導(dǎo)電性納米油墨組合物，利用該組合物的電極線以及透明電極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電性納米油墨組合物，該組合物對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部，包含分子量為100,000至1,000,000的天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一種高分子化合物0.05至15重量部，濕潤分散劑1至6重量部及有機溶媒10至100重量部，由于其具有一定粘度，且電特性優(yōu)秀，能夠提供一種具有薄線寬的電極線。利用所述導(dǎo)電性納米油墨組合物進行圖案化，以提供透過度與導(dǎo)電度均優(yōu)秀的透明電極。
【專利說明】導(dǎo)電性納米油墨組合物，利用該組合物的電極線以及透明電極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電性納米油墨組合物，利用該組合物的電極線以及透明電極，更為詳細地，涉及一種以最佳含量配合導(dǎo)性電納米結(jié)構(gòu)體，天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一項，濕潤分散劑及有機溶媒，以具有一定的粘度和電導(dǎo)度，并通過電動液壓噴印(electrohydrodynamic jet printing),使透明電極的電極線以ΙΟμπι以下的線寬實現(xiàn)圖案形成，并利用其提供導(dǎo)電性及光學(xué)特性優(yōu)秀的透明電極。
【背景技術(shù)】
[0002]不僅是現(xiàn)有的液晶顯示器或者等離子等顯示器，最近急速成長的觸摸板、有機發(fā)光二極管柔性顯示器、有機太陽電池等的工程中使用著透明電極塑料或者透明電極玻璃。這樣的透明電極主要用于通過測射法制造的氧化銦錫(indium TinOxide)電極，因為氧化銦錫易于形成薄膜，光透過性優(yōu)秀，且電阻低。但存在著主原料銦的價格上漲造成的材料費的上升，市場不穩(wěn)定性，枯竭預(yù)測，銦擴散造成的的元件退化，氫等離子體下的高還原性，柔性基板上的龜裂那樣的彎曲(bending)不穩(wěn)定性等問題。尤其氧化銦錫透明薄膜是在高溫真空條件下通過濺射施工方法制造，因此需要進行連續(xù)工序的大面積薄膜工程存在著很多問題點。這就要求在適用于柔性電子設(shè)備的塑料基板上首先要開發(fā)能夠顯示最佳物性的透明電極?，F(xiàn)有的氧化銦錫存在著由于氧化銦錫電極與塑料基板的熱膨脹系數(shù)之差工程和驅(qū)動中基板變型的問題、由于電極基板彎曲電極受到破壞所造成的面電阻的變化等問題點。
[0003]為了替代這個，利用導(dǎo)電性高分子或者是碳納米管(CNT)，石墨烯等有機材料開發(fā)有機透明電極。但是有機 透明電極想要具有充分的電阻需要形成厚膜，因而導(dǎo)致透明度降低。
[0004]另外，為了解決以往的透明電極存有的這些問題，存在著將導(dǎo)電性電極液印刷成網(wǎng)格型，用為透明電極技術(shù)。特別是在塑料或者玻璃基板上印刷金屬類網(wǎng)格，以制造電阻低透明度的透明電極。為此，應(yīng)用著利用凹版膠印，噴墨的印刷方法。
[0005]但是，利用所述印刷方法時，存在著網(wǎng)格線寬難以制造成ΙΟμπι以下的問題點，且由于網(wǎng)格電極線的高度低(約200nm)導(dǎo)致電阻高的問題點。而且，透明電極要求光學(xué)特性優(yōu)秀，但該些網(wǎng)格電極用于顯示器、觸摸板等時，存在著由于背光看得到網(wǎng)格的視認性問題點和模糊(haze)等光學(xué)問題。另外，根據(jù)所述印刷方法，金屬直接被露于空氣，故存在著可能被氧化的問題點。另外，為了解決這些問題，雖然提出利用電動液壓噴印圖案化IOOcP以下低粘度液體的可能性，但尚無適于該技術(shù)的高粘度納米油墨組合物開發(fā)的報告。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明是鑒于上述問題提供的，其目的在于提供一種導(dǎo)電性納米油墨組合物，該組合物用以最佳含量組合用電動液壓噴印的噴射溶液優(yōu)化的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，高分子化學(xué)物，濕潤分散劑及有機溶媒，同時提高光透過度與電特性。[0007]而且，提供一種導(dǎo)電性納米油墨組合物，該組合物包含優(yōu)于粘度調(diào)節(jié)的由天然高分子化學(xué)物或者合成高分子化學(xué)物中的至少一項形成的高分子化合物，以實現(xiàn)具有1，000至100，OOOcP粘度的導(dǎo)電性納米油墨組合物，并能夠圖案化IOiim以下的電極線。而且，所述高分子化合物結(jié)合于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體并涂層，使光學(xué)物性更優(yōu)秀，且能夠防止導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的氧化。
[0008]而且，其目的在于提供一種電極線及透明電極，其利用所述導(dǎo)電性納米油墨組合物，通過電動液壓噴印圖案化成電極線，以使納米結(jié)構(gòu)體能夠自我排列。
