一种高透光率金属网格柔性导电薄膜及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种柔性电子技术，特别是涉及一种高透光率柔性导电薄膜及其制备工艺。

背景技术：

传统刚性电子器件由于延展性差、抗弯曲能力不足、重量大等缺点，越来越多的工程应用和需求呼唤柔性电子器件的诞生。柔性电子器件在柔性聚合物薄膜、塑料或薄金属基板上制作有机/无机电子器件，使得制备的器件既有柔性又有电子的复合功能。该技术自从提出以来，吸引了越来越多的研究者对其不断的探究和突破。由于该技术具有高效生产、低成本制造等有点，在信息、能源、医疗、国防、航天等领域具有广泛应用前景。

柔性显示器是柔性电子一个活跃的研究点。柔性屏幕具有占用空间小、重量轻、可折叠等优势，是当下时兴的技术热点。但是，现有的技术还不是很完备，特别是很难兼顾导电性和透光率两大性能。此外，均匀性也是一个很大的技术挑战。因此，制备出高导电性、高透光率的柔性屏幕是一项具有重大意义的、深远的任务。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高透光率金属网格柔性导电薄膜及其制备工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高透光率金属网格柔性导电薄膜，其特征在于，包括柔性基底层，以及其一侧设置的金属网格层和另一侧设置的UV固化纳米结构层。金属网格层起到导电的作用，UV固化纳米结构层起到增加透光率的作用。

所述的柔性基底层为透明、可弯折的聚合物材料，包括常见的PET、PEN、PI、PPS、PC、PES、PEI、PAR或PCO柔性聚合物材料。

所述的金属网格层为：在柔性基底层表面辊压直线交叉槽，然后将银浆涂布到直线交叉槽中，并进行烘烤、清洗得到的导电网格层。

所述的直线交叉槽由两组平行的直线槽按夹角10°～90°交叉构成，其中，各直线槽的槽宽为50nm～10μm，相邻的直线槽的距离大小为100nm～500μm。

所述的UV固化纳米结构层为具有紫外固化功能的透明胶水，压印到柔性基底层上之后通过紫外光固化形成的具有提高透光率的纳米结构阵列。

所述的UV固化纳米结构层为提高透光率的纳米结构，该纳米结构为圆锥结构、四棱锥结构、半球状结构或半椭球状结构形成的具有一定高度和距离的纳米阵列结构。

所述的纳米阵列结构的直径为30nm～800nm，结构高度为50nm～900nm，结构距离为50nm～2000nm。

采用R2R的方式来制备上述高透光率金属网格柔性导电薄膜。具体制备工艺包括以下步骤：

1)准备好柔性基底、金属网格直线槽模具、UV固化纳米结构层模具；

2)将金属网格直线槽模具粘紧在金属网格直线槽成型辊上，将UV固化纳米结构层模具粘紧在UV固化纳米结构层成型辊上；

3)柔性聚合物分别经过：放卷-张紧力调节辊-压力辊-金属网格直线槽成型辊-保形辊-银浆自动刮涂-烘干箱-压力辊-支承辊-UV胶涂布-UV固化纳米结构层成型辊-紫外光固化-脱模-保形辊-支承辊-收卷得到正面具有金属网格层、背面具有纳米阵列结构层的薄膜，

具体为：柔性基底层材料在放卷辊放卷之后，经过若干张紧力调节辊和支承辊之后，合理调节压力辊和保形辊压力和距离，并利用UV紫外灯，使得柔性基底层经过UV固化反应，得到具有等间距的、交叉的金属网格直线槽层。

而后，柔性基底层材料继续辊压到达银浆自动刮涂处。事先配置好合适浓度的银浆，通过合理调节银浆涂布的速率，将银浆均匀地涂布到具有金属网格直线槽的柔性基底之上。同时，经过若干个配置红外加热装置的烘烤箱，其用处在于将银浆溶液水分蒸发，使银浆固化成形。而后，利用两个压力辊对制备的金属网格透明导电膜进行适当压力的压紧。该步骤有利于进一步减小柔性导电膜的面电阻。

通过以上步骤，可以制备得到较高导电性的柔性导电膜。以下对其透光率进一步提升。

R2R双涂系统通过布置若干支承辊改变薄膜的方向，使得柔性基底层的反面作为加工面。事先配置好的UV胶水存储于UV胶水涂布器中。UV胶水涂布器通过合适的速率进行UV胶水涂布。而后，通过表面事先固定了UV固化纳米结构层模具的纳米结构层成型辊和UV紫外灯，调节合理的辊压压力，保持压力若干时长，进行UV胶紫外光固化，使得薄膜的反面制备得到了具有均匀分布的纳米结构阵列，得到了UV固化纳米结构层。该UV固化纳米结构层发挥了增透减反的作用，进一步提高了柔性导电膜的透光率。

