透明基材及其制作方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种透明基材，其包括透明基底及设在透明基底一侧表面的多孔二氧化硅复合物涂层，多孔二氧化硅复合物涂层包括纳米多孔二氧化硅和填充在纳米多孔二氧化硅中的有机硅树脂，多孔二氧化硅复合物涂层的孔隙率为10%-50%。该透明基材通过在透明基底的一侧表面设置多孔二氧化硅复合物涂层，其中纳米多孔二氧化硅可以用来调节复合物涂层的空隙，从而可以改变涂层的有效折射率，使整个透明基材获得较佳的减反射效果，实现产品的增透效果。此外，本发明还涉及一种透明基材的制作方法及含有该透明基材的透明导电元件及薄膜电子器件。
【专利说明】透明基材及其制作方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及触摸屏电子器件领域，尤其是涉及一种透明基材、其制作方法、含有该透明基材的透明导电元件和薄膜电子器件。
【背景技术】
[0002]透明基材如光学玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或薄膜等被广泛应用于电子显示领域。传统设计的透明基材，在光穿过时，因存在光的折射和反射使得最终透过透明基材的光会发生一定的损耗，尤其是在基材表面镀上导电层时，导电材料会使光的透过率进一步下降。而随着触摸屏电子器件的发展，用户对电子设备的要求越来越高，因此，低反射、高透过率的透明基材需求日益明显。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要提供一种低反射、高透过率的透明基材、其制作方法、含有该透明基材的透明导电元件和薄膜电子器件。
[0004]一种透明基材，包括透明基底及设在所述透明基底一侧表面的多孔二氧化硅复合物涂层，所述多孔二氧化硅复合物涂层包括纳米多孔二氧化硅和填充在所述纳米多孔二氧化硅中的有机硅树脂，所述多孔二氧化硅复合物涂层的孔隙率为10%-50%。
[0005]在其中一个实施例中，所述透明基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物(COP)0 [0006]在其中一个实施例中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为IOnm-1OOnm,孔径为5nm_50nm,比表面积为 50_300m2/g。
[0007]在其中一个实施例中，所述有机硅树脂为分子式SiR4_n(OH)n的有机硅醇单体经缩聚反应形成，其中，R为烧烃基、芳香基或卤素，η为1、2或3。
[0008]在其中一个实施例中，所述有机硅树脂为SiCH3(OH)3与SiF(OH)3经缩聚反应形成。
[0009]在其中一个实施例中，所述透明基底的厚度为0.02mm-0.7mm，所述多孔二氧化硅复合物涂层的厚度为50nm_5 μ m。
[0010]一种透明基材的制作方法，包括如下步骤:在洁净的透明基底一侧表面涂覆纳米多孔二氧化硅的树脂混合物，然后将含有所述纳米二氧化硅的树脂混合物的透明基底在50-200 V条件下进行固化处理10min-120min，在所述透明基底表面形成多孔二氧化硅复合物涂层；其中，所述纳米多孔二氧化硅的树脂混合物包括纳米多孔二氧化硅、有机硅醇单体、溶剂、催化剂及硬化剂，所 述溶剂为乙醇、正丁醇、乙二醇-丁醚、乙酸丁酯、环己酮及缩水甘油醚中至少一种，所述催化剂为可溶性金属有机盐，所述硬化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、二已基三胺及已二胺中至少一种，所述多孔二氧化硅复合物涂层的孔隙率为10%-50%。[0011]在其中一个实施例中，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为IOnm-1OOnm,孔径为5nm-50nm,比表面积为50_300m2/g ;所述有机硅树脂为分子式SiR4_n(OH)n的有机硅醇单体经缩聚反应形成，其中，R为烧烃基、芳香基或卤素，η为1、2或3。
[0012]在其中一个实施例中，所述有机硅树脂为SiCH3(OH)3与SiF(OH)3经缩聚反应形成。
[0013]一种透明导电元件，包括上述任一实施例所述的透明基材，所述透明基底的另一侧表面设有透明导电层。
[0014]在其中一个实施例中，所述透明导电层的材料为铟(In)、锑(Sb)、锌(Zn) Jg(Cd)及锡(Sn)的多元氧化物。
[0015]在其中一个实施例中，所述透明导电层的材料为氧化铟锡(ΙΤ0)，所述氧化铟锡中氧化铟与氧化锡的质量比为90:10-99:1。
[0016]在其中一个 实施例中，所述透明导电层的厚度为5nm-25nm。
[0017]一种薄膜电子器件，包括上述任一实施例所述的透明导电元件。
