CN103804996A - 导电性纳米油墨组合物，利用该组合物的电极线以及透明电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电性纳米油墨组合物，该组合物对于导电性纳米结构体100重量部，包含分子量为100,000至1,000,000的天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一种高分子化合物0.05至15重量部，湿润分散剂1至6重量部及有机溶媒10至100重量部，由于其具有一定粘度，且电特性优秀，能够提供一种具有薄线宽的电极线。利用所述导电性纳米油墨组合物进行图案化，以提供透过度与导电度均优秀的透明电极。

Description

导电性纳米油墨组合物,利用该组合物的电极线以及透明电极
技术领域
本发明涉及一种导电性纳米油墨组合物，利用该组合物的电极线以及透明电极，更为详细地，涉及一种以最佳含量配合导性电纳米结构体，天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一项，湿润分散剂及有机溶媒，以具有一定的粘度和电导度，并通过电动液压喷印（electrohydrodynamic jet printing），使透明电极的电极线以10μm以下的线宽实现图案形成，并利用其提供导电性及光学特性优秀的透明电极。
背景技术
不仅是现有的液晶显示器或者等离子等显示器，最近急速成长的触摸板、有机发光二极管柔性显示器、有机太阳电池等的工程中使用着透明电极塑料或者透明电极玻璃。这样的透明电极主要用于通过测射法制造的氧化铟锡(indium TinOxide)电极，因为氧化铟锡易于形成薄膜，光透过性优秀，且电阻低。但存在着主原料铟的价格上涨造成的材料费的上升，市场不稳定性，枯竭预测，铟扩散造成的的元件退化，氢等离子体下的高还原性，柔性基板上的龟裂那样的弯曲（bending）不稳定性等问题。尤其氧化铟锡透明薄膜是在高温真空条件下通过溅射施工方法制造，因此需要进行连续工序的大面积薄膜工程存在着很多问题点。这就要求在适用于柔性电子设备的塑料基板上首先要开发能够显示最佳物性的透明电极。现有的氧化铟锡存在着由于氧化铟锡电极与塑料基板的热膨胀系数之差工程和驱动中基板变型的问题、由于电极基板弯曲电极受到破坏所造成的面电阻的变化等问题点。
为了替代这个，利用导电性高分子或者是碳纳米管(CNT)，石墨烯等有机材料开发有机透明电极。但是有机透明电极想要具有充分的电阻需要形成厚膜，因而导致透明度降低。
另外，为了解决以往的透明电极存有的这些问题，存在着将导电性电极液印刷成网格型，用为透明电极技术。特别是在塑料或者玻璃基板上印刷金属类网格，以制造电阻低透明度的透明电极。为此，应用着利用凹版胶印，喷墨的印刷方法。
但是，利用所述印刷方法时，存在着网格线宽难以制造成10μm以下的问题点，且由于网格电极线的高度低（约200nm）导致电阻高的问题点。而且，透明电极要求光学特性优秀，但该些网格电极用于显示器、触摸板等时，存在着由于背光看得到网格的视认性问题点和模糊(haze)等光学问题。另外，根据所述印刷方法，金属直接被露于空气，故存在着可能被氧化的问题点。另外，为了解决这些问题，虽然提出利用电动液压喷印图案化100cP以下低粘度液体的可能性，但尚无适于该技术的高粘度纳米油墨组合物开发的报告。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题提供的，其目的在于提供一种导电性纳米油墨组合物，该组合物用以最佳含量组合用电动液压喷印的喷射溶液优化的导电性纳米结构体，高分子化学物，湿润分散剂及有机溶媒，同时提高光透过度与电特性。
而且，提供一种导电性纳米油墨组合物，该组合物包含优于粘度调节的由天然高分子化学物或者合成高分子化学物中的至少一项形成的高分子化合物，以实现具有1,000至100,000cP粘度的导电性纳米油墨组合物，并能够图案化10μm以下的电极线。而且，所述高分子化合物结合于导电性纳米结构体并涂层，使光学物性更优秀，且能够防止导电性纳米结构体的氧化。
而且，其目的在于提供一种电极线及透明电极，其利用所述导电性纳米油墨组合物，通过电动液压喷印图案化成电极线，以使纳米结构体能够自我排列。
而且，其目的在于，用导电性物质涂层器材，并利用导电度提高的电动液压喷印图案化电极线以提供一种电极线及透明电极，。而且，其目的在于，在器材上通过电动液压喷印图案化导电性纳米油墨组合物的电极图案上形成涂层，减少器材的粗糙度，以提供物性优高光学特性提高的透明电极。而且，其目的在于，在器材与电极图案上均形成由电导性物质形成的涂层，以提供电特性，光学性特性均优秀，并且物性出色的透明电极。
