CN108899279A - 纳米银线结构及其制备方法、显示面板 - Google Patents

纳米银线结构及其制备方法、显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种纳米银线结构及其制备方法，本发明提供的纳米银线结构及其制备方法中，纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖，则交叉处被较好的固定，由此可以增加纳米银线膜层的附着力，防止剥离。

Description

纳米银线结构及其制备方法、显示面板
技术领域
本发明涉及银纳米材料及其应用领域，特别是涉及一种纳米银线结构及其制备方法、显示面板。
背景技术
透明导体因其可以应用于诸如触控面板(touch panel)、液晶显示器(liquidcrystal display)、薄膜光电池(thin film photo voltaic cells)及有机发光二极管器件(organic light emitting diode devices)等领域，其需求量逐年增长。
目前，透明导电材料以氧化铟锡(indiumtin oxide，ITO)为主，其具有优异的透光率及导电性。但是，这类透明导电材料通常利用溅射工艺沉积而成，制备温度高，并且其中含有稀缺性金属使得价格昂贵，这类薄膜受弯折时还容易断裂，因而不适于制备柔性器件，这就导致ITO的性能以及产量存在诸多限制。因此，目前出现了以纳米银线(Silver NanoWires，SNW)1(如图1所示)替代ITO作为导电材料制备的透明导体。与ITO相比，纳米银线不仅具有良好的光学、电学以及力学性能，还具有金属纳米线表面积大和量子尺寸效应等特点。
但是，目前纳米银线的附着性特别差，进而使得灵敏度差，导电能力差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种纳米银线结构及其制备方法、显示面板，增加纳米银线的附着力，防止剥离。
为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米银线结构，包括：
基底；以及
位于所述基底上的纳米银线膜层，所述纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖。
可选地，对于所述的纳米银线结构，所述惰性金属包括金或铂。
可选地，对于所述的纳米银线结构，还包括：位于所述基底和所述纳米银线膜层之间的金属层，所述金属层包括多个独立的子金属层。
可选地，对于所述的纳米银线结构，所述纳米银线膜层为多层子膜层堆叠结构，相邻子膜层之间由绝缘层隔离。
本发明还提供一种纳米银线结构的制备方法，包括：
提供基底；以及
在所述基底上形成纳米银线膜层，所述纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖。
可选地，对于所述的纳米银线结构的制备方法，在所述基底上形成纳米银线膜层的步骤包括：
在基底上涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层；以及
对所述纳米银线膜层施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
可选地，对于所述的纳米银线结构的制备方法，在所述基底上形成纳米银线膜层的步骤包括：
采用物理气相沉积工艺在所述基底上形成一层金属层；
对所述金属层进行图案化获得多个相互独立的子金属层；
在形成有所述金属层的基底上涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层；以及
对所述纳米银线膜层施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
可选地，对于所述的纳米银线结构的制备方法，所述惰性金属盐溶液包括金的盐溶液和/或铂的盐溶液。
可选地，对于所述的纳米银线结构的制备方法，在第一温度下进行施加所述惰性金属盐溶液，之后升温至第二温度，所述第一温度为4℃以下，所述第二温度为20℃以上，以发生所述置换反应；或者，通过对所述纳米银线膜层施加所述惰性金属盐溶液后添加引发剂和/或催化剂，以发生所述置换反应。
可选地，对于所述的纳米银线结构的制备方法，还包括在所述纳米银线膜层上形成绝缘层，形成绝缘层后还包括至少循环执行一次如下操作：
在所述绝缘层上继续涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层；以及
对所述纳米银线膜层施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
本发明还提供一种显示面板，包括如上所述的纳米银线结构。
本发明提供的纳米银线结构及其制备方法中，纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖，则交叉处被较好的固定，由此可以增加纳米银线膜层的附着力，防止剥离。
