[发明专利]油墨组合物、形成导电元件的方法及导电设备

说明书

根据本发明的实施例，提供了用于形成导电膜的油墨组合物。该油墨组合物包括在至少两种截面尺寸范围内分布的多个纳米结构，其中多个纳米结构的每个纳米结构不含超过200nm的截面尺寸；优选地，多个纳米结构的每个纳米结构包覆有表面活性剂。在优选实施例中，纳米颗粒具有双峰分布：小颗粒(5‑10nm)和大颗粒(30‑100nm)，其中小颗粒很有可能占据大颗粒之间空的空间，因此有助于膜的致密化。根据本发明的其他实施例，通过将油墨组合物的多个纳米结构彼此熔合而形成导电元件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月30日提交的美国临时申请号62/402,290的优先权，为了所有目的其内容通过整体引用并入本文。

技术领域

各个实施例涉及油墨组合物、形成导电元件的方法及导电设备。

背景技术

柔性电子产品是可弯曲的、可拉伸的和/或可折叠的而性能无任何显著损失的电子设备。近年来，柔性电子设备，包括柔性LCD(液晶显示器)、有机发光二极管(OLED)和有机太阳能电池，已经越来越受欢迎。根据一份市场报告，到2020年，柔性电子产品的总市场将快速增长至高于130亿美元。对于这些柔性设备，其中一个最重要的组件是电极。在此类应用中的电极必须满足两个非常重要的标准：它们必须具有高导电性，并且它们必须是可弯曲的和可拉伸的而导电性无严重降低。

通常，由于其优异的导电性，金属是电极材料理想的候选者。金属电极的沉积通常采用基于真空的沉积技术，这将加高处理成本。在光电设备中通常使用掺杂的氧化锡(铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO))，并且由于其高导电性和高光学透明性的组合优点而受到普及。然而，掺杂的氧化锡电极通常是刚性的并且对机械弯曲或拉伸具有低耐受性。最近，行业内能够在弯曲的基底上生产ITO电极，这导致了具有弯曲的显示面板的革命性电视/智能电话。尽管在该技术中取得了卓越的进步，但ITO/FTO电极是刚性的并且依旧远非柔性的。因此，需要开发和采用新的材料方法。

已经成功开发了含有金属纳米结构的导电油墨并用于可溶液加工的电极。由于形成互相连接的纳米结构网络，所得的电极具有高导电性并且同时具有高柔韧性。银(Ag)纳米结构(包括纳米颗粒和纳米线)基导电油墨已经商业化。它们已在各种应用中广泛使用，例如印刷电路板、柔性电路和触摸屏面板。Ag油墨的成功可归因于其良好的电性能以及化学惰性，因为Ag具有高抗氧化性。但是，相较于价格约为3美元/公斤的铜(Cu)，Ag的价格非常高，超过500美元/公斤，这阻碍了其低成本应用。

发明内容

在独立权利要求中限定了本发明。在从属权利要求中限定了本发明的其它实施例。

根据一个实施例，提供了一种油墨组合物。该油墨组合物可以包括在至少两种截面尺寸范围中分布的多个纳米结构，其中多个纳米结构的每个纳米结构不含超过200nm的截面尺寸。

根据一个实施例，提供了一种形成导电元件的方法。该方法可以包括将本文所述的油墨组合物施加在基底上，并将油墨组合物的多个纳米结构彼此熔合以形成导电元件。

根据一个实施例，提供了一种导电设备。该导电设备可以包括基底和基底上的导电元件，其中该导电元件由本文所述的油墨组合物制成，处理该油墨组合物以使油墨组合物的多个纳米结构彼此熔合。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在不同视图中通常指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是通常强调说明本发明的原理。在以下描述中，参照以下附图来描述本发明的各个实施例，其中：

图1A示出了根据各个实施例的油墨组合物的示意图。

图1B示出了根据各个实施例说明形成导电元件的方法的流程图。

图1C示出了根据各个实施例的导电设备的示意性截面图。