为了达到上述目的，本发明的导电性纳米油墨组合物，对于导电性纳米结构体100重量部，包含分子量为100,000至1,000,000的天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一种高分子化合物0.05至15重量部，湿润分散剂1至6重量部及有机溶媒10至100重量部。
所述导电性纳米结构体的结构是纳米粒子、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带或者碳纳米管结构中的至少一项，所述导电性纳米结构体可以从由金（Au）,银(Ag),铝（Al）,镍(Ni),锌（Zn）,铜(Cu)，硅（Si）或者钛（Ti）构成的群选择的由一个以上组成的纳米结构体或者碳纳米管或者它们的组合中选择。
较佳实施例中，所述天然高分子化合物是壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen),弹性蛋白(elastin)，透明质酸(hyaluronic acid)，纤维素(cellulose)，丝蛋白(silk fibroin),磷脂(phospholipids)或者是纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种，所述合成高分子化合物是聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。
所述有机溶媒为酒精系溶媒、酯系溶媒或者醚系溶媒中的至少一种。
所述导电性纳米油墨组合物的粘度为1,000至100,000cP，导电度为10-10至10-1S/m。
为了达到上述目的，另一个本发明提供一种电极性，其由包括对于导电性纳米结构体100重量部分子量为100,000至1,000,000的天然高分子化合物，合成高分子化合物中的至少一种的高分子化合物0.05至15重量部，湿润分散剂1至6重量部及有机溶媒10至100重量部而形成的导电性纳米油墨组合物形成。
所述导电性纳米结构体的结构是纳米粒子、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带或者碳纳米管中的至少一种，所述导电性纳米结构体是从由金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，镍(Ni)，锌(Zn)，铜(Cu)，硅(Si)或者钛(Ti)组成的群选择的由一个以上形成的纳米结构体或者碳纳米管或者它们的组合。
所述天然高分子化合物是壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen)，弹性蛋白(elastin)，透明质酸(hyaluronic acid)，纤维素(cellulose)，丝蛋白(silkfibroin)，磷脂(phospholipids)或者纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种。所述合成高分子化合物是聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。
在此，所述电极线的宽度可以为0.01至10μm。
为了达到上述述目的，另一个本发明提供一种透明电极，其包括器材；在所述器材上所述权利要求8至15中任一项之电极线被图案化的电极图案。
所述器材上图案化的包含在所述电极线的所述导电性纳米结构体，优选地向与印刷方向相同的方向自我排列，且所述器材可由碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩涂层。
而且，所述电极为多个，多个电极线可以图案化成平行结构或者网状结构。
所述电极线在图案化的所述器材上可进一步包括涂层，所述涂层包括碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)。在此，所述涂层可以为10至30mm。
根据本发明，可提供一种导电性纳米油墨组合物，该组合物以最佳含量配合导电纳米结构体，具有100,000至1,000,000的分子量的高分子化合物，湿润分散剂及有机溶媒，形成透明电极图案时，无需反复进行沉积及蚀刻工序，只用简单的方法就能够进行图案化。
根据导电性纳米油墨组合物的粘度及电特性，提供一种通过电放射喷出导电性纳米油墨组合物，随着以根据包含在导电性纳米油墨组合物中的导电性纳米结构体的自我排列，具有10μm以下薄线宽的电极线。
而且，可提供一种，利用包括用所述导电性纳米油墨组合物形成图案的电极线而形成的透明电极，用碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)等导电性物质涂层器材及透明电极的上部层，以提供导电度显著提高的透明电极。
而且，用纳米单位调节透明电极上部的涂层厚度，随之强化器材与电极线的黏着力，以提供物性优秀，提高光透度以增进光学特性，并能够维持导电度的透明电极。
