CN103996454A - 一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：制造步骤如下，(1)将憎水剂或憎油剂涂布于导电基板上；(2)用激光机将网格图案蚀刻在导电基板上；(3)将纳米金属油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂的方式涂布在蚀刻好的导电基板上，待纳米金属油墨在导电基板上自流平5～30分钟；(4)将涂布好的到导电基板在烘箱中80度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中100度烘烤5分钟～20分钟，至纳米金属油墨固化；本制造方法无需压印模具，可以低成本制造纳米金属网格导电膜，并可以应用于刚性基板与软性基板上。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明导电基板的制造方法，特别涉及一种制造纳米金属网格透明导电基板的方法。
背景技术
目前，透明导电薄基板主要有金属氧化物基板、碳纳米管或者石墨烯基板。纳米金属基板、导电聚合物基板，其中铟锡氧化物(ITO)基板最为广泛应用。透明导电基板的主要性能指标有导电性和可见光透明度，大部分导电基板需要平衡两者之间的性能，往往高导电性基板的透过率较低，高透过率的基板导电性较低，金属氧化物基板、碳纳米管或者石墨烯基板、导电聚合物基板往往不能同时满足这两者的高要求，如ITO导电膜在方阻50Ω/□的条件下，其透过率低于85％，
纳米金属网格透明导电基板可以兼有低电阻高透过率的电学和光学性能，纳米金属网格线之间互相搭接，形成导电路径，而空隙处可见光完全透过，形成高透明基版。导电金属选择具有最佳的导电率，所以涂布成的透明导电薄膜具有很低的方阻，同时兼有极高的透过率，如当方阻为10Ω/□时，其可见光透过率为87％以上。
氧化铟锡(ITO)导电玻璃是目前最为常用的透明导电基板，广泛应用于触控屏、显示照明、太阳能行业中。ITO导电玻璃的传统图案化需要光刻显影、蚀刻等工艺，会产生污染，成本高。
印刷电子技术和感光银胶光刻技术最早应用于纳米金属网格透明导电膜的生产制造中，比如美国公司Atmel采用的是印刷方式，美国公司柯达以及日本公司郡是采用的是光刻技术。
然而感光银胶光刻技术可以实现金属网格的细线宽，但是为形成金属网格图案，要蚀刻到很多金属，会浪费大量的金属原材料，增加了制造成本，此技术也有金属网格和基板附着力不强、易划伤的问题。印刷电子技术直接将金属网格图案印刷在基板上，避免了金属原材料浪费，但是印刷技术也有金属网格和基板附着力不强、易划伤的问题。
近来纳米压印技术也开始应用于纳米金属网格透明导电膜的制造中，通过纳米压印凸模具将图案压印在软性基板上，形成图案凹槽，再将纳米金属自流平至凹槽中，形成金属网格透明导电膜，避免了金属网格和基板附着力不强、易划伤的问题。但此技术的纳米压印模具成本很高，不同金属网格的产品需要不同的图案压印模具，而且只能应用于软性基板中，在刚性基板如光学玻璃上就不可以。
一种在基板上基于激光打印图案凹槽技术，可以解决以上问题，实现低成本，无需压印模具，同时可以应用于刚性基板上。
发明内容
为了生产可以在刚性基板和软性基板上制造具有高导电性和高透光性的纳米金属网格透明导电基板，本发明提供了一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，采用的步骤如下：
一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，制造步骤如下：
(1)将憎水剂或憎油剂涂布于导电基板上；导电基板是刚性基板或软性基板；
(2)用激光机将网格图案蚀刻在导电基板上；
(3)将纳米金属油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂的方式涂布在蚀刻好的导电基板上，待纳米金属油墨在导电基板上自流平5～30分钟；
(4)将涂布好的到导电基板在烘箱中80度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中100度烘烤5分钟～20分钟，至纳米金属油墨固化。
当步骤(1)所述的导电基板为软性基板时，所述步骤(2)的网格图案的线宽为10～50μm，激光蚀刻的深度和宽度的比例为1∶2。
当步骤(1)所述的导电基板为刚性基板时，所述步骤(2)的网格图案的线宽为线宽范围为2～20μm，激光蚀刻的深度和宽度的比例为1∶1，网格图案的线长5～100μm。
所述步骤(3)所述的纳米金属油墨中纳米金属包括纳米金、铜、银。
所述步骤(3)所述的纳米金属油墨中纳米金属的形态是球形或线形的，球形颗粒的线径为100nm～1um，纳米金属线线长为0.1～30μm，线径为10～100nm。
所述步骤(3)所述的纳米金属油墨制备方法如下：
1)将纳米金属配制成初始悬浮液，纳米金属的初始悬浮液溶剂是水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇、异丙醇，纳米金属含量0.2-10％，优选0.5％-5％；
2)制备添加剂，添加剂包括水性粘合剂和表面活性剂，水性粘合剂的成份为为羧甲基纤维素钠、羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素、聚乙烯醇，羟丙基甲基纤维素；表面活性剂的成份为十二烷基硫酸钠，聚乙二醇，烷基糖苷，椰油酸二乙醇酰胺，聚乙二醇辛基苯基醚；
3)将添加剂加入纳米金属初始悬浮液中，配成涂布纳米金属墨水，粘度20cP～100cP，其中纳米金属的含量为0.1～5％，水性粘合剂，含量为0.1～1％，表面活性剂，含量0.01～0.1％。
本发明的有益效果是：此技术无需压印模具，可以低成本制造纳米金属网格导电膜，既可以在软性基板上制造也可以在刚性基板上制造。
附图说明
图1为本发明的制作步骤图；
图2为本发明的实施例中的激光蚀刻网格。
具体实施例
参照说明书附图1至图2对本发明的一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，作以下详细地说明。
实施例一：
柔性基板选择预涂有憎水剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate，PET)。
本方案涉及的网格图案如附图2所示，线宽范围20μm，激光蚀刻的深度10μm，网格图案的线长10μm。
纳米银线墨水，线长10μm，粒径45nm，粘度50cP，溶剂为纯水，其中纳米金属的含量为1％，水性粘合剂聚乙烯醇，含量为0.2％，表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚，含量0.01％。
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂等方式涂布至基板上，自流平5分钟，然后在烘箱中80度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中100度烘烤5分钟～20分钟，此时得到低电阻高透过率的纳米金属网格导电层。
实施例二
柔性基板选择预涂有憎水剂的光学玻璃。