[0009]而且，其目的在于，用導(dǎo)電性物質(zhì)涂層器材，并利用導(dǎo)電度提高的電動液壓噴印圖案化電極線以提供一種電極線及透明電極，。而且，其目的在于，在器材上通過電動液壓噴印圖案化導(dǎo)電性納米油墨組合物的電極圖案上形成涂層，減少器材的粗糙度，以提供物性優(yōu)高光學(xué)特性提高的透明電極。而且，其目的在于，在器材與電極圖案上均形成由電導(dǎo)性物質(zhì)形成的涂層，以提供電特性，光學(xué)性特性均優(yōu)秀，并且物性出色的透明電極。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明的導(dǎo)電性納米油墨組合物，對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部，包含分子量為100，000至1，000, 000的天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一種高分子化合物0.05至15重量部，濕潤分散劑I至6重量部及有機溶媒10至100重量部。
[0011]所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)是納米粒子、納米線、納米棒、納米管、納米帶或者碳納米管結(jié)構(gòu)中的至少一項，所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體可以從由金(Au)，銀(Ag)，鋁(Al)，鎳(Ni),鋅(Zn),銅(Cu),娃(Si)或者鈦(Ti)構(gòu)成的群選擇的由一個以上組成的納米結(jié)構(gòu)體或者碳納米管或者它們的組合中選擇。
[0012]較佳實施例中,所述天然高分子化合物是殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen),彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸(hyaluronic acid),纖維素(cellulose),絲蛋白(silk fibroin),磷`脂(phospholipids)或者是纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一種，所述合成高分子化合物是聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly (lactic-co-glycolicacid)),聚乳酸(Poly (lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly (3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid),聚(丙交酯 e -己內(nèi)酯)(Poly (lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly (e-caprolactone)),聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯脲(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一種。
[0013]所述有機溶媒為酒精系溶媒、酯系溶媒或者醚系溶媒中的至少一種。
[0014]所述導(dǎo)電性納米油墨組合物的粘度為1,000至100，000cP，導(dǎo)電度為10-10至10-lS/m。
[0015]為了達到上述目的，另一個本發(fā)明提供一種電極性，其由包括對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部分子量為100，000至1，000, 000的天然高分子化合物，合成高分子化合物中的至少一種的高分子化合物0.05至15重量部，濕潤分散劑I至6重量部及有機溶媒10至100重量部而形成的導(dǎo)電性納米油墨組合物形成。
[0016]所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)是納米粒子、納米線、納米棒、納米管、納米帶或者碳納米管中的至少一種，所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體是從由金(Au)，銀(Ag)，鋁(Al)，鎳(Ni)，鋅(Zn)，銅(Cu)，硅(Si)或者鈦(Ti)組成的群選擇的由一個以上形成的納米結(jié)構(gòu)體或者碳納米管或者它們的組合。
[0017]所述天然高分子化合物是殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen),彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸(hyaluronic acid),纖維素(cellulose),絲蛋白(silkfibroin),磷脂(phospholipids)或者纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一種。所述合成高分子化合物是聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid)),聚乳酸(Poly (lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly (3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚(丙交酯 ε _ 己內(nèi)酯)(Poly (lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly(e-caprolactone)),聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯脲(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一種。
