CN110534256B - 导电膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电膜的制造方法，包含：步骤(1)，于基材上涂布含有金属线的涂料；步骤(2)，扰动涂布于所述基材上的涂料，以减少金属线的有序化；以及步骤(3)，固化所述涂料，以形成导电膜。由此，本发明的导电膜的制造方法可使金属线杂乱地分布于导电膜中，可有效地减少所述导电膜层的纵向电阻与横向电阻之间的差异。本发明的导电膜的制造方法可应用于印刷式电路的导电膜的制作，例如：软性传感器、软性太阳能电池、软性照明、触控面板等装置上的导电膜的制作。

Description

导电膜的制造方法

技术领域

本发明涉及一种导电膜的制造方法，更具体而言，涉及一种导电膜的制造方法，所述制造方法包含扰动涂布于基材上的涂料的步骤。

背景技术

导电膜被广泛应用于，例如：软性传感器、软性太阳能电池、软性照明、触控面板等装置，可做为该等装置中的电极或印刷式电路的导线。

相较于氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)透明导电膜，应用含有金属线的涂料制作的金属导电膜制程简单，可免除传统昂贵的真空制程。举例来说，可将纳米银线调制成悬浮液，再涂布到基材上制作成导电膜，以取代目前昂贵的ITO透明导电膜。

运用涂布制程所形成的导电膜具有交错的微细金属线，可应用于软性的电子产品。举例来说，可使用直径只有数十纳米的纳米银线作为微细金属线，由纳米银线交织而成的纳米银线网络具有可挠、高光穿透与高导电的特性，可应用于各种软性光电产品。而含有金属线的涂料在涂布制程中，由于高长/径比的结构特性，使得涂布过程中极易造成金属线有序化的排列。

图1为传统的导电膜的制造流程的示意图。如图1所示，传统的导电膜的制造流程包含：经由放卷器11将成卷的基材10放卷；经由供料系统12提供涂料至涂布头13；经由涂布头13将涂料涂布至基材10上；经由热固化装置14及UV固化装置15使基材10上的涂料固化形成导电膜；以及经由收卷器16将覆有导电膜的基材10收卷等步骤。

然而，因为含有金属线的涂料中的微细金属线具有高长/径比的结构特性，在涂布过程中，悬浮于涂料中微细金属线在通过许多设备管路的狭缝的过程中将逐渐地有序化，造成形成薄膜后纵向与横向的电阻差异太大，而使后续应用时产生电路驱动上的问题。

图2及图3为传统的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片。其中，在图2传统的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片中可观察到，微细金属线并非完全随机地排列，横向(自图片左侧至图片右侧)分布的微细金属线明显多于纵向(自图片上方至图片下方)分布的微细金属线。此外，在图2传统的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片中则可观察到，纵向(自图片上方至图片下方)分布的微细金属线明显多于横向(自图片左侧至图片右侧)分布的微细金属线。

由图2及图3可见，传统的导电膜中的微细金属线形成了具有方向性的金属网络，不只降低了交错跨接节点的数目，连带使得导电膜的纵向与横向的导电度之间具有很大的差异。

微细金属线由于其高长径比的结构，在涂布成膜时微细金属线容易形成有序化的排列。有序化的排列将导致导电膜在涂布方向(纵向)与所述涂布方向的垂直方向(横向)之间的电阻差异甚大，这种纵向电阻与横向电阻差异导致所述导电膜在应用于电子组件时产生电路驱动上的问题，是目前由含有金属线的涂料所形成的导电膜应用困难的技术瓶颈之一。

中国台湾I540599专利公开了一种导电膜的制造方法，所述方法包含：于基片的第一表面涂布纳米金属浆；将基片进行烘烤，以烘干第一表面涂布的纳米金属浆中溶剂，使纳米金属浆中纳米金属线相互搭接，形成第一导电层；对第一导电层进行压实，以使纳米金属浆中纳米金属线相互连接形成金属网格。然而，中国台湾I540599专利并未针对导电膜的纵向电阻与横向电阻之间的差异过大的问题提出具体的解决方案。

中国CN103996455B专利公开了一种纳米金属透明导电膜的制造方法，所述方法包含：将纳米金属墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂方式涂布至基板上，然后在烘箱中l00℃预烘烤5分钟～20分钟后，再放进烘箱中140℃烘烤5分钟～20分钟。然而，中国CN103996455B专利同样并未针对导电膜的纵向电阻与横向电阻之间的差异的问题提出具体的解决方案。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种导电膜的制造方法，以改善传统的导电膜的纵向电阻与横向电阻之间差异的问题。