进一步地，在基底上形成金属层，通过金属层实现纳米银线与基底的固定，从而更好的增加纳米银线膜层的附着力，防止剥离。
附图说明
图1为纳米银线的显微形貌图；
图2为本发明一实施例中纳米银线结构的制备方法的流程图；
图3为本发明一实施例中基底的示意图；
图4为本发明一实施例中形成金属层后的结构示意图；
图5A为本发明中金属层的一种俯视示意图；
图5B为本发明中金属层的另一种俯视示意图；
图5C为本发明中金属层的又一种俯视示意图；
图6为本发明一实施例中涂布纳米银线溶液的示意图；
图7为本发明一实施例中形成纳米银线膜层后的结构示意图；
图8为本发明一实施例中施加惰性金属盐溶液的示意图；
图9为本发明一实施例中发生置换反应后的结构示意图；
图10为本发明一实施例中形成绝缘层后的结构示意图；
图11为本发明一实施例中继续形成纳米银线膜层后的结构示意图；
图12为本发明一实施例中形成盖板后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的纳米银线结构及其制备方法、显示面板进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在下面的描述中，应该理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被称作在基底、层(或膜)、区域和/或图案“上”时，它可以直接位于另一个层或基底上，和/或还可以存在插入层。另外，应该理解，当层被称作在另一个层“下”时，它可以直接位于另一个层下，和/或还可以存在一个或多个插入层。另外，可以基于附图进行关于在各层“上”和“下”的指代。
如上所述，现有的纳米银线结构的附着性较差，为改善这一状况，本发明提出了一种纳米银线结构，包括：
基底；以及
位于所述基底上的纳米银线膜层，所述纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖。
相应的，还提供了一种纳米银线结构的制备方法，包括：
步骤S11，提供基底；
步骤S12，在所述基底上形成纳米银线膜层，所述纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖；
通过上述方法，可以实现纳米银线与纳米银线交叉处的固定，由此可以增加纳米银线膜层的附着力，防止剥离。
以下列举所述纳米银线结构及其制备方法的较优实施例，以清楚的说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
下面结合图2-图12对本发明的纳米银线结构及其制备方法进行详细说明。
请参考图3，对于步骤S11，提供基底10。在一个实施例中，所述基底可以是刚性材料，例如玻璃基底、硅基底、金属基底等。在一个实施例中，所述基底也可以是柔性材料，所述基底的材质可以但不限于为压克力、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑聚丁烯(PB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚环氧乙烷、聚乙醇酸(PGA)、聚甲基戊烯(PMP)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或苯乙烯-丙烯腈(SAN)等。本实施例中，所述基底例如是聚酰亚胺基底等。本发明所述的基底并不限于上述举例，亦可由其它材料制成。
可以理解的是，优选方案中，所述基底10经过预处理，以清除其上微粒、有机物及金属离子等杂质。
在步骤S12中，可以先进行如下操作：如图4所示，采用物理气相沉积工艺(PVD)在所述基底10上形成一层金属层；以及，对所述金属层进行图案化获得多个相互独立的子金属层。
在一个实施例中，所述金属层20例如可以是银、铜、金、铝、镍等，考虑到实际导电性和成本，优选为金属银。
在一个实施例中，可以具体使用溅射工艺形成所述金属层。
在一个实施例中，所述图案化可以是采用光刻、刻蚀工艺进行。
例如图5A-图5C示出了三种图案化后的金属层20的示意图，即所述金属层20的多个独立的子金属层呈阵列排布，在图5A中，每个独立的子金属层21在基底上投影的图形可以是方形，在图5B中，每个独立子金属层22在基底上投影的图形可以是圆形，在图5C中，每个独立子金属层23在基底上投影的图形可以是三角形。可以理解的是，所述金属层20的多个独立的子金属层也可以是不规则排布，每个独立的子金属层的形状尺寸也可以不相同。
在一个实施例中，每个独立的子金属层可以是与像素、子像素、触控感应单元中的至少一种至少部分重叠。
由于采用的是PVD工艺形成的所述金属层20，因此，所述金属层20能够与之后形成的纳米银线有很好的接触，又由于金属层20与基底10之间附着力好，因此，通过金属层20能够优化纳米银线与基底10之间的附着力。
此外，由于所述金属层20是包括多个独立的子金属层，可以通过调整每个独立的子金属层的具体形状大小，来对应后续形成的纳米银线膜层30(如图8所示)被图形化之后的形状大小，从而能够保证图形化之后的纳米银线膜层30不会由于金属层20的存在而产生短路现象。
