CN112420236A - 一种超低阻值透明导电基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低阻值透明导电基板，包括：基板、第一导电层、纳米银线导电层和保护层，第一导电层设置于基板的顶端，纳米银线导电层设置于第一导电层的顶端，保护层设置于纳米银线导电层的顶端。本发明将导电金属氧化物、纳米金属膜层、纳米银线叠层起来，提出一种复合导电层结构，同时保证了低电阻和优良的光学特性。
Description
技术领域
本发明属于透明导电基板制作技术领域，更具体的说是涉及一种超低阻值透明导电基板。
背景技术
目前，最常用的透明导电基板是氧化铟锡基板，其他如纳米银线、金属网格、石墨烯、碳纳米管、导电高分子等透明导电基板，氧化铟锡导电膜的方阻基本在100Ω/□以上，氧化铟锡玻璃最低方阻可以做到10Ω/□，可见光透过率85％左右；纳米银线透明导电基板在可见光透过率80％以上时，方阻可以做到10Ω/□左右，但是雾度较大，大于3％；金属网格可以把方阻做到Ω/□左右，但是透过率不高，网格线可见、色度偏差较大、易容易出现网格干涉条纹；石墨烯、碳纳米管、导电高分子等导电基板的方阻都不易做低，一般在100Ω/□以上。
因此，如何提供一种超低阻值透明导电基板是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种超低阻值透明导电基板，将导电金属氧化物、纳米金属膜层、纳米银线叠层起来，提出一种复合导电层结构，同时保证了低电阻和优良的光学特性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超低阻值透明导电基板，包括：基板、第一导电层、纳米银线导电层和保护层，所述第一导电层设置于所述基板的顶端，所述纳米银线导电层设置于所述第一导电层的顶端，所述保护层设置于所述纳米银线导电层的顶端。
优选的，还包括第二导电层，所述第二导电层位于所述第一导电层与所述纳米银线导电层之间。
优选的，还包括附着膜层，所述附着膜层设置于所述第二导电层与所述纳米银线导电层之间。
优选的，还包括底涂层，所述底涂层设置于所述基板与所述第一导电层之间。
优选的，所述基板包括光学玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、环烯烃聚合体、三醋酸纤维素中的一种。
优选的，所述底涂层采用二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化铋作为膜层，厚度1nm～30nm，采用溅射或者涂布的方法制作而成。
优选的，所述第一导电层和所述第二导电层均采用透明金属膜层或金属氧化物，透明金属膜层选择金、银或铜，膜层厚度5nm～30nm，金属氧化物选择氧化铟锡、氧化锌或氧化铟锌，膜层厚度5nm～30nm。采用溅射的方法制作而成。
优选的，所述附着膜层采用二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化铋作为膜层，厚度1nm～30nm，采用溅射或者涂布的方法制作而成。
优选的，纳米银线导电层的制备方法为：
首先将纳米银线配制成初始悬浮液，向纳米银线初始悬浮液添加添加剂，其中添加剂包括溶剂、粘合剂、表面活性剂和分散剂；将添加剂加入纳米银线初始悬浮液中，配成涂布纳米银线油墨，粘度20cP～100cP，其中纳米金属银的含量为0.1～5％；粘合剂的含量为0.1～1％；表面活性剂的含量0.01～0.1％；分散剂的含量0.1～2％；
然后将配好的纳米银线油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂方式涂布至基板上，再放进烘箱中100度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的纳米银线导电层。
优选的，保护层采用二氧化硅、二氧化钛、水性聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺树脂作为膜层，厚度10nm～1um，采用涂布的方法制作而成。
优选的，保护层采用二氧化硅或二氧化钛作为膜层的制备方法为：
选用如下原料：
二氧化硅或二氧化钛颗粒选用1nm～30nm，溶剂包括乙醇或异丙醇，表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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或含氟非离子表面活性；分散剂包括丙三醇、丙二醇或乙二醇；
将二氧化硅或者二氧化钛悬浮液用溶剂稀释，加入表面活性和分散剂，配成保护层油墨，粘度2cP～5cP，其中纳米颗粒的含量为0.1～1％，表面活性剂含量为0.01～0.05％，分散剂的含量0.1～1％；
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂方式涂布至纳米银线导电层上，再放进烘箱中140度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的保护层。
优选的，保护层采用水性聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺树脂作为膜层的制备方法为：
选用如下原料：
聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺保护层油墨，溶剂包括离子水、乙醇或异丙醇；增稠剂包括羧乙基纤维素、聚乙烯醇、羧丙基甲基纤维素或聚乙烯醇缩丁醛酯；表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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或含氟非离子表面活性剂；分散剂包括丙三醇、丙二醇或乙二醇；酸碱调节剂包括甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、硝酸、甲胺或三乙醇胺；固化剂包括碳化二甲胺；
将聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺用溶剂稀释，加入表面活性和分散剂，配成保护层油墨，粘度2cP～10cP，其中树脂含量为0.1～1％，表面活性剂含量为0.01～0.05％，分散剂含量0.1～1％，酸含量0.001～0.1％，固化剂含量0.01～0.1％；
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂方式涂布至导电层上，再放进烘箱中140度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的保护层。
本发明的有益效果在于：
本发明将导电金属氧化物、纳米金属膜层、纳米银线叠层起来，提出一种复合导电层结构，同时保证了低电阻和优良的光学特性，方阻值0.1Ω/□～20Ω/□，可见光透过率70％～92％，同时采用本发明的纳米银线导电层和保护层，具有良好保护特性，提升导电膜的耐候性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例1的结构示意图。
图2附图为本发明实施例2的结构示意图。
图3附图为本发明实施例3的结构示意图。
图4附图为本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种超低阻值透明导电基板，包括：基板11、第一导电层13、纳米银线导电层16和保护层17，所述第一导电层13设置于所述基板11的顶端，所述纳米银线导电层16设置于所述第一导电层13的顶端，纳米银线线长在20～30μm，线径应在15～40nm，所述保护层17设置于所述纳米银线导电层16的顶端。
所述基板包括光学玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、环烯烃聚合体、三醋酸纤维素中的一种。
纳米银线导电层的制备方法为：
首先将纳米银线配制成初始悬浮液，纳米金属银的初始悬浮液的溶剂包括去离子水、乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丙三醇或异丙醇，纳米金属银含量0.2-10％，优选0.5％-5％。向纳米银线初始悬浮液添加添加剂，其中添加剂包括溶剂、粘合剂、表面活性剂和分散剂；将添加剂加入纳米银线初始悬浮液中，配成涂布纳米银线油墨，粘度20cP～100cP，其中纳米金属银的含量为0.1～5％；粘合剂的含量为0.1～1％；表面活性剂的含量0.01～0.1％；分散剂的含量0.1～2％；
然后将配好的纳米银线油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂等方式涂布至基板上，再放进烘箱中100度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的纳米银线导电层。
保护层采用二氧化硅、二氧化钛、水性聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺树脂作为膜层，厚度10nm～1um，优选10nm～50nm，采用涂布的方法制作而成。
保护层采用二氧化硅或二氧化钛作为膜层的制备方法为：
选用如下原料：
二氧化硅或二氧化钛颗粒选用1nm～30nm，溶剂包括乙醇或异丙醇，表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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或含氟非离子表面活性；分散剂包括丙三醇、丙二醇或乙二醇；
将二氧化硅或者二氧化钛悬浮液用溶剂稀释，加入表面活性和分散剂，配成保护层油墨，粘度2cP～5cP，其中纳米颗粒的含量为0.1～1％，表面活性剂含量为0.01～0.05％，分散剂的含量0.1～1％；
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂等方式涂布至纳米银线导电层上，再放进烘箱中140度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的保护层。
保护层采用水性聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺树脂作为膜层的制备方法为：
选用如下原料：
聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺保护层油墨，溶剂包括离子水、乙醇或异丙醇；增稠剂包括羧乙基纤维素、聚乙烯醇、羧丙基甲基纤维素或聚乙烯醇缩丁醛酯；表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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或含氟非离子表面活性剂；分散剂包括丙三醇、丙二醇或乙二醇；酸碱调节剂包括甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、硝酸、甲胺或三乙醇胺；固化剂包括碳化二甲胺；
将聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺用溶剂稀释，加入表面活性和分散剂，配成保护层油墨，粘度2cP～10cP，其中树脂含量为0.1～1％，表面活性剂含量为0.01～0.05％，分散剂含量0.1～1％，酸含量0.001～0.1％，固化剂含量0.01～0.1％；
