專利名稱：一種油墨、透明導電線路及透明導電線路的制備方法
—種油墨、透明導電線路及透明導電線路的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種油墨、透明導電線路及透明導電線路的制備方法，特別涉及一種用于制備透明導電線路的油墨、制成的透明導電線路以及制備該透明導電線路的方法。
背景技術：
導電氧化物線路主要由In、Zn、Sb和Cd的氧化物及其復合多元氧化物等透明導電材料組成，具有禁帶寬、可見光譜區光透射率高和電阻率低等特性。透明導電材料以摻錫氧化銦(ITO)為代表，廣泛地應用于平板顯示、太陽能電池、特殊功能窗口涂層及其他光電器件領域。平板顯示器市場廣闊，被認為具有比半導體產業更高的增長率，特別是液晶顯示器(LCD)具有體積小、重量輕、能耗低、無輻射、無閃爍、抗電磁干擾等特點，廣泛應用于筆記本電腦、臺式電腦、各類監視器、數字彩電和手機等電子產品，以全球顯示器市場來看，IXD產值遠高于其他顯示器。透明導電材料是簡單液晶顯示器的三大主要材料之一，隨著LCD產業的發展，市場對ITO透明導電材料的需求也隨之急劇增大。ITO透明導電線路主要有ITO薄膜經過蝕刻工藝制得，ITO薄膜的制備方法多樣，研究較多的制備方法為磁控濺射法，另外還有真空蒸發法、化學氣相沉積法、噴涂法、溶月父-凝I父法等方法。磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出Ar和新的電子；新電子飛向基片，Ar在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，磁控濺射法制備ITO薄膜的成本很高，主要原因在于磁控濺射的設備成本很高，維護費用高昂，而另一方面，沉積在基片上的薄膜還需要經過蝕刻工藝才能制作成導線線路，由于蝕刻工藝本身對環境有污染，而且成本較高，所以磁控濺射法制備ITO線路具有很多缺點。

另外一種真空蒸發法和磁控濺射的原理比較近似，其采用高溫使氧化錫銦基片上沉積成膜，不僅生產效率不高(主要原因是靶材的利用率不高，以及后期蝕刻工藝又浪費了一些濺射到基材上的氧化錫銦)，而且其在后期還需要通過蝕刻工藝將導電薄膜制成導電線路，也對環境構成污染。化學氣相沉積法、溶膠-凝膠法也不能直接制備出透明導電線路，其也需要先制備出透明導電薄膜后經過蝕刻工藝才可以制備出導電線路，制作成本較高，對環境造成污染，而且產出率不高(與磁控濺射一樣，在蝕刻工藝階段會浪費一些涂覆在基材上的氧化物)，會浪費很多原材料，而且采用化學氣相沉積法、溶膠-凝膠法制備的導電薄膜的燒結溫度高，致密性差，致使導電線路的導電率和透光率均不高。噴涂法是將包含有合金氧化物(例如氧化銦錫、氧化錫銻、氧化鋅鋁)粉末的油墨直接噴墨打印或者涂布在基材上，再通過高溫燒結，使油墨中的有機溶劑和助劑蒸發，同時使合金氧化物粉末燒結成透明導電線路，此種方法要求基材具有耐高溫的特性，而由于本身這些合金氧化物的燒結溫度很高，所以低溫難以將合金氧化物燒結結晶，所以致使制得的導電線路致密性不好，透光率和導電率差。

發明內容為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種新的透明導電線路的制備方法、通過這種方法制備成的透明導電線路以及制備該導電線路所使用的油墨。從廣義上來講，本發明所述的透明導電線路包括具有網格或者空缺的線路，也包括全部覆蓋在基材上的一種透明導電膜，因為通過噴墨打印或者涂布的方法將油墨全覆蓋在基材上后，經過本發明的制備方法，同樣可以制備出透明導線膜，所以本發明的保護范圍不僅僅局限于具有網格或者空缺的透明導電線路上。本發明提供一種用于制備透明導電線路的油墨，其特征在于，按重量份計，該油墨包括:納米合金粉末:5 65份；助劑:1 10份;溶劑:余量。所述納米合金粉末包括納米銦錫合金粉末、納米錫銻合金粉末以及納米鋅鋁合金粉末中的一種或多種。所述助劑包括分散劑。所述納米銦錫合金粉末中，錫與銦的重量比為2 20: 100 ；所述納米錫銻合金粉末中，銻與錫的重量比為I 15: 100 ；所述納米鋅鋁合金粉末中，鋁與鋅的重量比為I 3: 100。