本发明专利技术揭示了一种图形化的柔性透明导电薄膜及其制法，自下而上包括柔性透明的基底、透明压印胶及嵌设其中的导电材料；其中透明压印胶表面具有图形化、相连通的沟槽网络，且沟槽网络以外的面积和占薄膜全表面积的80％以上，其沟槽深度小于透明压印胶厚度；所述导电材料烧结前后分别为导电墨水和导电膜，导电墨水均匀填设于沟槽网络底部并相互连通，导电膜厚度小于沟槽深度；薄膜具有导电膜覆盖下的导电网络和沟槽网络以外的透光区域。并且本发明专利技术提出了该导电网络的设计方案，基于压印和刮涂导电墨水等技术实现制备。其实施效果上，一方面极大的提高薄膜的防划抗刮特性，另一方面最大程度地改善透明导电膜的导电率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及透明导电膜制作方法，涉及一种基于压印和刮涂导电墨水技术的透明导电薄膜及其加工方法。
技术介绍
透明导电膜是具有良好导电性，和在可见光波段具有高透光率的一种薄膜。目前透明导电膜已广泛应用于平板显示、光伏器件、触控面板和电磁屏蔽等领域，具有极其广阔的市场空间。而随着上述器件朝轻薄化方向的快速发展，柔性透明导电膜因其具有轻薄、柔软性好等优点而成为研究的重点。柔性透明导电膜一般可以分为非图形化的和图形化的两类。前者在诸如触摸屏等大多数实际应用中，往往需要曝光、显像、蚀刻及清洗等多道工序对透明导电膜进行图形化，方可应用。而后者无疑具有更好的生产效率，省去了后续复杂且易污染环境的图形化工艺，是透明导电膜的主要发展方向。ITO—直主导着透明导电膜的市场。图形化ITO膜的制备方法主要有丝印、喷墨打印法和半导体制程中的lift-off工艺。但由于铟矿资源的有限性和ITO极差的抗绕折性， 以纳米金属材料为基础的图形化透明导电膜成为了上述背景下的最佳解决方案。其制作方法多为印刷法将粒径在纳米量级的金属材料制备成导电墨水，使用改进后印刷工艺，将导电墨水印刷在柔性透明基底表面，经烧结后形成所需的导电网络。网络线条宽度在人眼的分辨率以下，无线条的区域为透光区域。通过改变线条的宽度和几何形状可以在一定范围内控制透明导电膜的表面方阻和透光率。日本公司大日本印刷、富士胶片和郡士，以及德国公司PolyIC都分别使用印刷方法获得了性能优异的图形化柔性透明导电薄膜。其中PolyIC所获得的图形分辨率为15um，表面方阻0.4_1Q/Sq，透光率大于 80%。但是印刷技术制作的透明导电膜，其导电网络是裸露在透明基底表面凸起结构， 防划抗刮特性极差。此外这些结果的图形分辨率均受到印刷工艺的制约，难以进一步提高。 为了满足高分辨的应用需求，必须进一步减小图形分辨率。最后同样由于印刷工艺的限制， 烧结前固定线宽下导电墨水的量也很难以进一步提高，即在选定线宽和导电墨水的前提下，很难以提高导电材料的量，进而改善薄膜的导电率。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提出一种图形化的柔性透明导电薄膜，并同时提供一种该柔性透明导电薄膜的制法，使其导电网络内嵌于透明聚合物的沟槽之中，提升薄膜防划抗刮性能，并且提高固定线宽下导电膜的体积，进一步改善薄膜的导电率。本专利技术上述第一个目的，其技术解决方法是图形化的柔性透明导电薄膜，其特征在于所述薄膜自下而上包括柔性透明的基底、与基底一体化接合的透明压印胶及设于透明压印胶表面的导电材料；其中所述透明压印胶表面具有图形化、相连通的沟槽网络，且所述沟槽网络以外的面积和占薄膜全表面积的80%以上，其沟槽深度小于透明压印胶厚度；所述导电材料烧结前后分别为导电墨水和导电膜，导电膜均勻填设于沟槽网络底部并相互连通，导电膜厚度小于沟槽深度；所述薄膜具有导电膜构成的导电网络和沟槽网络以外的透光区域。进一步地，所述图形化、相连通的沟槽网络指的是以多边形沟槽为基本单元的沟槽组合，其中所述基本单元的形状至少包括正方形、矩形、圆形，等六边形和等三边形之一或几种复用，并且相邻两基本单元间共享邻边相连通或通过单线沟槽相连通成离散状沟槽阵列。进一步地，所述沟槽网络任意段沟槽的径向横截面为沟槽深度大于沟槽宽度的长方形，所述沟槽宽度取值介于500nm 10 μ m。进一步地，所述透明压印胶为热塑性聚合物、热固性聚合物和紫外固化聚合物之一的膜层结构，其可见光波段的透光率大于90%。进一步地，所述导电膜包括金属、碳纳米管、石墨烯墨水和导电高分子材料中的至少一种，烧结后常态下呈固态柔性膜线结构。