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂等方式涂布至导电层上，再放进烘箱中140度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的保护层。
本发明还包括第二导电层14，所述第二导电层14位于所述第一导电层13与所述纳米银线导电层16之间。
所述第一导电层和所述第二导电层均采用透明金属膜层或金属氧化物，透明金属膜层选择金、银或铜，膜层厚度5nm～30nm，金属氧化物选择氧化铟锡、氧化锌或氧化铟锌，膜层厚度5nm～30nm。采用溅射的方法制作而成。
本发明还包括附着膜层15，具有增加附着力以及敏化的作用，所述附着膜层15设置于所述第二导电层14与所述纳米银线导电层16之间。所述附着膜层采用二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化铋作为膜层，厚度1nm～30nm，采用溅射或者涂布的方法制作而成。
本发明还包括底涂层12，具有增加附着力以及敏化的作用，所述底涂层设置于所述基板11与所述第一导电层13之间。所述底涂层采用二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化铋作为膜层，厚度1nm～30nm，采用溅射或者涂布的方法制作而成。
透明导电材料一般由溅射纳米厚度的金属氧化物，或者涂布纳米银线、碳纳米管、导电高分子等油墨，或者气化沉积石墨烯、碳纳米管，这些材料在平衡导电性和光学性方面都有一些问题，如金属氧化物的导电性较差，在高温350度以上退火晶态化后，方阻能做到10Ω/□左右，透过率85％，但是导电膜的基材一般是薄膜，不耐那么高的温度；纳米银线在低阻值下难以保证可见光透过率、雾度、色度等优良特性；石墨烯、碳纳米管、导电高分子难以得到低阻值的导电层。因此，本发明将导电金属氧化物、纳米金属膜层、纳米银线叠层起来，提出一种复合导电层结构，同时保证了低电阻和优良的光学特性，方阻值0.1Ω/□～20Ω/□，可见光透过率70％～92％，同时采用本发明的纳米银线导电层和保护层，具有良好保护特性，提升导电膜的耐候性。
实施例1
纳米银线油墨的配比是银线浓度0.12％，溶剂为去离子水，粘合剂羧丙基甲基纤维素和聚乙烯醇缩丁醛酯的复合，选用分子量为4000的羧丙基甲基纤维素，浓度0.25％，以及聚乙烯醇缩丁醛酯，浓度0.02％，表面活性剂选用含氟非离子表面活性杜邦FS-31，分散剂选用丙二醇，浓度0.5％。
保护层选用三羟基三聚氰胺树脂油墨，三羟基三聚氰胺浓度为0.5％，溶剂为水和乙醇，比例为7:3,表面活性剂选用含氟非离子表面活性剂杜邦FS-31，浓度0.01％，固化剂碳化二甲胺的浓度0.05％。
如附图1，基板11采用聚对苯二甲酸乙二醇酯，底涂层12采用涂布20nm二氧化钛膜层，第一导电层13采用30nm氧化铟锌，第二导电层14溅射20nm银膜层，附着膜层15涂布20nm二氧化钛膜层，纳米银线导电层16涂布纳米银线油墨，涂布后的干膜厚度100nm，保护层17涂布后的干膜厚度60nm。
实施例2
纳米银线油墨的配比是银线浓度0.12％，溶剂为乙醇，粘合剂聚乙烯醇缩丁醛酯和聚乙烯醇的复合，聚乙烯醇，浓度0.15％，以及聚乙烯醇缩丁醛酯，浓度0.02％，表面活性剂选用含氟非离子表面活性杜邦FS-31，分散剂选用丙二醇，浓度0.5％。
保护层选用二氧化硅颗粒油墨，二氧化硅颗粒浓度为0.5％，溶剂为乙醇，表面活性剂选用含氟非离子表面活性剂杜邦FS-31，浓度0.01％，酸碱调节剂为硝酸，浓度为0.02％。
如附图2，基板11采用聚对苯二甲酸乙二醇酯，第一导电层13溅射30nm氧化铟锌，第二导电层14溅射20nm银膜层，纳米银线导电层16涂布纳米银线油墨，涂布后的干膜厚度100nm，保护层17涂布后的干膜厚度60nm。
实施例3
纳米银线油墨的配比是银线浓度0.12％，溶剂为乙醇，粘合剂聚乙烯醇缩丁醛酯和聚乙烯醇的复合，聚乙烯醇，浓度0.15％，以及聚乙烯醇缩丁醛酯，浓度0.02％，表面活性剂选用含氟非离子表面活性杜邦FS-31，分散剂选用丙二醇，浓度0.5％。
保护层选用二氧化硅颗粒油墨，二氧化硅颗粒浓度为0.5％，溶剂为乙醇，表面活性剂选用含氟非离子表面活性剂杜邦FS-31，浓度0.01％，酸碱调节剂为硝酸，浓度为0.02％。
如附图3，基板11采用聚对苯二甲酸乙二醇酯，第一导电层13溅射20nm银膜层，纳米银线导电层16涂布纳米银线油墨，涂布后的干膜厚度100nm，保护层17涂布后的干膜厚度60nm。
实施例4
纳米银线油墨的配比是银线浓度0.12％，溶剂为乙醇，粘合剂聚乙烯醇缩丁醛酯和聚乙烯醇的复合，聚乙烯醇，浓度0.15％，以及聚乙烯醇缩丁醛酯，浓度0.02％，表面活性剂选用含氟非离子表面活性杜邦FS-31，分散剂选用丙二醇，浓度0.5％。
保护层选用二氧化硅颗粒油墨，二氧化硅颗粒浓度为0.5％，溶剂为乙醇，表面活性剂选用含氟非离子表面活性剂杜邦FS-31，浓度0.01％，酸碱调节剂为硝酸，浓度为0.02％。
如附图4，基板11采用聚对苯二甲酸乙二醇酯，底涂层12涂布20nm二氧化钛膜层，第一导电层13溅射20nm银膜层，附着膜层15层涂布20nm二氧化钛膜层，纳米银线导电层16涂布纳米银线油墨，涂布后的干膜厚度100nm，保护层17涂布后的干膜厚度60nm。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，包括：基板、第一导电层、纳米银线导电层和保护层，所述第一导电层设置于所述基板的顶端，所述纳米银线导电层设置于所述第一导电层的顶端，所述保护层设置于所述纳米银线导电层的顶端。
2.根据权利要求1所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，还包括第二导电层，所述第二导电层位于所述第一导电层与所述纳米银线导电层之间。
3.根据权利要求2所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，还包括附着膜层，所述附着膜层设置于所述第二导电层与所述纳米银线导电层之间。