[0018]上述透明基材通过在透明基底的一侧表面设置多孔二氧化硅复合物涂层，其中纳米多孔二氧化硅可以用来调节复合物涂层的空隙，从而可以改变涂层的有效折射率，使整个透明基材获得较佳的减反射效果，实现产品的增透效果。此外，多孔二氧化硅复合物涂层为纳米多孔二氧化硅与有机硅树脂的复合结构，使得整个涂层结构的附着力及表面硬度相对于单独的多孔二氧化硅涂层效果更佳。该透明基材可以用于制作透明导电元件广泛应用在触摸屏、太阳能电池等薄膜电子器件领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为一实施方式的透明导电元件的结构示意图；
[0020]图2为图1中透明基材的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对透明基材、其制备方法及含有该透明基材的透明导电元件及薄膜电子器件作进一步详细的说明。
[0022]如图1和图2所示，一实施方式的透明导电元件100包括透明基材110及透明导电层120。其中，透明基材110包括透明基底112及设在透明基底112 —侧表面的多孔二氧化硅复合物涂层114。透明导电层120设在透明基底112的另一侧表面。
[0023]在本实施方式中，透明基底112的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物(COP)0透明基底112的厚度为0.02mm-0.7_。
[0024]多孔二氧化硅复合物涂层114包括纳米多孔二氧化硅及填充在纳米多孔二氧化硅中的有机硅树脂，厚度为50ηπι-5μπι。多孔二氧化硅复合物涂层114的孔隙率(纳米多孔二氧化硅内部非散射性孔洞占多孔二氧化硅复合物涂层114的体积分数)为10%-50%。具体在本实施方式中，多孔二氧化硅复合物涂层114为含有纳米多孔二氧化硅的树脂混合物材料经卷对卷湿法涂布或旋涂等涂布方式在透明基底112的一侧表面涂布后再经热固化处理制得。[0025]纳米多孔二氧化娃的粒径为IOnm-1OOnm,孔径为5nm-50nm,比表面积为50_300m2/
g°
[0026]有机硅树脂为分子式SiR4_n(OH)n的有机硅醇单体经缩聚反应形成，其中，R为烷烃基(如甲基、乙基或丙基等)、芳香基(如苯基或苄基等)等有机基团或卤素，η为1、2或3。在优选的实施方式中，有机硅树脂选用SiCH3(OH)3与SiF(OH)3经缩聚反应形成。
[0027]进一步，在本实施方式中，多孔二氧化硅复合物涂层114中还包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、二已基三胺及已二胺中至少一种硬化剂，从而整个多孔二氧化硅复合物涂层114的硬度较佳。
[0028]透明导电层120的材料为铟(In)、锑(Sb)、锌(Zn)、镉(Cd)及锡(Sn)的多元氧化物(即至少两种金属形成的氧化物)，如氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化铝锌(ΑΖ0)、氧化镓锌(GZO)或氧化铟锌(IZO)等，厚度为5nm-25nm。在优选的实施方式中，透明导电层120的材料为氧化铟锡(IT0)，氧化铟锡中氧化铟与氧化锡的质量比为90:10-99:1。
[0029]该透明基材1 10通过在透明基底112的一侧表面设置多孔二氧化硅复合物涂层114，其中纳米多孔二氧化硅可以用来调节复合物涂层的空隙，从而可以改变涂层的有效折射率，使整个透明基材110获得较佳的减反射效果，实现产品的增透效果。此外，多孔二氧化硅复合物涂层为纳米多孔二氧化硅与有机硅树脂的复合结构，使得整个涂层结构的附着力及表面硬度相对于单独的多孔二氧化硅涂层效果更佳。该透明基材110可以用于制作透明导电元件广泛应用在触摸屏、太阳能电池等薄膜电子器件领域。
[0030]此外，本实施方式还提供了一种透明基材的制作方法，其包括如下步骤:在洁净的透明基底一侧表面涂覆纳米多孔二氧化硅的树脂混合物，然后将含有纳米二氧化硅的树脂混合物的透明基底在50-200°C条件下进行固化处理10min-120min，在透明基底表面形成孔隙率为10%-50%的多孔二氧化硅复合物涂层。
[0031]其中，纳米多孔二氧化硅的树脂混合物包括纳米多孔二氧化硅、有机硅醇单体、溶剂、催化剂及硬化剂。溶剂为乙醇、正丁醇、乙二醇-丁醚、乙酸丁酯、环己酮及缩水甘油醚中至少一种。催化剂为可溶性金属有机盐，如铅、钴、铁或其他金属的可溶性盐类，如二丁基二月桂酸锡或N，N，N'，N' —四甲基胍盐等。硬化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、二已基三胺及已二胺中至少一种。
[0032]在上述制作方法中，纳米多孔二氧化硅的粒径为IOnm-1OOnm,孔径为5nm_50nm，比表面积为50-300m2/g ;有机硅树脂为分子式SiR4_n(OH)n的有机硅醇单体经缩聚反应形成，其中，R为烷烃基、芳香基或卤素，η为1、2或3。优选的，有机硅树脂为SiCH3(OH)3与SiF(OH)3经缩聚反应形成。