[0018]在此，所述電極線的寬度可以為0.01至ΙΟμπι。
[0019]為了達到上述述目的，另一個本發(fā)明提供一種透明電極，其包括器材；在所述器材上所述權(quán)利要求8至15中任一項之電極線被圖案化的電極圖案。
[0020]所述器材上圖案化的包含在所述電極線的所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，優(yōu)選地向與印刷方向相同的方向自我排列，且所述器材可由碳納米管，石墨烯或者聚3，4-乙撐二氧噻吩涂層。
[0021]而且，所述電極為多個，多個電極線可以圖案化成平行結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0022]所述電極線在圖案化的所述器材上可進一步包括涂層，所述涂層包括碳納米管，石墨烯或者聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)。在此，所述涂層可以為10至30mm。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種導(dǎo)電性納米油墨組合物，該組合物以最佳含量配合導(dǎo)電納米結(jié)構(gòu)體，具有100，000至1，000，000的分子量的高分子化合物，濕潤分散劑及有機溶媒，形成透明電極圖案時，無需反復(fù)進行沉積及蝕刻工序，只用簡單的方法就能夠進行圖案化。
[0024]根據(jù)導(dǎo)電性納米油墨組合物的粘度及電特性，提供一種通過電放射噴出導(dǎo)電性納米油墨組合物，隨著以根據(jù)包含在導(dǎo)電性納米油墨組合物中的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的自我排列，具有10 μ m以下薄線寬的電極線。
[0025]而且，可提供一種，利用包括用所述導(dǎo)電性納米油墨組合物形成圖案的電極線而形成的透明電極，用碳納米管，石墨烯或者聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)等導(dǎo)電性物質(zhì)涂層器材及透明電極的上部層，以提供導(dǎo)電度顯著提高的透明電極。
[0026]而且，用納米單位調(diào)節(jié)透明電極上部的涂層厚度，隨之強化器材與電極線的黏著力，以提供物性優(yōu)秀，提高光透度以增進光學(xué)特性，并能夠維持導(dǎo)電度的透明電極。
[0027]最后，其目的在于，由于所述導(dǎo)電性納米油墨組合物透明電極的圖案化工序變得容易，隨之利用其不僅提供透明電極，還提供二維及三維透明加熱器，電波屏蔽。
【專利附圖】

【附圖說明】[0028]圖1是本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物從電動液壓噴印裝置的噴出部噴出的照片(a)及脫離本發(fā)明范圍的導(dǎo)電性納米油墨組合物從電動液壓噴印裝置的噴出部噴出的照片(b)。
[0029]圖2是利用本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物的電極圖案的SEM照片(a)及利用不包括本發(fā)明的高分子化合物的導(dǎo)電性納米油墨組合物電極圖案的SEM照片(b)。
[0030]圖3是利用本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物圖案化電極線的照片(a)及脫離本發(fā)明的粘度范圍的利用導(dǎo)電性納米油墨組合物圖案化電極線的照片(b，C)。
[0031]圖4是表示將本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物通過電動液壓噴印方式的圖案化的概略圖及圖案化成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的透明電極的圖面。
[0032]圖5是表示根據(jù)利用本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物的透明電極的柵距間距的面電阻及透過度的圖面。
[0033]圖6是表示在器材上以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖案化本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物的透明電極的斷面圖及透視圖。
[0034]圖7是表示在圖5所示之透明電極的上部進一步包括涂層的透明電極的斷面圖及透視圖。
[0035]圖8是表示根據(jù)本發(fā)明所涉及的透明電極的涂層的厚度的透過度的圖表。
[0036]圖9是向本發(fā)明所涉及的透明電極加電時所測定的溫度的分布圖。
[0037]圖10是能夠應(yīng)用本發(fā)明的透明電極的三維透明電極及透明加熱器的照片。
[0038]圖11是本發(fā)明的導(dǎo)電性納米油墨組合物在三維表面被圖案化的方法及裝置的概略圖。
【具體實施方式】
[0039]下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的較佳實施例所涉及的導(dǎo)電性納米油墨組合物，利用該組合物的電極線及透明電極。本發(fā)明通過下述實施例能夠更好地理解，而下述實施例用于說明本發(fā)明的例示目的，并不是為了限定被權(quán)利要求范圍限定的保護范圍。
[0040]本發(fā)明的導(dǎo)電性納米油墨組合物是用于透明電極的電極線的組合物，更為詳細地，是制造透明電極的電極線時用于電動液壓噴印的噴液，包括導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，高分子化合物，濕潤分散劑及有機溶媒。