所述的金属网格直线槽模具为采用光刻、软刻蚀或纳米压印技术制备得到的纳米模具；

所述的UV固化纳米结构层模具为阳极氧化铝法(AAO)得到的具有纳米多孔结构的阳极氧化铝模具。AAO模板具有独特的结构，紧靠铝基体表面是一层薄而致密的氧化铝阻挡层，上面则是较厚且疏松的多孔层，多孔的膜胞是六角密堆排列。每个膜胞中心有一定深度的纳米孔道，孔径一般为5～200nm，多孔层的厚度一般为1μm～50μm，且孔道基本与表面垂直。这种AAO模板具有独特的纳米结构，广泛应用于各种纳米材料、技术领域。

所述的金属网格直线槽成型辊和UV固化纳米结构层成型辊的滚压加工温度为20～80℃；所述的收卷的速度为0～50m/min；所述的压力辊的压力值为0.05～9kg/cm²。

经过以上主要的两大步骤之后，得到的薄膜是一面具有金属网格层，另一面具有增加透光率功能的纳米结构层的高透光率柔性导电薄膜。与现有技术相比，本发明设计原理简单，实现方便，采用R2R工艺，具有加工效率高，生产成本低等优势。另外，采用了金属网格技术，使得制备的薄膜导电性均匀性高，可靠性高，特别适用于柔性电子屏幕等对均匀性要求高的领域。又，本发明采用了背面压印出具有增加透光率的纳米结构层，进一步提高了薄膜的透光率，与现有技术相比，透光率可以进一步提升，具有无可比拟的优势。

附图说明

图1为本发明高透光率柔性导电薄膜正面金属网格层示意图；

图2为本发明高透光率柔性导电薄膜反面纳米结构层示意图；

图3为本发明高透光率柔性导电薄膜左视图示意图；

图4为本发明高透光率柔性导电薄膜反面可采用的纳米结构示意图(a为半球形纳米结构的侧视图和俯视图，b为半椭球形纳米结构侧视图和俯视图，c为圆锥形纳米结构侧视图和俯视图，d为四棱锥形纳米结构侧视图和俯视图)；

图5为本发明高透光率柔性导电薄膜制备工艺的R2R双涂UV固化辊压工艺示意图；

图6为本发明高透光率柔性导电薄膜制备工艺流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合具体的实施例，利用附图，对本发明的实施例中的技术方案做进一步的阐述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。任何基于本发明的思想、思路，本领域的技术人员在没有做出创造性的前提下，对本发明的实施例进行组合、改变，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1～3所示，一种高透光率金属网格柔性导电薄膜，包括柔性基底层1，以及其一侧设置的金属网格层2和另一侧设置的UV固化纳米结构层3。金属网格层2起到导电的作用，UV固化纳米结构层3起到增加透光率的作用。

所述的柔性基底层1为透明、可弯折的聚合物材料，包括常见的PET、PEN、PI、PPS、PC、PES、PEI、PAR或PCO柔性聚合物材料。

所述的金属网格层2为：在柔性基底层表面辊压直线交叉槽，然后将银浆涂布到直线交叉槽中，并进行烘烤、清洗得到的导电网格层。

所述的UV固化纳米结构层3为具有紫外固化功能的透明胶水，压印到柔性基底层上之后通过紫外光固化形成的具有提高透光率的纳米结构阵列。所述的UV固化纳米结构层为提高透光率的纳米结构，如图4所示，该纳米结构为圆锥结构c、四棱锥结构d、半球状结构a或半椭球状结构b形成的具有一定高度和距离的纳米阵列结构。

如图5～6所示，采用R2R的方式来制备上述高透光率金属网格柔性导电薄膜。具体制备工艺分为金属网格制备和减反增透纳米阵列结构制备。

包括以下步骤：

1)准备好柔性基底、金属网格直线槽模具、UV固化纳米结构层模具；其中金属网格直线槽模具的线槽宽度5μm，线槽距离50μm，线槽夹角60°。

2)将金属网格直线槽模具粘紧在金属网格直线槽成型辊15上，将UV固化纳米结构层模具粘紧在UV固化纳米结构层成型辊上；

3)柔性基底层1材料在放卷辊11放卷之后，经过若干张紧力调节辊和支承辊12之后，进入金属网格直线槽成型辊15，经金属网格直线槽成型辊15前面的压力辊13和后面的保形辊14条件压力和距离，调节压力辊13的压力大小为3.5MPa，同时调节保型辊14与金属网格直线槽成型辊15距离为25mm。采取这种参数设置是考虑到压印金属网格直线槽的时候具有充分的压力，使直线槽的形状压印完整。同时控制保型辊14与金属网格直线槽成型辊15距离是为了较好地脱模，有利于保证直线槽形状不受破坏和延长金属网格直线槽模具的使用寿命。并利用UV紫外灯16，使得柔性基底层1经过UV固化反应，得到具有等间距的、交叉的金属网格直线槽层。