再者，本专利技术解决上述第二个目的技术解决方案是一种图形化的柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤1、根据需求设计并确定薄膜的导电网络的三维结构，所述导电网络基于薄膜的透明压印胶的沟槽网络制备，其中沟槽网络以外的面积和占薄膜全表面积的80%以上，沟槽深度大于沟槽宽度；II、使用光刻结合微电铸或金刚石切削的微加工工艺制作微观结构与沟槽网络互补的压模；III、使用压印技术使透明压印胶形成沟槽网络；IV、在沟槽网络中填充导电墨水并AmS口 °进一步地，步骤I中所述设计导电网络三维结构的方法包括①选定制作透明导电薄膜的原料，包括柔性透明的基底、透明压印胶和导电材料；②在基底表面涂布固定厚度的透明压印胶，形成复合透明材料，并测定复合透明材料的可见光透光率a ；③在满足aXb > t的前提下确定沟槽网络的几何形状结构和线宽d，其中t为所需透明导电薄膜的透光率，b为沟槽网络以外的透光面积占薄膜全表面积的比例；④根据导电墨水的电阻率、固含量，并结合已有的沟槽深度与透明导电薄膜表面方阻的实验结果，确定沟槽深度h。进一步地，步骤IV所述填充导电墨水的方发包括刮涂或气溶胶打印。本专利技术具有以下特点及良好效果本专利技术提出在沟槽中填充导电墨水烧结形成透明导电膜的导电网络。其基本思想是在透明压印胶的沟槽内填充足量导电墨水，然后干燥并烧结浆水形成导电材料薄膜。导电材料的体积比一般较小，因此导电材料薄膜的厚度小于沟槽的深度。因此该方法所得到的导电网络内嵌于透明压印胶的沟槽之中，使其得到有效的保护，极大的提高薄膜的防划抗刮特性。这是区别现有透明导电膜的创新点之一。本专利技术提出利用横截面是长方形且深度与宽度的比例大于1 1的沟槽约束导电墨水的流动。在烧结之前，印刷技术所获得的导电膜横截面是类似半球状，如图Ia和图Ib 所示在相同线宽下，其面积必定小于“深度大于宽度”的长方形。因此该方法可以最大程度地提高在固定线宽以上的导电膜体积，进而最大程度地改善透明导电膜的导电率。这是区别现有透明导电膜的创新点之二。 附图说明图Ia为烧结前印刷所得导电墨水横截面示意图；图Ib为烧结前沟槽填充导电墨水横截面示意图；图2为本专利技术沟槽网络一种实施例烧结后所得柔性透明导电薄膜的平面示意图；图3为图2所示烧结后所得柔性透明导电薄膜的三维示意图；图4是沟槽网络设计方法流程示意图；图5是本专利技术沟槽网络另一种实施例烧结后所得柔性透明导电薄膜的平面示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本技术方案的具体实施例做进一步的详细述明。实施例一以等六边形沟槽为基本单元的沟槽组合制成透明导电薄膜在本实施例中，图形化的柔性透明导电薄膜，如图2和图3所示，包括透明柔性的基底11，在基底11以上一体化粘结设置的透明压印胶12，均勻填充于透明压印胶12的沟槽底部的导电膜13。其中透明柔性基底11为PET，厚度100 μ m。透明压印胶12为无溶剂紫外固化亚克力树脂，厚度5μπι。透明压印胶12表面的沟槽网络为六边形阵列，六边形外接圆半径r =5 μ m，沟槽宽度d取值500nm 10 μ m (本实施例优选为1 μ m)，深度h = 2 μ m，侧壁角度约为82°。烧结后的导电膜13为单质银，银均勻填充于透明压印胶的沟槽底部，并相互连通，银膜厚度约为300nm。填充了银膜的沟槽网络为导电网络，沟槽以外区域为不导电的透光区域，所述沟槽以外区域面积占透明导电膜全面积的比c = 82.6%。所述透明导电膜的可见光透光率72%，表面方阻2 Ω / 口。如图4所示，是本专利技术制作上述图形化的柔性透明导电薄膜的步骤，具体包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．图形化的柔性透明导电薄膜，其特征在于：所述薄膜自下而上包括柔性透明的基底、与基底一体化接合的透明压印胶及设于透明压印胶表面的导电材料；其中所述透明压印胶表面具有图形化、相连通的沟槽网络，且所述沟槽网络以外的面积和占薄膜全表面积的８０％以上，其沟槽深度小于透明压印胶厚度；所述导电材料烧结前后分别为导电墨水和导电膜，导电膜均匀填设于沟槽网络底部并相互连通，导电膜厚度小于沟槽深度；所述薄膜具有导电膜构成的导电网络和沟槽网络以外的透光区域。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔铮，高育龙，陈林森，周小红，李丰，张东煜，方慧，
申请(专利权)人：苏州纳格光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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