗散来说是重要的。透明导电膜可以用作电极。高品质显示器可以包括一个或多个透明导电层。
[0004]透明导体可以用于多种光电应用，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)、太阳能电池和智能窗。在历史上，氧化铟锡(ITO)由于其在高电导率下较高的透明度而一直是所选择的材料。然而，ITO具有多种缺点。例如，ITO是脆的陶瓷，其需要使用溅射来沉积，所述溅射是一种涉及高温和真空的制作过程，因此较慢并且不是成本效益好的。另外，已知ITO在柔性衬底上容易破裂。更新的便携式电子设备正在推进更薄的形式。

技术实现思路

[0005]在第一方面，本专利技术涉及一种透明导电膜，所述透明导电膜包括透明聚合物衬底、由所述衬底支撑的稀疏金属导电层和与所述稀疏金属导电层相邻的聚合物外涂层(overcoat)，其中所述透明导电膜具有至少约88％的可见光透射率和不超过约120欧姆/sq的薄层电阻，并且其中所述聚合物外涂层包含聚合物和约0.01重量％至约20重量％的贵金属离子。
[0006]在另一个方面，本专利技术涉及一种用于降低透明导电膜的薄层电阻的方法，所述透明导电膜包括衬底、透明导电层和聚合物外涂层，所述透明导电层包括熔合金属纳米线网络和聚合物多元醇粘结剂，其中所述聚合物外涂层具有约5nm至约250nm的平均厚度，所述方法包括将所述透明导电片在至少约55℃的温度加热至少约10分钟以将所述薄层电阻降低至少约5％的步骤。所述加热步骤可以在不含光学透明的粘合剂的结构中进行。在一些实施方案中，所述熔合金属纳米结构化网络包含银，并且所述膜具有不超过120欧姆/sq的薄层电阻和至少约88％的可见光透射率。
[0007]在另一个方面，本专利技术涉及一种透明导电膜，所述透明导电膜包括衬底、包括熔合金属纳米结构化网络的透明导电层和聚合物外涂层，其中所述透明导电膜具有至少约88％的透射率和不超过约120欧姆/sq的薄层电阻，其中所述透明导电膜已经通过在加热和任选的湿度下处理((processing)，下文中有时也称作“加工”)至少约10分钟以将所述薄层电阻降低至少约5％来进行改性。在一些实施方案中，所述聚合物外涂层和/或底涂层(undercoat)包含金属离子。
附图说明
[0008]图1是一种具有稀疏金属导电层和在该稀疏金属导电层任一侧上的多个另外的透明层的膜的局部侧视图。
[0009]图2是一种在薄聚合物衬底每一侧均具有稀疏金属导电层的双面结构的示意性侧视图。
[0010]图3是一种透明导电膜的辊的示意性侧视图。
[0011]图4是通过手动涂覆具有不同水平的银纳米线墨而制备的一组银纳米线结构样品的相对薄层电阻(作为处理时间的函数)图。样品在85℃处理。
[0012]图5是通过手动涂覆具有不同水平的银纳米线墨而制备的一组银纳米线结构样品的相对薄层电阻(作为处理时间的函数)图。样品在85℃和85％相对湿度下处理。
[0013]图6是通过手动涂覆具有不同水平的银纳米线墨而制备的一组银纳米线结构样品的相对薄层电阻(作为处理时间的函数)图。样品在65℃和90％相对湿度下处理。
[0014]图7是通过辊对辊涂覆(卷到卷涂覆，roll
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roll coating)具有不同水平的银纳米线墨而制备的一组银纳米线结构样品的相对薄层电阻(作为处理时间的函数)图。样品在65℃和90％相对湿度下处理。
[0015]图8是利用含有的银纳米线墨制备的并且设置有具有不同水平的外涂层的一组层叠光学结构样品的相对薄层电阻(作为处理时间的函数)。样品在85℃和85％相对湿度下处理。
[0016]图9是利用银纳米线墨(没有)和有或没有的外涂层制备的两个层叠光学结构样品的相对薄层电阻(作为处理时间的函数)的图。样品在85℃和85％相对湿度下处理。
具体实施方式
[0017]如本文中所证明的，加热任选地加上湿度的受控施加可以用于降低具有保护性聚合物外涂层的熔合金属纳米结构化网络的薄层电阻。此处理可以应用于具有保护性聚合物外涂层的透明导电膜片以进一步提高电学性能。此处理对于其中已经将沉积金属引导至金属纳米线之间的接合部的熔合金属纳米结构化网络来说可以是有效的。进一步发现，将贵金属离子、特别是银置于与稀疏金属导电层(比如熔合金属纳米结构化网络)相邻的聚合物涂层(比如外涂层)中适合于进一步稳定导电结构。在涂层中有贵金属的情况下，优点不一定需要另外的处理来开发，因为在使用期间可以产生益处。如果稀疏金属导电层不包括熔合金属纳米结构化网络，则本实施例中的结果表明，由外涂层中的贵金属离子产生的明显稳定化对在光和湿度下的稳定性具有显著的效果，这可能是由于与外涂层中的金属离子熔合导致的。结果在银系导体中得到了证明。透明的导电膜可以具有高的透射率和低的雾度。可以控制处理过程时间(process time)和条件以避免明显的劣化，同时实现性能增强。类似地，在处理之后，膜在加速磨损条件下以及在高温和高湿度下表现出明显增强的稳定性。所述处理可以适合与用于大规模商业应用的辊对辊加工形成的膜一起使用。
[0018]可以将银纳米线的分散体或墨沉积在表面上并且加工成导电膜。在适当的工艺条件下，得到的透明导电膜由于其机械性能、可见光透明度、柔性、这些特征的组合或导电膜的其他方面而可以是理想的。特别地，使用纳米线形成透明导电膜可以在具有显示器和触摸传感器的设备中具有重要的应用。