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种导电膜的制造方法，包含：

步骤(1)，于基材上涂布含有金属线的涂料；

步骤(2)，扰动涂布于所述基材上的涂料，以减少金属线的有序化；以及

步骤(3)，固化所述涂料，以形成导电膜。

于本发明的一实施例中，所述步骤(2)通过使涂布于所述基材上的涂料与平板接触来来造成扰动。

于本发明的一实施例中，所述步骤(2)通过使涂布于所述基材上的涂料与棒状组件接触来造成扰动。

于本发明的一实施例中，所述棒状组件进一步通过旋转来增加扰动的程度。

于本发明的一实施例中，所述棒状组件的旋旋转速度度介于1～1000rpm之间。

于本发明的一实施例中，所述棒状组件为线棒。

于本发明的一实施例中，所述棒状组件的直径介于1/4英寸～3英寸之间。

于本发明的一实施例中，所述平板或所述棒状组件与所述基材的距离介于0.1～100μm之间，优选介于0.1～50μm之间。

于本发明的一实施例中，涂布于所述基材上的涂料的厚度介于3～100μm之间。

于本发明的一实施例中，步骤(1)的涂布速度介于0.1～50m/min之间。

由此，本发明提供了一种导电膜的制造方法，其可使金属线杂乱地分布于导电膜中，可有效地减少所述导电膜层的纵向电阻与横向电阻之间的差异。

附图说明

图1为传统的导电膜的制造流程的示意图。

图2为传统的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片。

图3为传统的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片。

图4为本发明的导电膜的制造方法的流程图。

图5为本发明的实施例1的导电膜的制造方法的侧面示意图。

图6为本发明的实施例2的导电膜的制造方法的侧面示意图。

图7为本发明的实施方式中所使用的线棒的示意图。

图8为线棒旋转速度与TD/MD之间的关系图。

图9为0rpm的旋转速度下，所制得的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片。

图10为375rpm的旋转速度下，所制得的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片。

符号说明：

10 基材

11 放卷器

12 供料系统

13 涂布头

14 热固化装置

15 UV固化装置

16 收卷器

S201 步骤(1)

S202 步骤(2)

S203 步骤(3)

50 基材

51 涂料

511 金属线

52 模具

53 狭缝

54 平板

A 方向

B 方向

C 紊流

60 基材

61 涂料

611 金属线

62 模具

63 狭缝

64 棒状组件

D 方向

E 方向

F 方向

G 紊流

70 线棒

71 棒状本体

72 线圈

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹由下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做详细说明，说明如后：

本发明所公开的导电膜的制造方法可以克服微细金属线涂布时由于高长/径比造成有序化的问题。本发明所公开的导电膜的制造方法在涂布过程中，于固化制程前导入一个扰动的制程，使含有金属线的涂料在固化成膜的前通过扰动作用再分散，确保微细金属线在固化成膜后能够杂乱的分布于导电膜中，使导电膜的纵向电阻与横向电阻之间不致于产生过大的差异。

图4为本发明的导电膜的制造方法的流程图。如图4所示，本发明导电膜的制造方法，包含：

步骤(1)S201，于基材上涂布含有金属线的涂料；

步骤(2)S202，扰动涂布于所述基材上的涂料，以减少金属线的有序化；以及

步骤(3)S203，固化所述涂料，以形成导电膜。

本发明导电膜的制造方法所使用的基材并未特别限定，例如，所述基材可为由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)等材料所构成的可挠性基材，或者所述基材也可为由玻璃、硅、氮化镓等材料所构成的非挠性基材。

本发明导电膜的制造方法所使用的金属线并未特别限定，所述金属线可为纳米银线、纳米铜线或纳米金线，于一实施方式中所述纳米银线可具有30-40nm的直径以及30-40μm的长度。

本发明导电膜的制造方法所使用的含有金属线的涂料中，用于悬浮金属线的溶剂并未特别限定，例如：所述溶剂可为纯水、甲醇、乙醇或异丙醇。所述涂料中，金属线的浓度可介于0.05～10.0mg/ml之间。