4.根据权利要求1所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，还包括底涂层，所述底涂层设置于所述基板与所述第一导电层之间。
5.根据权利要求1所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，所述基板包括光学玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、环烯烃聚合体、三醋酸纤维素中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，所述底涂层采用二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化铋作为膜层，厚度1nm～30nm，采用溅射或者涂布的方法制作而成。
7.根据权利要求2所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层均采用透明金属膜层或金属氧化物，透明金属膜层选择金、银或铜，膜层厚度5nm～30nm，金属氧化物选择氧化铟锡、氧化锌或氧化铟锌，膜层厚度5nm～30nm。采用溅射的方法制作而成。
8.根据权利要求3所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，所述附着膜层采用二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或氧化铋作为膜层，厚度1nm～30nm，采用溅射或者涂布的方法制作而成。
9.根据权利要求1所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，纳米银线导电层的制备方法为：
首先将纳米银线配制成初始悬浮液，向纳米银线初始悬浮液添加添加剂，其中添加剂包括溶剂、粘合剂、表面活性剂和分散剂；将添加剂加入纳米银线初始悬浮液中，配成涂布纳米银线油墨，粘度20cP～100cP，其中纳米金属银的含量为0.1～5％；粘合剂的含量为0.1～1％；表面活性剂的含量0.01～0.1％；分散剂的含量0.1～2％；
然后将配好的纳米银线油墨以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂方式涂布至基板上，再放进烘箱中100度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的纳米银线导电层。
10.根据权利要求1所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，保护层采用二氧化硅、二氧化钛、水性聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺树脂作为膜层，厚度10nm～1um，采用涂布的方法制作而成。
11.根据权利要求10所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，保护层采用二氧化硅或二氧化钛作为膜层的制备方法为：
选用如下原料：
二氧化硅或二氧化钛颗粒选用1nm～30nm，溶剂包括乙醇或异丙醇，表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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或含氟非离子表面活性；分散剂包括丙三醇、丙二醇或乙二醇；
将二氧化硅或者二氧化钛悬浮液用溶剂稀释，加入表面活性和分散剂，配成保护层油墨，粘度2cP～5cP，其中纳米颗粒的含量为0.1～1％，表面活性剂含量为0.01～0.05％，分散剂的含量0.1～1％；
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布、喷涂方式涂布至纳米银线导电层上，再放进烘箱中140度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的保护层。
12.根据权利要求10所述的一种超低阻值透明导电基板，其特征在于，保护层采用水性聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺树脂作为膜层的制备方法为：
选用如下原料：
聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺保护层油墨，溶剂包括离子水、乙醇或异丙醇；增稠剂包括羧乙基纤维素、聚乙烯醇、羧丙基甲基纤维素或聚乙烯醇缩丁醛酯；表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、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或含氟非离子表面活性剂；分散剂包括丙三醇、丙二醇或乙二醇；酸碱调节剂包括甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、硝酸、甲胺或三乙醇胺；固化剂包括碳化二甲胺；
将聚碳酸型聚氨酯树脂或三羟基三聚氰胺用溶剂稀释，加入表面活性和分散剂，配成保护层油墨，粘度2cP～10cP，其中树脂含量为0.1～1％，表面活性剂含量为0.01～0.05％，分散剂含量0.1～1％，酸含量0.001～0.1％，固化剂含量0.01～0.1％；
将配好的涂布墨水以旋涂、狭缝式涂布、微凹板式涂布或喷涂方式涂布至导电层上，再放进烘箱中140度烘烤2分钟～5分钟，得到干燥的保护层。
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Legal Events
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