纳米压印开启柔性透明导电薄膜新大门

时间:2016-03-22 14:44:19来源:科印网作者:胡旭伟

  作为印刷电子器件必不可少的主要材料,透明导电薄膜(TCF)受到了国内外的广泛关注,发展十分迅速。透明导电薄膜是一种兼具导电性和高透光率的薄膜,其主要用作光电器件如发光二极管(LED)、触摸屏、等离子电视的透明电磁屏蔽膜、电子纸显示器、染料敏化太阳能电池阳极等的窗口材料。

  其中,触摸屏长期以来一直采用氧化铟锡(ITO)作为透明导电薄膜,制作成本较高,约占触摸屏总成本的40%,成为触摸屏普及的最大障碍。ITO成本过高与两方面因素有关:一是ITO一般由In2O3和SnO2组成,二者质量比为9∶1,其中,铟元素含量较高,且为稀有金属,价格较为昂贵;二是ITO的制作工艺以磁控溅射为主,使用的相关设备昂贵,效率较低。此外,由于ITO具有脆性,所以应用时必须有玻璃作为保护层,以保护内部的导体及感应器不受损。而玻璃保护层的加入,不仅增加了ITO生产工艺的难度(必须在真空环境下),也限制了触摸屏向柔性化发展。因此,寻找新型材料代替ITO,探索新的制备工艺,在降低生产成本的同时,促进透明导电薄膜向柔性化发展成为当下的研究热点。为此,纳米压印技术应运而生。利用纳米压印技术制成的透明导电薄膜(以下简称“纳米压印TCF”),也由此凭借面积大,制备工艺简单、环保,成本低,柔韧性强等优势而备受关注。

  纳米压印TCF制作原理

  纳米压印是指将母模或模板压入载有保形材料(一般为光刻胶)的基材上,保形材料将按照模板凸起的形状发生变形,通过紫外曝光或者热处理的方法使保形材料固化,移除母模或模板后,就可以得到与模板高低位置相反的图形信息。通过在图形信息表面刮涂纳米导电油墨,使凹槽填充导电油墨,经过热固化后即可得到透明导电薄膜。

  纳米压印技术不仅可以复制XY方向上的图形,还可以在Z方向上压出台阶和轮廓线的结构。应用纳米压印技术制作的导电线路的精度在几纳米至几微米之间(线宽5微米以下,人眼就会辨认不出来,看到的导电线路为透明),能满足目前市面上各种应用场合对导电线路精度的要求。

  纳米导电油墨是纳米压印TCF的关键材料

  纳米压印TCF的关键材料是纳米导电油墨。纳米导电油墨是将高固含量(最高可达80%)的纳米导电颗粒分散在溶剂、树脂连结料和助剂中,形成稳定均匀的分散体系。

  纳米导电油墨在应用时具有以下几方面的优势:纳米颗粒的尺寸小,固化温度可以降低到100℃甚至更低,能满足低温烧结获得高导电性的要求,扩大了基材的选择范围;通过印刷或涂布可以制作出精细的导电线路,满足轻薄化、透明化的要求;采用韧性树脂作为连结料,使得导电线路具有很高的柔韧性。基于以上原因,纳米导电油墨得到了广泛的应用尝试,正在导电薄膜行业引领技术革新。

 

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