而后，柔性基底层材料继续辊压到达银浆自动刮涂装置17。事先配置好合适浓度的银浆，通过合理调节银浆涂布的速率，将银浆均匀地涂布到具有金属网格直线槽的柔性基底之上。同时，经过若干个配置红外加热装置的烘烤箱18，其用处在于将银浆溶液水分蒸发，使银浆固化成形。而后，利用两个压力辊19对制备的金属网格透明导电膜进行适当压力的压紧。该步骤有利于进一步减小柔性导电膜的面电阻。

通过以上步骤，可以制备得到较高导电性的柔性导电膜。以下对其透光率进一步提升。

准备好孔径为120nm、间距为150nm、高度为110nm的阳极氧化模板(AAO模板)作为UV固化纳米结构层模具。要求AAO模板孔道均匀、完整。然后将模板平稳地、紧固地粘贴固定到UV固化纳米结构层成型辊21上。再接着调节UV固化纳米结构层成型辊前面的压力辊23压力为1.5MPa。同时，检查UV紫外固化灯22等装置是否处于正常状态。

R2R双涂系统通过布置若干支承辊改变薄膜的方向，使得柔性基底层的反面作为加工面。事先配置好的UV胶水存储于UV胶水涂布器20中。UV胶水涂布器20通过合适的速率进行UV胶水涂布。而后，通过表面事先固定了UV固化纳米结构层模具的纳米结构层成型辊21和UV固化紫外灯22，调节合理的辊压压力，保持压力若干时长，进行UV胶紫外光固化，使得薄膜的反面制备得到了具有均匀分布的纳米结构阵列，得到了UV固化纳米结构层。该UV固化纳米结构层发挥了增透减反的作用，进一步提高了柔性导电膜的透光率。

待以上准备工作准备好之后，可以正式进行R2R工艺生产。控制放卷辊11的放卷速度为5m/min，调节张紧轮压力使得卷绕速度平稳、合适。然后依次开启UV紫外灯16、银浆自动涂布装置17开关、烘烤箱18开关、UV胶水涂布器20开关、UV固化紫外灯22。同时，将压力辊19的压力调节至2.0MPa。

经过以上设置，R2R工艺即可自动生产。收卷辊24收卷完之后，将薄膜产品进行后处理，即利用硝酸对其金属网格线槽外区域进行擦洗，以使多余的银浆不会残留在金属网格上而导致透光率降低。

实施例2：

一种高透光率金属网格柔性导电薄膜，包括柔性基底层，以及其一侧设置的金属网格层和另一侧设置的UV固化纳米结构层。金属网格层起到导电的作用，UV固化纳米结构层起到增加透光率的作用。

所述的柔性基底层为PET。

所述的金属网格层为：在柔性基底层表面辊压直线交叉槽，然后将银浆涂布到直线交叉槽中，并进行烘烤、清洗得到的导电网格层。所述的直线交叉槽由两组平行的直线槽按夹角10°交叉构成，其中，各直线槽的槽宽为50nm，相邻的直线槽的距离大小为100nm。

所述的UV固化纳米结构层为具有紫外固化功能的透明胶水，压印到柔性基底层上之后通过紫外光固化形成的具有提高透光率的纳米结构阵列。所述的UV固化纳米结构层为提高透光率的纳米结构，该纳米结构为圆锥结构具有一定高度和距离的纳米阵列结构。所述的纳米阵列结构的直径为30nm，结构高度为50nm，结构距离为50nm。所述的金属网格直线槽成型辊和UV固化纳米结构层成型辊的滚压加工温度为20℃；所述的收卷的速度为0.1m/min；所述的压力辊的压力值为0.05kg/cm²。其余同实施例1。

实施例3：

一种高透光率金属网格柔性导电薄膜，包括柔性基底层，以及其一侧设置的金属网格层和另一侧设置的UV固化纳米结构层。金属网格层起到导电的作用，UV固化纳米结构层起到增加透光率的作用。

所述的柔性基底层为PCO柔性聚合物材料。

所述的金属网格层为：在柔性基底层表面辊压直线交叉槽，然后将银浆涂布到直线交叉槽中，并进行烘烤、清洗得到的导电网格层。所述的直线交叉槽由两组平行的直线槽按夹角90°交叉构成，其中，各直线槽的槽宽为10μm，相邻的直线槽的距离大小为500μm。

所述的UV固化纳米结构层为具有紫外固化功能的透明胶水，压印到柔性基底层上之后通过紫外光固化形成的具有提高透光率的纳米结构阵列。所述的UV固化纳米结构层为提高透光率的纳米结构，该纳米结构为四棱锥结构具有一定高度和距离的纳米阵列结构。所述的纳米阵列结构的直径为800nm，结构高度为900nm，结构距离为2000nm。所述的金属网格直线槽成型辊和UV固化纳米结构层成型辊的滚压加工温度为80℃；所述的收卷的速度为50m/min；所述的压力辊的压力值为9kg/cm²。其余同实施例1。

应当指出，以上实施例仅仅是本发明为了阐述本发明的思路和技术方案而提供的一个例子，而不是全部实施例。任何基于本发明提出的工艺思想进行组合、没有创造性局部参数改变或优化等行为，应当属于本发明的保护范围之内。