本發明還提供一種透明導電線路的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:將上述的油墨按照線路圖印刷或者涂布于基材上；在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金；氧化所述合金形成透明導電線路。步驟:“在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金”具體為:在100°C 350°C的溫度下，將所述印刷或者涂布有油墨的基材放在真空或者惰性環境或還原性氣體中燒結，并且邊燒結邊將燒結的揮發物抽出，使基材上的油墨逐漸燒結成致密的合金。步驟:“在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金”具體為:通過光波或者微波將基材上的油墨燒結成致密的合金，通過控制光波或微波的強度使燒結溫度控制在100°C 350°C。步驟“氧化所述合金形成透明導電線路”具體為:在氧氣環境下加熱合金，控制溫度在10(TC 50(TC范圍，緩慢氧化所述合金形成透明導電線路。所述基材為玻璃或者透明樹脂。本發明另提供一種透明導電線路， 其特征在于，所述透明導電線路由透明的合金氧化物組成，所述合金氧化物的透光率為75% 95%，電阻率為8X10—2 5X10、*CM。所述透明導電線路是通過如下方法制備而成的:
將上述油墨按照線路圖印刷或者涂布于基材上；在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金； 氧化所述合金形成透明導電線路。所述合金氧化物包括氧化銦錫、氧化錫銻以及氧化鋅鋁中的一種或多種。所述氧化銦錫中，錫與銦重量比為2 20: 100 ；所述氧化錫銻中，銻與錫的重量比為I 15: 100 ；所述氧化鋅鋁中，鋁與鋅的重量比為I 3: 100。相較于之前的技術，本發明有益的技術效果在于:相較于磁控濺射、真空蒸發法、化學氣相沉積法、噴涂法以及溶膠-凝膠法，本發明直接采用印刷或者涂布的方法直接將線路圖打印出來，無需上述方法的后期蝕刻方法制作導電線路，能夠節約成本，同時還能夠減少環境污染。相比于磁控濺射的設備高昂來說，本發明的設備成本低廉，方法簡單，原料利用率聞。相比于真空蒸發法、化學氣相沉積法、噴涂法、溶膠-凝膠法來說，本發明制成的導電線路的合金氧化物附著力好、致密性好，導電率高，同時透光性好，另外，本發明的原材料利用率高，采用本發明制作透明導電線路能夠顯著的節約原材料成本，減少浪費。
具體實施方式
下面采用具體實施例對本發明進行進一步說明。實施例1一種用于制備透明導電線路的油墨，按照重量份計，包括:5份納米銦錫合金粉末，I份分散劑烷基硫醇以及94份溶劑(由水、醇類、醚類以及酯類中的一種或多種組成)，所述納米銦錫合金粉末中，錫與銦的重量比為2: 100。納米銦錫合金粉末的平均粒徑為30nm。采用上述的油墨制備透明導電線路的方法如下:(I)將上述的油墨放入噴墨打印機中，通過噴墨打印機將上述的油墨按照線路圖印刷于玻璃基材上；(2)在100°C 350°C的溫度下，將所述印刷有油墨的玻璃基材放在真空環境中燒結，并且邊燒結邊將燒結的揮發物抽出，使玻璃基材上的油墨逐漸燒結成致密的合金；(3)在空氣中加熱合金，緩慢的升溫，并控制溫度在100 450°C范圍，使所述合金緩慢氧化成為透明導電線路。通過上述方法制備出的導電線路，導電線路由氧化銦錫組成，氧化銦錫的的透光率為75%，電阻率為8 X 10_2Q*CM，制備出的導電線路相比采用磁控濺射方法制成的相同材料、相同厚度的導電線路來說，電阻率和透光率相差不大。實施例2一種用于制備透明導電線路的油墨，按照重量份計，包括:10份納米銦錫合金粉末，2份分散劑 烷基硫醇以及88份溶劑(由水、醇類、醚類以及酯類中的一種或多種組成)，所述納米銦錫合金粉末中，錫與銦的重量比為20: 100。納米銦錫合金粉末的平均粒徑為20nm。