[0041 ] 導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的電特性，機械特性，熱特性優(yōu)秀，因此可作為導(dǎo)電性納米油墨組合物的基本物質(zhì)，其優(yōu)選為納米粒子形態(tài)或者納米線，納米棒，納米管，納米帶，碳納米管等一維納米結(jié)構(gòu)，可組合使用納米粒子與所述一維納米結(jié)構(gòu)。
[0042]而且，導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體優(yōu)選為由金(Au)，銀(Ag)，鋁(Al)，鎳(Ni)，鋅(Zn)，銅(Cu)，硅(Si)或者鈦(Ti)組成的群中選擇的由一種以上形成的納米結(jié)構(gòu)體或者碳納米管。尤其是，用透明電極易于自我排列的納米線最為有效，而對此下文中詳細說明。
[0043]高分子化合物用于調(diào)節(jié)導(dǎo)電性納米油墨組合物的粘度及光學(xué)特性，其分子量優(yōu)選為100，000至1，000, 000，且不限制天然高分子化合物，合成高分子化合物的種類。高分子化合物的分子量不足 100.000時，利用導(dǎo)電性納米油墨組合物形成電極圖案時，由于線寬變寬在外部能夠從視覺上認知，導(dǎo)致透明電極的信賴度下降。而分子量超過1.000.000時，溶解導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體存在一定限度，導(dǎo)致油墨組合物難以制造，導(dǎo)電度顯著下降。[0044]在此，作為較佳實施例，所述天然高分子化合物優(yōu)選為殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen,彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸 hyaluronic acid),纖維素(cellulose),絲蛋白(silk fibroin),磷脂(phospholipids)或者纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一種，所述合成高分子化合物優(yōu)選為聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly (lactic-co-glycolic acid)),聚乳酸(Poly(lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid),聚(丙交酯 ε -己內(nèi)酯)(Poly (lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly (e-caprolactone)),聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯服(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一種。根據(jù)導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的種類，可組合使用天然高分子化合物與合成高分子化合物。本發(fā)明中，將銀納米線作為納米結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)油墨組合物時，將PEG或者PEO作為高分子化合物時粘度調(diào)節(jié)最為容易。
[0045]高分子化合物對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部優(yōu)選為0.05至15重量部，更加優(yōu)選為0.1至10重量部。高分子化合物不足0.05重量部時，利用電動液壓噴印形成電極線時，由于噴射不穩(wěn)定多噴頭噴出，因此無法進行圖案化，電極線出現(xiàn)斷開現(xiàn)象，導(dǎo)致無法形成連續(xù)的電極圖案。而超過15重量部時電特性顯著下降。
[0046]圖1 (a)是利用本發(fā)明的導(dǎo)電性納米油墨組合物時的情況，由于噴射穩(wěn)定易于進行圖案化，相反，(b)是對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部包含16重量部的導(dǎo)電性納米油墨組合物，噴出時由于噴射不穩(wěn)定，發(fā)生向多個方向多噴射的現(xiàn)象，故無法進行圖案化。因此，實現(xiàn)導(dǎo)電性納米油墨組合物時，維持一定粘度的高分子化合物的種類及含量是非常重要的因素。
[0047]不包含高分子化合物的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體是連接有導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體粒子的形狀(圖2 (b)照片)，相反，通`過包含所述范圍內(nèi)含量的高分子化合物，高分子化合物結(jié)合于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，使導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體具有被膜覆蓋般涂層的形狀(圖2 (a)。
[0048]通過高分子化合物可調(diào)節(jié)油墨組合物的粘度，因此不僅能夠提高噴射性還能夠優(yōu)化光學(xué)特性，并且防止導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的氧化，以能夠?qū)崿F(xiàn)物性優(yōu)秀的透明電極。
