[发明专利]一种快速制备高透光性导电图案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种印刷成膜工艺，尤其涉及一种将线形纳米导电材料的悬浊液直接印刷成图案，形成高透光性导电网络的工艺。

背景技术

随着电子产品应用范围的不断扩展，高透光性导电材料的需求也逐渐增加，在发光、显示、触摸屏、隐形天线领域均有重要的应用。传统的高透光性导电材料主要是金属氧化物类的导电材料如氧化铟锡(ITO)，但这类材料存在着加工处理温度高、不容易实现柔性化等不足，阻碍了电子产业的进一步发展。学术界与产业界都对研究开发新型高透光性导电材料投入了较大的人力和财力，其中利用线形纳米导电材料如纳米银线、碳纳米管等材料构成高透光性导电网络吸引了广泛的关注。这类导电网络具有透光性好、电导率高、柔性效果好的优点，已经有不少相关的研究报道，该领域的很多技术也已经申请专利。

然而，目前这类高透光性导电网络的加工主要采用整体成膜的方法，而不能直接形成图案。在电子行业的应用中，高透光性的导电材料通常需要制成电极等特定的图案，因此需要额外的图案化工艺如蚀刻操作来获得理想的导电材料图案，生产成本也相应提高。

这类含有线形纳米导电材料的悬浊液实现直接印刷的难点主要集中在粘度低和固体颗粒大两个方面。一方面，这类悬浊液为了获得理想的网络状成膜效果，浓度通常较低而且不会添加树脂等填充成分，因此很多悬浊液的粘度在20cP以下，不适合丝网印刷等传统印刷工艺。另一方面，为获得理想的高透光性导电效果，悬浊液中线状材料的长度通常较大，喷墨打印该类材料很容易造成喷嘴堵塞。虽然也有利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)转印的方法实现线状材料图案化的报道，但生产效率依然低下，仅适合在实验室中进行个别样品的制备。

其次，作为经典的印刷工艺，凹版印刷具有速度快、粘度要求低、印刷质量好的特点，在印刷法生产电子产品的研究中得到了重视。但目前凹版印刷所印刷的图案都是实心图案，印刷形成空心网络在技术上仍然有很多挑战，包括油墨中添加材料的限制、线形纳米导电材料的分布控制，以及溶剂的挥发度等，另外，目前凹版印刷主要用于印刷100cP以上粘度的各种油墨。

发明内容

本发明针对上述制备导电图案方法上的不足，提出了一种新的快速制备高透光性导电图案的方法，采用包含线形纳米材料的悬浊液作为印刷材料，通过若干次的凹版印刷技术将包含所述线形纳米材料的悬浊液凹版印刷至衬底表面，形成导电网络，其中，线形纳米材料包括线形纳米导电材料，所述线形纳米导电材料的分散浓度为0.1-10毫克/毫升。

其中，所述线形纳米导电材料的截面直径或者对角线小于1微米，长度大于或等于其截面直径或者对角线长度的5倍。

其中，所述线形纳米导电材料包括金属纳米线或者碳纳米管。

其中，添加辅助导电材料于所述包含线形纳米导电材料的悬浊液中，其中，悬浊液的粘度小于100cP。

其中，所述悬浊液的溶剂包括水、醇类、酯类中的至少一种。

其中，所述衬底为柔性衬底材料。

其中，所述柔性衬底材料包括聚合物、纸、柔性玻璃及柔性金属箔片中的至少一种。

其中，所述凹版印刷技术中采用的印版类型包括平面状或者辊状。

本发明公开的直接印刷含有线形纳米材料的悬浊液形成高透光性导电网络图案的方法。利用凹版印刷工艺将含有线形纳米导电材料的低粘度悬浊液印刷到柔性衬底上，可以直接形成具有精确图案的高透光性导电网络。凹版印刷工艺不仅可以将含有线形纳米材料的悬浊液直接实现精确图案化，工艺本身还具有高速度、高质量、厚度可控的特点，因此实施本发明可以改变目前这类高透光性网络状导电薄膜的生产不能直接形成图案的现状，避免了额外的后期图案化蚀刻工序，有利于简化电子产品的生产工艺，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的银纳米线所组成的网络状高透光性导电薄膜的微观结构照片。

图2为本发明实施例2的凹版印刷的矩形图案的示意图。

图3为本发明实施例5中碳纳米管所组成的网络状高透光性导电薄膜的微观结构照片。

具体实施方式

下面参照附图，结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供的快速制备高透光性导电图案的方法为将长度为20-80微米、直径为50-120纳米的银纳米线分散到醇类溶剂中，本实施例的醇类溶剂为乙醇溶剂，配制成含有银纳米线的乙醇悬浊液，分散浓度为0.1毫克/毫升。将悬浊液超声分散2分钟以辅助银纳米线分散，分散均匀后的悬浊液粘度约为2cP。