最后，其目的在于，由于所述导电性纳米油墨组合物透明电极的图案化工序变得容易，随之利用其不仅提供透明电极，还提供二维及三维透明加热器，电波屏蔽。
附图说明
图1是本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物从电动液压喷印装置的喷出部喷出的照片（a）及脱离本发明范围的导电性纳米油墨组合物从电动液压喷印装置的喷出部喷出的照片（b）。
图2是利用本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物的电极图案的SEM照片(a)及利用不包括本发明的高分子化合物的导电性纳米油墨组合物电极图案的SEM照片（b）。
图3是利用本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物图案化电极线的照片（a）及脱离本发明的粘度范围的利用导电性纳米油墨组合物图案化电极线的照片（b,c）。
图4是表示将本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物通过电动液压喷印方式的图案化的概略图及图案化成网状结构的透明电极的图面。
图5是表示根据利用本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物的透明电极的栅距间距的面电阻及透过度的图面。
图6是表示在器材上以网状结构图案化本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物的透明电极的断面图及透视图。
图7是表示在图5所示之透明电极的上部进一步包括涂层的透明电极的断面图及透视图。
图8是表示根据本发明所涉及的透明电极的涂层的厚度的透过度的图表。
图9是向本发明所涉及的透明电极加电时所测定的温度的分布图。
图10是能够应用本发明的透明电极的三维透明电极及透明加热器的照片。
图11是本发明的导电性纳米油墨组合物在三维表面被图案化的方法及装置的概略图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的较佳实施例所涉及的导电性纳米油墨组合物，利用该组合物的电极线及透明电极。本发明通过下述实施例能够更好地理解，而下述实施例用于说明本发明的例示目的，并不是为了限定被权利要求范围限定的保护范围。
本发明的导电性纳米油墨组合物是用于透明电极的电极线的组合物，更为详细地，是制造透明电极的电极线时用于电动液压喷印的喷液，包括导电性纳米结构体，高分子化合物，湿润分散剂及有机溶媒。
导电性纳米结构体的电特性，机械特性，热特性优秀，因此可作为导电性纳米油墨组合物的基本物质，其优选为纳米粒子形态或者纳米线，纳米棒，纳米管，纳米带，碳纳米管等一维纳米结构，可组合使用纳米粒子与所述一维纳米结构。
而且，导电性纳米结构体优选为由金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，镍(Ni)，锌(Zn)，铜(Cu)，硅(Si)或者钛(Ti)组成的群中选择的由一种以上形成的纳米结构体或者碳纳米管。尤其是，用透明电极易于自我排列的纳米线最为有效，而对此下文中详细说明。
高分子化合物用于调节导电性纳米油墨组合物的粘度及光学特性，其分子量优选为100,000至1,000,000，且不限制天然高分子化合物，合成高分子化合物的种类。高分子化合物的分子量不足100.000时，利用导电性纳米油墨组合物形成电极图案时，由于线宽变宽在外部能够从视觉上认知，导致透明电极的信赖度下降。而分子量超过1.000.000时，溶解导电性纳米结构体存在一定限度，导致油墨组合物难以制造，导电度显著下降。
在此，作为较佳实施例，所述天然高分子化合物优选为壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen，弹性蛋白(elastin)，透明质酸hyaluronic acid)，纤维素(cellulose)，丝蛋白(silk fibroin)，磷脂(phospholipids)或者纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种，所述合成高分子化合物优选为聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。根据导电性纳米结构体的种类，可组合使用天然高分子化合物与合成高分子化合物。本发明中，将银纳米线作为纳米结构体实现油墨组合物时，将PEG或者PEO作为高分子化合物时粘度调节最为容易。
高分子化合物对于导电性纳米结构体100重量部优选为0.05至15重量部，更加优选为0.1至10重量部。高分子化合物不足0.05重量部时，利用电动液压喷印形成电极线时，由于喷射不稳定多喷头喷出，因此无法进行图案化，电极线出现断开现象，导致无法形成连续的电极图案。而超过15重量部时电特性显著下降。