[0049]濕潤分散劑用于向機溶媒均勻分散導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體及高分子化合物，發(fā)揮著提高導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體與高分子化合物的濕潤力，防止再凝聚以長征化分散的作用。
[0050]濕潤分散劑吸附于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體或者高分子化合物的表面，考慮到本發(fā)明所使用的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體與高分子化合物的表面積，對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部優(yōu)選為I至6重量部，更加優(yōu)選為2至5重量部。濕潤分散劑不足I重量部時，溶媒內(nèi)無法分散導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體和高分子化合物，尤其是濕潤分散劑難以包裹高分子化合物的表面積，難以維持一定的粘度。而超過66重量部時不夠經(jīng)濟，并發(fā)生導(dǎo)電性納米油墨組合物的透明性下降的問題。
[0051]濕潤分散劑沒有種類限制，可以多樣使用，優(yōu)選為聚丙烯酸酯系分散劑，CPT聚丙烯酸酯系分散劑，聚氨酯系分散劑，磷酸酯系分散劑，聚烷氧基化物系分散劑，脂肪酸系分散劑，娃系分散劑，礦物油系分散劑。[0052]有機溶媒用于分散導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，本實施例中優(yōu)選為酒精系溶媒，酯系溶媒或者醚系溶媒，根據(jù)導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體與高分子化合物的種類，可以組合使用。
[0053]選擇導(dǎo)電性納米油墨組合物的溶媒，重要的是誘電率與表面張力，根據(jù)誘電率與表面張力值，電動液壓噴印時在噴出部形成的泰勒錐的角度與形狀也不同，會影響到電極線的形態(tài)。
[0054]有機溶媒的誘電率(常溫，IkHz頻率中的誘電率，e r)范圍優(yōu)選為0.5至60，更加優(yōu)選為2至50。脫離所述誘電率范圍時，電動液壓噴印時對施加的電壓噴出不規(guī)則的量，能觀察到在噴嘴上震動的液體，發(fā)生多噴射現(xiàn)象難以形成電極線，而且，表面張力優(yōu)選為10至100mN/m，更加優(yōu)選為20至70mN/m。表面張力不足時電動液壓噴印時即便施加電壓也不會形成噴射，而更大時由于施加電壓形成噴射之后由于表面張力重新回到液滴狀態(tài)的周期性現(xiàn)象反復(fù)出現(xiàn)。
[0055]作為有機溶媒的較佳的實施例，乙醇，甘醇丁基，丙二醇，乙氧基丙醇，異丁醇，丙二醇甲醚，丙二醇甲醚醋酸酯，二丙二醇單甲醚，三丙二醇基乙基醚較有效。
[0056]有機溶媒對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部優(yōu)選為10至100重量部，更加優(yōu)選為30至80重量部。有機溶媒不足10重量部時，不形成有效的噴射，超過100重量部時，由于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的含量少電特性顯著下降。
[0057]由所述組合及含量形成的導(dǎo)電性納米油墨組合物優(yōu)選具有1，000至100，OOOcP粘度，更加優(yōu)選為1，000至10，OOOcP。用電動液壓噴印方式電放射導(dǎo)電性納米油墨組合物時，具有所述范圍內(nèi)粘度的導(dǎo)電性納米油墨組合物從噴出油墨組合物的噴出部在一定范圍內(nèi)沿著與噴嘴垂直的直線 方向噴出的直線噴射(Straight jet)路徑運動。此時,絕緣板若設(shè)在符合直線噴射的區(qū)間內(nèi)，能夠圖案化用戶所希望的圖案。
[0058]因此，導(dǎo)電性納米油墨組合物的粘度不足1，OOOcP時，由于粘度下降，以非直線噴射的液滴形態(tài)噴出，導(dǎo)致難以進行圖案化，因而難以實現(xiàn)具有20 y m以下線寬的電極線，并且線寬變得不均勻，印刷時容易受濕度，溫度等環(huán)境因素的影響。粘度超過100，OOOcP時，具有IOym以下線寬的電極線的圖案化變難，導(dǎo)致透明電極的物性顯著下降。即，由于不包含高分子化合物或者高分子化合物的含量超過本發(fā)明范圍而導(dǎo)致粘度低時，電極圖案的連續(xù)性和直進性受到影響而難以形成電極圖案，電極線周邊產(chǎn)生多個被噴霧的點，導(dǎo)致透明電極的物性顯著降低。因此，如上所述，調(diào)整高分子化合物的種類和含量使之具有1，000至100，OOOcP粘度是非常重要的因素。
[0059]圖3是根據(jù)導(dǎo)電性納米油墨組合物的粘度形成電極圖案的樣子。(a)使用了本發(fā)明所涉及的具有5，350cP粘度的導(dǎo)電性納米油墨組合物，(b)是高分子化合物對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部包含0.08重量部具有270cP粘度的導(dǎo)電性納米油墨組合物，(c)使用不包含于高分子化合物的具有53cP粘度的導(dǎo)電性納米油墨組合物，分別用通過電動液壓噴印形成了電極圖案(a)是不間斷地干凈地形成有電極線，相反(b)是一段一段被斷開沒能形成連續(xù)的線，(c)可觀察到電極線周邊有拋灑的點。