采用上述的油墨制備透明導電線路的方法如下:(I)將上述的油墨放入嗔墨打印機中，通過嗔墨打印機將上述的油墨按照線路圖印刷于玻璃基材上；(2)通過光波將玻璃基材上的油墨燒結成致密的合金，通過控制微波的強度使燒結溫度控制在100°C 350°C ；(3)在空氣中加熱合金，通過程序控制升溫，并控制溫度在100 500°C范圍，使所述合金緩慢氧化成為透明導電線路。通過上述方法制備出的導電線路，導電線路由氧化銦錫組成，氧化銦錫的的透光率為80 %，電阻率為9 X 10_3 Ω *CM，制備出的導電線路相比采用磁控濺射方法制成的相同材料、相同厚度的導電線路來說，電阻率和透光率相差不大。實施例3一種用于制備透明導電線路的油墨，按照重量份計，包括:30份納米錫銻合金粉末，3份分散劑烷基酸以及67份溶劑(由水、醇類、醚類以及酯類中的一種或多種組成)，所述納米錫銻合金粉末中，銻與錫的重量比為1: 100。納米錫銻合金粉末的平均粒徑為40nm。采用上述的油墨·制備透明導電線路的方法如下:(I)將上述的油墨通過涂布的方法將上述的油墨按照線路圖涂布于樹脂基材上；(2)在100°C 250°C的溫度下，將所述涂布有油墨的樹脂基材放在惰性氣體環境中燒結，并且邊燒結邊將燒結的揮發物抽出，并且不斷的通入惰性氣體，使樹脂基材上的油墨逐漸燒結成致密的錫銻合金；(3)在富氧環境中加熱合金，緩慢的升溫，并控制溫度在100°C 500°C范圍，緩慢氧化所述合金形成透明導電線路。通過上述方法制備出的導電線路，導電線路由氧化錫銻組成，氧化錫銻的透光率為82%，電阻率為3X1(T3Q*CM，制備出的導電線路相比采用磁控濺射方法制成的相同材料、相同厚度的導電線路來說，電阻率和透光率相差不大。實施例4一種用于制備透明導電線路的油墨，按照重量份計，包括:50份納米錫銻合金粉末，6份分散劑烷基酸以及44份溶劑(由水、醇類、醚類以及酯類中的一種或多種組成)，所述納米錫銻合金粉末中，銻與錫的重量比為15: 100。納米銦錫合金粉末的平均粒徑為35nm。采用上述的油墨制備透明導電線路的方法如下:(I)將上述的油墨通過涂布的方法將上述的油墨按照線路圖涂布于樹脂基材上；(2)在100°C 250°C的溫度下，將所述涂布有油墨的樹脂基材放在惰性氣體環境中燒結，并且邊燒結邊將燒結的揮發物抽出，并且不斷的通入惰性氣體，使樹脂基材上的油墨逐漸燒結成致密的錫銻合金；(3)在富氧環境中加熱合金，通過程序控制逐步的升溫，并控制溫度在100°C 500°C范圍，緩慢氧化所述合金使合金成為透明導電線路。通過上述方法制備出的導電線路，導電線路由氧化錫銻組成，氧化錫銻的透光率為85%，電阻率為9X1(T3Q*CM，制備出的導電線路相比采用磁控濺射方法制成的相同材料、相同厚度的導電線路來說，電阻率和透光率相差不大。實施例5一種用于制備透明導電線路的油墨，按照重量份計，包括:60份納米鋅鋁合金粉末，8份分散聚乙烯醇以及32份溶劑(由水、醇類、醚類以及酯類中的一種或多種組成)，所述納米鋅鋁合金粉末中，鋁與鋅的重量比為1: 100。納米鋅鋁合金粉末的平均粒徑為50nm。采用上述的油墨制備透明導電線路的方法如下:(I)將上述的油墨通過涂布的方法將上述的油墨按照線路圖涂布于透明樹脂基材上；(2)通過微波將透明樹脂基材上的油墨燒結成致密的鋅鋁合金，通過控制微波的強度使燒結溫度控制在100°c 250°C ；(3)在富氧環境中加熱合金，通過程序控制逐步的升溫，并控制溫度在100°C 500°C范圍，緩慢氧化所述合金形成透明導電線路。通過上述方法制備出的導電線路，導電線路由氧化鋅鋁組成，氧化鋅鋁的透光率為85%，電阻率為4X1(T4Q*CM，制備出的導電線路相比采用磁控濺射方法制成的相同材料、相同厚度的導電線路來說，電阻率和透光率相差不大。實施例6一種用于制備透明導電線路的油墨，按照重量份計，包括:65份納米鋅鋁合金粉末，10份分散劑烷基磷酸以及25份溶劑(由水、醇類、醚類以及酯類中的一種或多種組成)，所述納米鋅鋁合金粉末中，鋁與鋅的重量百分比為3%。納米鋅鋁合金粉末的平均粒徑為60nm。采用上述的油墨制備透明導電線路的方法如下:(I)將上述的油墨通過涂布的方法將上述的油墨按照線路圖涂布于透明樹脂基材上；(2)在100°C 250°C的溫度下，將所述涂布有油墨的透明樹脂基材放在惰性氣體環境中燒結，并且邊燒結邊將燒結的揮發物抽出，并且不斷的通入惰性氣體，使透明樹脂基材上的油墨逐漸燒結成致密的鋅鋁合金；(3)在富氧環境中，通過控制微波的強度使合金緩慢氧化，并控制溫度在100°C 350 °C,緩慢氧化所述合金形成透明導電線路。