图1（a）是利用本发明的导电性纳米油墨组合物时的情况，由于喷射稳定易于进行图案化，相反，（b）是对于导电性纳米结构体100重量部包含16重量部的导电性纳米油墨组合物，喷出时由于喷射不稳定，发生向多个方向多喷射的现象，故无法进行图案化。因此，实现导电性纳米油墨组合物时，维持一定粘度的高分子化合物的种类及含量是非常重要的因素。
不包含高分子化合物的导电性纳米结构体是连接有导电性纳米结构体粒子的形状（图2（b）照片），相反，通过包含所述范围内含量的高分子化合物，高分子化合物结合于导电性纳米结构体，使导电性纳米结构体具有被膜覆盖般涂层的形状（图2（a）。
通过高分子化合物可调节油墨组合物的粘度，因此不仅能够提高喷射性还能够优化光学特性，并且防止导电性纳米结构体的氧化，以能够实现物性优秀的透明电极。
湿润分散剂用于向机溶媒均匀分散导电性纳米结构体及高分子化合物，发挥着提高导电性纳米结构体与高分子化合物的湿润力，防止再凝聚以长征化分散的作用。
湿润分散剂吸附于导电性纳米结构体或者高分子化合物的表面，考虑到本发明所使用的导电性纳米结构体与高分子化合物的表面积，对于导电性纳米结构体100重量部优选为1至6重量部，更加优选为2至5重量部。湿润分散剂不足1重量部时，溶媒内无法分散导电性纳米结构体和高分子化合物，尤其是湿润分散剂难以包裹高分子化合物的表面积，难以维持一定的粘度。而超过66重量部时不够经济，并发生导电性纳米油墨组合物的透明性下降的问题。
湿润分散剂没有种类限制，可以多样使用，优选为聚丙烯酸酯系分散剂，CPT聚丙烯酸酯系分散剂，聚氨酯系分散剂，磷酸酯系分散剂，聚烷氧基化物系分散剂，脂肪酸系分散剂，硅系分散剂，矿物油系分散剂。
有机溶媒用于分散导电性纳米结构体，本实施例中优选为酒精系溶媒，酯系溶媒或者醚系溶媒，根据导电性纳米结构体与高分子化合物的种类，可以组合使用。
选择导电性纳米油墨组合物的溶媒，重要的是诱电率与表面张力，根据诱电率与表面张力值，电动液压喷印时在喷出部形成的泰勒锥的角度与形状也不同，会影响到电极线的形态。
有机溶媒的诱电率（常温，1kHz频率中的诱电率，εr）范围优选为0.5至60，更加优选为2至50。脱离所述诱电率范围时，电动液压喷印时对施加的电压喷出不规则的量，能观察到在喷嘴上震动的液体，发生多喷射现象难以形成电极线，而且，表面张力优选为10至100mN/m，更加优选为20至70mN/m。表面张力不足时电动液压喷印时即便施加电压也不会形成喷射，而更大时由于施加电压形成喷射之后由于表面张力重新回到液滴状态的周期性现象反复出现。
作为有机溶媒的较佳的实施例，乙醇，甘醇丁基，丙二醇，乙氧基丙醇，异丁醇，丙二醇甲醚，丙二醇甲醚醋酸酯，二丙二醇单甲醚，三丙二醇基乙基醚较有效。
有机溶媒对于导电性纳米结构体100重量部优选为10至100重量部，更加优选为30至80重量部。有机溶媒不足10重量部时，不形成有效的喷射，超过100重量部时，由于导电性纳米结构体的含量少电特性显著下降。
由所述组合及含量形成的导电性纳米油墨组合物优选具有1,000至100,000cP粘度，更加优选为1,000至10,000cP。用电动液压喷印方式电放射导电性纳米油墨组合物时，具有所述范围内粘度的导电性纳米油墨组合物从喷出油墨组合物的喷出部在一定范围内沿着与喷嘴垂直的直线方向喷出的直线喷射（straight jet）路径运动。此时，绝缘板若设在符合直线喷射的区间内，能够图案化用户所希望的图案。
因此，导电性纳米油墨组合物的粘度不足1,000cP时，由于粘度下降，以非直线喷射的液滴形态喷出，导致难以进行图案化，因而难以实现具有20μm以下线宽的电极线，并且线宽变得不均匀，印刷时容易受湿度，温度等环境因素的影响。粘度超过100,000cP时，具有10μm以下线宽的电极线的图案化变难，导致透明电极的物性显著下降。即，由于不包含高分子化合物或者高分子化合物的含量超过本发明范围而导致粘度低时，电极图案的连续性和直进性受到影响而难以形成电极图案，电极线周边产生多个被喷雾的点，导致透明电极的物性显著降低。因此，如上所述，调整高分子化合物的种类和含量使之具有1,000至100,000cP粘度是非常重要的因素。
图3是根据导电性纳米油墨组合物的粘度形成电极图案的样子。（a）使用了本发明所涉及的具有5,350cP粘度的导电性纳米油墨组合物，（b）是高分子化合物对于导电性纳米结构体100重量部包含0.08重量部具有270cP粘度的导电性纳米油墨组合物，（c）使用不包含于高分子化合物的具有53cP粘度的导电性纳米油墨组合物，分别用通过电动液压喷印形成了电极图案（a）是不间断地干净地形成有电极线，相反（b）是一段一段被断开没能形成连续的线，（c）可观察到电极线周边有抛洒的点。