本发明导电膜的制造方法的步骤(1)中，于基材上涂布含有金属线的涂料的手段并未特别限定。举例来说，可使用旋转涂布、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂、滴涂等涂布方式。

本发明导电膜的制造方法的步骤(2)中，扰动涂布于所述基材上的涂料的手段并未特别限定。优选地，是通过接触的方式来造成扰动。举例来说，可通过使涂布于所述基材上的涂料与平板接触来造成扰动，或者可通过使涂布于所述基材上的涂料与棒状组件接触来造成扰动。

本发明导电膜的制造方法的步骤(3)中，固化所述涂料的手段并未特别限制。视所述涂料所使用的溶剂的种类而定，例如：可通过本发明所属技术领域中所已知的热固化装置及程序来固化所述涂料，或者可通过本发明所属技术领域中所已知的光固化装置及程序来固化所述涂料，或结合上述装置及程序来固化所述涂料。

实施例1

图5为本发明的实施例1的导电膜的制造方法的侧面示意图。如图5所示，在实施例1的导电膜的制造方法中，含有金属线511的涂料51藉由狭缝式涂布的方式，沿着A方向，通过模具52的狭缝53，涂布至基材50上。所述基材50沿着B方向移动，由此使含有金属线511的涂料51均匀地于所述基材50上形成厚度约50μm的湿膜。

随后，如图5所示，通过使涂布于所述基材50上的涂料51与平板54接触来扰动涂布于所述基材50上的涂料51，以减少金属线511的有序化。如图5所示，由于靠近基材50的涂料51的流速比靠近平板54的涂料51的流速快，所述涂料51上下部所产生的速度差会造成流体的紊流C，打乱所述涂料51中金属线511的有序化。在本实施例中，所述平板54与所述基材50的距离约为50μm，但在其他实施例中，所述平板与所述基材的距离可介于0.1～100μm之间，而不以本实施例为限。

最后，通过本发明所属技术领域中所已知的热固化装置及程序来固化所述涂料，以形成导电膜。在本实施例中所述的平板54为扁平板状组件，但在其他实施例中的平板，也可指组件上的平面壁面部分，且所述组件的平面壁面可用于扰动涂布于所述基材50上的涂料51，如方形管体的底部平面，而不以图5所示的平板为限。

实施例2

图6为本发明的实施例2的导电膜的制造方法的侧面示意图。如图6所示，在实施例2的导电膜的制造方法中，含有金属线611的涂料61藉由狭缝式涂布的方式，沿着D方向，通过模具62的狭缝63，涂布至基材60上。所述基材60沿着E方向移动，由此使含有金属线611的涂料61均匀地于所述基材60上形成厚度约50μm的湿膜。

随后，如图6所示，通过使涂布于所述基材60上的涂料61与棒状组件64接触来扰动涂布于所述基材60上的涂料61，以减少金属线611的有序化。如图6所示，优选地，所述棒状组件64可顺时针或逆时针旋转，通过旋转来增加扰动效果，增强所述涂料61中的紊流G，打乱所述涂料61中金属线611的有序化。在本实施例中，所述棒状组件64的外表面与基材60的最短距离为10μm，但在其他实施例中，所述棒状组件64与基材60的距离可为0.1～100μm之间，而不以本实施例为限。此外，外表面上形成有沟槽的棒状组件64与所述基材60的距离更可为0～100μm之间。

最后，通过本发明所属技术领域中所已知的热固化装置及程序来固化所述涂料，以形成导电膜。

优选地，在本发明的实施方式中，所述棒状组件可为线棒，或称麦勒棒(Meyerrods)。图7为本发明的实施方式中所使用的线棒的示意图。如图7所示，本发明的实施方式中所使用的线棒70包含：棒状本体71；以及线圈72，其缠绕所述棒状本体71。所述线棒70亦可是由所述棒状本体71表面直接加工沟槽纹路而制成。

实施例3

实施例3的导电膜的制造方法大致上如实施例2所述。

具体而言，在实施例3的导电膜的制造方法中，首先，将含有纳米银线的涂料由狭缝式涂布的方式，通过模具的狭缝(宽度25μm)，涂布至PET基材上。所述基材以0.5m/min的速率沿着特定方向移动，以将涂布速度控制为0.5m/min，由此使含有金属线的涂料均匀地于所述基材形成厚度约25μm的湿膜。实施例3中所使用的涂料中所含的纳米银线的直径介于30-40nm之间，且其长度介于30-40μm之间。本实施例中，含有纳米银线的涂料使用水/异丙醇作为溶剂，使纳米银线分散于溶剂中。其中，纳米银线占所述涂料总重的0.4％。