本方案涉及的网格图案如附图2所示，线宽范围5μm，激光蚀刻的深度5μm，网格图案的线长10μm。
纳米银线墨水，线长10μm，粒径45nm，粘度50cP，溶剂为纯水，其中纳米金属的含量为1％，水性粘合剂聚乙烯醇，含量为0.2％，表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚，含量0.01％。
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂等方式涂布至基板上，自流平5分钟，然后在烘箱中80度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中100度烘烤5分钟～20分钟，此时得到低电阻高透过率的纳米金属网格导电层。
制造步骤如下：
(1)将憎水剂或憎油剂涂布于导电基板上；导电基板是刚性基板或软性基板；
(2)用激光机将网格图案蚀刻在导电基板上；
(3)将纳米金属油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂的方式涂布在蚀刻好的导电基板上，待纳米金属油墨在导电基板上自流平5～30分钟；
(4)将涂布好的到导电基板在烘箱中80度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中100度烘烤5分钟～20分钟，至纳米金属油墨固化。
当步骤(1)所述的导电基板为软性基板时，所述步骤(2)的网格图案的线宽为10～50μm，激光蚀刻的深度和宽度的比例为1∶2。
当步骤(1)所述的导电基板为刚性基板时，所述步骤(2)的网格图案的线宽为线宽范围为2～20μm，激光蚀刻的深度和宽度的比例为1∶1，网格图案的线长5～100μm。
所述步骤(3)所述的纳米金属油墨中纳米金属包括纳米金、铜、银。
所述步骤(3)所述的纳米金属油墨中纳米金属的形态是球形或线形的，球形颗粒的线径为100nm～1um，纳米金属线线长为0.1～30μm，线径为10～100nm。
所述步骤(3)所述的纳米金属油墨制备方法如下：
1)将纳米金属配制成初始悬浮液，纳米金属的初始悬浮液溶剂是水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇、异丙醇，纳米金属含量0.2-10％，优选0.5％-5％；
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3)将添加剂加入纳米金属初始悬浮液中，配成涂布纳米金属墨水，粘度20cP～100cP，其中纳米金属的含量为0.1～5％，水性粘合剂，含量为0.1～1％，表面活性剂，含量0.01～0.1％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式和优选实施例，熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：制造步骤如下，
(1)将憎水剂或憎油剂涂布于导电基板上；导电基板是刚性基板或软性基板：
(2)用激光机将网格图案蚀刻在导电基板上；
(3)将纳米金属油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂的方式涂布在蚀刻好的导电基板上，待纳米金属油墨在导电基板上自流平5～30分钟；
(4)将涂布好的到导电基板在烘箱中80度预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中100度烘烤5分钟～20分钟，至纳米金属油墨固化。
2.根据权利要求1所述的一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：当步骤(1)所述的导电基板为软性基板时，所述步骤(2)的网格图案的线宽为10～50μm，激光蚀刻的深度和宽度的比例为1∶2。
3.根据权利要求1所述的一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：当步骤(1)所述的导电基板为刚性基板时，所述步骤(2)的网格图案的线宽为线宽范围为2～20μm，激光蚀刻的深度和宽度的比例为1∶1，网格图案的线长5～100μm。
4.根据权利要求1所述的一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)所述的纳米金属油墨中纳米金属包括纳米金、铜、银。
5.根据权利要求1所述的一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)所述的纳米金属油墨中纳米金属的形态是球形或线形的，球形颗粒的线径为100nm～1um，纳米金属线线长为0.1～30μm，线径为10～100nm。
6.根据权利要求1所述的一种纳米金属网格透明导电基板的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)所述的纳米金属油墨制备方法如下：
1)将纳米金属配制成初始悬浮液，纳米金属的初始悬浮液溶剂是水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇、异丙醇，纳米金属含量0.2-10％，优选0.5％-5％；
2)制备添加剂，添加剂包括水性粘合剂和表面活性剂，水性粘合剂的成份为羧甲基纤维素钠、羧丙基甲基纤维素、羧乙基纤维素、聚乙烯醇，羟丙基甲基纤维素；表面活性剂的成份为十二烷基硫酸钠，聚乙二醇，烷基糖苷，椰油酸二乙醇酰胺，聚乙二醇辛基苯基醚；
3)将添加剂加入纳米金属初始悬浮液中，配成涂布纳米金属墨水，粘度20cP～100cP，其中纳米金属的含量为0.1～5％，水性粘合剂，含量为0.1～1％，表面活性剂，含量0.01～0.1％。
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Denomination of invention: Manufacturing method for nanometal grid transparent conductive substrate Effective date of registration: 20190725 Granted publication date: 20170118 Pledgee: Tianjin Zhongguancun Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: TIANJIN BAOXINGWEI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2019120000026 |
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Granted publication date: 20170118 Pledgee: Tianjin Zhongguancun Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: TIANJIN BAOXINGWEI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2019120000026 |