通過上述方法制備出的導電線路，導電線路由氧化鋅鋁組成，氧化鋅鋁的透光率為95%，電阻率為9X1(T4Q*CM，制備出的導電線路相比采用磁控濺射方法制成的相同材料、相同厚度的導電線路來說，電阻率和透光率相差不大。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利 的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種用于制備透明導電線路的油墨，其特征在于，按重量份計，該油墨包括: 納米合金粉末:5 65份； 助劑:1 10份； 溶劑:余量。
2.根據權利要求1所述的用于制備透明導電線路的油墨，其特征在于，所述納米合金粉末包括納米銦錫合金粉末、納米錫銻合金粉末以及納米鋅鋁合金粉末中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的用于制備導電線路的油墨，其特征在于， 所述納米銦錫合金粉末中，錫與銦重量比為2 20: 100； 所述納米錫銻合金粉末中，銻與錫重量比為I 15: 100； 所述納米鋅鋁合金粉末中，鋁與鋅重量比為I 3: 100。
4.一種透明導電線路的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 將權利要求1-3任一所述油墨按照線路圖印刷或者涂布于基材上； 在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金； 氧化所述合金形成透明導電 線路。
5.根據權利要求4所述的透明導電線路的制備方法，其特征在于，步驟:“在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金”具體為: 在100°C 350°C的溫度下，將所述印刷或者涂布有油墨的基材放在真空或者惰性環境或者還原性氣體中燒結，并且邊燒結邊將燒結的揮發物抽出，使基材上的油墨逐漸燒結成致密的合金。
6.根據權利要求4所述的透明導電線路的制備方法，其特征在于，步驟:“在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金”具體為: 通過光波或者微波將基材上的油墨燒結成致密的合金，通過控制光波或微波的強度使合金燒結溫度控制在100°C 350°C。
7.根據權利要求4所述的透明導電線路的制備方法，其特征在于，步驟“氧化所述合金形成透明導電線路”具體為: 在氧氣環境下加熱合金，控制溫度在100°c 500°C范圍，緩慢均勻氧化所述合金使合金成為透明導電線路。
8.根據權利要求4-7任一所述的透明導線線路的制備方法，其特征在于，所述基材為玻璃或者透明樹脂。
9.一種透明導電線路，其特征在于，所述透明導電線路由透明的合金氧化物組成，所述合金氧化物的透光率為75% 95%，電阻率為8X10_2 5X10_4Q*CM。所述透明導電線路是通過如下方法制備而成的: 將權利要求1-3任一所述油墨按照線路圖印刷或者涂布于基材上； 在非氧化性氣氛下將基材上的油墨低溫燒結成致密的合金； 氧化所述合金形成透明導電線路。
10.根據權利要求9所述的透明導電線路，其特征在于，所述合金氧化物包括氧化銦錫、氧化錫銻以及氧化鋅鋁中的一種或多種。
全文摘要
本發明涉及一種油墨、透明導電線路及透明導電線路的制備方法。相較于磁控濺射、真空蒸發法、化學氣相沉積法、噴涂法以及溶膠-凝膠法，本發明直接采用印刷或者涂布的方法直接將線路圖打印出來，無需上述方法的后期蝕刻方法制作導電線路，能夠節約成本，同時還能夠減少環境污染。相比于磁控濺射的設備高昂來說，本發明的設備成本低廉，方法簡單。相比于真空蒸發法、化學氣相沉積法、噴涂法、溶膠-凝膠法來說，本發明制成的導電線路的合金氧化物附著力好、致密性好，導電率高，同時透光性好，另外，本發明的原材料利用率高，采用本發明制作透明導電線路能夠顯著的節約原材料成本，減少浪費。
文檔編號C09D11/02GK103194116SQ20121000607
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者胡軍輝, 秦建 申請人:深圳市納宇材料技術有限公司