随后，通过使涂布于所述基材上的涂料与线棒接触来扰动涂布于所述基材上的涂料，以减少金属线的有序化。其中，所述线棒为购自RDS的#25号线棒，所述线棒的直径为1/2英寸。但在其他实施例中，所述线棒的直径可介于1/4英寸～3英寸之间，而不以本实施例为限。其中，所述线棒与马达连接，通过所述马达所提供的动力，使所述线棒以特定的速度旋转。其中，所述线棒的旋转方向F如图6所示，可为顺时针旋转(实线方向)或逆时针旋转(虚线方向)。

最后，通过热固化装置，以120℃的温度烘烤4分钟，来固化所述涂料，以形成导电膜。

测试例

本测试例依照上述实施例3的导电膜的制造方法来制备导电膜。在本测试例中，所述线棒的旋转方向为顺时针旋转(即如图6所示的实线方向)，也就是，于所述涂料的两侧，所述线棒的旋转方向与所述基材的移动方向彼此相对。但在其他实施例中，所述线棒的旋转方向仍可为逆时针旋转(即如图6所示的虚线方向)。其中，通过所述马达来控制所述线棒的旋转速度，分别测量在0rpm、125rpm、250rpm以及375rpm等不同的旋转速度下，所制得的导电膜的涂布方向(纵向)电阻值MD以及与所述涂布方向的垂直方向(横向)电阻值TD。以及，分别计算不同的旋转速度下，横向电阻值TD与纵向电阻值MD的比例，即TD/MD。

本测试例的测试结果如图8～10所示。其中，图8为线棒旋转速度与TD/MD之间的关系图；图9 0rpm的旋转速度下，所制得的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片；以及图10为375rpm的旋转速度下，所制得的导电膜的扫描式电子显微镜(SEM)照片。

如图8所示，当线棒的旋转速度为0rpm(即，不旋转)时，TD/MD比高达2.0，在图9的SEM照片中，可以看出纳米银线在纵向(MD)的数量多于横向(TD)的数量，因此TD与MD的电阻值差异极大。

如图8所示，通过线棒的旋转，可使含有纳米银线的涂料产生更佳的扰动效果，而使TD/MD比随着线棒的旋转速度的增加而下降，其扰动效果更为明显、有效。

如图8所示，当线棒的旋转速度为375rpm时，TD/MD降到1.2，在图10的SEM照片中，也可以明显的看出纳米银线呈现均匀无方向性的排列。

如上所述，本发明所公开的导电膜的制造方法藉由于固化制程前导入一个扰动的制程，可确保微细金属线在固化成膜后能够杂乱的分布于导电膜中，使导电膜的纵向电阻与横向电阻之间不致于产生过大的差异。

此外，在使用棒状组件作为扰动手段的情况下，可进一步通过所述棒状组件的旋转来进一步减少所制得的导电膜的纵向电阻与横向电阻之间的差异。

本发明在上文中已以优选实施例公开，然而本领域技术人员应理解的是，所述实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与所述实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范围内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种导电膜的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)于基材上涂布含有金属线的涂料；

(2)扰动涂布于所述基材上的涂料，以减少金属线的有序化；以及，

(3)固化所述涂料，以形成导电膜；

其中，所述步骤(2)通过使涂布于所述基材上的涂料与棒状组件接触来造成扰动；以及

其中，所述棒状组件进一步通过旋转来增加扰动的程度。

2.如权利要求1所述的导电膜的制造方法，其特征在于，所述棒状组件的旋转速度介于0.1～1000rpm之间。

3.如权利要求2所述的导电膜的制造方法，其特征在于，所述棒状组件的直径介于1/4英寸～3英寸之间。

4.如权利要求1所述的导电膜的制造方法，其特征在于，所述棒状组件与所述基材的距离介于0～100μm之间。

5.如权利要求1所述的导电膜的制造方法，其特征在于，涂布于所述基材上的涂料的厚度介于3～100μm之间。

6.如权利要求1所述的导电膜的制造方法，其特征在于，步骤(1)的涂布速度介于0.1～50m/min之间。

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