[0033]对于纳米多孔介质，透明基材110的有效折射率与其孔隙率(纳米多孔介质内部非散射性孔洞占膜材的体积分数)有关，如下式:
[0034]ηρ2=(η2_1) (1-ρ)+1
[0035]式中，ηρ为含孔隙膜材的有效折射率；η为致密膜材的折射率；ρ为非散射性孔洞所占膜材的体积分数。本实施方式利用纳米多孔二氧化硅来调节透明基材110的孔隙，以此改变透明基材110的有效折射率，从而获得较佳的减反射效果。本实施方式制得的多孔二氧化硅复合物涂层114中，孔隙率(纳米多孔二氧化硅内部非散射性孔洞占复合物涂层114的体积分数)为10%-50%。经过实验检测，具有该结构的本实施方式的透明导电元件100在380-780nm波长范围内的整体透过率不低于88%，满足关于在380_780nm波长范围内的整体透过率不低于85%的要求。
[0036]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专 利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种透明基材，其特征在于，包括透明基底及设在所述透明基底一侧表面的多孔二氧化硅复合物涂层，所述多孔二氧化硅复合物涂层包括纳米多孔二氧化硅和填充在所述纳米多孔二氧化硅中的有机硅树脂，所述多孔二氧化硅复合物涂层的孔隙率为10%-50%。
2.如权利要求1所述的透明基材，其特征在于，所述透明基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚碳酸酯、环烯烃共聚物或环烯烃聚合物。
3.如权利要求1所述的透明基材，其特征在于，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为IOnm-1OOnm,孔径为 5nm-50nm,比表面积为 50-300m2/g。
4.如权利要求1所述的透明基材，其特征在于，所述有机硅树脂为分子式SiR4_n(OH)n的有机硅醇单体经缩聚反应形成，其中，R为烷烃基、芳香基或卤素，η为1、2或3。
5.如权利要求1或4所述的透明基材，其特征在于，所述有机硅树脂为SiCH3(OH)3与SiF(OH)3经缩聚反应形成。
6.如权利要求1所述的透明基材，其特征在于，所述透明基底的厚度为0.02mm-0.7mm,所述多孔二氧化娃复合物涂层的厚度为50nm_5 μ m。
7.—种透明基材的制作方法，其特征在于，包括如下步骤:在洁净的透明基底一侧表面涂覆纳米多孔二氧化硅的树脂混合物，然后将含有所述纳米二氧化硅的树脂混合物的透明基底在50-200°C条件下进行固化处理10min-120min，在所述透明基底表面形成多孔二氧化硅复合物涂层；其中，所述纳米多孔二氧化硅的树脂混合物包括纳米多孔二氧化硅、有机硅醇单体、溶剂、催化剂及硬化剂，所述溶剂为乙醇、正丁醇、乙二醇-丁醚、乙酸丁酯、环己酮及缩水甘油醚中至少一种，所述催化剂为可溶性金属有机盐，所述硬化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、二已基三胺及已二胺中至少一种，所述多孔二氧化硅复合物涂层的孔隙率为10%-50%。
8.如权利要求7所述的透明基材的制作方法，其特征在于，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为IOnm-1OOnm,孔径为5nm-50nm,比表面积为50-300m2/g ;所述有机娃树脂为分子式SiR4-n(OH)n的有机娃醇单体经缩聚反应形成,其中，R为烧烃基、芳香基或卤素，η为1、2或3。
9.如权利要求7所述的透明基材的制作方法，其特征在于，所述有机硅树脂为SiCH3(OH)3 与 SiF(OH)J-f 聚反应形成。
10.一种透明导电元件，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的透明基材，所述透明基底的另一侧表面设有透明导电层。
11.如权利要求10所述的透明导电元件，其特征在于，所述透明导电层的材料为铟、锑、锌、镉及锡的多元氧化物。
12.如权利要求10或11所述的透明导电元件，其特征在于，所述透明导电层的材料为氧化铟锡，所述氧化铟锡中氧化铟与氧化锡的质量比为90:10-99:1。
13.如权利要求10或11所述的透明导电元件，其特征在于，所述透明导电层的厚度为5nm_25nm0
14.一种薄膜电子器件，其特征在于，包括如权利要求10-13中任一项所述的透明导电元件。
【文档编号】C08L69/00GK103450495SQ201310384260
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】唐根初, 刘伟, 唐彬, 董绳财 申请人:南昌欧菲光科技有限公司, 深圳欧菲光科技股份有限公司, 苏州欧菲光科技有限公司