[0060]而且,本發(fā)明的導(dǎo)電性納米油墨組合物優(yōu)選具備漏電介質(zhì)(leaky dielectric)特性，其導(dǎo)電性優(yōu)選為KT1Vm與KTWm之間，更加優(yōu)選為KT1Vm與10_3s/m。即，具有導(dǎo)電性極低的苯與導(dǎo)電性高的水銀之間程度的導(dǎo)電性時，能夠提高作為電極線的物性。導(dǎo)電性納米油墨組合物的導(dǎo)電性可根據(jù)導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，溶媒的種類及其含量進行調(diào)節(jié)。[0061]這樣的粘度與導(dǎo)電度的范圍是在所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，高分子化合物，濕潤分散劑及有機溶媒所設(shè)定的含量范圍內(nèi)有機混合時才能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0062]而且，本發(fā)明涉及一種電極線，更為詳細地，涉及一種由導(dǎo)電性納米油墨組合物形成的電極線。
[0063]如上所述，形成電極線的導(dǎo)電性納米油墨組合物對于100重量部，優(yōu)選包含分子量為100，000至1，000，000的天然高分子化合物，合成高分子化合物中的至少一種高分子化合物0.05至15重量部，濕潤分散劑I至6重量部及有機溶媒10至100重量部。導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)優(yōu)選為與納米粒子或者納米線，納米棒，納米管，納米帶或者碳納米管的構(gòu)造相同的一維納米結(jié)構(gòu)。而且，導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體優(yōu)選為由金(Au)，銀(Ag)，鋁(Al)，鎳(Ni)，鋅(Zn)，銅(Cu)，硅(Si)或者鈦(Ti)組成的群選擇的由一個以上組成的納米結(jié)構(gòu)體或者碳納米管或者它們的組合。
[0064]高分子化合物是天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一項，較佳實施例中，所述天然高分子化合物是殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen),彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸(hyaluronic acid),纖維素(cellulose)，，絲蛋白(silkfibroin),磷脂(phospholipids)或者纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一項，所述合成高分子化合物是聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid)),聚乳酸(Poly (lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly (3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚(丙交酯 e-己內(nèi)酯)(Poly (lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly(e-caprolactone)),聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯脲(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一項。
[0065]利用這樣的導(dǎo)電性`納米油墨組合物形成電極時，能夠維持一定的粘度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有0.01至IOiim線寬的電極線，更加優(yōu)選為5 il m，最佳優(yōu)選為I y m線寬。線寬超過IOum時，在外部能夠視覺上認知圖案，導(dǎo)致透明電極的物性下降。
[0066]納米線，碳納米管等導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，若沒有周邊環(huán)境的刺激因素，則沒有特殊志向點無秩序排列，因此難以進行圖案化。對此，如同本發(fā)明實現(xiàn)導(dǎo)電性納米油墨組合物，通過電動液壓噴印圖案化電極線時，形成電場以在噴嘴與基板之間發(fā)生電場，使導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體根據(jù)電位差納米結(jié)構(gòu)體位于與印刷方向?qū)τ诘姆较蚨M行排列，由此，器材上納米物質(zhì)沿著與印刷方向相同的方向最終排列，據(jù)此，以不足10 Pm的線寬能夠進行圖案形成。而且，使用高粘度的導(dǎo)電性納米油墨組合物，隨之實現(xiàn)0.1至1.0范圍內(nèi)縱橫比(高度/線寬)，更加優(yōu)選為實現(xiàn)0.2至0.5的縱橫比。
[0067]實現(xiàn)0.1以上的縱橫比，隨之面電阻值下降，因此能夠提供優(yōu)秀的透明電極。
[0068]而且，本發(fā)明涉及一種利用所述導(dǎo)電性納米油墨組合物的透明電極，該透明電極包括器材與由導(dǎo)電性納米油墨組合物形成的電極線圖案化的圖案而形成。
