[发明专利]具有高透光率的导电制品

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2011年12月22日提交的美国临时专利申请61/579320的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入。

技术领域

本发明整体涉及对于可见光具有高透射度的导电膜。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。

背景技术

透明导体是已知的，并且用于多种应用中，例如显示器、触摸面板和光伏系统。最常用于透明导体的材料为铟锡氧化物(ITO)。

尽管ITO适于用作多种应用中的透明导体，但对于一些应用而言，其可并非为合适的或最佳的。在一些情况下，ITO可不能提供足够高的透光率和/或足够高的电导率。在一些情况下，ITO中的铟离子迁移到邻近结构的趋势可为不利的。在一些情况下，ITO可经受挠曲度，这可使得ITO因脆性而降低电导率。在一些情况下，ITO的成本可为不利的或过高的，这归因于铟的不稳定供应和/或增加的需求。

发明内容

我们已开发出一系列制品，所述制品可被定制用于提供高电导率(低电阻率)以及可见光波长上的高透光率。此外，这些制品能够具有可被视为相对于ITO和/或其它已知的透明导体更有利的相关特性。例如，本发明所公开的透明导电制品可被定制为具有小于500、100、50、25、或10欧姆/平方的薄层电阻同时还在可见光波长上具有至少80％的透射率。所述制品可被定制为相对于重复挠曲是稳固的，例如，在经受指定挠曲度并持续指定时间段时具有保持在初始电阻率的2倍以内的电阻率。所述制品与大量生产工艺相容，例如，其中柔性聚合物膜或类似基底(任选地呈卷状物品形式)在膜生产线上的一系列工位处以连续或半连续方式进行处理的工艺。

因此本专利申请公开了(除了别的以外)透明导电制品，所述透明导电制品包括透明基底、设置在基底上的导电栅格和设置在基底上并且与栅格接触的碳纳米层。栅格优选地具有不超过1微米的厚度，并且碳纳米层优选地具有不超过50或20纳米的厚度。碳纳米层还优选地具有包括嵌入在纳米晶碳中的石墨小片的形态。

在一些情况下，所述制品在550nm处具有至少80％的空间平均透光率、并且/或者在400至700nm的可见光波长范围内平均具有至少80％的空间平均透光率、并且/或者在400至700nm的整个可见光波长范围内具有至少80％的空间平均透光率。在一些情况下，碳纳米层和栅格为所述制品提供小于500欧姆/平方、或小于100欧姆/平方、或小于50欧姆/平方、或甚至小于25或10欧姆/平方的薄层电阻。

所述制品可为柔性的，并且碳纳米层和栅格可为所述制品提供初始薄层电阻。然后可使此柔性制品经受显著挠曲，如，由1cm的弯曲直径所表征的挠曲。在60秒的此类挠曲之后，示例性的透明导电制品的薄层电阻未显著增加。例如，在此类挠曲之后，薄层电阻可未增加超过薄层电阻的初始值的两倍。

在一些情况下，栅格设置在基底和碳纳米层之间。在其它情况下，碳纳米层设置在基底和栅格之间。

栅格可根据需要被构造为例如规则重复图案、或非重复图案(诸如，随机图案或半随机图案)。可定制栅格的若干方面以提供高透光率和低薄层电阻的所需组合。就这一点而言，栅格的一个显著设计参数为开口面积百分比，例如，当在平面图中观察时未被栅格的组成区段或部分占据的空间区域的比率或百分比，其中所述空间区域相比于栅格的特征尺寸为较大的。栅格可具有例如至少90％的开口面积百分比。在一些情况下，栅格可为第一导电栅格，并且所述制品还可包括设置在基底上的第二导电栅格，所述第一栅格和第二栅格为彼此电隔离的。栅格可由除ITO之外的具有至少10⁴西门子/米的电导率的材料组成。栅格材料可为或者包括选自铝、银、金、铜、镍、钛、铬、铟、以及它们的合金的金属。也可使用其它栅格材料。

优选地，碳纳米层用作电场分布层。

所述制品可呈相对较长并且相对较宽的材料卷的形式。例如，所述制品可具有沿第一平面内轴线(例如幅材纵向方向)的至少1米、或至少10米、或至少100米的第一尺寸。所述制品另外则可具有沿垂直于第一平面内轴线的第二平面内轴线(第二平面内轴线因而可为幅材横向方向)的至少0.1米、或至少0.5米、或至少1米的第二尺寸。