而且，本发明的导电性纳米油墨组合物优选具备漏电介质（leaky dielectric）特性，其导电性优选为10-10s/m与10-1s/m之间，更加优选为10-10s/m与10-3s/m。即，具有导电性极低的苯与导电性高的水银之间程度的导电性时，能够提高作为电极线的物性。导电性纳米油墨组合物的导电性可根据导电性纳米结构体，溶媒的种类及其含量进行调节。
这样的粘度与导电度的范围是在所述导电性纳米结构体，高分子化合物，湿润分散剂及有机溶媒所设定的含量范围内有机混合时才能够实现。
而且，本发明涉及一种电极线，更为详细地，涉及一种由导电性纳米油墨组合物形成的电极线。
如上所述，形成电极线的导电性纳米油墨组合物对于100重量部，优选包含分子量为100,000至1,000,000的天然高分子化合物，合成高分子化合物中的至少一种高分子化合物0.05至15重量部，湿润分散剂1至6重量部及有机溶媒10至100重量部。导电性纳米结构体的结构优选为与纳米粒子或者纳米线，纳米棒，纳米管，纳米带或者碳纳米管的构造相同的一维纳米结构。而且，导电性纳米结构体优选为由金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，镍(Ni)，锌(Zn)，铜(Cu)，硅(Si)或者钛(Ti)组成的群选择的由一个以上组成的纳米结构体或者碳纳米管或者它们的组合。
高分子化合物是天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一项，较佳实施例中，所述天然高分子化合物是壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen)，弹性蛋白(elastin)，透明质酸(hyaluronic acid)，纤维素(cellulose),，丝蛋白(silk fibroin)，磷脂(phospholipids)或者纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一项，所述合成高分子化合物是聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolicacid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一项。
利用这样的导电性纳米油墨组合物形成电极时，能够维持一定的粘度，因此能够实现具有0.01至10μm线宽的电极线，更加优选为5μm，最佳优选为1μm线宽。线宽超过10μm时，在外部能够视觉上认知图案，导致透明电极的物性下降。
纳米线，碳纳米管等导电性纳米结构体，若没有周边环境的刺激因素，则没有特殊志向点无秩序排列，因此难以进行图案化。对此，如同本发明实现导电性纳米油墨组合物，通过电动液压喷印图案化电极线时，形成电场以在喷嘴与基板之间发生电场，使导电性纳米结构体根据电位差纳米结构体位于与印刷方向对于的方向而进行排列，由此，器材上纳米物质沿着与印刷方向相同的方向最终排列，据此，以不足10μm的线宽能够进行图案形成。而且，使用高粘度的导电性纳米油墨组合物，随之实现0.1至1.0范围内纵横比（高度/线宽），更加优选为实现0.2至0.5的纵横比。
实现0.1以上的纵横比，随之面电阻值下降，因此能够提供优秀的透明电极。
而且，本发明涉及一种利用所述导电性纳米油墨组合物的透明电极，该透明电极包括器材与由导电性纳米油墨组合物形成的电极线图案化的图案而形成。
如上所述，根据本发明的导电性纳米油墨组合物体现的特性，含有器材上图案化的电极线的导电性纳米结构体，尤其是具有一维纳米结构的导电性纳米结构体向与印刷方向相同的方向自我排列。
用碳纳米管，石墨烯或者导电性高分子聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)涂层所述器材，以提供光学特性及导电度提高的透明电极。
如图6所示，被涂层碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)等导电性物质的器材上电极线被图案化多个，在此，本发明的实施例优选为多个电极线被图案化成平行结构或者网状结构。
网状结构不仅可以形成普通的网格结构之四角形形态，还可根据透明电极的应用不受形态限制地形成钻石，蜂窝状等结构。形成平行结构或者网状结构时，栅距间距及线宽对于透明电极导电度的决定非常重要。
如图4所示，导电性纳米油墨组合物形成图案，图4下方的网格形态电极中，P表示网格电极之间的栅距，W表示网格电极的线宽，而利用其用填充系数(Fill Factor,FF)可表示在二维平面上网格电极能够阻断多少光线或者电磁波的进行方向。
FF = ( pSw ) + [ ( p - w ) Sw ] p 2 …[数学式1]
利用面电阻（Rs,Ag grid）与透过率（TAg grid）如下列[数学式2]，[数学式3]，是利用银（Ag）形成网格电极时的面电阻与透过率的方程式。ρAg grid是银的电阻值，tAg grid是网格电极的厚度，ξ是用于求得面电阻的常数，TB是基板的本来透过度。