[0069]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性納米油墨組合物體現(xiàn)的特性，含有器材上圖案化的電極線的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，尤其是具有一維納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體向與印刷方向相同的方向自我排列。[0070]用碳納米管，石墨烯或者導(dǎo)電性高分子聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)涂層所述器材，以提供光學(xué)特性及導(dǎo)電度提高的透明電極。
[0071]如圖6所示，被涂層碳納米管，石墨烯或者聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)等導(dǎo)電性物質(zhì)的器材上電極線被圖案化多個，在此，本發(fā)明的實施例優(yōu)選為多個電極線被圖案化成平行結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0072]網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅可以形成普通的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)之四角形形態(tài)，還可根據(jù)透明電極的應(yīng)用不受形態(tài)限制地形成鉆石，蜂窩狀等結(jié)構(gòu)。形成平行結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時，柵距間距及線寬對于透明電極導(dǎo)電度的決定非常重要。
[0073]如圖4所示，導(dǎo)電性納米油墨組合物形成圖案，圖4下方的網(wǎng)格形態(tài)電極中，P表示網(wǎng)格電極之間的柵距，W表示網(wǎng)格電極的線寬，而利用其用填充系數(shù)(Fill Factor, FF)可表示在二維平面上網(wǎng)格電極能夠阻斷多少光線或者電磁波的進行方向。.,.,(/)Svt ) I I (/?-vr)Svr]
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部，包含: 分子量為100，000至1，000，000的天然高分子化合物或者合成高分子化合物中的至少一種高分子化合物0.05至15重量部， 濕潤分散劑I至6重量部，及 有機溶媒10至100重量部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)是納米粒子、納米線、納米棒、納米管、納米帶或者碳納米管中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 所述天然高分子化合物是殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen),彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸(hyaluronic acid),纖維素(cellulose),絲蛋白(silkfibroin),磷脂(phospholipids)或者纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一種。所述合成高分子化合物是聚乳酸-羥基乙酸共聚物PLGA(Poly (lactic-co-glycolic acid)),聚乳酸(Poly (lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly (3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)，聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid)，聚(丙交酯 e _ 己內(nèi)酯)(Poly ( lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly(e-caprolactone)),聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯脲(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 所述天然高分子化合物優(yōu)選為殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen,彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸 hyaluronic acid),纖維素(cellulose),絲蛋白(silkfibroin),磷脂(phospholipids)或者纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 所述合成高分子化合物優(yōu)選為聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly (lactic-co-glycolicacid))，聚乳酸(Poly (lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly (3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid),聚(丙交酯 e _ 己內(nèi)酯)(Poly (lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly (e-caprolactone))，聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯脲(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 所述有機溶媒為酒精系溶媒、酯系溶媒或者醚系溶媒中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于， 所述導(dǎo)電性納米油墨組合物的粘度為1，000至100，OOOcP0