在一个实施例中，对于纳米银线膜层30可以不进行图案化处理的情况，所述金属层20也可以不进行图案化。
之后，请参考图6，在所述基底10上涂布纳米银线溶液。
对于形成有金属层20的情况，则所述纳米银线溶液是涂布在形成有金属层20的所述基底10上。
在一个实施例中，也可以不形成金属层20，直接在基底10上涂布纳米银线溶液。
所述纳米银线溶液的涂布可以采用现有技术完成。例如，所述涂布的方法包括但不限于：喷墨、撒播、凹版印刷、凸版印刷、柔印、纳米压印、丝网印刷、刮刀涂布、旋转涂布、针绘(stylus plotting)、夹缝式涂布或流涂。
如图6所示，所述纳米银线溶液中具有若干纳米银线32，这些纳米银线32分布于溶剂31中。
接着，请参考图7，进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层30。所述纳米银线膜层30中具有多条相互搭接层叠的纳米银线32。
在一个实施例中，可以采用真空减压或红外加热或热风加热等形式进行干燥，时间约为50s～100s，例如55s，60s，70s等。
然后，对于步骤S13，请参考图8和图9，对所述纳米银线膜层30施加惰性金属盐溶液40，至少在相邻纳米银线32的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
在一个实施例中，采用滴加的形式施加所述惰性金属盐溶液40。采用滴加的形式有助于把控所述惰性金属盐溶液40施加的多少，以尽可能只在需要处发生置换反应。
所述惰性金属盐溶液40包括金的盐溶液和/或铂的盐溶液。可以理解的是，金和铂的金属活泼型比银差，因此，通过采用金的盐溶液和/或铂的盐溶液这样的惰性金属盐溶液，能够将相邻纳米银线32的交叉处惰性金属置换出来，置换出来的惰性金属可以将纳米银线的交叉处包裹，从而实现本发明将相邻纳米银线32固定的效果。
在一个实施例中，在第一温度下进行施加所述惰性金属盐溶液40，例如，所述第一温度可以是4℃以下，可以是4℃～-4℃，例如3℃，1℃，0℃等，此温度范围下惰性金属盐溶液保持较好的流动状态，并且不与纳米银线发生化学反应。
由于此时第一温度较低，因此并不会发生化学反应，但是由于存在毛细现象，所述惰性金属盐溶液40会沿着纳米银线32流动，最终会在两条纳米银线32的交叉区域聚集。
然后，进行升温至第二温度，例如，所述第二温度可以是20℃以上，可以是20℃～60℃，例如23℃、25℃、30℃等，此温度范围下惰性金属盐溶液可以与纳米银线发生快速的化学反应。
在升温条件下，达到了置换反应的最低反应温度，开始进行化学反应。由于银的化学性质相比金或铂较活泼，因此可以从金的盐溶液或铂的盐溶液中置换出来金或铂。置换出来的金或者铂(即惰性金属33)可以将纳米银线32的交叉处包裹，从而起到在相邻纳米银线32的交叉处的固定的作用。
可以理解的是，所述惰性金属盐溶液40会存在些微的残留在非纳米银线32的交叉处，因此，置换反应还有少量或极少量发生在异于纳米银线32的交叉处。
在一个实施例中，还可以是对所述纳米银线膜层30施加所述惰性金属盐溶液40后添加引发剂和/或催化剂，以至少在相邻纳米银线32的交叉处惰性金属盐与纳米银线32发生置换反应。如此同样可以起到在相邻纳米银线32的交叉处的固定作用。
可见，经过惰性金属33被置换出来，至少覆盖在相邻纳米银线32的交叉处，起到了在相邻纳米银线32的交叉处固定纳米银线32的作用，从而使得整个所述纳米银线膜层30结构稳固，大大提高了附着力，防止剥离现象发生。
之后，在一个实施例中，还包括步骤S13：请参考图10，在所述纳米银线膜层30上形成绝缘层50。本步骤可以采用现有技术完成。
接着，至少循环执行一次如下操作：
在所述绝缘层50上继续涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层60；
对所述纳米银线膜层60施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
依据实际需求，可以制备多层的纳米银线膜层堆叠结构。对于具有多层的结构，每层纳米银线膜层记为子纳米银线膜层，被绝缘层隔离，所述子纳米银线膜层与所述绝缘层组合为实际的纳米银线膜层。
所述纳米银线膜层在形成后，可以依据实际需求进行图形化处理，所述图形化过程可以是在所有纳米银线膜层形成后一次性进行，也可以是每一层纳米银线膜层形成后紧接着进行。所述图形化处理可以采用现有技术完成。
依据实际需求，可以在最顶层的纳米银线膜层上形成盖板70。
在这里，上述多层纳米银线膜层的制备可以采用与步骤S12中形成纳米银线膜层30及发生置换反应的相同或相似的方法，本领域技术人员在上文公开的基础上，当能够熟练完成上述操作，此处不进行详述。
所述盖板70同样可以是柔性基底，也可以是刚性基底，可以与所述基底10具有同样的材料选择。
此外，所述基底10和所述盖板70中还可以依据需求形成有器件层，功能层等，本发明对此不作特别限制。
经由上述过程，可以获得一种纳米银线结构，可参考图3～图12，所述纳米银线结构包括：