R s , Aggrid = ξ ρ Aggrid t Aggrid 1 FF …[数学式2]
TAggrid＝TBS(1-FF)…[数学式3]
如所述数学式2,3所示，FF值越小越能够制造透过率高，能够制造面电阻小的性能优秀的透明电极。如图5所示，栅距越小透明度随之变低，但同时面电阻也变低，可知电特性变优秀。
电极线为单一线透明电极时，能够应用于单一面触摸传感器或者TV边框电极配线。而且，以往的氧化铟锡透明电极基板通过平版印刷术与蚀刻过程形成图案，但是，本发明通过平行排列多个电极线，省略平版印刷术与蚀刻过程，在透明电极阶段能够直接进行图案化。
本发明的更佳实施例是，如图7所示，电极线图案化的器材上进一步包含涂层。提供一种，包括碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)形成涂层，以加强器材与电极线的粘着力并降低表面粗糙度，使得物性优秀且导电度提高的透明电极。所述涂层优选为10至300mm，更佳优选为50至200mm。如图8所示，涂层的厚度从100mm增加至300mm时，透过率随之变优秀，但是涂层具有400mm厚度时，透过率反而下降。这意味着，并不是随着涂层厚度的增加透过率相应减少，而是一定厚度为止由于涂层的导电性物质，透过率及导电性得到提高。
最佳实施例是，在所述器材上用导电性物质碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)形成涂层，在电极图案上也形成由电导性物质形成的涂层，据此，能够进一步提高导电性纳米油墨组合物的导电度。
本发明的透明电极可应用于透明加热器。图9是表示向透明电极加电时所测定的温度值的图面，这样的透明电极应用于大厦或者住宅的玻璃，汽车玻璃等透明器材，用于防止起雾，融化凝结水，融化雪等。同时还可应用于电波屏蔽剂，作为透明的电波屏蔽剂可适用于显示器等多种领域。而且，使用本发明所涉及的导电性纳米油墨组合物，通过电动液压喷印，如图11所示，在三维表面上也能够制造透明电极，因此可应用于三维透明电极，透明发热器，电波屏蔽剂。
本发明并不限于上述实施例，而是在权利要求书的范围内可以实现为多种形式的实施例。因此在不脱离权利要求书所要求保护的本发明精神的范围内，本领域普通技术人员所进行的各种变更及修饰均属于本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
对于导电性纳米结构体100重量部，包含：
分子量为100,000至1,000,000的天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一种高分子化合物0.05至15重量部，
湿润分散剂1至6重量部,及
有机溶媒10至100重量部。
2.根据权利要求1所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述导电性纳米结构体的结构是纳米粒子、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带或者碳纳米管中的至少一种。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述天然高分子化合物是壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen)，弹性蛋白(elastin)，透明质酸(hyaluronic acid)，纤维素(cellulose)，丝蛋白(silkfibroin)，磷脂(phospholipids)或者纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种。所述合成高分子化合物是聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA(Poly(lactic-co-glycolic acid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述天然高分子化合物优选为壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen，弹性蛋白(elastin)，透明质酸hyaluronic acid)，纤维素(cellulose)，丝蛋白(silk fibroin)，磷脂(phospholipids)或者纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述合成高分子化合物优选为聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述有机溶媒为酒精系溶媒、酯系溶媒或者醚系溶媒中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述导电性纳米油墨组合物的粘度为1,000至100,000cP。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的所述的导电性纳米油墨组合物，其特征在于，