[0019]基于金属的透明导电元件(例如膜)包括稀疏金属导电层。导电层通常是稀疏的以提供通过导电结构而不是围绕导电结构的所需量的光学透明度，因此金属的覆盖在导电元件的层上通常具有虽然微小但是明显的间隙。例如，透明导电膜可以包括沿着层沉积的金属纳米线，在所述层中可以为电子渗透提供充足的接触以提供合适的导电路径。在特别关注的实施方案中，透明导电膜可以包括熔合金属纳米结构化网络，已经发现其表现出理想的电学性能和光学性能。除非另外明确指明，否则本文中提到的传导性指的是导电性。
[0020]如下文更详细解释的，可以控制熔合过程以仔细地在金属纳米线之间的接合部沉积金属。可以控制熔合过程以沉积所需量的与接合部相关的银。可以使系统平衡以提供对熔合的热力学驱动，以使其主要在相邻金属纳米线之间的接合部处发生，所述相邻金属纳米线是形成熔合金属纳米结构化网络的部件。在熔合之后，形成被命名为熔合金属纳米结构化网络的整体结构，并且在导电结构内的原始金属纳米线失去其个体身份。证据表明，熔合金属使原始个体纳米线合并以降低或消除结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种透明导电膜，所述透明导电膜包括透明聚合物衬底、由所述衬底支撑的稀疏金属导电层和与所述稀疏金属导电层相邻的聚合物外涂层，其中所述透明导电膜具有至少约88％的可见光透射率和不超过约120欧姆/sq的薄层电阻，并且其中所述聚合物外涂层包含聚合物和约0.01重量％至约20重量％的贵金属离子。2.权利要求1所述的透明导电膜，其中所述外涂层具有约5nm至约250nm的平均厚度。3.权利要求1或权利要求2所述的透明导电膜，其中所述外涂层的聚合物包括聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷、聚氨酯、丙烯酸树脂、丙烯酸共聚物、纤维素醚和/或酯、硝化纤维素、其他非水溶性结构多糖、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、含氟聚合物、苯乙烯
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丙烯酸酯共聚物、苯乙烯
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丁二烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚硫化物、含环氧基的聚合物、它们的共聚物以及它们的混合物。4.权利要求1
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3中任一项所述的透明导电膜，其中所述聚合物外涂层包含约0.1重量％至约9重量％的钒(+5)稳定化组合物。5.权利要求1
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4中任一项所述的透明导电膜，其中所述聚合物外涂层具有约10nm至约125nm的平均厚度，其中所述外涂层的聚合物包括聚丙烯酸酯，并且其中所述聚合物外涂层包含约0.5重量％至约5重量％的钒(+5)稳定化组合物，所述钒(+5)稳定化组合物包括偏钒酸铵(NH4VO3)、四丁基钒酸铵(NBu4VO3)、偏钒酸钾(KVO3)、偏钒酸钠(NaVO3)、原钒酸钠(Na3VO4)、三丙醇氧化钒、三乙醇氧化钒、三异丙醇氧化钒、三丁醇氧化钒或它们的混合物。6.权利要求1
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5中任一项所述的透明导电膜，其中所述稀疏金属导电结构包括包含银的熔合金属纳米结构化网络，并且其中所述贵金属离子包括银离子。7.权利要求1
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6中任一项所述的透明导电膜，其中所述透明导电膜具有至少约90％的透射率和不超过约90欧姆/sq的薄层电阻。8.权利要求1
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7中任一项所述的透明导电膜，其中所述聚合物外涂层包含约0.25重量％至约12重量％的银离子，所述银离子作为四氟硼酸银(AgBF4)、六氟磷酸银(AgPF6)、高氯酸银(AgClO4)、六氟锑酸银(AgSbF6)、三氟乙酸银(CF3COO)、七氟丁酸银(AgC4HF6O2和甲磺酸银(AgCH3SO3)、甲苯磺酸银(AgCH3C6H4SO3)或它们的混合物提供。9.权利要求1
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8中任一项所述的透明导电膜，其中所述稀疏金属导电层是图案化的。10.一种用于降低透明导电膜的薄层电阻的方法，所述透明导电膜包括衬底、透明导电层和聚合物涂层，所述透明导电层包括熔合金属纳米线网络和聚合物多元醇粘结剂，其中所述聚合物外涂层具有约5nm至约250nm的平均厚度，所述方法包括：将所述透明导电片加热到至少约55℃的温度，持续至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨希强，阿贾伊，
申请(专利权)人：C三奈米有限公司，
类型：发明
国别省市：