基底10；
位于所述基底10上的纳米银线膜层30，纳米银线膜层30中至少在相邻纳米银线32的交叉处被惰性金属33覆盖。
惰性金属33至少覆盖在相邻纳米银线32的交叉处，起到了固定相邻纳米银线32的作用，从而使得整个所述纳米银线膜层30结构稳固，大大提高了附着力，防止剥离现象发生。
在一个实施例中，所述纳米银线结构还包括：
位于所述基底10和所述纳米银线膜层30之间的金属层20，所述金属层20包括多个独立的子金属层；所述金属层20的多个独立的子金属层呈阵列排布。
所述金属层20的存在能够与所述纳米银线膜层30有很好的接触，又由于金属层20与基底10之间附着力好，因此，通过金属层20能够优化所述纳米银线膜层30与基底10之间的附着力。
在一个实施例中，所述纳米银线膜层经过图形化处理。
此外，由于所述金属层20是包括多个相互独立的子金属层，可以通过调整每个独立的子金属层的具体形状大小，来对应图形化的纳米银线膜层30的形状大小，从而能够保证图形化的纳米银线膜层30不会由于金属层20的存在而产生短路现象。
所述金属层20的每个独立的部分可以与纳米银线膜层30被图案化之后的结构不完全一致，只需要可以避免相邻的纳米银线膜层的图案部分短路即可。
在一个实施例中，对于纳米银线膜层30可以不进行图案化处理的情况，所述金属层20也可以不进行图案化。
在一个实施例中，所述纳米银线膜层为多层子纳米银线膜层堆叠结构，相邻子纳米银线膜层之间由绝缘层隔离。
在本发明公开的基础上，本领域技术人员能够依据实际需要灵活调节所需纳米银线膜层的数量。
综上所述，本发明提供的纳米银线结构及其制备方法中，纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖，则交叉处被较好的固定，由此可以增加纳米银线膜层的附着力，防止剥离。
进一步的，在基底上形成金属层，通过金属层实现纳米银线与基底的固定，从而更好的增加纳米银线膜层的附着力，防止剥离。
本发明还提供一种显示面板，包括如上所述的纳米银线结构。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种纳米银线结构，其特征在于，包括：
基底；以及
位于所述基底上的纳米银线膜层，所述纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖。
2.如权利要求1所述的纳米银线结构，其特征在于，所述惰性金属包括金或铂。
3.如权利要求1所述的纳米银线结构，其特征在于，还包括：位于所述基底和所述纳米银线膜层之间的金属层，所述金属层包括多个独立的子金属层。
4.如权利要求1所述的纳米银线结构，其特征在于，所述纳米银线膜层为多层子纳米银线膜层堆叠结构，相邻子纳米银线膜层之间由绝缘层隔离。
5.一种纳米银线结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供基底；以及
在所述基底上形成纳米银线膜层，所述纳米银线膜层中至少在相邻纳米银线的交叉处被惰性金属覆盖。
6.如权利要求5所述的纳米银线结构的制备方法，其特征在于，在所述基底上形成纳米银线膜层步骤包括：
在基底上涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层；以及
对所述纳米银线膜层施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
7.如权利要求5所述的纳米银线结构的制备方法，其特征在于，在所述基底上形成纳米银线膜层步骤包括：
采用物理气相沉积工艺在所述基底上形成一层金属层；
对所述金属层进行图案化获得多个相互独立的子金属层；
在形成有所述金属层的基底上涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层；以及
对所述纳米银线膜层施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
8.如权利要求6或7所述的纳米银线结构的制备方法，其特征在于，在第一温度下进行施加所述惰性金属盐溶液，之后升温至第二温度，所述第一温度为4℃以下，所述第二温度为20℃以上，以发生所述置换反应；或者，通过对所述纳米银线膜层施加所述惰性金属盐溶液后添加引发剂和/或催化剂，以发生所述置换反应。
9.如权利要求6或7所述的纳米银线结构的制备方法，其特征在于，还包括在所述纳米银线膜层上形成绝缘层，形成绝缘层后还包括至少循环执行一次如下操作：
在所述绝缘层上继续涂布纳米银线溶液；
进行干燥工艺以蒸发所述纳米银线溶液中的溶剂，形成纳米银线膜层；以及
对所述纳米银线膜层施加惰性金属盐溶液，至少在相邻纳米银线的交叉处惰性金属盐与纳米银线发生置换反应。
10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-4中任意一项所述的纳米银线结构。
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