所述导电性纳米油墨组合物的导电度为10-10至10-1S/m。
9.一种由导电性纳米油墨组合物形成的电极，其特征在于，
对于导电性纳米结构体100重量部，包含：
分子量为100,000至1,000,000的天然高分子化合物，合成高分子化合物中的至少一种高分子化合物0.05至15重量部，
湿润分散剂1至6重量部，及
有机溶媒10至100重量部。
10.根据权利要求9所述的电极线，其特征在于，
所述导电性纳米结构体的结构是纳米粒子、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带或者碳纳米管中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的电极线，其特征在于，
所述导电性纳米结构体是从由金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，镍(Ni)，锌(Zn)，铜(Cu)，硅(Si)或者钛(Ti)组成的群选择的由一个以上形成的纳米结构体或者碳纳米管或者它们的组合。
12.根据权利要求9所述的电极线，其特征在于，
所述天然高分子化合物是壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)，胶原(collagen)，弹性蛋白(elastin)，透明质酸(hyaluronic acid)，纤维素(cellulose)，丝蛋白(silkfibroin)，磷脂(phospholipids)或者纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种。
13.根据权利要求9所述的电极线，其特征在于，
所述合成高分子化合物是聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolicacid))，聚乳酸(Poly(lactic acid))，聚羟基丁酸戊酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六环酮(Polydioxanone)，聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚（丙交酯ε-己内酯）(Poly(lactide-caprolactone))，聚己内酯(Poly(e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid)，聚醚型聚氨酯脲(Poly(ether Urethane Urea))，醋酸纤维素(Cellulose acetate)，聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)，乙烯-乙烯醇共聚物(Poly(Ethylene Vinyl Alcohol)，聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)，聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。
14.根据权利要求9所述的电极线，其特征在于，
所述电极线的宽度为0.01至10μm。
15.一种透明电极，其特征在于，包括：
器材；
在所述器材上所述权利要求8至14中任一项所述的电极线被图案化的电极图案。
16.根据权利要求15所述的透明电极，其特征在于，
所述器材上图案化的包含在所述电极线的所述导电性纳米结构体，向与印刷方向相同的方向自我排列。
17.根据权利要求15所述的透明电极，其特征在于，
所述器材由碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)涂层。
18.根据权利要求15所述的透明电极，其特征在于，
所述电极为多个，多个电极线被图案化成平行结构或者网状结构。
19.根据权利要求15所述的透明电极，其特征在于，
所述电极线在图案化的所述器材上可进一步包括涂层，所述涂层包括碳纳米管，石墨烯或者聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)。
20.根据权利要求19所述的透明电极，其特征在于，
所述涂层包为10至300mm。
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