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的所述的導(dǎo)電性納米油墨組合物，其特征在于，所述導(dǎo)電性納米油墨組合物的導(dǎo)電度為10_1CI至lOl/m。
9.一種由導(dǎo)電性納米油墨組合物形成的電極，其特征在于， 對于導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體100重量部，包含: 分子量為100，000至1，000，000的天然高分子化合物，合成高分子化合物中的至少一種高分子化合物0.05至15重量部， 濕潤分散劑I至6重量部，及 有機溶媒10至100重量部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極線，其特征在于， 所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)是納米粒子、納米線、納米棒、納米管、納米帶或者碳納米管中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極線，其特征在于， 所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體是從由金(Au)，銀(Ag)，鋁(Al)，鎳(Ni)，鋅(Zn)，銅(Cu)，硅(Si)或者鈦(Ti)組成的群選擇的由一個以上形成的納米結(jié)構(gòu)體或者碳納米管或者它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極線，其特征在于， 所述天然高分子化合物是殼聚糖(chitosan),明膠(gelatin),膠原(collagen),彈性蛋白(elastin),透明質(zhì)酸(hyaluronic acid),纖維素(cellulose),絲蛋白(silkfibroin),磷脂(phospholipids)或者纖維蛋白原(fibrinogen)中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極線，其特征在于， 所述合成高分子化合物是聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolicacid)),聚乳酸(Poly (lactic acid)),聚羥基丁酸戍酯(Poly (3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),聚二氧六環(huán)酮(Polydioxanone),聚乙醇酸(Polyglycolic acid),聚(丙交酯 ε -己內(nèi)酯)(Poly (lactide-caprolactone)),聚己內(nèi)酯(Poly (e-caprolactone)),聚左旋乳酸(Poly-L-lactic acid),聚醚型聚氨酯脲(Poly (ether Urethane Urea)),醋酸纖維素(Cellulose acetate),聚氧化乙烯(Polyethylene oxide),乙烯-乙烯醇共聚物(Poly (Ethylene Vinyl Alcohol),聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol),聚乙二醇(Polyethylene glycol)或者聚乙烯吡咯燒酮(Polyvinylpyrrolidone)中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極線，其特征在于， 所述電極線的寬度為0.01至10 μ m。
15.一種透明電極，其特征在于，包括: 器材； 在所述器材上所述權(quán)利要求8至14中任一項所述的電極線被圖案化的電極圖案。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透明電極，其特征在于， 所述器材上圖案化的包含在所述電極線的所述導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)體，向與印刷方向相同的方向自我排列。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透明電極，其特征在于， 所述器材由碳納米管，石墨烯或者聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)涂層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透明電極，其特征在于， 所述電極為多個，多個電極線被圖案化成平行結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透明電極，其特征在于， 所述電極線在圖案化的所述器材上可進一步包括涂層，所述涂層包括碳納米管，石墨烯或者聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的透明電極，其特征在于， 所述涂層包 為10至300mm。
【文檔編號】C09D11/52GK103804996SQ201310553974
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】邊渡泳 申請人:株式會社Enjet